一種led全彩顯示陣列及其製作方法
2023-05-23 10:16:11 1
一種led全彩顯示陣列及其製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種LED全彩顯示陣列及其製作方法，所述顯示陣列包括：製作在透明面板上的導光層，所述導光層包括陣列圖形和通道圖形；藍光LED超小晶片陣列，其粘接在所述透明面板上，且與所述導光層的通道圖形連接；製作在透明面板上的第一反射鏡，所述第一反射鏡製作在透明面板上除導光層和藍光LED超小晶片陣列之外的位置；第二反射鏡，其製作在所述第一反射鏡和導光層之上；其中，所述藍光LED超小晶片陣列的光通過所述導光層上的通道圖形導到所述導光層上的陣列圖形而放大。本發明LED發光點間距可調，可以將點間距縮小到500um以下，極大地節約了LED全彩顯示陣列的製作成本，同時簡化了製作工藝。
【專利說明】一種LED全彩顯示陣列及其製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及光電器件【技術領域】，尤其涉及一種低成本超小點距LED全彩顯示陣列及其製作方法
【背景技術】
[0002]LED顯示屏是八十年代後期在全球迅速發展起來的新型信息顯示媒體，它利用LED發光二極體構成的點陣模塊或像素單元組成大面積顯示屏幕，LED顯示屏以可靠性高、亮度高、使用壽命長、環境適應能力強、耐衝擊、性能穩定等特點，將成為平板顯示領域的主流產品。
[0003]隨著LED晶片製造、集成封裝、顯示控制和工藝技術的不斷進步，高清LED顯示產品將引領LED顯示的發展趨勢。LED小點間距顯示產品具有亮度高、整體無拼縫、壽命長、高效節能、響應時間短、大視角等優勢，預計高清LED顯示產品將在未來爆發式增長。
[0004]實現高清顯示的關鍵技術是縮小顯示屏的發光像素，目前比較好的方法如圖1所示，在面板上製備行控制線和列數據線，行列金屬線條之間用絕緣層隔離，在行列金屬線條的交叉處，通過光刻工藝露出後序壓焊晶片電極的位置，在此陣列上通過倒裝焊工藝將紅、綠、藍倒裝晶片固晶在行控制線和列數據線的交叉位置，最後通過控制引向面板四周的行控制線和列數據線，在面板的正面顯示全彩圖像。
[0005]LED晶片的大小、晶片間距、行列金屬線條的位置和寬度以及固晶精度決定由紅、綠和藍光晶片組成的一個全彩像素點的尺寸無法小於700umX700um。此外，紅、綠和藍光倒裝小晶片製作工藝複雜、成本高、成品率低。對面板上行和列金屬線之間的電絕緣層的絕緣性能、耐機械壓力和電衝擊性能要求極高，此電絕緣層會由於壓焊晶片造成行線與列線間的短路，使該交叉點處的晶片無法點亮。
【發明內容】
[0006](一 )要解決的技術問題
[0007]鑑於上述技術問題，本發明提供了一種低成本超小點距LED全彩顯示陣列的製作方法，不僅可以將LED全彩顯示陣列的像素尺寸縮小到500umX500um以下，而且製作LED晶片陣列工藝簡單、成本低、成品率高，不存在晶片無法點亮、短路和斷路現象。
[0008]( 二 )技術方案
[0009]本發明提供了一種LED全彩顯示陣列，包括:
[0010]製作在透明面板上的導光層，所述導光層包括陣列圖形和通道圖形；
[0011]藍光LED超小晶片陣列，其粘接在所述透明面板上，且與所述導光層的通道圖形連接；
[0012]製作在透明面板上的第一反射鏡，所述第一反射鏡製作在透明面板上除導光層和藍光LED超小晶片陣列之外的位置；
[0013]第二反射鏡，其製作在所述第一反射鏡和導光層之上；
[0014]其中，所述藍光LED超小晶片陣列的光通過所述導光層上的通道圖形導到所述導光層上的陣列圖形而放大。
[0015]本發明還提供了一種如上所述的LED全彩顯示陣列的製作方法，其包括:
[0016]製作藍光LED超小晶片陣列；
[0017]在透明面板上製作第一反射鏡和導光層；
[0018]將所述藍光LED超小晶片陣列粘接在所述透明面板上；
[0019]製作第二反射鏡。
[0020](三)有益效果
[0021]從上述技術方案可以看出，本發明提供的一種低成本超小點距LED全彩顯示陣列的製作方法，具有以下有益效果:
[0022](I)採用藍光超小LED晶片陣列，通過導光膠將光引導到透明面板上，在透明面板上進行放大和顏色轉換。透明面板上的LED發光陣列點間距可調，可以將LED全彩顯示陣列的點間距縮小到500um以下；
[0023](2)無需單獨製備紅、綠和藍光倒裝晶片，直接製備工藝簡單、體積小的藍光超小LED晶片陣列，其中每個晶片邊長50um?200um，發光晶片體積縮小，極大地節約了 LED全彩顯示陣列的製作成本，同時也簡化了製作工藝。在透明面板上塗敷紅色螢光粉和綠色螢光粉將藍光轉換成紅光和綠光；
[0024](3)無需在面板上製作行列金屬引線，並在兩者之間製備工藝難度較大的電絕緣層，不會發生由於電絕緣層性能劣化或受損引起LED晶片短路現象，提高了 LED全彩顯示陣列的成品率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0025]圖1是現有技術製備的小間距全彩LED顯示陣列示意圖；
[0026]圖2是本發明中超小LED晶片陣列的結構示意圖；
[0027]圖3是根據本發明製備的低成本超小間距全彩LED顯示陣列示意圖；
[0028]圖4是本發明製備的低成本超小間距全彩LED顯示陣列中的第一反射鏡圖形(黑色陰影部分)；
[0029]圖5是本發明製備的低成本超小間距全彩LED顯示陣列沿AA/截面的剖視圖。
[0030][主要元件]:
[0031]1-襯底； 2-N-GaN ； 3_ 多量子阱 MQW ；
[0032]4-P-GaN ； 5-P 電極； 6-N 電極；
[0033]7-藍光LED超小晶片陣列8_透明面板； 9_第一反射鏡；
[0034]10-1:導光膠圖形(正方形圖形部分);
[0035]10-2:連接導光膠圖形與藍光LED超小晶片陣列7之間的導光膠通道；
[0036]11:m行Xm列陣列中的正方形像素；
[0037]12-第二反射鏡；
[0038]13-紅色螢光粉；
[0039]14-綠色螢光粉。
【具體實施方式】
[0040]為使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚明白，以下結合具體實施例，並參照附圖，對本發明作進一步的詳細說明。
[0041]在本發明的一個示例性實施例中，提供了一種製備低成本超小間距全彩LED顯示陣列的方法。請參閱圖2、圖3和圖4所示，本實施例包括如下步驟:
[0042]步驟1:製作藍光LED超小晶片陣列(參閱圖2)。在藍寶石襯底I上依次生長N型氮化鎵N-GaN2、多量子阱MQW 3和P型氮化鎵P-GaN 4，形成LED外延材料結構。對此LED外延材料結構進行感應耦合等離子體ICP刻蝕，刻蝕掉部分P-GaM和MQW3，形成N-GaN相連的m行Xn列藍光LED超小晶片陣列結構，其中，m為大於I的正整數，所述η為可以等於I的正整數。其中，每個超小晶片為正方形或長方形，邊長範圍為50um?200um。在每個LED超小晶片結構的P-GaN 4上表面製作P電極5，並在陣列中每行一側製作共同的N電極6，形成藍光LED超小晶片陣列7。為了節約藍光超小晶片陣列的面積，這個陣列中所有晶片可以共用一個N電極(陰極)或幾個晶片一組共用一個N電極(陰極)，這個陣列中的每個晶片的P電極(陽極)分別引出電極。這個藍光LED超小晶片陣列7相當於源陣列，通過後序的導光膠圖形將LED發出的光引導和放大到目標陣列11。
[0043]藍光LED超小晶片陣列7的多個分立的P電極5作為後序驅動控制電路的數據線電極，藍光LED超小晶片陣列7的N電極6作為後序驅動控制電流的控制線電極。
[0044]步驟2:在另一張絕緣透明面板8上製作第一反射鏡9和低吸收的導光膠圖形10(參閱圖3和圖4)。具體步驟:(1)製作第一反射鏡9。在透明面板8上先沉積高反射率的金屬反射膜或光學反射膜，再通過光刻腐蝕工藝將正方形圖形11組成的X行Xy列陣列裡面的反射鏡薄膜去掉，x，y為正整數，只留下由正方形圖形組成的X行Xy列陣列外面的反射鏡薄膜，正方形圖形組成的X行Xy列陣列(也可以行列像素數不相等)中像素個數的總數與藍光超小晶片陣列中的晶片總數相等；(2)製作導光膠圖形10。導光膠圖形10由兩部分組成，一部分是X行X y列導光膠陣列圖形10-1，其製作在正方形圖形11上面，另一部分導光膠通路10-2，該導光膠通路10-2連接導光膠陣列圖形10-1和透明面板8上的藍光LED超小晶片陣列7預留位置。該導光膠通路10-2位於透明面板8上的正方形圖形11以外區域，根據藍光超小晶片陣列在透明面板8上的位置以及藍光超小晶片陣列中的晶片數量決定最優化的通路設計。第一反射鏡9位於導光膠圖形的周邊。在透明面板8和第一反射鏡9上塗敷導光膠，通過光刻腐蝕工藝去掉導光膠陣列10-1和導光膠通路10-2以外導光膠，形成導光膠圖形。導光膠圖形的作用是將LED超小晶片陣列7的光引導到透明面板8上在由正方形圖形11組成的X行Xy列陣列上放大。導光膠圖形10-1周邊的光可以被與它相鄰的第一反射鏡9反射回導光膠。透明面板上的LED發光陣列點間距可根據設計任意調整，可以將LED全彩顯示陣列的點間距縮小到500um以下。
[0045]此步驟中，高反射率的金屬可以是Ag、Al,或者薄層金屬T1、Cr、Ni與Ag、Al的複合金屬膜層。金屬厚度I?5um。高反射率的光學膜可以是S12與Ta2O5的多層複合高反膜或S12與T12的多層複合高反膜，薄膜厚度I?5um。沉積工藝可以是熱蒸發、電子束蒸發、濺射等工藝。導光膠可以是低吸收光的樹脂、矽膠或其他聚合物。厚度與反射鏡9相當。透明面板可以是玻璃、藍寶石或透明樹脂材料。
[0046]步驟3:步驟I中的藍光LED超小晶片陣列7對準所述絕緣透明面板8上的藍光LED超小晶片陣列7預留位置，通過透明膠將其粘接，使得所述藍光LED超小晶片陣列7與所述導光膠通道圖形10-2相連接。藍光LED超小晶片陣列7發出的光通過導光膠通道圖形被引導到導光膠陣列圖形10-1並放大。
[0047]步驟4:在反射鏡9以及導光膠10上再製備第二反射鏡12。此反射鏡的材料和製備工藝與第一反射鏡9完全相同，只是反射鏡圖形不同。此第二反射鏡12整體覆蓋在第一反射鏡9和導光膠10上面，通過光刻腐蝕工藝去掉在藍光LED超小晶片陣列7上面的膜層，露出藍光LED超小晶片陣列7，便於藍光LED超小晶片陣列7的電極與後序的驅動控制電路相連。
[0048]步驟5:在透明面板8的背面塗敷紅色螢光粉和綠色螢光粉(參閱圖4)。對準正面的正方形圖形11組成的X行Xy列陣列中的每列管芯，分別塗覆紅色螢光粉13、綠色螢光粉14和不塗螢光粉。紅色螢光粉激發藍光LED發出紅光，綠色螢光粉激發藍光LED發出綠光光，於是形成按列依次排布的紅、綠、藍LED管芯。
[0049]具體做法是:在透明面板背面放置mask模版，模版上有一列列鏤空列線條，模版與透明面板正面的每列管芯對準，每隔兩列管芯的距離有一條鏤空列線。先在鏤空列線中噴塗紅色螢光粉，200度固化後再將mask模板平移到相鄰的一列管芯對準，再對鏤空列線中噴塗綠色螢光粉，200度固化綠色螢光粉。
[0050]本發明還提供了一種LED全彩顯示陣列，包括:
[0051]製作在透明面板上的導光層，所述導光層包括陣列圖形和通道圖形；
[0052]藍光LED超小晶片陣列，其粘接在所述透明面板上，且與所述導光層的通道圖形連接；
[0053]製作在透明面板上的第一反射鏡，所述第一反射鏡製作在透明面板上除導光層和藍光LED超小晶片陣列之外的位置；
[0054]第二反射鏡，其製作在所述第一反射鏡和導光層之上；
[0055]其中，所述藍光LED超小晶片陣列的光通過所述導光層上的通道圖形導到所述導光層上的陣列圖形而放大。
[0056]其中，所述透明面板背面還塗覆有螢光粉。
[0057]其中，所述藍光LED超小晶片陣列中每行共用一個N電極。
[0058]其中，所述藍光LED超小晶片陣列中的每個晶片尺寸範圍為50um?200um。
[0059]以上所述的具體實施例，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，應理解的是，以上所述僅為本發明的具體實施例而已，並不用於限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種LED全彩顯不陣列,包括: 製作在透明面板上的導光層，所述導光層包括陣列圖形和通道圖形； 藍光LED超小晶片陣列，其粘接在所述透明面板上，且與所述導光層的通道圖形連接；製作在透明面板上的第一反射鏡，所述第一反射鏡製作在透明面板上除導光層和藍光LED超小晶片陣列之外的位置； 第二反射鏡，其製作在所述第一反射鏡和導光層之上； 其中，所述藍光LED超小晶片陣列的光通過所述導光層上的通道圖形導到所述導光層上的陣列圖形而放大。
2.如權利要求1所述的LED全彩顯示陣列，其中，所述透明面板背面還塗覆有螢光粉。
3.如權利要求1所述的LED全彩顯示陣列，其中，所述藍光LED超小晶片陣列中所有晶片共用一個N電極或幾個一組共用一個N電極。
4.如權利要求1所述的LED全彩顯示陣列，其中，所述藍光LED超小晶片陣列為η行Xm列陣列，η和m為正整數。
5.如權利要求1所述的LED全彩顯示陣列，其中，導光層陣列圖形是由正方形圖形組成的X行Xy列陣列，X，y為正整數，其中，該陣列圖圖形中的正方形圖形的總數與所述藍光LED超小晶片陣列中的晶片總數相等。
6.如權利要求1所述的LED全彩顯示陣列，其中，所述藍光LED超小晶片陣列中的每個晶片為正方形或長方形，邊長範圍為50um?200um。
7.—種如權利要求1所述的LED全彩顯示陣列的製作方法，其包括: 製作藍光LED超小晶片陣列； 在透明面板上製作第一反射鏡和導光層； 將所述藍光LED超小晶片陣列粘接在所述透明面板上； 製作第二反射鏡。
8.如權利要求7所述的製作方法，其中，所述製作藍光LED超小晶片陣列包括: 在襯底上依次生長N型氮化鎵、多量子阱材料和P型氮化鎵； 刻蝕掉部分多量子阱材料和P型氮化鎵，形成由N型氮化鎵相連的晶片陣列； 在所述晶片陣列的每個晶片的P型氮化鎵表面製作P電極，並在陣列每行一側製作共用的N電極，形成藍光LED超小晶片陣列。
9.如權利要求7所述的製作方法，其中，所述在透明面板上製作第一反射鏡和導光層包括: 在透明面板上沉積高反射率材料，並刻蝕形成正方形陣列圖形，保留所述正方形陣列圖形之外的高反射率材料，形成第一反射鏡； 在透明面板上塗覆導光膠，刻蝕掉除所述正方形陣列圖形和通道圖形之外的導光膠，形成導光層。
10.如權利要求7所述的製作方法，其中，所述製作第二反射鏡包括: 在透明面板上沉積高反射率材料，並刻蝕掉藍光LED超小晶片陣列上面的高反射率材料，形成第二反射鏡。
【文檔編號】H01L33/06GK104465692SQ201410736198
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年12月4日 優先權日:2014年12月4日
【發明者】李璟, 楊華, 薛斌, 謝海忠, 王國宏, 王軍喜, 李晉閩 申請人:中國科學院半導體研究所