CN117253901A - 显示芯片以及显示芯片的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种显示芯片以及显示芯片的制备方法。其中，显示芯片包括：驱动基板和键合在驱动基板上的显示模组，显示模组包括背光部和出光部，背光部包括发光二极管，发光二极管向出光部提供光源；出光部包括出光结构，出光结构与发光二极管一一对应设置，出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层；发光二极管的阳极呈碗状，阳极作为发光二极管的反射层。本公开的技术方案，可有效提高光转换效率以及滤光效率，有利于减小光作用层的厚度和使用量，进而有利于降低芯片厚度。
Description
技术领域
本公开涉及显示技术领域，特别涉及一种显示芯片以及显示芯片的制备方法。
背景技术
近年来，基于微发光二极管（Micro light emitting diodes，Micro LED）和微有机发光二极管（Micro organic light emitting diodes，Micro OLED）实现的虚拟现实技术（Virtual reality，VR）和增强现实技术（Augmented reality，AR）备受用户关注。其中，具有高色域的全彩显示芯片能够显示更多色彩，并且让画面更加饱满，带给用户更好的视觉体验。实现高色域的关键在于降低红绿蓝三原色的半峰宽。
现有高色域显示芯片技术中，先通过色转换层或者彩色滤光层对单色背光源进行转换得到红绿蓝三原色，之后再将上述红绿蓝三原色转换为较小半峰宽的红绿蓝三原色。然而，色转换层和彩色滤光层对单色背光源的转换效率有限，为了提高背光源转换为红绿蓝三原色的效率，以增大较小半峰宽的红绿蓝三原色的出光率，需制备较厚的色转换层来提高光转换效率，或者需制备较厚的彩色滤光层来提高光转换效率，将提高高度集成的VR/AR显示芯片的厚度，从而降低用户使用体验。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种显示芯片以及显示芯片的制备方法，可有效提高光转换效率以及滤光效率，有利于减小光作用层例如色转换层或彩色滤光层的厚度和使用量，进而有利于降低芯片厚度。
第一方面，本公开提供了一种显示芯片，包括：
驱动基板和键合在所述驱动基板上的显示模组，所述显示模组包括背光部和出光部，所述背光部包括发光二极管，所述发光二极管向所述出光部提供光源；
所述出光部包括出光结构，所述出光结构与所述发光二极管一一对应设置，所述出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层；
所述发光二极管的阳极呈碗状，所述阳极作为所述发光二极管的反射层。
在一些实施例中，所述发光二极管为蓝光发光二极管，所述光作用层为色转换层。
在一些实施例中，所述发光二极管为白光发光二极管，所述光作用层为彩色滤光层。
在一些实施例中，所述出光部还包括光隔离结构，所述光隔离结构位于相邻所述出光结构之间。
在一些实施例中，所述发光二极管共用阴极。
在一些实施例中，所述背光部还包括第一导电结构和第二导电结构；
所述第一导电结构位于所述发光二极管的阳极与所述驱动基板之间，所述第二导电结构位于所述发光二极管的阴极与所述驱动基板之间。
第二方面，本公开还提供了一种显示芯片的制备方法，应用于如第一方面所述的显示芯片，包括：
制备背光部，所述背光部包括发光二极管；
将所述背光部与驱动基板键合；
在所述背光部上制备出光部，所述出光部和所述背光部形成显示模组，所述出光部包括出光结构，所述出光结构与所述发光二极管一一对应设置，所述出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层，所述发光二极管的阳极呈碗状，所述阳极作为所述发光二极管的反射层。
在一些实施例中，所述制备背光部，包括：
提供发光二极管外延结构，所述发光二极管外延结构包括衬底以及所述衬底上的发光二极管外延层；
刻蚀所述发光二极管外延层在所述衬底上形成阵列排布的发光二极管，并在所述发光二极管以及所述衬底上覆盖绝缘层；
对应各所述发光二极管在所述绝缘层上分别刻蚀预设形状的凹槽，向所述凹槽内填充金属形成各所述发光二极管的阳极；
向所述阳极所在面覆盖绝缘层，刻蚀所述阳极所在面上的绝缘层形成贯穿至所述阳极的第一通孔以及贯穿至所述衬底的第二通孔，并向所述第一通孔和所述第二通孔填充金属，分别形成第一导电结构和第二导电结构；
去除所述衬底，并在所述发光二极管所在面覆盖金属层形成所述发光二极管的阴极。
在一些实施例中，在所述背光部上制备出光部，包括：
在所述阴极上对应各所述发光二极管分别制备出光结构；
在相邻所述出光结构之间制备光隔离结构。
本公开实施例提供的显示芯片包括：驱动基板和键合在驱动基板上的显示模组，显示模组包括背光部和出光部，背光部包括发光二极管，发光二极管向出光部提供光源；出光部包括出光结构，出光结构与发光二极管一一对应设置，出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层；发光二极管的阳极呈碗状，阳极作为发光二极管的反射层。由此，通过设置出光结构包括至少一个光作用层和多个光谱过滤层，将光作用层设置在相邻的光谱过滤层之间，利用光作用层及光谱过滤层之间的折射率差异，可以使未被光作用层吸收的入射光在光谱过滤层界面发生反射，反射光可以再次被光作用层吸收，以及设置阳极的形状为碗状可将阳极作为发光二极管的反射层，可实现将发光二极管发射到阳极上的光进行反射至出光侧，有利于提高光利用效率，由此可有效提高光转换效率以及滤光效率，进而有利于提高转换为较小半峰宽的红绿蓝三原色的出光率，从而有利于减小光作用层例如色转换层或彩色滤光层的厚度和使用量，进而有利于降低芯片厚度。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，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为本公开实施例提供的一种显示芯片的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的一种光线反射路径图；
图3为本公开实施例提供的一种显示芯片的制备方法的流程示意图；
图4为本公开实施例提供的一种显示芯片的具体工艺制备图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
本公开实施例提供的显示芯片通过设置出光结构包括至少一个光作用层和多个光谱过滤层，将光作用层设置在相邻的光谱过滤层之间，利用光作用层及光谱过滤层之间的折射率差异，可以使未被光作用层吸收的入射光在光谱过滤层界面发生反射，反射光可以再次被光作用层吸收，以及设置阳极的形状为碗状可将阳极作为发光二极管的反射层，可实现将发光二极管发射到阳极上的光进行反射至出光侧，有利于提高光利用效率，由此可有效提高光转换效率以及滤光效率，进而有利于提高转换为较小半峰宽的红绿蓝三原色的出光率，从而有利于减小光作用层例如色转换层或彩色滤光层的厚度和使用量，进而有利于降低芯片厚度。
下面结合附图，对本公开实施例提供的显示芯片以及显示芯片的制备方法进行示例性说明。
图1为本公开实施例提供的一种显示芯片的结构示意图。如图1所示，显示芯片10包括：驱动基板11和键合在驱动基板11上的显示模组12，显示模组12包括背光部13和出光部14，背光部13包括发光二极管15，发光二极管15向出光部14提供光源；出光部14包括出光结构16，出光结构16与发光二极管15一一对应设置，出光结构16包括间隔设置的至少一个光作用层17和多个光谱过滤层18；发光二极管15的阳极21呈碗状，阳极21作为发光二极管15的反射层。
具体地，图1中示例性地示出了三个发光二极管15以及对应的三个出光结构16。发光二极管15向出光结构16发射光，出光结构16中的光作用层17用于将发光二极管15的发射光进行转换对应颜色的光，出光结构16中的光谱过滤层18用于对光谱进行过滤，将宽光谱转换为窄光谱。
其中，光谱过滤层18包括金属膜以及金属膜中的填充材料，光谱过滤层18的过滤原理主要是利用金属膜与填充材料之间的折射差异，只允许光谱中约20nm左右的波长通过，例如对于绿光的光谱过滤层18，只允许绿光中520nm-540nm波长的光透过光谱过滤层18，从而将宽光谱绿光转换为窄光谱绿光。
其中，发光二极管15为蓝光发光二极管时，光作用层17可设置为色转换层。色转换层包括量子点以及光散射颗粒例如TiO2等有机-无机功能混合材料。通过利用对应的色转换层将蓝光发光二极管发出的蓝光分别转换为红、绿、蓝单色光，再结合光谱过滤层18将宽光谱红光转换为窄光谱红光，将宽光谱绿光转换为窄光谱绿光，以及将宽光谱蓝光转换为窄光谱蓝光。图1中示出的三个出光结构16中的光作用层17的功能均不同，因此各光作用层17以不同图案作为区别。例如，出红光区域对应的光作用层17可设置为红色色转换层，出绿光区域对应的光作用层17可设置为绿色色转换层，出蓝光区域对应的光作用层17可设置为蓝色色转换层。需要说明的是，蓝色色转换层中无需填充量子点，直接让蓝光发光二极管发射的光透过即可。
其中，发光二极管15为白光发光二极管时，光作用层17可设置为彩色滤光层。通过利用对应的彩色滤光层将白光发光二极管发出的白光分别过滤成红、绿、蓝单色光，结合光谱过滤层18将宽光谱红光转换为窄光谱红光，将宽光谱绿光转换为窄光谱绿光，以及将宽光谱蓝光转换为窄光谱蓝光。如1中所示，出红光区域对应的光作用层17可设置为红色滤光层，出绿光区域对应的光作用层17可设置为绿色滤光层，出蓝光区域对应的光作用层17可设置为蓝色滤光层。
其中，出光结构16包括至少一个光作用层17和多个光谱过滤层18，将光作用层17设置在相邻的光谱过滤层18之间，利用光作用层17及光谱过滤层18之间的折射率差异，可以使未被光作用层17吸收的入射光在光谱过滤层18界面发生反射，反射光可以再次被光作用层17吸收，可有效提高光作用层17设置为色转换层时的光转换效率，以及光作用层17设置为彩色滤光层时的光转换效率，有利于提高转换为较小半峰宽的红、绿、蓝三原色的出光率，从而有利于减小光作用层例如色转换层或彩色滤光层的厚度和使用量，进而有利于降低芯片厚度。
示例性地，如图1所示，出光结构16中设置两层光作用层17以及三层光谱过滤层18，两层光作用层17均位于相邻的光谱过滤层18之间。具体地，可根据选择滤光波长不同，选取不同层数的光谱过滤层18以及光作用层17以调节对红绿蓝光的滤光性能。例如，光谱过滤层18可为2~4层，光作用层17可为1~3层。形成光谱过滤层18的材料可包括Ag或Mo等，且一层光谱过滤层18可设置为5~30nm。其中，当光作用层17设置为色转换层时，色转换层包含量子点、光散射颗粒以及不同折射率的树脂，一层色转换层的厚度可设置在50~200nm之间；当光作用层17为彩色滤光层时，彩色滤光层包括两种不同折射率的材料，一层彩色滤光层的厚度也可设置在50~200nm之间。
其中，设置阳极21的形状为碗状，如此设置可将阳极21作为发光二极管15的反射层，可实现将发光二极管15发射到阳极21上的光进行反射至出光侧，有利于提高光利用效率效率，从而有利于提高光转换效率。示例性地，图2为本公开实施例提供的一种光线反射路径图。在图1的基础上，如图2中的箭头所示，发射至阳极21上的光可发生反射至出光侧。
本公开实施例提供的显示芯片包括：驱动基板和键合在驱动基板上的显示模组，显示模组包括背光部和出光部，背光部包括发光二极管，发光二极管向出光部提供光源；出光部包括出光结构，出光结构与发光二极管一一对应设置，出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层；发光二极管的阳极呈碗状，阳极作为发光二极管的反射层。由此，通过设置出光结构包括至少一个光作用层和多个光谱过滤层，将光作用层设置在相邻的光谱过滤层之间，利用光作用层及光谱过滤层之间的折射率差异，可以使未被光作用层吸收的入射光在光谱过滤层界面发生反射，反射光可以再次被光作用层吸收，以及设置阳极的形状为碗状可将阳极作为发光二极管的反射层，可实现将发光二极管发射到阳极上的光进行反射至出光侧，有利于提高光利用效率，由此可有效提高光转换效率以及滤光效率，进而有利于提高转换为较小半峰宽的红绿蓝三原色的出光率，从而有利于减小光作用层例如色转换层或彩色滤光层的厚度和使用量，进而有利于降低芯片厚度。
在一些实施例中，继续参照图1，出光部14还包括光隔离结构19，光隔离结构位于相邻出光结构16之间。
其中，形成光隔离结构19的材料可为黑胶。具体地，通过在相邻出光结构16之间填充光隔离结构19，可实现光学隔离的效果，避免了相邻出光结构16的光串扰问题，有利于提高出光效率，进而有利于提高显示芯片10的显示效果。
在一些实施例中，继续参照图1，发光二极管15共用阴极20。
具体地，通过设置各发光二极管15共用阴极20，在实现显示芯片10出光的同时，有利于简化制作步骤，提高制备效率。
在一些实施例中，继续参照图1，发光二极管15的阳极21呈碗状，阳极作为发光二极管15的反射层。
在一些实施例中，继续参照图1，背光部13还包括第一导电结构22和第二导电结构23；第一导电结构22位于发光二极管15的阳极21与驱动基板11之间，第二导电结构23位于发光二极管15的阴极20与驱动基板11之间。由此，可通过驱动基板11上的驱动电路可实现发光二极管15发光。
在一些实施例中，继续参照图1，背光部13还包括填充的绝缘层24。
在上述实施例的基础上，本公开还提供了一种显示芯片的制备方法。图3为本公开实施例提供的一种显示芯片的制备方法的流程示意图。如图3所示，显示芯片的制备方法包括以下步骤：
S301、制备背光部，背光部包括发光二极管。
具体地，图4为本公开实施例提供的一种显示芯片的具体工艺制备图。背光部可参照图4中的S401-S405制备。
如图4中的S401所示，提供发光二极管外延结构25，发光二极管外延结构包括衬底26以及所述衬底26上的发光二极管外延层27。其中，发光二极管外延结构25可根据本领域技术人员熟知的技术手手段制备，在此不赘述也不限定。
如图4中的S402所示，刻蚀发光二极管外延层27在衬底26上形成阵列排布的发光二极管15，并在发光二极管15以及衬底26上覆盖绝缘层24。其中，绝缘层24可为二氧化硅，将二氧化硅沉积在发光二极管15以及衬底26上以制备绝缘层24。之后，可利用化学机械抛光设备对绝缘层24进行平坦化处理。
如图4中的S403所示，对应各发光二极管15在绝缘层24上分别刻蚀预设形状的凹槽027，并向凹槽027内填充金属形成各发光二极管15的阳极21。具体地，刻蚀绝缘层24，在发光二极管15的四周形成倒扣的碗状结构的凹槽027，且发光二极管15的顶部形成圆孔，随后填充金属例如铜、金等，并进行金属平坦化处理。
如图4中的S404所示，向S403中的阳极21所在面覆盖绝缘层24，之后刻蚀阳极21所在面的绝缘层24形成贯穿至阳极21的第一通孔28以及贯穿至衬底26的第二通孔29，并向第一通孔28和第二通孔29填充金属，分别形成第一导电结构22和第二导电结构23。
如图4中的S405所示，去除S404中的衬底26，并在发光二极管15所在面覆盖金属层形成发光二极管15的阴极20。具体地，在发光二极管15所在面沉积氧化铟锡（Indium TinOxide，ITO），形成金属层作为发光二极管15的阴极20。
由此，通过参照图4中的S401-S405可制备背光部13。
S302、将背光部与驱动基板键合。
具体地，如图4中的S406所示，将S405中的背光部13键合在驱动基板11上。
S303、在背光部上制备出光部，出光部和背光部形成显示模组，出光部包括出光结构，出光结构与发光二极管一一对应设置，出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层，发光二极管的阳极呈碗状，阳极作为发光二极管的反射层。
其中，在背光部上制备出光部可参照图4中的S407-S408。具体地，如图4中的S407所示，在阴极20上对应各发光二极管15制备对应的出光结构16；如图4中的S408所示，在相邻出光结构16之间填充光隔离结构19。由此，通过参照图4中的S407-S408可在如S406中所示的背光部13上制备出光部14。
其中，出光结构16包括间隔设置的至少一个光作用层17和多个光谱过滤层18，出光结构16和光隔离结构19形成出光部14，出光部14和背光部13形成显示模组12；发光二极管15的阳极21呈碗状，阳极21作为发光二极管15的反射层，具体可参照图1。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等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。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、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本公开将不会被限制于本文的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种显示芯片，其特征在于，包括：
驱动基板和键合在所述驱动基板上的显示模组，所述显示模组包括背光部和出光部，所述背光部包括发光二极管，所述发光二极管向所述出光部提供光源；
所述出光部包括出光结构，所述出光结构与所述发光二极管一一对应设置，所述出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层；
所述发光二极管的阳极呈碗状，所述阳极作为所述发光二极管的反射层。
2.根据权利要求1所述的显示芯片，其特征在于，所述发光二极管为蓝光发光二极管，所述光作用层为色转换层。
3.根据权利要求1所述的显示芯片，其特征在于，所述发光二极管为白光发光二极管，所述光作用层为彩色滤光层。
4.根据权利要求1所述的显示芯片，其特征在于，所述出光部还包括光隔离结构，所述光隔离结构位于相邻所述出光结构之间。
5.根据权利要求1所述的显示芯片，其特征在于，所述发光二极管共用阴极。
6.根据权利要求1所述的显示芯片，其特征在于，所述背光部还包括第一导电结构和第二导电结构；
所述第一导电结构位于所述发光二极管的阳极与所述驱动基板之间，所述第二导电结构位于所述发光二极管的阴极与所述驱动基板之间。
7.一种显示芯片的制备方法，其特征在于，应用于如权利要求1-6任一项所述的显示芯片，包括：
制备背光部，所述背光部包括发光二极管；
将所述背光部与驱动基板键合；
在所述背光部上制备出光部，所述出光部和所述背光部形成显示模组，所述出光部包括出光结构，所述出光结构与所述发光二极管一一对应设置，所述出光结构包括间隔设置的至少一个光作用层和多个光谱过滤层，所述发光二极管的阳极呈碗状，所述阳极作为所述发光二极管的反射层。
8.根据权利要求7所述的显示芯片的制备方法，其特征在于，所述制备背光部，包括：
提供发光二极管外延结构，所述发光二极管外延结构包括衬底以及所述衬底上的发光二极管外延层；
刻蚀所述发光二极管外延层在所述衬底上形成阵列排布的发光二极管，并在所述发光二极管以及所述衬底上覆盖绝缘层；
对应各所述发光二极管在所述绝缘层上分别刻蚀预设形状的凹槽，向所述凹槽内填充金属形成各所述发光二极管的阳极；
向所述阳极所在面覆盖绝缘层，刻蚀所述阳极所在面上的绝缘层形成贯穿至所述阳极的第一通孔以及贯穿至所述衬底的第二通孔，并向所述第一通孔和所述第二通孔填充金属，分别形成第一导电结构和第二导电结构；
去除所述衬底，并在所述发光二极管所在面覆盖金属层形成所述发光二极管的阴极。
9.根据权利要求8所述的显示芯片的制备方法，其特征在于，在所述背光部上制备出光部，包括：
在所述阴极上对应各所述发光二极管分别制备出光结构；
在相邻所述出光结构之间制备光隔离结构。
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