一種微型顯示器件及其製作工藝的製作方法

2023-09-23 10:21:20 1

專利名稱：一種微型顯示器件及其製作工藝的製作方法
技術領域：
本發明屬於微小發光器件，涉及一種微型顯示器件及其製作工藝。
背景技術：
通常的微型顯示系統是基於液晶顯示器(LCD)或有機發光二極體(OLED)技術。本發明要解決1、液晶顯示通常需要一個外部照明光源，使得結構複雜的問題。
2、儘管有機發光二極體OLED也是發光器件，但它們必須在比半導體LED低得多的驅動電流下工作，從而限制光輸出強度，使得光輸出強度降低的問題。

發明內容
本發明如圖1和2所示包括有襯底基片(1)、下限制層(2)、背隔離溝道(3)、發光層(4)、上限制層(5)、上電極(6)、上隔離溝道(7)、下電極(8)、光闌(9)、透光保護層(10)、背面保護層(11)，下限制層(2)位於襯底基片(1)的上表面，若干個背隔離溝道(3)位於上限制層(5)的下方，並將襯底基片(1)、下限制層(2)、發光層(4)分割成若干個部分，發光層(4)位於下限制層(2)的上表面，上限制層(5)位於發光層(4)的上表面，上電極(6)位於上限制層(5)的上表面，光闌(9)填充於上隔離溝道(7)，透光保護層(10)位於光闌(9)的上表面，下電極(8)位於襯底基片(1)的下表面，背面保護層(11)位於下電極(8)的下表面。
製備微型顯示器件的工藝步驟如下
(A)、在生長完的超高亮度發光晶片[即未被分割的襯底基片(1)、下限制層(2)、發光層(4)、上限制層(5)]上，用光刻膠進行掩膜光刻，在發光晶片上表面形成光刻膠圖形，帶膠蒸發電極金屬層後去膠，在保護氣氛下退火形成歐姆接觸的上電極(6)；(B)、在步驟A的上表面濺射一層二氧化矽或氮化矽，然後在二氧化矽或氮化矽上進行二次光刻形成發光二極體條形圖形，並使上電極(6)位於條形圖形中間；(C)、將步驟B未被光刻膠覆蓋的二氧化矽或氮化矽刻蝕掉露出發光晶片中條形圖形以外的部分，用等離子幹法刻蝕或化學刻蝕的方法將暴露的發光晶片刻蝕到下限制層(2)的上表面，則形成了上隔離溝道(7)；(D)、在襯底基片(1)的表面光刻出背電極圖形並帶膠蒸發電極金屬作為下電極(8)，去膠後，在暴露的部分進行幹法刻蝕或溼法刻蝕適當的深度形成背隔離溝道(3)，刻蝕最大深度至上限制層(5)下表面；(E)、去除步驟D中的光刻膠及二氧化矽或氮化矽，在適當的溫度下用保護氣體保護進行退火；(F)、將光刻膠中摻入一定量的納米有色絕緣顆粒並在步驟E的上表面塗覆並光刻，使在背隔離溝道(3)、上隔離溝道(7)的正上方形成一定厚度的光刻膠光闌(9)；(G)、在步驟F的上表面覆蓋環氧樹脂並在適當的溫度下固化形或透光保護層(10)；(H)、在步驟E的下表面留出部分下電極(8)，其餘部分用透明環氧樹脂覆蓋並在適當的溫度下固化形成背面保護層(11)。
本發明的工作過程載流子從上電極和下電極注入，正負載流子在有源層複合發光並從上表面透出；由於發光晶片採用pn結工作，具有二極體電流電壓的非線性特性，發光亮度也隨注入電流的大小具有非線性特性。利用發光二極體的這種p-n結特性和矩陣尋址實現發光顯示。
本發明的優點是採用了無機主動發光二極體晶片製備微顯示器件，結構簡單、牢固、響應快；採用了無機發光二極體晶片材料製備微顯示器件，克服了有機發光器件驅動電流低而限制光輸出強度的問題，提高了光輸出的強度，從而提供一種自發光、體積小、功耗低並基於高亮度發光晶片上的微顯示器及其製備工藝。


圖1是本發明器件的主視圖(沿背隔離溝道方向)圖2是圖1的左視圖(沿上隔離溝道方向)圖3是圖1上表面的俯視4是本發明完成步驟E後的主視5是圖4的左視6是圖4的俯視7是是實施例1發光晶片的結構8是是實施例2發光晶片的結構9是是實施例3發光晶片的結構圖
具體實施例方式如上述附圖所示，由步驟D形成背隔離溝道(3)、下電極(8)，由步驟C形成上隔離溝道(7)，在步驟F中向光刻膠摻入一定量納米有色絕緣顆粒並通過光刻形成光闌(9)，由步驟G中的透明環氧樹脂形成透光保護層(10)，由步驟H中的環氧樹脂形成背面保護層(11)。
實施例1發光晶片如圖7所示，以AlGaInP為發光層的高亮度發光晶片時，襯底基片(1)採用n-GaAs作襯底；下限制層(2)採用n-AlGaInP，其中n-表示受施主摻雜；發光層(4)採用undoped-AlGaInP，其中undoped-表示非故意摻雜；上限制層(5)由p-AlGaInP、p-GaAlAs及p-GaAs三層組成，其中p-表示受主摻雜；上電極(6)採用金屬電極，發光晶片還要去除金屬電極兩側的p-GaAs。顯示器發光顏色從紅光至黃光。
實施例2發光晶片如圖8所示，以AlGaAs為發光層的高亮度發光晶片時襯底基片(1)採用n-GaAs作襯底，n-表示施主摻雜；下限制層(2)採用p-GaAlAs，材料組份為採用Ga0.3Al0.7As，p-表示受主摻雜；發光層(4)為active-GaAlAs，材料組份為Ga0.65Al0.35As；active-表示為有源層；上限制層(5)採用n-GaAlAs，材料組份為Ga0.3Al0.7As，n-表示受施主摻雜。顯示器發光顏色為紅光。
實施例3發光晶片如圖9所示，襯底基片(1)採用p-GaAlAs透明襯底，組份為Ga1-xAlxAs(x＝0.45～0.6)；下限制層(2)採用p-AlGaAs，組份為Ga0.3Al0.7As；發光層(4)採用active-GaAlAs，組份採用a0.65Al0.35As；上限制層(5)採用n-GaAlAs作上限制層，組份Ga0.3Al0.7As；上電極(6)採用金屬電極。
權利要求
1.一種微型顯示器件及其製作工藝，其特徵在於工藝步驟如下(A)、在生長完的超高亮度發光晶片上，用光刻膠進行掩膜光刻，在發光晶片上表面形成光刻膠圖形，帶膠蒸發電極金屬層後去膠，在保護氣氛下退火形成歐姆接觸的上電極(6)；(B)、在步驟A的上表面濺射一層二氧化矽或氮化矽，然後在二氧化矽或氮化矽上進行二次光刻形成發光二極體條形圖形，並使上電極位於條形圖形中間；(C)、將步驟B未被光刻膠覆蓋的二氧化矽或氮化矽刻蝕掉露出發光晶片中條形圖形以外的部分，用等離子幹法刻蝕或化學刻蝕的方法將暴露的發光晶片刻蝕到下限制層(2)的上表面，則形成了上隔離溝道(7)；(D)、在襯底基片(1)的表面光刻出背電極圖形並帶膠蒸發電極金屬作為下電極(8)，去膠後，在暴露的部分進行幹法刻蝕或溼法刻蝕適當的深度形成背隔離溝道(3)，刻蝕最大深度至上限制層(5)下表面；(E)、去除步驟D中的光刻膠及二氧化矽或氮化矽，在適當的溫度下用保護氣體保護進行退火；(F)、將光刻膠中摻入一定量的納米有色絕緣顆粒並在步驟E的上表面塗覆並光刻，使在背隔離溝道(3)、上隔離溝道(7)的正上方形成一定厚度的光刻膠光闌(9)；(G)、在步驟F的上表面覆蓋環氧樹脂並在適當的溫度下固化形成透光保護層(10)；(H)、在步驟E的下表面留出部分下電極(8)，其餘部分用透明環氧樹脂覆蓋並在適當的溫度下固化形成背面保護層(11)。
2.一種微型顯示器件，其特徵在於包括有襯底基片(1)、下限制層(2)、背隔離溝道(3)、發光層(4)、上限制層(5)、上電極(6)、上隔離溝道(7)、下電極(8)、光闌(9)、透光保護層(10)、背面保護層(11)，下限制層(2)位於襯底基片(1)的上表面，若干個背隔離溝道(3)位於上限制層(5)的下方，並將襯底基片(1)、下限制層(2)、發光層(4)分割成若干個部分，發光層(4)位於下限制層(2)的上表面，上限制層(5)位於發光層(4)的上表面，上電極(6)位於上限制層(5)的上表面，光闌(9)填充於上隔離溝道(7)，透光保護層(10)位於光闌(9)的上表面，下電極(8)位於襯底基片(1)的下表面，背面保護層(11)位於下電極(8)的下表面。
全文摘要
本發明屬於微小發光器件包括:襯底基片、限制層、發光層、隔離溝道、電極、光闌、保護層。在超高亮度發光晶片上光刻、蒸發、退火形成上電極;在上表面濺射、光刻形成發光二極體圖形,刻蝕形成上隔離溝道;在下表面光刻、蒸發下電極,刻蝕形成背隔離溝道,腐蝕掩蔽層後退火;在上表面光刻形成光闌,並製作透光保護層;在下表面光刻形成背面保護層。採用了無機主動發光二極體晶片材料製備微顯示器件,結構簡單、牢固、響應快;採用了無機發光二極體晶片材料製備微顯示器件,克服了有機發光器件驅動電流低而限制光輸出強度的問題,提高了光輸出的強度,從而提供一種自發光、體積小、功耗低並基於高亮度發光晶片上的微顯示器及其製備工藝。
文檔編號G09F9/33GK1366353SQ01133
公開日2002年8月28日 申請日期2001年11月9日 優先權日2001年11月9日
發明者梁靜秋, 王維彪 申請人:中國科學院長春光學精密機械與物理研究所