CN114038841A - 背板、背光模组、显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供一种背板、背光模组、显示装置，属于显示背板技术领域，包括衬底；第一金属电极线，设置在衬底上；微发光二极管，微发光二极管设置在第一金属电极线上；微发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，第二半导体层与第一金属电极线电连接；第一平坦层，第一平坦层覆盖在第一金属电极线上；第二金属电极线，设置在第一平坦层上；第二平坦层，第二平坦层覆盖位于第一平台绝缘层上的第二金属电极线。通过本申请实施例提供的一种背板、背光模组、显示装置，可以减少背板的工艺流程，提高背板的显示亮度。
Description
技术领域
本申请实施例涉及显示背板技术领域，具体而言，涉及一种背板、背光模组、显示装置。
背景技术
Micro-LED(微型发光二极管)显示技术是指以自发光的微米量级的LED为发光像素单元，将其组装到驱动面板上形成高密度LED阵列的显示技术。由于micro LED芯片尺寸小、集成度高和自发光等特点,与LCD、OLED相比，在亮度、分辨率、对比度、能耗、使用寿命、响应速度和热稳定性等方面具有更大的优势。
目前，在Micro-LED显示背板的制作工艺中，在转移Micro-LED后需要镀绝缘层和ITO膜，并且还要在顶部对绝缘层进行开孔，导致Micro-LED显示背板的制作工艺较为复杂，并且ITO膜属于半透明膜，对显示背板的显示亮度也会造成一定影响。
发明内容
本申请实施例提供一种背板、背光模组、显示装置，旨在减少背板的工艺流程，提高背板的显示亮度。
本申请实施例第一方面提供一种背板，包括：
衬底；
第一金属电极线，设置在所述衬底上；
微发光二极管，所述微发光二极管设置在所述第一金属电极线上；所述微发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，所述第一半导体层在所述衬底上的投影面积小于所述发光层在所述衬底上的投影面积，所述第一半导体层在所述衬底上的投影面积小于所述第二半导体层在所述衬底上的投影面积，所述第二半导体层和所述第一金属电极电连接；；
第一平坦层，所述第一平坦层覆盖在所述第一金属电极线上，所述第一平坦层覆盖所述微发光二极管的发光层和第二半导体层，所述第一平坦层与所述第一半导体层至少部分交叠；
第二金属电极线，设置在所述第一平坦层上；且所述第二金属电极线与所述第一半导体层至少部分交叠；
第二平坦层，所述第二平坦层覆盖位于所述第一平台绝缘层上的所述第二金属电极线。
可选地，键合金属层，所述键合金属层设置在所述第一金属电极线上，所述微发光二极管与所述键合金属层键合连接。
可选地，所述第一平坦层的背离所述衬底的表面到所述衬底的厚度大于所述发光层的背离所述衬底的表面到所述衬底的厚度。
可选地，在垂直于所述衬底的方向上，所述第二金属电极线及所述第二平坦层在所述第一半导体层的侧壁上的高度低于所述第一半导体层的侧壁的高度。
可选地，保护膜层，所述保护膜层覆盖在所述第二平坦层上。
可选地，所述保护膜层背离所述衬底的一侧到所述衬底的厚度，小于所述第一半导体层远离所述衬底的一侧到所述衬底的厚度。
可选地，欧姆接触层，所述欧姆接触层设置于所述第二金属电极线和所述第一半导体层之间。
可选地，所述第一半导体层为N-GAN。
可选地，所述第一半导体层的厚度大于所述第二半导体层的厚度。
可选地，所述第一半导体层在所述衬底上的正投影位于所述第二半导体层在所述衬底上的正投影内。
可选地，所述微发光二极管包括第一表面、第二表面和侧面，所述第一表面为所述微发光二极管远离所述衬底的一面，所述第二表面为所述微发光二极管靠近所述衬底的一面，所述第一表面和第二表面相互平行，所述第一表面与第二表面通过所述侧面连接，所述侧面与所述第二表面的夹角为45°-70°。
可选地，所述第一金属电极线和所述第二金属电极线均设置有多条，且多条所述第一金属电极线平行设置在所述衬底上；多条所述第二金属电极线平行设置在所述第一平坦层上，所述第一金属电极线与所述第二金属电极线相互垂直。
本申请实施例第二方面提供一种背光模组，包括显示面板和如本申请实施例第一方面提供的背板。
本申请实施例第三方面提供一种显示装置，包括驱动电路和如本申请实施例第三方面提供的背光模组。
有益效果：
本申请提供一种背板、背光模组、显示装置，通过在衬底上设置第一金属电极线、微发光二极管、第一平坦层、第二金属电极线和第二平坦层，由于第二金属电极线环绕包覆微发光二极管的第一半导体层的侧壁，因而实现了第二金属电极线与微发光二极管的电连接，无需再设置ITO膜来连通第二金属电极线和微发光二极管，从而使得背板的制作工艺得到简化，同时由于没有ITO膜层的阻挡，使得背板的显示亮度得到提升。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本申请一实施例提出的一种背板的剖面结构示意图；
图2是本申请一实施例提出的一种的剖面结构示意图；
图3是本申请一实施例提出的一种背板的平面结构示意图；
图4是本申请一实施例提出的一种背板的制备方法的步骤流程图；
图5是本申请一实施例提出的完成衬底制作的背板的剖面结构示意图；
图6是本申请一实施例提出的完成第一金属电极线制作的背板的剖面结构示意图；
图7是本申请一实施例提出的完成键合金属层制作的背板的剖面结构示意图；
图8是本申请一实施例提出的转移微发光二极管的背板的剖面结构示意图；
图9是本申请一实施例提出的完成转移微发光二极管的背板的剖面结构示意图；
图10是本申请一实施例提出的完成第一平坦层制作的背板的剖面结构示意图；
图11是本申请一实施例提出的完成第一平坦层刻蚀的背板的剖面结构示意图；
图12是本申请一实施例提出的完成第二金属电极线制作的背板的剖面结构示意图；
图13是本申请一实施例提出的完成第二平坦层制作的背板的剖面结构示意图；
图14是本申请一实施例提出的完成第二平坦层刻蚀的背板的剖面结构示意图；
图15是本申请一实施例提出的完成第二金属电极线刻蚀的背板的剖面结构示意图。
附图标记说明：10、衬底；11、第一金属电极线；12、键合金属层；13、微发光二极管；131、第一半导体层；132、发光层；133、第二半导体层；134、配合金属层；14、第一平坦层；15、第二金属电极线；16、第二平坦层。
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。
相关技术中，Micro-LED背板在制作时需要在衬底上形成第一金属电极线，再转移Micro-LED到第一金属电极线上，然后再形成绝缘层和第二金属电极线，但是由于第二金属电极线与Micro-LED之间没有实现导通，因此还需要镀ITO膜，并在Micro-LED顶部及第二金属电极线处对绝缘层进行开孔，利用ITO实现第二金属线与Micro-LED之间的导通。但是，这样的制作工艺较为复杂，导致Micro-LED背板的制作成本增加，同时，ITO膜属于半透明膜，对Micro-LED的亮度会有一定的吸收，导致Micro-LED背板的显示亮度减弱，ITO膜的存在也会影响整个显示背板的分辨率。
有鉴于此，本申请提供一种背板、背光模组、显示装置，通过在衬底上设置第一金属电极线、微发光二极管、第一平坦层、第二金属电极线和第二平坦层，由于第二金属电极线环绕包覆微发光二极管的第一半导体层的侧壁，因而实现了第二金属电极线与微发光二极管的电连接，无需再设置ITO膜来连通第二金属电极线和微发光二极管，从而使得背板的制作工艺得到简化，同时由于没有ITO膜层的阻挡，使得背板的显示亮度得到提升。
实施例一
参照图1所示，为本申请实施例公开的一种的背板，由背板的底部至顶部依次包括有衬底10、第一金属电极线11、微发光二极管13、第一平坦层14、第二金属电极线15和第二平坦层16。
具体地，衬底10可以是玻璃衬底、PCT基板或FPC基板。
参照图3所示，第一金属电极线11设置在衬底10上，并且第一金属电极线11设置有多条，多条第一金属电极线11之间相互平行。同时在第一金属电极线11上形成有键合金属层12，键合金属层12的材料可以是锡，在转移微发光二极管13时，使微发光二极管13与键合金属层12键合连接，使得微发光二极管13可以更好地固定连接在第一金属电极线11上，从而提高背板的良率。
参照图2所示，微发光二极管13设置在第一金属电极线11上，微发光二极管13包括层叠设置的第一半导体层131、发光层132和第二半导体层133。具体地，第一半导体层131在衬底10上的投影面积小于发光层132在衬底10上的投影面积，第一半导体层131在衬底10上的投影面积小于第二半导体层133在衬底10上的投影面积，即，第一半导体层131在衬底10上的正投影位于第二半导体层133在衬底10上的正投影内，这样可以保证微发光二极管13的正常出光以及微发光二极管13的导通效率。
在本实施例中，第一半导体层131的材料为N-GaN，第二半导体层133的材料为P-GaN，这样在制作微发光二极管13时，第一半导体层131的厚度可以大于第二半导体层133的厚度，从而可以增加第一半导体层131与第二金属电极线15的搭接效果，更有利于第一半导体层131的导通。发光层132为多层量子阱发光结构，第一半导体层131和第二半导体层133实现微发光二极管13与电路的连通，从而使发光层132进行发光。
第二半导体层133与第一金属电极线11电连接，并且第二半导体层133靠近第一金属电极线11的面上设置有配合金属层134，配合金属层的材料可以是锡，使得微发光二极管13可以与键合金属层12实现键合连接。
在实际应用时，微发光二极管13的形状可以呈阶梯形或圆台形。微发光二极管13包括第一表面、第二表面和侧面，第一表面为微发光二极管远离衬底的一面，第二表面为微发光二极管靠近衬底的一面，第一表面和第二表面相互平行，第一表面与第二表面通过侧面连接。且侧面与第二表面的夹角设置为45°-70°，以保证在形成第二金属电极线15时不会出现第二金属电极线15断线的情况。
在本实施例中，微发光二极管13呈圆台状，微发光二极管13侧面与第二表面的夹角为60°。
参照图1所示，第一平坦层14覆盖在第一金属电极线11上，且第一平坦层14覆盖微发光二极管13的发光层132和第二半导体层133，且第一平坦层14与第一半导体层131至少部分交叠。
具体来说，第一平坦层14背离衬底10的表面到衬底10的厚度大于发光层132背离衬底10的表面到衬底10的厚度，这样，可以使第一平坦层14将发光层132覆盖，使得第一平坦层对发光层132形成保护，并且使得微发光二极管13可以正常出光，同时使第一金属电极线11和第二金属电极线15之间绝缘。第一平坦层14的材料选择可以遮光的绝缘材料，例如黑光阻、树脂或UV胶等，从而使得Micro-LED在发光时减少出现相互串扰的情况。
参照图1和图3所示，第二金属电极线15设置在第一平坦层14上，第二金属电极线15同样设置有多条，多条第二金属电极线15之间相互平行，且第二金属电极线15与第一金属电极线11相互垂直。第二金属电极线15与微发光二极管13的第一半导体层131至少部分交叠，从而使得第二金属电极线15与微发光二极管13之间实现电连接，而无需再设置ITO膜，进而简化了背板的制作工艺，节约了工艺成本。并且没有ITO膜的阻挡后，背板的显示亮度及分辨率也可以得到有效提升。并且，由于第二金属电极线15不透光，因此对微发光二极管13还可以起到防止微发光二极管13侧壁漏光的作用，进一步减少微发光二极管13发光时的相互串扰。
需要说明的是，在微发光二极管13正装时，微发光二极管13的第一半导体层131为N-GaN，此时，由于N-GAN层的厚度较厚，因此环绕包覆在N-GAN层的第二金属电极线15的成膜范围较宽，更易于成膜；在微发光二极管13倒装时，第一半导体层131为P-GAN层，第二金属电极线15同样也可以与P-GAN层实现电连接。
第二平坦层16覆盖第二金属电极线15设置，第二平坦层16起到刻蚀阻挡和防止第二金属电极线15被氧化的作用，第二平坦层16可以选用有机绝缘材料，例如树脂或UV胶；也可以选用无机绝缘膜，例如SiO2膜层或SiNx膜层。
具体地，第一半导体层131的侧壁上由内至外依次包覆有第二金属电极线15和第二平坦层16，并且在垂直于衬底10的方向上，第二金属电极线15及第二平坦层16在第一半导体层131的侧壁的高度低于第一半导体层131的高度，即微发光二极管13远离衬底10的一面是露出的，使得微发光二极管13从此发出光线。
采用上述的背板结构之后，由于第二金属电极线15环绕包覆微发光二极管13的第一半导体层131的侧壁，因而实现了第二金属电极线15与微发光二极管13的电连接，无需再设置ITO膜来连通第二金属电极线15和微发光二极管13，从而使得背板的制作工艺得到简化，同时由于没有ITO膜层的阻挡，使得背板的显示亮度得到提升。
在一种实施例中，为了进一步保护背板，可以在第二平坦层16上再形成保护膜层，保护膜层的材料可以选用有机绝缘材料，例如树脂或UV胶；也可以选用无机绝缘膜，例如SiO2膜层或SiNx膜层。并且，保护膜层背离衬底10的一侧到衬底10的厚度小于第一半导体层131背离衬底10的一侧到衬底10的厚度，使得保护膜层不会对微发光二极管13发出的光造成遮挡。
在一种实施例中，为了降低第二金属电极线15与第一半导体层131的接触电阻，在第二金属电极线15与第一半导体层131之间可以设置欧姆接触层，从而提升背板的显示亮度并降低功耗，欧姆接触层的材料可以选用Ni/Au等。
实施例二
图4示出了一种背板的制备方法的步骤流程图。参照图4所示，本申请实施例提供一种背板的制备方法，所述方法包括：
步骤201：提供衬底10。
具体地，衬底10可以是玻璃衬底，如图5所示。
步骤202：在衬底10上形成第一金属电极线11。
具体地，通过成膜黄光刻蚀工艺在背地衬底上形成第一金属电极线11，第一金属电极线11上设置有多个，且多个第一金属电极线11之间相互平行；然后通过成膜Lift-Off工艺在第一金属电极线11上形成键合金属层12，如图6和图7所示。
步骤203：转移微发光二极管13至第一金属电极线11上，微发光二极管13包括层叠设置的第一半导体层131、发光层132和第二半导体层133，第一半导体层131在衬底10上的投影面积小于发光层132在衬底10上的投影面积，第一半导体层131在衬底10上的投影面积小于第二半导体层133在衬底10上的投影面积，第二半导体层133与第一金属电极线11电连接。
具体地，在第一金属电极线11上形成有键合金属层12，通过转移工艺将微发光二极管13转移至键合金属层12上，使微发光二极管13与键合金属层12键合连接，进而实现微发光二极管13与第一金属电极线11之间的电连接，如图8和图9所示。
步骤204：在第一金属电极线11上形成第一平坦层14，第一平坦层14覆盖微发光二极管13的发光层132和第二半导体层133，第一平坦层14与第一半导体层131至少部分交叠。
具体地，通过Slit或旋涂工艺在第一金属电极线11上形成第一平坦层14，第一平坦层14的材料可以是黑光阻、树脂或UV胶等绝缘材料；然后利用ICP或Plasma等刻蚀工艺对第一平坦层14进行刻蚀，使微发光二极管13的第一半导体层131露出，且第一平坦层14的刻蚀不超过发光层132，从而使第一平坦层14环绕包覆微发光二极管13的第二半导体层133的侧壁及发光层132的侧壁，以实现对发光层132的保护，如图10和图11所示。
步骤205：在第一平坦层14上形成第二金属电极线15，第二金属电极线15与第一半导体层131至少部分交叠。
步骤206：在第二金属电极线15上形成第二平坦层16。
具体地，在利用成膜工艺形成整面形的第二金属电极线15，使第二金属电极线15完全覆盖微发光二极管13，如图12所示。
然后通过Slit或旋涂工艺在第二金属电极线15上形成第二平坦层16，第二平坦层16可以选用有机绝缘材料，例如树脂或UV胶；第二平坦层16也可以选用无极绝缘膜，例如SiO2膜层或SiNx膜层，并且通过CVD成膜工艺在第二金属电极线15上形成，如图13所示。
对第二平坦层16进行刻蚀至微发光二极管13顶表面以下，第二金属电极线15厚度以上，即，使微发光二极管13远离衬底10一面上的第二金属电极线15露出，如图14所示。
再利用湿法刻蚀工艺对微发光二极管13远离衬底10一面上的第二金属电极线15进行刻蚀，使微发光二极管13远离衬底10的一面露出，以实现微发光二极管13的正常出光，如图15所示。
由于第二金属电极线15环绕包覆微发光二极管13的第一半导体层131的侧壁，因而实现了第二金属电极线15与微发光二极管13的电连接，无需再设置ITO膜来连通第二金属电极线15和微发光二极管13，从而使得背板的制作工艺得到简化，同时由于没有ITO膜层的阻挡，使得背板的显示亮度得到提升。
实施例三
本申请实施例提供一种背光模组，包括显示面板和如本申请实施例一提供的背板。
实施例四
本申请实施例提供一种显示装置，包括驱动电路和如本申请实施例三提供的背光模组。
具体地，显示装置可以是计算机显示器、电视、广告牌、具有显示功能的激光打印机、电话、手机、个人数字助理(Personal Digital Assistant，PDA)、膝上型计算机、数码相机、便携式摄录机、取景器、车辆、大面积墙壁、剧院的屏幕或体育场标牌等。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
还需要说明的是，在本文中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。此外，诸如“第一”和“第二”之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，也不能理解为指示或暗示相对重要性。而且，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、物品或者终端设备不仅包括那些要素，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、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本申请所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请，在具体实施方式及应用范围上均会有不同形式的改变之处，这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举，而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本申请的保护范围之中。
Claims (14)
1.一种背板，其特征在于，包括：
衬底；
第一金属电极线，设置在所述衬底上；
微发光二极管，所述微发光二极管设置在所述第一金属电极线上；所述微发光二极管包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，所述第一半导体层在所述衬底上的投影面积小于所述发光层在所述衬底上的投影面积，所述第一半导体层在所述衬底上的投影面积小于所述第二半导体层在所述衬底上的投影面积，所述第二半导体层和所述第一金属电极电连接；
第一平坦层，所述第一平坦层覆盖在所述第一金属电极线上，所述第一平坦层覆盖所述微发光二极管的发光层和第二半导体层，所述第一平坦层与所述第一半导体层至少部分交叠；
第二金属电极线，设置在所述第一平坦层上；且所述第二金属电极线与所述第一半导体层至少部分交叠；
第二平坦层，所述第二平坦层覆盖位于所述第一平台绝缘层上的所述第二金属电极线。
2.根据权利要求1所述的背板，其特征在于：
键合金属层，所述键合金属层设置在所述第一金属电极线上，所述微发光二极管与所述键合金属层键合连接。
3.根据权利要求1所述的背板，其特征在于：
所述第一平坦层的背离所述衬底的表面到所述衬底的厚度大于所述发光层的背离所述衬底的表面到所述衬底的厚度。
4.根据权利要求3所述的背板，其特征在于：
在垂直于所述衬底的方向上，所述第二金属电极线及所述第二平坦层在所述第一半导体层的侧壁上的高度低于所述第一半导体层的高度。
5.根据权利要求1所述的背板，其特征在于：
保护膜层，所述保护膜层覆盖在所述第二平坦层上。
6.根据权利要求5所述的背板，其特征在于：
所述保护膜层背离所述衬底的一侧到所述衬底的厚度，小于所述第一半导体层远离所述衬底的一侧到所述衬底的厚度。
7.根据权利要求1所述的背板，其特征在于：
欧姆接触层，所述欧姆接触层设置于所述第二金属电极线和所述第一半导体层之间。
8.根据权利要求4所述的背板，其特征在于：
所述第一半导体层为N-GaN。
9.根据权利要求8所述的背板，其特征在于：
所述第一半导体层的厚度大于所述第二半导体层的厚度。
10.根据权利要求4所述的背板，其特征在于：
所述第一半导体层在所述衬底上的正投影位于所述第二半导体层在所述衬底上的正投影内。
11.根据权利要求10所述的背板，其特征在于：
所述微发光二极管包括第一表面、第二表面和侧面，所述第一表面为所述微发光二极管远离所述衬底的一面，所述第二表面为所述微发光二极管靠近所述衬底的一面，所述第一表面和第二表面相互平行，所述第一表面与第二表面通过所述侧面连接，所述侧面与所述第二表面的夹角为45°-70°。
12.根据权利要求1-11任一项所述的背板，其特征在于：
所述第一金属电极线和所述第二金属电极线均设置有多条，且多条所述第一金属电极线平行设置在所述衬底上；多条所述第二金属电极线平行设置在所述第一平坦层上，所述第一金属电极线与所述第二金属电极线相互垂直。
13.一种背光模组，其特征在于：
包括显示面板和如权利要求12所述的背板。
14.一种显示装置，其特征在于：
包括驱动电路和如权利要求12所述的背板。
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|---|---|---|---|
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- 2021-11-25 CN CN202111416841.7A patent/CN114038841A/zh active Pending
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