CN101630471B - 一种基于氮化镓发光材料的led显示矩阵及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵及其制作方法，属光电子器件制造技术领域。该方法利用刻蚀技术将外延材料分离成独立的行和列，行与列相交处是可独立控制发光的象素单元。同一行中利用外延材料的N型层做为同行象素之间的负极通路，同一列中利用蒸镀的金属电路做为同列象素之间的正极通路，整个显示矩阵依托兰宝石基板为一个整体。由于节约了象素控制电路所占用的空间，大大降低了LED显示模块的点距，提高了像素密度。

Description

一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵及其制作方法

技术领域

本发明涉及一种控制LED发光的显示矩阵及其制作方法，属光电子器件制造技术领域。

背景技术

LED显示是一种通过控制半导体发光二极管发光的显示方式，可用于文字、图形、图像、视频信号等各种信息的显示。显示模块中每一个可被单独控制的发光单元称为象素，象素之间的距离称为点距，点距越大，象素密度越低，单位面积内的信息容量越少。

常用的LED显示模块中的象素是单独固定在电路板上的发光二极管，在电路板上具有为每一象素提供电力驱动与控制的电路，对一具有A行、B列的显示矩阵而言，将需具有A×B×2个电路(每一像素单元需提供正、负电路，且电路之间需隔离)，所需占用的空间使得显示屏在提高点距方面受到限制，单位面积内的象素密度远低于液晶显示屏或等离子屏，不能满足手机、PDA、电视、电脑显示屏等高信息密度的显示要求。但LED发光器件相较于常用的LCD、等离子等显示器件，具有以下优点：(1)LED发光核心为PN结，厚度很薄，厚度可以小于1毫米；(2)LED发光器件为全固态机构，无真空，无液态物质，抗震性好，可适应巨大的加速度，振动等恶劣环境；(3)LED发光器件能主动发光，几乎没有视角问题；(4)LED发光器件响应时间快，不存在拖影问题；(5)LED发光器件性能稳定，寿命长，低温特性好；(6)LED发光器件发光转化效率高，能耗低；(7)LED发光器件材料制作工艺成熟；(8)LED发光器件驱动电压5V以下，无辐射，可与集成电路直接复合。

因此，若能将LED显示模块的点距降低，提高像素密度，使之能满足高信息密度的显示要求，对于显示技术的发展具有极大的推动意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于氮化镓发光材料的高像素密度、低点距的LED显示矩阵及其制作方法，利用LED显示矩阵模块内部本身的材料来提供显示及控制所需的行、列电路连接，从而去除了电路板上对发光象素的控制电路所需占用的空间，大大降低了LED模块的点距，从而使得LED显示的应用领域扩大到如手机、POS机、PDA、MP3等高信息密度的使用场合。

为了达到以上目的，本发明采用了一种基于氮化镓发光材料的高像素密度LED显示矩阵及其制作方法，该方法利用刻蚀技术将外延材料分离成独立的行和列，行与列相交处是可独立控制发光的象素单元。制作方法如下：

1、取一片兰宝石基板的氮化镓外延片，在外延片的P表面形成欧姆接触，制作外延片表面电极；

2、按所设计的象素单元尺寸对外延片进行刻蚀，以便有选择性地去除P型外延层并裸露出N型外延层，使外延片表面形成A行、B列平面矩阵，行与列相交处即为一像素单元；

3、将已裸露N型外延层的区域在列的方向保护起来，在行的方向上继续向下刻蚀去除N型外延层直到裸露出兰宝石基板，使得矩阵内的行与行之间电性不导通；

4、在矩阵表面沉淀一层透明绝缘隔膜，用来隔离负极通路与正极通路，此一隔膜的厚度不低于5000um，通过图形腐蚀技术在隔膜的每一象素单元的电极位置处加工一通孔。

5、在绝缘隔膜上蒸镀金属层，并利用图形腐蚀等技术将此金属层制作成所需的连接图形，此一连接图形使得使矩阵中同列象素单元的电极通过隔膜上的通孔连接起来，并且列与列之间是独立的；同一行中利用外延材料的N型层做为同行象素之间的负极通路，同一列中利用金属连线做为同列象素之间的正极通路。

在制作隔膜上列的电性通路的同时，可同时利用图形腐蚀等技术在矩阵的每行及每列的两端分别制作焊盘，供外部控制连接用；

6、完成以上操作后，去除不需要的区域，即形成可直接封装应用的LED显示矩阵模块。

本发明与现有技术相比较的有益效果是：采用本发明基于氮化镓发光材料的高像素密度、低点距的LED显示矩阵及其制作方法，可利用LED显示模块本身的材料来提供显示模块中的行、列电路连接，从而去除了电路板上对发光象素的控制电路所需占用的空间，大大降低了LED模块的点距，从而使得LED显示的应用领域大大扩展，从而使得LED显示的应用领域扩大到如手机、POS机、PDA、MP3等高信息密度的使用场合。

本发明适用于手机、POS机、PDA、MP3等高信息密度的使用场合；尤其适用于高精度、高分辨率的LED显示屏。

附图说明

图1是本发明实施例中的制作工艺流程图

图2是本发明实施例中完成后的结构示意图

图中图号表示为：同列单元的电性通路(210)；隔膜通孔(220)；透明绝缘隔膜(230)；P型外延层(240)；N型外延层(250)；兰宝石基板(260)

具体实施方式

实施例1：

如附图1和附图2所示，取一片兰宝石基板、发光波长约525nm的绿光外延片，首先在外延片的P层表面形成欧姆接触。其次，在外延片表面制作一层保护膜，利用图形技术形成需去除的区域(象素单元区域有保护膜，无保护膜的区域将在刻蚀时去除)，采用等离子刻蚀技术对外延片表面进行刻蚀，直到完全去除P型外延层(240)并裸露出N型外延层(250)，使外延片表面形成A行、B列平面矩阵，行与列相交处即为一具有PN结结构的像素单元，每一像素单元的正电性能是相互独立的(因为已刻蚀去除了像素之间的P型外延层)；去除外延片表面的保护膜。再次，利用图形技术在行的方向继续向下刻蚀N型外延层直到裸露出兰宝石基板(260)，使得矩阵内的行与行之间电性不导通。再下一步，在矩阵表面沉淀一层透明绝缘隔膜(230)，通过图形腐蚀技术在隔膜的每一象素单元的电极位置处加工一通孔(220)，最后，在隔膜上蒸镀金属层，并利用光刻、腐蚀等技术使得矩阵中同列象素单元通过单元上的通孔连接起来，形成同列单元的电性通路(210)，但列与列之间的通路是相互独立的，在完成电性通路(210)的同时，在矩阵的每行及每列的两端分别制作焊盘。完成以上操作后，去除不需要的区域，即形成可直接封装应用的绿色LED显示矩阵模块。

实施例2：

取一片兰宝石基板、发光波长约460nm的兰光外延片，首先在外延片的P层表面形成欧姆接触层。其次，在外延片表面制作一层保护膜，利用图形技术形成需去除的区域(象素单元区域有保护膜，无保护膜的区域将在刻蚀时去除)，采用等离子刻蚀技术对外延片表面进行刻蚀，直到完全去除P型外延层(240)并裸露出N型外延层(250)，使外延片表面形成A行、B列平面矩阵，行与列相交处即为一具有PN结结构的像素单元，每一像素单元的正电性能是相互独立的(因为已刻蚀去除了像素之间的P型外延层)；去除外延片表面的保护膜。再次，利用图形技术在行的方向继续向下刻蚀N型外延层直到裸露出兰宝石基板(260)，使得矩阵内的行与行之间电性不导通。再下一步，在矩阵表面沉淀一层透明绝缘隔膜(230)，通过图形腐蚀技术在隔膜的每一象素单元的电极位置处加工一通孔(220)，最后，在隔膜上蒸镀金属层，并利用光刻、腐蚀等技术使得矩阵中同列象素单元通过单元上的通孔连接起来，形成同列单元的电性通路(210)，但列与列之间的通路是相互独立的，在完成电性通路(210)的同时，在矩阵的每行及每列的两端分别制作焊盘。完成以上操作后，去除不需要的区域，即形成可直接封装应用的兰色LED显示矩阵模块。

Claims (5)

1.一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵制作方法，其特征是，

取一片兰宝石基板的氮化镓外延片，在其P表面形成欧姆接触，制作外延片表面电极；

按所设计的象素单元尺寸对外延片进行刻蚀，去除P型外延层并裸露出N型外延层，使外延片表面形成A行、B列平面矩阵，行与列相交处即为一像素单元；

在行的方向继续向下刻蚀N型外延层直到裸露出兰宝石基板，使得矩阵内的行与行之间电性不导通；

在矩阵表面沉淀一层透明绝缘隔膜，通过图形腐蚀技术在隔膜的每一象素单元的电极位置处加工一通孔；

在隔膜上蒸镀金属，并利用图形腐蚀技术将此金属层制作成所需的连接图形，此连接图形使得使矩阵中同列象素单元的电极通过隔膜上的通孔连接起来；形成同列单元的电性通路。

2.如权利要求1所述的一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵制作方法，其特征在于，所述在对外延片进行刻蚀去除P型外延层使外延片表面形成A行、B列平面矩阵时，由于象素单元之间的P型外延层被刻蚀，可实现列与列之间的电性不导通。

3.如权利要求1所述的一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵制作方法，其特征在于，所述平面矩阵同一行中利用外延材料的N型层做为同行象素之间的负极通路，同一列中利用金属连线做为同列象素之间的正极通路。

4.如权利要求1所述的一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵制作方法，所述在矩阵表面沉淀一层透明绝缘隔膜，来隔离负极通路与正极通路，此一隔膜的厚度不低于5000um。

5.如权利要求2所述的一种基于氮化镓发光材料的LED显示矩阵制作方法，其特征在于，显示矩阵的每一行、列的两端点处均设有供制作外部控制连接的焊盘，此焊盘可在制作同列中金属连线的同时制作，焊盘的制作方法与金属连线的制作方法相同。

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