CN114023867A - 一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法 - Google Patents
一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114023867A CN114023867A CN202111213208.8A CN202111213208A CN114023867A CN 114023867 A CN114023867 A CN 114023867A CN 202111213208 A CN202111213208 A CN 202111213208A CN 114023867 A CN114023867 A CN 114023867A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- micro
- led chip
- led
- full
- array
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 claims abstract description 50
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 17
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 41
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052681 coesite Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052906 cristobalite Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 claims description 23
- 229910052682 stishovite Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 229910052905 tridymite Inorganic materials 0.000 claims description 23
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 22
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 claims description 19
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims description 15
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 15
- 229910009815 Ti3O5 Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 11
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 11
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 claims description 7
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 6
- 239000010409 thin film Substances 0.000 claims description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 claims description 4
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 4
- 238000001459 lithography Methods 0.000 claims description 4
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 claims description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000001659 ion-beam spectroscopy Methods 0.000 claims description 3
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 claims description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 abstract description 3
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 62
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 12
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 5
- 238000005538 encapsulation Methods 0.000 description 5
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 5
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 4
- 230000008859 change Effects 0.000 description 3
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 3
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 3
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 3
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 2
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000011156 evaluation Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 1
- 238000004020 luminiscence type Methods 0.000 description 1
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 238000012858 packaging process Methods 0.000 description 1
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 229920001296 polysiloxane Polymers 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/48—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor body packages
- H01L33/58—Optical field-shaping elements
- H01L33/60—Reflective elements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
- H01L2933/0008—Processes
- H01L2933/0033—Processes relating to semiconductor body packages
- H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements
Abstract
本发明属于半导体发光器件技术领域，公开了一种全彩化Micro‑LED显示面板及其制造方法。三基色Micro‑LED芯片阵列、曲面反射镜阵列均置于驱动面板上，若干个曲面反射镜形成空腔阵列，空腔阵列的内壁上沉积有反射层，空腔阵列中依次放置有倒装红光、绿光和蓝光Micro‑LED芯片，封装胶填充于空腔阵列中，且覆盖Micro‑LED芯片和曲面反射镜。本发明能够降低相邻Micro‑LED芯片相互间的串扰现象，显著提高全彩化Micro‑LED显示面板的图像质量。
Description
技术领域
本发明属于半导体发光器件技术领域，更具体地，涉及一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法。
背景技术
三族氮化物发光二极管(Light Emitting Diodes，简称“LED”)由单晶化合物半导体制成，因其相比于其他光源(如白炽灯、荧光灯和有机发光二极管)具有更高的发光效率和更强的耐用性，被广泛用于照明、数字标牌和液晶显示器背光等显示应用。近年来在显示器行业，对具有非常宽的色域和高分辨率的自发光显示器的需求日益增长，而微型发光二极管(Micro-LED)被视为实现高分辨率及宽色域显示器的最佳选择，它具有功耗低、响应快、寿命长、光效率高等特点。
随着Micro-LED芯片尺寸缩小，其侧壁面积占整体表面积比例增大，侧壁出光占据总出光量的大部分，不可忽略。在红绿蓝三基色全彩化显示中，Micro-LED芯片侧壁出光会串扰到相邻芯片，影响显示的对比度、色纯度及饱和度。严重影响全彩化Micro-LED显示图像质量。因此，如何有效降低相邻像素之间的串扰问题，是当前的一个技术难题。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明提供一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法，以有效降低相邻像素之间的串扰，并简化加工工艺。
本发明提供一种全彩化Micro-LED显示面板，包括：驱动面板、三基色Micro-LED芯片阵列、曲面反射镜阵列和封装胶；所述三基色Micro-LED芯片阵列、所述曲面反射镜阵列均置于所述驱动面板上；
所述三基色Micro-LED芯片阵列包括若干个倒装红光Micro-LED芯片、倒装绿光Micro-LED芯片和倒装蓝光Micro-LED芯片；所述曲面反射镜阵列包括若干个曲面反射镜，若干个所述曲面反射镜形成空腔阵列，所述空腔阵列的内壁上沉积有反射层；所述空腔阵列中依次放置有所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片；所述封装胶填充于所述空腔阵列中，且所述封装胶覆盖Micro-LED芯片和所述曲面反射镜。
优选的，所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片中的DBR反射层均采用变厚度的高反射全角DBR反射层。
优选的，所述变厚度的高反射全角DBR反射层为折射率不同的两种材料交替排列组成的周期性薄膜；
所述变厚度的高反射全角DBR反射层包括多对由高折射率材料和低折射率材料组成的叠层结构；各叠层结构中的高折射率材料和低折射率材料的厚度满足以下条件：
nHtH＝nLtL＝λ/4；
其中，nH和nL分别是高折射率材料的折射率和低折射率材料的折射率，tH和tL分别是高折射率材料的厚度及低折射率材料的厚度，λ为叠层结构的中心反射波长。
优选的，所述叠层结构的对数大于等于14对，各叠层结构的中心反射波长为从红光、绿光到蓝光波段；其中，红光波段为620nm到770nm，绿光波段为492nm到590nm，蓝光波段为390nm到492nm。
优选的，所述高折射率材料采用Ti3O5，所述低折射率材料采用SiO2；所述变厚度的高反射全角DBR反射层包括14对Ti3O5/SiO2叠层结构，各叠层结构的中心反射波长依次为：689nm、647nm、645nm、631nm、619nm、619nm、585nm、543nm、502nm、497nm、464nm、437nm、433nm和390nm。
优选的，所述变厚度的高反射全角DBR反射层的反射率大于90％。
优选的，所述空腔阵列的内壁上沉积的所述反射层对红光、绿光和蓝光波段的反射率均大于90％；
所述空腔阵列的内壁上沉积的所述反射层由金属反射层和防氧化层构成，所述金属反射层的厚度为100～200nm，所述防氧化层的厚度为200～400nm。
优选的，所述空腔阵列中的每个空腔为内壁成圆弧状的碗状结构，所述碗状结构的顶部与底部之间的直径差为10μm～20μm，所述碗状结构的下部圆形直径大于Micro-LED芯片的对角线长度，所述碗状结构的下表面与所述驱动面板接触。
另一方面，本发明提供上述的全彩化Micro-LED显示面板的制造方法，包括以下步骤：
步骤1、获取具有完整结构的倒装红光Micro-LED芯片、倒装绿光Micro-LED芯片和倒装蓝光Micro-LED芯片；
步骤2、将所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片依次键合到驱动面板上，形成三基色Micro-LED芯片阵列；两个相邻的Micro-LED芯片的横向间距大于芯片长度，两个相邻的Micro-LED芯片的纵向间距大于芯片宽度；
步骤3、将若干个封装模具分别覆盖于所有的Micro-LED芯片上，向每个所述封装模具中注入封装胶，使其完全覆盖Micro-LED芯片，待所述封装胶完全凝固后，移走所述封装模具；
步骤4、在所述驱动面板上旋涂光刻胶，使所述光刻胶均匀分布在所述驱动面板上，采用激光直写在所述光刻胶的表面进行灰度光刻形成空腔阵列，在所述空腔阵列的内壁上沉积反射层，得到曲面反射镜阵列；
步骤5、在曲面反射镜及Micro-LED芯片形成的腔体，以及Micro-LED芯片和曲面反射镜的上侧填充封装胶，加热固化后得到全彩化Micro-LED显示面板。
优选的，所述步骤3中，将经过镜面抛光的封装模具置于Micro-LED芯片上，在所述封装模具的两侧放置限位板，将所述封装胶注入到所述封装模具与Micro-LED芯片之间的空隙中，固化完成后取下所述限位板及所述封装模具；
所述步骤4中，采用离子束溅射工艺在所述空腔阵列上沉积反射层。
本发明中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
在发明中，将三基色倒装Micro-LED芯片阵列置于驱动面板上，将曲面反射镜置于Micro-LED芯片的周围，曲面反射镜的空腔内壁沉积有反射层，Micro-LED芯片及曲面反射镜采用硅胶进行封装。本发明通过设置曲面反射镜可使Micro-LED芯片侧壁出射的光以接近垂直的方向出射，降低了相邻Micro-LED芯片相互间的串扰现象，解决了现有技术中三基色Micro-LED芯片存在的发光串扰问题，能够显著提高了全彩化Micro-LED显示面板的图像质量。此外，本发明工艺简单，能够满足小尺寸加工过程中的高精度要求，能够提高加工效率，可用于大规模生产。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种全彩化Micro-LED显示面板的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的红光倒装AlGaInP基Micro-LED芯片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的蓝/绿光倒装InGaN基Micro-LED芯片的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的三基色倒装Micro-LED芯片键合的结果示意图；
图5为本发明实施例提供的将封装模具与三基色倒装Micro-LED芯片对位的过程示意图；
图6为本发明实施例提供的采用封装模具对三基色倒装Micro-LED注胶封装的过程示意图；
图7为本发明实施例提供的采用封装模具对三基色倒装Micro-LED封装的结果示意图；
图8为本发明实施例提供的采用光刻胶旋涂整个驱动面板及三基色倒装MicroLED芯片的过程示意图；
图9为本发明实施例提供的采用激光直写技术对光刻胶进行灰度光刻的过程示意图；
图10为本发明实施例提供的在光刻胶曲面上形成曲面反射镜的过程示意图；
图11为通过TFCalc仿真软件仿真的传统等厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成DBR反射层的波长反射率曲线以及本发明实施例提供的变厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的高反射率全角DBR反射层的波长反射率曲线；
图12为通过Lighttools仿真软件仿真的无防串扰曲面反射镜封装模块的三基色倒装Micro-LED芯片的光线分布图以及本发明实施例提供的具有曲面反射镜封装模块的三基色倒装Micro-LED芯片的光线分布图；
图13为通过Lighttools仿真软件仿真的无防串扰曲面反射镜封装模块的三基色倒装Micro-LED芯片的顶部发光强度光栅图以及本发明实施例提供的具有曲面反射镜封装模块的三基色倒装Micro-LED芯片的顶部发光强度光栅图。
具体实施方式
为了更好的理解上述技术方案，下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
实施例1：
实施例1提供一种全彩化Micro-LED显示面板，包括：驱动面板、三基色Micro-LED芯片阵列、曲面反射镜阵列和封装胶；所述三基色Micro-LED芯片阵列、所述曲面反射镜阵列均置于所述驱动面板上；所述三基色Micro-LED芯片阵列包括若干个倒装红光Micro-LED芯片、倒装绿光Micro-LED芯片和倒装蓝光Micro-LED芯片；所述曲面反射镜阵列包括若干个曲面反射镜，若干个所述曲面反射镜形成空腔阵列，所述空腔阵列的内壁上沉积有反射层；所述空腔阵列中依次放置有所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片；所述封装胶填充于所述空腔阵列中，且所述封装胶覆盖Micro-LED芯片和所述曲面反射镜。
所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片中的DBR反射层均采用变厚度的高反射全角DBR反射层。
所述变厚度的高反射全角DBR反射层为折射率不同的两种材料交替排列组成的周期性薄膜；所述变厚度的高反射全角DBR反射层包括多对由高折射率材料和低折射率材料组成的叠层结构；各叠层结构中的高折射率材料和低折射率材料的厚度满足以下条件：
nHtH＝nLtL＝λ/4；
其中，nH和nL分别是高折射率材料的折射率和低折射率材料的折射率，tH和tL分别是高折射率材料的厚度及低折射率材料的厚度，λ为叠层结构的中心反射波长。
所述叠层结构的对数大于等于14对，各叠层结构的中心反射波长为从红光、绿光到蓝光波段；其中，红光波段为620nm到770nm，绿光波段为492nm到590nm，蓝光波段为390nm到492nm。
下面对实施例1做进一步的说明。
如图1所示，实施例1提供的一种全彩化Micro-LED显示面板包括：驱动面板1、倒装蓝光Micro-LED芯片2、倒装绿光Micro-LED芯片3、倒装红光Micro-LED芯片4、曲面反射镜5、封装胶6。
所述倒装蓝光Micro-LED芯片2、所述倒装绿光Micro-LED芯片3、所述倒装红光Micro-LED芯片4置于所述驱动面板1上；若干个所述曲面反射镜5形成空腔阵列，所述空腔阵列的内壁沉积有反射层，所述空腔阵列中依次放置所述倒装蓝光Micro-LED芯片2、所述倒装绿光Micro-LED芯片3及所述倒装红光Micro-LED芯片4；所述封装胶6填充于所述空腔阵列中，并覆盖所述曲面反射镜5及Micro-LED芯片。
所述三基色倒装Micro-LED芯片具体可包括：倒装InGaN基蓝/绿光Micro-LED芯片、倒装AlGaInP基红光Micro-LED芯片。
如图2所示，所述倒装AlGaInP基红光Micro-LED芯片自下而上依次包括：蓝宝石衬底23、粘合层24、ITO透明导电电极25、SiO2钝化层26、p电极27、p-GaP层28、p-AlInP限制层29、GaInP/AlGaInP多量子阱层30、n-AlGaInP扩展层31、n-GaAs接触层32、DBR反射层33、n电极34。
如图3所示，所述倒装InGaN基蓝/绿光Micro-LED芯片自下而上依次包括：图形化蓝宝石衬底11、GaN缓冲层12、u-GaN层13、n-GaN层14、InGaN/GaN超晶格应力释放层15、InGaN/GaN多量子阱层16、p-AlGaN电子阻挡层17、p-GaN层18、ITO透明导电电极19、DBR反射层20、n电极21、p电极22。
所述三基色倒装Micro-LED芯片中的DBR反射层(即所述倒装AlGaInP基红光Micro-LED芯片中的DBR反射层33和所述倒装InGaN基蓝/绿光Micro-LED芯片中的DBR反射层20)为变厚度的高反射率全角DBR反射层。
所述变厚度的高反射率全角DBR反射层是由高折射率材料Ti3O5及低折射率材料SiO2交替排列组成的周期性薄膜，Ti3O5和SiO2的折射率分别为2.374及1.459，每层材料的光学厚度为中心反射波长的1/4。为了实现在红光、绿光、蓝光波段均能实现高反射率。设计采用针对不同中心反射波长的Ti3O5/SiO2叠层结构组合在一起形成覆盖整个可见光波段的高反射率全角DBR。
所述变厚度的高反射率全角DBR反射层由多对Ti3O5/SiO2叠层结构组成，Ti3O5/SiO2叠层结构的对数大于等于14对，其中各叠层的中心反射波长为从红光、绿光到蓝光，其中红光波段(620到770nm)，绿光波段(492到590nm)、蓝光波段(390到492nm)。
各叠层结构中材料的厚度设计准则为：nHtH＝nLtL＝λ/4；其中nH和nL分别是高折射率材料折射率及低折射率材料折射率，tH和tL分别是高折射率材料厚度及低折射率材料厚度，λ为叠层结构的中心反射波长。根据设计中心反射波长及材料折射率可计算每层材料厚度。
例如，设计的一种14对Ti3O5/SiO2叠层结构其各叠层中心反射波长依次是：689，647，645，631，619，619，585，543，502，497，464，437，433，390nm。其中689、647、645、631、619nm是红光波段，585、543、502、497nm是绿光波段，464、437、433、390nm是蓝光波段。
所述曲面反射镜5的每个空腔为侧壁成圆弧状的碗状结构，碗状结构顶部与底部直径差为10μm～20μm左右，所述碗状结构的下部圆形直径大于所述Micro-LED芯片的对角线长度，所述空腔下表面与所述驱动面板1接触，所述空腔圆弧面上沉积厚度为100～200nm的金属反射镜以及厚度为200～400nm的防氧化层。
所述曲面反射镜5所用到的金属反射层可以为Ag、Al、Au等金属，防氧化层材料为TiW。
所述驱动面板1为集成了有源矩阵薄膜晶体管(TFT)的硅基板，可驱动倒装Micro-LED芯片。
实施例2：
实施例2提供一种如实施例1所述的Micro-LED显示芯片的制备方法，包括下列步骤：
步骤1、获取具有完整结构的倒装红色Micro-LED芯片、倒装绿色Micro-LED芯片和倒装蓝色Micro-LED芯片。
获取具有完整结构的倒装红、绿、蓝光Micro-LED芯片，具体为外延生长到p-/n-电极沉积等完整的Micro-LED芯片结构，每个芯片的长度为30～60微米，宽度为30～60微米，厚度为8～10微米。
步骤2、将三基色倒装Micro-LED芯片(所述倒装红色Micro-LED芯片、所述倒装绿色Micro-LED芯片和所述倒装蓝色Micro-LED芯片)依次键合到驱动面板上，形成三基色Micro-LED芯片阵列；两个相邻的Micro-LED芯片的横向间距大于芯片长度，两个相邻的Micro-LED芯片的纵向间距大于芯片宽度。
将红、绿、蓝光Micro-LED芯片依次键合到硅基驱动面板表面，键合过程中使三基色Micro-LED芯片与驱动面板上的驱动电路精准对位，相邻芯片的横向间距大于芯片长度，纵向间距大于芯片宽度，从而留出足够的空间放置防串扰曲面反射镜，键合结果如图4所示。
步骤3、将若干个封装模具分别覆盖于三基色倒装Micro-LED芯片，向每个所述封装模具中注入封装胶(例如硅胶)，使其完全覆盖Micro-LED芯片，控制注入速率，防止硅胶中产生气泡，待封装胶完全凝固后，移走所述封装模具。
如图5所示，提供经过镜面抛光的封装模具8，从而减少硅胶对封装模具8的粘附力，将封装模具8置于倒装三基色Micro-LED芯片上，同时在封装模具8两侧放置限位板9。如图6所示，采用点胶机10将硅胶注入到封装模具与三基色Micro-LED芯片之间的空隙中。最后，将上述封装模具及键合于电路板的三基色Micro-LED芯片送入真空烘箱中进行固化，固化完成后取下限位板及封装模具。封装结果如图7所示。
步骤4、在整个所述驱动面板上旋涂光刻胶，使所述光刻胶均匀分布在整个所述驱动面板上，采用激光直写在光刻胶表面进行灰度光刻形成空腔阵列(具体为圆弧状曲面结构阵列)，在所述空腔阵列的内壁上沉积反射层，形成曲面反射镜阵列。
如图8所示，在驱动面板表面旋涂光刻胶41，使光刻胶均匀的分布在整个驱动面板表面，利用激光直写技术在Micro-LED芯片周围进行灰度光刻形成曲面42(见图9)，显影后进行刻蚀，在反射镜的圆弧状侧壁沉积金属反射层43，形成曲面反射镜(见图10)。
上述曲面反射镜类似于“碗状结构”，碗底部半径为30微米左右，碗顶部半径为35微米左右，碗深度为15微米左右。曲面反射镜上的金属反射层由厚度为100～200nm左右的金属反射层以及厚度为200～400nm的防氧化层构成。
步骤5、在曲面反射镜及Micro-LED芯片形成的腔体，以及Micro-LED芯片和曲面反射镜的上侧填充封装胶，加热固化。
在三基色Micro-LED芯片与曲面反射镜的空腔中填充封装硅胶，至此全彩化Micro-LED芯片制造完成。
本发明的效果评价及性能检测如下：
图11为通过TFCalc软件仿真传统等厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成DBR反射层以及本发明提供的变厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的高反射率全角DBR反射层的波长反射率曲线，由图中可以发现，由不同厚度的Ti3O5/SiO2叠层结构组成DBR反射层在蓝光(450nm)、绿光(520nm)到红光(620nm)波段都有高反射率，同时随着光线的入射角的改变，反射带宽变化不大，说明本发明提供的这种不同厚度的Ti3O5/SiO2叠层结构组成DBR反射层的角度依赖性小，用于三基色倒装Micro-LED芯片可以使得从底部出射的光子尽可能多的沿顶部出射，显著增强了三基色倒装Micro-LED芯片的光提取效率。
因为薄膜干涉效应，传统的等厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的DBR的反射率随入射角变化很大，在大入射角下会出现折射率下降严重的情况；而且传统的等厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的DBR的反射带宽窄，不能覆盖整个可见光波段。但是本发明所采用的变厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的高反射全角DBR反射率随光线入射角度变化小，可以在任意角度下保持高反射率；同时，变厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的高反射全角DBR可以覆盖从红光、绿光到蓝光的整个可见光波段。
即本发明提供的变厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的DBR，相比于传统的DBR结构，其反射带宽更宽，在从蓝光到红光波段都具有高反射率，而且角度依赖性更小，可以显著提高倒装Micro-LED芯片光提取效率。
图12为实例通过Lighttools仿真软件仿真的无防串扰曲面反射镜封装模块的三基色Micro-LED芯片以及本发明提供的具有曲面反射镜封装模块的三基色Micro-LED芯片的光线分布图。由图可知，无曲面反射镜方案中的蓝光Micro-LED芯片44、绿光Micro-LED芯片45、红光Micro-LED芯片46侧壁出射的光线数量多于顶部出射的光线数量，其中红光Micro-LED芯片44侧壁出光最为严重，而侧壁出光会引起串扰现象，严重影响全彩化Micro-LED显示的图像质量。而本发明采用曲面反射镜封装模块的三基色Micro-LED芯片的侧壁出光经过曲面反射镜的光路调节，使得侧壁出光沿近垂直方向出射，显著减小了三基色Micro-LED芯片的发光串扰现象，提高了全彩化Micro-LED显示的图像质量。
图13为实例通过Lighttools仿真软件仿真的无防串扰曲面反射镜封装模块的三基色Micro-LED芯片以及具有曲面反射镜封装模块的三基色Micro-LED芯片的顶部发光强度光栅图，由图可知，无防串扰曲面反射镜封装模块的三基色Micro-LED芯片顶部发光弱，光线向四周出射。但是本发明采用防串扰曲面反射镜封装模块后，三基色Micro-LED芯片顶部发光显著增强，光线集中从顶部出射，降低了芯片之间串扰。
综上，本发明提出的一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法，不仅结合曲面反射镜对三基色Micro-LED芯片发光光场进行调控，使得侧壁射出的光线沿顶部出射，减少了发光串扰，显著增强了全彩化Micro-LED显示面板的图像质量，还采用高反射全角变厚度Ti3O5/SiO2叠层结构组成的DBR作为倒装Micro-LED芯片的反射层，使得倒装Micro-LED芯片由底部出射的光子沿顶部出射，提高倒装Micro-LED芯片的光提取效率。此外，本发明采用激光直写技术在光刻胶上进行灰度光刻形成空腔阵列微结构，工艺简单，不需要掩膜版。同时，采用封装模具进行注胶，可有效避免封装过程中出现气泡。本发明将曲面反射镜放置在Micro-LED芯片周围，可以直接反射Micro-LED芯片的侧壁出光，而不需要在Micro-LED芯片侧壁生长DBR结构，也不需要改变Micro-LED芯片形状，工艺简单。采用离子束溅射工艺在曲面结构上沉积金属反射层形成曲面反射镜，加工过程简单可控，满足小尺寸加工过程中的高精度要求，提高了加工效率，可用于大规模生产。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，包括：驱动面板、三基色Micro-LED芯片阵列、曲面反射镜阵列和封装胶；所述三基色Micro-LED芯片阵列、所述曲面反射镜阵列均置于所述驱动面板上；
所述三基色Micro-LED芯片阵列包括若干个倒装红光Micro-LED芯片、倒装绿光Micro-LED芯片和倒装蓝光Micro-LED芯片；所述曲面反射镜阵列包括若干个曲面反射镜，若干个所述曲面反射镜形成空腔阵列，所述空腔阵列的内壁上沉积有反射层；所述空腔阵列中依次放置有所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片；所述封装胶填充于所述空腔阵列中，且所述封装胶覆盖Micro-LED芯片和所述曲面反射镜。
2.根据权利要求1所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片中的DBR反射层均采用变厚度的高反射全角DBR反射层。
3.根据权利要求2所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述变厚度的高反射全角DBR反射层为折射率不同的两种材料交替排列组成的周期性薄膜；
所述变厚度的高反射全角DBR反射层包括多对由高折射率材料和低折射率材料组成的叠层结构；各叠层结构中的高折射率材料和低折射率材料的厚度满足以下条件：
nHtH＝nLtL＝λ/4；
其中，nH和nL分别是高折射率材料的折射率和低折射率材料的折射率，tH和tL分别是高折射率材料的厚度及低折射率材料的厚度，λ为叠层结构的中心反射波长。
4.根据权利要求3所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述叠层结构的对数大于等于14对，各叠层结构的中心反射波长为从红光、绿光到蓝光波段；其中，红光波段为620nm到770nm，绿光波段为492nm到590nm，蓝光波段为390nm到492nm。
5.根据权利要求4所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述高折射率材料采用Ti3O5，所述低折射率材料采用SiO2；所述变厚度的高反射全角DBR反射层包括14对Ti3O5/SiO2叠层结构，各叠层结构的中心反射波长依次为：689nm、647nm、645nm、631nm、619nm、619nm、585nm、543nm、502nm、497nm、464nm、437nm、433nm和390nm。
6.根据权利要求2所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述变厚度的高反射全角DBR反射层的反射率大于90％。
7.根据权利要求1所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述空腔阵列的内壁上沉积的所述反射层对红光、绿光和蓝光波段的反射率均大于90％；
所述空腔阵列的内壁上沉积的所述反射层由金属反射层和防氧化层构成，所述金属反射层的厚度为100～200nm，所述防氧化层的厚度为200～400nm。
8.根据权利要求1所述的全彩化Micro-LED显示面板，其特征在于，所述空腔阵列中的每个空腔为内壁成圆弧状的碗状结构，所述碗状结构的顶部与底部之间的直径差为10μm～20μm，所述碗状结构的下部圆形直径大于Micro-LED芯片的对角线长度，所述碗状结构的下表面与所述驱动面板接触。
9.一种如权利要求1-8中任一项所述的全彩化Micro-LED显示面板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、获取具有完整结构的倒装红光Micro-LED芯片、倒装绿光Micro-LED芯片和倒装蓝光Micro-LED芯片；
步骤2、将所述倒装红光Micro-LED芯片、所述倒装绿光Micro-LED芯片和所述倒装蓝光Micro-LED芯片依次键合到驱动面板上，形成三基色Micro-LED芯片阵列；两个相邻的Micro-LED芯片的横向间距大于芯片长度，两个相邻的Micro-LED芯片的纵向间距大于芯片宽度；
步骤3、将若干个封装模具分别覆盖于所有的Micro-LED芯片上，向每个所述封装模具中注入封装胶，使其完全覆盖Micro-LED芯片，待所述封装胶完全凝固后，移走所述封装模具；
步骤4、在所述驱动面板上旋涂光刻胶，使所述光刻胶均匀分布在所述驱动面板上，采用激光直写在所述光刻胶的表面进行灰度光刻形成空腔阵列，在所述空腔阵列的内壁上沉积反射层，得到曲面反射镜阵列；
步骤5、在曲面反射镜及Micro-LED芯片形成的腔体，以及Micro-LED芯片和曲面反射镜的上侧填充封装胶，加热固化后得到全彩化Micro-LED显示面板。
10.根据权利要求9所述的全彩化Micro-LED显示面板的制造方法，其特征在于，所述步骤3中，将经过镜面抛光的封装模具置于Micro-LED芯片上，在所述封装模具的两侧放置限位板，将所述封装胶注入到所述封装模具与Micro-LED芯片之间的空隙中，固化完成后取下所述限位板及所述封装模具；
所述步骤4中，采用离子束溅射工艺在所述空腔阵列上沉积反射层。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111213208.8A CN114023867A (zh) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | 一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111213208.8A CN114023867A (zh) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | 一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114023867A true CN114023867A (zh) | 2022-02-08 |
Family
ID=80056662
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111213208.8A Pending CN114023867A (zh) | 2021-10-19 | 2021-10-19 | 一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114023867A (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114822378A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-29 | 南昌大学 | 一种全彩led器件控制方法 |
| CN116525729A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-08-01 | 季华实验室 | 显示面板的制备方法、显示面板以及显示装置 |
| CN117153991A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-01 | 盐城鸿石智能科技有限公司 | 一种全彩MicroLED及其制备方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201804513U (zh) * | 2010-09-17 | 2011-04-20 | 深圳市洲明科技股份有限公司 | Led显示屏面罩 |
| CN103681995A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-26 | 圆融光电科技有限公司 | Led芯片制备方法及led芯片 |
| CN104576857A (zh) * | 2013-10-15 | 2015-04-29 | 上海工程技术大学 | 一种高反射层倒装led芯片结构及其制作方法 |
| CN204441323U (zh) * | 2015-01-07 | 2015-07-01 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 倒装led芯片 |
| CN109768135A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 武汉大学 | 全色堆栈式倒装RGB Micro-LED芯片阵列及其制备方法 |
| CN109979960A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法 |
| CN110729282A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-24 | 武汉大学 | 一种Micro-LED显示芯片及其制备方法 |
| CN110969959A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种led显示屏 |
| CN111223969A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-06-02 | 武汉深紫科技有限公司 | 一种具有可见光波段的深紫外led器件及其制备方法 |
| CN211555890U (zh) * | 2019-12-02 | 2020-09-22 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | Led显示装置 |
| WO2020258878A1 (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 成都辰显光电有限公司 | 显示面板、显示装置及显示面板的制备方法 |
| CN112542533A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-23 | 北京大学 | 一种高电光转换率倒装结构深紫外micro-LED及其制备方法 |
-
2021
- 2021-10-19 CN CN202111213208.8A patent/CN114023867A/zh active Pending
Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201804513U (zh) * | 2010-09-17 | 2011-04-20 | 深圳市洲明科技股份有限公司 | Led显示屏面罩 |
| CN104576857A (zh) * | 2013-10-15 | 2015-04-29 | 上海工程技术大学 | 一种高反射层倒装led芯片结构及其制作方法 |
| CN103681995A (zh) * | 2013-12-10 | 2014-03-26 | 圆融光电科技有限公司 | Led芯片制备方法及led芯片 |
| CN204441323U (zh) * | 2015-01-07 | 2015-07-01 | 湘能华磊光电股份有限公司 | 倒装led芯片 |
| CN110969959A (zh) * | 2018-09-28 | 2020-04-07 | 深圳光峰科技股份有限公司 | 一种led显示屏 |
| CN109768135A (zh) * | 2018-12-27 | 2019-05-17 | 武汉大学 | 全色堆栈式倒装RGB Micro-LED芯片阵列及其制备方法 |
| CN109979960A (zh) * | 2019-04-26 | 2019-07-05 | 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 | 基于量子点光转换层的全彩Micro-LED显示器件的制作方法 |
| WO2020258878A1 (zh) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 成都辰显光电有限公司 | 显示面板、显示装置及显示面板的制备方法 |
| CN110729282A (zh) * | 2019-10-08 | 2020-01-24 | 武汉大学 | 一种Micro-LED显示芯片及其制备方法 |
| CN211555890U (zh) * | 2019-12-02 | 2020-09-22 | 深圳市绎立锐光科技开发有限公司 | Led显示装置 |
| CN111223969A (zh) * | 2020-01-10 | 2020-06-02 | 武汉深紫科技有限公司 | 一种具有可见光波段的深紫外led器件及其制备方法 |
| CN112542533A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-03-23 | 北京大学 | 一种高电光转换率倒装结构深紫外micro-LED及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| MIKHAIL A. KATS, ROMAIN BLANCHARD等: "Nanometre optical coatings based on strong interference effects in highly absorbing media", 《NATURE MATERIALS》, vol. 12 * |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114822378A (zh) * | 2022-03-28 | 2022-07-29 | 南昌大学 | 一种全彩led器件控制方法 |
| CN114822378B (zh) * | 2022-03-28 | 2023-11-14 | 南昌大学 | 一种全彩led器件控制方法 |
| CN116525729A (zh) * | 2023-07-05 | 2023-08-01 | 季华实验室 | 显示面板的制备方法、显示面板以及显示装置 |
| CN116525729B (zh) * | 2023-07-05 | 2024-03-01 | 季华实验室 | 显示面板的制备方法、显示面板以及显示装置 |
| CN117153991A (zh) * | 2023-10-30 | 2023-12-01 | 盐城鸿石智能科技有限公司 | 一种全彩MicroLED及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US20220393063A1 (en) | Passivation covered light emitting unit stack | |
| US11527514B2 (en) | LED unit for display and display apparatus having the same | |
| CN109256455B (zh) | 一种光效提取和无像素干扰的全彩化Micro-LED显示结构及其制造方法 | |
| CN109256456B (zh) | 一种实现Micro-LED显示出光效率提升和窜扰降低的微结构及其制造方法 | |
| JP6368061B2 (ja) | 発光ダイオードパッケージ | |
| KR102601422B1 (ko) | 발광 적층 구조체 및 이를 구비한 디스플레이 소자 | |
| CN114023867A (zh) | 一种全彩化Micro-LED显示面板及其制造方法 | |
| KR20200087168A (ko) | 디스플레이용 led 유닛 및 이를 갖는 디스플레이 장치 | |
| KR20200096546A (ko) | 디스플레이용 led 적층을 구비한 발광 소자 및 그것을 포함하는 디스플레이 장치 | |
| CN102376839A (zh) | 具有光学高密度材料涂层衬底的发光器件 | |
| CN109285939B (zh) | 一种红光倒装芯片及其制作方法 | |
| JP2023530322A (ja) | 複数のユニットピクセルを有する発光モジュール、それを製造する方法、およびそれを有するディスプレイ装置 | |
| KR100558134B1 (ko) | 질화 갈륨계 반도체 led 소자 | |
| CN208986022U (zh) | 一种红光倒装芯片 | |
| KR102238351B1 (ko) | 반도체 발광 소자 | |
| KR100450514B1 (ko) | 백색 발광 다이오드 | |
| CN220041889U (zh) | 半导体发光元件 | |
| TWI782744B (zh) | 發光裝置與其製造方法 | |
| CN117038818A (zh) | 一种高反射MicroLED及其制备方法 | |
| CN117393683A (zh) | 发光二极管及发光装置 | |
| CN114023866A (zh) | 一种汽车照明用Mini-LED芯片阵列及其制造方法 | |
| CN116978894A (zh) | 一种显示装置 | |
| CN117153991A (zh) | 一种全彩MicroLED及其制备方法 | |
| KR20150087483A (ko) | 발광 다이오드 소자, 발광 다이오드 모듈 및 이의 제조 방법 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| TA01 | Transfer of patent application right | ||
| TA01 | Transfer of patent application right |
Effective date of registration: 20231010 Address after: 221200 Plant 6, Precision Manufacturing Park, Suining Economic Development Zone, Xuzhou City, Jiangsu Province Applicant after: Jiangsu Chuandu Optoelectronic Technology Co.,Ltd. Address before: 430072 Hubei Province, Wuhan city Wuchang District of Wuhan University Luojiashan Applicant before: WUHAN University |