专利名称：AlGaInP-LED微显示器件的制作方法
技术领域：
:本实用新型属于发光显示技术领域，涉及一种微型显 示器件，具体地说是一种高亮度AlGalnP-LED微显示器件。
技术背景:近年来，随着电子产业的发展，微显示器件发展迅速。 通常的微型显示系统是基于液晶显示器(LCD)或有机发光二极管 (OLED)技术。但液晶显示通常需要一个外部照明光源，使得结构 复杂；有机发光二极管(OLED)受驱动电流限制不能得到较高的输 出光强，而且寿命较低。
发明内容:本实用新型的目的是提供一种AlGalnP-LED微显示器件。
本实用新型所述的微显示器件的结构如图1~5所示，包括上电 极l、透光层4、发光层5、反射层6、基片7、下电极9、上保护层 10、光阑11。
反射层6的上面依次为发光层5、透光层4，反射层6的下面是 基片7。在透光层4上有上电极1,上电极1为条形，每个条形上电 极1互相平行。在发光层5和透光层4上开有纵向、横向交错的上隔 离沟槽2，上隔离沟槽2将发光层5和透光层4分割成纵向和横向排 列的长方形或正方形。在上隔离沟槽2内有光阑11，光阑ll与上电 极1将每个纵向和横向排列的长方形或正方形透光层4又分割成两个 长方形或正方形透光区3，这些透光区3也是纵向和横向排列，构成二维阵列。在透光区3、上电极l、光阑11上覆盖有上保护层10。
在反射层6下面的基片7上开有下隔离沟槽8，下隔离沟槽8将 基片7分割成平行排列的条状结构，在每个条状结构的基片7上是下 电极9。下电极9与上电极1在方向上异面垂直。
本实用新型AlGalnP-LED微显示器件的工作过程是，电流从上 电极l注入，从下电极9流出，在器件中形成电场，使得正负载流子 在发光层复合发光。其中部分光向上穿过透光层4，从透光区3、保 护层10射出；部分光向下到达反射层6，被反射层6反射，穿过发 光层5、透光层4，从透光区3射出。由于该发光器件的发光原理为 P-n结内的载流子复合发光，具有二极管电流电压的非线性特性，发 光亮度也随注入电流的大小具有非线性特性。本实用新型通过电路控 制相素元的亮暗，实现发光显示。
本实用新型所述的高亮度微显示器件通过一系列工艺步骤制作。
一、 在发光层和基片上制备金属薄膜
(A) .本实用新型使用的基质材料为发光芯片，所用的发光芯片由 透光层4、发光层5、反射层6和基片7构成，如图6 (a)所示。通 过蒸发或溅射技术，在发光芯片的透光层4和基片7上各制备一层金 属薄膜，如图6 (b)所示。
(B) .在基片7的金属薄膜表面甩一层胶作保护层，以保护该金属 薄膜不受损伤。
二、 形成上隔离沟槽和制备上电极
(C) .在透光层4表面的金属膜上涂一层光刻胶，根据胶的性质及厚度选择合适的光刻条件，光刻形成上隔离沟槽的光刻胶图形。(D) .使用相应的金属腐蚀液将未被保护的金属薄膜腐蚀掉，露出 透光层4，如图6 (c)。(E) .根据透光层材料选择相应腐蚀液腐蚀透光层4，将未被保护 的部分腐蚀掉直至发光层5，如图6 (d)。(F) .根据发光层材料选择相应腐蚀液腐蚀发光层5，将未被保护的 部分腐蚀掉，露出反射层6。至此己完成上隔离沟槽2的制作，如图 6 (e)。(G) .将透光层4表面上的光刻胶去除，然后在上面再次甩胶，用 上电极1的光刻版进行光刻。将未被光刻胶保护的金属薄膜腐蚀掉， 最后去除光刻胶，所留下的金属薄膜即为上电极l，如图6 (f)。三、 制备光阑(H) .选一种不透明的光刻胶做光阑材料，将其涂在上表面，使其 填充于上隔离沟槽2并覆盖透光区3和上电极1，用光阑的光刻版进 行光刻，完成光阑U的结构制作，如图6(g)。在上表面制作保护层10，保护上电极1和光阑11等结构；四、 下隔离沟槽制作(I) .去除基片7的金属薄膜下表面的保护层，在金属薄膜表面甩 光刻胶后，用下隔离沟槽8的光刻版进行光刻，用相应的腐蚀液将未 被光刻胶保护的金属薄膜腐蚀掉，如图6 (h)。(J).根据基片材料选择相应腐蚀液腐蚀基片，将未被保护的部分 腐蚀至反射层6，形成下隔离沟槽8，如图6 (i)。五、下电极制备(K).去除基片7的金属薄膜下表面的光刻胶，在下表面再次甩胶 并用下电极光刻版进行光刻，用腐蚀液腐蚀未被胶保护的金属膜，制 作出下电极9，如图6 (j)。(L).选择合适的封装方法，设计封装结构，制作电路引线，选用 相应材料封装芯片，完成器件制作。本实用新型采用了无机主动发光二极管芯片制备微显示器件，结 构简单、牢固、响应快；采用无机发光二极管芯片材料制备微显示器件，克服了有机发光器件寿命短和驱动电流低而限制光输出强度的问 题，从而提供一种自发光、体积小、功耗低并基于高亮度发光芯片的 微显示器件。
图l本实用新型微显示器件结构的俯视图。图中，l是上电极， 3透光区，ll光阑。图2本实用新型微显示器件结构的仰视图。图中，7是基片，8 下隔离沟槽，9下电极。图3本实用新型微显示器件制作过程完成G步骤的主视图(沿 上电极1方向)。图中，2是上隔离沟槽2, 4透光层，5发光层，6 反射层。图4本实用新型微显示器件主视图(沿上电极l方向)。图中， IO为保护层。图5本实用新型微显示器件结构的左视图(沿下电极9方向)。图中，8为下隔离沟槽。图6本实用新型微显示器件的制作流程图。图7具体实施方案主视图(沿上电极l方向)。图中，12为上限 制层，13为有源层，14为下限制层。
具体实施方式
本实用新型采用的发光芯片为以AlGalnP为发光层的高亮度发 光芯片，透光层4材料为p-GaP， p-表示受主掺杂，发光层5由三层 组成上限制层12、有源层13、下限制层14，上限制层为p-AlGalnP 材料，有源层为undoped-AlGalnP材料，undoped-表示非故意掺杂， 下限制层为n-AlGalnP材料，n-表示施主掺杂，反射层6材料为 AlGaAs/GaAs，基片7为n-GaAs材料，如图7所示。透光区3尺寸为15x30拜2，透光区3构成1000x500 二维阵列。上述微显示器件的制备过程如下(A) .在AlGalnP发光芯片的两面制备金属薄膜，制备方法为热蒸 发、电子束蒸发、直流溅射、磁控溅射或射频溅射。金属薄膜的材料 是Au、 Al、 Cr等，薄膜厚度为100nm-2000nm，如图6 (b)。(B) .在基片7的金属薄膜上涂敷一层保护层，保护层所用的材料 为光刻胶、二氧化硅、氮化硅或其他有机材料，使金属薄膜在进行其 他步骤时不损伤。(C) .在透光层4表面涂BP-212正性光刻胶，用上隔离沟槽2的光刻版进行光刻，做出上隔离沟槽2的图形。(D) .使用腐蚀液腐蚀透光层4上的金属薄膜，将未被光刻胶保护的金属膜腐蚀掉，露出透光层4，如图6(c)。 Au薄膜可采用l2和 KI的混合溶液腐蚀，Cr薄膜可采用硫酸和丙三醇混合溶液腐蚀，Al 薄膜腐蚀液可选用稀盐酸。(E) .在金属薄膜上腐蚀出上隔离沟槽2的图形后，用浓磷酸或盐 酸双氧水混合液腐蚀透光层4，腐蚀到发光层5，如图6 (d)。(F) .在已形成上隔离沟槽2上，继续用乙酸双氧水混合腐蚀液腐 蚀发光层，腐蚀到反射层6，使上隔离沟槽2完全形成，如图6(e)。(G) .用丙酮去除剩余的光刻胶。用步骤(C)中使用的光刻胶和 光刻条件，用上电极的光刻版光刻，用步骤(D)中的腐蚀液和腐蚀 条件，制备出上电极，如图6 (f)。(H) .制作光阑11时可用厚光刻胶，为增强其不透明性可掺杂Si02 纳米颗粒，如图6 (g)。(I) .用丙酮去除基片7金属薄膜下表面的保护层，然后在下表面 涂BP-212正性光刻胶，用下隔离沟槽的光刻版光刻，用腐蚀液腐蚀 掉未被光刻胶保护的金属薄膜。Au膜腐蚀液可采用12和KI的混合溶 液，Cr薄膜可采用硫酸和丙三醇混合溶液腐蚀，Al薄膜腐蚀液可选 用稀盐酸，如图6 (h)。(J).GaAs基片材料选用湿法腐蚀，腐蚀液选用柠檬酸水溶液和双 氧水的混合液。在该腐蚀液中将未被保护的GaAs腐蚀掉至反射层6， 即形成下隔离沟槽8，如图6 (i)。(K).制备下电极9时，用下电极光刻版光刻，选用与步骤(I)相 同腐蚀液及腐蚀条件，腐蚀出下电极9，如图6(j)。(L).压焊上下电极引线，选用环氧树脂做封装材料，封状完成器 件制作。釆用上述发光芯片和工艺，可以制作像素大小为10~1000^im，隔 离沟槽即光阑宽度为1 200nrn，电极宽度为1 500nm的微显示器件。
权利要求1. 一种AlGaInP-LED微显示器件，其特征是由上电极(1)、透光层(4)、发光层(5)、反射层(6)、基片(7)、下电极(9)、光阑(11)构成；反射层(6)的上面依次为发光层(5)、透光层(4)，反射层(6)的下面是基片(7)；在透光层(4)上有互相平行的条形上电极(1)，发光层(5)和透光层(4)中开有纵向、横向交错的上隔离沟槽(2)内是光阑(11)；光阑(11)与上电极(1)将透光层(4)分割成长方形或正方形透光区(3)，透光区(3)构成二维阵列；反射层(6)下面的基片(7)上开有与上电极(1)互相垂直的下隔离沟槽(8)，将基片(7)分割成平行排列的条状结构，在每个条状结构的基片(7)上有下电极(9)。
2、 根据权利要求l所述的AlGalnP-LED微显示器件，其特征是 透光区(3)尺寸为15x30|im2，构成1000x500 二维阵列。
3、 根据权利要求2所述的AlGalnP-LED微显示器件，其特征是 透光层(4)材料为p-GaP，发光层(5)由三层组成上限制层(12)、 有源层(13)、下限制层(14)，上限制层为p-AlGalnP材料，有源层 为非故意掺杂的AlGalnP材料，下限制层为n-AlGalnP材料，反射层(6)材料为AlGaAs/GaAs，基片(7)材料为n-GaAs。
4、 根据权利要求3所述的AlGalnP-LED微显示器件，其特征是 光闹(11)宽度为l~200^im，上电极(1)宽度为1 50(Him，像素大 小为10~1000nm。
5、 根据权利要求3所述的AlGalnP-LED微显示器件，其特征是 电流从上电极(1)注入，从下电极(9)流出，在器件中形成电场， 使得正负载流子在发光层(5)内复合发光；其中部分光向上穿过透 光层(4)，从透光区(3)射出；部分光向下到达反射层(6)，被反 射层(6)反射，再穿过发光层(5)、透光层(4)，从透光区(3)射 出。
6、 根据权利要求2所述的AlGalnP-LED微显示器件，其特征是 在透光区(3)、上电极(1)、光阑(11)上覆盖有上保护层(10)。
专利摘要本实用新型属于发光显示技术领域，是一种高亮度微显示器件及制作方法。本实用新型所述的微显示器件包括有上电极、透光层、发光层、反射层、基片、下电极、上保护层、光阑。上述器件制备过程包括(A)在透光层和基片上制作金属薄膜和保护层，(B)制作上隔离沟槽和制备上电极，(C)制备光阑，(D)制作下隔离沟槽，(E)制作下电极；封装、制作电路引线，完成器件制作。本实用新型采用无机主动发光二极管芯片制备微显示器件，结构简单、牢固、响应快；克服了有机发光器件寿命短和驱动电流低而限制光输出强度的问题，提供一种自发光、体积小、功耗低并基于高亮度发光芯片的微显示器件。
文档编号F21V11/00GK201119048SQ20072009394
公开日2008年9月17日 申请日期2007年6月20日 优先权日2007年6月20日
发明者朱万彬, 梁中翥, 梁静秋, 波 王, 王维彪 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所