本發(fā)明涉及LED領(lǐng)域，特別是涉及一種新型微縮化LED結(jié)構(gòu)及其制備方法。

背景技術(shù)：

LED的微縮化技術(shù)，是指在一個驅(qū)動芯片上集成高密度的微米級別的小尺寸LED陣列，其像素點從現(xiàn)在的毫米級別降至微米級別。相比現(xiàn)在傳統(tǒng)的LED，微縮化LED解析度大大提高，具有高效率、高亮度、響應(yīng)速度快以及節(jié)能等特點，同時還屬于自發(fā)光無需背光源，在柔軟性、輕薄等方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

但現(xiàn)在的LED制程工藝是在藍寶石基板上，通過金屬化學氣相沉積的方法生長出一層磊晶層，而顯示模組及驅(qū)動電路是以大面積玻璃基板為基礎(chǔ)的，因此若要實現(xiàn)LED的顯示應(yīng)用，必須先要把LED磊晶層發(fā)光材料順利地從藍寶石基板上剝離出來，再轉(zhuǎn)移到玻璃基板上。相對于傳統(tǒng)的LED制程而言，由于單顆LED芯片較大，這樣的制程工藝是可行的，但對于微縮化LED芯片，由于單顆芯片只有微米級大小，因此如何大范圍、高精確度地實現(xiàn)微米級LED芯片的成功轉(zhuǎn)移是微縮化LED技術(shù)實現(xiàn)的關(guān)鍵，在追求高精度顯示產(chǎn)品的領(lǐng)域難度更大。特別地，對于單色微縮化LED陣列來說，可以通過一次性轉(zhuǎn)移或是倒裝結(jié)構(gòu)封裝貼合即可實現(xiàn)，而若需實現(xiàn)全彩顯示，則需分次進行紅、綠、藍三色LED微米級芯片的轉(zhuǎn)移以實現(xiàn)圖案化。這對微米級芯片的光效、波長一致性以及大規(guī)模轉(zhuǎn)移成功率都提出更高的要求，難度更大，而這已經(jīng)成為制約微縮化LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于此，本發(fā)明的目的在于，提供一種新型微縮化LED結(jié)構(gòu)及其制備方法，降低了現(xiàn)有微縮化LED實現(xiàn)全彩顯示的制程困難。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的：

一種新型微縮化LED結(jié)構(gòu)，包括微縮化藍光LED芯片和光轉(zhuǎn)換膜；所述光轉(zhuǎn)換膜覆蓋于所述微縮化藍光LED芯片表面；所述光轉(zhuǎn)換膜含有紅色和綠色發(fā)光材料。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以微縮化藍光LED芯片為自發(fā)光光源，并作為激發(fā)光光源，采用含有紅色和綠色發(fā)光材料的光轉(zhuǎn)換膜替代需要依次轉(zhuǎn)移的紅色和綠色微縮化LED芯片；該光轉(zhuǎn)換膜通過吸收微縮化藍光LED芯片發(fā)出的藍光，發(fā)射紅光和綠光；最后，未被吸收的部分藍光與經(jīng)光轉(zhuǎn)換膜轉(zhuǎn)換發(fā)出的紅光和綠光混合，形成全彩的有源發(fā)光顯示像素點陣，即可實現(xiàn)微縮化LED的全彩顯示。

進一步，所述紅色和綠色發(fā)光材料為Ⅱ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族量子點，或鈣鈦礦量子點。量子點的能級是分立的，受到外界激發(fā)時，電子在這些能級之間躍遷將會發(fā)出特定波長的光。

進一步，所述紅色和綠色發(fā)光材料的紅光發(fā)光波長為610～650nm、綠光發(fā)光波長為510～550nm?，F(xiàn)有藍光LED發(fā)光波長一般為450～470nm，因此設(shè)置紅光發(fā)光波長為610～650nm，綠光發(fā)光波長為510～550nm，以使得在這些波長范圍內(nèi)，紅、綠、藍三色混合能獲得顯示效果好的白光。

進一步，所述微縮化藍光LED芯片的尺寸范圍為2～20μm。若微縮化藍光LED芯片的尺寸過大，解析度會有所降低；若微縮化藍光LED芯片的尺寸過小，將會加大芯片轉(zhuǎn)移的難度和成本，從而影響大面積應(yīng)用。

一種新型微縮化LED結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

S1：將紅色和綠色發(fā)光材料涂覆于透明基板上，制得光轉(zhuǎn)換膜；

S2：將磊晶完成的藍光LED芯片轉(zhuǎn)移至薄膜晶體管(TFT)驅(qū)動面板上，制得微縮化藍光LED芯片；

S3：將所述光轉(zhuǎn)換膜覆蓋于所述微縮化藍光LED芯片表面，并進行封裝，制得所述新型微縮化LED結(jié)構(gòu)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將紅色和綠色發(fā)光材料精確涂覆在透明基板上，形成含有紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜，通過精確對應(yīng)的單色藍光微縮化LED激發(fā)對應(yīng)的紅色和綠色發(fā)光材料顯示像素點陣，從而發(fā)出紅光和綠光。在實現(xiàn)微縮化LED全彩圖案化顯示時，只需將磊晶層單色藍光微縮化LED芯片從基板剝離并轉(zhuǎn)移至TFT驅(qū)動面板上即可，而無需再對紅色和綠色微縮化LED芯片進行大規(guī)模轉(zhuǎn)移，大大降低了微縮化LED全彩顯示的制程困難。此外，透明基板將含有紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜與藍光微縮化LED隔開，避免了發(fā)光材料與藍光微縮化LED的直接接觸，大大降低了高能藍光對發(fā)光材料的侵蝕作用，利于產(chǎn)品使用壽命的提升。

進一步，所述步驟S1中，通過光刻、套版、絲網(wǎng)印刷或噴墨打印的方式將紅色和綠色發(fā)光材料涂覆于透明基板上，形成顯示紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜。

進一步，所述步驟S2中，首先將磊晶完成的藍光LED芯片切割成微米級藍光LED芯片，再將該微米級藍光LED芯片單顆或規(guī)?；D(zhuǎn)移至TFT驅(qū)動面板上，形成顯示藍色像素點的微縮化藍光LED芯片。

進一步，所述步驟S2中，首先將磊晶完成的藍光LED芯片通過物理或化學方法從基板剝離，再利用感應(yīng)耦合等離子體蝕刻的方法將該藍光LED芯片切割成微米級藍光LED芯片，最后再將該微米級藍光LED芯片鍵接于TFT驅(qū)動面板上，形成顯示藍色像素點的微縮化藍光LED芯片。

進一步，所述步驟S3中，將光轉(zhuǎn)換膜上的紅色和綠色像素點精確對應(yīng)于微縮化藍光LED芯片顯示的藍色像素點。微縮化藍光LED芯片與紅色和綠色像素點一一對應(yīng)，通過微縮化藍光LED芯片發(fā)出的藍光激發(fā)精確對應(yīng)的紅色和綠色像素點，發(fā)出紅光和綠光，提高顯示精度。

進一步，所述步驟S3中，采用硅膠、聚氨酯樹脂、聚丙烯酸樹脂、聚酯樹脂中的一種或幾種進行封裝。封裝后，可降低環(huán)境中水、氧氣對紅色和綠光發(fā)光材料的侵蝕，提升材料的穩(wěn)定性和器件的使用壽命。

為了更好地理解和實施，下面結(jié)合附圖詳細說明本發(fā)明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的新型微縮化LED結(jié)構(gòu)的示意圖。

圖2為本發(fā)明的基于噴墨打印技術(shù)實現(xiàn)光轉(zhuǎn)換膜的工藝示意圖。

具體實施方式

針對現(xiàn)有微縮化LED技術(shù)全彩顯示面臨的如何大范圍、高精確度的實現(xiàn)紅、綠、藍三色微米級LED芯片的成功轉(zhuǎn)移的問題，發(fā)明人通過研究發(fā)現(xiàn)，利用含有紅色和綠色發(fā)光材料的光轉(zhuǎn)換膜替代紅色和綠色微米級LED芯片，可以避免紅色和綠色微縮化LED芯片的大規(guī)模轉(zhuǎn)移，而只需進行單色藍光微縮化LED芯片的轉(zhuǎn)移，并使其激發(fā)含有紅色和綠色發(fā)光材料的光轉(zhuǎn)換膜以產(chǎn)生紅光和綠光，即可實現(xiàn)微縮化LED的全彩顯示?；谏鲜鲅芯?，進一步獲得了一種新型縮微化LED結(jié)構(gòu)及其制備方法。以下分別通過實施例進行詳細說明。

實施例1

請參閱圖1，其為本發(fā)明的新型微縮化LED結(jié)構(gòu)的示意圖。該新型微縮化LED結(jié)構(gòu)包括光轉(zhuǎn)換膜102和微縮化藍光LED芯片103；所述光轉(zhuǎn)換膜102上表面承載有紅色和綠色像素點101；所述紅色和綠色像素點101精確對應(yīng)覆蓋在微縮化藍光LED芯片103表面；所述微縮化藍光LED芯片103設(shè)于TFT驅(qū)動面板104上。

通電后，由TFT驅(qū)動面板104控制微縮化藍光LED芯片103發(fā)光，微縮化藍光LED芯片103發(fā)出藍光，并激發(fā)紅色和綠色像素點101，得到紅光和綠光，然后該紅光和綠光與微縮化藍光LED芯片103發(fā)出的剩余藍光混合，實現(xiàn)紅、綠、藍三色全彩顯示。

所述光轉(zhuǎn)換膜102可以通過光刻、套版、絲網(wǎng)印刷、噴墨打印等技術(shù)工藝制得。以噴墨打印技術(shù)為例，請參閱圖2，其為本發(fā)明的基于噴墨打印技術(shù)實現(xiàn)光轉(zhuǎn)換膜的工藝示意圖。具體的，通過噴涂或噴墨設(shè)備201將紅色和綠色發(fā)光材料像素點202精確打印在透明基材203表面，形成一種可用于微縮化LED的圖案化紅色和綠色光轉(zhuǎn)換膜。在透明基板上形成高精度的紅色和綠色發(fā)光材料顯示像素點后，將此透明基板高精度的覆蓋在微縮化藍光LED芯片上，得到紅色和綠色光轉(zhuǎn)換膜，而無需再對紅色和綠色微縮化LED芯片進行大規(guī)模轉(zhuǎn)移。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明以微縮化藍光LED芯片為自發(fā)光光源，并作為激發(fā)光光源，采用含有紅色和綠色發(fā)光材料的光轉(zhuǎn)換膜替代需要依次轉(zhuǎn)移的紅色和綠色微米級Micro LED芯片；該光轉(zhuǎn)換膜通過吸收微縮化藍光LED芯片發(fā)出的藍光，發(fā)射紅光和綠光；最后，未被吸收的部分藍光與經(jīng)光轉(zhuǎn)換膜轉(zhuǎn)換發(fā)出的紅光和綠光混合，形成全彩的有源發(fā)光顯示像素點陣，即可實現(xiàn)微縮化LED的全彩顯示。

實施例2

本發(fā)明的新型微縮化LED結(jié)構(gòu)的制備方法，包括以下步驟：

(1)將紅色和綠色發(fā)光材料涂覆于透明基板上，制得光轉(zhuǎn)換膜。

本實施例中，紅色和綠色發(fā)光材料為Ⅱ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族量子點，優(yōu)選為CdSe型量子點。其中紅色量子點的發(fā)光波長優(yōu)選為625nm；綠色量子點的發(fā)光波長優(yōu)選為525nm。

將紅色和綠色量子點分別溶于甲苯和二氯苯的混合溶液中，其中甲苯和二氯苯的體積比為1:1，量子點在混合溶液中的質(zhì)量分數(shù)為1％；再加入一定量的光刻膠，配成符合光刻工藝的紅色和綠色量子點膠水配方；將配制完成的紅色和綠色量子點膠水通過光刻的技術(shù)工藝，在透明基板上按照紅、綠相間的方式，光刻形成精確的紅色和綠色像素點點陣結(jié)構(gòu)，像素點優(yōu)選大小為5μm，從而得到基于量子點的紅色和綠色光轉(zhuǎn)換膜。

(2)將磊晶完成的藍光LED芯片轉(zhuǎn)移至薄膜晶體管驅(qū)動面板上，制得微縮化藍光LED芯片。

本實施例采用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，首先將磊晶完成的藍光LED晶圓層，通過物理或化學方法從晶圓基板剝離，得到單獨的發(fā)光薄膜層；再利用感應(yīng)耦合等離子體蝕刻的方法將此發(fā)光薄膜層精確切割成微米級藍光LED芯片，優(yōu)選大小為5μm；最后將此微縮化的藍光LED芯片轉(zhuǎn)移鍵接在TFT驅(qū)動電路板上，形成藍色顯示像素。

(3)將所述光轉(zhuǎn)換膜覆蓋于所述微縮化藍光LED芯片表面，并進行封裝，制得所述新型微縮化LED結(jié)構(gòu)。

本實施例中，將已光刻完成的含有精確紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜精確覆蓋于微縮化藍光LED芯片表面，使每個微縮化藍光LED芯片與紅色和綠色像素點一一對應(yīng)，通過微縮化藍光LED芯片激發(fā)對應(yīng)的紅色和綠色像素點；最后利用硅膠進行封裝，形成基于量子點的紅、綠、藍三色全彩顯示的微縮化LED結(jié)構(gòu)。

實施例3

本發(fā)明的新型微縮化LED的制備方法，包括以下步驟：

(1)將紅色和綠色發(fā)光材料涂覆于透明基板上，制得光轉(zhuǎn)換膜。

本實施例中，紅色和綠色發(fā)光材料為鈣鈦礦量子點。所述鈣鈦礦量子點結(jié)構(gòu)式為APbX₃，其中，A＝Cs、CH₃NH₃；X＝Cl、Br或I，紅色鈣鈦礦量子點優(yōu)選為CsPbI₃量子點，綠色鈣鈦礦量子點優(yōu)選為CsPbBr₃量子點。紅色量子點的發(fā)光波長優(yōu)選為625nm；綠色量子點的發(fā)光波長優(yōu)選為525nm。

將紅色和綠色量子點分別溶于甲苯、丁醇、氯苯的混合溶液中，其中甲苯、丁醇、氯苯的體積比為2:1:2，量子點在混合溶液中的質(zhì)量分數(shù)為1％；再加入一定量的光刻膠，配成符合光刻工藝的紅色和綠色量子點膠水配方；將配制完成的紅色和綠色量子點膠水通過光刻的技術(shù)工藝，在透明基板上按照紅、綠相間的方式，光刻形成精確的紅色和綠色像素點點陣結(jié)構(gòu)，像素點優(yōu)選大小為5μm，從而得到基于量子點的紅色和綠色光轉(zhuǎn)換膜。

(2)將磊晶完成的藍光LED芯片轉(zhuǎn)移至薄膜晶體管驅(qū)動面板上，制得微縮化藍光LED芯片。

本實施例采用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，首先將磊晶完成的藍光LED晶圓層，通過物理或化學方法從晶圓基板剝離，得到單獨的發(fā)光薄膜層；再利用感應(yīng)耦合等離子體蝕刻的方法將此發(fā)光薄膜層精確切割成微米級藍光LED芯片，優(yōu)選大小為5μm；最后將此微縮化的藍光LED芯片轉(zhuǎn)移鍵接在TFT驅(qū)動電路板上，形成藍色顯示像素。

(3)將所述光轉(zhuǎn)換膜覆蓋于所述微縮化藍光LED芯片表面，并進行封裝，制得所述新型微縮化LED結(jié)構(gòu)。

本實施例中，將已光刻完成的含有精確紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜精確覆蓋于微縮化藍光LED芯片表面，使每個微縮化藍光LED芯片與紅色和綠色像素點一一對應(yīng)，通過微縮化藍光LED芯片激發(fā)對應(yīng)的紅色和綠色像素點；最后利用硅膠進行封裝，形成基于量子點的紅、綠、藍三色全彩顯示的微縮化LED結(jié)構(gòu)。

實施例4

本發(fā)明的新型微縮化LED的制備方法，包括以下步驟：

(1)將紅色和綠色發(fā)光材料涂覆于透明基板上，制得光轉(zhuǎn)換膜。

本實施例中，紅色和綠色發(fā)光材料為Ⅱ-Ⅵ或Ⅲ-Ⅴ族量子點，優(yōu)選為CdSe型量子點。其中紅色量子點的發(fā)光波長優(yōu)選為625nm；綠色量子點的發(fā)光波長優(yōu)選為525nm。

將紅色和綠色量子點分別溶于甲苯和二氯苯的混合溶液中，其中甲苯和二氯苯的體積比為1:1，量子點在混合溶液中的質(zhì)量分數(shù)為1％；再加入一定量的光刻膠，配成符合光刻工藝的紅色和綠色量子點膠水配方；將配制完成的紅色和綠色量子點膠水通過光刻的技術(shù)工藝，在透明基板上按照紅、綠相間的方式，光刻形成精確的紅色和綠色像素點點陣結(jié)構(gòu)，像素點優(yōu)選大小為5μm，從而得到基于量子點的紅色和綠色光轉(zhuǎn)換膜。

(2)將磊晶完成的藍光LED芯片轉(zhuǎn)移至薄膜晶體管驅(qū)動面板上，制得微縮化藍光LED芯片。

本實施例采用芯片焊接技術(shù)，首先將磊晶完成的藍光LED芯片切割成所需大小的微縮化藍光LED芯片，優(yōu)選大小為10μm；再將該微縮化藍光LED芯片一次性轉(zhuǎn)移至TFT驅(qū)動基板上，形成藍色顯示像素。

(3)將所述光轉(zhuǎn)換膜覆蓋于所述微縮化藍光LED芯片表面，并進行封裝，制得所述新型微縮化LED結(jié)構(gòu)。

本實施例中，將已光刻完成的含有精確紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜精確覆蓋于微縮化藍光LED芯片表面，使每個微縮化藍光LED芯片與紅色和綠色像素點一一對應(yīng)，通過微縮化藍光LED芯片激發(fā)對應(yīng)的紅色和綠色像素點；最后利用硅膠進行封裝，形成基于量子點的紅、綠、藍三色全彩顯示的微縮化LED結(jié)構(gòu)。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明將紅色和綠色發(fā)光材料精確涂覆在透明基板上，形成含有紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜，通過精確對應(yīng)的單色藍光微縮化LED激發(fā)對應(yīng)的紅色和綠色發(fā)光材料顯示像素點陣，從而發(fā)出紅光和綠光。在實現(xiàn)微縮化LED全彩圖案化顯示時，只需將磊晶層單色藍光微縮化LED芯片從基板剝離并轉(zhuǎn)移至TFT驅(qū)動面板上即可，而無需再對紅色和綠色微縮化LED芯片進行大規(guī)模轉(zhuǎn)移，大大降低了微縮化LED全彩顯示的制程困難。此外，透明基板將含有紅色和綠色像素點的光轉(zhuǎn)換膜與藍光微縮化LED隔開，避免了發(fā)光材料與微縮化LED的直接接觸，大大降低了高能藍光對發(fā)光材料的侵蝕作用，利于產(chǎn)品使用壽命的提升。

以上所述實施例僅表達了本發(fā)明的幾種實施方式，其描述較為具體和詳細，但并不能因此而理解為對發(fā)明專利范圍的限制。應(yīng)當指出的是，對于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。