CN115458550A - 阵列片、显示模组及制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种阵列片、显示模组及制备方法，阵列片包括：衬底、设置于衬底上的子像素阵列；所述子像素阵列与微型LED芯片阵列结构中的像素单元阵列对位设置；子像素阵列包括顺序排列的间隔设置的多个子像素单元；任意两个相邻子像素单元的间隔部分设置有，纵向叠加的至少两种第一色阻层。本申请通过在阵列片中的任意两个相邻子像素单元间隔，设置纵向叠加的至少两种色阻层，可以改善微型LED发光的光串扰问题。

Description

阵列片、显示模组及制备方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种阵列片、显示模组及制备方法。

背景技术

微型LED(Micro light emitting diode，Micro-LED)，通常是指在一个LED外延片上，通过光刻、刻蚀、蒸镀、切割等工艺形成LED芯片阵列，其中应用于微显示屏的阵列片尺寸一般为几毫米到几十毫米。Micro-LED和目前的LCD和OLED显示器件相比，具有反应快、高色域、高PPI、高亮度、低能耗等优势，可广泛应用在AR/VR微显示，可穿戴微显示等领域。

相关技术中，微型LED存在光串扰问题。

发明内容

本申请提供了一种阵列片、显示模组及制备方法，通过在阵列片中的任意两个相邻子像素单元间隔，设置纵向叠加的至少两种色阻层，可以改善微型LED发光的光串扰问题。

第一方面，本申请实施例提供一种阵列片，阵列片包括：衬底、设置于衬底上的子像素阵列；子像素阵列与微型LED芯片阵列结构中的像素单元阵列对位设置；子像素阵列包括顺序排列的间隔设置的多个子像素单元；任意两个相邻子像素单元的间隔部分设置有，纵向叠加的至少两种第一色阻层。

在本申请较佳的实施方式中，上述子像素单元包括量子点子像素单元和透光子像素单元。

在本申请较佳的实施方式中，上述间隔中的至少两种第一色阻层中，至少有一种第一色阻层对应的出光颜色，不同于间隔对应的两个相邻子像素单元分别对应的发光颜色。

在本申请较佳的实施方式中，上述子像素阵列还包括：设置于每个子像素单元与衬底之间的第二色阻层；设置于量子点子像素单元与衬底间的第二色阻层对应的出光颜色，与量子点子像素单元对应的发光颜色相同；设置于透光子像素单元与衬底间的第二色阻层对应的出光颜色，与微型LED芯片阵列结构中的像素单元的发光颜色相同。

在本申请较佳的实施方式中，上述阵列片还包括：设置于子像素阵列上的保护层。

第二方面，本申请实施例还提供一种显示模组，微型LED阵列芯片与驱动芯片键合而成的结构以及如第一方面前四项所述的阵列片；微型LED阵列芯片包括多个发光单元，与阵列片中的子像素阵列对位贴合设置；或者，显示模组包括：微型LED阵列芯片与驱动芯片键合而成的结构以及如第一方面第五项所述的阵列片；微型LED阵列芯片与阵列片中的保护层贴合设置。

第三方面，本申请实施例还提供一种显示装置，显示装置包括如第二方面所述的显示模组。

第四方面，本申请实施例还提供一种阵列片的制备方法，方法包括：按照色阻层的设计顺序，在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构；在至少两种色阻层对应的栅格结构上形成子像素单元，构成子像素阵列。

在本申请较佳的实施方式中，上述按照色阻层的设计顺序，在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构的步骤，包括：以衬底作为当前结构，执行以下栅格制备步骤：在当前结构上涂覆当前色阻层对应的光刻胶；通过曝光、显影得到当前色阻层对应的栅格结构；将栅格结构更新为当前结构，继续执行栅格制备步骤，直至在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构。

在本申请较佳的实施方式中，上述通过曝光、显影得到所述当前色阻层对应的栅格结构的步骤，包括：在当前结构上制备相邻子像素单元间叠加的第一当前色阻层的同时，制备设置于子像素单元与衬底间的第二当前色阻层。

第五方面，本申请实施例还提供一种显示模组的制备方法，方法包括：将初始微型LED阵列芯片的衬底剥离；初始微型LED阵列芯片包括：从下到上依次设置的衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层、微型LED像素单元阵列；通过刻蚀方式将U型氮化镓层清除掉，得到微型LED阵列芯片；将微型LED阵列芯片的像素单元阵列与驱动芯片进行健合，并将微型LED阵列芯片的N型氮化镓层与预先制备好的阵列片进行对位贴合，得到显示模组；其中，阵列片为通过如第四方面的阵列片的制备方法制备得到的。

本申请实施例提供的一种阵列片、显示模组及制备方法，其中，阵列片包括：衬底、设置于衬底上的子像素阵列；子像素阵列与微型LED芯片阵列结构中的像素单元阵列对位设置；子像素阵列包括顺序排列的间隔设置的多个子像素单元；任意两个相邻子像素单元的间隔部分设置有，纵向叠加的至少两种第一色阻层。本申请实施例通过在阵列片中的任意两个相邻子像素单元间隔，设置纵向叠加的至少两种色阻层，微型LED芯片阵列散射的光通过第一层色阻层得到特定波长范围的光，再经过第二层色阻层对光进行过滤，起到消光的作用，可以改善微型LED发光的光串扰问题。

附图说明

为了更清楚地说明本申请具体实施方式或相关技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为相关技术中的一种Micro-LED蓝光芯片加红绿量子点材料方案结构图；

图2为本申请实施例提供的一种阵列片的示意图；

图3为本申请实施例提供的另一种阵列片的示意图；

图4为本申请实施例提供的另一种阵列片的示意图；

图5为本申请实施例提供的另一种阵列片的示意图；

图6为本申请实施例提供的另一种阵列片的示意图；

图7为本申请实施例提供的一种显示模组的结构示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种显示模组的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种显示装置的结构示意图；

图10为本申请实施例提供的一种阵列片的制备方法的流程图；

图11为本申请实施例提供的一种阵列片的制备过程的结构示意图；

图12为本申请实施例提供的一种显示模组的制备方法的流程图。

具体实施方式

下面将结合实施例对本申请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做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。

目前，常规的Micro-LED蓝光芯片加红绿量子点材料方案结构如图1所示，存在光串扰问题：通电后MQW多量子阱层发出的蓝光是大角度散射的，例如控制只需要亮红色，则程序控制如图1所示最左边的MQW发光，右边的两个MQW均不发光，但是实际上左边MQW发出的光会散射到右边区域，所以就导致绿量子点也会被少量激发，即产生所谓的光串扰问题。

基于此，本申请实施例提供一种阵列片、显示模组及制备方法，通过在阵列片中的任意两个相邻子像素单元间隔，设置纵向叠加的至少两种色阻层，可以改善微型LED发光的光串扰问题。

为便于对本实施例进行理解，首先对本申请实施例所公开的一种阵列片进行详细介绍。

图2为本申请实施例提供的一种阵列片的示意图，该阵列片包括：衬底11、设置于衬底上的子像素阵列12；子像素阵列12与微型LED芯片阵列结构中的像素单元阵列对位设置；子像素阵列12包括顺序排列的间隔设置的多个子像素单元121；任意两个相邻子像素单元121的间隔部分设置有，纵向叠加的至少两种第一色阻层122。图2中示出了三个子像素单元121，和两种第一色阻层122的情况。

上述子像素单元可以是某种颜色的量子点子像素单元(简称量子点单元)，也可以是透光子像素单元(简称透光单元)。参见图3所示，三个子像素单元121可以包括两个量子点子像素单元1211和一个透光子像素单元1212。

针对不同发光颜色的微型LED芯片阵列结构，对应的阵列片中的量子点子像素单元的颜色也不同，通常来说，如果微型LED芯片阵列结构发出的光是蓝色，则阵列片中子像素阵列中会设置红色量子点子像素单元、绿色量子点子像素单元和透光子像素单元；如果微型LED芯片阵列结构发出的光是红色，则阵列片的子像素阵列中会设置蓝色量子点子像素单元、绿色量子点子像素单元和透光子像素单元；如果微型LED芯片阵列结构发出的光是绿色，则阵列片的子像素阵列中会设置红色量子点子像素单元、蓝色量子点子像素单元和透光子像素单元；其中，透光子像素单元可采用任何透光的材料。

本申请实施例中，利用两种或以上的第一色阻层(color filter层，即CF层)CF层纵向叠加，可以起到类似BM黑色光刻胶的消光作用；例如，红色CF层+蓝色CF层叠加、红色CF层+绿色CF层叠加、绿色CF层+蓝色CF层叠加、红色CF层+绿色CF层+蓝色CF层叠加。

并且，可以通过掩膜版设计，在一个基板上采用两种以上的方案，即在基板上的不同位置，可能分别采用红色CF层+蓝色CF层叠加、红色CF层+绿色CF层叠加或上述可行的组合。

本方案通过叠加至少两种色阻分别对应的CF层，在微型LED芯片阵列结构中的像素单元散射的光通过第一层CF层后会得到特定波长范围的光，再经过第二层CF层对光进行过滤，可以起到消光的作用，从而改善光串扰。

以微型LED芯片阵列结构发蓝光为例进行说明，参见图4所示，子像素阵列包括顺序排列的间隔设置的红色量子点子像素单元、绿色量子点子像素单元和透光子像素单元；红色量子点子像素单元和绿色量子点子像素单元的间隔部分设置有，纵向叠加的红色CF层和蓝色CF层；绿色量子点子像素单元和透光子像素单元的间隔部分设置有，纵向叠加的红色CF层和绿色CF层。当微型LED芯片阵列结构发蓝光至红色量子点子像素单元时，激发红光的同时还会向周围散射蓝光，蓝光通过蓝CF层后，发射出蓝光，再通过红CF层过滤消光后，不发射出任何光，从而起到改善光串扰的作用。

由上述实施例可知，在微型LED芯片阵列结构发蓝光至红色量子点子像素单元时，会激发红色量子点子像素单元发出红光，该红光也会向四周散射，为了尽量减少红光向侧面区域的散射，本申请实施例中，在设置第一色阻层时，还可以设定如下要求：间隔中的至少两种第一色阻层中，至少有一种第一色阻层对应的出光颜色，不同于该间隔对应的两个相邻子像素单元分别对应的发光颜色。

比如，在红色量子点子像素单元、绿色量子点子像素单元之间至少采用不同于红绿的CF层，即蓝色CF层，在红色量子点子像素单元、蓝色量子点子像素单元之间至少采用不同于红蓝的CF层，即绿色CF层，在绿色量子点子像素单元、蓝色量子点子像素单元之间至少采用不同于绿蓝的CF层，即红色CF层。

参见图4所示，在蓝光到达红色量子点子像素单元或绿色量子点子像素单元时，激发的红光或绿光均无法通过蓝色CF层射出，可以有效地改善红光或绿光向侧面区域的散射情况。

参见图1所示，相关结构中还可能存在蓝光过剩问题：通电后MQW层发出的蓝光去激发红绿量子点，受限于量子点堆叠厚度，且量子点本身转换效率低，量子点层难以将蓝光完全吸收，多余的蓝光就会穿过量子点层从玻璃衬底发出。

针对上述这种情况，本申请实施例中进行了如下设置，即上述子像素阵列12还包括：设置于每个子像素单元121与衬底11间的第二色阻层123，在实施时，该第二色组层123和子像素单元121整体上可以看作一个完整子像素单元。参见图5所示；设置于量子点子像素单元1211与衬底11之间的第二色阻层123对应的出光颜色，与量子点子像素单元1211对应的发光颜色相同；设置于透光子像素单元1212与衬底11之间的第二色阻层123对应的出光颜色，与微型LED芯片阵列结构中的像素单元的发光颜色相同。上述阵列片还包括：设置于子像素阵列12上的保护层13，如量子点保护层。

还以微型LED芯片阵列结构发蓝光为例进行说明，参见图6所示，在红色量子点子像素单元与衬底之间设置有红色CF层，在绿色量子点子像素单元与衬底之间设置有绿色CF层，在透光子像素单元与衬底之间设置有蓝色CF层。这里的红色CF层、绿色CF层、蓝色CF层是一种表现颜色的光学滤光片，它可以精确选择欲通过的小范围波段光波，而反射掉其他不希望通过的波段。比如，在红色量子点子像素单元与衬底之间设置有红色CF层，则此层只允许红光通过，多余的蓝光不通过，在绿色量子点子像素单元与衬底之间设置有绿色CF层，则此层只允许绿光通过，多余的蓝光不通过。因此，这种设计方式可以改善蓝光过剩的情况。

需要说明的是，上述例子是以微型LED芯片阵列结构发单蓝光为例进行说明的，对于微型LED芯片阵列结构发单红光或发单绿光的情况，也可以采用上述设计方式，对应替换即可。

基于上述阵列片实施例，本申请实施例还提供一种显示模组，参见图7所示，该显示模组包括：微型LED阵列芯片62与驱动芯片63键合而成的结构以及如前述实施例所述的阵列片61；微型LED阵列芯片62包括多个发光单元，与阵列片61中的子像素阵列对位贴合设置；或者，阵列片61包含量子点保护层时，微型LED阵列芯片62与阵列片61中的保护层贴合设置。图7中示出的是微型LED阵列芯片62与驱动芯片63键合后与阵列片61中的子像素阵列对位贴合设置的情况。在实施时，微型LED阵列芯片62包括的发光单元，可以与阵列片61中的子像素一一对位。

参见图8所示，上述微型LED阵列芯片62包括：N型氮化镓层621、设置于N型氮化镓层621上的微型LED像素单元阵列；微型LED像素单元阵列包括以钝化层622间隔开的像素单元623；每个像素单元623包括：量子阱发光层6231和设置于量子阱发光层6231上的P型氮化镓层6232；其中，N型氮化镓层621与阵列片61中的量子点保护层611贴合设置。

本申请实施例提供的微型LED阵列芯片中，相较于常规的微型LED阵列芯片，通过刻蚀去除U-GaN层。U-GaN层也属于透光层，当光线从MQW层(量子阱发光层)发出，到达U-GaN层时，部分光线会出现散射情况，通过刻蚀方式直接去掉多余的U-GaN层，减少了一层结构，光线直接达到阵列片，所以可以改善光散射、光串扰问题。

基于上述显示模组实施例，本申请实施例还提供一种显示装置，参见图9所示，该显示装置82包括如上所述的显示模组81。

基于上述阵列片实施例，本申请实施例还提供一种阵列片的制备方法，参见图10所示，方法包括：

步骤S902，按照色阻层的设计顺序，在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构。

具体实施时，以衬底作为当前结构，执行以下栅格制备步骤：

(1)在当前结构上涂覆当前色阻层对应的光刻胶；

(2)通过曝光、显影得到当前色阻层对应的栅格结构；

具体制备时，可以在当前结构上显影出相邻子像素单元间叠加的第一当前色阻层的同时，还显影出设置于子像素单元与衬底间的第二当前色阻层。

比如，在当前结构上涂覆红色滤光层对应的光刻胶后，曝光显影出红色量子点层下的红CF的同时，也显影出叠加的红CF；同理，在当前结构上涂覆经常色滤光层对应的光刻胶后，在显影制备绿色量子点层下的绿CF的同时，也显影出相邻量子点子像素单元间叠加的绿CF……；通过这样制备，可以在设置改善蓝光过剩的红CF/绿CF/蓝CF过滤的结构的同时，制备起到消光作用的叠加色阻，无须额外制程制备色阻，在不增加制程数量的同时实现更好地消光效果。

(3)将栅格结构更新为当前结构，继续执行栅格制备步骤，直至在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构。

步骤S904，在至少两种色阻层对应的栅格结构上形成子像素单元，构成子像素阵列。

还以微型LED阵列芯片发蓝光为例进行说明：

(1)首先提供透明玻璃基板作为衬底，在玻璃基板上涂布红色光刻胶，再经过曝光、显影得到所需栅格，如图11中(a)所示。

三种色阻的旋涂顺序可以根据需要进行设置，此处仅为示例。为形成不同厚度的色阻，可以通过半色调掩膜版或多灰阶掩膜版实现。这里以目前常用的负性光阻的色阻为例进行说明，光照剂量越大则保留的色阻与掩膜版设计的图案越接近(可以理解为更接近图形设计)，则用于吸收散射光的较厚部分的色阻对应的掩膜版区域为全透光部分，用于过滤掉多余的蓝光的较薄部分的色阻对应的掩膜版区域为半透光部分(即上述掩膜版区别于普通掩膜版的部分)。

(2)在上一步骤基础上涂布绿色CF光刻胶，再经过曝光、显影得到所需绿色CF层，如图11中的(b)所示。

(3)在上一步骤基础上涂布蓝色CF光刻胶，再经过曝光、显影得到所需蓝色CF层，如图11中的(c)所示。

(4)在上一步骤基础上经过喷墨打印或电泳沉积或其他技术手段得到量子点层，如图11中的(d)所示。

(5)在上一步骤基础上覆盖量子点保护层，此层可以通过溅射蒸镀技术得到ITO透明薄膜作为保护层，或通过旋涂/打印/点胶方式得到UV胶层作为保护层，如图11中的(e)所示。

至此，制备得到阵列片。

基于上述阵列片的制备方法，本申请实施例还提供一种显示模组的制备方法，参见图12所示，该方法包括：

步骤S102，将初始微型LED阵列芯片的衬底剥离；初始微型LED阵列芯片包括：从下到上依次设置的衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层、微型LED像素单元阵列；

具体实施时，将提供Micro-LED蓝光芯片阵列片，剥离蓝宝石衬底后，清洁U-GaN上残留的镓层。

步骤S104，通过刻蚀方式将U型氮化镓层清除掉，得到微型LED阵列芯片。

步骤S106，将微型LED阵列芯片的像素单元阵列与驱动芯片进行健合，并将微型LED阵列芯片的N型氮化镓层与预先制备好的阵列片进行对位贴合，得到显示模组；其中，所述阵列片为通过上述阵列片的制备方法制备得到的。

具体实施时，可以采用倒装焊设备对上述阵列片和微型LED芯片阵列结构对位贴合，从而得到显示模组，该器件如图8所示。

在本申请的描述中，需要说明的是，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，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本申请的具体实施方式，用以说明本申请的技术方案，而非对其限制，本申请的保护范围并不局限于此，尽管参照前述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：任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本申请的保护范围之内。因此，本申请的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (11)

1.一种阵列片，其特征在于，所述阵列片包括：衬底、设置于所述衬底上的子像素阵列；所述子像素阵列与微型LED芯片阵列结构中的像素单元阵列对位设置；

所述子像素阵列包括：顺序排列的间隔设置的多个子像素单元；任意两个相邻子像素单元的间隔部分设置有，纵向叠加的至少两种第一色阻层。

2.根据权利要求1所述的阵列片，其特征在于，所述子像素单元包括量子点子像素单元和透光子像素单元。

3.根据权利要求2所述的阵列片，其特征在于，所述间隔中的至少两种第一色阻层中，至少有一种第一色阻层对应的出光颜色，不同于所述间隔对应的两个相邻子像素单元分别对应的发光颜色。

4.根据权利要求2所述的阵列片，其特征在于，所述子像素阵列还包括：设置于每个所述子像素单元与所述衬底之间的第二色阻层；设置于所述量子点子像素单元与所述衬底间的第二色阻层对应的出光颜色，与所述量子点子像素单元对应的发光颜色相同；设置于所述透光子像素单元与所述衬底间的第二色阻层对应的出光颜色，与所述微型LED芯片阵列结构中的像素单元的发光颜色相同。

5.根据权利要求1所述的阵列片，其特征在于，所述阵列片还包括：设置于所述子像素阵列上的保护层。

6.一种显示模组，其特征在于，所述显示模组包括：微型LED阵列芯片与驱动芯片键合而成的结构以及如权利要求1-4任一项所述的阵列片；所述微型LED阵列芯片包括多个发光单元，与所述阵列片中的子像素阵列对位贴合设置；或者，所述显示模组包括：微型LED阵列芯片与驱动芯片键合而成的结构以及如权利要求5所述的阵列片；所述微型LED阵列芯片与所述阵列片中的保护层贴合设置。

7.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求6所述的显示模组。

8.一种阵列片的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

按照色阻层的设计顺序，在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构；

在所述至少两种色阻层对应的栅格结构上形成子像素单元，构成子像素阵列。

9.根据权利要求8所述的阵列片的制备方法，其特征在于，按照色阻层的设计顺序，在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构的步骤，包括：

以所述衬底作为当前结构，执行以下栅格制备步骤：

在所述当前结构上涂覆当前色阻层对应的光刻胶；

通过曝光、显影得到所述当前色阻层对应的栅格结构；

将所述栅格结构更新为所述当前结构，继续执行所述栅格制备步骤，直至在衬底上依次形成至少两种色阻层对应的栅格结构。

10.根据权利要求9所述的阵列片的制备方法，其特征在于，通过曝光、显影得到所述当前色阻层对应的栅格结构的步骤，包括：

在所述当前结构上制备相邻子像素单元间叠加的第一当前色阻层的同时，制备设置于子像素单元与衬底间的第二当前色阻层。

11.一种显示模组的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

将初始微型LED阵列芯片的衬底剥离；所述初始微型LED阵列芯片包括：从下到上依次设置的衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层、微型LED像素单元阵列；

通过刻蚀方式将U型氮化镓层清除掉，得到微型LED阵列芯片；

将所述微型LED阵列芯片的像素单元阵列与驱动芯片进行健合，并将所述微型LED阵列芯片的N型氮化镓层与预先制备好的阵列片进行对位贴合，得到显示模组；其中，所述阵列片为通过如权利要求8-10任一项所述的阵列片的制备方法制备得到的。

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