CN114300602B - 一种全彩Micro-LED及其制备方法和显示装置 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种全彩Micro‑LED及其制备方法和显示装置，涉及显示技术领域，该全彩Micro‑LED包括单色Micro‑LED阵列和倒置在单色Micro‑LED阵列上的量子点色转换层，红色量子点对应位置处的Micro‑LED芯片、绿色量子点对应位置处的Micro‑LED芯片和空白点对应位置处的Micro‑LED芯片构成发光像素单元。通过将Micro‑LED芯片的出光口面积设置为小于Micro‑LED芯片的横截面积，从而缩小Micro‑LED芯片的出光面积，缩小出光面积能够抑制蓝光散射，同时能够避免激发量子点的蓝光过剩，提高量子点的色转换纯度。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，尤其涉及一种全彩Micro-LED及其制备方法和显示装置。
背景技术
随着人类对高清显示的追求，以Micro-LED、nano-LED为代表的微型显示器件引起了人们极大地兴趣。作为一种新型的显示技术，Micro-LED具有自发光、高效、长寿命、超高分辨率等诸多优点，Micro-LED是将传统的LED薄膜化、微缩化的发光芯片阵列，一般定义为尺寸小于50um的LED芯片，对于如此微小的LED芯片，采用传统的RGB三色列阵实现全彩就相对复杂。
量子点，又可称为纳米晶，是一种由II-VI族或III-V族元素组成的纳米颗粒。量子点的粒径一般介于1～10nm之间，可适用于更小尺寸的Micro Display。量子点也具有电致发光与光致放光的效果，受激后可以发射荧光，发光颜色由材料和尺寸决定，因此可通过调控量子点粒径大小来改变其不同发光的波长。当量子点粒径越小，发光颜色越偏蓝色；当量子点越大，发光颜色越偏红色；量子点的化学成分多样，发光颜色可以覆盖从蓝光到红光的整个可见区，非常适用于Micro Display的应用。
然而，现有的将量子点与Micro-LED结合的工艺存在着量子点色转换纯度不够的问题，仍然制约着量子点的应用。
发明内容
本申请的目的在于提供一种全彩Micro-LED及其制备方法，旨在解决量子点色转换纯度不够的问题。
为实现以上目的，本申请提供一种全彩Micro-LED，包括：
单色Micro-LED阵列，所述单色Micro-LED阵列包括多个Micro-LED芯片，所述单色Micro-LED阵列还包括：
挡光墙，设置在所述多个Micro-LED芯片之间间隙；
遮光部，对应所述挡光墙设置在所述单色Micro-LED阵列的出光面，所述遮光部之间形成所述Micro-LED芯片的出光口，所述出光口的面积小于所述Micro-LED芯片的横截面积；
量子点色转换层，所述量子点色转换层包括规则排布的红色量子点、绿色量子点和空白点，所述量子点色转换层倒置在所述单色Micro-LED阵列上，以使所述红色量子点、所述绿色量子点和所述空白点分别对应朝向所述Micro-LED芯片设置；
所述红色量子点对应位置处的Micro-LED芯片、所述绿色量子点对应位置处的Micro-LED芯片和所述空白点对应位置处的Micro-LED芯片构成发光像素单元。
优选地，所述遮光部在所述Micro-LED芯片的厚度方向的投影覆盖且大于所述挡光墙的投影。
优选地，所述遮光部在所述Micro-LED芯片的投影宽度为大于0μm，小于500μm。
优选地，所述挡光墙距离所述Micro-LED芯片表面的垂直距离为大于0μm，小于10μm。
优选地，所述量子点色转换层和所述遮光部彼此接触的部位为粗糙面。
本申请还提供一种全彩Micro-LED的制备方法，包括：
制备包括多个Micro-LED芯片的单色Micro-LED阵列，所述Micro-LED芯片的出光口面积小于所述Micro-LED芯片的横截面积；
制备量子点色转换层，所述量子点色转换层包括规则排布的红色量子点、绿色量子点和空白点；
将量子点色转换层倒置在所述单色Micro-LED阵列上，使所述红色量子点、所述绿色量子点和所述空白点分别对应朝向所述Micro-LED芯片设置，得到所述全彩Micro-LED。
优选地，所述制备包括多个Micro-LED芯片的单色Micro-LED阵列，所述Micro-LED芯片的出光口面积小于所述Micro-LED芯片的横截面积，包括：
在蓝光LED外延片进行刻蚀得到台面和凹槽；
在所述台面上沉积电流扩散层；
在所述电流扩散层和所述凹槽沉积金属层，形成电极结构；
在所述金属层上沉积钝化层；
向所述凹槽内沉积光刻胶，得到带有挡光墙的蓝光LED外延片；
在所述带有挡光墙的蓝光LED外延片上沉积形成保护层；
对所述台面上的保护层进行刻蚀，以刻蚀出电极接触孔；
在所述电极接触孔处沉积金属焊点，得到包括多个Micro-LED芯片的阵列；
在所述包括多个Micro-LED芯片的阵列表面制备遮光部，得到所述单色Micro-LED阵列。
优选地，所述遮光部为黑色光刻胶，所述遮光部通过光刻工艺制备得到，所述黑色光刻胶包括：光刻胶反应体、炭黑颗粒、分子量小于1000的有机体。
优选地，所述量子点色转换层的制备方法包括：
在透明基板涂覆黑色光刻胶；
对所述黑色光刻胶进行阵列刻蚀，形成黑胶阵列；
通过喷墨打印在黑胶阵列上制备红色量子点和绿色量子点，得到量子点色转换层。
优选地，将所述量子点色转换层和所述遮光部彼此接触的部位设置为粗糙面。
优选地，所述遮光部为黑色光刻胶，所述粗糙面的制备方法包括：
制备与所述遮光部位置对应的粗化掩膜版；
通过所述粗化掩膜版部分曝光所述遮光部；
清洗曝光的黑色光刻胶，形成具有粗糙面的遮光部。
本申请还提供一种显示装置，包括上述的全彩Micro-LED。
现有技术相比，本申请的有益效果包括：
本申请提供的全彩Micro-LED包括单色Micro-LED阵列和倒置在单色Micro-LED阵列上的量子点色转换层，红色量子点对应位置处的Micro-LED芯片、绿色量子点对应位置处的Micro-LED芯片和空白点对应位置处的Micro-LED芯片构成发光像素单元。通过将Micro-LED芯片的出光口面积设置为小于Micro-LED芯片的横截面积，从而缩小Micro-LED芯片的出光面积，缩小出光面积能够抑制蓝光散射，同时能够避免激发量子点的蓝光过剩，提高量子点的色转换纯度。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对本申请范围的限定。
图1为本发明的全彩Micro-LED的制备方法的流程示意图；
图2为本发明的单色Micro-LED阵列的制备方法的一实施例的制备过程示意图；
图3为本发明的量子点色转换层的制备方法的一实施例的制备过程示意图；
图4为本发明的全彩Micro-LED的结构示意图。
附图标记为：
100-全彩Micro-LED；20-单色Micro-LED阵列；22-Micro-LED芯片；1-衬底；2-缓冲层；3-n-GaN层；4-多量子阱有源区；5-p-GaN层；6-光刻胶；7-芯片保护层；8-金属焊点；9-台面；10-凹槽；11-挡光墙；12-遮光部；13-出光口；30-量子点色转换层；31-红色量子点；32-绿色量子点；33-空白点；35-透明基板；36-黑色光刻胶。
具体实施方式
如本文所用之术语：
“由……制备”与“包含”同义。本文中所用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“含有”或其任何其它变形，意在覆盖非排它性的包括。例如，包含所列要素的组合物、步骤、方法、制品或装置不必仅限于那些要素，而是可以包括未明确列出的其它要素或此种组合物、步骤、方法、制品或装置所固有的要素。
连接词“由……组成”排除任何未指出的要素、步骤或组分。如果用于权利要求中，此短语将使权利要求为封闭式，使其不包含除那些描述的材料以外的材料，但与其相关的常规杂质除外。当短语“由……组成”出现在权利要求主体的子句中而不是紧接在主题之后时，其仅限定在该子句中描述的要素；其它要素并不被排除在作为整体的所述权利要求之外。
“和/或”用于表示所说明的情况的一者或两者均可能发生，例如，A和/或B包括(A和B)和(A或B)。
本申请提供一种全彩Micro-LED的制备方法，请参阅图1至图4，包括：
S10：制备包括多个Micro-LED芯片22的单色Micro-LED阵列20，Micro-LED芯片22的出光口13面积小于Micro-LED芯片22的横截面积。
具体的，请参阅图2(g)，单色Micro-LED阵列20中的多个Micro-LED芯片22各自独立，多个Micro-LED芯片22之间通常设置挡光墙11，避免Micro-LED芯片22之间发生色串扰。单色Micro-LED阵列20为蓝光光源，由于量子点具有光致发光的特性，在蓝光激发下，红色量子点发射红色荧光，绿色量子点发射绿色荧光，蓝光散射会造成量子点色转换纯度低的问题。
现有技术的Micro-LED芯片的出光口通常不做特殊设置，Micro-LED芯片的蓝光全都用于激发量子点。本申请方案通过缩小Micro-LED芯片22的出光口13面积，使得Micro-LED芯片22发射的蓝光缩小出光面积抑制蓝光散射，提高量子点色转换纯度。
具体的，请参阅图2，图2为制备单色Micro-LED阵列的一具体实施例的过程示意图，包括：
图2(a)所示的过程，在衬底1上依次生长缓冲层2、n-GaN层3、蓝光多量子阱有源区4和p-GaN层5，得到蓝光LED外延片。衬底1可以为Si衬底1、蓝宝石衬底1、SiC衬底1、氮化镓衬底1等。
图2(b)所示的过程，在蓝光LED外延片表面涂光刻胶6、烘干。
具体的，在涂光刻胶6之前还可以包括清洗蓝光LED外延片。H2SO4(96％):H2O2:H2O＝5:1:1配置硫酸溶液清洗10min，丙酮清洗5min，异丙醇清洗5min，然后用去离子水清洗后氮气吹干。
图2(c)所示的过程，在蓝光LED外延片进行刻蚀得到露出部分n-GaN层3的凹槽10，以在蓝光LED外延片形成多个台面9。首先，以光刻胶6为掩膜，采用电感耦合等离子体(ICP)蚀刻的方法对蓝光LED外延片进行刻蚀，去除其部分p-GaN层5及蓝光多量子阱有源区4，露出部分n-GaN层3；之后采用ICP干法去胶或去胶液湿法去胶去除剩余光刻胶6，并用强酸强氧化性溶液清洗，获得多个凹槽10和台面9。
进一步地，在台面9上沉积电流扩散层(图中未示出)，电流扩散层例如可以采用镍/金双层金属层，其中，镍金属层与金金属层的厚度均设为采用电子束蒸发的方式沉积镍/金双层金属层，气体流速可设置为：Ar:300sccm，O2:3sccm；射频功率可设置为50W；作为一种优选的实施例，在电流扩散层制备完成后，对电流扩散层进行退火处理。
进一步地，在所述电流扩散层和所述凹槽沉积金属层(图中未示出)，形成电极结构；金属层可采用电子束蒸发、等离子体溅射、或热蒸发的方法进行沉积，可通过两次光刻剥离法获得不同的金属层；金属层的材料可以是钛、铝、金、铬、镍、铂中的一种或多种。
在所述金属层上沉积钝化层(图中未示出)；钝化层可采用等离子体增强化学气相沉积法(PECVD)沉积，钝化层可以采用二氧化硅、氮化硅、氧化铝等材料；作为一种具体的实施例，采用PECVD法沉积二氧化硅钝化层。其中，SiH4的流速从10sccm增加至20sccm，沉积温度为160℃，沉积时间为12min，沉积厚度为600nm；沉积完毕后将晶片放入120℃的烤箱中烘烤30分钟以蒸发晶片上的水蒸气。
图2(d)所示的过程，向凹槽10内沉积光刻胶，该光刻胶作为挡光墙11，得到带有挡光墙11的蓝光LED外延片。优选地，作为挡光墙11的光刻胶为黑色光刻胶。
图2(e)所示的过程，将带有挡光墙11的蓝光LED外延片进行倒转焊点。
首先，在带有挡光墙11的蓝光LED外延片上沉积形成芯片保护层7，然后再对所述台面9上的芯片保护层7进行刻蚀，以刻蚀出电极接触孔，电极接触孔可采用干刻和/或湿刻的方式获得。优选“干刻和湿刻”的方式，其中，干刻过程中，蚀刻气压可设置为8mTorr,工艺气体可采用Ar和SF6的混合气体，氩气和SF6的气体流量可分别设置为60sccm和20sccm，射频功率(Source RF)可设置为100W，射频偏压(Bias RF)可设置为20W，刻蚀时间可设置为280s；湿刻过程中，腐蚀液可采用BOE或777溶液，湿刻时间取决于干刻后剩下的钝化层的厚度；若工艺要求不高，也可单独采用干刻或湿刻的方式获得电极接触孔；电极接触孔的位置、尺寸、形状、数量等可以根据实际需要进行设置。
最后在所述电极接触孔处沉积金属焊点8；采用光刻剥离法沉积金属焊点8；金属焊点8可采用铟、钛、铝、镍、金、铬、铂等金属中的一种或多种；作为一种具体的实施例，采用光刻胶制作掩膜图形，并采用电子束蒸发、等离子体溅射、或热蒸发的方法沉积铟金属，作为金属焊点8；采用剥离方法去除电极接触孔以外的铟金属，使铟金属通过电极接触孔与电极层电连接。
图2(f)所示的过程，去除衬底1和缓冲层2，得到包括多个Micro-LED芯片22的阵列。
图2(g)所示的过程，在包括多个Micro-LED芯片22的阵列表面制备遮光部12，得到单色Micro-LED阵列20。
遮光部12对应挡光墙11设置在单色Micro-LED阵列20的出光面，遮光部12之间形成Micro-LED芯片22的出光口13，出光口13的形状可以为圆形、方形或其它不规则形状等。通过设置遮光部12达到缩小Micro-LED芯片22的出光口13的面积的目的。可以理解的是，遮光部12要达到缩小出光口13的面积的目的，需至少满足遮光部12在单色Micro-LED阵列20的厚度方向的投影面积大于挡光墙11在单色Micro-LED阵列20的厚度方向的投影面积。单色Micro-LED阵列20的厚度方向，也即Micro-LED芯片22的厚度方向。
优选地，遮光部12在Micro-LED芯片22的厚度方向的投影覆盖且大于挡光墙11在Micro-LED芯片22的厚度方向的投影，如此设置可以保证各个Micro-LED芯片22出光更均匀。
优选地，所述遮光部12为黑色光刻胶，所述遮光部12通过光刻工艺制备得到。
在一种实施例中，黑色光刻胶包括：光刻胶反应体、炭黑颗粒、分子量小于1000的有机体，分子量较小的有机体，反射的光少，能够提高显示对比度。其中炭黑颗粒的尺寸小于1微米，例如0.1微米、0.5微米等。黑色光刻胶还包括光引发剂、溶剂及添加剂等等，其中，光引发剂用于引发所述光刻胶反应体聚合。
S20：制备量子点色转换层30，量子点色转换层30包括规则排布的红色量子点31、绿色量子点32和空白点33。
具体的，空白点32为没有设置量子点的位置，红色量子点31、绿色量子点32和空白点33的排布规则应满足发光像素单元的规则，红色量子点31对应红光、绿色量子点32对应绿光和空白点33对应蓝光。一个红色量子点31、一个绿色量子点32和一个空白点33对应一个发光像素单元，在对应该发光像素单元中，一个红色量子点31和一个绿色量子点32可以相邻排布，也可以通过空白点33间隔排布。
请参阅图3，图3为制备量子点色转换层30的一个具体实施例的制备过程示意图，包括：
图3(a)所示的过程，在透明基板35表面涂覆黑色光刻胶36。
图3(b)所示的过程，对黑色光刻胶36进行阵列刻蚀，形成黑胶阵列，所述黑胶阵列包括多个规则排布的空白点33。
图3(c)所示的过程，通过喷墨打印在黑胶阵列上的空白点33制备红色量子点31和绿色量子点32，得到量子点色转换层30。
具体的，使用喷墨打印设备通过喷头将不同的量子点溶液以不同设定的速度压入空白点33；喷墨打印设备包括喷头对准系统和量子点溶液装载系统。
由于黑胶阵列的存在，量子点溶液不会因为液体的流动性无序的扩散，黑胶阵列会将量子点阻断，可以防止量子点溶液滴扩散，从而限制量子点溶液在特定区域，从而消除墨滴分散产生的咖啡环效应，形成均匀的量子点像素。
量子点溶液可以是溶解在有机溶剂中的疏水性量子点材料溶液，进一步地，为消除量子点材料喷墨打印后，量子点形成的咖啡环效应，有机溶剂可以选用极性有机溶剂，在量子点材料的溶液中还可以加入降低界面张力的表面张力调节剂等。
量子点溶液可以是量子点与溶剂形成的溶液，包括量子点的水溶液或量子点的氯仿溶液。还可以是量子点的复合溶液，即量子点、聚合物与溶剂混合形成的油溶性或水溶性的复合溶液。
油溶性复合溶液如量子点、聚甲基丙烯酸甲酯与氯仿形成的复合溶液，其中聚甲基丙烯酸甲酯还可以替换为聚苯乙烯及其衍生物，氯仿还可以替换为甲苯、二甲苯、苯甲醚等有机溶剂。
水溶性复合溶液如量子点、聚乙烯醇与乙醇形成的复合混溶液，其中聚乙烯醇还可以替换为聚乙烯吡咯烷酮、聚丙烯酸及其衍生物，乙醇还可以替换为水、甲醇、异丙醇等亲水性溶剂。
上述量子点可以是CdTe、CdSe、CdS、ZnSe、InP、CuInS、CuInSe、PbS核心及其核壳结构量子点。
进一步地，对打印好的量子点像素进行烘干处理或低温抽真空处理，以使量子点溶液中的良性溶剂蒸发，保留像素级的量子点。
S30：将量子点色转换层30倒置在单色Micro-LED阵列20上，使红色量子点31、绿色量子点32和空白点33分别对应朝向Micro-LED芯片22设置，得到全彩Micro-LED 100。
请参阅图4，红色量子点31在蓝光的激发下会释放红色荧光，绿色量子点32在蓝光的激发下会释放绿色荧光，由于单色Micro-LED阵列20发射的光为蓝光，该量子点色转换层30倒置结合到单色Micro-LED阵列20之后，红色量子点31对应位置处的Micro-LED芯片22、绿色量子点32对应位置处的Micro-LED芯片22和空白点33对应位置处的Micro-LED芯片22组成该全彩Micro-LED 100的一发光像素单元，构成三原色。
本申请提供的全彩Micro-LED 100由量子点色转换层30倒置于单色Micro-LED阵列20上方，量子点色转换层30和单色Micro-LED阵列20器件分别制作，工艺简单。
优选地，将所述量子点色转换层30和所述遮光部12彼此接触的部位通过光刻工艺设置为粗糙面，可以增加量子点色转换层30和单色Micro-LED阵列20的连接强度，提高器件可靠性。
在一实施例中，所述遮光部12为黑色光刻胶，所述粗糙面的制备方法包括：
制备与所述遮光部12位置对应的粗化掩膜版；
通过所述粗化掩膜版部分曝光所述遮光部12；
清洗曝光的黑色光刻胶，形成具有粗糙面的遮光部12。
本申请提供一种全彩Micro-LED 100，请参阅图4，包括：单色Micro-LED阵列20和设置在单色Micro-LED阵列20上的量子点色转换层30。
具体的，单色Micro-LED阵列20包括多个Micro-LED芯片22，多个Micro-LED芯片22各自独立，Micro-LED芯片22从下往上依次包括：p-GaN层5、蓝光多量子阱有源区4和n-GaN层3，其中，p-GaN层5和n-GaN层3分别用于设置电极。
单色Micro-LED阵列20还包括：挡光墙11，设置在多个Micro-LED芯片22之间，且不贯穿Micro-LED芯片22的表面，由于n-GaN层3用于设置电极，因此挡光墙11不能贯穿Micro-LED芯片22的表面设置，否则无法设置电极结构。挡光墙11的设置可以避免Micro-LED芯片22之间造成量子点激发的光串扰。
单色Micro-LED阵列20还包括：遮光部12，对应挡光墙11设置在单色Micro-LED阵列20的表面，遮光部12之间形成Micro-LED芯片22的出光口13，出光口13的形状可以为圆形、方形或其它不规则形状等，出光口13的面积小于Micro-LED芯片22的横截面积。通过缩小Micro-LED芯片22的出光口13面积，使得Micro-LED芯片22发射的蓝光光源减少，可以避免激发量子点的蓝光过剩，提高量子点色转换纯度。
优选地，遮光部12在Micro-LED芯片22的厚度方向的投影覆盖且大于挡光墙11的投影。如此设置可以保证各个Micro-LED芯片22出光更均匀。
优选地，遮光部12在Micro-LED芯片22的投影宽度为大于0μm，小于500μm。例如可以为(1、2、3、10、20、50、70、100、150、160、180、200、300、400、450、480或490)μm等。
量子点色转换层30包括规则排布的红色量子点31、绿色量子点32和空白点33。空白点32为没有设置量子点的位置，红色量子点31、绿色量子点32和空白点33的排布规则应满足发光像素单元的规则，红色量子点31对应红光、绿色量子点32对应绿光和空白点33对应蓝光。一个红色量子点31、一个绿色量子点32和一个空白点33对应一个发光像素单元，在对应该发光像素单元中，一个红色量子点31和一个绿色量子点32可以相邻排布，也可以通过空白点33间隔排布。
量子点色转换层30倒置在单色Micro-LED阵列20上，以使红色量子点31、绿色量子点32和空白点33分别对应朝向Micro-LED芯片22设置；红色量子点31对应位置处的Micro-LED芯片22、绿色量子点32对应位置处的Micro-LED芯片22和空白点32对应位置处的Micro-LED芯片22构成发光像素单元。
本申请提供的全彩Micro-LED 100通过将Micro-LED芯片22的出光口13面积设置为小于Micro-LED芯片22的横截面积，从而缩小Micro-LED芯片22的出光面积，减少单色Micro-LED阵列20的蓝光出光量，可以避免激发量子点的蓝光过剩，提高量子点的色转换纯度。
优选地，挡光墙11距离Micro-LED芯片22表面的垂直距离为大于0μm，小于10μm，例如可以为1μm、2μm、3μm、4μm、5μm、6μm、7μm、8μm或9μm。
在一优选实施例中，量子点色转换层30和遮光部12彼此接触的部位为粗糙面，可以增加量子点色转换层30和单色Micro-LED阵列20的连接强度，提高器件可靠性。
本申请还提供一种显示装置，包括上述的全彩Micro-LED。
该显示装置例如可以是应用于电子设备的显示屏。该电子设备可以包括：智能手机、智能手表、笔记本电脑、平板电脑、行车记录仪、导航仪等任何具有显示屏的设备。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的范围。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本申请的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在上面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在加深对本申请的总体背景技术的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域技术人员所公知的现有技术。
Claims (10)
1.一种全彩Micro-LED，其特征在于，包括：
单色Micro-LED阵列，所述单色Micro-LED阵列包括多个Micro-LED芯片，所述单色Micro-LED阵列还包括：
挡光墙，设置在所述多个Micro-LED芯片之间间隙；
遮光部，对应所述挡光墙设置在所述单色Micro-LED阵列的出光面，所述遮光部之间形成所述Micro-LED芯片的出光口，所述出光口的面积小于所述Micro-LED芯片的横截面积；
量子点色转换层，所述量子点色转换层包括规则排布的红色量子点、绿色量子点和空白点，所述量子点色转换层倒置在所述单色Micro-LED阵列上，以使所述红色量子点、所述绿色量子点和所述空白点分别对应朝向所述Micro-LED芯片设置；
所述红色量子点对应位置处的Micro-LED芯片、所述绿色量子点对应位置处的Micro-LED芯片和所述空白点对应位置处的Micro-LED芯片构成发光像素单元；
所述遮光部在所述Micro-LED芯片的厚度方向的投影覆盖且大于所述挡光墙的投影。
2.根据权利要求1所述的全彩Micro-LED，其特征在于，所述遮光部在所述Micro-LED芯片的投影宽度为大于0μm，小于500μm。
3.根据权利要求1所述的全彩Micro-LED，其特征在于，所述挡光墙距离所述Micro-LED芯片表面的垂直距离为大于0μm，小于10μm。
4.根据权利要求1所述的全彩Micro-LED，其特征在于，所述量子点色转换层和所述遮光部彼此接触的部位为粗糙面。
5.一种全彩Micro-LED的制备方法，其特征在于，包括：
制备包括多个Micro-LED芯片的单色Micro-LED阵列，所述Micro-LED芯片的出光口面积小于所述Micro-LED芯片的横截面积，包括：
在蓝光LED外延片进行刻蚀得到台面和凹槽；
在所述台面上沉积电流扩散层；
在所述电流扩散层和所述凹槽沉积金属层，形成电极结构；
在所述金属层上沉积钝化层；
向所述凹槽内沉积光刻胶，得到带有挡光墙的蓝光LED外延片；
在所述带有挡光墙的蓝光LED外延片上沉积形成芯片保护层；
对所述台面上的芯片保护层进行刻蚀，以刻蚀出电极接触孔；
在所述电极接触孔处沉积金属焊点，得到包括多个Micro-LED芯片的阵列；
在所述包括多个Micro-LED芯片的阵列表面制备遮光部，得到所述单色Micro-LED阵列；
制备量子点色转换层，所述量子点色转换层包括规则排布的红色量子点、绿色量子点和空白点；
将量子点色转换层倒置在所述单色Micro-LED阵列上，使所述红色量子点、所述绿色量子点和所述空白点分别对应朝向所述Micro-LED芯片设置，得到所述全彩Micro-LED。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述遮光部为黑色光刻胶，所述遮光部通过光刻工艺制备得到，所述黑色光刻胶包括：光刻胶反应体、炭黑颗粒、分子量小于1000的有机体。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述量子点色转换层的制备方法包括：
在透明基板涂覆黑色光刻胶；
对所述黑色光刻胶进行阵列刻蚀，形成黑胶阵列；
通过喷墨打印在黑胶阵列上制备红色量子点和绿色量子点，得到量子点色转换层。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，将所述量子点色转换层和所述遮光部彼此接触的部位设置为粗糙面。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述遮光部为黑色光刻胶，所述粗糙面的制备方法包括：
制备与所述遮光部位置对应的粗化掩膜版；
通过所述粗化掩膜版部分曝光所述遮光部；
清洗曝光的黑色光刻胶，形成具有粗糙面的遮光部。
10.一种显示装置，其特征在于，包括权利要求1至4任一项所述的全彩Micro-LED。
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106920790A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-07-04 | 中山大学 | 一种全彩微显示器件及其制备方法 |
| CN108257949A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 福州大学 | 可实现光效提取和色彩转换微米级led显示装置及制造方法 |
| CN108511390A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-07 | 广东普加福光电科技有限公司 | 一种量子点全彩微显示器件的制备方法 |
| CN109346497A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-02-15 | 北京蜃景光电科技有限公司 | 微显示器件及其制备方法、显示面板 |
| CN111725251A (zh) * | 2020-07-04 | 2020-09-29 | 厦门友来微电子有限公司 | 高分辨率全彩化MicroLED显示器 |
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Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106920790A (zh) * | 2017-01-24 | 2017-07-04 | 中山大学 | 一种全彩微显示器件及其制备方法 |
| CN108257949A (zh) * | 2018-01-24 | 2018-07-06 | 福州大学 | 可实现光效提取和色彩转换微米级led显示装置及制造方法 |
| CN108511390A (zh) * | 2018-05-09 | 2018-09-07 | 广东普加福光电科技有限公司 | 一种量子点全彩微显示器件的制备方法 |
| CN109346497A (zh) * | 2018-09-26 | 2019-02-15 | 北京蜃景光电科技有限公司 | 微显示器件及其制备方法、显示面板 |
| TW202118117A (zh) * | 2019-10-25 | 2021-05-01 | 進化光學有限公司 | 使用雷射切割道絕緣之全彩ｌｅｄ顯示面板及其製造方法 |
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