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Micro LED混合出光结构及其制备方法

文献发布时间:2024-01-17 01:14:25


Micro LED混合出光结构及其制备方法

技术领域

本公开涉及Micro LED显示技术领域,尤其涉及一种Micro LED混合出光结构及其制备方法。

背景技术

目前,现有Micro LED显示技术,大多通过巨量转移技术将红色(Red,R)、绿色(Green,G)和蓝色(Blue,B)即RGB三色像素分别转移到驱动基板上,使RGB三个单色像素依次在同一平面上排布,基于每个像素可通过驱动背板驱动发光,进而将RGB三个单色像素共同组成一个可显示所有颜色的像素结构,即,使RGB三个单色像素为一组全彩显示的像素结构。

基于全彩显示的原理,人眼具有感受红光、绿光与蓝光的三种不同的视锥细胞,分别对应接收不同波长的光线,即560nm、530nm和440nm。具体地,波长为570nm的电磁波通常被定义为黄光,而在利用RGB三个单色像素发光时,如使红光和绿光合起来射向眼睛,感知红光和绿光的视锥细胞会产生和接收黄光一样的感觉,且大脑会判定当前为黄光,从而通过并行像素组成了人眼欺骗式颜色,不利于人眼对真实色彩的感知。

发明内容

为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题,本公开提供了一种Micro LED混合出光结构及其制备方法。

本公开提供了一种Micro LED混合出光结构,该结构包括:第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件以及电光调制元件;

所述电光调制元件设置于所述第二发光元件的出光面一侧;所述第一发光元件和所述第三发光元件均设置于所述电光调制元件背离所述第二发光元件的一侧;且所述第一发光元件、所述第二发光元件和所述第三发光元件在所述出光面所在平面上的垂直投影相互错开;

所述第二发光元件用于发出蓝光,所述第一发光元件和所述第三发光元件分别用于发出绿光和红光中的一种且发光颜色不同;所述电光调制元件至少用于基于电控调整蓝光传输路径,将蓝光引导至所述第一发光元件或所述第三发光元件,以蓝绿或蓝红混合出光。

可选地,所述电光调制元件包括第一电致折射体、第二电致折射体、第三电致折射体以及第四电致折射体;

所述第一电致折射体与所述第一发光元件对位设置,且位于所述第一发光元件的背光侧;

所述第二电致折射体与所述第四电致折射体均与所述第二发光元件对位设置,且位于所述第二发光元件的出光侧,所述第二电致折射体位于所述第四电致折射体背离所述第二发光元件的一侧;

所述第三电致折射体与所述第三发光元件对位设置,且位于所述第三发光元件的背光侧;

其中,针对混合出光,所述第一电致折射体和所述第四电致折射体用于对蓝光进行透射,所述第二电致折射体和所述第三电致折射体用于对蓝光进行反射;或者,所述第一电致折射体和所述第二电致折射体用于对蓝光进行反射,所述第三电致折射体和所述第四电致折射体用于对蓝光进行透射。

可选地,所述第一电致折射体、所述第二电致折射体以及所述第三电致折射体设置于同一水平高度;

其中,针对蓝光出光,所述第二电致折射体与所述第四电致折射体用于共同对蓝光进行透射;针对绿光出光,所述第一电致折射体用于阻挡绿光透射;针对红光出光,所述第三电致折射体用于阻挡红光透射。

可选地,所述第一电致折射体、第二电致折射体、第三电致折射体以及第四电致折射体包括:

沿光线传输方向,依次层叠设置的第一电极层、电致折射率层和第二电极层;

其中,所述第一电极层为阳极,所述第二电极层为阴极。

可选地,所述第四电致折射体与所述第二发光元件共阴极;

和/或,所述第四电致折射体的阳极两端设有侧壁,用于将阳极引出。

可选地,所述电光调制元件还包括分光结构;

所述分光结构设置于所述第四电致折射体所在平面与所述第二电致折射体所在平面之间,所述分光结构至少用于通过反射和/或透射,将蓝光引导至所述第一电致折射体或所述第三电致折射体。

可选地,所述分光结构包括第一反射元件、第二反射元件、第三反射元件以及第四反射元件;

所述第一反射元件倾斜设置于所述第一电致折射体背离所述第一发光元件的一侧;

所述第二反射元件和所述第三反射元件交叉设置于所述第二电致折射体和所述第四电致折射体之间;

所述第四反射元件倾斜设置于所述第三电致折射体背离所述第三发光元件的一侧;

所述第一反射元件和所述第四反射元件用于对经过的光进行全反射;所述第二反射元件和所述第三反射元件分别至少用于反射绿光和红光中的一种且颜色不同。

可选地,所述第一反射元件和所述第二反射元件平行设置,所述第三反射元件和所述第四反射元件平行设置;

所述第二反射元件和所述第三反射元件还至少用于对蓝光反射和透射。

可选地,该结构还包括反射结构;所述反射结构围绕所述第二发光元件设置。

可选地,所述反射结构包括围绕所述第二发光元件至少部分侧面的第一蓝光反射层;

所述第一蓝光反射层用于反射侧面的蓝光至出光侧。

可选地,所述反射结构还包括设置于所述第二发光元件的出光侧,且嵌入所述共阴极内部的蓝光准直层;

所述蓝光准直层用于基于反射和透射,对蓝光进行预设角度的准直。

可选地,所述反射结构还包括设置于所述第二发光元件的背光侧的第二蓝光反射层;

所述第二蓝光反射层用于反射背光侧的蓝光至出光侧。

可选地,还包括发光基板和驱动基板;

所述发光基板设置于所述驱动基板的一侧;所述发光基板为氮化镓基板,且所述第二发光元件设置于所述氮化镓基板内部;

所述驱动基板用于对所述发光基板进行驱动点亮。

可选地,所述第一发光元件和所述第三发光元件为自发光器件或光致发光器件。

本公开还提供了一种Micro LED混合出光结构的制备方法,用于制备以上任一种所述的Micro LED混合出光结构;所述方法包括:

制备第二发光元件,以及提供第一发光元件和第三发光元件;

在第二发光元件的出光面一侧形成电光调制元件;

在所述电光调制元件背离所述第二发光元件的一侧形成所述第一发光元件和所述第三发光元件;

其中,所述第二发光元件用于发出蓝光,所述第一发光元件和所述第三发光元件分别用于发出绿光和红光中的一种且发光颜色不同;所述电光调制元件至少用于基于电控调整蓝光传输路径,将蓝光引导至所述第一发光元件或所述第三发光元件,以蓝绿或蓝红混合出光。

可选地,所述形成电光调制元件包括:

在所述第二发光元件的出光侧制备第四电致折射体;

在所述第四电致折射体背离所述第二发光元件的一侧形成分光结构;

在所述分光结构背离所述第四电致折射体的一侧形成第一电致折射体、第二电致折射体以及第三电致折射体。

可选地,所述形成分光结构包括:

在所述第四电致折射体背离所述第二发光元件的一侧形成第一反射元件、第二反射元件、第三反射元件以及第四反射元件。

可选地,该方法还包括:

提供发光基板和驱动基板;

利用混合键合方式,将所述发光基板和所述驱动基板形成电性连接。

本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点:

本公开实施例提供的Micro LED混合出光结构,包括第一发光元件、第二发光元件、第三发光元件以及电光调制元件;电光调制元件设置于第二发光元件的出光面一侧;第一发光元件和第三发光元件均设置于电光调制元件背离第二发光元件的一侧;且第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件在出光面所在平面上的垂直投影相互错开;第二发光元件用于发出蓝光,第一发光元件和第三发光元件分别用于发出绿光和红光中的一种且发光颜色不同;电光调制元件至少用于基于电控调整蓝光传输路径,将蓝光引导至第一发光元件或第三发光元件,以蓝绿或蓝红混合出光。如此,实现了在第一发光元件或第三发光元件的混合出光,从而利于人眼对真实色彩的感知。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分,示出了符合本公开的实施例,并与说明书一起用于解释本公开的原理。

为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,对于本领域普通技术人员而言,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开实施例提供的一种Micro LED混合出光结构的结构示意图;

图2为本公开实施例提供的另一种Micro LED混合出光结构的结构示意图;

图3为本公开实施例提供的一种等效折射率随电压变化的示意图;

图4为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图;

图5为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图;

图6为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图;

图7为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图;

图8为本公开实施例提供的一种Micro LED混合出光结构的制备方法的流程示意图;

图9为本公开实施例提供的一种第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件的排布结构示意图。

其中,110、第一发光元件;120、第二发光元件;130、第三发光元件;140、电光调制元件;141、第一电致折射体;142、第二电致折射体;143、第三电致折射体;144、第四电致折射体;145、分光结构;01、第一电极层;02、电致折射率层;03、第二电极层;04、第一反射元件;05、第二反射元件;06、第三反射元件;07、第四反射元件;150、反射结构;151、第一蓝光反射层;152、蓝光准直层;153、第二蓝光反射层;160、内部走线;170、发光基板;180、驱动基板。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点,下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是,在不冲突的情况下,本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开,但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施;显然,说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例,而不是全部的实施例。

下面结合附图,对本公开实施例提供的Micro LED混合出光结构及其制备方法进行示例性说明。

示例性地,在一些实施例中,图1为本公开实施例提供的一种Micro LED混合出光结构的结构示意图。参照图1,该结构包括第一发光元件110、第二发光元件120、第三发光元件130以及电光调制元件140;电光调制元件140设置于第二发光元件120的出光面一侧;第一发光元件110和第三发光元件130均设置于电光调制元件140背离第二发光元件120的一侧;且第一发光元件110、第二发光元件120和第三发光元件130在出光面所在平面上的垂直投影相互错开;第二发光元件120用于发出蓝光,第一发光元件110和第三发光元件130分别用于发出绿光和红光中的一种且发光颜色不同;电光调制元件140至少用于基于电控调整蓝光传输路径,将蓝光引导至第一发光元件110或第三发光元件130,以蓝绿或蓝红混合出光。

其中,第一发光元件110、第二发光元件120以及第三发光元件130分别为发出不同颜色光的发光元件。示例性地,第二发光元件120为发出蓝光的元件,第一发光元件110可为发出绿光的元件,第三发光元件130可为发出红光的元件;或者,第一发光元件110可为发出红光的元件,第三发光元件130可为发出绿光的元件,只需保证第二发光元件120发出蓝光即可,在此关于第一发光元件110和第三发光元件130的发光颜色不做限定。

其中,电光调制元件140为用于通过调整蓝光的传输路径,以实现混合出光的元件,如电光调制元件140可通过外部施加的电场的作用,改变自身的折射率,以对相应的光如蓝光形成反射或透射等,后文中对电光调制元件140的具体作用原理进行示例性说明。

具体地,电光调制元件140可基于电控调整第二发光元件120出光面一侧的传输介质对蓝光的透过与否,从而改变蓝光的传输路径;示例性地,针对蓝绿混合出光:通过第二发光元件120发出蓝光,第一发光元件110发出绿光,第三发光元件130发出红光,利用电光调制元件140选择性地使对应第一发光元件110处的传输介质透过蓝光,进而在第一发光元件110处实现蓝绿混合出光;或者,针对蓝红混合出光:在此基础上,也可利用电光调制元件140选择性地使对应第三发光元件130处的传输介质透过蓝光,进而在第三发光元件130处实现蓝红混合出光。需要说明的是,当通过第一发光元件110发出红光,第三发光元件130发出绿光时,与以上混合出光的原理一致,在此不再赘述。

不难理解的是,将第一发光元件110和第三发光元件130均设置在电光调制元件140的上方,即电光调制元件140背离第二发光元件120的一侧,能够利用电光调制元件140对蓝光的传输路径进行对应调整,从而使蓝光由目标发光元件如第一发光元件110或第三发光元件130出射,形成对应颜色的混合出光。

需要说明的是,基于Micro LED的显示原理和显示需求,在驱动基板上方通常设有阵列排布的像素区域,第一发光元件110、第二发光元件120以及第三发光元件130分别对应一个独立的像素区域,为此,第一发光元件110、第二发光元件120和第三发光元件130在出光面所在平面上的垂直投影相互错开,以更好地实现Micro LED的全彩显示。

本公开实施例提供的Micro LED混合出光结构,包括第一发光元件110、第二发光元件120、第三发光元件130以及电光调制元件140;电光调制元件140设置于第二发光元件120的出光面一侧;第一发光元件110和第三发光元件130均设置于电光调制元件140背离第二发光元件120的一侧;且第一发光元件110、第二发光元件120和第三发光元件130在出光面所在平面上的垂直投影相互错开;第二发光元件120用于发出蓝光,第一发光元件110和第三发光元件130分别用于发出绿光和红光中的一种且发光颜色不同;电光调制元件140至少用于基于电控调整蓝光传输路径,将蓝光引导至第一发光元件110或第三发光元件130,以蓝绿或蓝红混合出光。如此,实现了在第一发光元件110或第三发光元件130的混合出光,从而利于人眼对真实色彩的感知。

在一些实施例中,图2为本公开实施例提供的另一种Micro LED混合出光结构的结构示意图。在图1的基础上,参照图2,电光调制元件140包括第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143以及第四电致折射体144;第一电致折射体141与第一发光元件110对位设置,且位于第一发光元件110的背光侧;第二电致折射体142与第四电致折射体144均与第二发光元件120对位设置,且位于第二发光元件120的出光侧,第二电致折射体142位于第四电致折射体144背离第二发光元件120的一侧;第三电致折射体143与第三发光元件130对位设置,且位于第三发光元件130的背光侧。

其中,针对混合出光,第一电致折射体141和第四电致折射体144用于对蓝光进行透射,第二电致折射体142和第三电致折射体143用于对蓝光进行反射;或者,第一电致折射体141和第二电致折射体142用于对蓝光进行反射,第三电致折射体143和第四电致折射体144用于对蓝光进行透射。

其中,第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143以及第四电致折射体144均为电极和电致折射率层组成的结构,电光调制元件140通过向和电致折射率层连接的电极施加电场,进一步调整电致折射率层的折射率,从而能够选择对相应的光如蓝光进行反射或透射,关于第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143以及第四电致折射体144的具体结构在后文中说明。

具体地,第一电致折射体141设置在第一发光元件的正下方(对应背光侧),第二电致折射体142与第四电致折射体144均设置在第二发光元件的正上方(对应出光侧),第三电致折射体143设置在第三发光元件的正下方(对应背光侧)。需要说明的是,第二电致折射体142设置于第四电致折射体144的正上方,并与第一电致折射体141和第三电致折射体143设置于同一高度处。

其中,当第一发光元件用于发出绿光,第三发光元件用于发出红光时,针对蓝绿混合出光的情况,第一电致折射体141和第四电致折射体144对蓝光进行透射,第二电致折射体142和第三电致折射体143对蓝光进行反射;如此,通过第一电致折射体141和第四电致折射体144的透射作用,以及第二电致折射体142和第三电致折射体143的反射作用,最终使蓝光能够经第四电致折射体144透过第一电致折射体141而发出蓝绿光。

针对蓝红混合出光的情况,第一电致折射体141和第二电致折射体142对蓝光进行反射,第三电致折射体143和第四电致折射体144对蓝光进行透射;如此,通过第一电致折射体141和第二电致折射体142的反射作用,以及第三电致折射体143和第四电致折射体144的透射作用,最终使蓝光能够经第四电致折射体144透过第三电致折射体143而发出蓝红光。

在一些实施例中,继续参照图2,第一电致折射体141、第二电致折射体142以及第三电致折射体143设置于同一水平高度;其中,针对蓝光出光,第二电致折射体142与第四电致折射体144用于共同对蓝光进行透射;针对绿光出光,第一电致折射体141用于阻挡绿光透射;针对红光出光,第三电致折射体143用于阻挡红光透射。

其中,针对第一发光元件110、第二发光元件120以及第三发光元件130各自单独发光的情况,通过调整第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143以及第四电致折射体144的折射率,使绿光、蓝光和红光均直接沿垂直方向出光,即,利用三个发单色光的发光元件共同组成所有颜色的光,而非利用单色光的混合发出所有颜色的光。

结合以上各自单独发光的情况,示例性地,通过调整第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143以及第四电致折射体144的相应折射率,包括第二电致折射体142和第四电致折射体144通过分配电压形成对应的折射率,使第二电致折射体142与第四电致折射体144能够透过蓝光,第一电致折射体141能够阻挡绿光透过,第四电致折射体144能够阻挡红光透过,进一步地,第一发光元件110发出的绿光直接沿上方的出光侧出射,第二发光元件120发出的蓝光经第四电致折射体144到达第二电致折射体142并出射,第三发光元件130发出的红光直接沿上方的出光侧出射,以形成常态化的彩色显示。

不难理解的是,将第一电致折射体141、第二电致折射体142以及第三电致折射体143设置于同一水平高度,能够将蓝光更好地引导至第一发光元件110或第三发光元件130,利于对蓝光的传输路径进行调整,便于实现混合出光。

在一些实施例中,继续参照图2,第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143以及第四电致折射体144包括:沿光线传输方向,依次层叠设置的第一电极层01、电致折射率层02和第二电极层03;其中,第一电极层01为阳极,第二电极层03为阴极。

需要说明的是,电致折射率层02为电致折射率变化层(简称KDP),基于电场作用(如电压)改变自身的折射率,选择性地透过对应的光或反射对应的光。

其中,第一电极层01和第二电极层03为用于向电致折射率层02提供电场作用的电极结构;具体地,通过向第一电极层01(阳极)和第二电极层03(阴极)施加电场,能够调整第一电致折射体141、第二电致折射体142、第三电致折射体143或者第四电致折射体144的电致折射率层02的折射率,选择性地透过蓝光或反射蓝光,以进一步改变蓝光的传输路径,最终形成混合出光或仅发出单色光,在其他实施方式中,可根据不同的出光情况施加预设电压以形成相应的折射率,关于出光情况的具体内容可参见上文进行理解。

示例性地,图3为本公开实施例提供的一种等效折射率随电压变化的示意图。参照图3,其中,横轴X1代表电压,单位为伏特(V);纵轴Y1代表电致折射率层02的等效折射率;由图3可知,对电致折射率层02进行电场作用时,会使电致折射率层02的等效折射率随之改变,基于电致折射率层02的等效折射率的不同,能够选择对相应的光如红光、绿光或者蓝光进行反射还是进行透射。

示例性地,第一电极层01和第二电极层03的材料可以为氧化铟锡(即Indium TinOxide, ITO)或其他金属材料,电致折射率层02的材料可为ITO或液晶等材料,在其他实施方式中,第一电极层01、第二电极层03和电致折射率层02还可为本领域技术人员可知的其他材料形成,在此不限定。

在一些实施例中,图4为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图。参照图4,第四电致折射体144与第二发光元件120共阴极;和/或,第四电致折射体144的阳极两端设有侧壁,用于将阳极引出。

其中,共阴极为第二发光元件120所在发光基板的阴极,第四电致折射体144通过和第二发光元件120共用阴极,减少了再单独制作第四电致折射体144中的第二电极层03的步骤,从而简化了后续的电极制备流程,同时利于Micro LED混合出光结构的小型化,提高了内部空间结构的利用率。

需要说明的是,由于阳极的厚度通常较薄,可在第四电致折射体144的阳极两端形成侧壁,以将阳极引出,便于后续和其他相关电路连接,从而利于进一步扩展内部电路(如驱动电路)的功能。此外,若需制备第四电致折射体144的阳极的侧壁,虽然阳极的侧壁为透明结构,对光的损耗非常小(可忽略不计),但是为避免反射过程中的其他干扰,后续制备过程中该侧壁需避开分光结构中反射光的路线区域设置。

在一些实施例中,图5为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图。在图4的基础上,参照图5,电光调制元件140还包括分光结构145;分光结构145设置于第四电致折射体144所在平面与第二电致折射体142所在平面之间,分光结构145至少用于通过反射和/或透射,将蓝光引导至第一电致折射体141或第三电致折射体143。

示例性地,当第一发光元件110用于发出绿光,第三发光元件130用于发出红光时,针对混合出蓝绿光的情况,分光结构145通过反射和透射,将大多数蓝光引导至第一电致折射体141;针对混合出蓝红光的情况,分光结构145通过反射和透射,将大多数蓝光引导至第三电致折射体143。需要说明的是,由于分光结构145的分光特性,在理想状态下,第二发光元件120发出的蓝光能够全部传输至第一发光元件110或第三发光元件130位置处,以实现较高效率的混合出光,关于分光结构145的分光特性后文中示例性说明。

不难理解的是,针对仅出单色光的情况,分光结构145还可以通过透射,将蓝光由第四电致折射体144引导至第二电致折射体142,同时第二电致折射体142对蓝光进行透射,最终发出蓝光。

在一些实施例中,继续参照图5,分光结构145包括第一反射元件04、第二反射元件05、第三反射元件06以及第四反射元件07;第一反射元件04倾斜设置于第一电致折射体141背离第一发光元件110的一侧;第二反射元件05和第三反射元件06交叉设置于第二电致折射体142和第四电致折射体144之间;第四反射元件07倾斜设置于第三电致折射体143背离第三发光元件130的一侧;第一反射元件04和第四反射元件07用于对经过的光进行全反射;第二反射元件05和第三反射元件06分别至少用于反射绿光和红光中的一种且颜色不同。

示例性地,第一反射元件04、第二反射元件05、第三反射元件06以及第四反射元件07的水平倾斜角度可为45°,在其他实施方式中,还可根据分光需求设置所需的倾斜角度,在此不限定。

另外,由于第一反射元件04和第四反射元件07能够对经过的光进行全反射,所以第一反射元件04和第四反射元件07可为全反射元件;由于第二反射元件05和第三反射元件06分别能够反射绿光和红光中的一种,所以第二反射元件05和第三反射元件06可为绿光反射元件和红光反射元件中的一种。

示例性地,针对蓝绿混合出光的情况:第一发光元件110用于发出绿光,第三发光元件130用于发出红光时,对应地,第二反射元件05反射绿光,第三反射元件06反射红光,其中,在蓝光不断经第一反射元件04反射至透过第一电致折射体141的过程中,为避免第一发光元件110发出的绿光透过第一电致折射体141而造成绿光的损耗,第二反射元件05可反射透过的绿光,从而提高第一发光元件110的绿光利用率,进一步提高蓝绿混合出光的效率。据此,针对蓝红混合出光的情况,其原理和以上过程类似,只需使第三反射元件06反射由第三电致折射体143透过的红光即可,从而提高蓝红混合出光的效率,在此不再赘述。

在一些实施例中,继续参照图5,第一反射元件04和第二反射元件05平行设置,第三反射元件06和第四反射元件07平行设置;第二反射元件05和第三反射元件06还至少用于对蓝光反射和透射。

不难理解的是,基于平行设置的结构,第一反射元件04和第二反射元件05的水平倾斜角度一致,且第三反射元件06和第四反射元件07的水平倾斜角度一致,关于具体倾斜角度的大小不限定。

其中,第二反射元件05和第三反射元件06对蓝光反射和透射的比例可相同,即对蓝光产生半反半透的作用。例如,针对透过第四电致折射体144的蓝光,第二反射元件05和第三反射元件06均可分别透过50%的蓝光,并反射另外50%的蓝光,还可根据实际分光需求设置对蓝光反射和透射的比例,在此不限定。

示例性地,当第二反射元件05为绿光反射元件,第三反射元件06为红光反射元件,第一发光元件110用于发出绿光以及第三发光元件130用于发出红光时,针对蓝绿混合光的情况,具体如:对于透过第四电致折射体144的蓝光,首先,50%的蓝光被第二反射元件05和第三反射元件06反射至第一反射元件04,进而透过第一电致折射体141,剩余50%的蓝光被透射至上方的第二电致折射体142,并被反射至下方的第二反射元件05和第三反射元件06,从而再次被反射和透射,如反射的部分光被传输至第一反射元件04,而透射的部分光可到达第二发光元件120和第四反射元件07,由于第二发光元件120四周设置相应的反射结构和第四反射元件07的反射作用,使其继续到达第二反射元件05和第三反射元件06,重复以上过程直至大多数蓝光均被反射至第一反射元件04,以透过第一电致折射体141和第一发光元件110形成蓝绿混合出光,关于反射结构的具体设置位置后文中示例性说明。

据此,蓝红混合出光的情况与蓝绿混合出光的情况类似,只需在第一电致折射体141和第二电致折射体142处对蓝光进行反射,第三电致折射体143和第四电致折射体144处对蓝光进行透射的基础上,使蓝光不断被反射至第四反射元件07,并透过第三电致折射体143,最终和第三发光元件130的红光混合发出,形成蓝红混合出光,可参见形成蓝绿混合出光的过程理解,在此不再赘述。

在一些实施例中,图6为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图。在图5的基础上,参照图6,该Micro LED混合出光结构还包括反射结构150;反射结构150围绕第二发光元件120设置。

其中,反射结构150为用于反射和准直蓝光的结构;示例性地,反射结构150可设置在第二发光元件120的侧方和底部,以对蓝光进行反射,和/或,反射结构150可设置在第二发光元件120的上方即出光侧,以对出光侧的蓝光进行准直;如此,实现了反射结构150对第二发光元件120的环绕设置,关于反射结构150的具体原理在后文中示例性说明。

在一些实施例中,参照图6,反射结构150包括围绕第二发光元件120至少部分侧面的第一蓝光反射层151;第一蓝光反射层151用于反射侧面的蓝光至出光侧。

其中,部分侧面包括第二发光元件120侧方的整面或部分侧面;示例性地,可将第一蓝光反射层151设置在第二发光元件120侧方的整面,使侧方蓝光被最大面积地反射至出光侧,提高了第二发光元件120侧方的蓝光利用率,同时对第二发光元件120的侧方形成绝缘效果,进一步避免其他电路元器件对第二发光元件120的发光状态造成干扰。

示例性地,第一蓝光反射层151可为分布式布拉格反射镜(distributed Braggreflection,DBR),其为反射效率较高的光学多膜层结构,在其他实施方式中,还可根据第二发光元件120侧方的反射需求设置其他类型的结构,在此不限定。

在一些实施例中,参照图6,反射结构150还包括设置于第二发光元件120的出光侧,且嵌入共阴极内部的蓝光准直层152;蓝光准直层152用于基于反射和透射,对蓝光进行预设角度的准直。

其中,预设角度可为出光侧蓝光聚集的角度。示例性地,预设角度可为偏离垂直方向的出光侧5度、10度、15度的角度或其他角度,只需能够保证较多的蓝光实现聚集即可,在此不限定。

示例性地,蓝光准直层152可为分布式布拉格反射镜或其他反射结构;具体地,利用蓝光准直层152对蓝光进行反射和透射,例如透过50%的蓝光,同时反射另外50%的蓝光,即对蓝光形成半反半透,能够使蓝光准直层152内部的蓝光按照预设角度进行准直,最终使大多数蓝光从蓝光准直层152出射,实现对蓝光的聚集。

需要说明的是,蓝光准直层152设置于第四电致折射体144与第二发光元件120共阴极内部的中间位置,以和第二发光元件120对位设置,使蓝光由蓝光准直层152聚集出射,进一步的,通过分光结构对已聚集的蓝光进行反射和/或透射,更好地实现后续中的混合出光或单色出光。另外,不难理解的是,通过将蓝光准直层152嵌入共阴极内部,能够提高第二发光元件120出光侧的空间利用率,同时减少了蓝光到达第四电致折射体144的电致折射率层02的光程,以减少蓝光在光程上的多余损耗,进一步提高蓝光的传输效率。

在一些实施例中,参照图6,反射结构150还包括设置于第二发光元件120的背光侧的第二蓝光反射层153;第二蓝光反射层153用于反射背光侧的蓝光至出光侧。

其中,第二蓝光反射层153设置在第二发光元件120的底部。示例性地,第二蓝光反射层153可为全方向反射镜(omni-directional reflection,ODR)或其他全反射结构,且通过底部的第二蓝光反射层153全反射第二发光元件120下方的蓝光至出光侧,提高了第二发光元件120对蓝光的利用率,同时,能够对第二发光元件120的阳极(图中未示出)进行绝缘,形成针对第二发光元件120的阳极的绝缘层。

在一些实施例中,图7为本公开实施例提供的又一种Micro LED混合出光结构的结构示意图。参照图7,该Micro LED混合出光结构还包括发光基板170和驱动基板180;发光基板170设置于驱动基板180的一侧;发光基板170为氮化镓基板,且第二发光元件120设置于氮化镓基板内部;驱动基板180用于对发光基板170进行驱动点亮。

其中,氮化镓基板为用于形成第二发光元件120的发光基板,如第二发光元件120可利用氮化镓基板中的氮化镓材料形成所需的发光元件。示例性地,图7中还示出了内部走线160,由于氮化镓基板设置在驱动基板180上方,驱动基板180通过内部走线160和第二发光元件120实现电性连接,从而驱动基板180能够利用相应的驱动电路和内部走线160,进一步控制发光基板170中的第二发光元件120是否点亮,以及第二发光元件120点亮的强度和时间长短。

需要说明的是,在实现蓝绿或蓝红混合出光的基础上,通过控制第一发光元件、第二发光元件120和第三发光元件的发光强度,能够改变以上发光元件的发光亮度,进而实现更多颜色的混合出光,以利于Micro LED混合出光结构形成真彩色图像显示。

不难理解的是,驱动基板180用于提供内部发光元件如第二发光元件120的电路逻辑,对内部发光元件进行电路驱动,从而使内部的发光元件实现发光。示例性地,驱动基板180可为互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor,CMOS)驱动基板、薄膜场效应晶体管(Thin Film Transistor,TFT)驱动基板或其他类型的驱动基板,在此不限定。

在一些实施例中,第一发光元件110和第三发光元件130为自发光器件或光致发光器件。

其中,自发光器件为受驱动基板180驱动发光的发光元件,光致发光器件为受光激发而发光的发光元件。不难理解的是,第二发光元件120为自发光器件,即自发光器件通过利用自身所在的发光基板170和驱动基板180实现电性连接,并受驱动基板180的电路驱动而发光;而光致发光器件通常利用量子点材料制备发光元件,并在量子点制备的发光元件的背光侧设置相应的发光芯片(如第二发光元件120),利用发光芯片发出的光激发发光元件中的量子点,从而进一步发出所需颜色的光。

示例性地,当第一发光元件110和第三发光元件130为自发光器件时,二者可利用内部走线160与驱动基板180实现连接,当需要对第一发光元件110和第三发光元件130进行点亮时,则利用驱动基板180的驱动电路控制点亮第一发光元件110和第三发光元件130,从而实现了针对第一发光元件110和第三发光元件130的自发光;或者,当第一发光元件110和第三发光元件130为光致发光器件时,可在第一发光元件110和第三发光元件130内部填充对应颜色的量子点,例如可分别按照第一发光元件110和第三发光元件130的不同发光需求,填充绿色或红色量子点,当需要对第一发光元件110和第三发光元件130进行点亮时,则利用发光芯片发出的光激发对应类型的量子点(绿色或红色量子点),以实现绿色发光或红色发光,在此关于第一发光元件110和第三发光元件130的具体器件类型不做限定。

需要说明的是,针对混合出光的情况,当第一发光元件110和第三发光元件130为自发光器件或光致发光器件时,可结合上文中第二发光元件120实现混合出光的原理进行理解,在此不再赘述。

在上述实施方式的基础上,本公开实施例还提供了一种Micro LED混合出光结构的制备方法,用于制备上述实施方式提供的任一种Micro LED混合出光结构,具有相应的有益效果。

示例性地,图8为本公开实施例提供的一种Micro LED混合出光结构的制备方法的流程示意图。参照图8,该方法包括:

S210、制备第二发光元件,以及提供第一发光元件和第三发光元件。

具体地,在已提供的第一发光元件和第三发光元件的基础上,可利用发光基板(氮化镓基板)的材料制备第二发光元件,再进一步通过光刻或刻蚀等工艺形成环绕第二发光元件周围的反射结构。

示例性地,首先在第二发光元件的位置进行光刻和刻蚀形成图案化的结构,之后利用化学气相沉积(Chemical Vapor Deposition,CVD)、光刻以及刻蚀等工艺形成侧方的第一蓝光反射层(如DBR)和上方的蓝光准直层(如DBR),最后利用化学气相沉积、光刻以及刻蚀等工艺形成底部的第二蓝光反射层(如ODR),即形成了第二发光元件和环绕第二发光元件的反射结构。

S220、在第二发光元件的出光面一侧形成电光调制元件。

具体地,在已经形成的第二发光元件的基础上,可先制备第二发光元件出光侧的第四电致折射体,之后制备第四电致折射体上方的分光结构,最后制备分光结构上方的第一电致折射体、第二电致折射体以及第三电致折射体,由此便形成了第二发光元件出光面一侧的电光调制元件,关于形成电光调制元件的具体过程后文中示例性说明。

S230、在电光调制元件背离第二发光元件的一侧形成第一发光元件和第三发光元件。

其中,第二发光元件用于发出蓝光,第一发光元件和第三发光元件分别用于发出绿光和红光中的一种且发光颜色不同;电光调制元件至少用于基于电控调整蓝光传输路径,将蓝光引导至第一发光元件或第三发光元件,以蓝绿或蓝红混合出光。

其中,在已经形成的电光调制元件的基础上,在电光调制元件的上方分别形成第一发光元件和第三发光元件,且和第二发光元件分别对应独立的像素区域,以使第一发光元件、第二发光元件和第三发光元件在出光面所在平面上的垂直投影相互错开,利于后续实现不同颜色的混合出光。

需要说明的是,针对绿光、蓝光和红光的发光效率,可知蓝光、绿光和红光的发光效率依次递减,对应地,蓝光、绿光和红光的能量依次递减,为保证Micro LED混合出光结构中绿光、蓝光和红光的较好的发光效率,以避免其能量的过多损耗,可按照不同高度设置相应的发光元件。示例性地,当第一发光元件用于发出绿光,第三发光元件用于发出红光时,沿同一垂直的出光方向,以及针对不同的像素区域,可将第一发光元件设置在低于第三发光元件的高度位置处。

由于绿光、蓝光和红光具有不同发光效率,结合上文中的Micro LED混合出光结构可知,第二反射元件对应反射绿光,第三反射元件对应反射红光时,第三反射元件的反射率大于第二反射元件的反射率,以利于实现较好的红光反射效果。

示例性地,图9为本公开实施例提供的一种第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件的排布结构示意图。参照图9,图9中示出了针对Micro LED混合出光结构的俯视结构示意图,结合图9可知,由于红光的能量最低,蓝光的能量最高的特性,为实现能量的均衡匹配,当第一发光元件用于发出绿光,且第三发光元件用于发出红光时,在预设区域内设置了一个第一发光元件110,一个第二发光元件120以及三个第三发光元件130。需要说明的是,图9中对应第二发光元件120的第四电致折射体的阳极设有侧壁,由于阳极为透明电极的结构,所以在俯视图中其为环绕第二发光元件120一圈设置的透明环状结构。

在其他实施方式中,还可设置两个第一发光元件,一个第二发光元件以及两个第三发光元件,只需使发光效率最低的发光元件的数量多于发光效率最高的发光元件的数量即可,在此关于第一发光元件、第二发光元件以及第三发光元件的数量和排布方式不做具体限定。

在一些实施例中,结合上文的S220,形成电光调制元件可具体包括如下步骤:

步骤一:在第二发光元件的出光侧制备第四电致折射体。

其中,在第二发光元件的出光侧即上方利用物理气相沉积(Physical VaporDeposition,PVD)、光刻以及刻蚀等工艺制备第四电致折射体。示例性地,在已形成的第二发光元件的基础上,可先利用物理气相沉积、光刻以及刻蚀的工艺制备共阴极,再利用光刻和刻蚀的工艺制备电致折射率层,最后利用物理气相沉积、光刻以及刻蚀的工艺制备阳极,从而形成第四电致折射体。

步骤二:在第四电致折射体背离第二发光元件的一侧形成分光结构。

其中,在第四电致折射体的上方,利用分光结构化学气相沉积、光刻以及刻蚀等工艺形成分光结构,关于分光结构的具体制备过程在后文中示例性说明。

步骤三:在分光结构背离第四电致折射体的一侧形成第一电致折射体、第二电致折射体以及第三电致折射体。

其中,在分光结构的上方,利用物理气相沉积(Physical Vapor Deposition,PVD)、光刻以及刻蚀等工艺制备第一电致折射体、第二电致折射体以及第三电致折射体。

示例性地,可先制备与第四电致折射体对位设置的第二电致折射体,具体如:先利用物理气相沉积、光刻以及刻蚀的工艺制备阴极,再利用光刻和刻蚀的工艺制备电致折射率层,最后利用物理气相沉积、光刻以及刻蚀的工艺制备阳极,从而形成第二电致折射体;据此,按照以上步骤可再分别制备第一电致折射体和第三电致折射体,在此不再进行赘述。

在其他实施方式中,还可根据实际制备需求调整第一电致折射体、第二电致折射体以及第三电致折射体的制备顺序,在此不限定。

在一些实施例中,结合上文步骤,其中步骤二中形成分光结构具体可包括:在第四电致折射体背离第二发光元件的一侧形成第一反射元件、第二反射元件、第三反射元件以及第四反射元件。

示例性地,可先利用化学气相沉积的工艺制备一氧化硅(SiOx)材料的结构,并利用光刻和刻蚀工艺将其制备为立体三角状的载体结构,以在载体结构上方即倾斜位置处镀膜,具体如:利用化学气相沉积的工艺形成对蓝光进行半反半透的第二反射元件,再光刻和刻蚀掉多余的载体结构,即形成了倾斜设置的第二反射元件,据此,重复以上制备步骤得到与第二反射元件交叉设置的第三反射元件。

需要说明的是,可在制备第二反射元件和第三反射元件的过程中,制备第一反射元件和第四反射元件。示例性地,第一反射元件和第四反射元件同样可采用以上镀膜工艺制备,且二者的制备材料可为金或银等材料,在此关于第二反射元件和第三反射元件的具体制备材料和工艺不限定。

在一些实施例中,该制备方法还包括以下步骤:

步骤一:提供发光基板和驱动基板。

其中,利用提供的发光基板,进一步地,在发光基板中形成第二发光元件,以后续制备与第二发光元件相关联的电光调制元件等元件。示例性地,当制备完成第二发光元件和其周围的反射结构后,可先利用大马士革工艺制备发光基板的内部走线,再与驱动基板实现电性连接,后文中对此进行示例性说明。

步骤二:利用混合键合方式,将发光基板和驱动基板形成电性连接。

示例性地,在制备完成发光基板中的第二发光元件和其周围的反射结构后,可将驱动基板通过混合键合方式与发光基板电性连接,再利用化学气相沉积、光刻以及刻蚀的工艺将第二发光元件上方的蓝光准直层进行研磨减薄,以利于和电光调制元件关联设置。不难理解的是,当第一发光元件和第三发光元件为自发光器件时,其所在发光基板可均采用混合键合方式与驱动基板电性连接。

如此,利用混合键合方式实现发光基板和驱动基板的连接,相比于相关技术中的机械式转移,如巨量转移的转移精度通常受到机械运动装置影响,导致形成的像素区域之间距离较大,以及转移所用功耗较大等问题,混合键合具有更低的功耗和更小的占位面积,利于制备出性能优良的Micro LED混合出光结构。

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。

以上所述仅是本公开的具体实施方式,使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

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