CN111129269B - 用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法 - Google Patents

用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种用于Micro‑LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法，涉及Micro‑LED显示技术领域。该基板包括第一基板、在第一基板上设置的滤光膜层、在滤光膜层上设置的PDMS膜层、在PDMS膜层上设置的光刻胶隔离栅、在光刻胶隔离栅之间的凹槽内分别设置的红光量子点膜层和绿光量子点膜层。本发明的复合基板可以有效滤除Micro‑LED蓝光激发光源的蓝光出射，同时，复合基板中柔性PDMS膜层的引入有效解决了低浓度量子点溶液喷墨打印后出现的“咖啡环效应”，该基板倒置于蓝光Micro‑LED阵列上方，实现基于蓝光Micro‑LED阵列的全彩化显示。

Description

用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法
技术领域
本发明涉及Micro-LED显示技术领域，具体涉及一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法。
背景技术
Micro-LED是近年来随着微纳加工技术不断发展，传统LED进一步小型化的最新成果，传统LED的发光单元尺寸通常大于100μm，而单颗Micro-LED的尺寸小于100μm。Micro-LED显示器件就是在单片上集成高密度的像素发光单元所组成的二维阵列显示器件。
当前，单色Micro-LED显示器件的制作工艺研究有很多，制作工艺也较为成熟。全彩Micro-LED显示器件的制备当前主要有三种方式：三基色LED芯片拼装、荧光粉光转换层、三色投影。投影显示技术原理本身不适于平板显示，三基色拼装在巨量转移方面也面临巨大的难题。而借助量子点色转换层方案，是实现全彩显示的一种更便捷、可行的方法。
量子点材料作为一种新型无机半导体纳米晶，具有发射光谱可调、宽激发光谱、窄半峰宽、光稳定性好、荧光产率高等优点。目前，基于Micro-LED和量子点材料制备显示器件的方法主要是直接采用喷墨打印和雾化喷涂的方式在Micro-LED芯片表面涂覆量子点材料。但低浓度量子点溶液挥发时，基板表面的量子点材料易出现“咖啡环效应”，量子点材料成膜质量较差。
发明内容
本发明为解决现有量子点材料涂到Micro-LED或者光转换基板表面成膜质量较差的问题，提供一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法，该方法可以解决量子点膜层形成过程中的“咖啡环效应”，效果显著。
本发明提供如下技术方案：
本发明首先提供一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，该基板包括第一基板、在第一基板上设置的滤光膜层、在滤光膜层上设置的PDMS膜层、在PDMS膜层上设置的光刻胶隔离栅、在光刻胶隔离栅之间的凹槽内分别设置的红光量子点膜层和绿光量子点膜层。
优选的是，所述的第一基板为出光面带有凸透镜阵列的基板，材质为玻璃或聚合物，第一基板的厚度为100μm-500μm。
优选的是，所述的滤光膜层为480-800nm带通滤光片或480nm长波通滤光片。
优选的是，所述的滤光膜层为整面蒸镀的膜层，或者为后续经过定向分区刻蚀后的膜层，定向刻蚀的区域为蓝光需要透射的位置。
优选的是，所述的PDMS膜层的厚度为10μm-500μm。
优选的是，所述的光刻胶隔离栅的厚度为40μm-100μm。
优选的是，所述的用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，还包括设置在两个光刻胶隔离栅之间凹槽内的蓝光量子点膜层。
优选的是，所述的红光量子点膜层、绿光量子点膜层和蓝光量子点膜层的厚度均小于光刻胶隔离栅的厚度至少30μm。
优选的是，所述的光刻胶隔离栅之间的凹槽的数量和使用的蓝光Micro-LED阵列或紫外光Micro-LED阵列中的Micro-LED像素单元数匹配；所述的光刻胶隔离栅之间的凹槽的位置和使用的蓝光Micro-LED阵列或紫外光Micro-LED阵列中的Micro-LED像素单元的位置匹配。
本发明还提供一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板的制备方法，该方法包括：
步骤S1：在第一基板上蒸镀滤光膜层；
步骤S2：在滤光膜层上滴定溶液PDMS，经过匀胶、烘干形成PDMS膜层，得到复合基板；
步骤S3：在PDMS膜层上制备光刻胶膜层；
步骤S4：在光刻胶膜层上通过掩模版、光刻机曝光后，去除未硬化光刻胶，得到光刻胶隔离栅；
步骤S5：在光刻胶隔离栅之间的凹槽内通过喷墨打印方式打印红光量子点膜层和绿光量子点膜层，得到量子点复合光转换层基板。
本发明的有益效果
本发明提供一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板及其制备方法，该基板中，采用特定波长的长波通带滤光片或短波截止滤光片，可以高效滤除450nm蓝光激发光源中波长低于480nm的高能光谱，减轻蓝光背光源中对人眼具有潜在伤害的光谱成分，同时，波长490±10nm左右的光谱成分可以正常出射。另外，滤光片上方制备PDMS膜层，甲苯、氯仿等有机溶剂体系的量子点材料在喷墨打印或雾化喷涂时，量子点材料成膜时的“咖啡环效应”得到完全消除。同时，量子点膜层具有自聚集效应，其表面形貌可通过甲苯溶剂多次处理，制备的高质量的量子点膜层。
附图说明
图1为本发明所述的用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板的制作流程图；
图2为第一基板的结构示意图；
图3为在第一基板上形成滤光膜层的结构示意图；
图4为在滤光膜层形成PDMS膜层的结构示意图；
图5为在PDMS膜层形成光刻胶膜层的结构示意图；
图6为在光刻胶膜层上形成光刻胶隔离栅的结构示意图；
图7为在光刻胶隔离栅内形成红光量子点膜层的结构示意图；
图8为在光刻胶隔离栅内形成绿光量子点膜层的结构示意图；
图9为一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板的结构示意图；
图10为一种滤光片经过刻蚀后的用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板的结构示意图。
图中，1、第一基板；2、滤光膜层；3、PDMS膜层；4、复合基板；5、光刻胶膜层；6、光刻胶隔离栅；7、红光量子点膜层；8、绿光量子点膜层；9、量子点复合光转换层基板；10、蓝光量子点膜层。
具体实施方式
以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。
如图8所示，一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，该基板包括第一基板1、在第一基板1上设置的滤光膜层2、在滤光膜层2上设置的PDMS膜层3、在PDMS膜层3上设置的若干个光刻胶隔离栅6、在光刻胶隔离栅6之间的凹槽内分别设置的红光量子点膜层7和绿光量子点膜层8。
本实施方式所述的光刻胶隔离栅之间的凹槽的数量和使用的蓝光Micro-LED阵列或紫外光Micro-LED阵列中的Micro-LED像素单元数匹配；所述的光刻胶隔离栅之间的凹槽的位置和使用的蓝光Micro-LED阵列或紫外光Micro-LED阵列中的Micro-LED像素单元的位置匹配。
本实施方式所述的第一基板1的材质没有特殊限制，优选为玻璃材质或其它聚合物材质，所示的聚合物材质优选为PET、PDMS和PMMA，所述第一基板1形状无特定要求，可以为正方形，也可以为矩形。所述第一基板1厚度介于100μm至500μm之间。所述第一基板1外观没有特殊限制，可以为出光面带有凸透镜阵列的特殊基板，也可以为普通平板。
本实施方式所述的滤光膜层2采用镀膜设备蒸镀膜层制备得到，常为DBR结构。所述滤光膜层2通常为480-800nm带通滤光片或480nm长波通滤光片。所述滤光膜层2对480-800nm波段光谱透过率大于90％，所述滤光膜层2对380-480nm波段光谱截止率大于60％。所述滤光膜层2为SiO2和其他金属氧化物的叠层周期结构。所述的金属氧化物优选为TiO2和Al2O3。
本实施方式所述的滤光膜层2采用镀膜设备蒸镀DBR膜层制备得到，所述的滤光膜层2可以为整面蒸镀的膜层，也可以为后续经过定向分区刻蚀后的膜层，所述滤光膜层定向刻蚀的区域为蓝光需要透射的位置，如图10。
本实施方式所述的PDMS膜层3厚度为10μm-500μm。
本实施方式所述的红光量子点膜层和绿光量子点膜层的厚度小于光刻胶隔离栅的厚度至少30μm。
如图9所示，本实施方式所述一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，当所述蓝光Micro-LED阵列器件替换为UV光Micro-LED阵列器件时，该基板还包括蓝光量子点膜层10，蓝光量子点膜层10在两个光刻胶隔离栅之间凹槽内。蓝光量子点膜层10为蓝光量子点材料在溶剂中挥发后形成的固体膜层。所述的蓝光量子点膜层10的厚度小于光刻胶隔离栅6的厚度至少30μm。所述蓝光量子点材料优选为InP/ZnS量子点材料或CdSe/ZnS量子点材料，量子点材料的溶剂为有机溶剂，优选为甲苯或氯仿。
本实施方式所述的红光量子点膜层7、绿光量子点膜层8和蓝光量子点膜层10的位置没有特殊要求，和现有显示器件像素排布方式相同即可，或者排放位置可以满足显示器件显示要求即可。
本发明还提供一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板的制备方法，如图1-8所示，该方法包括：
步骤S1：如图3所示，在第一基板1上蒸镀蓝光滤光膜层2；
步骤S2：如图4所示，采用匀胶机，在滤光膜层2上滴定溶液PDMS，2000转/min匀胶30-45s，水平台面上静置30min后,在100℃-150℃之间高温热烘120min后，形成PDMS膜层3，得到复合基板4；
步骤S3：如图5所示，通过光刻胶、匀胶机在PDMS膜层3上制备光刻胶膜层5；
步骤S4：如图6所示，在光刻胶膜层5上通过掩模版、光刻机曝光后，去除未硬化光刻胶，得到光刻胶隔离栅6；
步骤S5：如图7-8所示，在光刻胶隔离栅6之间的凹槽内通过喷墨打印方式打印红光量子点膜层7和绿光量子点膜层8，得到量子点复合光转换层基板9。所述红光量子点膜层7和绿光量子点膜层8的喷墨打印制备顺序无要求，可以是先喷墨打印红光量子点材料，后打印绿光量子点材料，也可以是先喷墨打印绿光量子点材料，后打印红光量子点材料。红光量子点膜层7和绿光量子点膜层8分别为红光量子点材料和绿光量子点材料在溶剂挥发后形成的固体膜层。所述红光量子点材料或绿光量子点材料优选为InP/ZnS量子点材料或CdSe/ZnS量子点材料，量子点材料的溶剂为有机溶剂，优选为甲苯或氯仿。
本发明提供一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，该法制备的复合基板用于承载量子点材料，量子点膜层雾化喷涂或喷墨打印于复合基板上制备量子点复合光转换层基板，量子点复合光转换层基板倒置于Micro-LED光源上方。
对所公开实施的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对实施例中的多种修改对本领域的专业技术人员来说是显而易见的，本文所定义的一般原理可以在不脱离本发明精神和范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会限制于本文所示的实施例，而是要复合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，该基板包括第一基板、在第一基板上设置的滤光膜层、在滤光膜层上设置的PDMS膜层、在PDMS膜层上设置的光刻胶隔离栅、在光刻胶隔离栅之间的凹槽内分别设置的红光量子点膜层和绿光量子点膜层。
2.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的第一基板为出光面带有凸透镜阵列的基板，材质为玻璃或聚合物，第一基板的厚度为100μm-500μm。
3.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的滤光膜层为480-800nm带通滤光片或480nm长波通滤光片。
4.根据权利要求1或3所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的滤光膜层为整面蒸镀的膜层，或者为后续经过定向分区刻蚀后的膜层，定向刻蚀的区域为蓝光需要透射的位置。
5.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的PDMS膜层的厚度为10μm-500μm。
6.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的光刻胶隔离栅的厚度为40μm-100μm。
7.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，还包括设置在两个光刻胶隔离栅之间凹槽内的蓝光量子点膜层。
8.根据权利要求7所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的红光量子点膜层、绿光量子点膜层和蓝光量子点膜层的厚度均小于光刻胶隔离栅的厚度至少30μm。
9.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板，其特征在于，所述的光刻胶隔离栅之间的凹槽的数量和使用的蓝光Micro-LED阵列或紫外光Micro-LED阵列中的Micro-LED像素单元数匹配；所述的光刻胶隔离栅之间的凹槽的位置和使用的蓝光Micro-LED阵列或紫外光Micro-LED阵列中的Micro-LED像素单元的位置匹配。
10.根据权利要求1所述的一种用于Micro-LED阵列器件的复合光转换层基板的制备方法，其特征在于，该方法包括：
步骤S1：在第一基板上蒸镀滤光膜层；
步骤S2：在滤光膜层上滴定溶液PDMS，经过匀胶、烘干形成PDMS膜层，得到复合基板；
步骤S3：在PDMS膜层上制备光刻胶膜层；
步骤S4：在光刻胶膜层上通过掩模版、光刻机曝光后，去除未硬化光刻胶，得到光刻胶隔离栅；
步骤S5：在光刻胶隔离栅之间的凹槽内通过喷墨打印方式打印红光量子点膜层和绿光量子点膜层，得到量子点复合光转换层基板。
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