CN103390614B - 高发光均匀性的微型柔性led面阵器件 - Google Patents

Abstract

高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，涉及发光显示技术领域，解决现有平面型LED微显示器件由于不能弯曲而导致使用受限制的问题，电流从石墨烯透明上电极注入，从下电极流出，在器件中形成电场，使得正负载流子在发光层复合发光。其中部分光向上经过透光层、石墨烯透明上电极，从微透镜射出；部分光向下到达反射层，被反射层反射，穿过发光层、透光层、石墨烯透明上电极，从微透镜射出。由于该发光器件的发光原理为p-n结内的载流子复合发光，具有二极管电流电压的非线性特性，发光亮度也随注入电流的大小具有非线性特性。本发明通过电路控制相素元的亮暗，实现发光显示。

Description

高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件

技术领域

本发明涉及发光显示技术领域，具体涉及一种新型微型柔性发光器件中的LED显示器件。

背景技术

近年来，随着电子产业的发展，微型发光器件发展迅速。平面型LED微显示阵列相比传统发光器件具有很多不可比拟的优点，但由于其不能弯曲的特点很大程度上限制了其应用范围。OLED技术虽然有良好的应用前景，但相比于LED，仍有一些不足，例如在微小型器件方面，还存在一定问题,如发光亮度、均匀性、发光效率等不如LED，而最为突出的是寿命问题，这些问题会较大程度地限制OLED的应用和发展。随着科学技术的发展，对可以实现高分辨、明亮持久且轻薄并能应用在弯曲表面的微型柔性LED显示阵列的需求越来越迫切。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，该器件具有柔性的金属电极和发光单元之间的柔性连接材料，具有易于弯曲和易于携带的特点。

高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，包括透光层、发光层、反射层、基片、上电极、上电极引线、下电极、下电极引线、柔性区域和微透镜；所述反射层上面依次为发光层、透光层、上电极和微透镜，反射层的下面为基片；所述透光层、发光层、反射层和基片的组成LED发光单元，多个LED发光单元均匀排布组成发光单元阵列；所述多个LED发光单元之间为柔性区域，柔性区域使各个发光单元依次连接并使LED发光单元阵列可弯曲；所述透光层的上表面排布有上电极，柔性材料的上表面排布有上电极引线，处于同一行的上电极与上电极引线依次相连接，在基片的下表面排布有下电极，处于同一列的下电极通过下电极引线连接；所述下电极和下电极引线组成的下引线列与上电极和上电极引线组成的上引线行在排列方向上异面垂直，所述上电极和上电极引线的材料为石墨烯。

本发明的工作原理：电流从石墨烯透明上电极注入，从下电极流出，在器件中形成电场，使得正负载流子在发光层复合发光。其中部分光向上经过透光层、石墨烯透明上电极，从微透镜射出；部分光向下到达反射层，被反射层反射，穿过发光层、透光层、石墨烯透明上电极，从微透镜射出。由于该发光器件的发光原理为p-n结内的载流子复合发光，具有二极管电流电压的非线性特性，发光亮度也随注入电流的大小具有非线性特性。本发明通过电路控制相素元的亮暗，实现发光显示。

本发明的有益效果：本发明提出的柔性器件由于具有柔性的电极结构和沟槽内的连接柔性材料，可以实现弯曲显示的功能，且这种器件的制作工艺简单易行。本发明提出的器件采用异面垂直的上、下电极，可以得到较高的发光效率，并且可以得到较为均匀的电流分布。本发明全部采用在微型化、集成化和批量化制作方面具有优异特点的MOEMS技术进行器件制作。在器件质量上，实现了发光芯片上发光单元的原位分割，保证了发光单元分布的均匀性和一致性；也保证了电极及柔性连接材料的一致性；在制作周期上，由于采用集成制备工艺，提高了效率，缩短了工期，并更适合于大阵列的批量制作；在发光单元的出光质量方面，由于采用石墨烯柔性透明上电极，电极均匀覆盖发光单元上表面，使电流分布均匀，从而达到更好的发光效果。

附图说明

图1中图和1b分别为是本发明高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件的效果图；其中，图1a为LED显示器件的伸展状态，图1b为LED显示器件的弯曲状态。

图2中图2a和2b分别为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件的主剖面图和左剖面图。

图3为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件中采用方形发光单元的发光单元分布图。

图4中图4a和图4b为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件中采用方形发光单元的两种上电极及上电极引线结构示意图；

图5中图5a至图5d为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件中采用方形发光单元的四种下电极及下电极引线结构示意图。

图6为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件中采用圆形发光单元的发光单元分布图。

图7中图7a和图7b为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件中采用圆形发光单元的两种上电极及上电极引线结构示意图。

图8中图8a至图8d为本发明所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件中采用圆形发光单元的四种下电极及下电极引线结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图8说明本实施方式，高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，包括透光层1、发光层2、反射层3、基片4、上电极5、上电极引线9、下电极6、下电极引线10、柔性区域7和微透镜8；反射层3的上面依次为发光层2、透光层1、上电极5和微透镜8，反射层3的下面是基片4。透光层1、发光层2、反射层3和基片4组成LED发光单元。LED发光单元均匀排布组成发光单元阵列。发光单元之间及下方为柔性区域7，柔性区域7使各个发光单元依次连接并使整个LED发光单元阵列可弯曲。透光层1的上表面排布有上电极5，柔性材料7的上表面排布有上电极引线9，处于同一行的上电极5与上电极引线9依次相连接，在基片4的下表面排布有下电极6，在像素间的柔性材料接近下表面的区域排布有下电极引线10，处于同一列的下电极6与下电极引线10依次相连接。所述的下电极6和下电极引线10组成的下引线列与上电极5和上电极引线9组成的上引线行在排列方向上异面垂直。所述上电极5和上电极引线9的材料为石墨烯薄膜。

结合图2，本实施方式中还包括位于LED发光单元的基片4下表面的柔性区域7，即背面柔性材料层，所述背面柔性材料层覆盖下电极6和下电极引线10。

本实施方式中所述的LED发光单元为正方形、矩形或圆形；所述的下电极6的形状为矩形、圆形、单条形或双条形。所述的上电极5形状为回字形、圆环形、单条形或双条形。所述的上电极5及上电极引线9的材料为石墨烯薄膜，下电极6、下电极引线10的材料为石墨烯或Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au、AuGeNi/Au、Al或Cu中的任意一种，或为由Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au中的任意一种与Cu组成的复合膜；或为由Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au中的任意一种与Au组成的复合膜。所述的柔性区域7材料为聚酰亚胺或柔性环氧树脂或易涂覆成型的其它柔性材料、微透镜8材料为硬质环氧树脂或PMMA或其它高透过率材料。

本实施方式所述的透光层1、发光层2、反射层3、基片4为由传统工艺制作的通用AlGaInPLED外延片材料。

Claims (8)

1.高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，包括透光层(1)、发光层(2)、反射层(3)、基片(4)、上电极(5)、上电极引线(9)、下电极(6)、下电极引线(10)、柔性区域(7)和微透镜(8)；反射层(3)的上面依次为发光层(2)、透光层(1)、上电极(5)和微透镜(8)，反射层(3)的下面为基片(4)，所述透光层(1)、发光层(2)、反射层(3)、微透镜(8)和基片(4)组成LED发光单元；多个LED发光单元均匀排布组成LED发光单元阵列，柔性区域(7)位于LED发光单元之间的沟槽内，柔性区域(7)使各个发光单元依次连接并使LED发光单元阵列可弯曲；所述透光层(1)的上表面排布有上电极(5)，柔性区域(7)的上表面排布有上电极引线(9)，处于同一行的上电极(5)与上电极引线(9)依次连接，上电极(5)与上电极引线(9)不共面，基片(4)的下表面排布有下电极(6)，处于同一列的下电极(6)通过下电极引线(10)连接，下电极(6)与下电极引线(10)不共面，所述下电极(6)与下电极引线(10)组成的下引线列与上电极(5)与上电极引线(9)组成的上引线行在排列方向上异面垂直，所述上电极(5)和上电极引线(9)的材料为石墨烯。

2.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，还包括位于LED发光单元的基片(4)下表面的柔性区域(7)，即背面柔性材料层，所述背面柔性材料层覆盖下电极(6)和下电极引线(10)。

3.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，所述LED发光单元为矩形或圆形。

4.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，所述下电极(6)的形状为矩形、圆形、单条形或双条形。

5.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，所述上电极(5)形状为回形、圆环形、单条形或双条形。

6.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，所述下电极(6)和下电极引线(10)的材料为石墨烯、Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au、AuGeNi/Au、Al或Cu中的任意一种，或为由Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au中的任意一种与Cu组成的复合膜；或为由Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au中的任意一种与Au组成的复合膜。

7.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，所述柔性区域(7)的材料为聚酰亚胺或柔性环氧树脂或PDMS。

8.根据权利要求1所述的高发光均匀性的微型柔性LED面阵器件，其特征在于，所述微透镜(8)材料为硬质环氧树脂、PMMA或聚酰亚胺。