CN113990997A - 一种显示面板及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种显示面板及其制备方法，该显示面板包括阵列基板、位于阵列基板表面的近红外Micro‑LED芯片阵列以及位于近红外Micro‑LED芯片阵列表面的色转化层；色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于转换荧光材料中的稀土材料，在转换荧光材料添加稀土材料，由于稀土材料具有较低的声子能量，大大降低了无辐射弛豫几率的发生，有效的提高了转换荧光材料的发光效率，以Yb3+作为敏化剂，Er3+作为活化剂，通过Yb3+向Er 3+之间的能量传递，可以实现有效的近红外光向可见上转换光致发光效率，Er3+，Yb3+共掺的上转换荧光材料效率较高，色纯度高的优点，近红外光通过色转化层转化为纯净的红光、蓝光和绿光，且各个近红外Micro‑LED芯片寿命和性能相同，满足Micro‑LED的全彩化方案。
Description
技术领域
本申请涉及显示技术领域，具体地，涉及一种显示面板及其制备方法。
背景技术
微型发光二极管(Micro-Light Emitting Diode，Micro-LED)显示器是一种以Micro-LED芯片作为像素点的自发光显示器，因其具有高亮度、高发光效率和低功耗等优点，Micro-LED的像素尺寸相对来说，尺寸更小，可适用于室内屏幕和小尺寸显示器的应用，逐渐成为了国际显示行业竞争的焦点，业内多家公司也将其视为下一代显示技术而开始积极布局。
现有技术中的Micro-LED通常在蓝宝石衬底上沉积氮化镓材料而形成，由于采用无机材料，目前蓝光Micro-LED的效率和寿命相对高，但是红光和绿光的性能相对较差，且一般需要分批巨量转移至基板上，良率较低，实现全彩化比较困难。
因此需要提出一种新型显示面板及其制备方法，以解决上述蓝光Micro-LED、红光Micro-LED和绿光Micro-LED发光效率、性能和寿命均不同，一般需要分批巨量转移至基板上，良率较低，且实现全彩化比较困难的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种显示面板及其制备方法，能够解决上述蓝光Micro-LED、红光Micro-LED和绿光Micro-LED发光效率、性能和寿命均不同，一般需要分批巨量转移至基板上，良率较低，实现全彩化比较困难的技术问题。
本发明实施例提供一种显示面板，该显示面板包括阵列基板、位于所述阵列基板上的近红外Micro-LED芯片阵列、以及位于所述近红外Micro-LED芯片阵列上的色转化层；所述色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于所述转换荧光材料中的稀土材料，所述稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。
根据本发明一优选实施例，所述色转化层包括与所述近红外Micro-LED芯片对位设置的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层；
所述红色转化层为80％Yb和2％Er共掺的YOF红色转换荧光材料，所述绿色转化层为18％Yb和2％Er共掺NaYF4绿色转换荧光材料，所述蓝色转化层为20％Yb和1％Tm共掺NaYF4蓝色转换荧光材料。
根据本发明一优选实施例，所述阵列基板上还设置有平坦化层，所述平坦化层位于近红外Micro-LED芯片阵列的间隙内，所述平坦化层上还设置有第一黑色矩阵，所述第一黑色矩阵位于所述色转化层的间隙。
根据本发明一优选实施例，所述阵列基板上设置有第二黑色矩阵，所述黑色矩阵位于所述近红外Micro-LED芯片阵列和所述色转化层的间隙。
根据本发明一优选实施例，每个所述近红外Micro-LED芯片均包括第一GaAs衬底、位于所述第一GaAs衬底之上的InGaP层、位于InGaP层之上的第二GaAs衬底、位于所述第二GaAs衬底之上的GaN:Si层、位于GaN:Si层之上的InGaN/GaN混合层、以及位于InGaN/GaN混合层之上的GaN:Mg层。
根据本发明一优选实施例，所述阵列基板表面设置有正引脚和负引脚；所述InGaP层两侧均分别设置有第一n电极和第一p电极，所述第一n电极与所述正引脚电性连接，所述第一p电极与所述负引脚电性连接；所述InGaN/GaN混合层两侧分别设置有第二n电极和第二p电极，所述第二n电极也与所述正引脚电性连接，所述第二p电极也与所述负引脚电性连接。
根据本发明一优选实施例，所述红色转化层、所述蓝色转化层和所述绿色转化层远离所述近红外Micro-LED芯片一侧为凸起的弧形边。
依据上述实施例的显示面板，本发明还提供一种显示面板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤S10，提供一阵列基板，将近红外Micro-LED芯片转移至所述阵列基板上，对位和固晶焊接，形成近红外Micro-LED芯片阵列。
步骤S20，在所述近红外Micro-LED芯片阵列上对位制备色转化层，其中，所述色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于所述转换荧光材料中的稀土材料，所述稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。
根据本发明一优选实施例，所述显示面板的制备方法还包括：步骤S30，在所述阵列基板上制备与所述近红外Micro-LED芯片阵列齐平的平坦化层，所述平坦化层用于填平所述近红外Micro-LED芯片阵列的间隙内；在所述平坦化层上制备第一黑色矩阵，所述第一黑色矩阵用于填平所述色转化层的间隙；其中，所述色转化层中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层的截面形状为倒立的等腰梯形，所述第一黑色矩阵的截面形状为正立的等腰梯形。
根据本发明一优选实施例，所述显示面板的制备方法还包括：步骤S30，在所述阵列基板上制备与所述色转化层齐平的第二黑色矩阵，所述第二黑色矩阵位于所述近红外Micro-LED芯片阵列和所述色转化层的间隙内；其中，所述色转化层中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层的截面形状为矩形，所述第二黑色矩阵的截面形状为正立的等腰梯形。
本发明的有益效果在于：本发明实施例提供一种显示面板及其制备方法，该显示面板包括阵列基板、位于阵列基板表面的近红外Micro-LED芯片阵列以及位于近红外Micro-LED芯片阵列表面的色转化层；色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于转换荧光材料中的稀土材料，稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。在转换荧光材料添加稀土材料，由于稀土材料具有较低的声子能量，大大降低了无辐射弛豫几率的发生，有效的提高了转换荧光材料的发光效率，以Yb3+作为敏化剂，Er3+作为活化剂，通过Yb3+向Er 3+之间的能量传递，可以实现有效的近红外光向可见上转换光致发光效率，Er3+，Yb3+共掺的上转换荧光材料效率较高，色纯度高的优点，近红外光通过色转化层转化为纯净的红光、蓝光和绿光，且各个近红外Micro-LED芯片寿命和性能相同，满足Micro-LED的全彩化方案。
附图说明
为了更清楚地说明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介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是发明的一些实施例，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为本发明的实施例提供一种显示面板的第一结构示意图。
图2为本发明的实施例提供一种显示面板的红外Micro-LED芯片的结构示意图。
图3为本发明的实施例提供一种显示面板的第二结构示意图。
图4为本发明的实施例提供一种显示面板的第三结构示意图。
图5为本发明的实施例提供一种显示面板的第四结构示意图。
图6至图9为本发明的实施例提供一种显示面板的一种制备方法的结构示意图。
图10至图12为本发明的实施例提供一种显示面板的另一种制备方法的结构示意图。
具体实施方式
以下各实施例的说明是参考附加的图示，用以例示本发明可用以实施的特定实施例。本发明所提到的方向用语，例如[上]、[下]、[前]、[后]、[左]、[右]、[内]、[外]、[侧面]等，仅是参考附加图式的方向。因此，使用的方向用语是用以说明及理解本发明，而非用以限制本发明。在图中，结构相似的单元是用以相同标号表示，图中虚线表示在结构中并不存在的，仅仅说明结构的形状和位置。
本发明针对现有技术中的蓝光Micro-LED、红光Micro-LED和绿光Micro-LED发光效率、性能和寿命均不同，一般需要分批巨量转移至基板上，良率较低，实现全彩化比较困难的技术问题，本实施例能够解决该缺陷。
本发明实施例提供一种显示面板，该显示面板包括阵列基板、位于阵列基板表面的近红外Micro-LED芯片阵列以及位于近红外Micro-LED芯片阵列表面的色转化层；色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于转换荧光材料中的稀土材料，稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。在转换荧光材料添加稀土材料，由于稀土材料具有较低的声子能量，大大降低了无辐射弛豫几率的发生，有效的提高了转换荧光材料的发光效率，以Yb3+作为敏化剂，Er3+作为活化剂，通过Yb3+向Er3+之间的能量传递，可以实现有效的近红外光向可见上转换光致发光效率，Er3+，Yb3+共掺的上转换荧光材料效率较高，色纯度高的优点。
本实施例中的色转化层包括与近红外Micro-LED芯片对位设置的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层；红色转化层为80％Yb和2％Er共掺的YOF红色转换荧光材料，绿色转化层为18％Yb和2％Er共掺NaYF4绿色转换荧光材料，蓝色转化层为20％Yb和1％Tm共掺NaYF4蓝色转换荧光材料。每个近红外Micro-LED芯片均包括第一GaAs衬底、位于第一GaAs衬底之上的InGaP层、位于InGaP层之上的第二GaAs衬底、位于第二GaAs衬底之上的GaN:Si层、位于GaN:Si层之上的InGaN/GaN混合层、以及位于InGaN/GaN混合层之上的GaN:Mg层。红光LED由磷化铟镓(InGaP)制成，而蓝光和绿光LED由氮化铟镓(InGaN)半导体组成。阵列基板表面设置有正引脚和负引脚，InGaP层和InGaN/GaN混合层两侧均分别设置有n电极和p电极；其中，n电极与正引脚电性连接，p电极与负引脚电性连接。色转化层包括与红外Micro-LED芯片对位设置的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层；红色转化层为80％Yb(镱)和2％Er(铒)共掺YOF红色上转换荧光材料，绿色转化层为18％Yb(镱)和2％Er(铒)共掺NaYF4绿色上转换荧光材料，绿色转化层为20％Yb(镱)和1％Tm(铥)共掺NaYF4蓝色上转换荧光材料。红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层中两两色阻块之间设置有黑色矩阵。
由于本发明的近红外Micro-LED芯片膜层设置由红光LED磷化铟镓(InGaP)膜层、蓝光和绿光LED的氮化铟镓(InGaN)膜层，因此红外Micro-LED芯片出射的混合红色可以经过特定色转化层出射对应的红光、蓝光和绿色，且色彩纯净，Micro-LED的全彩化方案，各个近红外Micro-LED芯片的结构和形状相同，可解决蓝光Micro-LED、红光Micro-LED和绿光Micro-LED发光效率、性能和寿命均不同，一般需要分批巨量转移至基板上，良率较低，实现全彩化比较困难的技术问题。
具体地，如图1所示，本发明提供一种显示面板的第一结构示意图，本实例的显示面板100包括阵列基板101、位于阵列基板101表面的近红外Micro-LED芯片102阵列以及位于近红外Micro-LED芯片102阵列表面的色转化层104；阵列基板101还设置有平坦化层103，平坦化层103与近红外Micro-LED芯片102阵列平齐，且平坦化层103填补近红外Micro-LED芯片102阵列的间隙，色转化层104包括近红外Micro-LED芯片102对位设置的红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043；红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043的截面形状优选为倒立的等腰梯形；红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043中两两色阻块之间设置有第一黑色矩阵105。第一黑色矩阵105的截面形状优选为正立的等腰梯形，近红外Micro-LED芯片102的截面形状优选为矩形，矩形的长边小于或等于色转化层的底边。
如图2所示，本发明提供一种显示面板中的红外Micro-LED芯片的结构示意图，每个近红外Micro-LED芯片102均包括第一GaAs衬底(砷化镓材料层)1021、位于第一GaAs衬底1021之上的InGaP层(磷化铟镓发光材料层)1022、位于InGaP层1022之上的第二GaAs衬底(砷化镓材料层)1023、位于第二GaAs衬底1023之上的GaN:Si层(硅基氮化镓材料层)1024、位于GaN:Si层1024之上的InGaN/GaN(MQW)混合层(氮化镓或者氮化铟镓发光材料层)1025、以及位于InGaN/GaN混合层1025之上的GaN:Mg层(镁基氮化镓材料层)1026，红光由磷化铟镓(InGaP)制成，而蓝光和绿光由氮化铟镓(InGaN)半导体组成，本发明的红外Micro-LED芯片发生的红外线掺杂蓝光和绿光。
本实施例的阵列基板101表面设置有正引脚和负引脚(图中未画出具体结构)；InGaP层1022两侧均分别设置有第一n电极和第一p电极(图中未画出具体结构)，第一n电极与正引脚电性连接，第一p电极与负引脚电性连接；InGaN/GaN混合层1025两侧分别设置有第二n电极和第二p电极(图中未画出具体结构)，第二n电极也与正引脚电性连接，第二p电极也与负引脚电性连接，以实现给每个近红外Micro-LED芯片102通电，使显示面板100正常工作。
如图3所示，本发明提供一种显示面板的第二结构示意图，本实施例中的平坦化层103表面设置有封装层106，封装层106还填补红色转化层1041、蓝色转化层1042、绿色转化层1043和第一黑色矩阵105的间隙。封装层106优选为无机层和有机层叠加膜层。
如图4所示，本发明提供一种显示面板100的第三结构示意图，本实施例中的阵列基板101上设置有第二黑色矩阵107，第二黑色矩阵107位于近红外Micro-LED芯片102阵列和色转化层104的间隙。第二黑色矩阵107一端位于阵列基板101，另一端与红色转化层1041、蓝色转化层1042、绿色转化层1043齐平，其中，色转化层104中的红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043的截面形状优选为倒立的等腰梯形，第二黑色矩阵107的截面形状优选为正立的等腰梯形，近红外Micro-LED芯片102的截面形状优选为矩形，矩形的长边小于或等于色阻层的底边。
如图5所示，本发明提供一种显示面板100的第四结构示意图，本实施例中的阵列基板101上设置有第二黑色矩阵107，第二黑色矩阵107位于近红外Micro-LED芯片102阵列和色转化层104的间隙。第二黑色矩阵107一端位于阵列基板101，另一端与红色转化层1041、蓝色转化层1042、绿色转化层1043齐平，其中，色转化层104中的红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043的截面形状优选为矩形，第二黑色矩阵107的截面形状优选为正立的等腰梯形，近红外Micro-LED芯片102的截面形状优选为矩形。
在另一种实施例中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层远离红外Micro-LED芯片一侧为凸起的弧形边，凸起的弧形边可以增加显示面板的光线的视角。
依据上述实施例的显示面板，本发明还提供一种显示面板的制备方法，所述制备方法包括：
步骤S10，提供一阵列基板，将近红外Micro-LED芯片转移至所述阵列基板上，对位和固晶焊接，形成近红外Micro-LED芯片阵列。
步骤S20，在所述近红外Micro-LED芯片阵列上对位制备色转化层，其中，所述色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于所述转换荧光材料中的稀土材料，所述稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。
优选地，所述显示面板的制备方法还包括：步骤S30，在所述阵列基板上制备与所述近红外Micro-LED芯片阵列齐平的平坦化层，所述平坦化层用于填平所述近红外Micro-LED芯片阵列的间隙内；在所述平坦化层上制备第一黑色矩阵，所述第一黑色矩阵用于填平所述色转化层的间隙；其中，所述色转化层中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层的截面形状为倒立的等腰梯形，所述第一黑色矩阵的截面形状为正立的等腰梯形。
图6至图9为实施例一的具体制备方法，如图6所示，本发明提供阵列基板101，阵列基板101优选为薄膜晶体管基板，通过流体巨量转移方法将若干近红外Micro-LED芯片102转移至阵列基板101，阵列基板101表面设置正引脚和负引脚，近红外Micro-LED芯片102两侧分别设置n电极和p电极；其中，n电极与正引脚进行键合，p电极与负引脚进行键合，以此实现近红外Micro-LED芯片102对位和固晶焊接在阵列基板101。如图7所示，在阵列基板101表面还制备平坦化层103，平坦化层103用于填平近红外Micro-LED芯片102的间隙。如图8所示，在平坦化层103上制备第一黑色矩阵105，第一黑色矩阵105错开红外Micro-LED芯片102设置。如图9所示，在近红外Micro-LED芯片102正上方制备的红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043，以此完成实施例一的具体制备方法。
实施例二的所述显示面板的制备方法还包括：步骤S30，在所述阵列基板上制备与所述色转化层齐平的第二黑色矩阵，所述第二黑色矩阵位于所述近红外Micro-LED芯片阵列和所述色转化层的间隙内；其中，所述色转化层中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层的截面形状为矩形，所述第二黑色矩阵的截面形状为正立的等腰梯形。
图10至图12为实施例二的具体制备方法。如图10所示，本发明提供阵列基板101，阵列基板101优选为薄膜晶体管基板，通过流体巨量转移方法将若干近红外Micro-LED芯片102转移至阵列基板101，阵列基板101表面设置正引脚和负引脚，红外Micro-LED芯片两侧分别设置n电极和p电极；其中，n电极与正引脚进行键合，p电极与负引脚进行键合，以此实现近红外Micro-LED芯片102对位和固晶焊接在阵列基板101。如图11所示，在红外Micro-LED芯片102正上方制备的红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043。如图12所示，在近红外Micro-LED芯片102、红色转化层1041、蓝色转化层1042和绿色转化层1043两侧间隙制备第二黑色矩阵107，第二黑色矩阵107用于填平红外Micro-LED芯片102、红色转化层1041、蓝色转化层1042、绿色转化层1043和黑色矩阵105的间隙，以此完成实施例二的具体制备方法。
本发明实施例提供一种显示面板及其制备方法，该显示面板包括阵列基板、位于所述阵列基板表面的红外Micro-LED芯片阵列以及位于红外Micro-LED芯片阵列表面的色转化层；每个所述红外Micro-LED芯片均包括第一GaAs衬底、位于所述第一GaAs衬底之上的InGaP层、位于InGaP层之上的第二GaAs衬底、位于所述第二GaAs衬底之上的GaN:Si层、位于GaN:Si层之上的InGaN/GaN混合层、以及位于InGaN/GaN混合层之上的GaN:Mg层，由于本发明的红外Micro-LED芯片膜层设置由红光LED磷化铟镓(InGaP)膜层、蓝光和绿光LED的氮化铟镓(InGaN)膜层，因此红外Micro-LED芯片出射的混合红色可以经过色转化层出射对应的红光、蓝光和绿色，且色彩纯净，Micro-LED的全彩化方案，解决蓝光Micro-LED、红光Micro-LED和绿光Micro-LED发光效率、性能和寿命均不同，一般需要分批巨量转移至基板上，良率较低，实现全彩化比较困难的技术问题。
综上，虽然本发明已以优选实施例揭露如上，但上述优选实施例并非用以限制本发明，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与润饰，因此本发明的保护范围以权利要求界定的范围为准。
Claims (10)
1.一种显示面板，其特征在于，包括阵列基板、位于所述阵列基板上的近红外Micro-LED芯片阵列、以及位于所述近红外Micro-LED芯片阵列上的色转化层；
所述色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于所述转换荧光材料中的稀土材料，所述稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。
2.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，所述色转化层包括与所述近红外Micro-LED芯片对位设置的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层；
所述红色转化层为80％Yb和2％Er共掺的YOF红色转换荧光材料，所述绿色转化层为18％Yb和2％Er共掺NaYF4绿色转换荧光材料，所述蓝色转化层为20％Yb和1％Tm共掺NaYF4蓝色转换荧光材料。
3.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述阵列基板上还设置有平坦化层，所述平坦化层位于近红外Micro-LED芯片阵列的间隙内，所述平坦化层上还设置有第一黑色矩阵，所述第一黑色矩阵位于所述色转化层的间隙。
4.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述阵列基板上设置有第二黑色矩阵，所述黑色矩阵位于所述近红外Micro-LED芯片阵列和所述色转化层的间隙。
5.根据权利要求1所述的显示面板，其特征在于，每个所述近红外Micro-LED芯片均包括第一GaAs衬底、位于所述第一GaAs衬底之上的InGaP层、位于InGaP层之上的第二GaAs衬底、位于所述第二GaAs衬底之上的GaN:Si层、位于GaN:Si层之上的InGaN/GaN混合层、以及位于InGaN/GaN混合层之上的GaN:Mg层。
6.根据权利要求5所述的显示面板，其特征在于，所述阵列基板表面设置有正引脚和负引脚；所述InGaP层两侧均分别设置有第一n电极和第一p电极，所述第一n电极与所述正引脚电性连接，所述第一p电极与所述负引脚电性连接；所述InGaN/GaN混合层两侧分别设置有第二n电极和第二p电极，所述第二n电极也与所述正引脚电性连接，所述第二p电极也与所述负引脚电性连接。
7.根据权利要求2所述的显示面板，其特征在于，所述红色转化层、所述蓝色转化层和所述绿色转化层远离所述近红外Micro-LED芯片一侧为凸起的弧形边。
8.一种显示面板的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
步骤S10，提供一阵列基板，将近红外Micro-LED芯片转移至所述阵列基板上，对位和固晶焊接，形成近红外Micro-LED芯片阵列；
步骤S20，在所述近红外Micro-LED芯片阵列上对位制备色转化层，其中，所述色转化层的材料包括转换荧光材料和掺杂于所述转换荧光材料中的稀土材料，所述稀土材料包括稀土氟化物、稀土氧化物、稀土氟氧化物中一种或一种以上材料。
9.根据权利要求8所述的显示面板的制备方法，其特征在于，所述显示面板的制备方法还包括：
步骤S30，在所述阵列基板上制备与所述近红外Micro-LED芯片阵列齐平的平坦化层，所述平坦化层用于填平所述近红外Micro-LED芯片阵列的间隙内；在所述平坦化层上制备第一黑色矩阵，所述第一黑色矩阵用于填平所述色转化层的间隙；其中，所述色转化层中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层的截面形状为倒立的等腰梯形，所述第一黑色矩阵的截面形状为正立的等腰梯形。
10.根据权利要求8所述的显示面板的制备方法，其特征在于，所述显示面板的制备方法还包括：
步骤S30，在所述阵列基板上制备与所述色转化层齐平的第二黑色矩阵，所述第二黑色矩阵位于所述近红外Micro-LED芯片阵列和所述色转化层的间隙内；其中，所述色转化层中的红色转化层、蓝色转化层和绿色转化层的截面形状为矩形，所述第二黑色矩阵的截面形状为正立的等腰梯形。
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