一种显示器件及其制备方法与流程

1.本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示器件及其制备方法。


背景技术：

2.目前的白光的led元件主要技术都是蓝光led 黄色荧光粉(如:yag)或者紫外led 三色荧光粉，由于其工艺成本较低，广泛被工业界采用。但是，这种荧光粉方案不可避免的缺点包括：自吸收、长时间衰减、黄色荧光粉色转换效率低。更为重要的是，现有的基于荧光粉光转换的led芯片，随着注入电流密度的增加，辐射复合效率并没有提高，而非辐射复合增加，如俄歇复合、缺陷复合等，因此，在大注入条件下，led的发光效率逐步下降。
3.micro led的尺寸为传统led的1/100，每一个led芯片即是一个显示画素，且具有优异的显示功能、低耗能与产品生命周期长等优点，被视为下世代的显示技术。
4.量子点电致发光是一种新型的固态照明技术，具备低成本、重量轻、响应速度快、色彩饱和度高等优点，拥有广阔的发展前景，已成为新一代led照明的重要研究方向之一。但是现在的蓝光寿命不足以商业应用，而且采用的印刷技术还没成熟。
5.因此，现有技术还有待于改进和发展。


技术实现要素：

6.鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种显示器件及其制备方法，旨在解决现有采用显示器件存在的电流效率低的问题。
7.本发明的技术方案如下：
8.一种显示器件的制备方法，其中，包括步骤：
9.在衬底上形成呈阵列排列的多个蓝光micro led；
10.剥离所述衬底上的部分蓝光micro led，使得在相邻蓝光micro led之间得到绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域；
11.在绿光量子点单元生长区域形成绿光量子点单元，红光量子点单元生长形成红光量子点单元。
12.一种显示器件，其中，包括：衬底、形成于所述衬底上的呈阵列排列的多个蓝光micro led、相邻蓝光micro led之间横向间隔排列有绿光量子点单元和红光量子点单元、量子点单元之间及量子点单元与蓝光micro led的间隔处均设置有阻挡层。
13.有益效果：相对于现有显示器件，本发明可以避免使用黄色荧光粉，避免引入荧光粉带来的电流效率的降低和寿命的损失；本发明还可以避免使用液晶，从而减少了器件厚度及体积；而且micro led进行阵列化、微型化，这样分辨率更高，加上量子点的色域高，进一步实现超高显色指数和色域。另外，micro led和qd单元的效应时间是lcd的数量级的提升，从而实现高频率的显示；此外本发明无需巨量转移，只需在原有基板上进行电路铺设；且可以减少阵列化micro led的数量，阵列部分转化为红、绿量子点的发光层，进一步简化工艺流程，并减少后期的维护成本。
附图说明
14.图1为本发明实施例提供的一种显示器件的制备方法的流程示意图。
15.图2为本发明具体的实施方式中经步骤s10得到的结构示意图。
16.图3为本发明具体的实施方式中经步骤s20得到的结构示意图。
17.图4为本发明具体的实施方式中经步骤s31得到的结构示意图。
18.图5为本发明具体的实施方式中经步骤s32得到的结构示意图。
19.图6为本发明具体的实施方式中经步骤s33得到的结构示意图。
20.图7为图2对应的俯视结构示意图。
21.图8为图3对应的俯视结构示意图。
22.图9为图4对应的俯视结构示意图。
23.图10为图5对应的俯视结构示意图。
24.图11为图6对应的俯视结构示意图。
25.图12为本发明实施例提供的一种显示器件的结构示意图。
26.图13为本发明一实施方式提供的显示器件的结构示意图。
27.图14为本发明另一实施方式提供的显示器件的结构示意图。
28.图15为本发明又一实施方式提供的显示器件的结构示意图。
29.图16为本发明又一实施方式提供的显示器件的结构示意图。
30.图17为本发明又一实施方式提供的显示器件的结构示意图。
具体实施方式
31.本发明提供一种显示器件及其制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
32.本发明实施例提供一种显示器件的制备方法，如图1所示，包括步骤：
33.s10、在衬底上形成呈阵列排列的多个蓝光micro led；
34.s20、剥离所述衬底上的部分蓝光micro led，使得在相邻蓝光micro led之间得到绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域；
35.s30、在绿光量子点单元生长区域形成绿光量子点单元，红光量子点单元生长区域形成红光量子点单元。
36.本发明实施例中，每一蓝光micro led、绿光量子点单元与红光量子点单元分别代表一个像素单元，由一蓝光micro led、一绿光量子点单元与一红光量子点单元构成一个rgb像素单元，由三色的混合来实现器件发白光。所述衬底上的阵列排列的每个像素单元由驱动电路独立驱动发光。需说明的是，本发明实施例中，阵列不一定是横竖排列的矩阵阵列，还可以是其他阵列，只要能够构成rgb显示即可。
37.基于阵列排列的蓝光micro led、绿光量子点单元与红光量子点单元，每个像素可定址控制、单独驱动点亮，micro led和量子点单元与cmos间可透过封装技术，藉由整合微透镜阵列，提高亮度及对比度。micro led和量子点单元经由垂直交错的正、负电极连结每一颗micro led和量子点单元的正、负极，透过电极线的依序通电，通过扫描方式点亮micro led以显示影像。与现有技术相比，本发明实施例显示器件的制备方法具有以下好处：
38.1、现有的白光器件，通常利用蓝色led 黄色荧光粉(如:yag)或者紫外led 三色荧光粉，其存在自吸收、长时间衰减、黄色荧光粉色转换效率低等问题，更为重要的是在大注入条件下led的发光效率逐步下降。相对于现有该显示器件，本发明实施例利用阵列排列的micro led、绿光量子点单元与红光量子点单元，实现显示器件发白光，这样可以避免使用黄色荧光粉，避免引入荧光粉带来的电流效率的降低和寿命的损失；
39.2、现有的显示器件，通常是蓝色led和lcd显示器件，其存在lcd暗场图像层次感较差、响应时间较长、体积较大的问题。相对于现有该显示器件，本发明实施例利用阵列排列的micro led、绿光量子点单元与红光量子点单元构成显示器件，可以避免使用液晶，从而减少了器件厚度及体积；而且micro led进行阵列化、微型化，micro led从传统工艺上厚度mm到um级别，体积减少了10倍，而其这样分辨率更高，加上量子点的色域高，进一步实现超高显色指数和色域。另外micro led和qd单元的效应时间是lcd的数量级的提升，从而实现高频率的显示；
40.3、目前micro led和qd的产业化流程还没有打通，micro led的工艺阻碍难点在于巨量转移，需要把micro led巨量转移于电路基板上，而且后期的维护成本高。与现有相比，本发明实施例由于在同一衬底上设置阵列排列的micro led、绿光量子点单元与红光量子点单元，这样只需在该衬底上进行电路铺设，而micro led无须巨量转移其于其他基板；且可以减少阵列化micro led的数量，阵列部分转化为红、绿量子点的发光层，进一步简化工艺流程，并减少后期的维护成本。
41.4、与现有相比，本发明实施例显示器件的寿命更长，这是因为micro-led和qled使用无机材料，且结构简易，几乎无光耗，因此它的使用寿命非常长；另外，有利于显示设备的节能，其功率消耗量约为lcd的10％、oled的50％。
42.步骤s10中，采用市面上常见的量产型方法形成呈阵列排列的多个蓝光micro led。在一种实施方式中，所述蓝光micro led的制备方法包括步骤：
43.在所述衬底上形成n型gan层(n-gan)；
44.在所述n型gan层上形成量子阱层(mqw)；
45.在所述量子阱层上形成p型gan层(p-gan)。
46.进一步地，所述量子阱层(mqw层)可以为ingan，作为蓝光光源。
47.本发明实施例采用micro led替代传统led背光源，所述micro led进行阵列化、微型化、薄膜化，micro led从传统工艺上厚度mm到um级别，体积减少了10倍，可以让背光源单元小于100微米。
48.本发明实施例可以采用但不限于mocvd、pecvd、cvd、真空蒸镀、热蒸发、原子层沉积(ald)、气相沉积等方法形成上述各功能层。
49.在一种实施方式中，所述蓝光micro led的制备方法还包括步骤：
50.在所述衬底上形成缓冲层；
51.在所述缓冲层上形成所述n型gan层。
52.本发明实施例中，增设所述缓冲层，可以进一步地优化蓝光micro led的性能。
53.在一种具体的实施方式中，结合图2和图7所示，步骤s10包括：
54.在蓝宝石衬底上形成呈阵列排列的多个蓝光micro led，所述蓝光micro led的制备方法具体包括：
55.在所述蓝宝石衬底上形成gan缓冲层(u-gan)；
56.在所述gan缓冲层上形成n型gan层(n-gan)；
57.在所述n型gan层上形成量子阱层(mqw)；
58.在所述量子阱层上形成p型gan层(p-gan)。
59.步骤s20中，清除蓝色micro led部分阵列为绿光量子点单元和红光量子点单元腾空位置。在一种实施方式中，采用激光剥离技术将所述衬底上的部分蓝光micro led剥离。进一步地，剥离所述衬底上的部分蓝光micro led之后，采用酸清洗所述绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域，以清洗除去剥离处理中产生的金属ga，以防产生漏电流。
60.在一种具体的实施方式中，结合图3和图8所示，步骤s20包括：
61.采用激光剥离所述蓝宝石衬底上的部分蓝光micro led，使得在相邻蓝光micro led之间得到绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域。进一步地，采用355nm以下波长激光能量分解衬底(蓝宝石衬底)/gan缓冲层接口处的gan缓冲层。其中，所述部分蓝光micro led指的是：从图8中x轴方向上看，每相邻四个蓝光micro led中的中间两个蓝光micro led。剥离所述部分蓝光micro led之后，使得从x轴方向上看，相邻蓝光micro led之间得到绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域。
62.步骤s30中，绿光量子点单元指的是发绿光的量子点单元，所述绿光量子点单元包括：形成于所述衬底上的第一电极(作为绿光量子点单元的阴极)、形成于所述第一电极上的绿光量子点层(发绿光的量子点构成)、形成于所述绿光量子点层上的第二电极(作为绿光量子点单元的阳极)。
63.红光量子点单元指的是发红光的量子点单元，所述红光量子点单元包括：形成于所述衬底上的第三电极(作为红光量子点单元的阴极)、形成于所述第三电极上的红光量子点层(发红光的量子点构成)、形成于所述红光量子点层上的第四电极(作为红光量子点单元的阳极)。
64.在一种实施方式中，步骤s30具体包括：
65.对所述p型gan层进行部分纵向刻蚀，刻蚀深度穿透量子阱层，直至露出n型氮化镓层，另一部分不做刻蚀处理；
66.在绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域的间隔处、绿光量子点单元生长区域与蓝光micro led的间隔处、及红光量子点单元生长区域与蓝光micro led的间隔处均形成阻挡层(起保护和阻挡作用)；在绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域同时形成第一电极和第三电极；
67.在所述第一电极上形成绿光量子点层，第三电极上形成红光量子点层；在所述绿光量子点层、红光量子点层、未刻蚀处理的p型氮化镓层及刻蚀露出的n型氮化镓层上同时形成第二电极、第四电极、第五电极(作为micro led的阳极)和第六电极(作为micro led的阴极)。
68.在一种实施方式中，在绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域同时形成第一电极和第三电极的步骤的同时，还包括：在未刻蚀处理的p型氮化镓层上形成电流扩散层；
69.对应地，在所述电流扩散层上形成所述第五电极。增设所述电流扩散层，可以减小
贵金属第五电极材料的使用(即设置部分覆盖电流扩散层的第五电极)，从而降低制作成本。采用相同的材料，即可同时制作所述第一电极、第三电极和电流扩流层，从而可以简化制作步骤，减少制作时间。进一步地，所述电流扩散层的材料为ito等不限于此。
70.在一种实施方式中，还包括步骤：在所述第一电极上绿光量子点层未覆盖区域形成第七电极；和/或，在所述第三电极上红光量子点层未覆盖区域形成第八电极。所述第七电极用于增加欧姆接触，降低接触电阻和工作电压。所述第八电极用于增加欧姆接触，降低接触电阻和工作电压。
71.在一种具体的实施方式中，步骤s30包括：
72.s31、结合图4和图9所示，对所述p型gan层进行部分纵向刻蚀，刻蚀深度穿透量子阱层，直至露出n型氮化镓层，另一部分不做刻蚀处理。具体可以利用旋涂机旋涂负型光刻胶于部分p型gan层上，利用光刻机光刻图案，利用icp设备进行纵向刻蚀，刻蚀深度穿透量子阱层，直至露出n-gan；
73.s32、结合图5和图10所示，在绿光量子点单元生长区域和红光量子点单元生长区域的间隔处、绿光量子点单元生长区域与蓝光micro led的间隔处、及红光量子点单元生长区域与蓝光micro led的间隔处利用蒸镀机蒸镀sio2作为阻挡层，并在绿光量子点单元生长区域、红光量子点单元生长区域和未刻蚀处理的的p型gan层上同时蒸镀ito作为第一电极、第三电极和电流扩流层；
74.s33、结合图6和图11所示，在所述第一电极上形成绿光量子点层，第三电极上形成红光量子点层，然后在绿光量子点层、红光量子点层、ito层、及刻蚀露出的n型氮化镓层上同时蒸镀ag电极形成第二电极、第四电极、第五电极和第六电极。采用相同的电极材料，即可同时制作所述第二电极、第四电极、第五电极和第六电极，从而可以极大简化制作步骤，减少制作时间。需说明的是，所述ag电极可以部分覆盖于ito层上、刻蚀露出的n型氮化镓层上、绿光量子点层上、及红光量子点层上，以降低制作成本。其中所述部分覆盖可以通过掩膜工艺实现；
75.s34、在所述第一电极上绿光量子点层未覆盖区域形成第七电极，同时在所述第三电极上红光量子点层未覆盖区域形成第八电极。所述第七电极用于增加欧姆接触，降低接触电阻和工作电压。所述第八电极用于增加欧姆接触，降低接触电阻和工作电压。
76.本发明实施例提供一种显示器件，如图12所示，包括：衬底、形成于所述衬底上的呈阵列排列的多个蓝光micro led(图12中仅示出两个蓝光micro led)、相邻蓝光micro led之间横向间隔排列有绿光量子点单元和红光量子点单元、量子点单元之间及量子点单元与蓝光micro led的间隔处均设置有阻挡层(起保护和阻挡作用)。
77.在一种实施方式中，如图13所示，所述蓝光micro led包括：形成于所述衬底(如蓝宝石衬底)上的n型gan层(n-gan)、形成于所述n型gan层上的量子阱层(mqw)和形成于所述量子阱层上的p型gan层(p-gan)；
78.所述p型gan层部分纵向刻蚀至露出所述n型氮化镓层，未刻蚀处理的所述p型氮化镓层上形成有第五电极(作为micro led的阳极)、刻蚀露出的所述n型氮化镓层上形成有第六电极(作为micro led的阴极)。需说明的是，所述第五电极可以完全或部分覆盖于所述p型gan层上，所述第六电极可以完全或部分覆盖于所述刻蚀露出的所述n型氮化镓层上。进一步地，所述量子阱层(mqw层)可以为ingan，作为蓝光光源。本发明实施例采用micro led
作为led背光源，所述micro led进行阵列化、微型化，micro led从传统工艺上厚度mm到um级别，体积减少了10倍，可以让背光源单元小于100微米。
79.在一种实施方式中，如图14所示，所述蓝光micro led还包括：缓冲层(如gan缓冲层)，所述缓冲层形成于所述衬底上，所述n型gan层形成于所述缓冲层上。增设所述gan缓冲层，以进一步地优化蓝光micro led的性能。
80.在一种实施方式中，如图15所示，所述蓝光micro led还包括：电流扩散层，所述电流扩散层形成于未刻蚀处理的所述p型氮化镓层上，所述第五电极形成于所述电流扩散层上。增设所述电流扩散层，可以减小贵金属第五电极材料的使用(即设置部分覆盖电流扩散层的第五电极)，从而降低制作成本。更进一步地，所述电流扩散层的材料为ito等不限于此。
81.在一种实施方式中，如图16所示，所述绿光量子点单元包括：形成于所述衬底上的第一电极、形成于所述第一电极上的绿光量子点层、形成于所述绿光量子点层上的第二电极；
82.所述红光量子点单元包括：形成于所述衬底上的第三电极、形成于所述第三电极上的红光量子点层、形成于所述红光量子点层上的第四电极。
83.在一种实施方式中，如图17所示，所述绿光量子点单元还包括：形成于所述第一电极上绿光量子点层未覆盖区域的第七电极，所述第七电极用于增加欧姆接触，降低接触电阻和工作电压。
84.所述红光量子点单元还包括：形成于所述第三电极上红光量子点层未覆盖区域的第八电极，所述第八电极用于增加欧姆接触，降低接触电阻和工作电压。
85.在一种实施方式中，所述阻挡层的材料包括sio2、tio2和si3n4等不限于此中的一种或多种组合而成的材料。
86.在一种实施方式中，所述绿光量子点(发绿光的量子点)可以选自iv族半导体纳米晶、ii-v族半导体纳米晶、ii-vi族半导体纳米晶、iv-vi族半导体纳米晶、iii-v族半导体纳米晶和iii-vi族半导体纳米晶等中的一种或多种。作为举例，可以为硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点、砷化铟量子点和氮化镓量子点等中的一种或多种。
87.进一步地在一种实施方式中，所述绿光量子点表面结合有有机配体，所述有机配体可以为但不限于巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基油酸、巯基甘油、巯基乙胺、巯基油胺、谷胱甘肽等中的一种。由于上述有机配体与量子点表面原子配位后，会在量子点表面修饰巯基。合成量子点过程中加入的二胺类化合物分子链一端带正电的氨基可以与量子点表面的带负电巯基产生静电力作用，实现静电自组装，这有利于提升量子点的成膜质量、降低膜层界面表面缺陷，进而提升量子点单元的性能和稳定性。
88.在一种实施方式中，所述红光量子点(发红光的量子点)可以选自iv族半导体纳米晶、ii-v族半导体纳米晶、ii-vi族半导体纳米晶、iv-vi族半导体纳米晶、iii-v族半导体纳米晶和iii-vi族半导体纳米晶等中的一种或多种。作为举例，可以为硅量子点、锗量子点、硫化镉量子点、硒化镉量子点、碲化镉量子点、硒化锌量子点、硫化铅量子点、硒化铅量子点、磷化铟量子点、砷化铟量子点和氮化镓量子点等中的一种或多种。
89.进一步地在一种实施方式中，所述红光量子点表面结合有有机配体，所述有机配
体可以为但不限于巯基乙酸、巯基丙酸、巯基丁酸、巯基油酸、巯基甘油、巯基乙胺、巯基油胺、谷胱甘肽等中的一种。由于上述有机配体与量子点表面原子配位后，会在量子点表面修饰巯基。合成量子点过程中加入的二胺类化合物分子链一端带正电的氨基可以与量子点表面的带负电巯基产生静电力作用，实现静电自组装，这有利于提升量子点的成膜质量、降低膜层界面表面缺陷，进而提升量子点单元的性能和稳定性。
90.在一种实施方式中，所述第二电极材料、第四电极材料、第五电极材料、第六电极材料、第七电极材料和第八电极材料可以独立地选自al、ag、mg、cr、pt等金属中的一种或两种以上。进一步地，所述第二电极材料、第四电极材料、第五电极材料、第六电极材料、第七电极材料和第八电极材料相同。采用相同电极材料，可以同时制备获得上述各电极，从而简化工艺流程。
91.在一种实施方式中，所述第一电极材料、第三电极材料与电流扩散层材料独立地选自ito、ag等中的一种或多种。进一步地，所述第一电极材料、第三电极材料与电流扩散层材料均为ito。采用相同电极材料，可以同时制备获得上述各电极，从而简化工艺流程。
92.下面通过具体的实施例对本发明作进一步地说明。
93.实施例1：
94.本实施例的基于micro led和量子点的底发射显示器件的制备方法，包括以下步骤：
95.步骤1：利用mocvd制备4英寸基于ingan的蓝光micro led器件，规格为50um*50um micro led芯片；
96.步骤2：采用355nm波长的激光选择性剥离部分micro led，隔行扫描，为绿光量子点单元和红光量子点单元腾空位置；
97.步骤3：采用盐酸清洗器件；
98.步骤4：利用旋涂机旋涂正型光刻胶，利用光刻机光刻图案；
99.步骤5：利用icp设备进行深刻蚀露出n型gan；
100.步骤6：蒸镀1000nm厚的ito分别作为绿光量子点单元的阴极和红光量子点单元的阴极和p型gan的电流扩流层；
101.步骤7：在绿光量子点单元的阴极上喷射绿光量子点形成绿光量子点层，在红光量子点单元的阴极上喷射红光量子点形成红光量子点层；
102.步骤8：蒸镀100nm厚的ag电极。
103.实施例2：
104.本实施例的基于micro led和量子点的顶发射显示器件的制备方法，包括以下步骤：
105.步骤1：利用mocvd制备4英寸基于ingan的蓝光micro led器件，规格为50um*50um micro led芯片；
106.步骤2：采用266nm波长的激光选择性剥离部分micro led，隔行扫描，为绿光量子点单元和红光量子点单元腾空位置；
107.步骤3：采用盐酸和双氧水混合溶液清洗器件；
108.步骤4：利用旋涂机旋涂负型光刻胶，利用光刻机光刻图案；
109.步骤5：利用icp设备进行深刻蚀露出n-gan；
110.步骤6：采用硫酸和双氧水混合溶液清洗器件，清洗除去步骤4中带来的光刻胶；
111.步骤7：利用蒸镀机蒸镀150nm厚的sio2作为阻挡层；
112.步骤8：蒸镀1000nm厚的ito分别作为绿光量子点单元的阴极和红光量子点单元的阴极和p型gan的电流扩流层；
113.步骤9：在绿光量子点单元的阴极上喷射绿光量子点形成厚度为5nm的绿光量子点层，在红光量子点单元的阴极上喷射红光量子点形成厚度为5nm的红光量子点层；
114.步骤10：蒸镀50nm厚的ito作为电极；
115.步骤11：在制备得到的显示器件底部蒸镀200nm厚的dbr(布拉格全反射镜distributed brag reflector)作为反射层。
116.综上所述，本发明提供的一种显示器件及其制备方法，相对于现有显示器件，本发明可以避免使用黄色荧光粉，避免引入荧光粉带来的电流效率的降低和寿命的损失；本发明还可以避免使用液晶，从而减少了器件厚度及体积；而且micro led进行阵列化、微型化，这样分辨率更高，加上量子点的色域高，进一步实现超高显色指数和色域。另外，micro led和qd单元的效应时间是lcd的数量级的提升，从而实现高频率的显示；此外本发明无需巨量转移，只需在原有基板上进行电路铺设；且可以减少阵列化micro led的数量，阵列部分转化为红、绿量子点的发光层，进一步简化工艺流程，并减少后期的维护成本。
117.应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。