CN115939297B - 显示模组、显示装置及制备方法 - Google Patents

Abstract

本申请提供了一种显示模组、显示装置及制备方法，显示模组包括：Micro LED芯片阵列和CMOS基板；Micro LED芯片阵列中的像素区结构中的电极层通过In球与CMOS基板键合；Micro LED芯片阵列中的非像素区结构中的电极层通过In墙与CMOS基板键合。本申请中，Micro LED芯片阵列中的非像素区结构中的电极层通过In墙与CMOS基板键合，对内部像素区进行全面的遮挡，可以改善周边漏光问题，提升显示模组的显示效果。

Description

显示模组、显示装置及制备方法

技术领域

本申请涉及半导体技术领域，尤其是涉及一种显示模组、显示装置及制备方法。

背景技术

相关技术中，倒装结构的Micro LED显示屏中，Micro LED芯片阵列与CMOS基板之间通过In球键合，容易造成周边漏光问题，严重影响屏幕显示效果。

发明内容

本申请的目的在于提供一种显示模组、显示装置及制备方法，Micro LED芯片阵列中的非像素区结构中的电极层通过In墙与CMOS基板键合，对内部像素区进行全面的遮挡，可以改善周边漏光问题，提升显示模组的显示效果。

第一方面，本申请实施例提供一种显示模组，显示模组包括：Micro LED芯片阵列和CMOS基板；Micro LED芯片阵列中的像素区结构中的电极层通过In球与CMOS基板键合；Micro LED芯片阵列中的非像素区结构中的电极层通过In墙与CMOS基板键合。

在本申请较佳的实施方式中，上述In墙的横截面呈回字形。

在本申请较佳的实施方式中，上述Micro LED芯片阵列包括：从下到上依次设置的衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层；U型氮化镓层和N型氮化镓层的四周边中的至少一边被刻蚀露出衬底。

在本申请较佳的实施方式中，上述衬底通过光学胶与盖板粘贴固定；CMOS基板与FPC基板贴合设置；CMOS基板四周通过打线与FPC基板电连接；在盖板与FPC基板之间填充黑胶。

在本申请较佳的实施方式中，上述盖板为玻璃基板，玻璃基板的中心区域透明，玻璃基板的四周印有黑色遮光油墨。

在本申请较佳的实施方式中，上述填充的黑胶覆盖于FPC基板和CMOS基板上，并遮挡In墙、N型氮化镓层、U型氮化镓层、衬底。

第二方面，本申请实施例还提供一种显示装置，该显示装置包括如第一方面所述的显示模组。

第三方面，本申请实施例还提供一种显示模组的制备方法，方法包括：制备初始Micro LED芯片阵列结构；初始Micro LED芯片阵列结构包括外延层及在外延层上图案化形成的像素单元阵列；在像素单元阵列和外延层上的非像素区进行金属层、电极层、钝化层制备；在钝化层上刻蚀每个电极层对应窗口；非像素区的电极层对应的窗口尺寸大于常规非像素区的电极层对应的窗口尺寸；在每个窗口上形成In膜层；In膜层的尺寸大于常规MicroLED芯片阵列中In膜层的尺寸；尺寸包括长度、宽度及厚度；基于In膜层与CMOS基板进行键合。

在本申请较佳的实施方式中，上述制备初始Micro LED芯片阵列结构的步骤，包括：制备外延层；外延层依次包括：衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层、量子阱发光层和P型氮化镓层；对U型氮化镓层、N型氮化镓层、量子阱发光层和P型氮化镓层的四周边的至少一边进行刻蚀，以露出衬底；在刻蚀后的外延层上进行图案化刻蚀，形成像素单元阵列，得到初始Micro LED芯片阵列结构。

在本申请较佳的实施方式中，上述基于In膜层与CMOS基板进行键合的步骤，包括：在像素单元阵列区，对In膜层进行加热回流，形成In球与CMOS基板键合；在非像素区，对In膜层加热回流，形成In墙与CMOS基板键合。

在本申请较佳的实施方式中，上述方法还包括：通过打线将CMOS基板与FPC基板电连接；通过光学胶将衬底与盖板贴合设置；在盖板与FPC基板之间填充黑胶。

本申请实施例提供的显示模组、显示装置及制备方法中，显示模组包括：MicroLED芯片阵列和CMOS基板；Micro LED芯片阵列中的像素区结构中的电极层通过In球与CMOS基板键合；Micro LED芯片阵列中的非像素区结构中的电极层通过In墙与CMOS基板键合。In墙类似于一个四面全封闭的墙，可以对内部像素区进行全面严密的遮挡，因而可以改善周边漏光问题，提升显示模组的显示效果。

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显示模组中的In球键合示意图；

图2为本申请实施例提供的一种的显示模组的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种QW发光角度示意图；

图4为本申请实施例提供的一种显示模组中的In墙键合示意图；

图5为本申请实施例提供的一种N/U-GaN漏光示意图；

图6为本申请实施例提供的一种蓝宝石衬底漏光示意图；

图7为本申请实施例提供的一种显示模组中Micro LED芯片阵列示意图；

图8为本申请实施例提供的另一种的显示模组的结构示意图；

图9为本申请实施例提供的一种的显示模组的制备方法的流程图；

图10为本申请实施例提供的一种的显示模组的制备过程示意图；

图11为本申请实施例提供的另一种的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，倒装结构的Micro LED显示屏中，Micro LED芯片阵列与CMOS基板之间通过In球键合，参见图1所示，从俯视显示屏的角度来看，非像素区的In球在CMOS基板上呈点状分布，每两个In球间存在一定的间隙，因而使得像素区产生的光线可以通过In球间隙向周边射出，造成周边漏光问题，严重影响屏幕显示效果。

基于此，本申请实施例提供一种显示模组、显示装置及制备方法，Micro LED芯片阵列中的非像素区的电极层通过In墙与CMOS基板键合，对内部像素区进行全面的遮挡，可以改善周边漏光问题，提升显示模组的显示效果。

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显示模组进行详细介绍。

图2为本申请实施例提供的一种显示模组的结构示意图(即显示模组的侧视图)，显示模组包括：Micro LED芯片阵列11(图2中空白色均属于Micro LED芯片阵列，未示意出具体的层结构)和CMOS基板12；Micro LED芯片阵列11中的像素区结构111(图中仅示出了三个像素单元，实际可以有更多)中的电极层通过In球13与CMOS基板12键合；Micro LED芯片阵列11中的非像素区结构112中的电极层通过In墙14与CMOS基板12键合。

上述像素区中会有量子阱发光层QW，在LED芯片工作时，如图3所示，QW会向四周发射光线，对于相关技术中图1所示的点状分布的In球，很容易从In球间隙射出，而本申请实施例提供的In墙，从仰视显示模组的角度来看，呈回字形，像一圈围墙，如图4所示，In墙将像素区内的点状分布的In球及像素单元全部遮挡住。相较于相关技术中为了制备In球而在钝化层开设的窗口，本申请实施例在钝化层开设一个两边距离更大的窗口，通过对填充在该大窗口中的加宽加厚的In膜层进行加热回流，能够形成一个具有一定的厚度In墙，也就是说，非像素区处的In墙整体上像一个回字形的围墙，从而有效改善像素区QW发光层的漏光情况，而相关技术中开设的小窗口的情况下，即使采用较厚的In膜层加热回流，也只能形成一个In球，而不能形成如本实施例中的In墙。此外，In墙还可以阻挡外部的封装胶，如黑胶渗透到CMOS与Micro LED芯片阵列内部，造成内部电极失效；同时In墙还可以起到导通CMOS与Micro LED芯片阵列之间的电极的作用。

申请人在对显示模组的漏光现象的研究过程中，发现产生漏光的原因，除了上述通过In球间隙漏光之外，导致漏光的还可能有以下两种原因，(1)参见图5所示，U型GaN或N型GaN造成的侧向漏光；(2)参见图6所示，衬底蓝宝石SA造成的漏光。

针对上述可能的漏光情况，本申请实施例中设计了相应的解决方案：

在本申请较佳的实施方式中，上述Micro LED芯片阵列包括：从下到上依次设置的衬底116、缓冲层115、U型氮化镓层114、N型氮化镓层113及设置于N型氮化镓层113上的像素区结构111和非像素区结构112；缓冲层115、U型氮化镓层114和N型氮化镓层113的四周边中的至少一边被刻蚀露出衬底116，图7示出了四周边均被刻蚀掉指定长度的情况，当然还可以包括在纵向两边上刻蚀第一长度，在横向两边上刻蚀第二长度等多种不同的刻蚀方式，在此不再赘述。

由于缓冲层115、U型氮化镓层114和N型氮化镓层113的四周边相较于衬底116的长度短了一些，因而在侧面填充黑胶时，可以U型氮化镓层114和N型氮化镓层113的侧面进行更好的遮挡，从而改善由于U型氮化镓层114层和N型氮化镓层113引起的侧漏光问题。

另外，为了改善衬底蓝宝石的漏光问题，本申请实施方式中还进行以下设置，参见图8所示，上述衬底SA通过光学胶(如OCA光学胶或PV胶)与盖板粘贴固定；CMOS基板与FPC基板贴合设置；CMOS基板四周通过打线与FPC基板电连接；在盖板与FPC基板之间填充黑胶。上述盖板为玻璃基板，玻璃基板的中心区域呈透明色，玻璃基板的四周印有黑色遮光油墨。由图8可知，填充的黑胶会覆盖于FPC基板和CMOS基板上，并可以遮挡In墙、N型氮化镓层、U型氮化镓层、缓冲层、衬底。在一些实施例中，填充的黑胶可以是任何能够起到消光作用的胶，不限于是黑色胶体，可以呈现为灰色、蓝黑色等颜色的胶，且在实施时可以采用侧封胶等胶作为黑胶使用。

本申请实施例中，通过在显示模组最外围处刻蚀掉N/U-GaN层，并添加黑色边的盖板，之后再在四周填充黑胶，此种方式可以遮蔽蓝宝石、GaN等，改善其侧壁漏光问题，同时，盖板黑边也用于遮挡屏幕周边的金属反光。通过以上方式(In墙、刻蚀掉N/U-GaN层)来实现周边漏光问题的改善，从而提高Micro LED显示模组的显示质量；并且，填入的黑胶，一方面能够保护屏幕内部打线，另一方面能够替代相关技术的结构中的围坝设计，从而缩窄作为显示模组的非显示区域的边框，提高显示模组的显示区域占截面整体的比例，进而降低显示模组的整体体积，也就是说，本申请实施例提供的显示模组，能够更好地适配AR/VR设备或手表等可穿戴设备的应用场景。

通过盖板可以改善衬底蓝宝石的漏光问题，为了进一步加强蓝宝石漏光改善效果，上述盖板采用玻璃基板实现，该玻璃基板的中心区域透明，玻璃基板的四周印有黑色遮光油墨，如图8所示。

图8中还示出了本申请实施例提供显示模组的优选结构，其中，Micro LED芯片阵列包括：衬底、缓冲层(可选)、U型氮化镓层、N型氮化镓层及设置于N型氮化镓层上的像素区结构和非像素区结构；像素区结构包括：设置于N型氮化镓层上的QW发光层、P型氮化镓层、ITO金属层、电极层；非像素区结构包括设置于N型氮化镓层上的ITO金属层和电极层。

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，该显示装置包括一些基本结构件和上述显示模组，显示装置可以是包含有上述显示模组的AR/VR设备或手表等可穿戴设备，也可以是车载HUD、挡风玻璃等，此处不进行限定。

基于上述显示模组的结构实施例，本申请实施例还提供一种显示模组的制备方法，参见图9所示，该方法包括以下步骤：

步骤S102，制备初始Micro LED芯片阵列结构；初始Micro LED芯片阵列结构包括外延层及在外延层上图案化形成的像素单元阵列；

具体实施时，首先制备外延层；外延层依次包括：衬底、缓冲层(可选)、U型氮化镓层、N型氮化镓层、量子阱发光层和P型氮化镓层；对U型氮化镓层、N型氮化镓层、量子阱发光层和P型氮化镓层的四周边的至少一边进行刻蚀，以露出衬底，如图10中的(a)所示；最后在刻蚀后的外延层上进行图案化刻蚀，形成像素单元阵列，得到初始Micro LED芯片阵列结构，如图10中的(b)所示。

该步骤中，由于U型氮化镓层和N型氮化镓层相对于衬底尺寸变小一些，因而在后续填充黑胶后，可以进一步改善通过U型氮化镓层和N型氮化镓层漏光的情况。

步骤S104，在像素单元阵列和外延层上的非像素区进行金属层、电极层、钝化层制备。如图10(c)中所示的ITO层、ELEC层和PV层。

步骤S106，在钝化层上刻蚀每个电极层对应窗口；非像素区的电极层对应的窗口尺寸大于常规非像素区的电极层对应的窗口尺寸；这里增大非像素区的电极层对应的窗口尺寸，是为了后续制备较大尺寸的In膜层，这样热焊流后可以形成In墙。

步骤S108，在每个窗口上形成In膜层；In膜层的尺寸大于常规Micro LED芯片阵列中In膜层的尺寸；尺寸包括长度、宽度及厚度；如图10(c)中所示的In层。

步骤S110，基于In膜层与CMOS基板进行键合。

在像素单元阵列区，对In膜层进行加热回流，形成In球与CMOS基板键合；在非像素区，对In膜层加热回流，形成In墙与CMOS基板键合。

本申请实施例中，通过增大非像素区的电极层的窗口尺寸，可以增大ELEC电极层和In膜层之间的接触尺寸，并且增大In膜层的整体厚度，回流焊可以实现周边In膜层形成一整圈墙的效果，从而让芯片内部封闭，构成物理遮光效果。

参见图11所示，在执行完上述基于In膜层与CMOS基板进行键合的步骤之后，还可以包括以下步骤：

步骤S112，通过打线将CMOS基板与FPC基板电连接；

步骤S114，通过光学胶将衬底与盖板贴合设置；这里的盖板为提前步骤S116，在盖板与FPC基板之间填充黑胶。

本申请实施例提出的显示模组及其制备方法，旨在从芯片结构与模组封装段，改善周边漏光问题，以期实现高质量的Micro LED显示模组，同时通过黑胶填充也可以保护CMOS与FPC基板的打线，提高产品可靠性，最后还可实现整体尺寸缩小的效果。

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 (9)

1.一种显示模组，其特征在于，所述显示模组包括：Micro LED芯片阵列和CMOS基板；所述Micro LED芯片阵列中的像素区结构中的电极层通过In球与所述CMOS基板键合；所述Micro LED芯片阵列中的非像素区结构中的电极层通过In墙与所述CMOS基板键合；所述In墙的横截面呈回字形。

2.根据权利要求1所述的显示模组，其特征在于，所述Micro LED芯片阵列包括：从下到上依次设置的衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层；所述U型氮化镓层和所述N型氮化镓层的四周边中的至少一边被刻蚀露出所述衬底。

3.根据权利要求2所述的显示模组，其特征在于，所述衬底通过光学胶与盖板粘贴固定；所述CMOS基板与FPC基板贴合设置；所述CMOS基板四周通过打线与所述FPC基板电连接；在所述盖板与所述FPC基板之间填充黑胶。

4.根据权利要求3所述的显示模组，其特征在于，所述盖板为玻璃基板，所述玻璃基板的中心区域透明，所述玻璃基板的四周印有黑色遮光油墨。

5.根据权利要求3所述的显示模组，其特征在于，填充的所述黑胶覆盖于所述FPC基板和所述CMOS基板上，并遮挡所述In墙、所述N型氮化镓层、所述U型氮化镓层、所述衬底。

6.一种显示装置，其特征在于，所述显示装置包括如权利要求1-5任一项所述的显示模组。

7.一种显示模组的制备方法，其特征在于，所述方法包括：

制备初始Micro LED芯片阵列结构；所述初始Micro LED芯片阵列结构包括外延层及在外延层上形成的像素单元阵列；

在所述像素单元阵列和所述外延层上的非像素区进行金属层、电极层、钝化层制备；

在所述钝化层上刻蚀每个所述电极层对应窗口；

在每个所述窗口上形成In膜层；

在像素单元阵列区，对所述In膜层进行加热回流，形成In球与CMOS基板键合；在非像素区，对所述In膜层加热回流，形成In墙与CMOS基板键合；所述In墙的横截面呈回字形。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，制备初始Micro LED芯片阵列结构的步骤，包括：

制备外延层；所述外延层依次包括：衬底、U型氮化镓层、N型氮化镓层、量子阱发光层和P型氮化镓层；

对所述U型氮化镓层、所述N型氮化镓层、所述量子阱发光层和所述P型氮化镓层的四周边的至少一边进行刻蚀，以露出所述衬底；

在刻蚀后的外延层上进行图案化刻蚀，形成像素单元阵列，得到初始Micro LED芯片阵列结构。

9.根据权利要求7-8任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：

通过打线将所述CMOS基板与FPC基板电连接；

通过光学胶将所述衬底与盖板贴合设置；

在所述盖板与所述FPC基板之间填充黑胶。