CN110783360A - 一种量子点三色led显示屏及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种量子点三色LED显示屏及其制备方法，其中，所述量子点三色LED显示屏包括蓝光芯片、叠层设置的衬底、支撑基板以及透镜，所述蓝光芯片直接制备在所述衬底靠近支撑基板的一面，所述支撑基板靠近透镜的一面均匀地涂布有透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料；所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，所述三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。本发明预先将蓝光芯片直接制备在衬底上，然后将衬底、支撑基板以及透镜进行拼接组合便可制得所述量子点三色LED显示屏，其生产效率高、显示效果佳，且无技术与制程瓶颈限制。
Description
技术领域
本发明涉及半导体发光二极管领域，尤其涉及一种量子点三色LED显示屏及其制备方法。
背景技术
LED为一种半导体发光二极管，由于其具有亮度高、光效高、寿命长等优异性能，目前已广泛应用于照明、背光以及显示行业。
目前薄膜晶体管液晶显示器（thin film transistor-liquid crystal display，TFT-LCD ）因为其成本较低，制造工艺成熟且显示效果较佳，所以在显示领域占据绝对的领导地位。但是 TFT-LCD 还有很多弊端无法克服，比如响应时间慢，能量利用率低，视角差，色域覆盖率小等。
显示市场目前对mini-LED与 micro-LED关注度越来越高，其显示性能要优于TFT-LCD 与OLED屏幕，具有低功耗高亮度，高解析度和色彩饱和度等优势，但是因为使用的 LED颗数巨大(比如4K则需要使用 3840x2160x3=24883200 颗 LED)，如此巨量的 LED 要组装到 LED 面板上需要数月的时间，其生产效率低，维修困难，显示效果还有待于提高。
因此，现有技术还有待于改进和发展。
发明内容
鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种量子点三色LED显示屏及其制备方法，旨在解决现有三色LEDLED显示屏生产效率低、显示效果还有待于提高的问题。
本发明的技术方案如下：
一种量子点三色LED显示屏，其中，包括蓝光芯片、叠层设置的衬底、支撑基板以及透镜，所述蓝光芯片直接制备在所述衬底靠近支撑基板的一面，所述支撑基板靠近透镜的一面均匀地涂布有透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料；所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，所述三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述衬底上相邻蓝光芯片之间还设置有用于防止混光的隔垫物。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述支撑基板和透镜之间还设置有阻隔层。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述阻隔层的材料为二氧化硅。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述绿色量子点材料和红色量子点材料独立地选自Ⅱ-Ⅵ族化合物、Ⅲ-Ⅴ族化合物和钙钛矿量子点中的一种或多种。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述Ⅱ-Ⅵ族化合物为GaAs、InN、GaN、GaP、InP和 InAs中中的一种或多种。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述Ⅲ-Ⅴ族化合物CdSe、CdTe、MgTe、CaS、CaSe、MgS、MgSe、CaTe、BaSe、 BaTe、ZnS、SrS、SrSe、ZnSe、ZnTe 、SrTe、BaS 和CdS中的一种或多种。
所述的量子点三色LED显示屏，其中，所述钙钛矿量子点为CsPbX3 和CH3NH3PbX3中的一种或多种，其中，X为Cl，Br或I中的一种。
一种量子点三色LED显示屏的制备方法，其中，包括步骤：
将蓝光芯片直接制备在衬底上，所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片；
在一支撑基板上均匀涂布透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，并在所述透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料表面沉积一阻隔层；
将所述衬底、支撑基板以及预先提供的透镜依次拼接组合，使得所述衬底上每颗像素区域对应位置设置的三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。
所述的量子点三色LED显示屏的制备方法，其中，所述步骤提供一种表面均匀设置有若干蓝光芯片的衬底，所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，还包括：
预先在衬底上分布用于驱动蓝光芯片发光的金属走线；
在所述衬底上依次进行光阻涂布、曝光、显影、长晶、激光切割处理，得到在衬底上均匀分布的蓝光芯片；
通过导线焊接将所述蓝光芯片与预先分布的金属走线连通；
在所述均匀分布有蓝光芯片的衬底上依次进行隔垫物光阻涂布，曝光、显影处理，使得彻底上相邻蓝光芯片之间还设置有用于防止混光的隔垫层。
有益效果：本发明提供了一种量子点三色LED显示屏，包括叠层设置的衬底、支撑基板以及透镜，所述衬底上靠近支撑基板的一面均匀地设置有蓝光芯片，所述支撑基板靠近透镜的一面均匀地涂布有透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料；所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，所述三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。本发明先将蓝光芯片直接制备在衬底上，然后将所述衬底、支撑基板以及透镜进行拼接组合便可制得所述量子点三色LED显示屏，其生产效率高、显示效果佳，且无技术与制程瓶颈限制。
附图说明
图1为现有技术中将LED芯片组装到LED面板上的示意图。
图2为本发明一种量子点三色LED显示屏较佳实施例的结构示意图。
图3为一种量子点三色LED显示屏的制备方法较佳实施例的流程图。
图4为本发明在衬底上制备均匀分布的蓝光芯片的示意图。
图5为本发明在支撑基板上制备透明材料、绿色量子点材料、红色量子点材料以及阻隔层的示意图。
图6为本发明将图4中的衬底、图5中的支撑基板以及预先制备的透镜进行拼接的示意图。
具体实施方式
本发明提供了一种量子点三色LED显示屏及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
现有技术中，当采用mini-LED或者micro-LED做显示使用时，其LED必需是多芯片型，也就是说，红光LED、绿光LED和蓝光LED必需组合成一颗显示像素，如图1所示，必须转移三次以上才能形成一颗有效的显示像素，这种情况下，当要组装一种4K显示屏时，则需要使用3840x2160x3=24883200颗LED，如此巨量的 LED 要组装到 LED 面板上需要数月的时间，其生产效率低，维修困难，且显示效果还有待于提高。
基于此，本发明提供了一种生产效率高且显示效果优异的量子点三色LED显示屏，如图2所示，所述量子点三色LED显示屏包括蓝光芯片40、叠层设置的衬底10、支撑基板20以及透镜30，所述蓝光芯片40直接制备在衬底10靠近支撑基板20的一面，所述支撑基板20靠近透镜30的一面均匀地涂布有透明材料50、绿色量子点材料60以及红色量子点材料70；所述衬底10上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片40，所述三个蓝光芯片40上方分别对应支撑基板上的透明材料50、绿色量子点材料60以及红色量子点材料70，所述每个透镜30对应衬底10上的一个蓝光芯片40。
具体来讲，本发明将量子点技术与LED显示技术结合，制造出了一种生产效率高、显示效果优异的量子点三色LED显示屏。在本发明量子点三色 LED 显示屏中，当蓝光芯片上接收到偏置电压后发蓝光，蓝光直接透过透明材料，出射光仍为蓝光；蓝光透过绿色量子点材料，出射光为绿光；蓝光通过红色量子点材料，出射光为红光，这样就实现了红绿蓝的三色显示，通过调整加在蓝光芯片上的电压即实现了灰阶显示。同时，蓝光芯片本身激发出的蓝光具有很高的纯度，量子点材料发出的红、绿光也是具有高纯度，半峰宽窄等特点，总体显示效果会较传统的 LED 显示屏更好。
优选地，在本发明中，所述蓝光芯片均采用GaN材料制成，采用相同的发光材料可避免发光材料差异引起的光衰较大的差异；进一步地，本发明采用GaN蓝光芯片激发绿色量子点和红色量子点分别发出绿光和红光替代现有采用单独绿光芯片发绿光、红光芯片发红光的方式，即可实现绿色光谱、红色光谱可调且能实现超高色域显示。
优选地，在本发明中，如图2所示，所述衬底10上相邻蓝光芯片40之间还设置有用于防止混光的隔垫层80，所述隔垫层材料为不透光的树脂类材料。如图2所示，所述隔垫层的作用是使支撑基板与衬底之间的空间结构维持一致并保持稳定。进一步，由于隔垫层是不透光的，其也明显降低了相邻蓝光芯片之间发生混光的风险。
优选地，在本发明中，如图2所示，所述支撑基板20和透镜30之间还设置有阻隔层90。具体来讲，由于量子点材料不稳定，易受氧气、热、潮湿等影响从而降低其发光效率，因此需要在量子点材料表面设置阻隔层来阻隔水汽、氧气等。同时，由于绿色量子点材料和红色量子点材料均是设置在由透光度高、平坦度佳的石英材料制备的支撑基板上，所述支撑基板本身具有良好的阻隔水汽、氧气的作用，因此，不需要再在量子点材料的下层设置阻隔层。
更优选地，所述阻隔层的材料为二氧化硅。
优选地，在本发明中，所述透明材料为高透光的树脂类材料，所述绿色量子点材料和红色量子点材料独立地选自Ⅱ-Ⅵ族化合物、Ⅲ-Ⅴ族化合物和钙钛矿量子点中的一种或多种，但不限于此。
具体地，所述Ⅱ-Ⅵ族化合物为GaAs、InN、GaN、GaP、InP和 InAs中中的一种或多种，但不限于此；
所述Ⅲ-Ⅴ族化合物CdSe、CdTe、MgTe、CaS、CaSe、MgS、MgSe、CaTe、BaSe、 BaTe、ZnS、SrS、SrSe、ZnSe、ZnTe 、SrTe、BaS 和CdS中的一种或多种，但不限于此。
所述钙钛矿量子点为CsPbX3 和CH3NH3PbX3中的一种或多种，但不限于此，其中，X为Cl，Br或I中的一种。
进一步地，基于上述量子点三色LED显示屏，本发明还提供一种量子点三色LED显示屏的制备方法，其中，如图3所示，包括步骤：
S10、将蓝光芯片直接制备在衬底上，所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片；
S20、在一支撑基板上均匀涂布透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，并在所述透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料表面沉积一阻隔层；
S30、将所述衬底、支撑基板以及预先提供的透镜依次拼接组合，使得所述衬底上每颗像素区域对应位置设置的三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。
具体来讲，图4提供了在衬底上制备均匀分布的蓝光芯片的示意图，如图4所示，在步骤1中，预先在衬底上分布用于驱动蓝光芯片发光的金属走线；在步骤2-4中，则依次在衬底上进行光阻涂布、曝光、显影操作；在步骤5-7中，则依次在衬底上进行长晶、激光切割以及导线焊接处理，得到在衬底上均匀分布的蓝光芯片，所述导线焊接将所述蓝光芯片与预先分布的金属走线连通；在步骤8-9中，则在所述均匀分布有蓝光芯片的衬底上依次进行隔垫物光阻涂布，曝光、显影处理，使得彻底上相邻蓝光芯片之间还设置有用于防止混光的隔垫层。
进一步地，如图5所示，在步骤10-11中，先在支撑基板上均匀涂布透明材料，然后进行曝光、显影操作，使支撑基板露出量子点印刷区域；在步骤12中，在所述支撑基板的量子点印刷区域依次印刷绿色量子点材料和红色量子点材料，得到依次排列有透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料的支撑基板；在步骤13中，在所述支撑基板的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料表面溅镀一阻隔层用以阻隔水汽、氧气等影响量子点发光效率。
更进一步地，如图6所示，在步骤14中，将所述衬底、支撑基板以及预先提供的透镜依次拼接组合，使得所述衬底上每颗像素区域对应位置设置的三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。
本发明提供的量子点三色LED显示屏的制备方法中，当衬底长晶后直接使用激光切割处理形成单颗的LED芯片，然后将均匀分布有LED芯片的衬底与支撑基板与透镜直接拼接即可制备所述量子点三色LED显示屏。显然，本发明没有传统生产方式上的LED芯片转移过程，这极大地简化了三色LED显示屏的制备过程，极大地提升了三色LED显示屏的生产效率，并且提升了其显示效果。
综上所述，本发明提供了一种量子点三色LED显示屏，包括叠层设置的衬底、支撑基板以及透镜，所述衬底上靠近支撑基板的一面均匀地设置有蓝光芯片，所述支撑基板靠近透镜的一面均匀地涂布有透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料；所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，所述三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。本发明将预先制备好的衬底、支撑基板以及透镜依次进行拼接组合便可制得所述量子点三色LED显示屏，其生产效率高、显示效果佳，且无技术与制程瓶颈限制。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种量子点三色LED显示屏，其特征在于，包括蓝光芯片、叠层设置的衬底、支撑基板以及透镜，所述蓝光芯片直接制备在所述衬底靠近支撑基板的一面，所述支撑基板靠近透镜的一面均匀地涂布有透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料；所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，所述三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。
2.根据权利要求1所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述衬底上相邻蓝光芯片之间还设置有用于防止混光的隔垫层。
3.根据权利要求1所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述支撑基板和透镜之间还设置有阻隔层。
4.根据权利要求3所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述阻隔层的材料为二氧化硅。
5.根据权利要求1所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述绿色量子点材料和红色量子点材料独立地选自Ⅱ-Ⅵ族化合物、Ⅲ-Ⅴ族化合物和钙钛矿量子点中的一种或多种。
6.根据权利要求5所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述Ⅱ-Ⅵ族化合物为GaAs、InN、GaN、GaP、InP和 InAs中中的一种或多种。
7.根据权利要求5所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述Ⅲ-Ⅴ族化合物CdSe、CdTe、MgTe、CaS、CaSe、MgS、MgSe、CaTe、BaSe、 BaTe、ZnS、SrS、SrSe、ZnSe、ZnTe 、SrTe、BaS 和CdS中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的量子点三色LED显示屏，其特征在于，所述钙钛矿量子点为CsPbX3 和CH3NH3PbX3中的一种或多种，其中，X为Cl，Br或I中的一种。
9.一种如权利要求1-8任一所述的量子点三色LED显示屏的制备方法，其特征在于，包括步骤：
将蓝光芯片直接制备在衬底上，所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片；
在一支撑基板上均匀涂布透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，并在所述透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料表面沉积一阻隔层；
将所述衬底、支撑基板以及预先提供的透镜依次拼接组合，使得所述衬底上每颗像素区域对应位置设置的三个蓝光芯片上方分别对应支撑基板上的透明材料、绿色量子点材料以及红色量子点材料，所述每个透镜对应衬底上的一个蓝光芯片。
10.根据权利要求9所述的量子点三色LED显示屏的制备方法，其特征在于，所述步骤提供一种表面均匀设置有若干蓝光芯片的衬底，所述衬底上每颗像素区域对应位置设置有三个蓝光芯片，还包括：
预先在衬底上分布用于驱动蓝光芯片发光的金属走线；
在所述衬底上依次进行光阻涂布、曝光、显影、长晶、激光切割处理，得到在衬底上均匀分布的蓝光芯片；
通过导线焊接将所述蓝光芯片与预先分布的金属走线连通；
在所述均匀分布有蓝光芯片的衬底上依次进行隔垫物光阻涂布，曝光、显影处理，使得彻底上相邻蓝光芯片之间还设置有用于防止混光的隔垫层。
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