CN103400834B - 透明电极柔性led微显示阵列芯片 - Google Patents

Abstract

透明电极柔性LED微显示阵列芯片，涉及发光显示技术领域，解决现有平面型LED微显示器件不具备弯曲且体积难以实现小型化的特点，本发明所述的柔性LED显示器件，电流从ITO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、ITO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、ITO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

透明电极柔性LED微显示阵列芯片

技术领域

本发明涉及发光显示技术领域，具体涉及一种透明电极柔性LED微显示阵列芯片。

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。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透明电极柔性LED微显示阵列芯片，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。

透明电极柔性LED微显示阵列芯片，包括透光层、发光层、反射层、基片、发光单元上上电极引线、发光单元外上电极引线、下电极、下电极引线、柔性区域、微透镜和ITO透明上电极，所述反射层的上面依次为发光层、透光层、ITO透明上电极、发光单元上上电极引线和微透镜，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发光单元之间以及LED发光单元下方为柔性区域，所述柔性区域使各个LED发光单元依次连接并使发光单元阵列实现弯曲；所述ITO透明上电极的上表面排布发光单元上上电极引线，柔性区域的上表面排布发光单元外上电极引线，处于同一行的LED发光单元上上电极引线与发光单元外上电极引线依次相连接，所述基片的下表面排布有下电极，在柔性区域的下表面区域排布下电极引线，处于同一列的下电极与下电极引线依次相连接；所述下电极与下电极引线组成的下引线列与发光单元上上电极引线及发光单元外上电极引线组成的上引线行在方向上异面垂直。

本发明的工作原理：电流从ITO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、ITO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、ITO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，可以在理论上得到较高的发光效率，并且可以得到较为均匀的电流分布。由于采用ITO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为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片的效果图；其中，图1a为器件的伸展状态，图1b为器件的弯曲状态；

图2中图2a、2b分别为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片的主剖面图和左剖面图；

图3为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片中采用方形发光单元的发光单元分布图；

图4中的图4a、4b、4c、4d和4e为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片中采用方形发光单元的五种上发光单元上上电极及发光单元外上电极引线结构示意图；

图5中的图5a、5b、5c和5d为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片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为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片中采用圆形发光单元的发光单元分布图。

图7中图7a、7b、7c和7d为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片中采用圆形发光单元的四种上电极及上电极引线结构示意图；

图8中图8a、8b和8c为本发明所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片中采用圆形发光单元的三种下电极及下电极引线结构示意图；

图9为带有背面柔性材料层的透明电极柔性LED微显示阵列芯片的示意图；图9a和9b分别为主剖面图和左剖面图。

具体实施方式

具体实施方式一、结合图1至图9说明本实施方式，透明电极柔性LED微显示阵列芯片，包括透光层1、发光层2、反射层3、基片4、发光单元上上电极引线5、发光单元外上电极引线9、下电极6、下电极引线10、柔性区域7、微透镜8和ITO透明上电极11。

反射层3的上面依次为发光层2、透光层1、ITO透明上电极11、发光单元上上电极引线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。ITO透明上电极11的上表面排布有发光单元上上电极引线5，柔性材料7的上表面排布有发光单元外上电极引线9，处于同一行的发光单元上上电极引线5与发光单元外上电极引线9依次相连接，在基片4的下表面排布有下电极6，在发光单元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，下电极6与下电极引线10组成的下引线列与上电极5及上电极引线9组成的上引线行在方向上异面垂直。

结合图9说明本实施方式，本实施方式还包括位于LED发光单元基片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。

本实施方式所述的LED发光单元为正方形、矩形、圆形或其它形状；下电极6的形状为矩形、圆形、单条形、双条形或其它形状；发光单元上上电极引线5形状为回形、圆环形、单条形、双条形或其它形状。

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AlGaInP LED外延片材料。发光单元上上电极引线5及发光单元外上电极引线9的材料为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，由薄膜蒸镀及光刻腐蚀成形工艺制备，为提高上电极以及上电极引线的可靠性，或通过蒸镀薄膜、光刻制备掩膜及电铸等工艺制成厚膜电极。下电极6、下电极引线10的材料为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，由薄膜蒸镀及光刻腐蚀成形工艺制备，为提高下电极以及下电极引线的可靠性，或通过蒸镀薄膜、光刻制备掩膜及电铸等工艺制成厚膜电极。柔性区域7材料为聚酰亚胺或柔性环氧树脂或PDMS或易涂覆成型的其它柔性材料、微透镜8材料为环氧树脂或PMMA或聚酰亚胺或其它高透过率材料，ITO透明上电极11为通过镀膜方法沉积的ITO薄膜。

本实施方式所述的微型LED显示器件的总厚度在1μm-1000μm，所述背面柔性材料层的材料可以覆盖下电极6和下电极引线10。

Claims (9)

1.透明电极柔性LED微显示阵列芯片，包括透光层(1)、发光层(2)、反射层(3)、基片(4)、发光单元上上电极引线(5)、发光单元外上电极引线(9)、下电极(6)、下电极引线(10)、柔性区域(7)、微透镜(8)和ITO透明上电极(11)；其特征是，所述反射层(3)的上面依次为发光层(2)、透光层(1)、ITO透明上电极(11)、发光单元上上电极引线(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发光单元阵列；所述多个LED发光单元之间为柔性区域(7)，所述柔性区域(7)使各个LED发光单元依次连接并使发光单元阵列实现弯曲；所述ITO透明上电极(11)的上表面排布发光单元上上电极引线(5)，柔性区域(7)的上表面排布发光单元外上电极引线(9)，处于同一行的LED发光单元上上电极引线(5)与发光单元外上电极引线(9)依次相连接，发光单元上上电极引线(5)与发光单元外上电极引线(9)不共面，所述基片(4)的下表面排布有下电极(6)，在柔性区域(7)的下表面区域排布下电极引线(10)，处于同一列的下电极(6)与下电极引线(10)依次相连接，下电极(6)与下电极引线(10)不共面，所述下电极(6)和下电极引线(10)组成的下引线列与发光单元上上电极引线(5)和发光单元外上电极引线(9)组成的上引线行在排列方向上异面垂直；所述微显示阵列芯片还包括位于LED发光单元基片下表面的背面柔性材料层。

2.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述LED发光单元为矩形或圆形；所述柔性区域(7)的材料为聚酰亚胺或柔性环氧树脂或PDMS。

3.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，还包括位于LED发光单元基片下表面的柔性区域(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)。

4.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述发光单元上上电极引线(5)的形状为回字形、圆环形、单条形或双条形。

5.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述下电极(6)的形状为圆形、单条形或双条形。

6.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述的透光层(1)、发光层(2)、反射层(3)和基片(4)均为AlGaInP LED外延片材料。

7.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述发光单元上上电极引线(5)、发光单元外上电极引线(9)、下电极(6)和下电极引线(10)的材料为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。

8.根据权利要求7所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述发光单元上上电极引线(5)、发光单元外上电极引线(9)、下电极(6)和下电极引线(10)通过镀膜、光刻及腐蚀工艺或lift-off工艺制备薄膜发光单元上上电极引线(5)、发光单元外上电极引线(9)、下电极(6)和下电极引线(10)，或者通过厚胶光刻、蒸镀及电铸加厚的工艺制备厚膜发光单元上上电极引线(5)和发光单元外上电极引线(9)、下电极(6)和下电极引线(10)。

9.根据权利要求1所述的透明电极柔性LED微显示阵列芯片，其特征在于，所述微透镜(8)材料为环氧树脂或PMMA或聚酰亚胺。