CN103400915B - 一种微型led阵列芯片 - Google Patents

Abstract

一种微型LED阵列芯片，涉及LED技术领域，解决现有制作LED微显示器存在LED的发光单元尺寸难以做小，导致分辨率受到限制，并且无法适应需要的问题，一种微型LED阵列芯片的工作过程是，电流从上电极注入，从下电极流出，在器件中形成电场，使得载流子在发光层复合发光。其中部分光向上经过透光层，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，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

一种微型LED阵列芯片

技术领域

本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种LED集成芯片。

背景技术

目前，微显示器件已经凭借其独特的优势成为各科技强国关注的热点。LED微显示器具有许多独特的优点，如主动发光、超高亮度、长寿命、工作电压低、发光效率高、响应速度快、性能稳定可靠、工作温度范围宽等。传统的制作方法是将多个单管LED芯片排列在基座上，然后引线、封装。受到基座的影响，此方法制作的显示器件的发光单元尺寸难以做小，因此分辨率受到一定限制，并不适应今后的小型化、清晰化的发展需要。将半导体工艺技术与MOEMS三维微细加工技术相结合，其工业化生产不需要额外的大额投资，因此，具有广阔的产业化前景。

发明内容

本发明为解决现有制作LED微显示器存在LED的发光单元尺寸难以做小，导致分辨率受到限制，并且无法适应需要的问题，提供一种微型LED阵列芯片。

一种微型LED阵列芯片，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、光阑、微透镜、粘接材料和基板；

所述透光层、发光层、反射层、基片和微透镜组成LED发光单元；所述反射层的上面依次为发光层、透光层和微透镜，反射层的下面为基片；多个LED发光单元均匀排布组成发光单元阵列，发光单元之间为光阑，所述光阑使各个发光单元依次连接并实现发光单元的隔离；透光层的上表面排布有上电极，光阑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，在光阑的下表面排布有下电极引线，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上电极及上电极引线组成的上引线行在方向上异面垂直；基板通过粘接材料固定于发光单元阵列的下表面。

本发明的有益效果：本发明所述的一种微型LED阵列芯片的工作过程是，电流从上电极注入，从下电极流出，在器件中形成电场，使得载流子在发光层复合发光。其中部分光向上经过透光层，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，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。

附图说明

图1为本发明所述的一种微型LED阵列芯片的效果图；

图2中图2a和图2b分别为本发明所述的一种微型LED阵列芯片的主剖面图和左剖面图；

图3为本发明所述的一种微型LED阵列芯片中采用方形发光单元的发光单元分布图。

图4中4a至4e为本发明所述的一种微型LED阵列芯片中采用方形发光单元的五种上电极及上电极引线结构示意图；

图5中5a至5d为本发明所述的一种微型LED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为本发明所述的一种微型LED阵列芯片中采用圆形发光单元的发光单元分布图；

图7中7a至7d为本发明所述的一种微型LED阵列芯片的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8a至8c为本发明所述的一种微型LED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。

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，一种微型LED阵列芯片，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、光阑7、微透镜8和基板11；

所述透光层1、发光层2、反射层3、基片4和微透镜8组成正方形或长方形或圆形或其它形状的LED发光单元。反射层3的上面依次为发光层2、透光层1和微透镜8，反射层3的下面是基片4。LED发光单元均匀排布组成发光单元阵列。发光单元之间为光阑7，光阑7使各个发光单元依次连接并实现发光单元的隔离。透光层1的上表面排布有上电极5，光阑7的上表面排布有上电极引线9，处于同一排的上电极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，在光阑7的下表面排布有下电极引线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。基板11通过粘接材料12固定于发光单元阵列的下表面。

本实施方式所述的LED发光单元为正方形、矩形、圆形或其他形状，上电极5形状为回字形、圆环形、单条形、双条形或其它形状；所述下电极6的形状为矩形、圆形、单条形、双条形或其它形状。

结合图4和图7说明本实施方式，图4和图7分别为采用方形发光单元的五种上电极及上电极引线结构示意图和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；不同上电极图形具有各自的电流分布及发光单元显示特点。

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。发光单元上的上电极5及发光单元外的上电极引线9的材料为Cr/Au或Ti/Pt/Au或Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au或Al或Cu，或由Cr/Au或Ti/Pt/Au或Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au与Cu或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/AuTi/Pt/Au或Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au或Al或Cu，或由Cr/Au或Ti/Pt/Au或Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au与Cu或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。

本实施方式所述的光阑7材料需满足以下三点要求，一是绝缘性好，这样可以更好地实现发光单元之间的电学隔离；二是不透光，保证发光单元之间的出光不会出现串扰现象；三是有一定的粘连性，使之与LED发光单元连结成一个整体。微透镜8的材料为硬质环氧树脂或PMMA或聚酰亚胺或其它高透过率材料。

Claims (8)

1.一种微型LED阵列芯片，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)、光阑(7)、微透镜(8)、粘接材料(12)和基板(11)；其特征是，

所述透光层(1)、发光层(2)、反射层(3)、基片(4)和微透镜(8)组成LED发光单元；所述反射层(3)的上面依次为发光层(2)、透光层(1)和微透镜(8)，反射层(3)的下面为基片(4)；多个LED发光单元均匀排布组成发光单元阵列，发光单元之间为光阑(7)，所述光阑(7)使各个发光单元依次连接并实现发光单元的隔离；透光层(1)的上表面排布有上电极(5)，光阑(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，上电极(5)与上电极引线(9)不共面，在基片(4)的下表面排布有下电极(6)，在光阑(7)的下表面排布有下电极引线(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)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)及上电极引线(9)组成的上引线行在排列方向上异面垂直；基板(11)通过粘接材料(12)固定于发光单元阵列的下表面。

2.根据权利要求1所述的一种微型LED阵列芯片，其特征在于，所述发光单元的形状为矩形或圆形。

3.根据权利要求1所述的一种微型LED阵列芯片，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。

4.根据权利要求1所述的一种微型LED阵列芯片，其特征在于，所述上电极(5)形状为回字形、圆环形、单条形或双条形。

5.根据权利要求1所述的一种微型LED阵列芯片，其特征在于，所述上电极(5)、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与Cu组成的复合膜，或为由Cr/Au、Ti/Pt/Au、Ti/Mo/Au或AuGeNi/Au与Au组成的复合膜。

6.根据权利要求5所述的一种微型LED阵列芯片，其特征在于，所述上电极(5)、上电极引线(9)、下电极(6)和下电极引线(10)通过薄膜蒸镀及光刻腐蚀成形工艺制备，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。

7.根据权利要求1所述的一种微型LED阵列芯片，其特征在于，微透镜(8)的材料为硬质环氧树脂或PMMA或聚酰亚胺。

8.根据权利要求1所述的一种微型LED阵列芯片，其特征在于，所述光阑(7)的材料为聚酰亚胺或环氧树脂材料或PDMS。