CN116978894A - 一种显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种显示装置，包括：驱动基板和多个与驱动基板电连接的发光单元，发光单元均包括靠近驱动基板一侧与驱动基板电连接的发光芯片，至少部分发光单元还包括位于发光芯片背离驱动基板的一侧透光基质层；透光基质层中包括多个纳米孔，部分发光单元的透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料。将发光效率较低的发光单元替换为发光芯片出光侧设置透光基质层，并在透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料，由此可以提高显示装置中各发光单元的发光效率。单独设置透光基质层用于形成纳米孔可以避免在发光芯片中直接形成纳米孔会对发光芯片出光效率产生影响。纳米孔还可以提高光提取效率。

Description

一种显示装置
技术领域
本发明涉及显示技术领域，尤其涉及一种显示装置。
背景技术
自发光型显示装置具有不需要设置背光模组，器件结构简单，暗场亮度更低等优势，成为显示领域的研究重点。
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)显示技术是指采用发光二极管作为发光器件直接用于图像显示。LED显示装置通常使用三基色发光芯片来进行全彩显示。
三基色发光芯片一般采用不同的半导体材料制作，尤其是采用AlGaInP基的红光芯片效率低、质地脆、良率差，特别是在尺寸减小到微米量级，效率更是急剧下降。除此之外，发光芯片的外延材料的折射率与空气及衬底材料的折射率相差较大，发光芯片出射的光在高折射率材料与低折射率材料界面处易发生全反射，导致发光芯片产生的光在外延层薄膜内以波导形式传播，并最终被外延层重吸收，从而限制了发光芯片的光提取效率。
发明内容
本发明一些实施例中，显示装置包括：驱动基板和多个与驱动基板电连接的发光单元，发光单元均包括：靠近驱动基板一侧与驱动基板电连接的发光芯片，至少部分发光单元还包括：位于发光芯片背离驱动基板的一侧透光基质层；透光基质层中包括多个纳米孔，部分发光单元的透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料。将发光效率较低的发光单元替换为发光芯片出光侧设置透光基质层，并在透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料，由此可以提高显示装置中各发光单元的发光效率。单独设置透光基质层用于形成纳米孔可以避免在发光芯片中直接形成纳米孔会对发光芯片出光效率产生影响。发光芯片的出射光在入射到透光基质层之后，由于纳米的分布使得光线经过纳米孔可以向各个方向发射，由此可以光向外出射时破坏全反射条件，提高光提取效率。
本发明一些实施例中，发光单元中包括的发光芯片出射光的颜色可以不同，每个发光单元作为一个子像素，为了实现全彩显示，发光单元分为红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元。红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元以设定的顺序重复排列，红色发光单元作为红色子像素、绿色发光单元作为绿色子像素、蓝色发光单元作为蓝色子像素，相邻的一个红色发光单元、一个绿色发光单元和一个蓝色发光单元构成一个像素单元。绿色发光单元和蓝色发光单元仅包括发光芯片。红色发光单元包括发光芯片和透光基质层，并且在透光基质层的纳米孔中填充红色转换材料。绿色发光单元包括的发光芯片为绿光LED，蓝色发光单元和红色发光单元包括的发光芯片为蓝光LED芯片，绿光LED芯片出射绿色光，蓝光LED芯片出射蓝色光，蓝光LED芯片出射的蓝色光激发红色转换材料发射红色光，由此形成三基色光，实现全彩显示。
本发明一些实施例中，发光芯片选用蓝光LED芯片，用于出射蓝色光。每个发光单元作为一个子像素，为了实现全彩显示，发光单元分为红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元。红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元以设定的顺序重复排列，红色发光单元作为红色子像素、绿色发光单元作为绿色子像素、蓝色发光单元作为蓝色子像素，相邻的一个红色发光单元、一个绿色发光单元和一个蓝色发光单元构成一个像素单元。红色发光单元的透光基质层的纳米孔中填充红色转换材料，红色转换材料用于在发光芯片出射的蓝色光的激发下出射红色光；绿色发光单元的透光基质层的纳米孔中填充绿色转换材料，绿色转换材料用于在发光芯片出射的蓝色光的激发下出射绿色光；蓝色发光单元的透光基质层的纳米孔中可以不进行填充或填充透明介质，以使蓝色发光单元出射蓝色光，由此形成三基色光，实现全彩显示。
本发明一些实施例中，发光芯片包括：n型掺杂层、发光层、p型掺杂层、介质层和电极。
本发明一些实施例中，n型掺杂层为n型掺杂GaN层，p型掺杂层为p型掺杂GaN层，透光基质层采用n型重掺杂GaN层，由此可以采用成本较低的电化学刻蚀法在n型重掺杂GaN层形成纳米孔。
本发明一些实施例中，在n型重掺杂GaN层与n型掺杂GaN层之间设置第一滤光层隔开。第一滤光层一方面起到n型重掺杂GaN层与n型掺杂GaN层之间的电学隔离的作用，另一方面还用于透射蓝色光，反射红色光和绿色光。
本发明一些实施例中，只有红色发光单元包括发光芯片和透光基质层时，在红色发光单元中设置第一滤光层，第一滤光层可以透射发光芯片出射的蓝色光，同时将红色转换材料受激发射的红色光向背离驱动基板的一侧反射，提高光的取出效率。
本发明一些实施例中，每个发光单元均包括发光芯片和透光基质层时，每个发光单元中均设置有第一滤光层，第一滤光层可以透射发光芯片出射的蓝色光，同时可以将红色发光单元、绿色发光单元受激发射的红色光和绿色光向背离驱动基板的一侧反射，提高光的取出效率。
本发明一些实施例中，形成发光芯片的外延层之后，通过刻蚀形成呈阵列排布的多个发光单元，发光单元的侧壁具有一定倾斜角度。
本发明一些实施例中，显示装置还包括钝化层。钝化层位于至少部分发光单元背离驱动基板一侧的表面以及各发光单元的侧壁上。外延层被刻蚀形成发光单元之后，由于侧壁会产生缺陷，因此在发光单元的表面形成一层钝化层可以减少侧壁缺陷，减少非辐射复合，增大发光效率。
本发明一些实施例中，显示装置还包括第二滤光层，第二滤光层位于各红色发光单元或者各红色发光单元和各绿色发光单元背离驱动基板一侧的表面及侧壁上的钝化层上。第二滤光层用于透射红色光和绿色光，反射蓝色光。由于颜色转换材料对于发光芯片出射的蓝色光的转换效率并不是100％，因此未被利用的蓝色光直接出射会导致红色发光单元和绿色发光单元存在色偏的问题。因此在红色发光单元和绿色发光单元的出光侧设置第二滤光层可以将未被利用的蓝色光被反射回发光单元中再次激发颜色转换材料，提高红色发光单元和绿色发光单元的出光效率。位于隔离槽内的第二滤光层还充当了隔离层的作用，第二滤光层反射蓝色光的作用一方面可以避免蓝色光向相邻的发光单元出射产生串扰，另一方向可以减少蓝色光损失，提高光出射效率。第二滤光层通过反射实现的隔离性质还可以避免因光吸收发热导致器件性能下降的问题。
本发明一些实施例中，由发光芯片中的发光层出射的蓝色光向各个方向发射，一部分蓝色光入射到纳米孔中，激发颜色转换材料后转化为红色光或绿色光。经过转换的红色光或者绿色光向各个方向发射，其中一部分红色光或绿色光透过第二滤光层向外出射，另外一部分向发光芯片一侧出射的红色光或绿色光被第一滤光层反射后向外出射。而未能完全转化的蓝色光则无法经过第二滤光层，被第二滤光层反射回发光单元中，经过第一滤光层以及发光芯片的外延层后被电极反射，再次激发颜色转换材料转化为红色光或绿色光向外出射，直至彻底转化。而从发光芯片的侧面出射的蓝色光经由侧壁处的第二滤光层反射后返回至发光单元中，经过激发颜色转换材料转化为红色光或绿色光后向外出射。由此，只有转换后的红色光或者绿色光可以从发光单元中外向出射，提高了蓝色光的转化效率，同时提高红色光或绿色光的出射效率，减少光损失。
本发明一些实施例中，蓝色发光单元与红色发光单元及绿色发光单元相邻设置，因此蓝色发光单元的侧壁与红色发光单元或绿色发光单元***的第二滤光层相邻。在蓝色发光单元中纳米孔中不填充或填充透明介质，由发光芯片出射的蓝色光向各个方向发射，其中正面出射的蓝色光直接向外出射，从侧面出射的蓝色光由侧壁处的第二滤光层反射后改变方向，经过多次反射最终由蓝色发光单元的正面出射，由此可以增强蓝色发光单元正面的出光效率，减少串扰。
本发明一些实施例中，第一滤光层和第二滤光层均可以采用布拉格反射层。
本发明一些实施例中，显示装置还包括：键合层和封装基板。键合层位于第二滤光层背离驱动基板一侧的表面。封装基板位于键合层背离驱动基板一侧的表面。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对本发明实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面所介绍的附图仅仅是本发明的一些实施例，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为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的像素单元的截面结构示意图之一；
图3为本发明实施例提供的像素单元的截面结构示意图之二；
图4为本发明实施例提供的红(绿)色发光单元的截面结构示意图；
图5为本发明实施例提供的蓝色发光单元的截面结构示意图。
其中，1-驱动基板，2-发光单元，2r-红色发光单元，2b-蓝色发光单元，2g-绿色发光单元，3-钝化层，4-第二滤光层，5-键合层，6-封装基板，21-发光芯片，22-透光基质层，h-纳米孔，23-第一滤光层，211-n型掺杂层，212-发光层，213-p型掺杂层，214-介质层，215-电极，c-衬底。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步说明。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明更全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略对它们的重复描述。本发明中所描述的表达位置与方向的词，均是以附图为例进行的说明，但根据需要也可以做出改变，所做改变均包含在本发明保护范围内。本发明的附图仅用于示意相对位置关系不代表真实比例。
自发光型显示装置具有不需要设置背光模组，器件结构简单，暗场亮度更低等优势，成为显示领域的研究重点。
发光二极管(Light Emitting Diode，简称LED)显示技术是指采用发光二极管作为发光器件直接用于图像显示。Micro LED(Micro Light Emitting Diode，简称MicroLED)具体是指微缩化的LED芯片。一般情况下，Micro LED的尺寸为微米量级，例如，MicroLED的尺寸小于100μm。当Micro LED芯片的尺寸缩小到像素级别，可以直接采用Micro LED作为发光单元直接用于图像显示。
目前的LED显示装置通常使用三基色发光芯片来进行全彩显示。其中，红光LED芯片采用AlGaInP基，相比于GaN基的绿光LED芯片和蓝光LED芯片，AlGaInP基红光LED效率低、质地脆、良率差，特别是在尺寸减小到微米量级，效率更是急剧下降。GaN基绿光LED芯片和GaN基蓝光LED芯片的效率和良率较高，制造成本较低。因此，可以通过将蓝光LED芯片与颜色转换材料结合使用产生红光，可以降低成本，实现较高的发光效率。
目前常用的方法是将颜色转换材料涂布于蓝光LED芯片的表面，由于颜色转换材料的形状不易控制，难以将蓝光全部转化，存在色偏的现象。若采用滤光片滤光，那么作为三基色光之一的蓝光LED芯片出射的光会被抑制，导致效率降低。
另外，LED的外延材料的折射率与空气、衬底材料的折射率相差较大，LED芯片的发光层出射光在高折射率材料与低折射率材料界面处发生全反射，导致LED芯片的发光层的出射光在外延层薄膜内以波导形式传播，并最终被外延层重吸收，从而限制了LED芯片的光提取效率。
为了克服上述问题，本发明实施例提供一种显示装置，图1为本发明实施例提供的显示装置的截面结构示意图。
如图1所示，本发明实施例提供的显示装置包括：驱动基板1和发光单元2。
驱动基板1位于显示装置的底部，通常情况下其尺寸与显示装置的整体尺寸相适应，驱动基板1的尺寸略小于显示装置的尺寸。
在一些实施例中，显示装置也可以包括多个驱动基板1，驱动基板1之间通过拼接方式共同提供驱动信号。为了避免驱动基板1拼接带来的光学问题，相邻驱动基板1之间的拼缝尽量做到较小，甚至实现无缝拼接。
驱动基板1的形状与显示装置的整体形状相同，通常情况下，可以设置为矩形或方形。当显示装置为异形显示装置时，驱动基板的形状可以适应性设置为其它形状，在此不做限定。
驱动基板1用于向发光单元2提供驱动信号。通常情况下，可以采用电路板或阵列基板。
电路板可以为印刷电路板(Printed Circuit Board，简称PCB)，当应用于柔性显示时，可以采用柔性电路板(Flexible Printed Circuit，简称FPC)，在此不做限定。
阵列基板可以采用目前成熟的薄膜工艺进行制作，其具体结构可以参见现有技术中的LCD或OLED显示装置的阵列基板，在此不做赘述。
发光单元2位于驱动基板1之上，与驱动基板1电连接，驱动基板1用于向发光单元2提供驱动信号，从而控制发光单元2的亮度，实现图像显示。
在本发明实施例中，如图1所示，各发光单元2均包括：发光芯片21，至少部分发光单元2还包括：透光基质层22。
发光芯片21位于靠近驱动基板1的一侧，与驱动基板1电连接；驱动基板1可以分别为每个发光芯片21提供驱动信号，从而分别控制各发光芯片21的发光亮度。
发光芯片21可以为LED芯片、Mini LED芯片或Micro LED芯片。其中，Mini LED芯片和Micro LED芯片的尺寸可以达到次毫米或微米量级，Mini LED芯片的尺寸大于Micro LED芯片的尺寸。在应用于不同的应用场景，对像素级别的要求不同时，可以根据实现情况采用不同尺寸的发光芯片，在此不做限定。
至少部分发光单元还包括透光基质层22。透光基质层22位于发光芯片21背离驱动基板1的一侧；透光基质层22中包括多个纳米孔h。透光基质层22可以采用透光性材料，透光基质层22位于发光单元2的出光侧。本发明实施例在发光芯片21的出光侧设置一层透光基质层22是为了在透光基质层22中形成纳米孔h。根据纳米孔h的制作工艺可以选择不同的材料作为透光基质层22。
在本发明实施例中，为了提高部分发光单元的发光效率，并且用于全彩显示，透光基质层22的纳米孔h中填充颜色转换材料，以使颜色转换材料在发光芯片21的出射光的激发下出射其它颜色的光。
将显示装置中的发光效率较低的发光单元替换为发光芯片出光侧设置透光基质层，并在透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料，由此可以提高显示装置中各发光单元的发光效率。
单独设置透光基质层22用于形成纳米孔h可以避免在发光芯片中直接形成纳米孔会对发光芯片出光效率产生影响。发光芯片21的出射光在入射到透光基质层之后，由于纳米h的分布使得光线经过纳米孔可以向各个方向发射，由此可以光向外出射时破坏全反射条件，提高光提取效率。
在具体实施时，纳米孔h可以通过电化学刻蚀、感应耦合等离子体刻蚀(Inductively Coupled Plasma Etch，简称ICPE)、电子束曝光(Electron BeamLithography简称，EBL)刻蚀等方法制作，纳米孔h可以是规则的或者不规则的，均匀分布的或者区域分布的，纳米孔h的直径可以为纳米级，可以在1nm～1000nm之间，甚至于更大的尺寸，纳米孔h的深度可以在0.1μm～10μm之间，在此不做限定。
纳米孔中填充的颜色转换材料可以采用荧光材料或量子点材料。其中量子点材料可以实现较高的色域，具体可以通过喷墨打印、雾化喷涂、旋涂、光刻法等方法制作，再通过真空、振动、超声、空化、压力、静电吸附等技术将量子点材料输送到纳米孔中。
量子点材料可以为钙钛矿量子点、CdSe胶体量子点、ZnS、ZnSe、CdSe、InP、CdS、PbS、InAs、GaP、GaAs等，在此不做限定。
图2为本发明实施例提供的像素单元的截面结构示意图之一。
在一些实施例中，发光单元中包括的发光芯片出射光的颜色可以不同，每个发光单元作为一个子像素，为了实现全彩显示，如图2所示，发光单元分为红色发光单元2r、绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b。红色发光单元2r、绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b通常以设定的顺序重复排列，红色发光单元2r作为红色子像素、绿色发光单元2g作为绿色子像素、蓝色发光单元2b作为蓝色子像素，相邻的一个红色发光单元2r、一个绿色发光单元2g和一个蓝色发光单元2b构成一个像素单元。
绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b仅包括发光芯片21和衬底c。红色发光单元2r包括发光芯片21和位于发光芯片背离驱动基板1一侧的透光基质层22，并且在透光基质层22的纳米孔h中填充红色转换材料。
其中，绿色发光单元2g包括的发光芯片为用于出射绿色光的绿色发光芯片，蓝色发光单元2b包括的发光芯片为用于出射蓝色光的蓝色发光芯片，红色发光单元2r包括的发光芯片为用于出射蓝色光的蓝色发光芯片。由此，绿色发光芯片出射绿色光，蓝色发光芯片出射蓝色光，蓝色发光芯片出射的蓝色光激发红色转换材料发射红色光，由此形成三基色光，实现全彩显示。
在具体实施时，绿色发光芯片可以采用绿光LED芯片，蓝色发光芯片可以采用蓝光LED芯片，绿光LED芯片和蓝光LED芯片表面的衬底c可以为制蓝光LED芯片和绿光LED芯片时的衬底，例如，该衬底c可以蓝宝石衬底。仅将红色发光单元2r设置为蓝光LED芯片激发红色转换材料的方式，以使各颜色的发光单元均具有较高的发光效率。
红色转换材料可以为红色量子点材料，红色量子点的发光波长为600nm～700nm，蓝光LED芯片的发光波长为400nm～480nm。红色量子点填充在纳米孔中，受激发射的红色光向各个方向发射，从而破坏光线从器件中向外出射的全反射条件，从而提高光提取效率。
图3为本发明实施例提供的像素单元的截面结构示意图之二。
在一些实施例中，各发光单元的发光芯片21的出射光的颜色可以相同，每个发光单元2作为一个子像素，为了实现全彩显示，如图3所示，发光单元分为红色发光单元2r、绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b。红色发光单元2r、绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b通常以设定的顺序重复排列，红色发光单元2r作为红色子像素、绿色发光单元2g作为绿色子像素、蓝色发光单元2b作为蓝色子像素，相邻的一个红色发光单元2r、一个绿色发光单元2g和一个蓝色发光单元2b构成一个像素单元。
红色发光单元2r、绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b均包括发光芯片21和位于发光芯片背离驱动基板1一侧的透光基质层22。
其中，红色发光单元2r、绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b包括的发光芯片均为用于出射蓝色光的蓝色发光芯片，例如可以采用蓝光LED芯片。红色发光单元2r的透光基质层的纳米孔h中填充红色转换材料，以使红色转换材料在发光芯片21出射的蓝色光的激发下出射红色光；绿色发光单元2g的透光基质层的纳米孔h中填充绿色转换材料，以使绿色转换材料在发光芯片21出射的蓝色光的激发下出射绿色光。蓝色发光单元2b的透光基质层的纳米孔h中可以不进行填充或填充透明介质，以使蓝色发光单元2b出射蓝色光，由此形成三基色光，实现全彩显示。
在本发明实施例中，红色转换材料可以为红色量子点材料，绿色转换材料可以为绿色量子点。红色量子点的发光波长为600nm～700nm，绿色量子点的发光波长为490nm～580nm，蓝光LED芯片的发光波长为400nm～480nm。红色量子点和绿色量子点填充在纳米孔中，受激发射的红色光和绿色光向各个方向发射；而蓝色发光单元中蓝光LED芯片出射的蓝色光在经过纳米孔后向各个方向发射，均可以破坏光线从器件中向外出射的全反射条件，从而提高光提取效率。
值得注意的是，本发明实施例提供的显示装置可以采用至少两种结构。
其中一种结构中，如图2所示，绿色发光单元采用绿光LED芯片；蓝色发光单元采用蓝光LED芯片；只有红色发光单元采用蓝光LED芯片叠加透光基质层，并在透光基质层的纳米孔中填充红色转换材料的结构。这是因为红光LED芯片相对于绿光LED芯片和蓝光LED芯片来说，发光效率较低。采用上述结构可以提高红色发光单元的发光效率。此时，绿色发光单元、蓝色发光单元和红色发光单元均需要分别制作，再分别转移至驱动基板之上。
另外一种结构中，如图3所示，红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元均采用蓝光LED芯片叠加透光基质层，并在红色发光单元和绿色发光单元的透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料。由于各颜色的发光单元采用同一种发光芯片，因此各发光单元可以一起制作，并按照像素单元或多个像素单元进行切割，再转移至驱动基板之上。此时，可以减少巨量转移的次数，提高转移效率。并且不再受到巨量转移的限制，进一小缩小像素单元中各发光单元之间的间距，以在有限的空间内设置更多的像素单元，提高显示分辨率。
当单个发光单元作为发光器件，即采用如图2所示的结构时，发光器件的横向尺寸在约为4μm～200μm；当由一个红色发光单元2r、一个绿色发光单元2g和一个蓝色发光单元2b组成的像素单元作为发光器件，即采用如图3所示的结构时，发光器件的横向尺寸约为10μm～600μm。
图4为本发明实施例提供的红(绿)色发光单元的截面结构示意图。
如图2～图4所示，无论采用哪种显示面板结构，发光芯片21均包括：n型掺杂层211、发光层212、p型掺杂层213、介质层214和电极215。
n型掺杂层211、发光层212和p型掺杂层213叠层设置，利用LED外延技术在合适的衬底上生长。其中，n型掺杂层211和p型掺杂层213可以采用相同的材料分别进行n型掺杂和p型掺杂得到。n型掺杂层211的厚度约为2μm～4μm，p型掺杂层213的厚度约为100nm～1000nm。发光层212可以采用多量子阱，有利于提高发光效率。发光层212的厚度约为100nm～500nm。
发光层212和p型掺杂层213暴露出部分n型掺杂层211，用于形成电极。在形成电极之前在暴露出的n型掺杂层211和p型掺杂层213的表面形成一层介质层214。介质层214用于保护非电极区域被外界环境影响以及避免电极之间发生短路。介质层214可以采用SiO2、AlN、Al2O3、AlON中的一种或多种材料，通过原子层沉积或者等离子体化学气相沉积等方式制作。介质层214的厚度约为100nm～1000nm。
介质层214包括两个分别暴露出部分n型掺杂层211和部分p型掺杂层213的通孔；两个电极215分别通过两个通孔与暴露出的n型掺杂层211和p型掺杂层213接触。连接n型掺杂层211的电极为n电极，连接p型掺杂层213的电极为p电极，n电极可以采用Ti/Al/Ni/Au金属，p电极可以采用Ni/Au金属，制作电极的材料可以包括但不限于Cr、Ti、Ni、Au、Sn、Sn、Al、Au、Pt等金属或者组合。
在采用图2所示的结构时，红色发光单元2r中的发光芯片以及蓝色发光单元中的发光芯片采用蓝光LED芯片，绿色发光单元中的发光芯片采用绿光LED芯片；在采用图3所示的结构时，所有的发光单元中的发光芯片21均采用蓝光LED芯片。在本发明实施例中，蓝光LED芯片和绿光LED芯片均采用GaN基。以蓝光LED芯片为例，n型掺杂层211可以为n型掺杂GaN层，掺杂浓度范围约为2×1017/cm3～8×1018/cm3；p型掺杂层213可以为p型掺杂GaN层，掺杂浓度范围约为1×1019/cm3～1×1020/cm3。发光层212，即多量子阱层由InGaN量子阱层和GaN势垒层交替生长而成，电子和空穴在InGaN/GaN多量子阱中发生辐射复合发射光子，调控阱层和势垒层的厚度、组分和周期可以对发光波长进行调控，在本发明实施例中，多量子阱层发蓝光，发光波长为400nm～480nm。
进一步地，考虑到生产成本，发光芯片采用的材料体系，以及材料是否便于形成纳米孔。在本发明实施例中，透光基质层22可以采用n型重掺杂GaN层，由此可以采用成本较低的电化学刻蚀法在n型重掺杂GaN层形成纳米孔h。
具体地，n型重掺杂GaN层的掺杂浓度范围约为2×1018/cm3～1×1020/cm3。n型重掺杂GaN层的厚度约为0.1μm～10μm。
本发明实施例中的GaN可以为非极性GaN、半极性GaN或c面GaN，在此不做限定。
采用GaN进行n型生掺杂有利于形成纳米孔h，但不利于欧姆接触与发光；且发光芯片中n型掺杂GaN层的掺杂浓度不能过高，否则因为n型载流子和p型载流子输运能力不平衡会致使发光芯片的发光效率下降。
有鉴于此，在本发明实施例中，如图2～图4所示，在n型重掺杂GaN层(22)与n型掺杂GaN层(211)之间设置第一滤光层23隔开。第一滤光层23一方面起到n型重掺杂GaN层(22)与n型掺杂GaN层(211)之间的电学隔离的作用，另一方面还用于透射蓝色光，反射红色光和绿色光。
在采用图2所示的结构时，只有红色发光单元2r中设置有第一滤光层23，第一滤光层23可以透射发光芯片21出射的蓝色光，同时将红色转换材料受激发射的红色光向背离驱动基板一侧反射，提高光的取出效率。
在采用图3所示的结构时，每个发光单元中均设置有第一滤光层23。第一滤光层23可以透射发光芯片21出射的蓝色光，同时可以将红色发光单元2r、绿色发光单元2g受激发射的红色光和绿色光向背离驱动基板的一侧反射，提高光的取出效率。
在采用图2所示的结构时，绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b均采用发光芯片直接发光，其制作方法与红色发光单元2r不同。如图2所示，对于绿色发光单元2g和蓝色发光单元2b来说，发光单元还包括位于发光芯片21背离驱动基板一侧的衬底c，该衬底c可以为制作蓝光LED芯片和绿光LED芯片时的衬底，例如，该衬底c可以蓝宝石衬底。
在采用如图3所示的结构时，各发光单元一起制作。而图2中的红色发光单元2r通常也是一次性制作多个，再切割成多个红色发光单元。因此在制作过程中，形成发光芯片的外延层之后，通过刻蚀形成呈阵列排布的多个发光单元2，相邻的发光单元之间被刻蚀形成的隔离槽。如图3所示，隔离槽U靠近驱动基板1一侧的宽度小于隔离槽U远离驱动基板1一侧的宽度，从而使得发光单元2的侧壁具有一定倾斜角度，隔离槽U呈上宽下窄的结构。
在隔离槽U中填充绝缘性材料可以将各发光单元2相互隔离开。在本发明实施例中，如图3所示，显示装置还包括钝化层3。钝化层3不仅形成于发光单元2的出光侧表面，还填充于发光单元之间的隔离槽U中，以覆盖发光单元2的侧壁。
具体地，钝化层3位于各发光单元背离驱动基板1一侧的表面以及各发光单元的侧壁上。外延层被刻蚀形成发光单元之后，由于侧壁会产生缺陷，因此在发光单元2的表面形成一层钝化层3可以减少侧壁缺陷，减少非辐射复合，增大发光效率。
对于图2结构中的红色发光单元，以及图3结构中的红色发光单元和绿色发光单元来说，钝化层3还可以保护量子点免受后续工艺的影响以及发光单元的侧壁。
在具体实施时，钝化层3可以采用SiO2、AlN、Al2O3、AlON中的一种或多种材料，通过原子层沉积或者等离子体化学气相沉积等方法进行制作。钝化层3包围发光单元的出光侧表面和侧壁，钝化层3覆盖发光单元出光侧表面的部分为平面，覆盖发光单元侧壁的部分为斜面。斜面部分的钝化层尺寸与发光单元的厚度相当，约为4μm～20μm，钝化层3的厚度约为1nm～1μm。由于发光单元的侧壁为斜面，有利于在其侧壁上形成钝化层，钝化层的平面部分与斜面部分的夹角约为95°～160°。
如图2和图3所示，显示装置在一些发光单元的表面还设置有第二滤光层4。具体的，当采用图2所示结构时，第二滤光层4位于红色发光单元2r背离驱动基板一侧的表面及侧壁上的钝化层3上。当采用图3所示结构时，第二滤光层4位于各红色发光单元2r和各绿色发光单元2g背离驱动基板一侧的表面及侧壁上的钝化层3上。
发光单元2表面的钝化层3的形状与发光单元2相同，因此形成于钝化层3表面的第二滤光层4与钝化层3一样具有平面部分和斜面部分。其中，第二滤光层4的平面部分对应于发光单元的出光侧表面，斜面部分对应于发光单元的侧壁。钝化层3的斜面有利于在其上形成第二滤光层4，第二滤光层4的平面部分与斜面部分的夹角约为95°～160°。
在本发明实施例中，第二滤光层4用于透射红色光和绿色光，反射蓝色光。由于颜色转换材料对于发光芯片出射的蓝色光的转换效率并不是100％，因此未被利用的蓝色光直接出射会导致红色发光单元和绿色发光单元存在色偏的问题。因此在红色发光单元和绿色发光单元的出光侧设置第二滤光层4可以将未被利用的蓝色光被反射回发光单元中再次激发颜色转换材料，提高红色发光单元和绿色发光单元的出光效率。
本发明实施例通过设置第一滤光层23和第二滤光层4形成对不同颜色光线的反射腔，可以提高蓝色光的转化效率、减少光损失。
图4示出了红色发光单元或绿色发光单元的光路，其中，虚线表示蓝色光的光路，实线表示红色发光单元或绿色发光单元中由颜色转换层受激发射的红色光或绿色光的光路。
如图4所示，由发光芯片21中的发光层212出射的蓝色光向各个方向发射，一部分蓝色光入射到纳米孔h中，激发颜色转换材料后转化为红色光或绿色光。经过转换的红色光或者绿色光向各个方向发射，其中一部分红色光或绿色光透过第二滤光层4向外出射，另外一部分向发光芯片21一侧出射的红色光或绿色光被第一滤光层23反射后向外出射。而未能完全转化的蓝色光则无法经过第二滤光层4，被第二滤光层4反射回发光单元中，经过第一滤光层23以及发光芯片的外延层后被电极反射，再次激发颜色转换材料转化为红色光或绿色光向外出射，直至彻底转化。而从发光芯片21的侧面出射的蓝色光经由侧壁处的第二滤光层4反射后返回至发光单元中，经过激发颜色转换材料转化为红色光或绿色光后向外出射。由此，只有转换后的红色光或者绿色光可以从发光单元中外向出射，提高了蓝色光的转化效率，同时提高红色光或绿色光的出射效率，减少光损失。
图5示出了蓝色发光单元的光路，其中，虚线表示蓝色光的光路。
如图5所示，蓝色发光单元与红色发光单元及绿色发光单元相邻设置，因此蓝色发光单元的侧壁与红色发光单元或绿色发光单元***的第二滤光层4相邻。在蓝色发光单元中纳米孔中不填充或填充透明介质，由发光芯片21出射的蓝色光向各个方向发射，其中正面出射的蓝色光直接向外出射，从侧面出射的蓝色光由侧壁处的第二滤光层4反射后改变方向，经过多次反射最终由蓝色发光单元的正面出射，由此可以增强蓝色发光单元正面的出光效率，减少串扰。
位于隔离槽U内的第二滤光层4还充当了隔离层的作用，第二滤光层4反射蓝色光的作用一方面可以避免蓝色光向相邻的发光单元出射产生串扰，另一方向可以减少蓝色光损失，提高光出射效率。第二滤光层4通过反射实现的隔离性质还可以避免因光吸收发热导致器件性能下降的问题。
在具体实施时，第一滤光层23和第二滤光层4均可以采用布拉格反射层。布拉格反射层一般为至少两种高折射率材料和低折射率材料交替排列组成的周期性薄膜，通过调整膜层材料的折射率和厚度可以使第一滤光层23和第二滤光层4的反射率达到95％以上，甚至接近100％。
对于第一滤光层23，通过设计可以使得第一滤光层23在蓝色光波段(420nm～480nm)的反射率较低，在绿色光波段(500nm～580nm)和红色光波段(600nm～700nm)的反射率较高，从而实现透射蓝色光，反射红色光和绿色光的作用。
对于第二滤光层4，通过设计可以使得第二滤光层4在蓝色光波段(420nm～480nm)的反射率较高，而绿色光波段(500nm～580nm)和红色光波段(600nm～700nm)的反射率较低，从而实现反射蓝色光，透射红色光和绿色光的作用。
在具体实施时，可以采用SiO2和TiO2的两种折射率不同的材料重复叠加而成布拉格反射层。布拉格反射层可以是单堆结构，也可以是多堆结构，还可以是渐变结构，在此不做限定。除此之外，布拉格反射层的材料可以为包括但不限于氧化硅、氧化钛、氧化铪、氟化镁、氧化钇、硫化锌、氧化锆和氮化硅中的一种或组合。
在本发明实施例中，第一滤光层23为平面结构，厚度约为200nm～1000nm。第二滤光层4包括平面部分和斜面部分，平面部分和斜面部分的厚度相当，约为200nm～3μm。平面部分与斜面部分的夹角约为95°～160°。
如图2和图3所示，显示装置还包括：键合层5和封装基板6。键合层5位于第二滤光层4背离驱动基板1一侧的表面。封装基板6位于键合层5背离驱动基板1一侧的表面。
键合层5对红、绿、蓝三基色光均透过，用于将发光单元与封装基板6粘合或者贴合。键合层5可以采用二氧化硅、氧化铝、环氧树脂、环氧塑封料、硅胶或有机硅塑料等材料，厚度约为100nm～1000nm。
封装基板6对红、绿、蓝三基色光均透过，可以是部分透明或者全透明的。封装基板6位于器件的最外侧，起到保护和支撑器件功能区的作用。封装基板6可以具有诸如但不限于防刮、耐刮、防碎、耐热、柔性、导电和/或耐电、提供偏振光过滤和/或着色的一种或多种品质。封装基板6可以采用蓝宝石、石英玻璃、玻璃等材料，在此不做限定。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
驱动基板，用于提供驱动信号；
多个发光单元，位于所述驱动基板之上，与所述驱动基板电连接；
各所述发光单元均包括发光芯片；所述发光芯片位于靠近所述驱动基板的一侧，与所述驱动基板电连接；
至少部分所述发光单元还包括透光基质层；所述透光基质层位于所述发光芯片背离所述驱动基板的一侧；所述透光基质层中包括多个纳米孔；部分发光单元的所述透光基质层的纳米孔中填充颜色转换材料，所述颜色转换材料用于在所述发光芯片的出射光的激发下出射其它颜色的光。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光单元分为红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元；
其中，所述绿色发光单元包括用于出射绿色光的绿色发光芯片，所述蓝色发光单元包括用于出射蓝色光的蓝色发光芯片；
所述红色发光单元包括用于出射蓝色光的蓝色发光芯片，位于所述蓝色发光芯片背离所述驱动基板一侧的透光基质层，以及在所述透光基质层的纳米孔中填充的红色转换材料；所述红色转换材料用于在蓝色光的激发下出射红色光。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光单元分为红色发光单元、绿色发光单元和蓝色发光单元；
所述红色发光单元、所述绿色发光单元和所述蓝色发光单元均包括用于出射蓝色光的蓝色发光芯片，和位于所述蓝色发光芯片背离所述驱动基板一侧的透明基质层；
其中，所述红色发光单元的所述透光基质层的纳米孔中填充红色转换材料，所述红色转换材料用于在蓝色光的激发下出射红色光；所述绿色发光单元的所述透光基质层的纳米孔中填充绿色转换材料，所述绿色转换材料用于在蓝色光的激发下出射绿色光。
4.如权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，所述红色转换材料和所述绿色转换材料均采用量子点材料。
5.如权利要求2或3所述的显示装置，其特征在于，至少部分所述发光单元还包括：
第一滤光层，位于所述发光芯片与所述透光基质层之间；所述第一滤光层用于透射蓝色光，反射红色光和绿色光；
所述第一滤光层为布拉格反射层。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述发光芯片包括：
n型掺杂层，位于所述第一滤光层背离所述透明基质层的一侧；
发光层，位于所述n型掺杂层背离所述第一滤光层的一侧；
p型掺杂层，位于所述发光层背离所述n型掺杂层的一侧；所述发光层和所述p型掺杂层暴露出部分所述n型掺杂层；
介质层，位于暴露出的所述n型掺杂层和所述p型掺杂层背离所述第一滤光层的一侧；所述介质层包括两个分别暴露出部分所述n型掺杂层和部分所述p型掺杂层的通孔；
两个电极，分别通过两个所述通孔与暴露出的所述n型掺杂层和所述p型掺杂层接触。
7.如权利要求6所述的显示装置，其特征在于，所述n型掺杂层为n型掺杂GaN层，所述p型掺杂层为p型掺杂GaN层；
所述透光基质层为n型重掺杂GaN层，所述透光基质层中的纳米孔采用电化学刻蚀法形成。
8.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，还包括：
钝化层，位于至少部分所述发光单元背离所述驱动基板一侧的表面以及所述发光单元的侧壁上。
9.如权利要求8所述的显示装置，其特征在于，还包括：
第二滤光层，位于所述红色发光单元背离所述驱动基板一侧的表面及侧壁上的所述钝化层上，或者位于所述红色发光单元和所述绿色发光单元背离所述驱动基板一侧的表面及侧壁上的所述钝化层上；所述第二滤光层用于透射红色光和绿色光，反射蓝色光；
所述第二滤光层均采用布拉格反射层。
10.如权利要求9所述的显示装置，其特征在于，还包括：
键合层，位于所述第二滤光层背离所述驱动基板一侧的表面；
封装基板，位于所述键合层背离所述驱动基板一侧的表面。
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