CN210349833U

CN210349833U - 一种超高光转化率彩色膜和显示面板

Info

Publication number: CN210349833U
Application number: CN201921897884.XU
Authority: CN
Inventors: 朱涛
Original assignee: Suzhou Aoshi Micro Technology Co Ltd
Current assignee: Suzhou Aoshi Micro Technology Co Ltd
Priority date: 2019-11-06
Filing date: 2019-11-06
Publication date: 2020-04-17
Anticipated expiration: 2029-11-06

Abstract

本实用新型公开一种超高光转化率彩色膜和显示面板，该彩色膜包括透明基板、开设在透明基板上的多个凹部，凹部上依次设置有第一高透高反膜、封装膜、透明凸点、第二高透高反膜，其中第一高透高反膜对红光、绿光高透，对蓝光高反，第二高透高反膜对蓝光高透，对红光和绿光高反，第一高透高反膜还在部分区域留有透光窗口。本实用新型通过采用两层不同特性的高透高反膜，能够让未完成转化的蓝光在凹面反射镜的作用下聚集，并返回到量子点中继续参与转化，提高光转化效率。

Description

一种超高光转化率彩色膜和显示面板

技术领域

本实用新型属于半导体显示器件技术领域，特别涉及一种微显示面板以及微显示彩色膜。

背景技术

微发光二极管显示器（Micro Light Emitting Diode Display，缩写为 MicroLED）是最近几年发展起来的新一代显示技术，由于Micro-LED硅基微显示器件的像素比较小，RBG子像素的尺寸大概为10μm左右，甚至更小，这对Micro-LED硅基微显示的彩色化提出了比较高的要求。现有技术中，Micro-LED硅基微显示器的彩色化一般有三种方案：1、3D纳米棒技术实现彩色化，这种技术可以在同一衬底上同时制作RGB三色LED，这种技术尚处在研究阶段；

2、RGB三种颜色的芯片逐层分别通过Flip chip或者wafer bonding的方式bonding到硅基背板上，bonding之后再进行LED图形化，这种技术比较复杂，也尚在研究阶段；

3、通过量子点打印（QD，QuantumDots，QD是直径在纳米级别的球形半导体粒子，尺寸不同的QD粒子在蓝光的照射下会反射不同色彩的光线）的方式进行彩色化，参见专利文献CN109411458A，然而该显示器件存在的问题是：量子点膜的光转换效率低，因此蓝光LED发射的蓝光使用效率低。

CN109256456A公开了一种提升Micro-LED显示出光效率的结构，其通过在蓝色LED上表面制作分布式布拉格反射层提高光转换效率，然而该结构制作工艺步骤复杂。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种具有超高光转化效率的彩色膜。

为了实现上述实用新型的目的，本实用新型采用如下技术方案：一种超高光转化率彩色膜，包括：

透明基板，所述的透明基板的一侧表面开设有多个内壁面为圆弧面的凹部，另一侧具有发光面；

第一高透高反膜，覆盖在所述透明基板具有凹部的一侧表面上，所述的第一高透高反膜对第一颜色光和第二颜色光具有高透过率，对第三颜色光高具有反射率，所述的透明基板上还有部分区域不设置所述的第一高透高反膜，以形成可供第三颜色光透过的窗口；

多个量子点，各所述的量子点被填充在所述的凹部内，且多个所述的量子点包括受激后发射第一颜色光的第一量子点和受激后发射第二颜色光的第二量子点；

多个透明凸点，多个所述的透明凸点分别设置在各个所述的量子点上，且所述的透明凸点具有弧形外表面；

第二高透高反膜，覆盖在多个所述的透明凸点上，所述的第二高透高反膜对第一颜色光和第二颜色光具有高反射率，对第三颜色光具有高透过率。

上述技术方案中，优选的，所述的凹部的圆弧面与所述的透明凸点的圆弧面均为球冠状曲面。

上述技术方案中，优选的，所述的凹部的底面与所述的透明凸点的底面的面积相等。

上述技术方案中，优选的，多个所述的凹部包括第一凹部和深度小于第一凹部的第二凹部，所述的第一量子点被填充在所述第一凹部内，所述的第二量子点被填充在所述第二凹部内。

上述技术方案中，优选的，所述的第三颜色光为蓝光，所述的第一颜色光为红光或绿光中的一种，所述的第二颜色光为红光或绿光中的另一种。

上述技术方案中，优选的，所述的透明凸点与所述的量子点之间还设置有透明封装膜，各所述的第一量子点和第二量子点分别被所述的透明封装膜覆盖并封装。

上述技术方案中，优选的，所述的透明凸点的构成材料为PET、PI、PMMA、SiO₂、Al₂O₃中的一种。

本实用新型的另一目的是提供一种具有超高光转化率的彩色显示面板。

为此本实用新型采用了如下技术方案：一种彩色显示面板，包括若干LED芯片、覆盖在所述的LED芯片上的彩色膜，所述的彩色膜是前述的超高光转化率彩色膜，所述的LED芯片与所述的彩色膜一体封装。

本实用新型与现有技术相比获得如下有益效果：本实用新型通过采用两层不同特性的高透高反膜，让未完成转化的蓝光在凹面反射镜的作用下聚集，并返回到量子点中继续参与转化，提高光转化效率；同时本实用新型还通过凹面反射作用，使光反射路径向凹面镜焦点聚焦，进而减少反射光在量子点内的路径长度，降低反射光湮灭的机率，进一步提高转化效率。

附图说明

附图1-图6为本实用新型的彩色膜的制造过程示意图；

附图7为本实用新型的彩色显示面板的结构示意图；

其中：10、透明基板；11、凹部； 12、发光面；20、第一高透高反膜；21、窗口； 30、封装膜；40、透明凸点；50、第二高透高反膜；60、LED。

具体实施方式

为详细说明实用新型的技术内容、构造特征、所达成目的及功效，下面将结合实施例并配合附图予以详细说明。在下面的描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对实用新型的各种示例性实施例或实施方式的详细说明。然而，各种示例性实施例也可以在没有这些具体细节或者在一个或更多个等同布置的情况下实施。此外，各种示例性实施例可以不同，但不必是排他的。例如，在不脱离实用新型构思的情况下，可以在另一示例性实施例中使用或实现示例性实施例的具体形状、构造和特性。

除非另有说明，否则示出的示例性实施例将被理解为提供可以在实践中实现实用新型构思的一些方式的不同细节的示例性特征。因此，除非另有说明，否则在不脱离实用新型构思的情况下，不同实施例的特征、组件、模块、层、膜、面板、区域和/或方面等可以另外组合、分离、互换和/或重新布置。

在附图中，为了清楚性和/或描述性的目的，可以夸大元件的尺寸和相对尺寸。当示例性实施例可以不同地实施时，可以不同于所描述的顺序来执行具体的工艺顺序。例如，可以基本同时执行或者以与所描述的顺序相反的顺序执行两个连续描述的工艺。此外，同样的附图标记表示同样的元件。

当诸如层的元件被称为“在”另一元件或层“上”、“连接到”或“结合到”另一元件或层时，该元件或层可以直接在所述另一元件或层上、直接连接到或直接结合到所述另一元件或层，或者可以存在中间元件或层。然而，当元件或层被称为“直接在”另一元件或层“上”、“直接连接到”或“直接结合到”另一元件或层时，不存在中间元件或层。为此，术语“连接”可以指具有或不具有中间元件的物理连接、电连接和/或流体连接。

虽然在此可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种类型的元件，但这些元件不应受这些术语限制。这些术语用于将一个元件与另一元件区分开。因此，在不脱离公开的教导的情况下，下面讨论的第一元件可以被命名为第二元件。

为了描述性目的，可以在此使用诸如“在……之下”、“在……下方”、“在……下”、“下”、“在……上方”、“上”、“在……之上”、“较高的”、“侧”(例如，如在“侧壁”中)等的空间相对术语，由此来描述如附图中示出的一个元件与另一(其它)元件的关系。空间相对术语意图包括设备在使用、操作和/或制造中除了附图中描绘的方位之外的不同方位。例如，如果附图中的设备被翻转，则被描述为“在”其它元件或特征“下方”或“之下”的元件随后将被定位为“在”所述其它元件或特征“上方”。因此，示例性术语“在……下方”可以包括上方和下方两种方位。此外，设备可以被另外定位(例如，旋转90度或者在其它方位处)，如此，相应地解释在此使用的空间相对描述语。

在此使用的术语是出于描述特定实施例的目的，而不意图进行限制。如在此所使用的，除非上下文另外清楚地指出，否则单数形式“一”、“一个(种/者)”和“所述(该)”也意图包括复数形式。此外，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”以及它们的变型时，说明存在所陈述的特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组，但不排除存在或附加一个或更多个其它特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。还要注意的是，如在此使用的，术语“基本上”、“大约”和其它类似的术语被用作近似的术语而不是作为程度的术语，如此，它们被用来解释将由本领域普通技术人员认识到的测量值、计算值和/或提供值的固有偏差。

在此参照作为理想化示例性实施例和/或中间结构的示意图的剖视图和/或分解图示来描述各种示例性实施例。如此，将预期出现例如由制造技术和/或公差引起的图示的形状的变化。因此，在此公开的示例性实施例不应被解释为局限于具体示出的区域的形状，而是将包括由例如制造导致的形状上的偏差。以这种方式，附图中示出的区域可以在本质上是示意性的，并且这些区域的形状可以不反映装置的区域的实际形状，如此，不必意图进行限制。

除非另有定义，否则在此使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本公开作为其一部分的领域的普通技术人员通常理解的含义相同的含义。除非在此明确地如此定义，否则术语(诸如在通用字典中定义的术语)应该被解释为具有与它们在相关领域的上下文中的含义一致的含义，并且不应以理想的或过于形式化的含义进行解释。

本实用新型公开的是一种可用于Micro-LED、Mini-LED、OLED等显示结构的超高光转化率彩色膜及其制造方法，同时本实施例还公开了该彩色膜应用于Micro-LED(硅基彩色微发光二极管显示面板)的具体结构。

附图1-6显示了本实用新型的超高光转化率彩色膜的制造过程，包括：

提供一透明基板10，该透明基板10可由PI、PET、PMMA等材料制成，通过光刻方法或纳米压印的方法在透明基板10的一侧表面上形成多个内壁面为圆弧面的凹部，透明基板10上与凹部相对的另一侧表面形成发光面12，另外，多个凹部根据深度不同分为第一凹部和第二凹部两种尺寸，第一凹部和第二凹部会被填充不同的QD溶液，在设计光路结构的时候，可以根据红光和绿光转化效率的不同，计算凹部的尺寸，以便于可以配出较好的白光；

在透明基板10上设置一层第一高透高反膜20，第一高透高反膜20对红光和绿光具有高透过率，对蓝光高具有反射率，对第一高透高反膜20进行图形化处理，使透明基板10上的部分区域不被第一高透高反膜20遮盖，形成可供蓝光透过的窗口21，优选的，第一高透高反膜为分布式布拉格反射镜薄膜；

通过量子打印、压印或光刻等工艺，在多个第一凹部内分别填充受激后发射绿光的第一量子点QD₁，在多个第二凹部内填充受激发后发射红光的第二量子点QD₂，由于红绿蓝配色比例要求，以及绿光的转化效率更低等原因，因此通常将第一量子点的体积设计的要大于第二量子点的体积；

对透明基板10进行透明薄膜封装，使各个量子点均与外界隔绝；

在封装膜上与多个量子点相对的位置上设置透明凸点40，这些透明凸点由PET（聚酯基片）、透明PI（聚酰亚胺薄膜）、PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、SiO₂、Al₂O₃等材料中的一种制成，透明凸点40具有弧形外表面；

最后，在透明基板10上设置覆盖多个透明凸点40的第二高透高反膜50，第二高透高反膜50对红光和绿光具有高反射率，对蓝光具有高透过率，优选的，第二高透高反膜50为分布式布拉格反射镜薄膜。

通过上述方法，最终可以获得图6结构的彩色膜，可以看到透明基板10上设置有图形化的多个凹部，凹部上依次设置有第一高透高反膜20、封装膜30、透明凸点40、第二高透高反膜50，其中第一高透高反膜20对红光、绿光高透，对蓝光高反，第二高透高反膜对蓝光高透，对红光和绿光高反，第一高透高反膜20还在部分区域留有透光窗口21。其中，凹部和透明凸点的圆弧面优选为球冠状曲面，球冠状曲面配合高透高反膜能够形成凹面反射镜，这样蓝光能够在第一高透高反膜20的表面进行凹面反射，而红光和绿光能够在第二高透高反膜50的表面形成凹面反射，因此可以产生更好的汇聚光的效果，减少反射光在量子点内的路径长度，降低反射光湮灭的几率。凹面反射镜的焦点最好设置在弦的中点位置。在其他实施例中，凹部和透明凸点的弧形表面也可以采用非球面形式，但非球面的凹面镜汇聚光线的效果没有球面的好。

如图7所示，该彩色膜应用在Micro-LED面板当中，彩色膜覆盖在LED上，并与LED一体封装，图中蓝光用双箭头线表示，红光和绿光用单箭头线表示。蓝光LED60在一侧照射透明基板10，蓝光先后穿过第二高透高反膜50、透明凸点40、封装膜30后进入第一量子点QD₁，第一量子点QD₁内的纳米粒子受到蓝光激发后发射绿色光向四处发散，朝向发光面12发射的绿光穿过第一高透高反膜20、透明基板10，从发光面12向各个方向发散；而朝向透明凸点40一侧发射的绿光被第二高透高反膜50反射，返回第一量子点内并最终从发光面12一侧出射；同时，没有完成转化的蓝光在第一高透高反膜10处被反射再次进入第一量子点继续完成转化。

进入第二量子点QD₂的蓝光转化过程与第一量子点QD₁内相同，经过转化的红光从发光面12一侧出射，而未经转化的蓝光被重复反射回量子点中继续参与转化，提高光转化效率。

在本实施例中，凹部11和透明凸点40的弧形表面均为球冠状曲面，采用的圆弧面曲率可以相同，也可以不相同。凹部11所在球缺的底面和透明凸点40所在球冠的底面的面积大小相同，这使得出射光能够100%入射。在其他实施例中，凹部11所在球缺的底面和透明凸点40所在球冠的底面的面积大小也可以不同，比如可以通过设计另外的光学结构进行补充。

由于红光转化效率高于绿光，在设计彩色膜发光结构的时候，可以将凹部制作成具有较大深度的第一凹部和较浅深度的第二凹部两种，发射绿光的第一量子点QD₁填充在第一凹部内，发射红光的第二量子点QD₂填充在所述第二凹部内，使得更多的第一量子点QD₁参与转化，设计时可以根据需要选择合适的尺寸。

Claims

1.一种超高光转化率彩色膜，其特征在于，包括：

透明基板（10），所述的透明基板（10）的一侧表面开设有多个内壁面为圆弧面的凹部，另一侧具有发光面（12）；

第一高透高反膜（20），覆盖在所述透明基板（10）具有凹部的一侧表面上，所述的第一高透高反膜（20）对第一颜色光和第二颜色光具有高透过率，对第三颜色光高具有高反射率，所述的透明基板（10）上还有部分区域不设置所述的第一高透高反膜（20），以形成可供第三颜色光透过的窗口（21）；

多个量子点，各所述的量子点被填充在所述的凹部内，且多个所述的量子点包括受激后发射第一颜色光的第一量子点（QD₁）和受激后发射第二颜色光的第二量子点（QD₂）；

多个透明凸点（40），多个所述的透明凸点（40）分别设置在各个所述的量子点上，且所述的透明凸点（40）具有弧形外表面；

第二高透高反膜（50），覆盖在多个所述的透明凸点（40）上，所述的第二高透高反膜（50）对第一颜色光和第二颜色光具有高反射率，对第三颜色光具有高透过率。

2.根据权利要求1所述的一种超高光转化率彩色膜，其特征在于：所述的凹部的圆弧面与所述的透明凸点的圆弧面均为球冠状曲面。

3.根据权利要求2所述的一种超高光转化率彩色膜，其特征在于：所述的凹部的底面与所述的透明凸点的底面的面积相等。

4.根据权利要求1所述的一种超高光转化率彩色膜，其特征在于：多个所述的凹部包括第一凹部和深度小于第一凹部的第二凹部，所述的第一量子点（QD₁）被填充在所述第一凹部内，所述的第二量子点（QD₂）被填充在所述第二凹部内。

5.根据权利要求1所述的一种超高光转化率彩色膜，其特征在于：所述的第三颜色光为蓝光，所述的第一颜色光为红光或绿光中的一种，所述的第二颜色光为红光或绿光中的另一种。

6.根据权利要求1所述的一种超高光转化率彩色膜，其特征在于：所述的透明凸点（40）与所述的量子点之间还设置有透明封装膜（30），各所述的第一量子点（QD₁）和第二量子点（QD₂）分别被所述的透明封装膜（30）覆盖并封装。

7.根据权利要求1所述的一种超高光转化率彩色膜，其特征在于：所述的透明凸点的构成材料为PET、PI、PMMA、SiO₂、Al₂O₃中的一种。

8.一种显示面板，包括若干LED芯片、覆盖在所述的LED芯片上的彩色膜，其特征在于：所述的彩色膜是权利要求1-5中任意一项所述的超高光转化率彩色膜，所述的LED芯片与所述的彩色膜一体封装。