CN117239023A - Micro-LED量子点色转化阵列制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及Micro‑LED显示技术领域，具体提供一种Micro‑LED量子点色转化阵列制备方法，Micro‑LED量子点色转化阵列包括多个Micro‑LED像素单元，每个Micro‑LED像素单元包含量子点色转化层和Micro‑LED光源，对于每个量子点色转化层，通过在透明基底上制备具有N阵列凹槽的光隔离矩阵，利用金属掩膜覆盖除目标阵列凹槽外的区域，通过喷墨打印技术将量子点胶液填充入未被覆盖的阵列凹槽内，量子点胶液固化后获得子像素。本发明利用精密金属掩膜覆盖非目标子像素的方法，结合喷墨打印技术将量子点胶液填充到指定的目标子像素中，通过精密金属掩膜限制有效点胶区域，获得小尺寸像素。
Description
技术领域
本发明涉及Micro-LED显示技术领域，具体提供一种Micro-LED量子点色转化阵列制备方法。
背景技术
高像素Micro-LED（PPI＞2000）具有效率高、功耗低、结构简单、可靠性高的优点，是AR眼镜的理想像源。目前高像素密度Micro-LED采用晶圆键合工艺制备，只能实现单色显示。为了实现全彩色化显示，通常采用蓝光Micro-LED作为激发光源，通过红、绿双色量子点阵列将蓝光转化成红、绿光。但当一个像素单元的尺寸小于10µm时，目前制备量子点色转换阵列通常采用光刻法和喷墨打印法，但传统工艺无法完成小尺寸量子点阵列的制备，制备获得像素尺寸通常在几十微米左右。
光刻法由于利用光刻胶的光敏特性，将光模板的图案通过光刻胶转移到衬底上。当制备尺寸小于像素时，需要使用更短波长的光源。然而，使用更短波长的光源会导致光的衍射效应，限制了最小可达到的图案尺寸。
喷墨打印法是通过喷墨头将量子点溶液喷洒在衬底上来制备图案。但喷嘴尺寸通常在几十到数百微米之间，喷溅范围较大，限制了喷墨打印的最小图案尺寸，无法实现尺寸小于喷嘴直径的图案，无法满足小尺寸像素的要求。即使使用更小的喷墨头或者改变喷墨工艺，也很难做到高分辨率的喷墨打印。
发明内容
本发明为解决上述问题，提供了一种Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，通过优化加工工艺，利用金属掩膜限制有效点胶区域，实现了小尺寸像素单元的制备。
本发明提供的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，Micro-LED量子点色转化阵列包括多个Micro-LED像素单元，每个Micro-LED像素单元包含量子点色转化层和Micro-LED光源，量子点色转化层的制备过程如下：
S1：提供透明基底，在透明基底的上表面涂抹光隔离结构，利用纳米压印模具将光隔离结构加工成具有N阵列凹槽的光隔离矩阵；
S2：提供金属掩膜，利用金属掩膜覆盖除某一阵列凹槽外的区域；
S3：提供量子点胶液，通过喷墨打印技术将量子点胶液填充入未被覆盖的阵列凹槽内；
S4：量子点胶液固化后，除去金属掩膜，获得子像素。
优选的，透明基底的材质为玻璃、亚克力板或石英。
优选的，光隔离结构的材料包括金属膜、硅胶和/或纳米颗粒。
优选的，量子点胶液包括量子点和液体胶，量子点为镉系量子点、InP量子点、PbS量子点、钙钛矿量子点或碳量子点；液体胶为紫外固化胶或热固化胶。
优选的，通过加热、紫外固化或静置的方式实现量子点胶液的固化。
优选的，N≥2，光隔离矩阵中至少有一个阵列凹槽中填充量子点胶液，至少有一个阵列凹槽中未填充量子点胶液。
优选的，N=3，光隔离矩阵的第一阵列凹槽中填充红色的量子点胶液，光隔离矩阵的第二阵列凹槽中填充绿色的量子点胶液，发光单元的第三阵列中未填充量子点胶液。
优选的，还包括：将点色转化层的量子点胶液对准Micro-LED光源，即可获得三阵列Micro-LED像素单元。
优选的，Micro-LED光源采用蓝光Micro-LED。
与现有技术相比，本发明能够取得如下有益效果：
本发明利用精密金属掩膜(FMM)覆盖非目标子像素的方法，结合喷墨打印技术将量子点胶液填充到指定的目标子像素中，通过精密金属掩膜限制有效点胶区域，获得小尺寸像素。本发明有效克服了目前全彩色化显示中单个像素单元尺寸过大的问题，避免了像素尺寸受限于喷嘴尺寸的问题，使像素单元尺寸降低至10微米以下，提高了Micro-LED的像素分辨率。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的单个全彩色Micro-LED像素单元的结构示意图；
图2是根据本发明实施例提供的单个Micro-LED像素单元的双色量子点色转换阵列的示意图；
图3是根据本发明实施例提供的光隔离矩阵的制备流程图；
图4是根据本发明实施例提供的红色量子点色转化阵列制备流程图；
图5是根据本发明实施例提供的绿色量子点色转化阵列制备流程图。
其中的附图标记包括：
量子点色转化层1、蓝光Micro-LED2、蓝光3、红光4、绿光5、透明基底6、绿色量子点7、红色量子点8、光隔离矩阵9、纳米压印模具10、喷嘴11、金属掩膜12、红色量子点胶液13、绿色量子点胶液14。
具体实施方式
在下文中，将参考附图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的附图标记表示。在相同的附图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
本发明实施例提供了一种Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，用于制备Micro-LED量子点色转化阵列，Micro-LED量子点色转化阵列包括多个Micro-LED像素单元，如图1和图2所示，每个Micro-LED像素单元包含量子点色转化层1和Micro-LED光源，Micro-LED光源为蓝光Micro-LED2，蓝光Micro-LED2激发出三个阵列的蓝光3，第一列蓝光3穿过上方的红色量子点8形成红光4；第二列蓝光3穿过上方的绿色量子点7形成绿光5；第一列蓝光3直接穿过量子点色转化层1中的空量子点阵列，从而通过量子点色转化层1的蓝光3分别形成红光4、绿光5和蓝光3这三种颜色的光，进而可以实现全彩色显示。
本发明实施例提供的制备方法也可以制备其他阵列形式的Micro-LED量子点色转化阵列，可以为N阵列Micro-LED光源，N的可选择范围为大于等于1，N的具体值可根据需求进行设置，通常的设置范围为1≤N≤5，最为常用的为三阵列Micro-LED光源。当N≥2时，第一阵列Micro-LED光源至第N阵列Micro-LED光源中，至少有一个阵列Micro-LED光源的激发光穿过量子点，有一个或多个阵列Micro-LED光源的激发光直接穿过空量子点阵列，激发光穿过的量子点可以为相同种类或不同种类。量子点由量子点胶液固化而成，量子点胶液由量子点和液体胶构成，量子点为镉系量子点、InP量子点、PbS量子点、钙钛矿量子点和碳量子点中的一种或多种组合；液体胶为紫外固化胶和/或热固化胶。
针对如图1所示的Micro-LED量子点色转化阵列，本发明实施例对其制备工艺进行了优化，对量子点色转化层1进行单独制备，并对传统以Micro-LED光源为基底进行制备的顺序进行优化，优化为以透明基底6为基底进行制备倒序制备，量子点色转化层1具体制备过程如下：
S1：如图2和3所示，提供透明基底6和光隔离材料，透明基底6的材质为玻璃、亚克力板或石英；光隔离材料为金属膜、硅胶和/或纳米颗粒。在透明基底6的上表面涂抹一层光隔离材料，形成光隔离结构。利用纳米压印模具10对光隔离结构进行加工，将光隔离结构加工成具有3阵列凹槽的光隔离矩阵9，使Micro-LED光源之间相互间隔。凹槽的形状没有特殊限制，根据实际需要选择即可。光隔离矩阵9的凹槽阵列数与Micro-LED光源的阵列数相同，本实施例中凹槽阵列数N=3，对应的Micro-LED光源为蓝光Micro-LED2。
S2：如图4所示，提供精密金属掩膜12（FMM），利用金属掩膜12覆盖除第一阵列凹槽以外的凹槽及隔离结构区域，通过金属掩膜12限制喷嘴11滴胶的有效区域。
S3：提供红色量子点胶液13，运用喷墨打印技术将喷嘴11中的红色量子点胶液13填充到第一阵列凹槽内。
S4：通过加热、紫外固化或静置的方式固化第一阵列凹槽内的红色量子点胶液13，并除去金属掩膜12，即获得第一阵列红色子像素。
如图5所示，提供金属掩膜12，利用金属掩膜12覆盖除第二阵列凹槽以外的凹槽及隔离结构区域，通过金属掩膜12限制喷嘴11滴胶的有效区域。提供绿色量子点胶液14，运用喷墨打印技术将喷嘴11中的绿色量子点胶液14填充到第二阵列凹槽内，通过加热、紫外固化或静置的方式固化第二阵列凹槽内的绿色量子点胶液14，除去金属掩膜12，即获得第二阵列绿色子像素。第三阵列凹槽不进行点胶，第一阵列凹槽和第二阵列凹槽内的量子点胶液固化完成后，即获得全色彩的Micro-LED量子点色转化阵列。
此外，当N＞3时，依照上述S3和S4的滴胶固化过程，以此类推继续进行滴胶固化，无需填充量子点胶液的凹槽直接跳过即可，直到用金属掩膜12覆盖除第N阵列凹槽以外的其余阵列凹槽，运用喷墨打印技术将量子点胶液填充到第N阵列凹槽内，固化第N阵列凹槽内的量子点胶液，得到第N阵列子像素。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制。本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所做出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (9)
1.一种Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，Micro-LED量子点色转化阵列包括多个Micro-LED像素单元，每个Micro-LED像素单元包含量子点色转化层和Micro-LED光源，其特征在于，量子点色转化层的制备过程如下：
S1：提供透明基底，在所述透明基底的上表面涂抹光隔离结构，利用纳米压印模具将光隔离结构加工成具有N阵列凹槽的光隔离矩阵；
S2：提供金属掩膜，利用所述金属掩膜覆盖除某一阵列凹槽外的区域；
S3：提供量子点胶液，通过喷墨打印技术将所述量子点胶液填充入未被覆盖的阵列凹槽内；
S4：所述量子点胶液固化后，除去所述金属掩膜，获得子像素。
2.如权利要求1所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，所述透明基底的材质为玻璃、亚克力板或石英。
3.如权利要求1所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，光隔离结构的材料包括金属膜、硅胶和/或纳米颗粒。
4.如权利要求1所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，所述量子点胶液包括量子点和液体胶，量子点为镉系量子点、InP量子点、PbS量子点、钙钛矿量子点或碳量子点；液体胶为紫外固化胶或热固化胶。
5.如权利要求4所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，通过加热、紫外固化或静置的方式实现所述量子点胶液的固化。
6.如权利要求1所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，N≥2，光隔离矩阵中至少有一个阵列凹槽中填充所述量子点胶液，至少有一个阵列凹槽中未填充所述量子点胶液。
7.如权利要求6所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，N=3，光隔离矩阵的第一阵列凹槽中填充红色的量子点胶液，光隔离矩阵的第二阵列凹槽中填充绿色的量子点胶液，发光单元的第三阵列中未填充量子点胶液。
8.如权利要求7所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，还包括：将点色转化层的量子点胶液对准Micro-LED光源，即可获得三阵列Micro-LED像素单元。
9.如权利要求8所述的Micro-LED量子点色转化阵列制备方法，其特征在于，Micro-LED光源采用蓝光Micro-LED。
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