CN112786764B - 发光器件、显示组件和发光器件的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种发光器件、显示组件和发光器件的制造方法，属于LED封装技术领域。发光器件，包括：基板、反射层、发光单元以及色阻；基板与反射层层叠设置；发光单元设置在反射层上，色阻位于发光单元与基板之间；其中，发光单元发出的至少部分光线经由反射层反射至色阻，以使色阻输出单一颜色的光线后通过基板发出，在该设计中，通过控制色阻的尺寸即可实现超高分辨率的显示，克服了相关技术中Micro LED尺寸减小后，侧壁效应对超高分辨率的显示的影响。

Description

发光器件、显示组件和发光器件的制造方法
技术领域
本申请属于一种LED封装技术领域，具体涉及一种发光器件、显示组件和发光器件的制造方法。
背景技术
Micro LED(Micro Light-Emitting Diode，又名μLED，即微型发光二极管)技术，即LED微缩化和矩阵化技术。指的是在一个驱动基板上集成的高密度微小尺寸的LED阵列，LED显示屏每一个像素可定址、单独驱动点亮，可看成是户外LED显示屏的微缩版，将像素点距离从毫米级降低至微米级。
随着相邻两个Micro LED像素点距离的减小，侧壁效应的影响凸显出来，由于侧壁效应的存在，现有Micro LED的尺寸无法进一步减小，现有技术方案中应用Micro LED生产得到的显示屏的分辨率较低，无法实现超高分辨率显示。
申请内容
本申请实施例的目的是提供一种发光器件、显示组件和发光器件的制造方法，以实现超高分辨率显示。
为了解决上述技术问题，本申请是这样实现的：
第一方面，本申请实施例提供了一种发光器件，包括：基板、反射层、发光单元以及色阻，基板与反射层层叠设置；发光单元设置在反射层上，色阻位于发光单元与基板之间；其中，发光单元发出的至少部分光线经由反射层反射至色阻，以使色阻输出单一颜色的光线后通过基板发出。
第二方面，本申请实施例提供了一种显示组件，包括:多个如第一方面中中任一项的发光器件。
第三方面，本申请实施例提供了一种发光器件的制造方法，包括：在基板上形成驱动电路层以及与驱动电路层中的半导体层连接的金属导电电极；在相邻两个金属导电电极之间形成色阻；将发光单元安装在色阻上；在发光单元上形成反射层。
在本申请实施例中，提出了一种发光器件，提出的发光器件包括基板、发光单元，反射层以及色阻，其中，发光单元设置在反射层上，以便在发光单元运行发出光线时，发出的光线被反射层反射，由于基板与反射层层叠设置，通过色阻后的单一光线传输到基板，并通过基板发出，以便进行显示。在该设计中，通过控制色阻的尺寸即可实现超高分辨率的显示，克服了相关技术中Micro LED尺寸减小后，侧壁效应对超高分辨率的显示的影响。
附图说明
图1示出了现有Micro LED显示屏截面示意图；
图2示出了本申请实施例中的Micro LED显示屏膜层结构图；
图3示出了本申请实施例中的Micro LED显示屏截面示意图；
图4示出了本申请实施例中的Micro LED显示屏截面示意图；
图5示出了有UV/蓝光LED加量子点(QD)发光色转换结构示意图；
图6示出了根据本申请实施例的发光器件的制造方法的流程示意图。
图1至图5中的附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1基板，2遮光层，3绝缘层，4半导体层，5介电层，6栅极，7保护层，8源漏极，9钝化层，10金属导电电极，11间隔结构，12共晶连接，13发光单元，14色阻，15反射层，16驱动电路层，17间隙。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便本申请的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，说明书以及权利要求中“和/或”表示所连接对象的至少其中之一，字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
下面结合附图，通过具体的实施例及其应用场景对本申请实施例提供的发光器件、显示组件和发光器件的制造方法进行详细地说明。
相关技术方案中，Micro LED优点表现的很明显，它继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点，并且具自发光无需背光源的特性，更具节能、机构简易、体积小、薄型、可控性更强等优势。除此之外，Micro LED还有一大特性就是解析度超高。因为超微小，表现的解析度特别高。这使得LED有着更广阔的应用范围，并由此诞生出更高科技的产品。
图1示出了现有Micro LED显示屏截面示意图(R、G、B分别代表发红、绿、蓝光的μLED)。
如图1所示，常规Micro LED显示屏为在基板1上通过array(背板阵列)工艺制备TFT(Thin Film Transistor，薄膜场效应晶体管)驱动开关及金属走线，同时通过光刻工艺制备间隔柱防止各子像素间串色，再通过转移工艺将Micro LED(μLED，微型发光二极管)转印到对应的TFT位置进行绑定键合。其中，基板1为显示屏提供支撑作用；TFT为显示屏提供驱动开关作用；金属走线为显示屏提供导电作用；共晶连接12是μLED与TFT驱动背板的连接剂；μLED为发光二极管，是发光子像素，R/G/B为不同颜色发射示范例；隔离柱为防止各子像素间串色而制备的黑色矩阵。
就如上文所记载的那样，随着相邻两个Micro LED像素点距离的减小，侧壁效应的影响凸显出来，由于侧壁效应的存在，现有Micro LED的尺寸无法进一步减小，现有技术方案中应用Micro LED生产得到的显示屏的分辨率较低，无法实现超高分辨率显示。
在本申请的一个实施例中，如图2和图3所示，提出了一种发光器件，包括：基板1、发光单元13，反射层15以及色阻14，其中，发光单元13设置在反射层15上，以便在发光单元13运行发出光线时，发出的光线被反射层15反射，由于基板1与反射层15层叠设置，通过色阻14后的单一光线传输到基板1，并通过基板1发出。
在该实施例中，提出了一种发光器件，提出的发光器件包括基板1、发光单元13，反射层15以及色阻14，其中，发光单元13设置在反射层15上，以便在发光单元13运行发出光线时，发出的光线被反射层15反射，由于基板1与反射层15层叠设置，通过色阻14后的单一光线传输到基板1，并通过基板1发出，以便进行显示。在该设计中，通过控制色阻14的尺寸即可实现超高分辨率的显示，克服了相关技术中Micro LED尺寸减小后，侧壁效应对超高分辨率的显示的影响。
此外，反射层15的设置还起到对发光单元13保护作用，以便发光器件能够隔绝水氧、防止被刮伤等情况的出现。
在其中一个实施例中，发光单元13即微型发光二极管，其包括电极-正极-发光层-负极-电极，其结构如图3所示，其中，微型发光二极管，即μLED的结构在此不再进行限定。
在其中一个实施例中，发光器件还包括：驱动电路层16，驱动电路层16位于基板1上；金属导电电极10，金属导电电极10位于驱动电路层16上，金属导电电极10与驱动电路层16中的半导体层4以及发光单元13的供电端连接，用于向发光单元13供电。
相关技术方案中，Micro LED中使用透明电极或高功函数电极等像素电极来实现发光单元13的导电，其中，透明电极或高功函数电极等像素电极可以是锡-铟氧化物，氧化铟锡，而上述透明电极或高功函数电极具有成本高昂的特点。
本申请实施例中，可以不使用透明电极或高功函数电极等像素电极来实现发光单元13的导电，而是可以使用金属导电电极10来实现导电，因此，可以降低发光器件的制造成本。
其中，金属导电电极10可以是任意金属导电电极10，如铜、铁和金中的任意一种。
此外，设置的驱动电路层16可以起到了对发光单元13供电的控制，以便控制发光单元13输出光线的控制。
在上述任一实施例中，如图4所示，色阻14与发光单元13之间设置有间隙17。
在该实施例中，由于色阻14与发光单元13之间并非直接进行接触的，即存在间隙17。因此，发光单元13发光所产生的热量并非直接作用在色阻14上，因此，可以降低发光单元13发光所产生的热量或散热对色阻14的影响，提高了色阻14的热稳定性，同时，提供了色阻14的使用寿命。
在上述任一实施例中，相邻两个金属导电电极10之间设置有凹陷，色阻14位于凹陷内。
在该实施例中，色阻14位于相邻两个金属导电电极10之间的凹陷中，使得反射层15的厚度得以降低，因此，可以降低发光器件的尺寸。
在上述任一实施例中，驱动电路层16包括：TFT驱动电路。
在该实施例中，TFT驱动电路起到的驱动开关作用，用于驱动发光单元13的输出光线。
其中，TFT驱动电路包括位于基板1上的遮光层2、在遮光层2上的绝缘层3、在绝缘层3上形成的半导体层4以及在半导体层4上形成的介电层5，其中，介电层5上形成有栅极6以及在栅极6上形成的保护层7，该保护层7与半导体层4接触，将介电层5和栅极6包裹起来，同时，在保护层7上形成有源漏极8，其中，源漏极8与半导体层4和遮光层2接触，此外，在保护层7和源漏极8上形成钝化层9。
其中，钝化层9上形成的金属导电电极10与半导体层4接触。
在上述任一实施例中，色阻14包括：光致发光染料膜或颜料材料膜。
在该实施例中，光致发光染料膜即具备光致发光的染料膜，其中，光致发光是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象，通过使用具备光致发光的染料膜来实现色彩的输出。同理，颜料材料膜，即使用颜料的膜结构，在光线的照射下，输出与预先设定好的颜色所对应的颜色，以实现彩色显示。
在上述任一实施例中，还包括：间隔结构11，间隔结构11设置在反射层15上，位于相邻两个发光单元13之间。
在该实施例中，通过设置的间隔结构11，以便单一发光单元13发出的不会在反射层15的作用下，出现光线逃逸这一情况的出现。其中，光线逃逸可以理解为，将光线反射到相邻发光器件的色阻14上，以便在一个发光器件中的发光单元13发出光线时，该发光器件周边的发光器件中的色阻14也同时发出光线这一情况的出现。
此外，通过设置间隔结构11，减少了相邻两个发光器件之间的相互影响，便于实现超高分辨率的显示。
在其中一个实施例中，基板1包括透光基板1。
在本申请的第二方面的实施例中，提出了一种显示组件，其中，该显示组件包括如第一方面的发光器件。
本申请提出的显示组件包括如第一方面的发光器件，具体地，包括：基板1、发光单元13，反射层15以及色阻14，其中，发光单元13设置在反射层15上，以便在发光单元13运行发出光线时，发出的光线被反射层15反射，由于基板1与反射层15层叠设置，通过色阻14后的单一光线传输到基板1，并通过基板1发出。
在该实施例中，提出了一种显示组件，其包含的发光器件包括基板1、发光单元13，反射层15以及色阻14，其中，发光单元13设置在反射层15上，以便在发光单元13运行发出光线时，发出的光线被反射层15反射，由于基板1与反射层15层叠设置，通过色阻14后的单一光线传输到基板1，并通过基板1发出，以便进行显示。在该设计中，通过控制色阻14的尺寸即可实现超高分辨率的显示，克服了相关技术中Micro LED尺寸减小后，侧壁效应对超高分辨率的显示的影响。
此外，反射层15的设置还起到对发光单元13保护作用，以便发光器件能够隔绝水氧、防止被刮伤等情况的出现。
在其中一个实施例中，任一两个发光器件共用一个基板1。
在该实施例中，任一两个发光器件共用一个基板1，以便在进行刻蚀以得到凹陷时，可以对所有的发光器件进行刻蚀，在提高制作效率的同时，以便降低显示组件的尺寸。
在其中一个实施例中，发光器件中的色阻包括红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻；其中，发光单元13为蓝光发光单元13。
在其中一个实施例中，发光器件中的色阻包括红色色阻、绿色色阻和无色色阻；其中，发光单元13为蓝光发光单元13。
在该实施例中，通过限定色阻的三种颜色，以实现显示组件的彩色显示。
相关技术方案中，如图5所示，以现有UV/蓝光LED加量子点(QD)发光色转换为例，为了实现彩色显示，需要对发光器件进行三次巨量转移，而转移次数的增加会造成发光器件制造成功的几率降低，进而造成发光器件制造成本的增加。
在该实施例中，在发光器件的制备中，执行一次巨量转移即可实现彩色显示，无需进行三次巨量转移，因此，降低发光器件的制造成本。
此外，在发光器件的制备中，巨量转移的次数有所降低，降低了量产的难度。
在本申请的第三方面的实施例中，如图6所示，提出了一种发光器件的制造方法，包括：
步骤602，在基板上形成驱动电路层以及与驱动电路层中的半导体层连接的金属导电电极；
步骤604，在相邻两个金属导电电极之间形成色阻；
步骤606，将发光单元安装在色阻上；
步骤608，在发光单元上形成反射层。
本申请实施例提出了一种发光器件的制造方法，通过在相邻两个金属导电电极10之间形成色阻14，并在色阻14上安装发光单元13之后，在发光单元13上形成反射层15，由于反射层15和色阻14的形成，以便发光单元13发出的光线在反射层15的反射作用下经由色阻14在接收到光线的情况下输出单一颜色的光线，并通过基板1发出。相对于现有技术方案，本申请实施例中通过改变发光器件在实现彩色显示所采用的方式，以便通过控制色阻14的尺寸即可实现超高分辨率的显示，克服了相关技术中Micro LED尺寸减小后，侧壁效应对超高分辨率的显示的影响。
此外，反射层15的设置还起到对发光单元13保护作用，以便发光器件能够隔绝水氧、防止被刮伤等情况的出现。
在其中一个实施例中，采用光刻工艺在相邻两个金属导电电极10之间进行刻蚀，以得到色阻14。
在该实施例中，色阻14位于相邻两个金属导电电极10之间的凹陷中，使得反射层的厚度得以降低，因此，可以降低发光器件的尺寸。
在其中一个实施例中，色阻14包括：光致发光染料膜或颜料材料膜。
在该实施例中，光致发光染料膜即具备光致发光的染料膜，其中，光致发光是指物体依赖外界光源进行照射，从而获得能量，产生激发导致发光的现象，通过使用具备光致发光的染料膜来实现色彩的输出。同理，颜料材料膜，即使用颜料的膜结构，在光线的照射下，输出与预先设定好的颜色所对应的颜色，以实现彩色显示。
在其中一个实施例中，在发光单元13上形成反射层15的步骤之前，还包括：在基板1上且位于相邻两个发光单元13之间形成间隔结构11。
在该实施例中，通过设置的间隔结构11，以便单一发光单元13发出的不会在反射层15的作用下，出现光线逃逸这一情况的出现。其中，光线逃逸可以理解为，将光线反射到相邻发光器件的色阻14上，以便在一个发光器件中的发光单元13发出光线时，该发光器件周边的发光器件中的色阻14也同时发出光线这一情况的出现。
此外，通过设置间隔结构11，减少了相邻两个发光器件之间的相互影响，便于实现超高分辨率的显示。
在其中一个实施例中，驱动电路层16包括：TFT驱动电路。
其中，TFT驱动电路包括位于基板1上的遮光层2、在遮光层2上的绝缘层3、在绝缘层3上形成的半导体层4以及在半导体层4上形成的介电层5，其中，介电层5上形成有栅极6以及在栅极6上形成的保护层7，该保护层7与半导体层4接触，将介电层5和栅极6包裹起来，同时，在保护层7上形成有源漏极8，其中，源漏极8与半导体层4和遮光层2接触，此外，在保护层7和源漏极8上形成钝化层9。
其中，钝化层9上形成的金属导电电极10与半导体层4接触。
在本申请的实施例中，在基板1上制备TFT驱动电路并连接金属导电电极10，金属导电电极10间通过光刻工艺图案化制备上色阻14，在色阻14的两端上面连接μLED，由于μLED两端电极需单独连接，即在色阻14上会有空隙将μLED与色阻14隔离开来，从而实现了色阻14与μLED的不接触，可有效改善热对色阻14的影响；同时在上面增加反射层15使μLED向上发射的光穿透μLED反射回到色阻14，从基板1上穿透出，从而实现底发射。
其中，基板1为显示屏提供支撑作用；TFT为显示屏提供驱动开关作用；金属导电电极10为显示组件提供导电作用；共晶连接12是μLED与TFT驱动背板的连接剂；μLED为发光二极管，是发光子像素；隔离结构的形状可以是柱状，为防止各子像素间串色而制备的黑色矩阵；反射层15为具有光反射功能的膜层，将μLED向上发射的光反射到向下发射，同时为整个显示屏提供隔离水氧、防刮等保护作用。
本申请实施例在μLED与驱动的基板1之间增加了色阻14，以及在显示屏上增加了反射层15，当μLED向上发射光时被反射层15反射回来穿过色阻14实现彩色化，并穿透基板1从显示面板的底部发射出光从而实现底发射，本申请实施例与传统色转换方案之间的结构不同，本提案的色阻14放置于基板1上，不与μLED直接接触，可有效隔绝μLED发光产生热量以及散热对色阻14的影响，从而改善显示寿命；同时通过微米级甚至纳米级半导体光刻工艺可实现色阻14尺寸控制，从而不依赖μLED尺寸大小而实现高分辨率显示。
此外，相关技术方案中，Micro-LED彩色化实现方法主要包括RGB三色μLED法(以图1为例)、蓝光LED加发光介质法(以图4为例)、光学透镜合成法。
其中，RGB三色μLED法由于需要进行三次μLED巨量转移来实现彩色化显示，在现有巨量转移技术良率低且工序复杂的情况下，给后续修复带来了巨大难题，难以进行批量化生产。光学透镜合成法将三个红、绿、蓝三色的micro-LED阵列分别封装在三块封装板上，并连接一块控制板与一个三色棱镜，之后可通过驱动面板来传输图片信号，调整三色micro-LED阵列的亮度以实现彩色化，该方法通过棱镜来实现光路转换，结构复杂，显示设备体积庞大，不适合应用于移动终端。而本申请实施例提出的发光器件的制造方法无需进行三次巨量转移，因此，降低了量产的难度。
此外，对于蓝光LED加发光介质法是目前最为接近实现量产的方法，图5示出现有UV/蓝光LED加量子点(QD)发光色转换结构示意图，如图5所示，目前现有发光介质为荧光粉或量子点，由于荧光粉涂层将会吸收部分能量，降低了转化率且荧光粉颗粒的尺寸较大，约为1-10微米，随着micro-LED像素尺寸不断减小，荧光粉涂覆变的愈加不均匀且影响显示质量；而量子点材料稳定性不好、对散热要求高，现有技术将量子点涂敷在Micro LED上面，由于μLED发光会产生大量热量将会极大的影响量子点显示寿命短，这极大了限制了其应用范围，由于本申请中色阻14与发光单元13之间存在间隙，间隙的存在，降低了发光单元13对色阻14的影响，提高了发光器件的寿命。
需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。此外，需要指出的是，本申请实施方式中的方法和装置的范围不限按示出或讨论的顺序来执行功能，还可包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序来执行功能，例如，可以按不同于所描述的次序来执行所描述的方法，并且还可以添加、省去、或组合各种步骤。另外，参照某些示例所描述的特征可在其他示例中被组合。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到上述实施例方法可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本申请的实施例本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质(如ROM/RAM、磁碟、光盘)中，包括若干指令用以使得一台终端(可以是手机，计算机，服务器，空调器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例的方法。
上面结合附图对本申请的实施例进行了描述，但是本申请并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本申请的启示下，在不脱离本申请宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，均属于本申请的保护之内。

Claims (9)

1.一种发光器件，其特征在于，包括：基板、反射层、发光单元以及色阻；
所述基板与所述反射层层叠设置；
所述发光单元设置在所述反射层上，所述色阻位于所述发光单元与所述基板之间；
其中，所述发光单元发出的至少部分光线经由所述反射层反射至所述色阻，以使所述色阻输出单一颜色的光线后通过所述基板发出；
驱动电路层，所述驱动电路层设置在所述基板上；
金属导电电极，所述金属导电电极位于所述驱动电路层上，所述金属导电电极与所述驱动电路层中的半导体层以及所述发光单元的供电端连接，用于向所述发光单元供电；
相邻两个所述金属导电电极之间设置有凹陷，所述色阻位于所述凹陷内。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述色阻与所述发光单元之间设置有间隙。
3.根据权利要求1或2所述的发光器件，其特征在于，还包括：
间隔结构，所述间隔结构设置在所述反射层上，位于相邻两个发光单元之间。
4.一种显示组件，其特征在于，包括:
多个如权利要求1至3中任一项所述的发光器件。
5.根据权利要求4所述的显示组件，其特征在于，任一两个发光器件共用一个基板。
6.根据权利要求4或5所述的显示组件，其特征在于，所述发光器件中的色阻包括红色色阻、绿色色阻和蓝色色阻；
其中，所述发光器件中的发光单元为蓝光发光单元。
7.根据权利要求4或5所述的显示组件，其特征在于，
所述发光器件中的色阻包括红色色阻、绿色色阻和无色色阻；
其中，所述发光器件中的发光单元为蓝光发光单元。
8.一种发光器件的制造方法，其特征在于，包括：
在基板上形成驱动电路层以及与所述驱动电路层中的半导体层连接的金属导电电极；
在相邻两个所述金属导电电极之间形成色阻；
将发光单元安装在所述色阻上；
在所述发光单元上形成反射层。
9.根据权利要求8所述的发光器件的制造方法，其特征在于，采用光刻工艺在相邻两个所述金属导电电极之间进行刻蚀，以得到色阻。
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