CN112951103A - 一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法 - Google Patents

一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种提升子像素发光均衡的Micro‑LED制造方法，该方法包括：在阵列基板的受光面涂覆光刻胶；调整掩膜版，使掩膜版的透光区对应至每个显示像素；维持掩膜版与阵列基板相对位置不变，采用入射方向不同的三组光源同时透过掩膜版的透光区对不同组别的子像素进行曝光；其中，每组光源对应一组相同颜色的子像素，每组光源的光照强度和光照时间根据与该组光源对应颜色的子像素需填充的量子点胶体体积决定；使用显影液对阵列基板上的光刻胶进行第一时间的溶解；烘干阵列基板，并对子像素进行刻蚀形成三种深度不同的储液槽。该方法有利于提高子像素的发光亮度均衡，提升显示效果。

Description

一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法
技术领域
本发明属于显示器领域，特别涉及一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法。
背景技术
Micro-LED(微型发光二极管)是新一代显示技术，比现有的OLED(有机发光二极管)技术亮度更高、发光效率更好、但功耗更低。Micro-LED技术，将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在1～10μm等级左右。Micro-LED最大的优势来自于微米等级的间距，每一点像素(pixel)都能定址控制及单点驱动发光、寿命长、应用范畴广。
量子点QDs是一种由II-VI或III-V族元素组成的半导体纳米颗粒，其尺寸一般为几纳米至数十纳米之间。量子点材料由于量子限域效应的存在，原本连续的能带变成分立的能级结构，受外界激发后可发射可见光。量子点材料由于其发光峰具有较小的半高宽且发光颜色可通过量子点材料的尺寸、结构或成分进行调节，应用在Micro-LED显示领域将会提升颜色的饱和度和色域。量子点材料由于其特性，作为发光晶粒常应用于Micro-LED中。
在Micro-LED中，封装红、绿、蓝三种颜色对应的量子点时一般采用相同大小的储液槽(凹槽)，但是不同颜色对应的量子点胶体封装的量不同，导致对储液槽进行封胶时，封胶厚度也不同，进一步导致不同颜色子像素的发光亮度不均衡，显示效果变差。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，该方法有利于提高子像素的发光亮度均衡，提升显示效果。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，所述Micro-LED包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素，每个子像素包括一个储液槽，每个储液槽中填充量子点胶体，每个储液槽下方设置一个UV-LED；所述方法包括：
在阵列基板的受光面涂覆光刻胶；其中，所述阵列基板包括阵列排布的显示像素，每个显示像素包括所述红色子像素、所述绿色子像素以及所述蓝色子像素；
调整掩膜版，使所述掩膜版的透光区对应至每个所述显示像素；
维持所述掩膜版与所述阵列基板相对位置不变，采用入射方向不同的三组光源同时透过所述掩膜版的透光区对不同组别的子像素进行曝光；其中，每组光源对应一组相同颜色的子像素，每组光源的光照强度和光照时间根据与该组光源对应颜色的子像素需填充的量子点胶体体积决定；
使用显影液对所述阵列基板上的光刻胶进行第一时间的溶解；
烘干所述阵列基板，并对所述子像素进行刻蚀形成三种深度不同的储液槽。
进一步地，所述方法还包括：
根据所述三组光源的入射方向、所述子像素的曝光宽度以及同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙，获得所述掩膜版与阵列基板之间的距离，所述掩膜版与所述阵列基板之间的距离d满足d＝(p+q)×|cotθ1|的关系；
其中，p为所述子像素的曝光宽度，q为同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙，θ1为第一入射角，θ2为第二入射角，θ3为第三入射角，所述第一入射角θ1、所述第二入射角θ2和所述第三入射角θ3分别为所述三组光源的入射方向与所述阵列基板法线的夹角，且有θ2＝-θ1，θ3＝0。
进一步地，所述方法还包括：
控制所述掩膜版，使所述掩膜版与阵列基板之间的距离d保持不变；
调整所述第一入射角θ1和所述第二入射角θ2使三组所述光源对不同组别的子像素进行曝光。
进一步地，所述方法还包括：
控制所述光源，使所述第一入射角θ1和所述第二入射角θ2保持不变；
调整所述掩膜版，改变所述掩膜版与所述阵列基板之间的距离d使三组所述光源对不同组别的子像素进行曝光。
进一步地，所述显示像素包括的三个子像素为等大的矩形，且所述子像素和透光区大小相同。
进一步地，多个所述显示像素构成一列像素组，所述一列像素组分为红色子像素组、绿色子像素组和蓝色子像素组，且所述红色子像素组、绿色子像素组、蓝色子像素组以及透光区为等宽矩形。
进一步地，所述方法还包括：往所述储液槽中加入与所述储液槽的深度对应体积的量子点胶体。
进一步地，所述方法还包括：在加入量子点胶体后，对所述储液槽进行封胶，形成厚度一致的封胶层。
进一步地，所述光刻胶为正性光刻胶。
相较于现有技术，本发明具有以下有益效果：1、本发明调整掩膜版，使掩膜版的透光区对应至每个显示像素。这样可以保证在同一时间对显示像素中的三个子像素进行曝光。2、本发明维持掩膜版与阵列基板相对位置不变，采用入射方向不同的三组光源同时透过掩膜版的透光区对不同组别的子像素进行曝光。本发明维持掩膜版和阵列基板相对位置不变就可以完成全部子像素的曝光，不用进行对位，避免了对位误差导致的曝光不完全，而且本发明只进行一次曝光，减少了曝光次数，提高生产效率。3、本发明中每组光源对应一组相同颜色的子像素，每组光源的光照强度和光照时间是根据与该组光源对应颜色的子像素需填充的量子点胶体体积决定。光刻胶由于光照强度和光照时间的不同，在显影液中的溶解度也不同，这样的特点可以保证不同组光源对应的储液槽在刻蚀时形成的深度也不同。综上，本发明通过同一时间采用三组光照强度和光照时间不同的光源对三个子像素进行曝光，然后显影刻蚀形成三种深度不同的储液槽，这样可以使不同颜色子像素的储液槽封装相对应体积的量子点胶体，进而可以保证每一个储液槽的封胶厚度一致，提高子像素的发光亮度均衡，提升显示效果。
附图说明
图1是本发明实施例的方法实现流程示意图。
图2是本发明实施例中Micro-LED的结构示意图。
图3是本发明实施例中第一具体情况的曝光光路示意图。
图4是本发明实施例中第二具体情况的曝光光路示意图。
图5是本发明实施例中子像素与透光区的关系示意图。
图6是本发明实施例中显示像素组与透光区的关系示意图。
图7是现有技术中Micro-LED的结构示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进技术细节实现。特别需要指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明。本发明的方法及应用已经通过较佳实施例进行了描述，相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
不同颜色子像素对应的量子点产生相同亮度的光吸收的能量不同，这导致要使不同颜色子像素发光均衡就要采用不同体型的量子点胶体。然而一般Micro-LED阵列基板的每个储液槽的大小一致，这使得不同颜色子像素的储液槽封胶时的厚度也不一致可以如图7所示。图7中，701为封胶层，702为储液槽，703为UV-LED。封胶厚度不同导致量子点发光透过封胶层后的亮度也不同，这样不同颜色子像素的发光亮度不均衡，显示效果变差。
有鉴于此，如图1-6所示，本发明实施例提供了一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，Micro-LED包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素，每个子像素包括一个储液槽，每个储液槽下方设置一个UV-LED，每个储液槽中填充有量子点胶体。如图1所示，该方法包括：
步骤S101：在阵列基板的受光面涂覆光刻胶。
其中，阵列基板包括阵列排布的显示像素，每个显示像素包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素。
需要说明的是，每个子像素呈现的颜色是由填充的量子点决定的。量子点每当受到光或电的刺激，量子点便会发出有色光线，光线的颜色由量子点的组成材料和大小形状决定，一般颗粒若越大，会吸收长波，颗粒越小，会吸收短波。8纳米大小的量子点，可吸收长波的红色，显示出蓝色，2纳米大小的量子点，可吸收短波的蓝色，呈现出红色。这一特性使得量子点能够改变光源发出的光线颜色。所以不同颜色的子像素对应的量子点大小也不同。
可选的，光刻胶为正性光刻胶。
需要说明的是，光刻胶是一种有机化合物，它被紫外光曝光后，在显影溶液中的溶解度会发生变化。正性光刻胶是光刻胶的一种，它在进行曝光后，曝光部分可以溶解于显影液中，不曝光部分不可以溶解。本发明实施例所采用的的正性光刻胶在显影液中的溶解度随着光照强度和光照时间的增加而提高。
步骤S102：调整掩膜版，使掩膜版的透光区对应至每个显示像素。
需要说明的是，掩膜版包括透光区和非透光区。透光区用于透过光源对显示像素中的各个子像素进行曝光，非透光区用于遮挡光源，避免阵列基板上的其它位置的光刻胶被曝光，后续溶解在显影液中。使掩膜版的透光区对应至每个显示像素的目的在于，使光源能够同时对三个不同颜色的子像素进行曝光，增加生产效率。
步骤S103：维持掩膜版与阵列基板相对位置不变，采用入射方向不同的三组光源同时透过掩膜版的透光区对不同组别的子像素进行曝光。
需要说明的是，维持掩膜版与阵列基板相对位置不变，可以解决移动掩膜版对不同颜色子像素进行曝光的对位误差，导致子像素部分区域重复曝光或者未曝光问题。采用入射方向不同的三组光源同时透过掩膜版的透光区对不同组别的子像素进行曝光。这样可以通过只通过一次照射完成全部子像素的曝光，提高了曝光效率，提高了产能。
其中，每组光源对应一组相同颜色的子像素，每组光源的光照强度和光照时间是根据与该组光源对应颜色的子像素需填充的量子点胶体体积决定。
需要说明的是，因为不同颜色子像素的量子点在同样功率的UV-LED照射下要生产相同亮度，需要量子点不同，即量子点胶体体积不一样。所以在量子点胶体体积不同的情况下，要使不同颜色子像素的封胶层相同，用于装载量子点胶体的储液槽深度要不同。本发明实施例采用的光刻胶随着光照强度和光照时间的增加在显影液中的溶解度增加，根据这个特性可以利用不同光照时间和光照强度的光源进行曝光，从而刻蚀出不同深度的储液槽。综上，本发明根据不同颜色子像素对应的量子点胶体体积，确定用采用多深的储液槽，再根据储液槽深度，确定光源的照射强度与照射时间。
可选的，在一具体实施例中，入射方向不同的三组光源分别包括：第一光源、第二光源以及第三光源，第一光源对红色子像素进行曝光，第二光源对绿色子像素进行曝光，第三光源对蓝色子像素进行曝光。
其中，在第一光源、第二光源、第三光源的光照时间相同下，光照强度：第一光源<第二光源<第三光源。
在在第一光源、第二光源、第三光源的光照强度相同下，光照时间：第一光源<第二光源<第三光源。
在光照时间和光照强度均不相同的情况下，经过三组光源照射后，需要保证各个颜色子像素上的光刻胶溶解度：红色子像素<绿色子像素<蓝色子像素。
需要说明的是，在一般情况下，红、绿、蓝三种子像素对应的量子点胶体产生相同亮度的光，所需要的量子点胶体体积：红色子像素<绿色子像素<蓝色子像素。
步骤S104：使用显影液对阵列基板上的光刻胶进行第一时间的溶解。
需要说明的是，因为本发明采用的是正性光刻胶，所以只有经过曝光的光刻胶才能溶解于显影液中，且光刻胶的溶解度随着光照时间和光照强度的增加而增加。经过相同时间的溶解，在不同颜色的子像素上形成的凹槽深度也不同，后面刻蚀时，刻蚀形成的储液槽深度也不同。
步骤S105：烘干阵列基板，并对子像素进行刻蚀形成三种深度不同的储液槽。
需要说明的是，经过显影后要先烘干阵列基板才能对刻蚀。因为刻蚀分为干法刻蚀和湿法刻蚀，其中有可能会采用液体材料进行刻蚀，如果不烘干，容易污染刻蚀材料。
可选的，该方法还包括：在储液槽底部设置UV-LED。
可选的，该方法还包括：往储液槽中加入与储液槽的深度对应体积的量子点胶体。
可选的，该方法还包括：对储液槽进行封胶，形成厚度一致的封胶层。
在一具体实施例中，本发明实施例制造的Micro-LED如图2所示，201为封胶层，202为红色子像素的储液槽，203为绿色子像素的储液槽，204为蓝色子像素的储液槽，205为UV-LED，206为阵列基板。其中，封胶层201中的各个封胶层厚度相同。
可选的，该方法还包括：
根据光源的三组入射方向、子像素的曝光宽度以及同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙，获得掩膜版与阵列基板之间的距离，掩膜版与阵列基板之间的距离d满足d＝(p+q)×|cotθ1|的关系；
其中，p为子像素的曝光宽度，q为同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙，θ1为第一入射角，θ2为第二入射角，θ3为第三入射角，第一入射角θ1、第二入射角θ2和第三入射角θ3分别为三组光源的入射方向与阵列基板法线的夹角，且有θ2＝-θ1，θ3＝0。
需要说明的是，每一个子像素的曝光宽度都相等，且曝光宽度为子像素在阵列基板正视面上的投影长度。阵列基板的正视面为垂直于显示像素中间子像素中线的面。图3、图4均为阵列基板的正视面的光路图。同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙可以为电极。掩膜版与阵列基板保持一定距离才能保证三组不同方向的光源同时对三个不同颜色的子像素进行曝光。
可选的，在一具体实施例中，当同一个显示像素中的两个相邻子像素的间隙为0时，即q＝0时，进行曝光时的光路如图3所示，301为掩膜版，302为同一个显示像素的三个子像素。则掩膜版与阵列基板之间的距离d、子像素的曝光宽度p、同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙q、第一入射角θ1、第二入射角θ2和第三入射角θ3具有d＝p×|cotθ1|的关系。
可选的，在一具体实施例中，当同一个显示像素中的两个相邻子像素的间隙大于0时，即q＞0时，进行曝光时的光路如图4所示，401为掩膜版，402为同一个显示像素的三个子像素。则掩膜版与阵列基板之间的距离d、子像素的曝光宽度p、同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙q、第一入射角θ1、第二入射角θ2和第三入射角θ3具有d＝(p+q)×|cotθ1|的关系。
可选的，该方法还包括：
控制掩膜版，使掩膜版与阵列基板之间的距离d保持不变；
调整第一入射角θ1和第二入射角θ2使三组光源对不同组别的子像素进行曝光。
需要说明的是，通过调整第一入射角θ1和第二入射角θ2使三组光源对不同组别的子像素进行曝光，避免移动掩膜版模组导致透光区无法与各个显示像素对应，导致曝光效果变差。
可选的，该方法还包括：
控制光源，使第一入射角θ1和第二入射角θ2保持不变；
调整掩膜版，改变掩膜版与阵列基板之间的距离d使三组光源对不同组别的子像素进行曝光。
需要说明的是，装载阵列基板时需要移动掩膜版，在那时同时调整掩膜版，改变掩膜版与阵列基板之间的距离d使三组光源对不同组别的子像素进行曝光。这样可以有效节省总的制造时间。
可选的，显示像素包括的三个子像素为等大的矩形，且子像素和透光区大小相同。
如图5所示，显示像素501包括三个子像素，透光区为与子像素等大的矩形。图5中未示出子像素之间的间隙，不对本发明进行限定。
可选的，多个显示像素构成一列像素组，一列像素组分为红色子像素组、绿色子像素组和蓝色子像素组，且红色子像素组、绿色子像素组、蓝色子像素组以及透光区为等宽矩形。
如图6所示，多个显示像素构成一列像素组601，601中含有红色子像素组、绿色子像素组和蓝色子像素组。且红色子像素组、绿色子像素组、蓝色子像素组以及透光区602为等宽矩形。图6中，未示出显示像素与显示像素之间的间隙，也未示出同一个显示像素中相邻子像素之间的间隙，不对本发明进行限定。
本发明调整掩膜版，使掩膜版的透光区对应至每个显示像素。这样可以保证在同一时间对显示像素中的三个子像素进行曝光。本发明实施例维持所述掩膜版与所述阵列基板相对位置不变，采用入射方向不同的三组光源同时透过所述掩膜版的所述透光区对不同组别的子像素进行曝光。本发明实施例维持掩膜版和阵列基板相对位置不变就可以完成全部子像素的曝光，不用进行对位，避免了对位误差导致的曝光不完全，而且本发明实施例只进行一次曝光，减少了曝光次数，提高生产效率。本发明实施例中每组所述光源对应一组相同颜色的所述子像素，每组光源的光照强度和光照时间是根据与该组光源对应颜色的所述子像素需填充的量子点胶体体积决定。光刻胶由于光照强度和光照时间的不同，在显影液中的溶解度也不同，这样的特点可以保证不同组光源对应的储液槽在刻蚀时形成的深度也不同。综上，本发明实施例通过同一时间采用三组光照强度和光照时间不同的光源对三个子像素进行曝光，然后显影刻蚀形成三种深度不同的储液槽，这样可以使不同颜色子像素的储液槽封装相对应体积的量子点胶体，进而可以保证每一个储液槽的封胶厚度一致，提高子像素的发光亮度均衡，提升显示效果。
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，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于***实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述Micro-LED包括红色子像素、绿色子像素以及蓝色子像素，每个子像素包括一个储液槽，每个储液槽中填充量子点胶体，每个储液槽下方设置一个UV-LED；所述方法包括：
在阵列基板的受光面涂覆光刻胶；其中，所述阵列基板包括阵列排布的显示像素，每个显示像素包括所述红色子像素、所述绿色子像素以及所述蓝色子像素；
调整掩膜版，使所述掩膜版的透光区对应至每个所述显示像素；
维持所述掩膜版与所述阵列基板相对位置不变，采用入射方向不同的三组光源同时透过所述掩膜版的透光区对不同组别的子像素进行曝光；其中，每组光源对应一组相同颜色的子像素，每组光源的光照强度和光照时间根据与该组光源对应颜色的子像素需填充的量子点胶体体积决定；
使用显影液对所述阵列基板上的光刻胶进行第一时间的溶解；
烘干所述阵列基板，并对所述子像素进行刻蚀形成三种深度不同的储液槽。
2.根据权利要求1所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据所述三组光源的入射方向、所述子像素的曝光宽度以及同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙，获得所述掩膜版与阵列基板之间的距离，所述掩膜版与所述阵列基板之间的距离d满足d＝(p+q)×|cotθ1|的关系；
其中，p为所述子像素的曝光宽度，q为同一个显示像素中两个相邻子像素的间隙，θ1为第一入射角，θ2为第二入射角，θ3为第三入射角，所述第一入射角θ1、所述第二入射角θ2和所述第三入射角θ3分别为所述三组光源的入射方向与所述阵列基板法线的夹角，且有θ2＝-θ1，θ3＝0。
3.根据权利要求2所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述掩膜版，使所述掩膜版与阵列基板之间的距离d保持不变；
调整所述第一入射角θ1和所述第二入射角θ2使三组所述光源对不同组别的子像素进行曝光。
4.根据权利要求2所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述方法还包括：
控制所述光源，使所述第一入射角θ1和所述第二入射角θ2保持不变；
调整所述掩膜版，改变所述掩膜版与所述阵列基板之间的距离d使三组所述光源对不同组别的子像素进行曝光。
5.根据权利要求1所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述显示像素包括的三个子像素为等大的矩形，且所述子像素和透光区大小相同。
6.根据权利要求1所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，多个所述显示像素构成一列像素组，所述一列像素组分为红色子像素组、绿色子像素组和蓝色子像素组，且所述红色子像素组、绿色子像素组、蓝色子像素组以及透光区为等宽矩形。
7.根据权利要求1所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述方法还包括：往所述储液槽中加入与所述储液槽的深度对应体积的量子点胶体。
8.根据权利要求7所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述方法还包括：在加入量子点胶体后，对所述储液槽进行封胶，形成厚度一致的封胶层。
9.根据权利要求1所述的一种提升子像素发光均衡的Micro-LED制造方法，其特征在于，所述光刻胶为正性光刻胶。
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