WO2014016299A1 - Verfahren zur herstellung eines mehrfarbigen led-displays - Google Patents

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WO2014016299A1
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conversion layer
layer
radiation
subpixels
heat
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PCT/EP2013/065516
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Alexander F. PFEUFFER
Martin Mandl
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Osram Opto Semiconductors Gmbh
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    • H01L33/501—Wavelength conversion elements characterised by the materials, e.g. binder
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    • H01L2933/0058—Processes relating to semiconductor body packages relating to optical field-shaping elements

Definitions

  • the invention relates to a method for producing a multicolor LED display, in which light of several colors is produced using conversion layers.
  • a multicolor LED display can be realized, for example, in that the pixels of the LED display each contain blue emitting LED chips, wherein on a first part of the pixels, a first conversion layer is applied, which converts the blue light into green light, and on a second part of the pixels a second one
  • Conversion layer is applied, which converts the blue light into red light.
  • the second part of the pixels both a first
  • Conversion layer and a second conversion layer are applied to convert the blue light into green light by means of the first conversion layer, and to convert the green light into red light by means of the second conversion layer.
  • an RGB display can be realized.
  • Suitable conversion substances to convert blue light to green light or blue and / or green light to red light to convert are known per se.
  • the conversion layers containing the conversion substance can be selectively applied to the LED chips, for example in the form of platelets. However, this is very expensive especially for LED displays with two different conversion substances. This
  • An object to be solved is therefore to provide a method for producing a multicolor LED display in which pixels of different colors are produced with a comparatively low manufacturing and adjustment effort, the method should be particularly suitable for LED displays with very small pixel sizes ,
  • This object is achieved by a method for producing a multicolor LED display according to the independent
  • a method of manufacturing a multicolor LED display is provided wherein the LED display includes an LED light unit having a plurality of pixels.
  • Pixels preferably have first subpixels for emitting a first color, second subpixels for emitting a second color, and third subpixels for emitting a third color.
  • the first subpixels for emitting blue light, the second subpixels for emitting green light and the third subpixels for emitting red light are provided.
  • the Pixel each form a pixel of an RGB LED display.
  • the subpixels each contain an LED chip, which is used for
  • the LED display may include LED chips based on a nitride compound semiconductor and
  • emit blue light For example, emit blue light.
  • emit blue light For example, emit blue light.
  • All LED chips of the LED display emit the light of the first color, especially blue light.
  • the multicolor is advantageously produced in the LED display in that a first and / or a second conversion layer is arranged on a part of the subpixels.
  • a first conversion layer is arranged, which is suitable for converting the radiation of the first color into radiation of the second color.
  • the conversion layer may be suitable for converting blue light emitted by the LED chips into green light.
  • a second conversion layer is advantageously arranged over the third subpixels, which is suitable for converting the radiation of the first color and / or the radiation of the second color into radiation of a third color.
  • the second conversion layer may, for example, be suitable for converting blue light emitted by the LED chips into red light. In this case, the second one
  • Conversion layer advantageously arranged directly above the LED chips of the third subpixels, which emit blue light.
  • Conversion layer in areas above the first Conversion layer is arranged to convert the radiation of the second color into radiation of the third color.
  • the second conversion layer can convert a green light generated by means of the first conversion layer into red light.
  • the third subpixels of the LED display which are provided, for example, for the emission of red light, both the first and the above disposed second conversion layer.
  • no conversion layer is advantageously arranged over the first subpixels.
  • the first subpixels therefore emit the unconverted light emitted directly from the LED chips, for example, blue light.
  • the emitted UV light is converted by means of three different conversion layers in blue, green and red light.
  • the multicolor LED display does not necessarily have to be an RGB display, but in particular may also have more than three colors.
  • the multicolor LED display may emit at least one other color, such as yellow light in the case of a RYGB display.
  • Subpixels each performed at least one process step, in which the first conversion layer or the second
  • Conversion layer on at least one defined area applied over the pixels or from a defined one
  • Process step is advantageously a part of the LED chips electrically operated.
  • the at least one defined region to which the first or second conversion layer is applied or from which the first or second conversion layer is removed is advantageously provided by electromagnetic radiation generated by the electrically operated part of the LED chips, generated heat or generated
  • the method advantageously utilizes an active variable generated during the operation of a part of the LED chips, in particular the generated radiation, the heat generated or the electric field generated, in order to make it possible for the first and / or second
  • Conversion layer selectively applied to the subpixels or selectively remove from the subpixels.
  • Conversion layer over the entire surface of the LED lighting unit and the second conversion layer are arranged over the entire area on the first conversion layer.
  • the first and the second conversion layer can be used for
  • the first and second conversion layers can be applied simultaneously to the LED lighting unit, for example in the form of a prefabricated two-layer converter wafer.
  • the converter tile may be the first one
  • Conversion layer containing a first conversion substance, and one with the first conversion layer
  • the second conversion layer is removed from the first subpixels and the second subpixels. Furthermore, the first conversion layer is removed from the first subpixels. From the first subpixels, both the first and the second conversion layer are removed in this way. The first subpixels therefore emit the unconverted light of the first color, for example, blue light. Since only the second conversion layer is removed from the second subpixels, the second subpixels emit that by means of the first
  • the removal of the first and / or second conversion layer takes place by means of a method for local stratification.
  • the procedure for local is a method for local stratification.
  • Layer removal is preferably controlled by means of a spectrally sensitive optical recognition of the radiation emitted by a part of the LED chips.
  • the method for local Schichtabtragung may in particular
  • Laser Ablation or an etching process preferably a wet chemical etching process act.
  • the method can be carried out, for example, such that after the entire area of the first and second conversion layer has been applied, only the first and the second subpixels are switched on because of the above them
  • the luminous image thus generated can be recorded spectrally sensitive, for example by means of optical image recognition and in this way a
  • Laser beam can be controlled so that it turns the red
  • the green spectral range predominates.
  • Wavelength of the laser used for laser ablation chosen so that the absorption only in the second
  • Conversion layer should be removed. These pixels light up due to the first conversion layer still present with the second color, in particular green.
  • the selective removal of the first and / or second conversion layer can be effected by means of laser ablation
  • a wet-chemical etchant is applied locally over a part of the subpixels from which the first and / or second conversion layer is to be removed, for example by means of an inkjet method.
  • Adjustment of the local application of the etchant exploits the radiation emitted by a portion of the LED chips radiation.
  • the removal of the first and / or second conversion layer takes place by means of a method for local layer removal, which advantageously takes place by means of that of a part of the LED chips
  • the removal of the first and / or second conversion layer can be effected in particular by means of a wet-chemical etching process.
  • a wet-chemical etchant is preferably selected whose etch rate is negligible at room temperature or in a cooled environment.
  • Etching agent and in addition a media transport through Convection begins. This leads to a locally strong
  • the removal of the first and / or second conversion layer preferably takes place by means of a dry etching process.
  • a locally enhanced etching of the first and / or second conversion layer takes place in the region of the LED chips of the subpixels which are operated.
  • the locally increased etch rate is based on influencing the ions generated during the dry etching process by the electric field of the LED chips.
  • the etch rate of the dry etching process may locally increase due to the heat generated by the LED chips.
  • Layer removal used, preferably in a first process step, first, the first and second
  • Subpixels are operated to remove the second conversion layer of these subpixels, and subsequently only the first subpixels are operated to remove from the first subpixels and the first conversion layer.
  • the first and / or the second conversion layer in defined areas which by that of a part of the LED chips generated radiation, the generated heat or the electric field generated are locally removed.
  • a radiation- and / or heat-sensitive layer is applied and in
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer is in one embodiment, a photoresist layer, wherein the
  • Photoresist layer is exposed in the areas by means of the electromagnetic radiation emitted by the part of the LED chips.
  • a photoresist layer is applied and emitted by means of the part of the LED chips
  • the photoresist layer may be a positive resist layer or a negative resist layer.
  • openings are formed at the exposed portions in the development step. By operating a portion of the subpixels during exposure, therefore, it is possible to selectively create openings over a desired portion of the subpixels.
  • openings are formed at the unexposed areas, so that by operation of a portion of the subpixels upon exposure, openings can be selectively created over the non-powered LED chips.
  • Photoresist layer advantageously no conversion substance. Although it would be possible to have a conversion substance in the
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer is a heat-sensitive layer, wherein the heat-sensitive layer is changed in areas by means of the heat generated by a part of the LED chips.
  • the heat-sensitive layer may be decomposed by the heat generated by the LED chips so that it can be selectively removed in the heated areas to create the openings. Similar to a positive photoresist layer, the heat-sensitive layer in this case is ablated in the areas changed by the generated heat.
  • the heat-sensitive layer may comprise, for example, a polymer which is prepared by means of
  • Openings in the uncured areas is removed. Similar to a negative photoresist layer, the heat-sensitive layer in this case is removed outside the areas changed by the generated heat.
  • Radiation absorbing layer is preferably thereto
  • Radiation-absorbing layer is advantageously removed again in one of the subsequent method steps.
  • the first conversion layer or the second conversion layer is applied to the radiation- and / or heat-sensitive layer and removed again outside the openings by means of lift-off technology.
  • heat-sensitive layer applied, for example in the form of a paste containing a first conversion substance.
  • the first conversion layer in particular fills in the previously generated openings. Outside the openings, the conversion layer by means of lifting technology (lift-off technique) together with the radiation and / or heat sensitive
  • a second radiation- and / or heat-sensitive layer for example a second photoresist layer, is preferably applied.
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer is applied to the first conversion layer or to the second conversion layer.
  • the first conversion layer or the second Conversion layer are removed after the production of the openings in the radiation- and / or heat-sensitive layer in the openings by means of a method for Schichtabtragung.
  • the method for layer removal is preferably an etching process, which may be, for example, a wet-chemical etching process or a dry etching process.
  • the first and / or the second conversion layer are selectively deposited on a part of the subpixels.
  • the first and / or the second conversion layer are deposited in this embodiment by means of electrophoresis, wherein the deposition by means of the generated by a part of the LED chips
  • Conversion layer takes place in this variant, for example, by applying a conversion substance of the first or second conversion layer in a dispersion. Then the LED chips of the subpixels pointed at the
  • Process step the first or second conversion layer to be applied, electrically operated. Due to the electrical field produced during operation of the LED chips, the conversion substance in the dispersion becomes the
  • the first and / or second conversion layer is deposited in each case deliberately over the subpixels whose LED chips are operated during the electrophoretic deposition.
  • a drying and / or baking step is preferably carried out.
  • the electrophoretic deposition is preferably successively for the first conversion layer and the second conversion layer is performed.
  • Conversion layer are actively controlled by the duty cycle of the LED chips during the electrophoretic deposition, whereby the color location can be favorably influenced in a targeted manner.
  • an electrically insulating layer is applied to the LED lighting unit before the first and / or second conversion layer are applied by means of electrophoresis.
  • the electrically insulating layer is patterned using a radiation- and / or heat-sensitive layer, wherein the radiation- and / or heat-sensitive layer is changed by means of the radiation emitted by the part of the LED chips and / or the heat generated.
  • the electrically insulating layer is patterned, for example, using a photoresist layer, wherein the photoresist layer is exposed by means of the radiation emitted by a part of the LED chips.
  • an electrically insulating layer is applied over the whole area prior to the application of the first and / or second conversion layer.
  • Photoresist layer applied to the electrically insulating layer wherein the photoresist layer is exposed by means of the radiation of the LED chips of the subpixel on which the first and / or second conversion layer is to be deposited. For example, in the exposed areas of the
  • Photoresist layer during development produces openings that serve as an etching mask to create openings in the electrical insulating layer above the subpixels.
  • the electrophoretic deposition then takes place in the
  • the structured electrically insulating layer advantageously supports the selective deposition of the
  • an RGB LED display can be made with the method described herein, wherein the first color is blue, the second color is green and the third color is red.
  • the RGB LED display may include blue emitting LED chips, the first conversion layer for converting the blue light to green light and the second
  • Conversion layer is suitable for converting the green and / or blue light into red light.
  • the method is particularly advantageous for the production of LED displays with very small pixel sizes, wherein the pixels may preferably have a width of less than 100 ⁇ .
  • FIGS. 1A to 1F show a schematic representation of the FIG.
  • Figures 2A to 2F is a schematic representation of the
  • Figures 3A to 3F is a schematic representation of the
  • Figures 4A to 4E is a schematic representation of
  • Figures 5A to 5H is a schematic representation of the
  • Figures 6A to 6F is a schematic representation of the
  • Figures 7A to 7J is a schematic representation of the
  • Embodiment reference to intermediate steps Figures 8A to 81 is a schematic representation of
  • FIG. 9 shows a schematic representation of the method according to a further exemplary embodiment with reference to FIG.
  • FIGS. 1A to 1F show a first exemplary embodiment of the method for producing a multicolor LED display.
  • the method provides an LED lighting unit 4 having a plurality of LED chips 3.
  • the LED lighting unit 4 has a plurality of pixels 5, each pixel 5 having a plurality of subpixels R, G, B for
  • Emitting light of different colors Emitting light of different colors.
  • each subpixel R, G, B contains an LED chip 3.
  • the LEDs 3, which form the subpixels R, G, B, can be controlled individually or at least in the groups of the intended colors.
  • Each of the pixels 5 of the LED lighting unit 4 has
  • three subpixels R, G, B which are provided for the emission of a first color, a second color and a third color.
  • FIG. 1A only two pixels 5, each with three subpixels R, G, B, are shown to simplify the illustration, the LED display actually being a
  • the pixels 5 advantageously each form one pixel of the LED display and are preferably arranged in a plurality of rows and columns. In this and the ones described below
  • the multi-color LED display is in each case an RGB LED display, in which the first subpixels B for emitting blue light, the second subpixel G for emitting green light and the third subpixel R for emitting red light are provided.
  • the designations R, G, B of the subpixels symbolize here and below, respectively, the color which this subpixel is to emit in the finished LED display.
  • the designations R, G, B of the subpixels do not indicate the color of the LEDs 3 which form the subpixels. Rather, in the LED lighting unit 4, preferably for all subpixels
  • the LED chips 3 may in particular comprise nitride compound semiconductor materials.
  • two conversion layers 1, 2 are used in the LED display.
  • the conversion layers 1, 2 are applied in the embodiment over the entire surface of the LED light unit 4.
  • the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2 may, for example, each have a ceramic plate into which a
  • Conversion layer 1 is suitable for converting the radiation of the first color emitted by the LED chips 3 into radiation of a second color.
  • the LED chips 3 are suitable for converting the radiation of the first color emitted by the LED chips 3 into radiation of a second color.
  • Conversion layer 1 be adapted to a light emitted from the LED chips 3 blue light in green light convert.
  • the second conversion layer 2 is arranged above the first conversion layer 1.
  • the second conversion layer 2 is suitable for converting the second color radiation generated by the first conversion layer 1 into radiation of a third color.
  • the second is
  • Conversion layer 2 is suitable for converting a generated by means of the first conversion layer 1 of the blue radiation of the LED chips 3 green radiation into red radiation.
  • the second conversion layer 2 may also be suitable for converting part of the blue radiation of the LED chips 3 directly into red radiation.
  • Suitable conversion substances that are suitable, for example, blue light in green light, blue light in red
  • Suitable matrix materials in particular ceramics, in which the conversion substances for forming a
  • Conversion layer 1, 2 can be embedded, are also known per se and are therefore not explained in detail at this point.
  • in the embodiment of Figure 1 is advantageously a method for local Schichtabtragung used, which is controlled by means of a spectrally sensitive optical detection of the emitted light from the LED chip 3 radiation.
  • the LED chips of the second subpixels G and the third subpixels B are electrically operated in a first step, so that they emit radiation 6.
  • the radiation 6 emitted by the LED chips 3 is in each case converted into red light due to the conversion layers 1, 2.
  • the second conversion layer 2 is preferably removed locally by means of laser ablation in the regions in which the radiation 6 is emitted.
  • a laser 7 which emits a laser beam 8 whose wavelength is absorbed in the second conversion layer 2, wherein the second conversion layer 2 is removed in this area by means of the laser beam 8.
  • a targeted positioning of the laser beam 8 on a subpixel G to be processed can advantageously take place by means of optical image recognition of the emitted radiation 6.
  • Conversion layer 2 is effected in this way sequentially for all second subpixels G and third subpixels B of the LED display.
  • the first conversion layer 1 is removed from the third subpixels B.
  • the LED chips 3 of the third subpixel B are electrically operated, so that they
  • the material removal of the first conversion layer 1 is carried out by laser ablation, wherein the laser beam used for removing material 8 of the laser 7 is controlled by means of a spectrally sensitive optical image recognition of the emitted radiation 6.
  • IE step is advantageously a laser 7 is used, the radiation 8 of a different wavelength
  • the removal of material takes place, for example, until the blue primary radiation of the LED chip 3 is emitted by the processed subpixel B.
  • the removal of material can advantageously be stopped deliberately at a point in time at which the emitted radiation 6 reaches a desired color location.
  • the process is performed sequentially for all third subpixels B until they respectively emit blue radiation 6 with a desired color location.
  • the multicolor LED display 10 shown in FIG. 1F is produced which has a plurality of pixels 5, the pixels 5 each having three subpixels R, G, B.
  • the first subpixels B emit the unconverted light of the LED chips 3, in particular blue light.
  • the second subpixels B emit the unconverted light of the LED chips 3, in particular blue light.
  • Subpixels G emit that by means of the first Conversion layer 1 converted light of the second color, in particular green light.
  • the third subpixels R emit the light of the third color, in particular red light, converted by means of the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2.
  • FIGS. 2A to 2F show a further exemplary embodiment of the method in which the first
  • Conversion layer 1 and the second conversion layer 2 are removed from a part of the subpixels G, B by means of a method for local Schichtabtragung.
  • the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2 have been applied over the entire area to the LED lighting unit 4.
  • a preferably liquid etchant 11 has been applied to the second conversion layer 2.
  • the application of the etchant 11 is preferably carried out at a temperature at which the etching rate of the etchant
  • negligible is small. This can be done, for example, at room temperature or in a cooled environment, wherein the etching rate of the etchant 11 is negligibly small at room temperature or in the cooled environment.
  • the temperature of the applied etchant may alternatively be higher than room temperature, provided that the etching rate of the etchant is negligibly small at this temperature.
  • the LED chips 3 of the second subpixels G and of the first subpixels B, from which the second conversion layer 2 is to be removed, are then electrically operated. Due to the heat generated by the LED chips 3 of the subpixels G, B, this heats up Etch 11 locally above the subpixels G, B strong, so that there the etch rate increases and leads to a local removal of the second conversion layer 2 in these areas.
  • the etching rate can alternatively or additionally be locally increased by the radiation 6 emitted by the subpixels G, B. In this case, it is a so-called photo-assisted etching process. In this embodiment of the method, the
  • the Schichtabtragungsrea be timed by means of a spectrally sensitive optical image recognition, wherein the etching process is stopped when in the areas of the subpixel G, B no longer red light, but predominantly green light is emitted.
  • Canceling the etching process can be done by turning off the
  • Subpixel G, B carried out by applying a neutralizing agent and / or by rinsing.
  • Conversion layer 2 is removed from the subpixels G, B, as shown in Figure 2C.
  • the LED chips 3 of the first subpixels B are subsequently electrically operated, with the etching rate across the subpixels B increasing sharply due to the local heat generation and thus leading to a removal of the first
  • the etching process may be controlled by means of spectrally sensitive optical image recognition as in the intermediate step illustrated in FIG. 2B, wherein the etching process is preferably terminated when the color of the emitted radiation has changed from green to blue.
  • FIG. 10 is shown in FIG. 2F and corresponds to the LED display shown in FIG. 1F.
  • FIGS. 3A to 3F Another embodiment of the method is shown in FIGS. 3A to 3F.
  • this embodiment it is a modification of the embodiment shown in Figures 2A to 2F, in which a local Schichtabtragung the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2 by means of etchants 11, 12 takes place.
  • Figure 3A the first
  • a control of the etching process in particular a termination at a desired time, by a precise dosage of the etchant 11.
  • a control of the etching process by the emitted heat and / or radiation is therefore not absolutely necessary.
  • small amounts of etchant 11 can be applied repeatedly in order to set, for example, the color locus of subpixels G, B in a targeted manner.
  • the etching process can be ended by switching off the subpixels G, B.
  • the etching process can be carried out by rinsing or applying a neutralizing agent after reaching a desired etching depth and / or a desired etching depth
  • the second conversion layer 2 are removed from the second subpixels G and the first subpixels B.
  • the method is correspondingly used with a second etchant 12 which is suitable for etching the first conversion layer 1,
  • the second etchant 12 is applied locally to the first subpixels B, wherein the local application can take place by means of an inkjet method and can be supported by optical image recognition of the radiation 6 emitted by the LED chips 3 of the first subpixels B. Subsequently, as shown in FIG. 3E, the local layer removal of the second conversion layer 2 takes place by means of the second etchant 12.
  • FIGS. 4A to 4E A further exemplary embodiment of the method in which a local layer removal of the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2 takes place is illustrated in FIGS. 4A to 4E. As in the previous exemplary embodiments, after the application of the conversion layers 1, 2, as shown in FIG. 4A, a local layer removal of the second takes place first
  • the heat generated by the LED chips 3 during operation can locally enhance the dry etching process.
  • first the second conversion layer 2 is removed from the second subpixels G and the first subpixels B.
  • first the first subpixels B are electrically operated, with the first dry etching process 9 being the first
  • Conversion layer 1 is selectively removed from the first subpixels B.
  • Subpixels B is again effected by means of the electric field generated by the LED chips 3 of the subpixels B and by means of the locally emitted heat.
  • FIGS. 5A to 5H Another embodiment of the method is shown in FIGS. 5A to 5H.
  • Figure 5A in this embodiment, a first
  • Photoresist layer 13 is applied to the LED light unit 4.
  • the first photoresist layer 13 can be applied for example by spin coating.
  • the photoresist layer 13 is subsequently by means of the LED chips 3 of the second
  • Subpixel G emitted radiation 6 exposed. This process can analogously also by the locally generated during operation of a portion of the LED chips 3 heat or by an interaction of the emitted electromagnetic radiation and the
  • Photoresist layer 13 was previously exposed.
  • Photoresist layer 14 applied to the previously prepared structured first conversion layer 1 and by means of
  • openings 15 are produced in the exposed regions above the third subpixels R.
  • the second conversion layer 2 is applied to the second photoresist layer 14 structured in this way in the intermediate step illustrated in FIG. 5G.
  • Conversion layer 2 is suitable in the embodiment, the radiation of the first color of the LED chips, for example, blue light to convert to third color radiation, such as red light.
  • the second photoresist layer 14 After application of the second conversion layer 2, the second photoresist layer 14 by means of lift-off technique
  • the first conversion layer 1 is arranged above the second subpixels G, so that the second subpixels G emit the converted radiation of the second color, in particular green light.
  • the second subpixels G emit the converted radiation of the second color, in particular green light.
  • the third subpixel R is the second
  • Conversion layer 2 is arranged so that the third subpixel R radiation of the third color, in particular red light, emit.
  • Conversion layer 1 applied over the second and third subpixels R, G, and applied in the method steps of Figures 5E to 5H, the second conversion layer 2 over the first conversion layer 1 of the third subpixel R.
  • positive photoresist layers were used as photoresist layers 13, 14, in which openings 15 are formed during development in the exposed areas. It would alternatively be possible to use negative varnish layers
  • Photoresist layers 13, 14 are used, which are generated in the development openings in the unexposed areas.
  • the subpixels R, B are operated electrically, over which no first conversion layer is to be deposited. Furthermore, in the method step illustrated in FIG. 5E, the subpixels G, B
  • Conversion layer 2 should not be deposited.
  • the remaining process steps correspond to the intermediate steps of the embodiment shown in FIG. 5 when negative resist layers are used.
  • a first conversion substance 16 in a dispersion 18 is applied to the first
  • the first conversion substance 16 is, for example, a conversion substance used for
  • Conversion substance 16 is intended in the form of a first
  • Conversion layer on the subpixel G are deposited.
  • the targeted deposition of the conversion substance 16 on the subpixels G takes place, as shown in FIG. 6B, by means of an electrophoretic deposition, in which the LED chips 3 of the subpixels G are electrically operated.
  • the LED chips 3 of the subpixels G generate an electric field during operation, by which a deposition of the conversion substance 16 on the subpixels G is effected.
  • Deposited conversion substance 16 on the subpixels G each form the first conversion layer 1, as shown in Figure 6C. As shown in FIG. 6D, a second one will follow
  • the second conversion substance 17 is suitable, for example, for the blue chips emitted by the LED chips 3
  • Subpixels R by the LED chips 3 of the subpixel R are electrically operated and thus generate an electric field, which is used to deposit the second
  • the multicolor LED display 10 shown in FIG. 6F is produced, in which the first conversion layer 1 for the second subpixels G is produced
  • the second conversion layer 2 to Conversion of blue light is arranged in red light.
  • the second conversion layer 2 in this embodiment is adapted to direct blue light in red light
  • an electrically insulating layer 20 is applied to the LED lighting unit 4.
  • the electrically insulating layer 20 may in particular be an oxide or nitride layer, for example a
  • the insulating layer 20 may be a protective passivation, which is usually part of the LED chips 3. It is also possible for at least one further layer to be present between the LED chips 3 and the insulating layer 20, for example a layer of a transparent conductive oxide.
  • a photoresist layer 13 is applied to the electrically insulating layer 20 and exposed by means of the radiation 6 emitted by the LED chips 3 of the second and third subpixels R, G.
  • the photoresist layer 13 is subsequently developed, thereby producing apertures 15 over the subpixels R, G which were electrically driven upon exposure.
  • the photoresist layer 13 structured in this way is used as an etching mask for structuring the underlying electrically insulating layer 20.
  • a structured electrically insulating layer 20 is produced, which has openings 15 over the second and third subpixels R, G, above each of which a conversion layer
  • FIGS. 7E to 7J should be deposited. The others shown in FIGS. 7E to 7J
  • Process steps correspond to the process steps of the previous one illustrated in FIGS. 6A to 6F
  • the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2 are The first conversion layer 1 and the second conversion layer
  • Conversion layer 2 are deposited over the subpixels R, G by electrophoretic deposition as in the embodiment of FIG. In the electrophoretic
  • the surfaces of the subpixels R, G may in particular be formed by the electrically conductive material of the LED chips 3, which form the subpixels R, G.
  • FIGS. 8A to 8I Another embodiment is shown in FIGS. 8A to 8I. As shown in Figure 8A, the first embodiment is shown in Figure 8A.
  • Conversion layers 1, 2 applied in the embodiment in a first step over the entire surface of the LED light unit 4.
  • a radiation and / or heat-sensitive layer 21st On the second conversion layer 2 is a radiation and / or heat-sensitive layer 21st
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer 21 is, as shown in FIG. 8B, exposed to the action of the heat and / or radiation 6 emitted by the LED chips 3 of the first subpixels B.
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer 21 is subsequently patterned, for example by a development process, so that it has openings 15 over the first subpixels B, as shown in FIG. 8C.
  • the radiation and / or heat-sensitive layer 21 structured in this way is subsequently used as an etching mask for a wet-chemical or dry etching process. In this way, the first conversion layer 1 and the second conversion layer 2 are removed over the first subpixels B, as shown in FIG. 8D.
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer 21 is removed again.
  • a further radiation- and / or heat-sensitive layer 22 has been applied, which comprises the first and second layers
  • the radiation- and / or heat-sensitive layer 22 is subsequently patterned, for example by a development process, so that it has openings 15 over the second subpixels G, as shown in FIG. 8G.
  • the radiation and / or heat-sensitive layer 22 structured in this way is subsequently used as an etching mask for a wet-chemical or dry etching process. With the etching process, the second conversion layer 2 is removed over the second subpixels G, as shown in FIG. 8H.
  • a radiation-absorbing layer 23 is applied, as shown in FIG. On the radiation-absorbing layer 23, a heat-sensitive layer 24 is applied.
  • the radiation absorbing layer 23 has, in particular, the function of converting the radiation 6 emitted by the operated LED chips 3 into heat, so that the heat acts on the heat-sensitive layer 24.
  • Process course also be applied in place of the second radiation and / or heat-sensitive layer.
  • the remaining process steps can be analogous to
  • Layer 23 and a heat-sensitive layer 24 can also be used in the previously described embodiment of FIG. 5 instead of the photoresist layer.
  • the method step of FIG. 5A would be replaced by the method step shown in FIG. 10, in which the radiation absorbing layer 23 and the
  • heat-sensitive layer 24 are applied to the LED light unit 4.
  • heat-sensitive layer 24 may be further Process course can also be applied instead of the second photoresist layer 14.
  • the remaining method steps can be carried out analogously to the embodiment of FIG. 5 and will therefore not be explained again in more detail.
  • the transparent protective layer is
  • the method for producing the multicolor LED display has been explained in each case using the example of an RGB LED display.
  • the multi-colored LED display can also be different

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED- Displays (10) angegeben, daseine LED-Leuchteinheit (4) mit einer mit Vielzahl von Pixeln (5) aufweist. Erste Subpixel (B), zweite Subpixel (G) und dritte Subpixel (R) enthalten jeweils einen LED-Chip (3) zur Emission von Strahlung einer ersten Farbe,wobei zumindest über den zweiten Subpixeln (G) eine erste Konversionsschicht (1) zur Konversion der Strahlung in einezweite Farbe und über den dritten Subpixeln (R) eine zweite Konversionsschicht (2) zur Konversion der Strahlung in einedritte Farbe angeordnet wird. Dabei wird jeweils mindestens ein Prozessschrittdurchgeführt, bei dem die erste (1) oder zweite Konversionsschicht (2) in mindestens einemdefinierten Bereich über den Pixeln (5) aufgebracht oder entfernt wird, wobeiein Teil der LED-Chips (3) elektrisch betrieben wird, und wobei der Bereich durch die von den betriebenen LED-Chips (3) erzeugte Strahlung (6), eine erzeugte Wärme oder ein erzeugtes elektrisches Feld definiert wird.

Description

Beschreibung
Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED-Displays Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED-Displays, bei dem Licht mehrerer Farben unter Verwendung von Konversionsschichten erzeugt wird.
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der deutschen Patentanmeldung 10 2012 106 859.3, deren Offenbarungsgehalt hiermit durch Rückbezug aufgenommen wird.
Ein mehrfarbiges LED-Display kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass die Pixel des LED-Displays jeweils blau emittierende LED-Chips enthalten, wobei auf einen ersten Teil der Pixel eine erste Konversionsschicht aufgebracht wird, welche das blaue Licht in grünes Licht konvertiert, und auf einen zweiten Teil der Pixel eine zweite
Konversionsschicht aufgebracht wird, welche das blaue Licht in rotes Licht konvertiert. Alternativ ist es auch möglich, dass auf den zweiten Teil der Pixel sowohl eine erste
Konversionsschicht als auch eine zweite Konversionsschicht aufgebracht werden, um das blaue Licht mittels der ersten Konversionsschicht in grünes Licht umzuwandeln, und mittels der zweiten Konversionsschicht das grüne Licht in rotes Licht umzuwandeln .
Auf diese Weise kann mit einer Vielzahl blau emittierender LED-Chips unter Verwendung von zwei Konversionsschichten ein RGB-Display realisiert werden.
Geeignete Konversionsstoffe, um blaues Licht in grünes Licht oder blaues und/oder grünes Licht in rotes Licht zu konvertieren, sind an sich bekannt. Die Konversionsschichten, die den Konversionsstoff enthalten, können beispielsweise in Form von Plättchen selektiv auf die LED-Chips aufgebracht werden. Dies ist aber insbesondere für LED-Displays mit zwei verschiedenen Konversionsstoffen sehr aufwändig. Dieses
Verfahren eignet sich für LED-Displays, bei denen die Pixel eine Kantenlänge von mehr als 100 μιη aufweisen. Bei kleineren Pixelgrößen entsteht aber ein erheblicher Justageaufwand . Eine zu lösende Aufgabe besteht also darin, ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED-Displays anzugeben, bei dem Pixel verschiedener Farben mit einem vergleichsweise geringen Herstellungs- und Justageaufwand erzeugt werden, wobei das Verfahren insbesondere für LED-Displays mit sehr kleinen Pixelgrößen geeignet sein soll.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED-Displays gemäß dem unabhängigen
Patentanspruch gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und
Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche .
Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED- Displays angegeben, bei dem das LED-Display eine LED- Leuchteinheit mit einer Vielzahl von Pixeln aufweist. Die
Pixel weisen vorzugsweise erste Subpixel zur Emission einer ersten Farbe, zweite Subpixel zur Emission einer zweiten Farbe und dritte Subpixel zur Emission einer dritten Farbe auf. Bei einer bevorzugten Ausgestaltung sind die ersten Subpixel zur Emission von blauem Licht, die zweiten Subpixel zur Emission von grünem Licht und die dritten Subpixel zur Emission von rotem Licht vorgesehen. Insbesondere können die Pixel jeweils einen Bildpunkt eines RGB-LED-Displays bilden.
Die Subpixel enthalten jeweils einen LED-Chip, der zur
Emission von Strahlung der ersten Farbe geeignet ist. Das LED-Display kann insbesondere LED-Chips enthalten, die auf einem Nitrid-Verbindungshalbleiter basieren und
beispielsweise blaues Licht emittieren. Vorzugsweise
emittieren alle LED-Chips des LED-Displays das Licht der ersten Farbe, insbesondere blaues Licht. Die Mehrfarbigkeit wird bei dem LED-Display vorteilhaft dadurch erzeugt, dass eine erste und/oder eine zweite Konversionsschicht auf einem Teil der Subpixel angeordnet wird.
Insbesondere wird bei dem Verfahren zumindest über den zweiten Subpixeln eine erste Konversionsschicht angeordnet, die dazu geeignet ist, die Strahlung der ersten Farbe in Strahlung der zweiten Farbe umzuwandeln. Die erste
Konversionsschicht kann beispielsweise dazu geeignet sein, von den LED-Chips emittiertes blaues Licht in grünes Licht umzuwandeln.
Weiterhin wird vorteilhaft über den dritten Subpixeln eine zweite Konversionsschicht angeordnet, die dazu geeignet ist, die Strahlung der ersten Farbe und/oder die Strahlung der zweiten Farbe in Strahlung einer dritten Farbe umzuwandeln. Die zweite Konversionsschicht kann beispielsweise dazu geeignet sein, von den LED-Chips emittiertes blaues Licht in rotes Licht umzuwandeln. In diesem Fall ist die zweite
Konversionsschicht vorteilhaft direkt über den LED-Chips der dritten Subpixel angeordnet, die blaues Licht emittieren.
Alternativ ist es aber auch möglich, dass die zweite
Konversionsschicht bereichsweise über der ersten Konversionsschicht angeordnet ist, um die Strahlung der zweiten Farbe in Strahlung der dritten Farbe umzuwandeln. Beispielsweise kann die zweite Konversionsschicht ein mittels der ersten Konversionsschicht erzeugtes grünes Licht in rotes Licht umwandeln. In diesem Fall weisen die dritten Subpixel des LED-Displays, welche zum Beispiel zur Emission von rotem Licht vorgesehen sind, sowohl die erste als auch die darüber angeordnete zweite Konversionsschicht auf. Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vorteilhaft über den ersten Subpixeln keine Konversionsschicht angeordnet. Die ersten Subpixel emittieren daher das unmittelbar von den LED- Chips emittierte unkonvertierte Licht, beispielsweise blaues Licht. Alternativ wäre es aber auch möglich, dass über den ersten Subpixeln eine weitere Konversionsschicht angeordnet wird. Beispielsweise können im UV-Spektralbereich
emittierende LED-Chips verwendet werden, deren emittiertes UV-Licht mittels dreier verschiedener Konversionsschichten in blaues, grünes und rotes Licht konvertiert wird.
Das mehrfarbige LED-Display muss nicht notwendigerweise ein RGB-Display sein, sondern kann insbesondere auch mehr als drei Farben aufweisen. Beispielsweise kann das mehrfarbige LED-Display zusätzlich zu den Farben rot, grün und blau mindestens eine weitere Farbe emittieren, wie beispielsweise gelbes Licht im Fall eines RYGB-Displays .
Bei dem Verfahren wird zum Anordnen der ersten
Konversionsschicht über den zweiten Subpixeln und zum
Anordnen der zweiten Konversionsschicht über den dritten
Subpixeln jeweils mindestens ein Prozessschritt durchgeführt, bei dem die erste Konversionsschicht oder die zweite
Konversionsschicht auf mindestens einen definierten Bereich über den Pixeln aufgebracht oder von einem definierten
Bereich über den Pixeln entfernt wird. Bei diesem
Prozessschritt wird vorteilhaft ein Teil der LED-Chips elektrisch betrieben. Der mindestens eine definierte Bereich, auf den die erste oder zweite Konversionsschicht aufgebracht wird oder von dem die erste oder zweite Konversionsschicht entfernt wird, wird vorteilhaft durch eine von dem elektrisch betrieben Teil der LED-Chips erzeugte elektromagnetische Strahlung, eine erzeugte Wärme oder ein erzeugtes
elektrisches Feld definiert.
Das Verfahren nutzt vorteilhaft eine beim Betrieb eines Teils der LED-Chips erzeugte Wirkgröße, insbesondere die erzeugte Strahlung, die erzeugte Wärme oder das erzeugte elektrische Feld, um es zu ermöglichen, die erste und/oder zweite
Konversionsschicht selektiv auf die Subpixel aufzubringen oder selektiv von den Subpixeln abzutragen. Da der Bereich, auf den die erste und/oder zweite Konversionsschicht
aufgebracht oder von dem sie entfernt wird, durch den Betrieb eines Teils der LED-Chips definiert wird, ist der
Justageaufwand bei dem Verfahren vorteilhaft gering.
Insbesondere kann mit dem Verfahren ein Schritt des
Aufbringens und Justierens einer Maske entfallen. Das
Verfahren ist daher besonders vorteilhaft für LED-Displays mit sehr kleinen Pixeln, bei denen beim Aufbringen von
Konversionsschichten mit einem Maskenverfahren ein
erheblicher Justageaufwand entstehen würde.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird die erste
Konversionsschicht über der LED-Leuchteinheit und die zweite Konversionsschicht über der ersten Konversionsschicht
angeordnet. Insbesondere kann zunächst die erste
Konversionsschicht ganzflächig auf der LED-Leuchteinheit und die zweite Konversionsschicht ganzflächig auf der ersten Konversionsschicht angeordnet werden.
Die erste und die zweite Konversionsschicht können zum
Beispiel nacheinander aufgebracht werden. Alternativ können die erste und zweite Konversionsschicht gleichzeitig auf die LED-Leuchteinheit aufgebracht werden, zum Beispiel in Form eines vorgefertigten zweischichtigen Konverterplättchens . Das Konverterplättchen kann beispielsweise die erste
Konversionsschicht, welche einen ersten Konversionsstoff enthält, und eine mit der ersten Konversionsschicht
verbundene zweite Konversionsschicht, welche einen zweiten Konversionsstoff enthält, aufweisen. Bei einer Ausgestaltung wird die zweite Konversionsschicht von den ersten Subpixeln und den zweiten Subpixeln entfernt. Weiterhin wird die erste Konversionsschicht von den ersten Subpixeln entfernt. Von den ersten Subpixeln wird auf diese Weise sowohl die erste als auch die zweite Konversionsschicht entfernt. Die ersten Subpixel emittieren daher das unkonvertierte Licht der ersten Farbe, beispielsweise blaues Licht. Da von den zweiten Subpixeln nur die zweite Konversionsschicht entfernt wird, emittieren die zweiten Subpixel das mittels der ersten
Konversionsschicht erzeugte Licht der zweiten Farbe,
beispielsweise grünes Licht. Von den dritten Subpixeln wird weder die erste noch die zweite Konversionsschicht entfernt, sodass diese das Licht der dritten Farbe, beispielsweise rotes Licht, emittieren.
Bei einer Ausgestaltung erfolgt das Entfernen der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht mittels eines Verfahrens zur lokalen Schichtabtragung. Das Verfahren zur lokalen
Schichtabtragung wird vorzugsweise mittels einer spektral empfindlichen optischen Erkennung der von einem Teil der LED- Chips emittierten Strahlung gesteuert. Bei dem Verfahren zur lokalen Schichtabtragung kann es sich insbesondere um
Laserablation oder einen Ätzprozess, vorzugsweise einen nasschemischen Ätzprozess, handeln.
Das Verfahren kann beispielsweise derart ausgeführt werden, dass nach dem ganzflächigen Aufbringen der ersten und zweiten Konversionsschicht nur die ersten und die zweiten Subpixel eingeschaltet werden, die aufgrund der über ihnen
aufgebrachten Konversionsschichten mit der dritten Farbe, insbesondere rot, aufleuchten. Das so erzeugte Leuchtbild kann beispielsweise mittels optischer Bilderkennung spektral empfindlich aufgenommen werden und auf diese Weise ein
Laserstrahl derart gesteuert werden, dass er die rot
leuchtenden Bereiche der Konversionsschichten solange
abladiert, bis in diesen Bereichen eine Emission von Licht im grünen Spektralbereich überwiegt. Vorzugsweise wird die
Wellenlänge des zur Laserablation verwendeten Lasers so gewählt, dass die Absorption nur in der zweiten
Konversionsschicht erfolgt. In einem weiteren Prozessschritt werden dann die ersten
Subpixel eingeschaltet, von denen auch die erste
Konversionsschicht entfernt werden soll. Diese Pixel leuchten aufgrund der noch vorhandenen ersten Konversionsschicht mit der zweiten Farbe, insbesondere grün, auf. Durch
Laserablation mit einer Wellenlänge, die vorzugsweise zu einer selektiven Absorption in der ersten Konversionsschicht führt, wird nun die erste Konversionsschicht lokal
abgetragen, bis die eingeschalteten ersten Subpixel überwiegend Licht der ersten Farbe, insbesondere blau, emittieren. Die selektive Abtragung der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht kann mittels Laserablation
vorteilhaft schneller und präziser erfolgen als
beispielsweise das Aufbringen von mikrostrukturierten
Konverterplättchen .
Bei einer anderen Ausgestaltung des Verfahrens wird ein nasschemisches Ätzmittel lokal über einem Teil der Subpixel, von denen die erste und/oder zweite Konversionsschicht entfernt werden sollen, aufgetragen, beispielsweise mittels eines Ink-Jet-Verfahrens . Beim Auftragen erfolgt vorzugsweise eine Justierung mittels eines optischen
Bilderkennungsverfahrens, bei dem das Licht der LED-Chips der jeweiligen Subpixel detektiert wird. Somit wird zur
Justierung des lokalen Aufbringens des Ätzmittels die von einem Teil der LED-Chips emittierte Strahlung ausgenutzt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Entfernen der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht mittels eines Verfahrens zur lokalen Schichtabtragung, das vorteilhaft mittels der von einem Teil der LED-Chips
emittierten Wärme und/oder der emittierten
elektromagnetischen Strahlung gesteuert wird. Dabei kann das Entfernen der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht insbesondere mittels eines nasschemischen Ätzverfahrens erfolgen. Dazu wird vorzugsweise ein nasschemisches Ätzmittel ausgewählt, dessen Ätzrate bei Raumtemperatur oder in einer gekühlten Umgebung vernachlässigbar ist. Nach dem Aufbringen des Ätzmittels werden die LED-Chips der Subpixel, von denen die erste und/oder zweite Konversionsschicht entfernt werden soll, eingeschaltet, wodurch eine lokale Erwärmung des
Ätzmittels sowie zusätzlich ein Medientransport durch Konvektion einsetzt. Dies führt zu einer lokal stark
ansteigenden Ätzrate, wodurch ein lokal begrenzter Abtrag der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht im Bereich der LED-Chips, die elektrisch betrieben werden, erzielt werden kann .
Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens erfolgt das Entfernen der ersten und/oder zweiten
Konversionsschicht mittels eines Verfahrens zur lokalen
Schichtabtragung, das vorteilhaft mittels des von einem Teil der LED-Chips erzeugten elektrischen Feldes lokal verstärkt wird. Bei dieser Ausgestaltung erfolgt das Entfernen der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht vorzugsweise mittels eines Trockenätzverfahrens. Bei dieser Variante des Verfahrens erfolgt eine lokal verstärkte Ätzung der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht im Bereich der LED-Chips der Subpixel, die betrieben werden. Die lokal erhöhte Ätzrate beruht auf der Beeinflussung der beim Trockenätzprozess erzeugten Ionen durch das elektrische Feld der LED-Chips. Weiterhin kann sich die Ätzrate des Trockenätzprozesses durch die von den LED-Chips erzeugte Wärme lokal erhöhen.
Bei den zuvor beschriebenen Varianten des Verfahrens wird vorteilhaft jeweils ein Verfahren zur lokalen
Schichtabtragung eingesetzt, wobei vorzugsweise bei einem ersten Prozessschritt zunächst die ersten und zweiten
Subpixel betrieben werden, um die zweite Konversionsschicht von diesen Subpixeln zu entfernen, und nachfolgend nur die ersten Subpixel betrieben werden, um von den ersten Subpixeln auch die erste Konversionsschicht zu entfernen. Auf diese
Weise werden die erste und/oder die zweite Konversionsschicht in definierten Bereichen, die durch die von einem Teil der LED-Chips erzeugte Strahlung, die erzeugte Wärme oder das erzeugte elektrische Feld markiert werden, lokal abgetragen.
Bei im Folgenden beschriebenen weiteren Ausgestaltungen des Verfahrens werden die erste und/oder die zweite
Konversionsschicht in definierten Bereichen lokal
aufgebracht, die durch die von einem Teil der LED-Chips emittierte Strahlung, durch die von einem Teil der LED-Chips emittierte Wärme oder durch das von einem Teil der LED-Chips erzeugte elektrische Feld markiert werden.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht aufgebracht und in
Bereichen mittels der von dem Teil der LED-Chips emittierten Strahlung und/oder der erzeugten Wärme verändert.
In den mittels der emittierten Strahlung und/oder der
erzeugten Wärme veränderten Bereichen oder außerhalb der veränderten Bereiche werden nachfolgend Öffnungen in der strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht erzeugt.
Die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht ist bei einer Ausgestaltung eine Fotolackschicht, wobei die
Fotolackschicht in den Bereichen mittels der von dem Teil der LED-Chips emittierten elektromagnetischen Strahlung belichtet wird.
Beispielsweise wird eine Fotolackschicht aufgebracht und mittels der von einem Teil der LED-Chips emittierten
Strahlung belichtet. Nachfolgend wird die Fotolackschicht entwickelt und auf diese Weise an den belichteten Stellen oder alternativ an den nicht belichteten Stellen Öffnungen erzeugt. Dieser Prozess kann analog auch durch die beim
Betrieb eines Teils der LED-Chips lokal entstehende Wärme oder durch ein Zusammenwirken der emittierten
elektromagnetischen Strahlung und der emittierten Wärme bewirkt werden, wenn als Fotolackschicht oder anstelle der Fotolackschicht ein hitzempfindliches Polymer verwendet wird.
Die Fotolackschicht kann eine Positiv-Lackschicht oder eine Negativ-Lackschicht sein. Im Fall der Positiv-Lackschicht werden bei dem Entwicklungsschritt an den belichteten Stellen Öffnungen erzeugt. Durch den Betrieb eines Teils der Subpixel beim Belichten können daher selektiv Öffnungen über einem gewünschten Teil der Subpixel erzeugt werden. Bei der
alternativen Verwendung einer Negativ-Lackschicht werden an den nicht belichteten Stellen Öffnungen erzeugt, sodass durch den Betrieb eines Teils der Subpixel beim Belichten selektiv Öffnungen über den nicht betriebenen LED-Chips erzeugt werden können .
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens enthält die
Fotolackschicht vorteilhaft keinen Konversionsstoff. Zwar wäre es möglich, einen Konversionsstoff in die
Fotolackschicht einzubringen und durch Belichtung mit den LED-Chips die in diesem Fall als Konversionsschicht
fungierende Fotolackschicht direkt zu strukturieren. Es hat sich aber herausgestellt, dass eine Konversionsschicht, bei der der Konversionsstoff in eine Lackschicht eingebettet ist, unter Lichteinwirkung verspröden oder vergilben kann. Bei dem Verfahren werden daher vorteilhaft die erste und/oder die zweite Konversionsschicht jeweils in Öffnungen einer
Fotolackschicht aufgebracht und die Fotolackschicht jeweils mittels Abhebetechnik vollständig wieder entfernt.
Bei einer weiteren Ausgestaltung ist die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht eine wärmempfindliche Schicht, wobei die wärmempfmdliche Schicht m Bereichen mittels der von einem Teil der LED-Chips erzeugten Wärme verändert wird. Die wärmeempfindliche Schicht kann beispielsweise durch die von den LED-Chips erzeugte Wärme zersetzt werden, so dass sie in den erwärmten Bereichen zur Erzeugung der Öffnungen selektiv abgetragen werden kann. Ähnlich wie bei einer Positiv- Fotolackschicht wird die wärmeempfindliche Schicht in diesem Fall in den mittels der erzeugten Wärme veränderten Bereiche abgetragen. Alternativ kann die wärmeempfindliche Schicht beispielsweise ein Polymer aufweisen, das mittels der
erzeugten Wärme selektiv ausgehärtet wird, wobei die
wärmeempfindliche Schicht nachfolgend zur Erzeugung der
Öffnungen in den nicht ausgehärteten Bereichen abgetragen wird. Ähnlich wie bei einer Negativ-Fotolackschicht wird die wärmeempfindliche Schicht in diesem Fall außerhalb der mittels der erzeugten Wärme veränderten Bereiche abgetragen.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird vor dem
Aufbringen der wärmeempfindlichen Schicht eine
Strahlungsabsorbierende Schicht aufgebracht. Die
Strahlungsabsorbierende Schicht ist vorzugsweise dazu
geeignet, die von den LED-Chips emittierte Strahlung in Wärme umzuwandeln. Auf diese Weise wird die lokale Erwärmung der wärmeempfindlichen Schicht im Bereich der elektrisch
betriebenen LED-Chips vorteilhaft verstärkt. Die
Strahlungsabsorbierende Schicht wird vorteilhaft in einem der nachfolgenden Verfahrensschritte wieder entfernt.
Bei einer Ausgestaltung wird die erste Konversionsschicht oder die zweite Konversionsschicht auf die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht aufgebracht und außerhalb der Öffnungen mittels Abhebetechnik wieder entfernt. Beispielsweise wird in einem Verfahrensschritt die erste Konversionsschicht auf die strahlungs- und/oder
wärmempfindliche Schicht aufgebracht, beispielsweise in Form einer Paste, welche einen ersten Konversionsstoff enthält. Die erste Konversionsschicht füllt insbesondere die zuvor erzeugten Öffnungen auf. Außerhalb der Öffnungen wird die Konversionsschicht mittels Abhebetechnik (Lift-Off-Technik) zusammen mit der strahlungs- und/oder wärmempfindlichen
Schicht, beispielsweise einer Fotolackschicht, wieder entfernt .
In einem weiteren Schritt wird vorzugsweise eine zweite strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht, beispielsweise eine zweite Fotolackschicht, aufgebracht. Analog zur
Vorgehensweise bei der zuvor aufgebrachten strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht werden nachfolgend
Öffnungen in der zweiten strahlungs- und/oder
wärmempfindlichen Schicht erzeugt. Nachfolgend wird die zweite Konversionsschicht aufgebracht und außerhalb der Öffnungen mittels Abhebtechnik wieder entfernt.
Die im Zusammenhang mit der ersten Konversionsschicht erläuterten Verfahrensschritte werden also zum selektiven Aufbringen der zweiten Konversionsschicht wiederholt. Nach dem Entfernen der ersten und/oder zweiten strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht kann die erste und/oder zweite Konversionsschicht zur Stabilisierung jeweils
ausgeheizt werden.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens wird die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht auf die erste Konversionsschicht oder auf die zweite Konversionsschicht aufgebracht. Die erste Konversionsschicht oder die zweite Konversionsschicht werden nach der Erzeugung der Öffnungen in der strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht in den Öffnungen mittels eines Verfahrens zur Schichtabtragung entfernt. Das Verfahren zur Schichtabtragung ist vorzugsweise ein Ätzprozess, bei dem es sich beispielsweise um einen nasschemischen Ätzprozess oder um einen Trockenätzprozess handeln kann.
Bei einer weiteren Ausgestaltung des Verfahrens werden die erste und/oder die zweite Konversionsschicht selektiv auf einen Teil der Subpixel abgeschieden. Die erste und/oder die zweite Konversionsschicht werden bei dieser Ausgestaltung mittels Elektrophorese abgeschieden, wobei die Abscheidung mittels des von einem Teil der LED-Chips erzeugten
elektrischen Feldes lokal verstärkt wird.
Das selektive Aufbringen der ersten und/oder zweiten
Konversionsschicht erfolgt bei dieser Variante beispielsweise dadurch, dass ein Konversionsstoff der ersten oder zweiten Konversionsschicht in einer Dispersion aufgebracht wird. Dann werden die LED-Chips der Subpixel, auf welche bei dem
Prozessschritt die erste oder zweite Konversionsschicht aufgebracht werden soll, elektrisch betrieben. Aufgrund des beim Betrieb der LED-Chips entstehenden elektrischen Feldes wird der Konversionsstoff in der Dispersion zu den
eingeschalteten Subpixeln transportiert. Auf diese Weise wird die erste und/oder zweite Konversionsschicht jeweils gezielt über den Subpixeln abgeschieden, deren LED-Chips während der elektrophoretischen Abscheidung betrieben werden.
Nachfolgend erfolgt vorzugsweise ein Trockungs- und/oder Ausheizschritt. Die elektrophoretische Abscheidung wird vorzugsweise nacheinander für die erste Konversionsschicht und die zweite Konversionsschicht durchgeführt. Bei der elektrophoretischen Abscheidung der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht kann die Dicke der abgeschiedenen
Konversionsschicht durch die Einschaltdauer der LED-Chips während der elektrophoretischen Abscheidung aktiv gesteuert werden, wodurch der Farbort vorteilhaft gezielt beeinflusst werden kann.
Bei einer Ausgestaltung des Verfahrens wird eine elektrisch isolierende Schicht auf die LED-Leuchteinheit aufgebracht, bevor die erste und/oder zweite Konversionsschicht mittels Elektrophorese aufgebracht werden. Die elektrisch isolierende Schicht wird unter Verwendung einer strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht strukturiert, wobei die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht mittels der von dem Teil der LED-Chips emittierten Strahlung und/oder der erzeugten Wärme verändert wird.
Die elektrisch isolierende Schicht wird zum Beispiel unter Verwendung einer Fotolackschicht strukturiert, wobei die Fotolackschicht mittels der von einem Teil der LED-Chips emittierten Strahlung belichtet wird.
Beispielsweise wird vor dem Aufbringen der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht ganzflächig eine elektrisch isolierende Schicht aufgebracht. Nachfolgend wird eine
Fotolackschicht auf die elektrisch isolierende Schicht aufgebracht, wobei die Fotolackschicht mittels der Strahlung der LED-Chips der Subpixel, auf die die erste und/oder zweite Konversionsschicht abgeschieden werden soll, belichtet wird. Beispielsweise werden in den belichteten Bereichen der
Fotolackschicht bei der Entwicklung Öffnungen erzeugt, die als Ätzmaske zur Erzeugung von Öffnungen in der elektrisch isolierenden Schicht über den Subpixeln fungieren. Die elektrophoretische Abscheidung erfolgt daraufhin in den
Öffnungen der elektrisch isolierenden Schicht über den
Subpixeln, die bei der Belichtung elektrisch betrieben wurden. Die strukturierte elektrisch isolierende Schicht unterstützt vorteilhaft die selektive Abscheidung der
ersten/und oder zweiten Konversionsschicht in den nicht von ihr bedeckten Bereichen. Mit dem hierin beschriebenen Verfahren kann insbesondere ein RGB-LED-Display hergestellt werden, wobei die erste Farbe blau, die zweite Farbe grün und die dritte Farbe rot ist. Das RGB-LED-Display kann insbesondere blau emittierende LED-Chips enthalten, wobei die erste Konversionsschicht zur Umwandlung des blauen Lichts in grünes Licht und die zweite
Konversionsschicht zur Umwandlung des grünen und/oder blauen Lichts in rotes Licht geeignet ist.
Das Verfahren ist besonders vorteilhaft für die Herstellung von LED-Displays mit sehr kleinen Pixelgrößen geeignet, wobei die Pixel vorzugsweise eine Breite von weniger als 100 μιη aufweisen können.
Das Verfahren wird im Folgenden anhand von
Ausführungsbeispielen im Zusammenhang mit den Figuren 1 bis 10 näher erläutert.
Es zeigen: Figuren 1A bis 1F eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten, Figuren 2A bis 2F eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten, Figuren 3A bis 3F eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten,
Figuren 4A bis 4E eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten,
Figuren 5A bis 5H eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten,
Figuren 6A bis 6F eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten,
Figuren 7A bis 7J eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten Figuren 8A bis 81 eine schematische Darstellung des
Verfahrens gemäß einem weiteren
Ausführungsbeispiel anhand von Zwischenschritten,
Figur 9 eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel anhand eines
Zwischenschritts, und Figur 10 eine schematische Darstellung des Verfahrens gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel anhand eines Zwischenschritts . Gleiche oder gleich wirkende Bestandteile sind in den Figuren jeweils mit den gleichen Bezugszeichen versehen. Die
dargestellten Bestandteile sowie die Größenverhältnisse der Bestandteile untereinander sind nicht als maßstabsgerecht anzusehen .
In den Figuren 1A bis 1F ist ein erstes Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur Herstellung eines mehrfarbigen LED- Displays dargestellt. Wie in Figur 1A dargestellt, wird bei dem Verfahren eine LED- Leuchteinheit 4 bereitgestellt, die eine Vielzahl von LED- Chips 3 aufweist. Die LED-Leuchteinheit 4 weist mehrere Pixel 5 auf, wobei jedes Pixel 5 mehrere Subpixel R, G, B zur
Emission von Licht verschiedener Farben aufweist.
Vorzugsweise enthält jedes Subpixel R, G, B einen LED-Chip 3. Die LEDs 3, welche die Subpixel R, G, B ausbilden, können einzeln oder zumindest in den Gruppen der vorgesehenen Farben angesteuert werden. Jedes der Pixel 5 der LED-Leuchteinheit 4 weist
beispielsweise drei Subpixel R, G, B auf, die zur Emission einer ersten Farbe, einer zweiten Farbe und einer dritten Farbe vorgesehen sind. In Figur 1A sind zur Vereinfachung der Darstellung nur zwei Pixel 5 mit jeweils drei Subpixeln R, G, B dargestellt, wobei das LED-Display tatsächlich eine
Vielzahl derartiger Pixel 5 aufweist. Die Pixel 5 bilden vorteilhaft jeweils einen Bildpunkt des LED-Displays und sind vorzugsweise in mehreren Zeilen und Spalten angeordnet. Bei diesem und den im Folgenden beschriebenen
Ausführungsbeispielen handelt es sich bei dem mehrfarbigen LED-Display jeweils um ein RGB-LED-Display, bei dem die ersten Subpixel B zur Emission von blauem Licht, die zweiten Subpixel G zur Emission von grünem Licht und die dritten Subpixel R zur Emission von rotem Licht vorgesehen sind. Die Bezeichnungen R, G, B der Subpixel symbolisieren hier und im Folgenden jeweils die Farbe, welche dieses Subpixel im fertigen LED-Display emittieren soll. Die Bezeichnungen R, G, B der Subpixel kennzeichnen insbesondere nicht die Farbe der LEDs 3, welche die Subpixel ausbilden. Vielmehr werden in der LED-Leuchteinheit 4 vorzugsweise für alle Subpixel
gleichfarbige LEDs 3 eingesetzt, die Strahlung einer ersten Farbe, insbesondere blaues Licht, emittieren. Die LED-Chips 3 können insbesondere Nitrid-Verbindungshalbleitermaterialien aufweisen .
Zur Erzeugung einer zweiten Farbe und einer dritten Farbe mit den die erste Farbe emittierenden LED-Chips 3 werden bei dem LED-Display zwei Konversionsschichten 1, 2 eingesetzt.
Wie in Figur 1B dargestellt, werden die Konversionsschichten 1, 2 bei dem Ausführungsbeispiel ganzflächig auf die LED- Leuchteinheit 4 aufgebracht. Die erste Konversionsschicht 1 und die zweite Konversionsschicht 2 können beispielsweise jeweils ein Keramikplättchen aufweisen, in das ein
Konversionsstoff eingebettet ist. Die erste
Konversionsschicht 1 ist dazu geeignet, die von den LED-Chips 3 emittierte Strahlung der ersten Farbe in Strahlung einer zweiten Farbe zu konvertieren. Beispielsweise kann die
Konversionsschicht 1 dazu geeignet sein, ein von den LED- Chips 3 emittiertes blaues Licht in grünes Licht zu konvertieren. Bei dem Ausführungsbeispiel ist die zweite Konversionsschicht 2 über der ersten Konversionsschicht 1 angeordnet. Die zweite Konversionsschicht 2 ist in diesem Fall dazu geeignet, die mittels der ersten Konversionsschicht 1 erzeugte Strahlung der zweiten Farbe in Strahlung einer dritten Farbe umzuwandeln. Insbesondere ist die zweite
Konversionsschicht 2 dazu geeignet, ein mittels der ersten Konversionsschicht 1 aus der blauen Strahlung der LED-Chips 3 erzeugte grüne Strahlung in rote Strahlung umzuwandeln. Die zweite Konversionsschicht 2 kann bei einer Ausgestaltung auch dazu geeignet sein, einen Teil der blauen Strahlung der LED- Chips 3 direkt in rote Strahlung umzuwandeln.
Geeignete Konversionsstoffe, die beispielsweise dazu geeignet sind, blaues Licht in grünes Licht, blaues Licht in rotes
Licht, oder grünes Licht in rotes Licht umzuwandeln, sind an sich bekannt und werden daher nicht näher erläutert.
Geeignete Matrixmaterialien, insbesondere Keramiken, in welche die Konversionsstoffe zur Ausbildung einer
Konversionsschicht 1, 2 eingebettet werden können, sind ebenfalls an sich bekannt und werden an dieser Stelle deshalb ebenfalls nicht näher erläutert.
Würde man die LED-Leuchteinheit 4 nach dem ganzflächigen Aufbringen der ersten Konversionsschicht 1 und der zweiten
Konversionsschicht 2 in Betrieb nehmen, würden alle Subpixel R, G, B aufgrund der zwei Konversionsschichten 1, 2 rotes Licht emittieren. Bei dem Verfahren werden daher, wie im Folgenden näher erläutert, die zweite Konversionsschicht 2 von den zweiten Subpixeln G und sowohl die erste
Konversionsschicht 1 als auch die zweite Konversionsschicht 2 von den dritten Subpixeln B entfernt. Hierzu wird bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 vorteilhaft ein Verfahren zur lokalen Schichtabtragung eingesetzt, das mittels einer spektral empfindlichen optischen Erkennung der von den LED- Chips 3 emittierten Strahlung gesteuert wird. Hierzu werden, wie in Figur IC dargestellt, in einem ersten Schritt die LED-Chips der zweiten Subpixel G und der dritten Subpixel B elektrisch betrieben, so dass diese Strahlung 6 emittieren. Die von den LED-Chips 3 emittierte Strahlung 6 wird aufgrund der Konversionsschichten 1, 2 jeweils in rotes Licht konvertiert. Während des Betriebs der Subpixel B, G wird die zweite Konversionsschicht 2 vorzugsweise mittels Laserablation in den Bereichen, in denen die Strahlung 6 emittiert wird, lokal abgetragen. Hierzu wird zum Beispiel ein Laser 7 verwendet, der einen Laserstrahl 8 emittiert, dessen Wellenlänge in der zweiten Konversionsschicht 2 absorbiert wird, wobei die zweite Konversionsschicht 2 in diesem Bereich mittels des Laserstrahls 8 abgetragen wird. Eine gezielte Positionierung des Laserstrahls 8 auf ein zu bearbeitendes Subpixel G kann vorteilhaft mittels optischer Bilderkennung der emittierten Strahlung 6 erfolgen. Der
Materialabtrag mittels der Laserstrahlung 8 erfolgt solange, bis die zweite Konversionsschicht 2 in diesem Bereich
komplett abgetragen ist. Dies ist an einem Farbwechsel der emittierten Strahlung 6 von rot zu grün erkennbar. Um den Laserablationsprozess an dieser Stelle automatisch zu
beenden, wird vorteilhaft eine spektral empfindliche optische Bilderkennung eingesetzt. Das Entfernen der zweiten
Konversionsschicht 2 erfolgt auf diese Weise sequentiell für alle zweiten Subpixel G und dritten Subpixel B des LED- Displays.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die zweite
Konversionsschicht 2, wie in Figur 1D dargestellt, von den zweiten Subpixeln G und den dritten Subpixeln B im Wesentlichen entfernt ist.
In einem weiteren Verfahrensschritt wird, wie in Figur IE dargestellt, die erste Konversionsschicht 1 von den dritten Subpixeln B entfernt. Hierzu werden die LED-Chips 3 der dritten Subpixel B elektrisch betrieben, sodass diese
aufgrund der noch vorhandenen ersten Konversionsschicht 1 grünes Licht 6 emittieren. Wie bei dem in Figur IC
dargestellten Verfahrensschritt erfolgt der Materialabtrag der ersten Konversionsschicht 1 durch Laserablation, wobei der zum Materialabtrag eingesetzte Laserstrahl 8 des Lasers 7 mittels einer spektral empfindlichen optischen Bilderkennung der emittierten Strahlung 6 gesteuert wird. Bei dem
Verfahrensschritt der Fig. IE wird vorteilhaft ein Laser 7 eingesetzt, der Strahlung 8 einer anderen Wellenlänge
emittiert, als der Laser bei dem Verfahrenschritt der Fig. IC. Der Materialabtrag erfolgt zum Beispiel so lange, bis von dem bearbeiteten Subpixel B die blaue Primärstrahlung des LED-Chips 3 emittiert wird. Bei Verwendung einer spektral empfindlichen optischen Bilderkennung kann der Materialabtrag vorteilhaft gezielt an einem Zeitpunkt abgebrochen werden, an dem die emittierte Strahlung 6 einen gewünschten Farbort erreicht. Das Verfahren wird sequenziell für alle dritten Subpixel B durchgeführt, bis diese jeweils blaue Strahlung 6 mit einem gewünschten Farbort emittieren.
Auf diese Weise wird das in Figur 1F dargestellte mehrfarbige LED-Display 10 hergestellt, das mehrere Pixel 5 aufweist, wobei die Pixel 5 jeweils drei Subpixel R, G, B aufweisen.
Die ersten Subpixel B emittieren das nicht konvertierte Licht der LED-Chips 3, insbesondere blaues Licht. Die zweiten
Subpixel G emittieren das mittels der ersten Konversionsschicht 1 konvertierte Licht der zweiten Farbe, insbesondere grünes Licht. Die dritten Subpixel R emittieren das mittels der ersten Konversionsschicht 1 und der zweiten Konversionsschicht 2 konvertierte Licht der dritten Farbe, insbesondere rotes Licht.
In den Figuren 2A bis 2F ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens dargestellt, bei dem die erste
Konversionsschicht 1 und die zweite Konversionsschicht 2 von einem Teil der Subpixel G, B mittels eines Verfahrens zur lokalen Schichtabtragung entfernt werden.
Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 1 sind bei dem in Figur 2A dargestellten Zwischenschritt des Verfahrens die erste Konversionsschicht 1 und die zweite Konversionsschicht 2 ganzflächig auf die LED-Leuchteinheit 4 aufgebracht worden. Auf die zweite Konversionsschicht 2 ist zusätzlich ein vorzugsweise flüssiges Ätzmittel 11 aufgebracht worden. Das Aufbringen des Ätzmittels 11 erfolgt vorzugsweise bei einer Temperatur, bei der die Ätzrate des Ätzmittels
vernachlässigbar klein ist. Dies kann beispielsweise bei Raumtemperatur oder in einer gekühlten Umgebung erfolgen, wobei die Ätzrate des Ätzmittels 11 bei Raumtemperatur oder in der gekühlten Umgebung vernachlässigbar klein ist. Die Temperatur des aufgebrachten Ätzmittels kann alternativ höher als Raumtemperatur sein, sofern die Ätzrate des Ätzmittels bei dieser Temperatur vernachlässigbar klein ist.
Bei dem in Figur 2B dargestellten Zwischenschritt werden daraufhin die LED-Chips 3 der zweiten Subpixel G und der ersten Subpixel B, von denen die zweite Konversionsschicht 2 entfernt werden soll, elektrisch betrieben. Durch die von den LED-Chips 3 der Subpixel G, B erzeugte Wärme erwärmt sich das Ätzmittel 11 lokal über den Subpixeln G, B stark, sodass dort die Ätzrate ansteigt und zu einem lokalen Abtrag der zweiten Konversionsschicht 2 in diesen Bereichen führt. Die Ätzrate kann alternativ oder zusätzlich durch die von den Subpixeln G, B emittierte Strahlung 6 lokal gesteigert werden. In diesem Fall handelt es sich um einen sogenannten photo-assistierten Ätzprozess. Bei dieser Ausführungsform des Verfahrens erfolgt der
Schichtabtrag vorteilhaft von allen elektrisch betriebenen Subpixeln G, B gleichzeitig. Wie bei dem ersten
Ausführungsbeispiel kann der Schichtabtragungsprozess mittels einer spektral empfindlichen optischen Bilderkennung zeitlich gesteuert werden, wobei der Ätzprozess abgebrochen wird, wenn in den Bereichen der Subpixel G, B nicht mehr rotes Licht, sondern überwiegend grünes Licht emittiert wird. Das
Abbrechen des Ätzprozesses kann durch Ausschalten der
Subpixel G, B, durch Aufbringen eines Neutralisationsmittels und/oder durch Spülen erfolgen.
Auf diese Weise wird erreicht, dass die zweite
Konversionsschicht 2 von den Subpixeln G, B entfernt ist, wie es in Figur 2C dargestellt ist.
Nachfolgend wird, wie in Figur 2D dargestellt, vorzugsweise bei Raumtemperatur oder in einer gekühlten Umgebung ein weiteres vorzugsweise flüssiges Ätzmittel 12 aufgebracht, welches zum selektiven Ätzen der ersten Konversionsschicht 1 geeignet ist. Wie das zuvor verwendete erste Ätzmittel 11 wird auch das zweite Ätzmittel 12 vorteilhaft bei einer
Temperatur aufgebracht, bei der die Ätzrate des Ätzmittels vernachlässigbar klein ist. Wie in Figur 2E dargestellt, werden nachfolgend die LED-Chips 3 der ersten Subpixel B elektrisch betrieben, wobei durch die lokale Wärmeentwicklung die Ätzrate über den Subpixeln B stark ansteigt und so zu einem Abtrag der ersten
Konversionsschicht 1 führt. Der Ätzprozess kann, wie bei dem in Figur 2B dargestellten Zwischenschritt, mittels spektral empfindlicher optischer Bilderkennung gesteuert werden, wobei der Ätzprozess vorzugsweise abgebrochen wird, wenn sich die Farbe der emittierten Strahlung von grün zu blau geändert hat .
Das auf diese Weise fertig gestellte mehrfarbige LED-Display
10 ist in Figur 2F dargestellt und entspricht dem in Figur 1F dargestellten LED-Display.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist in den Figuren 3A bis 3F dargestellt. Bei diesem Ausführungsbeispiel handelt es sich um eine Abwandlung des in den Figuren 2A bis 2F dargestellten Ausführungsbeispiels, bei dem eine lokale Schichtabtragung der ersten Konversionsschicht 1 und der zweiten Konversionsschicht 2 mittels Ätzmitteln 11, 12 erfolgt. Wie in Figur 3A dargestellt, wird das erste
Ätzmittel 11 aber nicht ganzflächig auf die zweite
Konversionsschicht 2 aufgebracht, sondern lokal über den
Subpixeln G, B, über denen die zweite Konversionsschicht 2 abgetragen werden soll. Das lokale Aufbringen des Ätzmittels
11 kann beispielsweise mit einem Ink-Jet-Verfahren erfolgen. Die LED-Chips 3 der zweiten Subpixel G und der dritten
Subpixel B werden bei dieser Ausgestaltung vorteilhaft beim
Aufbringen des Ätzmittels 11 elektrisch betrieben, sodass das lokale Aufbringen vorteilhaft mittels optischer Bilderkennung der emittierten Strahlung 6 gesteuert werden kann. Die lokale Schichtabtragung der zweiten Konversionsschicht 2, die in Figur 3B dargestellt ist, kann wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel der Figur 2 unter dem Einfluss der beim Betrieb der LED-Chips 3 der Subpixel G, B erzeugten Wärme und/oder Strahlung erfolgen. Im Unterschied zum
Ausführungsbeispiel der Figur 2 ermöglicht das lokale
Auftragen des Ätzmittels 11 eine Steuerung des Ätzvorgangs, insbesondere einen Abbruch zu einem gewünschten Zeitpunkt, durch eine genaue Dosierung des Ätzmittels 11. Eine Steuerung des Ätzvorgangs durch die emittierte Wärme und/oder Strahlung ist daher nicht zwingend notwendig. Es ist auch möglich, dass wiederholt kleine Mengen des Ätzmittels 11 aufgetragen werden, um beispielsweise gezielt den Farbort der Subpixel G, B einzustellen. Bei einer stark durch Wärme erhöhten Ätzrate kann der Ätzvorgang durch das Ausschalten der Subpixel G, B beendet werden. Alternativ kann der Ätzvorgang durch Spülen oder Aufbringen eines Neutralisationsmittels nach Erreichen einer gewünschten Ätztiefe und/oder eines gewünschten
Farborts abgebrochen werden.
Auf diese Weise kann insbesondere, wie in Figur 3C
dargestellt, die zweite Konversionsschicht 2 von den zweiten Subpixeln G und den ersten Subpixeln B entfernt werden.
Wie in den Figur 3D dargestellt, wird das Verfahren in entsprechender Weise mit einem zweiten Ätzmittel 12, das zum Ätzen der ersten Konversionsschicht 1 geeignet ist,
fortgesetzt. Das zweite Ätzmittel 12 wird lokal auf die ersten Subpixel B aufgebracht, wobei das lokale Aufbringen mittels eines Inkj et-Verfahrens erfolgen kann und durch eine optische Bilderkennung der von den LED-Chips 3 der ersten Subpixel B emittierten Strahlung 6 unterstützt werden kann. Nachfolgend erfolgt, wie in Fig. 3E dargestellt, die lokale Schichtabtragung der zweiten Konversionsschicht 2 mittels des zweiten Ätzmittels 12.
Auf diese Weise wird das in Figur 3F dargestellte mehrfarbige LED-Display 10 hergestellt, das den Ausführungsbeispielen der Figuren 1F und 2F entspricht. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens, bei dem eine lokale Schichtabtragung der ersten Konversionsschicht 1 und der zweiten Konversionsschicht 2 erfolgt, ist in den Figuren 4A bis 4E dargestellt. Wie in den vorherigen Ausführungsbeispielen erfolgt nach dem in Figur 4A dargestellten Aufbringen der Konversionsschichten 1, 2 zunächst ein lokaler Schichtabtrag der zweiten
Konversionsschicht 2, der in Figur 4B dargestellt ist. Die LED-Chips 3 der ersten und zweiten Subpixel B, G, von denen die zweite Konversionsschicht 2 abgetragen wird, werden bei diesem Prozessschritt elektrisch betrieben. Die
Schichtabtragung erfolgt mittels eines Trockenätzprozesses, der durch die Pfeile 9 symbolisiert wird. Eine lokal
verstärkte Ätzung der zweiten Konversionsschicht über den elektrisch betriebenen Subpixeln G, B wird bei dieser
Variante des Verfahrens durch das beim Betrieb der LED-Chips 3 der Subpixel B, G erzeugte elektrische Feld erzielt.
Weiterhin kann die von den LED-Chips 3 beim Betrieb erzeugte Wärme den Trockenätzprozess lokal verstärken.
Auf diese Weise wird, wie in Figur 4C dargestellt, zunächst die zweite Konversionsschicht 2 von den zweiten Subpixeln G und den ersten Subpixeln B entfernt. In einem weiteren Schritt, der in Figur 4D dargestellt ist, werden nur die ersten Subpixel B elektrisch betrieben, wobei mit einem weiteren Trockenätzprozess 9 die erste
Konversionsschicht 1 selektiv von den ersten Subpixeln B entfernt wird. Die lokal verstärkte Ätzrate über den
Subpixeln B wird wiederum mittels des von den LED-Chips 3 der Subpixel B erzeugten elektrischen Feldes und mittels der lokal emittierten Wärme bewirkt.
Auf diese Weise wird das in Figur 4E dargestellte mehrfarbige LED-Display 10 hergestellt, das den mehrfarbigen LED-Displays der vorherigen Ausführungsbeispiele entspricht. Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens ist in den Figuren 5A bis 5H dargestellt. Wie in Figur 5A dargestellt, wird bei diesem Ausführungsbeispiel zunächst eine erste
Fotolackschicht 13 auf die LED-Leuchteinheit 4 aufgebracht. Die erste Fotolackschicht 13 kann beispielsweise durch Spin- Coating aufgebracht werden. Die Fotolackschicht 13 wird nachfolgend mittels der von den LED-Chips 3 der zweiten
Subpixel G emittierten Strahlung 6 belichtet. Dieser Prozess kann analog auch durch die beim Betrieb eines Teils der LED- Chips 3 lokal entstehende Wärme oder durch ein Zusammenwirken der emittierten elektromagnetischen Strahlung und der
emittierten Wärme bewirkt werden, wenn als Fotolackschicht oder anstelle der Fotolackschicht ein hitzempfindliches
Polymer verwendet wird. In dem in Figur 5B dargestellten Verfahrensschritt werden durch Entwicklung der Fotolackschicht 13 Öffnungen 15 über den Subpixeln G erzeugt, deren LED-Chips 3 bei der Belichtung der Fotolackschicht 13 betrieben wurden. In einem weiteren in Figur 5C dargestellten Verfahrensschritt wird die erste Konversionsschicht 1 auf die strukturierte Fotolackschicht 13 aufgebracht. Die erste Konversionsschicht 1 wird nachfolgend mittels außerhalb der zuvor erzeugten Öffnungen zusammen mit der Fotolackschicht 13 wieder
entfernt .
Wie in Fig. 5D dargestellt, verbleiben nach dem Abheben der Fotolackschicht 13 Bereiche der ersten Konversionsschicht 1 über den Subpixeln G, mit deren LED-Chips 3 die
Fotolackschicht 13 zuvor belichtet wurde.
Die vorherigen Verfahrensschritte können nachfolgend in entsprechender Weise zum Aufbringen einer zweiten
Konversionsschicht 2 wiederholt werden. So wird bei dem in Figur 5E dargestellten Verfahrensschritt eine zweite
Fotolackschicht 14 auf die zuvor hergestellte strukturierte erste Konversionsschicht 1 aufgebracht und mittels der
Strahlung 6 der LED-Chips 3 der Subpixel R, auf welche die zweite Konversionsschicht aufgebracht werden soll, belichtet.
Durch Entwickeln der zweiten Fotolackschicht 14 werden bei dem in Figur 5F dargestellten Verfahrensschritt Öffnungen 15 in den belichteten Bereichen über den dritten Subpixeln R erzeugt .
Auf die so strukturierte zweite Fotolackschicht 14 wird bei dem in Figur 5G dargestellten Zwischenschritt die zweite Konversionsschicht 2 aufgebracht. Die zweite
Konversionsschicht 2 ist bei dem Ausführungsbeispiel dazu geeignet, die Strahlung der ersten Farbe der LED-Chips, beispielsweise blaues Licht, in Strahlung der dritten Farbe, beispielsweise rotes Licht, zu konvertieren.
Nach dem Aufbringen der zweiten Konversionsschicht 2 wird die zweite Fotolackschicht 14 mittels Lift-Off-Technik
einschließlich der darüber angeordneten Bereiche der zweiten Konversionsschicht 2 entfernt.
Nach Durchführung dieses Verfahrensschritts verbleiben, wie in Figur 5H dargestellt, Bereiche der zweiten
Konversionsschicht 2 über den dritten Subpixeln R, mit denen die zweite Fotolackschicht 14 zuvor belichtet wurde. Bei dem auf diese Weise hergestellten mehrfarbigen LED-Display 10 ist über den zweiten Subpixeln G die erste Konversionsschicht 1 angeordnet, sodass die zweiten Subpixel G die konvertierte Strahlung der zweiten Farbe, insbesondere grünes Licht, emittieren. Über den dritten Subpixeln R ist die zweite
Konversionsschicht 2 angeordnet, sodass die dritten Subpixel R Strahlung der dritten Farbe, insbesondere rotes Licht, emittieren.
Alternativ wäre es bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 5 auch möglich, wie bei den vorherigen Ausführungsbeispielen eine zweite Konversionsschicht 2 zu verwenden, welche dazu geeignet ist, Strahlung der zweiten Farbe, beispielsweise grünes Licht, in Strahlung der dritten Farbe, beispielsweise rotes Licht, zu konvertieren. In diesem Fall würde bei den Verfahrensschritten der Figuren 5A bis 5D die erste
Konversionsschicht 1 über den zweiten und dritten Subpixeln R, G aufgebracht, und bei den Verfahrensschritten der Figuren 5E bis 5H die zweite Konversionsschicht 2 über der ersten Konversionsschicht 1 der dritten Subpixel R aufgebracht. Bei dem in den Figuren 5A bis 5H dargestellten Verfahren wurden als Fotolackschichten 13, 14 jeweils Positiv- Fotolackschichten verwendet, bei denen bei der Entwicklung in den belichteten Bereichen Öffnungen 15 entstehen. Es wäre alternativ auch möglich, Negativ-Lackschichten als
Fotolackschichten 13, 14 zu verwenden, bei denen bei der Entwicklung Öffnungen in den nicht belichteten Bereichen erzeugt werden. Entsprechend müssten bei dieser Variante des Verfahrens (nicht dargestellt) bei dem in Figur 5A
dargestellten Verfahrensschritt die Subpixel R, B elektrisch betrieben werden, über denen keine erste Konversionsschicht abgeschieden werden soll. Weiterhin müssten bei dem in Figur 5E dargestellten Verfahrensschritt die Subpixel G, B
elektrisch betrieben werden, über denen die zweite
Konversionsschicht 2 nicht abgeschieden werden soll. Die übrigen Verfahrensschritte entsprechen bei Verwendung von Negativ-Lackschichten den Zwischenschritten des in Figur 5 dargestellten Ausführungsbeispiels . Ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens zur
Herstellung eines mehrfarbigen LED-Displays ist in den
Figuren 6A bis 6F dargestellt.
Bei dem in Figur 6A dargestellten Verfahrensschritt wird ein erster Konversionsstoff 16 in einer Dispersion 18 auf die
LED-Leuchteinheit 4 aufgebracht. Der erste Konversionsstoff 16 ist beispielsweise ein Konversionsstoff, der zur
Umwandlung von blauem Licht, das von den LED-Chips 3
emittiert wird, in grünes Licht geeignet ist. Der erste
Konversionsstoff 16 soll in Form einer ersten
Konversionsschicht auf die Subpixel G abgeschieden werden. Die gezielte Abscheidung des Konversionsstoffs 16 auf den Subpixeln G erfolgt, wie in Figur 6B dargestellt, mittels einer elektrophoretischen Abscheidung, bei der die LED-Chips 3 der Subpixel G elektrisch betrieben werden. Die LED-Chips 3 der Subpixel G erzeugen beim Betrieb ein elektrisches Feld, durch das eine Abscheidung des Konversionsstoffs 16 auf den Subpixeln G bewirkt wird.
Nachfolgend erfolgt ein Trocknungsschritt und vorzugsweise ein Ausheizschritt, um aus dem der Dispersion 18
abgeschiedenen Konversionsstoff 16 über den Subpixeln G jeweils die erste Konversionsschicht 1 auszubilden, wie es in Figur 6C dargestellt ist. Wie in Figur 6D dargestellt, wird nachfolgend eine zweite
Dispersion 19 aufgebracht, die einen zweiten Konversionsstoff 17 enthält. Der zweite Konversionsstoff 17 ist beispielsweise dazu geeignet, die von den LED-Chips 3 emittierte blaue
Strahlung in rotes Licht zu konvertieren.
Wie in Figur 6E dargestellt, erfolgt eine elektrophoretische Abscheidung des zweiten Konversionsstoffs 17 über den
Subpixeln R, indem die LED-Chips 3 der Subpixel R elektrisch betrieben werden und auf diese Weise ein elektrisches Feld erzeugen, welches zur Abscheidung des zweiten
Konversionsstoffs 17 über den Subpixeln R führt.
Nach einem weiteren Trocknungsprozess und vorzugsweise einem weiteren Ausheizprozess ist das in Figur 6F dargestellte mehrfarbige LED-Display 10 hergestellt, bei dem über den zweiten Subpixeln G die erste Konversionsschicht 1 zur
Umwandlung von blauem Licht in grünes Licht und über den dritten Subpixeln R die zweite Konversionsschicht 2 zur Umwandlung von blauem Licht in rotes Licht angeordnet ist. Wie bei dem Ausführungsbeispiel der Fig. 5 ist die zweite Konversionsschicht 2 bei diesem Ausführungsbeispiel dazu geeignet, blaues Licht unmittelbar in rotes Licht zu
konvertieren. Alternativ wäre es aber auch möglich, auf die dritten Subpixel R eine erste Konversionsschicht 1
aufzubringen, die blaues Licht in grünes Licht konvertiert, und darauf die zweite Konversionsschicht 2 aufzubringen, die grünes Licht in rotes Licht konvertiert.
In den Figuren 7A bis 7J ist ein weiteres Ausführungsbeispiel des Verfahrens dargestellt, bei dem es sich um eine
Abwandlung des in Figur 6 dargestellten Ausführungsbeispiels des Verfahrens handelt.
Bei dem in Figur 7A dargestellten ersten Verfahrensschritt des Ausführungsbeispiels wird eine elektrisch isolierende Schicht 20 auf die LED-Leuchteinheit 4 aufgebracht. Die elektrisch isolierende Schicht 20 kann insbesondere eine Oxid- oder Nitrid-Schicht sein, zum Beispiel eine
Siliziumoxidschicht. Bei der isolierenden Schicht 20 kann es sich um eine Schutzpassivierung handeln, die üblicherweise Bestandteil der LED-Chips 3 ist. Es ist auch möglich, dass sich zwischen den LED-Chips 3 und der isolierenden Schicht 20 mindestens eine weitere Schicht befindet, beispielsweise eine Schicht aus einem transparente leitfähigen Oxid.
In einem weiteren in Figur 7B dargestellten Verfahrensschritt wird eine Fotolackschicht 13 auf die elektrisch isolierende Schicht 20 aufgebracht und mittels der von den LED-Chips 3 der zweiten und dritten Subpixel R, G emittierten Strahlung 6 belichtet . Wie in Figur 7C dargestellt, wird die Fotolackschicht 13 nachfolgend entwickelt und dadurch Öffnungen 15 über den Subpixeln R, G erzeugt, die bei der Belichtung elektrisch betrieben wurden. Alternativ zu den Verfahrensschritten der Figuren 7A bis 7C wäre es auch möglich, die Öffnungen 15 über den zweiten und dritten Subpixeln R, G in separaten
Verfahrensschritten zu erzeugen. Die auf diese Weise strukturierte Fotolackschicht 13 wird als Ätzmaske zur Strukturierung der darunter liegenden elektrisch isolierenden Schicht 20 verwendet.
Auf diese Weise wird, wie in Figur 7D dargestellt, eine strukturierte elektrisch isolierende Schicht 20 hergestellt, die Öffnungen 15 über den zweiten und dritten Subpixeln R, G aufweist, über denen jeweils eine Konversionsschicht
abgeschieden werden soll. Die weiteren in den Figuren 7E bis 7J dargestellten
Verfahrensschritte entsprechen den in den Figuren 6A bis 6F dargestellten Verfahrensschritten des vorherigen
Ausführungsbeispiels mit dem Unterschied, dass sich die strukturierte elektrisch isolierende Schicht 20 auf der LED- Leuchteinheit 4 befindet.
Die erste Konversionsschicht 1 und die zweite
Konversionsschicht 2 werden wie bei dem Ausführungsbeispiel der Figur 6 mittels elektrophoretischer Abscheidung über den Subpixeln R, G abgeschieden. Bei der elektrophoretischen
Abscheidung des ersten Konversionsstoffs 16 über den zweiten Subpixeln G, die in Figur 7F dargestellt ist, und der
elektrophoretischen Abscheidung des zweiten Konversionsstoffs 17 über den dritten Subpixeln R, die in Figur 71 dargestellt ist, besteht der Vorteil der zuvor aufgebrachten
strukturierten elektrisch isolierenden Schicht 20 darin, dass die elektrophoretische Abscheidung über dem elektrisch leitenden Material der Subpixel R, G, im Vergleich zu den Bereichen der elektrisch isolierenden Schicht 20 begünstigt ist. Die Oberflächen der Subpixel R, G können insbesondere durch das elektrisch leitende Material der LED-Chips 3 gebildet sein, welche die Subpixel R, G ausbilden.
Die übrigen Verfahrensschritte des Ausführungsbeispiels der Figur 7 entsprechen dem in Figur 6 dargestellten
Ausführungsbeispiel und werden daher nicht noch einmal erläutert .
Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in den Figuren 8A bis 81 dargestellt. Wie in Figur 8A dargestellt, werden die
Konversionsschichten 1, 2 bei dem Ausführungsbeispiel in einem ersten Schritt ganzflächig auf die LED-Leuchteinheit 4 aufgebracht. Auf die zweite Konversionsschicht 2 wird eine strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht 21
aufgebracht .
Die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 21 wird, wie in Figur 8B dargestellt, der Einwirkung der von den LED- Chips 3 der ersten Subpixel B emittierten Wärme und/oder Strahlung 6 ausgesetzt.
Die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 21 wird nachfolgend, beispielsweise durch einen Entwicklungsprozess , strukturiert, so dass sie, wie in Fig. 8C dargestellt, über den ersten Subpixeln B Öffnungen 15 aufweist. Die auf diese Weise strukturierte strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 21 wird nachfolgend als Ätzmaske für einen nasschemischen oder Trockenätzprozess eingesetzt. Auf diese Weise werden die erste Konversionsschicht 1 und die zweite Konversionsschicht 2, wie in Fig. 8D dargestellt, über den ersten Subpixeln B entfernt.
In einem weiteren Schritt, der in Fig. 8E dargestellt ist, wird die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 21 wieder entfernt.
Bei dem in Fig. 8F dargestellten Verfahrensschritt ist eine weitere strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 22 aufgebracht worden, welche die erste und zweite
Konversionsschicht 1, 2 sowie die zuvor freigelegten ersten Subpixel B bedeckt. Nachfolgend werden die LED-Chips 3 der zweiten Subpixel G elektrisch betrieben, so dass die weitere strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 22 der
Einwirkung der von den LED-Chips 3 der zweiten Subpixel G emittierten Wärme und/oder Strahlung 6 ausgesetzt wird.
Die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 22 wird nachfolgend, beispielsweise durch einen Entwicklungsprozess, strukturiert, so dass sie, wie in Fig. 8G dargestellt, über den zweiten Subpixeln G Öffnungen 15 aufweist.
Die auf diese Weise strukturierte strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 22 wird nachfolgend als Ätzmaske für einen nasschemischen oder Trockenätzprozess eingesetzt. Mit dem Ätzprozess wird die zweite Konversionsschicht 2, wie in Fig. 8H dargestellt, über den zweiten Subpixeln G entfernt.
In einem weiteren Schritt, der in Fig. 81 dargestellt ist, wird die weitere strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht 22 wieder entfernt. Das auf diese Weise fertig gestellte mehrfarbige LED-Display 10 entspricht dem in Figur 1F dargestellten LED-Display. Bei einer Abwandlung des Ausführungsbeispiels der Figur 8 wird anstelle des Aufbringens der strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht 21, die in Fig. 8A dargestellt ist, eine Strahlungsabsorbierende Schicht 23 aufgebracht, wie es in Fig. 9 dargestellt ist. Auf die Strahlungsabsorbierende Schicht 23 wird eine wärmempfindliche Schicht 24 aufgebracht. Die Strahlungsabsorbierende Schicht 23 hat insbesondere die Funktion, die von den betriebenen LED-Chips 3 emittierte Strahlung 6 in Wärme umzuwandeln, so dass die Wärme auf die wärmeempfindliche Schicht 24 einwirkt. Eine Schichtenfolge aus einer strahlungsabsorbierenden Schicht 23 und einer wärmempfindlichen Schicht 24 kann im weiteren
Verfahrensverlauf auch anstelle der zweiten strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht aufgebracht werden. Die übrigen Verfahrensschritte können analog zum
Ausführungsbeispiel der Fig. 8 erfolgen und werden daher nicht nochmals näher erläutert.
Eine Schichtenfolge aus einer strahlungsabsorbierenden
Schicht 23 und einer wärmempfindlichen Schicht 24 kann auch bei dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel der Fig. 5 anstelle der Fotolackschicht eingesetzt werden. In diesem Fall würde der Verfahrensschritt der Fig. 5A durch den in Fig. 10 dargestellten Verfahrensschritt ersetzt werden, bei dem die Strahlungsabsorbierende Schicht 23 und die
wärmempfindliche Schicht 24 auf die LED-Leuchteinheit 4 aufgebracht werden. Eine Schichtenfolge aus einer
strahlungsabsorbierenden Schicht 23 und einer
wärmempfindlichen Schicht 24 kann im weiteren Verfahrensverlauf auch anstelle der zweiten Fotolackschicht 14 aufgebracht werden. Die übrigen Verfahrensschritte können analog zum Ausführungsbeispiel der Fig. 5 erfolgen und werden daher nicht nochmals näher erläutert.
Bei allen zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es möglich, auf die aufgebrachten Konversionsschichten 1, 2 eine transparente Schutzschicht, beispielsweise aus Si02,
aufzubringen. Die transparente Schutzschicht wird
vorzugsweise ganzflächig auf das mehrfarbige LED-Display aufgebracht .
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen wurde das Verfahren zur Herstellung des mehrfarbigen LED-Displays jeweils am Beispiel eines RGB-LED-Displays erläutert. Das mehrfarbige LED-Display kann aber auch andere
Farbkombinationen, insbesondere mit mehr als drei Farben, aufweisen. Es ist auch möglich, dass bei dem mehrfarbigen LED-Display mehr als zwei Konversionsschichten zur Erzeugung der mehreren Farben eingesetzt werden.
Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr umfasst die
Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von
Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den
Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.

Claims

Verfahren zur Herstellung eines mehrfarbigen LED- Displays (10), aufweisend eine LED-Leuchteinheit (4) mit einer mit Vielzahl von Pixeln (5) ,
wobei
- die Pixel (5) erste Subpixel (B) zur Emission einer ersten Farbe, zweite Subpixel (G) zur Emission einer zweiten Farbe und dritte Subpixel (R) zur Emission einer dritten Farbe aufweisen,
- die Subpixel (R, G, B) jeweils einen LED-Chip (3) enthalten, der zur Emission von Strahlung der ersten Farbe geeignet ist,
- zumindest über den zweiten Subpixeln (G) eine erste Konversionsschicht (1) angeordnet wird, die dazu
geeignet ist, die Strahlung der ersten Farbe in
Strahlung der zweiten Farbe umzuwandeln,
- über den dritten Subpixeln (R) eine zweite
Konversionsschicht (2) angeordnet wird, die dazu
geeignet ist, die Strahlung der ersten Farbe und/oder die Strahlung (6) der zweiten Farbe in Strahlung der dritten Farbe umzuwandeln,
- zum Anordnen der ersten Konversionsschicht (1) über den zweiten Subpixeln (G) und zum Anordnen der zweiten Konversionsschicht (2) über den dritten Subpixeln (R) jeweils mindestens ein Prozessschritt durchgeführt wird, bei dem die erste Konversionsschicht (1) oder die zweite Konversionsschicht (2) in mindestens einem definierten Bereich über den Pixeln (5) aufgebracht oder entfernt wird,
- ein Teil der LED-Chips (3) bei dem Prozessschritt elektrisch betrieben wird, und
- der mindestens eine Bereich durch die von dem Teil der LED-Chips (3) erzeugte elektromagnetische Strahlung (6), eine erzeugte Wärme oder ein erzeugtes elektrisches Feld definiert wird.
Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem
- die erste Konversionsschicht (1) über der LED- Leuchteinheit (4) angeordnet wird,
- die zweite Konversionsschicht (2) über der ersten Konversionsschicht (1) angeordnet wird,
- die zweite Konversionsschicht (2) von den ersten
Subpixeln (B) und den zweiten Subpixeln (G) entfernt wird, und
- die erste Konversionsschicht (1) von den ersten
Subpixeln (B) entfernt wird.
Verfahren nach Anspruch 2,
wobei das Entfernen der ersten Konversionsschicht (1) und/oder der zweiten Konversionsschicht (2) mittels eines Verfahrens zur lokalen Schichtabtragung erfolgt, das mittels einer spektral empfindlichen optischen
Erkennung der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten elektromagnetischen Strahlung (6) gesteuert wird.
Verfahren nach Anspruch 3,
wobei das Verfahren zur lokalen Schichtabtragung
Laserablation oder ein Ätzprozess ist.
Verfahren nach Anspruch 2,
wobei das Entfernen der ersten Konversionsschicht (1) und/oder der zweiten Konversionsschicht (2) mittels eines Verfahrens zur lokalen Schichtabtragung erfolgt, das mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten Wärme und/oder mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten elektromagnetischen Strahlung (6) lokal verstärkt wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5,
wobei das Verfahren zur lokalen Schichtabtragung ein nasschemisches Ätzverfahren ist.
7. Verfahren nach Anspruch 2,
wobei das Entfernen der ersten Konversionsschicht (1) und/oder der zweiten Konversionsschicht (2) mittels eines Verfahrens zur lokalen Schichtabtragung erfolgt, dass mittels des von dem Teil der LED-Chips (3)
erzeugten elektrischen Feldes lokal verstärkt wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
wobei das Verfahren zur lokalen Schichtabtragung ein Trockenätzverfahren ist.
9. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem
- eine strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht (13, 14, 21, 22, 24) aufgebracht und in Bereichen mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten Strahlung (6) und/oder der erzeugten Wärme verändert wird, und
- in den Bereichen oder außerhalb der Bereiche Öffnungen (15) in der strahlungs- und/oder wärmempfindlichen
Schicht (13, 14, 21, 22, 24) erzeugt werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem die strahlungs- und/oder wärmempfindliche
Schicht (13, 14, 21, 22, 24) eine Fotolackschicht (13, 14) ist, und die Fotolackschicht (13, 14) in den
Bereichen mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten elektromagnetischen Strahlung (6) belichtet wird .
Verfahren nach Anspruch 9,
bei dem die strahlungs- und/oder wärmempfindliche
Schicht (13, 14, 21, 22, 24) eine wärmempfindliche
Schicht (24) ist, und die wärmempfindliche Schicht (24) in den Bereichen mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) erzeugten Wärme verändert wird.
Verfahren nach Anspruch 11,
bei dem vor dem Aufbringen der wärmeempfindlichen
Schicht (24) eine Strahlungsabsorbierende Schicht (23) aufgebracht wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
bei dem die erste Konversionsschicht (1) oder die zweite Konversionsschicht (2) auf die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht (13, 14, 21, 22, 24)
aufgebracht und außerhalb der Öffnungen (15) mittels Abhebetechnik wieder entfernt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12,
bei dem die strahlungs- und/oder wärmempfindliche
Schicht (13, 14, 21, 22, 24) auf die erste
Konversionsschicht (1) oder auf die zweite
Konversionsschicht (2) aufgebracht wird,
und die erste Konversionsschicht (1) oder die zweite
Konversionsschicht (2) in den Öffnungen (15) mittels eines Verfahrens zur Schichtabtragung entfernt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14,
bei dem das Verfahren zur Schichtabtragung ein
Ätzprozess ist. 16. Verfahren nach Anspruch 1,
bei dem die erste Konversionsschicht (1) und/oder die zweite Konversionsschicht (2) mittels Elektrophorese abgeschieden wird, wobei die Abscheidung mittels des von dem Teil der LED-Chips (3) erzeugten elektrischen Feldes lokal verstärkt wird.
17. Verfahren nach Anspruch 16,
bei dem vor dem Aufbringen der ersten und/oder zweiten Konversionsschicht (1, 2) eine elektrisch isolierende Schicht (20) aufgebracht wird, die unter Verwendung einer strahlungs- und/oder wärmempfindlichen Schicht (13, 14, 21, 22, 24) strukturiert wird, wobei die strahlungs- und/oder wärmempfindliche Schicht (13, 14, 21, 22, 24) mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten Strahlung (6) und/oder der erzeugten Wärme verändert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17,
bei dem die strahlungs- und/oder wärmempfindliche
Schicht (13, 14, 21, 22, 24) eine Fotolackschicht (13,
14) ist, und die Fotolackschicht (13, 14) mittels der von dem Teil der LED-Chips (3) emittierten
elektromagnetischen Strahlung (6) belichtet wird. 19. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
wobei das mehrfarbige LED-Display ein RGB-LED-Display (10) ist, bei dem die erste Farbe blau, die zweite Farbe grün und die dritte Farbe rot ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die Pixel (5) eine Breite von weniger als 100 aufweisen .
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