CN104508822A - 用于制造多色的led显示器的方法 - Google Patents
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Abstract
提出一种用于制造多色LED显示器(10)的方法，所述LED显示器具有带有多个像素(5)的LED发光单元(4)。第一亚像素(B)、第二亚像素(G)和第三亚像素(R)分别包含用于发射第一颜色的辐射的LED芯片(3)，其中至少在第二亚像素(G)之上设置有用于将辐射转换成第二颜色的转换层(1)并且在第三亚像素(R)之上设置有用于将辐射转换成第三颜色的转换层(2)。在此，分别执行至少一个工艺步骤，其中在像素(5)之上的至少一个限定的区域中安置或移除第一转换层(1)或第二转换层(2)，其中电运行LED芯片(3)的一部分，并且其中所述区域通过由运行的LED芯片(3)产生的辐射(6)、产生的热量或产生的电场来限定。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于制造多色的LED显示器的方法，其中利用转换层产生多个颜色的光。
本申请要求德国专利申请102012106859.3的优先权，其公开内容通过参考并入本文。
背景技术
多色的LED显示器例如能够通过下述方式实现：LED显示器的像素分别包含发射蓝色的LED芯片，其中将第一转换层施加到像素的第一部分上，所述第一转换层将蓝光转换成绿光，并且将第二转换层施加到像素的第二部分上，所述第二转换层将蓝光转换成红光。替选地，也可行的是，在像素的第二部分上施加有第一转换层和第二转换层，以便将蓝光借助于第一转换层转换成绿光并且借助于第二转换层将绿光转换成红光。
以这种方式能够借助多个发射蓝色的LED芯片利用两个转换层实现RGB显示器。
适合于将蓝光转换成绿光或将蓝光和/或绿光转换成红光的转换材料是本身已知的。包含所述转换材料的转换层例如能够以小板的形式选择性地施加到LED芯片上。但是，这尤其对于具有两种不同转换材料的LED显示器而言是非常耗费的。所述方法适合于下述LED显示器，在所述LED显示器中，像素具有大于100μm的棱边长度。但是在像素尺寸较小的情况下，出现明显的调整耗费。
发明内容
要实现的目的在于，提出一种用于制造多色的LED显示器的方法，其中借助相对小的制造和调整耗费产生多个颜色的像素，其中该方法应尤其适用于具有非常小的像素大小的LED显示器。
所述目的通过一种根据独立权利要求所述的用于制造多色的LED显示器的方法。本发明的有利的设计方案和改进形式是从属权利要求的主题。
提出一种用于制造多色的LED显示器的方法，其中LED显示器具有带有多个像素的LED发光单元。像素优选地具有用于发射第一颜色的第一亚像素、用于发射第二颜色的第二亚像素和用于发射第三颜色的第三亚像素。在一个优选的设计方案中，第一亚像素设为用于发射蓝光、第二亚像素设为用于发射绿光并且第三亚像素设为用于发射红光。尤其地，像素分别形成RGB-LED显示器的像点。
亚像素包含各一个LED芯片，所述LED芯片适合于发射第一颜色的辐射。LED显示器尤其能够包含下述LED芯片，所述LED芯片基于氮化物化合物半导体并且例如发射蓝光。优选地，LED显示器的所有LED芯片发射第一颜色的光、例如蓝光。多色性在LED显示器中有利地通过下述方式实现：将第一和/或第二转换层设置在亚像素的一部分上。
尤其地，在该方法中，至少在第二亚像素之上设置有第一转换层，所述第一转换层适合用于将第一颜色的辐射转换成第二颜色的辐射。第一转换层例如能够适合用于将由LED发射的蓝光转换成绿光。
此外，有利地，在第三亚像素之上设置有第二转换层，所述第二转换层适合用于将第一颜色的辐射和/或第二颜色的辐射转换成第三颜色的辐射。第二转换层例如能够适合用于将由LED芯片发射的蓝光转换成红光。在该情况下，第二转换层有利地直接设置在第三亚像素的LED芯片之上，所述LED芯片发射蓝光。
替选地，但是也可行的是，第二转换层局部地设置在第一转换层之上，以便将第二颜色的辐射转换成第三颜色的辐射。例如，第二转换层能够将借助于第一转换层产生的绿光转换成红光。在该情况下，LED的例如设为用于发射红光的第三亚像素具有第一转换层和设置在所述第一转换层之上的第二转换层。
在该方法的一个设计方案中，有利地在第一亚像素之上不设置有转换层。因此，第一亚像素发射直接由LED芯片发射的未经转换的光，例如蓝光。替选地，但是也可行的是，在第一亚像素之上设置有其他的转换层。例如，能够使用在UV光谱范围中发射的LED芯片，所述LED芯片的发射的UV光借助于三个不同的转换层转换成蓝光、绿光和红光。
多色的LED显示器不必一定是RGB显示器，而是尤其也能够具有多于三个颜色。例如，多色的LED显示器能够除了红色、绿色和蓝色的色彩之外发射至少一种其他的颜色，例如在RYGB显示器的情况下发射黄光。
在该方法中，为了将第一转换层设置到第二亚像素之上并且为了将第二转换层设置到第三亚像素之上，分别执行至少一个工艺步骤，其中将第一转换层或第二转换层施加到像素之上的至少一个限定的区域上或从像素之上的限定的区域移除。在该工艺步骤中，有利地，电运行LED芯片的一部分。在其上施加有第一或第二转换层或从其移除第一或第二转换层的至少一个限定的区域有利地通过由LED芯片的电运行的一部分产生的电磁辐射、产生的热量或产生的电场限定。
该方法有利地使用在运行LED芯片的一部分时产生的作用变量、尤其是产生的辐射、产生的热量或产生的电场，以便能够实现将第一和/或第二转换层选择性地施加到亚像素上或选择性地从亚像素剥离。因为在其上施加有第一和/或第二转换层或从其移除第一和/或第二转换层的区域通过运行LED芯片的一部分来限定，所以调整耗费在该方法中是有利地是小的。尤其地，借助该方法能够取消施加和调整掩膜的步骤。因此，该方法对于具有极其小的像素的LED显示器而言是尤其有利的，其中在借助掩膜法施加转换层时会产生大的调整耗费。
在该方法的一个设计方案中，将第一转换层设置在LED发光单元之上并且将第二转换层设置在第一转换层之上。尤其地，首先能够将第一转换层整面地设置在LED发光单元上并且将第二转换层整面地设置在第一转换层上。
第一和第二转换层例如能够依次施加。替选地，第一和第二转换层能够同时施加到LED发光单元上，例如以预制的两层的转换小板的形式施加。转换小板例如能够具有包含第一转换材料的第一转换层和与第一转换层连接的包含第二转换材料的第二转换层。
在一个设计方案中，将第二转换层从第一亚像素和第二亚像素移除。此外，将第一转换层从第一亚像素移除。
以所述方式将第一和第二转换层从第一亚像素移除。因此，第一亚像素发射第一颜色的未经转换的光，例如蓝光。因为仅将第二转换层从第二亚像素移除，所以第二亚像素发射借助于第一转换层产生的第二颜色的光，例如绿光。既不将第一、也不将第二转换层从第三亚像素移除，以至于其发射第三颜色的光，例如红光。
在一个设计方案中，第一和/或第二转换层的移除借助于用于局部的层剥离的方法来进行。用于局部的层剥离的方法优选地借助于光谱敏感地光学识别由LED芯片的一部分发射的辐射来控制。用于局部的层剥离的方法尤其能够是激光剥落或刻蚀工艺，优选为湿法化学的刻蚀工艺。
该方法例如能够构成为，使得在整面地施加第一和第二转换层之后仅接通第一和第二亚像素，所述第一和第二亚像素由于施加在其上的转换层以第三颜色、尤其是红色发亮。这样产生的发光图像例如能够借助于光学的图像识别以光谱敏感的方式记录并且以所述方式控制激光射束，使得所述激光射束照射转换层的红色发光的区域，直至在所述区域中主要发射在绿色的光谱范围中的光。优选地，用于激光剥落的激光的波长选择成，使得吸收仅在第二转换层中进行。
随后，在另一个工艺步骤中，将第一亚像素接通，也应将第一转换层从所述第一亚像素移除。所述像素由于仍存在的第一转换层以第二颜色、尤其是绿色发亮。通过具有优选地引起在第一转换层中的选择性吸收的波长的激光剥落，现在将第一转换层局部地剥离，直至接通的第一亚像素主要发射第一颜色的、尤其是蓝色的光。选择性地剥离第一和/或第二转换层能够借助于激光剥落有利地与例如施加微结构化的转换小板相比更快地并且更精确地进行。
在该方法的另一个设计方案中，例如借助于喷墨法将湿法化学的刻蚀剂局部地涂覆在亚像素的一部分上，应从所述亚像素移除第一和/或第二转换层。在涂覆中，调整优选地借助于光学的图像识别法进行，其中检测相应的亚像素的LED芯片的光。因此，为了调整刻蚀剂的局部的施加，使用由LED芯片的一部分发射的辐射。
在该方法的另一个设计方案中，移除第一和/或第二转换层借助于用于局部的层剥离的方法进行，所述用于局部的层剥离的方法有利地借助于由LED芯片的一部分发射的热量和/或发射的电磁辐射来控制。在此，移除第一和/或第二转换层尤其能够借助于湿法化学的刻蚀法来进行。对此，优选地，选择下述湿法化学的刻蚀剂，所述刻蚀剂的刻蚀速度在室温下或在冷却的环境下是可忽略的。在施加刻蚀剂之后，将应从其移除第一和/或第二转换层的像素的LED芯片接通，由此，刻蚀剂的局部的加热以及附加地介质传输通过转换开始。这引起局部强烈上升的刻蚀速度，由此能够在电运行的LED芯片的区域中实现第一和/或第二转换层的局部受限的剥离。
在该方法的另一个有利的设计方案中，移除第一和/或第二转换层借助于用于局部的层剥离的方法来进行，所述用于局部的层剥离的方法有利地借助于由LED芯片的一部分产生的电场来局部增强。在该设计方案中，移除第一和/或第二转换层优选地借助于干法刻蚀法来进行。在该方法的所述变型形式中，第一和/或第二转换层的局部增强的刻蚀在亚像素的运行的LED芯片的区域中进行。局部增大的刻蚀速度基于通过LED芯片的电场对在干法刻蚀工艺中产生的离子的影响。此外，干法刻蚀工艺的刻蚀速度通过由LED芯片产生的热量来局部提高。
在该方法的之前描述的变型形式中，有利地，分别使用用于局部的层剥落的方法，其中优选地，在第一工艺步骤中首先运行第一和第二亚像素，以便将第二转换层从所述亚像素移除，并且随后仅运行第一亚像素，以便从第一亚像素也移除第一转换层。以所述方式将第一和/或第二转换层在限定的区域中局部地剥离，所述限定的区域通过由LED芯片的一部分产生的辐射、产生的热量或产生的电场来标记。
在该方法的下文中描述的其他的设计方案中，在限定的区域中局部地施加第一和/或第二转换层，所述限定的区域通过由LED芯片的一部分发射的辐射、通过由LED芯片的一部分发射的热量或通过由LED芯片的一部分产生的电场来标记。
在该方法的一个设计方案中，施加辐射和/或热量敏感的层并且按区域借助于由LED芯片发射的辐射和/或产生的热量发生改变。在借助于发射的辐射和/或产生的热量改变的区域中或在改变的区域之外，随后在辐射和/或热量敏感的层中制造开口。
辐射和/或热量敏感的层在一个设计方案中是光刻胶层，其中光刻胶层在所述区域中借助于由LED芯片的一部分发射的电磁辐射来照射。
例如，光刻胶层被施加并且借助于由LED芯片的一部分发射的辐射来照射。随后，将光刻胶层显影并且以所述方式在被照射的部位上或选择性地在没有被照射的部位上制造开口。当作为光刻胶层或替代光刻胶层使用热敏感的聚合物时，所述工艺也能够类似地通过在运行LED芯片的一部分时产生的热量或通过发射的电磁辐射和发射的热量的共同作用来引起。
光刻胶层能够是正光刻胶层或负光刻胶层。在正光刻胶层的情况下，在显影步骤中在被照射的部位上产生开口。通过在照射时运行亚像素的一部分，因此能够选择性地在亚像素的期望的部分之上产生开口。在替选地应用负光刻胶层的情况下，在没有被照射的部位上产生开口，使得通过运行亚像素的一部分在照射时能够选择性地在没有运行的LED芯片之上产生开口。
在该方法的一个设计方案中，光刻胶层有利地不包含任何转换材料。仍可行的是，将转换材料引入到光刻胶层中并且通过照射LED芯片将在该情况下用作为转换层的光刻胶层直接结构化。但是，已经证实的是，在其中将转换材料嵌入到光刻胶层中的转换层利用光作用能够变脆或变黄。在该方法中，因此有利地，将第一和/或第二转换层分别施加到光刻胶层的开口中并且光刻胶层分别借助于剥离技术完全地再次移除。
在另一个设计方案中，辐射和/或热量敏感的层是热量敏感的层，其中热量敏感的层按区域借助于由LED芯片的一部分产生的热量发生改变。热量敏感的层例如能够通过由LED芯片产生的热量分解，使得所述层在加热的区域中能够为了产生开口而选择性地被剥离。与在正光刻胶层中类似地，热量敏感的层在该情况下在借助于产生的热量改变的区域中被剥离。替选地，热量敏感的层例如能够具有聚合物，所述聚合物借助于产生的热量选择性地硬化，其中热量敏感的层随后为了制造开口在没有硬化的区域中被剥离。与在负光刻胶层中类似地，热量敏感的层在该情况下在借助于产生的热量改变的区域之外被剥离。
在该方法的一个设计方案中，在施加热量敏感的层之前施加辐射吸收层。辐射吸收层优选地适合用于将由LED芯片发射的辐射转换成热量。以所述方式，有利地在电运行的LED芯片的区域中增强对热量敏感的层的局部的加热。辐射吸收层有利地在下面的方法步骤之一中被再次移除。
在一个设计方案中，将第一转换层或第二转换层施加到辐射和/或热量敏感的层上并且在开口之外借助于剥离技术再次移除。
例如，在一个方法步骤中，将第一转换层施加到辐射和/或热量敏感的层上，例如以膏的形式施加，所述膏包含第一转换材料。第一转换层尤其填充之前产生的开口。在开口之外，将转换层借助于剥离技术(Lift-Off-Technik)连同辐射和/或热量敏感的层、例如光刻胶层一起再次移除。
在另一个步骤中，优选地，施加第二辐射和/或热量敏感的层、例如第二光刻胶层。类似于在之前施加辐射和/或热量敏感的层时的方式，随后在第二辐射和/或热量敏感的层中制造开口。随后，施加第二转换层并且在开口之外将其借助于剥离技术再次移除。
因此，结合第一转换层阐述的方法步骤对选择性地施加第二转换层重复。在移除第一和/或第二辐射和/或热量敏感的层之后，能够将第一和/或第二转换层为了稳定分别加热。
在该方法的另一个设计方案中，将辐射和/或热量敏感的层施加到第一转换层或施加到第二转换层上。第一转换层或第二转换层在于辐射和/或热量敏感的层中制造开口之后借助于用于层剥离的方法被移除。用于层剥离的方法优选为刻蚀工艺，其例如为湿法化学的刻蚀工艺或为干法刻蚀工艺。
在该方法的另一个设计方案中，将第一和/或第二转换层选择性地沉积到亚像素的一部分上。第一和/或第二转换层在该设计方案中借助于电泳来沉积，其中沉积借助于由LED芯片的一部分产生的电场来局部地加强。
选择性地施加第一和/或第二转换层在该变型形式中例如通过下述方式进行：将第一或第二转换层的转换材料施加在分散体中。随后，电运行亚像素的LED芯片，在该工艺步骤中应将第一或第二转换层施加到所述LED芯片上。由于在运行LED芯片时出现的电场，将分散体中的转换材料运输至接通的亚像素。以所述方式，将第一和/或第二转换层分别有针对性地沉积在亚像素之上，所述亚像素的LED芯片在电泳沉积期间运行。
随后，优选地进行干燥和/或加热步骤。电泳沉积优选地依次为第一转换层和第二转换层执行。在电泳沉积第一和/或第二转换层时，沉积的转换层的厚度能够通过LED芯片在电泳沉积期间的接通持续时间来主动地控制，由此能够有利地有针对性地影响色度坐标。
在该方法的一个设计方案中，在借助于电泳施加第一和/或第二转换层之前，将电绝缘层施加到LED发光单元上。将电绝缘层利用辐射和/或热量敏感的层结构化，其中辐射和/或热量敏感的层借助于由LED芯片的一部分发射的辐射和/或产生的热量发生改变。
电绝缘层例如利用光刻胶层来结构化，其中光刻胶层借助于由LED芯片的一部分发射的辐射来照射。
例如，在施加第一和/或第二转换层之前整面地施加电绝缘层。之后，将光刻胶层施加到电绝缘层上，其中光刻胶层借助于应在其上沉积第一和/或第二转换层的亚像素的LED芯片的辐射来照射。例如，在光刻胶层的被照射的区域中在显影时产生开口，所述开口用作为用于在亚像素之上的电绝缘层中产生开口的刻蚀掩膜。电泳沉积随后在亚像素之上的电绝缘层的开口中进行，所述亚像素已经在照射时电运行。结构化的电绝缘层有利地支持第一和/或第二转换层在没有由其覆盖的区域中的选择性的沉积。
借助在此描述的方法，尤其能够制造RGB-LED显示器，其中第一颜色是蓝色、第二颜色是绿色并且第三颜色是红色。RGB-LED显示器尤其能够包含发射蓝色的LED芯片，其中第一转换层适合于将蓝光转换成绿光并且第二转换层适合于将绿光和/或蓝光转换成红光。
该方法尤其有利地适合于制造具有非常小的像素大小的LED显示器，其中像素优选地能够具有小于100μm的宽度。
附图说明
该方法下面根据实施例结合图1至10来详细阐述。
附图示出：
图1A至1F借助中间步骤示出根据一个实施例的方法的示意图，
图2A至2F借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图，
图3A至3F借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图，
图4A至4E借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图，
图5A至5H借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图，
图6A至6F借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图，
图7A至7J借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图,
图8A至8I借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图,
图9借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图，并且
图10借助中间步骤示出根据另一个实施例的方法的示意图。
相同的或起相同作用的组成部分在图中分别设有相同的附图标记。示出的组成部分以及这些组成部分相互间的大小关系不能够视为是按照比例的。
具体实施方式
在图1A至1F中示出用于制造多色的LED显示器的方法的第一实施例。
如在图1A中示出的，在该方法中，提供LED发光单元4，所述LED发光单元具有多个LED芯片3。LED发光单元4具有多个像素5，其中每个像素5具有多个亚像素R、G、B以用于发射不同颜色的光。优选地，每个亚像素R、G、B包含LED芯片3。构成亚像素R、G、B的LED3能够单独地或至少以所提出的色彩的组被控制。
LED发光单元4的每个像素5例如具有三个亚像素R、G、B，所述亚像素设为用于发射第一颜色、第二颜色和第三颜色。在图1A中，为了简化视图仅示出分别具有三个亚像素R、G、B的两个像素5，其中LED显示器实际上具有多个这种像素5。像素5有利地分别形成LED显示器的像点并且优选地以多行和多列设置。
在所述和在下文中描述的实施例中，多色的LED显示器分别为RGB-LED显示器，其中第一亚像素B设为用于发射蓝光，第二亚像素G设为用于发射绿光并且第三亚像素R设为用于产生红光。亚像素的附图标记R、G、B在此并且在下文中分别象征性地表示所述亚像素应在制成的LED显示器中发射的颜色。亚像素的附图标记R、G、B尤其不表示构成亚像素的LED3的颜色。更确切地说，在LED发光单元4中优选地为全部亚像素使用相同颜色的LED3，所述LED发射第一颜色的辐射，尤其是蓝光。LED芯片3尤其能够具有氮化物化合物半导体材料。
为了借助发射第一颜色的LED芯片3产生第二颜色和第三颜色，在LED显示器中使用两个转换层1、2。
如在图1B中示出的那样，将转换层1、2在该实施例中整面地施加到LED发光单元4上。第一转换层1和第二转换层2例如能够分别具有陶瓷小板，将转换材料嵌入到所述陶瓷小板中。第一转换层1适合用于将由LED芯片3发射的第一颜色的辐射转换成第二颜色的辐射。例如，转换层1能够适合用于将由LED芯片3发射的蓝光转换成绿光。在该实施例中，第二转换层2设置在第一转换层1之上。第二转换层2在该情况下适合用于将借助于第一转换层1产生的第二颜色的辐射转换成第三颜色的辐射。尤其地，第二转换层2适合用于将借助于第一转换层1从LED芯片3的蓝色的辐射中产生的绿色的辐射转换成红色的辐射。第二转换层2能够在一个设计方案中也适合用于将LED芯片3的蓝色辐射的一部分直接转换成红色辐射。
例如适合用于将蓝光转换成绿光、将蓝光转换成红光、或将绿光转换成红光的转换材料本身已知从而不详细阐述。能够在其中嵌入有用于构成转换层1、2的转换材料的适合的基体材料、尤其是陶瓷同样本身已知从而关于此点不详细阐述。
如果在整面地施加第一转换层1和第二转换层2之后开动LED发光单元4，那么全部亚像素R、G、B会由于两个转换层1、2发射红光。因此，在该方法中如在下文中详细阐述的那样将第二转换层2从第二亚像素G并且将第一转换层1和第二转换层2从第三亚像素B移除。对此，在图1的实施例中，有利地使用用于局部的层剥离的方法，所述方法借助于光谱敏感地光学识别由LED芯片3发射的辐射来控制。
对此，如在图1C中示出的那样，在第一步骤中电运行第二亚像素G的和第三亚像素B的LED芯片，使得所述LED芯片发射辐射6。由LED芯片3发射的辐射6借助转换层1、2分别转换成红光。在运行亚像素B、G期间，第二转换层2优选地借助于激光剥落在发射辐射6的区域中被局部地剥离。对此，例如使用激光器7，所述激光器发射激光射束8，所述激光射束的波长在第二转换层2中吸收，其中第二转换层2在该区域中借助于激光射束8被剥离。激光射束8在要加工的亚像素G上的有针对性的定位有利地能够借助于光学地图像识别发射的辐射6来进行。借助于借光辐射8的材料剥离进行至在该区域中的第二转换层2被完全剥离。这在将发射的辐射6从红色到绿色进行颜色转变时是可见的。为了自动地结束在该部位上的激光剥落过程，有利地使用光谱敏感的光学的图像识别。移除第二转换层2以所述方式顺序地为LED显示器的全部第二亚像素G和第三亚像素B进行。
以所述方式实现，如在图1D中示出的那样将第二转换层2从第二亚像素G和第三亚像素B基本上移除。
在另一个方法步骤中，如在图1E中示出的那样，将第一转换层1从第三亚像素B移除。对此，电运行第三亚像素B的LED芯片3，使得所述LED芯片由于仍存在的第一转换层1而发射绿光6。如在图1C中示出的方法步骤那样，通过激光剥落对第一转换层1进行材料剥离，其中激光器7的用于材料剥离的激光射束8借助于光谱敏感地光学地图像识别所发射的辐射6来控制。在图1E的方法步骤中，有利地，使用激光器7，所述激光器发射不同于在图1C的方法步骤中的激光器的波长的辐射8。材料剥离例如进行至由经过处理的亚像素B发射LED芯片3的蓝色的初级辐射时。在应用光谱敏感的光学的图像识别的情况下，材料剥离能够有利地有针对性地在下述时刻中断，在所述时刻，发射的辐射6实现期望的色度坐标。方法顺序地为全部第三亚像素B执行，直至所述第三亚像素分别发射具有期望的色度坐标的蓝色辐射6。
以所述方式，制造在图1F中示出的多色的LED显示器10，所述LED显示器具有多个像素5，其中像素5分别具有三个亚像素R、G、B。第一亚像素B发射LED芯片3的未经转换的光，尤其是蓝光。第二亚像素G发射借助于第一转换层1转换的第二颜色的光，尤其是绿光。第三亚像素R发射借助于第一转换层1和第二转换层2转换的第三颜色的光，尤其是红光。
在图2A至2F中示出该方法的另一个实施例，其中第一转换层1和第二转换层2从亚像素G、B的一部分借助于用于局部的层剥离的方法被移除。
如在图1的实施例中那样，在图2A中示出的方法的中间步骤中，将第一转换层1和第二转换层2整面地施加到LED发光单元4上。在第二转换层2上附加地施加有优选液体的刻蚀剂11。施加刻蚀剂11优选地在下述温度下进行，在所述温度中，刻蚀剂的刻蚀速度是可忽略地小的。这例如能够在室温下或在冷却的环境中进行，其中刻蚀剂11的刻蚀速度在室温下或在冷却的环境中是可忽略地小的。所施加的刻蚀剂的温度能够替选地高于室温，只要刻蚀剂的刻蚀速度在该温度下是可忽略地小的。
在图2B中示出的中间步骤中，随后电运行第二亚像素G和第一亚像素B的LED芯片，应从所述第二亚像素和第一亚像素移除第二转换层2。通过由亚像素G、B的LED芯片3产生的热量，在亚像素G、B之上的刻蚀剂11局部地强烈变热，使得在那里刻蚀速度增大并且引起第二转换层2在该区域中局部地剥离。
刻蚀速度能够替选地或附加地通过由亚像素G、B发射的辐射6局部地增强。在该情况下，其为所谓的光子辅助刻蚀工艺。
在方法的该实施方式中，层剥离有利地在全部电运行的亚像素G、B中同时进行。如在第一实施例中那样，层剥离工艺能够借助于光谱敏感地光学地图像识别在时间上来控制，其中当在亚像素G、B的该区域中不再发射红光、而是主要发射绿光时，刻蚀工艺中断。刻蚀工艺的中断能够通过借助施加中性介质和/或借助冲洗切断亚像素G、B来进行。
以所述方式实现：将第二转换层2从亚像素G、B移除，如在图2C中示出那样。
下面，如在图2D中示出的那样，优选地在室温下或在冷却的环境中施加另外的优选液体的刻蚀剂12，所述刻蚀剂适合于选择性地刻蚀第一转换层1。如之前应用的第一刻蚀剂11那样，第二刻蚀剂12也有利地在室温下施加，其中刻蚀剂的刻蚀速度是可忽略地小的。
如在图2E中示出的那样，下面电运行第一亚像素B的LED芯片3，其中通过局部地热显影，在亚像素B之上的刻蚀速度强烈增大进而引起第一转换层1的剥离。刻蚀工艺能够如在图2B中示出的中间步骤那样借助于光谱敏感的光学的图像识别来控制，其中当所发射的辐射的颜色从绿色已经变成蓝色时，刻蚀工艺优选地中断。
以所述方式制成的多色的LED显示器10在图2F中示出并且相应于在图1F中示出的LED显示器。
该方法的另一个实施例在图3A至3F中示出。该实施例为在图2A至2F中示出的实施例的变型形式，其中第一转换层1和第二转换层2的局部的层剥离借助于刻蚀剂11、12进行。如在图3A中示出的那样，第一刻蚀剂11但是没有整面地施加到第二转换层2上，而是应局部地施加到亚像素G、B上，在所述亚像素之上应剥离第二转换层2。局部地施加刻蚀剂11例如能够借助喷射法来进行。第二亚像素G的和第三亚像素B的LED芯片3在该设计方案中有利地在施加刻蚀剂11时电运行，使得局部的施加能够有利地借助于光学地图像识别所发射的辐射6来控制。
在图3B中示出的第二转换层2的局部的层剥离能够如在图2的上面的实施例中那样在在运行亚像素G、B的LED芯片3时产生的热量和/或辐射的影响下进行。不同于图2的实施例，局部地涂覆刻蚀剂11通过准确地配给刻蚀剂11能够实现对刻蚀工艺、尤其是对在期望的时刻中断进行控制。通过发射的热量和/或辐射对刻蚀工艺的控制因此不强制性是必需的。也可行的是，重复地涂覆少量的刻蚀剂11，以便例如有针对性地设定亚像素G、B的色度坐标。在大程度通过热量提高的刻蚀速度的情况下，刻蚀工艺能够通过切断亚像素G、B来结束。替选地，刻蚀工艺能够通过冲洗或施加中性介质在达到期望的刻蚀深度和/或期望的色度坐标之后中断。
以所述方式，尤其地，如在图3C中示出的那样，能够将第二转换层2从第二亚像素G和第一亚像素B移除。
如在图3D中示出的那样，该方法以相应的方式借助第二刻蚀剂12继续进行，所述第二刻蚀剂适合用于刻蚀第一转换层1。第二刻蚀剂12被局部地施加到第一亚像素B上，其中局部地施加能够借助于喷墨方法来进行并且能够通过光学地图像识别由第一亚像素B的LED芯片3发射的辐射6来支持。
下面，如在图3E中示出的那样，借助于第二刻蚀剂12对第二转换层2进行局部的层剥离。
以所述方式，制造在图3F中示出的多色的LED显示器10，所述LED显示器对应于图1F和2F的实施例。
在其中对第一转换层1和第二转换层2进行局部的层剥离的方法的另一个实施例在图4A至4E中示出。
如在上面的实施例中那样，在图4A中示出的施加转换层1、2之后首先进行对第二转换层2的局部的层剥离，如在图4B中示出的那样。第一和第二亚像素B、G的LED芯片3在该过程步骤中电运行，从所述第一和第二亚像素剥离第二转换层2。层剥离借助于干法刻蚀工艺来进行，所述干法刻蚀工艺通过箭头9来表示。在电运行的亚像素G、B之上的第二转换层的局部增强的刻蚀在方法的该变型形式中通过在亚像素B、G的LED芯片3运行时产生的电场来实现。此外，由LED芯片3在运行时产生的热量局部增强干法刻蚀工艺。
以所述方式，如在图4C中示出的那样，首先将第二转换层2从第二亚像素G和第一亚像素B移除。
在另一个方法步骤中，如在图4D中示出的那样，仅电运行第一亚像素B，其中借助于另一个干法刻蚀工艺9将第一转换层1选择性地从第一亚像素B移除。在亚像素B之上的局部增强的刻蚀速度又借助于由亚像素B的LED芯片3产生的电场和借助于局部发射的热量来引起。
以所述方式，制造在图4E中制造的多色的LED显示器10，所述LED显示器对应于上面的实施例的多色的LED显示器。
该方法的另一个实施例在图5A至5H中示出。如在图5A中示出的那样，在该实施例中，首先将第一光刻胶层13施加到LED发光单元4上。第一光刻胶层13例如能够通过旋涂法来施加。光刻胶层13随后借助于由第二亚像素G的LED芯片3发射的辐射6来照射。当作为光刻胶层或替代光刻胶层使用热敏感的聚合物时，所述过程也能够类似于通过在运行LED芯片3的一部分时局部形成的热量或通过所发射的电磁辐射和所发射的热量的共同作用引起。
在图5B中示出的方法步骤中，通过光刻胶13的显影在亚像素G之上产生开口15，所述亚像素的LED芯片3在照射光刻胶层13时运行。
在图5C中示出的另一个方法步骤中，将第一转换层1施加到结构化的光刻胶层13上。第一转换层1随后借助于在之前产生的开口之外连同光刻胶层13被再次移除。
如在图5D中示出的那样，在剥除光刻胶层13之后，在亚像素G之上保留第一转换层1，之前借助所述第一亚像素的LED芯片3照射光刻胶层13。
之前的方法步骤能够在下面以相应的方式为了施加第二转换层2而重复。因此，在图5E中示出的方法步骤中，将第二光刻胶层14施加到之前制造的结构化的第一转换层1上并且借助于亚像素R的LED芯片3的辐射6照射，在所述亚像素上应施加有第二转换层。
通过第二光刻胶层14的显影，在图5F中示出的方法步骤中，在第三亚像素R之上的被照射的区域中产生开口15。
在图5G中示出的中间步骤中，在这样结构化的第二光刻胶层14上施加有第二转换层2。第二转换层2在该实施例中适合用于将LED芯片的第一颜色的辐射、例如蓝光转换成第三颜色的辐射、例如红光。
在施加第二转换层2之后，将第二光刻胶层14借助于剥离技术连同第二转换层2的设置在其上的区域一起被移除。
在执行所述方法步骤之后，如在图5H中示出的那样，保留在第三亚像素R之上的第二转换层2的区域，之前已经借助所述第三亚像素照射第二光刻胶层14。在以所述方式制造的多色的LED显示器10中，在第二亚像素G之上设置有第一转换层1，使得第二亚像素G发射经过转换的第二颜色的辐射，尤其是绿光。在第三亚像素R上设置有第二转换层2，使得第三亚像素R发射第三颜色的辐射，尤其是红光。
替选地，在图5的实施例中也可行的是，如在之前的实施例中那样，使用第二转换层2，所述第二转换层适合用于将第二颜色的辐射、例如绿光转换成第三颜色的辐射、例如红光。在该情况下，在图5A至5D的方法步骤中，将第一转换层1施加在第二和第三亚像素R、G之上，并且在图5E至5H的方法步骤中，将第二转换层2施加在第三亚像素R的第一转换层1之上。
在图5A至5H中示出的方法中，作为光刻胶层13、14分别使用正光刻胶层，其中在显影时在被照射的区域中形成开口15。替选地，也可行的是，将负光刻胶层用作为光刻胶层13、14，其中在显影时在未被照射的区域中形成开口。相应地，在该方法的所述变型形式中(没有示出)在图5A中示出的方法步骤中，必须电运行亚像素R、B，在所述亚像素之上不应沉积第一转换层。此外，在图5E中示出的方法步骤中，必须电运行亚像素G、B，在所述亚像素之上不应沉积第二转换层2。其余的方法步骤在应用负光刻胶层的情况下对应于在图5中示出的实施例的中间步骤。
用于制造多色的LED显示器的方法的另一个实施例在图6A至6F中示出。
在图6A中示出的方法步骤中，将第一转换材料16在分散体18中施加到LED发光单元4上。第一转换材料16例如是适合于将由LED芯片3发射的蓝光转换成绿光的转换材料。第一转换材料16应以第一转换层的形式沉积到亚像素G上。
在亚像素G上有针对性地沉积转换材料16如在图6B中示出的那样借助于电泳沉积来进行，其中电运行亚像素G的LED芯片3。亚像素G的LED芯片3在运行时产生电场，通过所述电场引起转换材料16沉积到亚像素G上。
随后，进行干燥步骤并且优选地进行加热步骤，以便从沉积分散体18的转换材料16中在亚像素G之上分别构成第一转换层1，如在图6C中示出的那样。
如在图6D中示出的那样，下面施加第二分散体19，所述第二分散体包含第二转换材料17。第二转换材料17例如适合用于将由LED芯片3发射的蓝色辐射转换成红光。
如在图6E中示出的那样，通过电运行亚像素R的LED芯片3并且以所述方式产生引起亚像素R之上的转换材料17的沉积的电场，在亚像素R之上电泳沉积第二转换材料17。
在另一个干燥过程并且优选在另一个加热过程之后，制造在图6F中示出的多层的LED显示器10，其中在第二亚像素G之上设置用于将蓝光转换成绿光的第一转换层1并且在第三亚像素R之上设置用于将蓝光转换成红光的第二转换层2。如在图5的实施例中那样，第二转换层2在该实施例中适合用于将蓝光直接转换成红光。但是，替选地，也可行的是，在第三亚像素R上施加将蓝光转换成绿光的第一转换层1并且在其上施加将绿光转换层成红光的第二转换层2。
在图7A至7J中示出方法的另一个实施例，其为方法的在图6中示出的实施例的变型形式。
在该实施例的图7A中示出的第一方法步骤中，将电绝缘层20施加到LED发光单元4上。电绝缘层20尤其能够是氧化物或氮化物层，例如为氧化硅层。绝缘层20能够为保护钝化件，所述保护钝化件通常是LED芯片3的组成部分。也可行的是，在LED芯片3和绝缘层20之间存在至少一个其他的层，例如由透明导电氧化物构成的层。
在图7B中示出的另一个方法步骤中，将光刻胶层13施加到电绝缘层20上并且借助于由第二和第三亚像素R、G的LED芯片3发射的辐射6照射。
如在图7C中示出的那样，光刻胶层13随后被显影进而在亚像素R、G之上产生开口15，所述亚像素在照射时电运行。替选于图7A至7C的方法步骤，也可行的是，在单独的方法步骤中在第二和第三亚像素R、G之上产生开口15。
以所述方式结构化的光刻胶层13被作为刻蚀掩膜用于位于其下的电绝缘层20的结构化。
以所述方式，如在图7D中示出的那样，制造结构化的电绝缘层20，所述电绝缘层在第二和第三亚像素R、G之上具有开口15，在所述亚像素之上应分别沉积转换层。
在图7E至7J中示出的其他的方法步骤对应于上面的实施例的在图6A至6F中示出的方法步骤，不同之处在于，结构化的电绝缘层20位于LED发光单元4上。
第一转换层1和第二转换层2如在图6的实施例中那样借助于电泳沉积来沉积在亚像素R、G之上。在图7F中示出的将第一转换材料16电泳沉积在第二像素G上和在图7I中示出的将第二转换材料17电泳沉积在第三亚像素R之上时，之前施加的结构化的电绝缘层20的优点在于，在亚像素R、G的导电的材料之上进行电泳沉积与电绝缘层20的区域相比是更有益的。亚像素R、G的表面尤其能够通过LED芯片3的导电的材料形成，所述LED芯片构成亚像素R、G。
图7的实施例的其余的方法步骤对应于在图6中示出的实施例进而不再次阐述。
在图8A至8I中示出另一个实施例。如在图8A中示出的那样，将转换层1、2在该实施例中在第一步骤中整面地施加到LED发光单元4上。将辐射和/或热量敏感的层21施加到第二转换层2上。
辐射和/或热量敏感的层21如在图8B中示出的那样承受由第一亚像素B的LED芯片3发射的热量和/或辐射6的影响。
随后，将辐射和/或热量敏感的层21例如通过显影过程结构化，使得所述层如在图8C中示出的那样在第一亚像素B之上具有开口15。
以所述方式结构化的辐射和/或热量敏感的层21随后作为刻蚀掩膜用于湿法化学的或干法刻蚀工艺。以所述方式，如在图8D中示出的那样在第一亚像素B之上移除第一转换层1和第二转换层2。
在图8E中示出的另一个步骤中，将辐射和/或热量敏感的层21再次移除。
在图8F中示出的方法步骤中，施加另一个辐射和/或热量敏感的层22，所述层覆盖第一和第二转换层1、2以及之前空出的第一亚像素B。随后，电运行第二亚像素G的LED芯片3，使得另一个辐射和/或热量敏感的层22经受由第二亚像素G的LED芯片3发射的热量和/或辐射6的影响。辐射和/或热量敏感的层22随后例如通过显影过程结构化，使得所述层如在图8G中示出的那样在第二亚像素G之上具有开口15。
以所述方式结构化的辐射和/或热量敏感的层22在下面作为刻蚀掩膜用于湿法化学的或干法刻蚀工艺。借助刻蚀工艺，如在图8H中示出的那样在第二亚像素G之上移除第二转换层2。
在图8I中示出的另一个步骤中，将另外的辐射和/或热量敏感的层再次移除。以所述方式完成的多色的LED显示器10对应于在图1F中示出的LED显示器。
在图8的实施例的变型形式中，替代施加在图8A中示出的辐射和/或热量敏感的层21而施加辐射吸收层23，如在图9中示出的那样。将热量敏感的层24施加到辐射吸收层23上。辐射吸收层23尤其具有将由运行的LED芯片3发射的辐射6转换成热量使得热量作用于热量敏感的层24的功能。由辐射吸收层23和热量敏感的层24组成的层序列也能够在另一个方法过程中替代第二辐射和/或热量敏感的层施加。其余的方法步骤能够类似于图8的方法步骤进行进而不再次详细阐述。
由辐射吸收层23和热量敏感的层24组成的层序列也能够在之前描述的图5的实施例中替代光刻胶层使用。在该情况下，图5A的方法步骤由在图10中示出的方法步骤替换，其中将辐射吸收层23和热敏感的层24施加到LED发光单元4上。由辐射吸收层23和热敏感的层24组成的层序列能够在其他的方法步骤中也替代第二光刻胶层14施加。其余的方法步骤能够类似于图5的实施例进行进而不再次详细阐述。
在全部在上文中描述的实施例中，可行的是，在所施加的转换层1、2上施加透明的保护层，例如由SiO2构成的保护层。透明的保护层优选地整面地施加到多色的LED显示器上。
在之前描述的实施例中，分别借助RGB-LED显示器的实例来阐述用于制造多色的LED显示器的方法。多色的LED显示器但是也能够具有尤其带有多于三个颜色的颜色组合。也可行的是，在多色的LED显示器中将多于两个的转换层用于产生多个颜色。
本发明不通过根据实施例进行的描述来限制。更确切地说，本发明包括任意新的特征以及特征的任意组合，这尤其包含权利要求中的特征的每个组合，当所述特征或所述组合本身没有详尽地在权利要求或实施例中提出时也如此。
Claims (20)
1.一种用于制造多色的LED显示器(10)的方法，所述LED显示器具有带有多个像素(5)的LED发光单元(4)，
其中
-所述像素(5)具有用于发射第一颜色的第一亚像素(B)、用于发射第二颜色的第二亚像素(G)和用于发射第三颜色的第三亚像素(R)，
-亚像素(R，G，B)分别包含LED芯片(3)，所述LED芯片适合用于发射第一颜色的辐射，
-至少在所述第二亚像素(G)之上设置第一转换层(1)，所述第一转换层适合用于将第一颜色的辐射转换成第二颜色的辐射，
-在所述第三亚像素(R)之上设置第二转换层(2)，所述第二转换层适合用于将第一颜色的辐射和/或第二颜色的辐射(6)转换成第三颜色的辐射，
-为了将所述第一转换层(1)设置在所述第二亚像素(G)之上并且为了将所述第二转换层(2)设置在所述第三亚像素(R)之上，分别执行至少一个过程步骤，其中在所述像素(5)之上的至少一个限定的区域中施加或移除所述第一转换层(1)或所述第二转换层(2)，
-在所述过程步骤中电运行所述LED芯片(3)的一部分，并且
-通过由所述LED芯片(3)的一部分产生的电磁辐射(6)、产生的热量或产生的电场来限定至少一个所述区域。
2.根据权利要求1所述的方法，
其中
-将所述第一转换层(1)设置在所述LED发光单元(4)之上，
-将所述第二转换层(2)设置在所述第一转换层(1)之上，
-将所述第二转换层(2)从所述第一亚像素(B)和所述第二亚像素(G)移除，并且
-将所述第一转换层(1)从所述第一亚像素(B)移除。
3.根据权利要求2所述的方法，
其中移除所述第一转换层(1)和/或第二转换层(2)借助于用于局部的层剥离的方法进行，所述用于局部的层剥离的方法借助于光谱敏感地光学识别由所述LED芯片(3)的一部分发射的电磁辐射(6)来控制。
4.根据权利要求3所述的方法，
其中所述用于局部的层剥离的方法是激光剥落或刻蚀工艺。
5.根据权利要求2所述的方法，
其中移除所述第一转换层(1)和/或所述第二转换层(2)借助于用于局部的层剥离的方法来进行，所述用于局部的层剥离的方法借助于由所述LED芯片(3)的一部分发射的热量和/或借助于由所述LED芯片(3)的一部分发射的电磁辐射(6)来局部地增强。
6.根据权利要求5所述的方法，
其中所述用于局部的层剥离的方法是湿法化学的刻蚀法。
7.根据权利要求2所述的方法，
其中移除所述第一转换层(1)和/或所述第二转换层(2)借助于用于局部的层剥离的方法来进行，所述用于局部的层剥离的方法借助于由所述LED芯片(3)的一部分产生的电场来局部地增强。
8.根据权利要求7所述的方法，
其中所述用于局部的层剥离的方法是干法刻蚀法。
9.根据权利要求1所述的方法，
其中
-施加辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)并且将其按区域借助于由所述LED芯片(3)的一部分发射的辐射(6)和/或产生的热量改变，并且
-在所述区域中或在所述区域之外在所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)中制造开口(15)。
10.根据权利要求9所述的方法，
其中所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)是光刻胶层(13，14)，并且将所述光刻胶层(13，14)在所述区域中借助于由所述LED芯片(3)的一部分发射的电磁辐射(6)照射。
11.根据权利要求9所述的方法，
其中所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)是热量敏感的层(24)，并且将所述热量敏感的层(24)在所述区域中借助于由所述LED芯片(3)的一部分产生的热量改变。
12.根据权利要求11所述的方法，
其中在施加所述热量敏感的层(24)之前施加辐射吸收层(23)。
13.根据权利要求9至12所述的方法，
其中将所述第一转换层(1)或所述第二转换层(2)施加到所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)上并且在所述开口(15)之外借助于剥离技术再次移除。
14.根据权利要求9至12中任一项所述的方法，
其中将所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)施加到所述第一转换层(1)或施加到所述第二转换层(2)上，并且将所述第一转换层(1)或所述第二转换层(2)在所述开口(15)中借助于用于层剥离的方法移除。
15.根据权利要求14所述的方法，
其中所述用于层剥离的方法是刻蚀工艺。
16.根据权利要求1所述的方法，
其中借助于电泳沉积所述第一转换层(1)和/或所述第二转换层(2)，其中该沉积借助于由所述LED芯片(3)的一部分产生的电场局部地增强。
17.根据权利要求16所述的方法，
其中在施加所述第一和/或所述第二转换层(1，2)之前施加电绝缘层(20)，将所述电绝缘层利用辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)结构化，其中将所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)借助于由所述LED芯片(3)的一部分发射的辐射(6)和/或产生的热量改变。
18.根据权利要求17所述的方法，
其中所述辐射和/或热量敏感的层(13，14，21，22，24)是光刻胶层(13，14)，并且将所述光刻胶层(13，14)借助于由所述LED芯片(3)的一部分发射的电磁辐射(6)照射。
19.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中多色的所述LED显示器是RGB-LED显示器(10)，其中所述第一颜色是蓝色，所述第二颜色是绿色并且所述第三颜色是红色。
20.根据上述权利要求中任一项所述的方法，
其中所述像素(5)具有小于100μm的宽度。
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