[发明专利]微型LED集成阵列器件及制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及LED技术领域，具体涉及一种微型LED集成阵列器件及制备方法。 

背景技术

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

发明内容

本发明为解决现有制作LED微显示器存在LED的像素尺寸难以做小，导致分辨率受到限制，并且无法适应需要的问题，提供一种微型LED集成芯片及制作方法。 

微型LED集成阵列器件，包括透光层、发光层、反射层、基片、上电极、上电极引线、下电极、下电极引线、光阑、微透镜、粘接材料和基板，所述透光层、发光层、反射层、基片和微透镜组成LED发光单元；所述反射层的上面依次为发光层、透光层和微透镜，反射层的下面为基片；多个LED发光单元均匀排布组成发光单元阵列，发光单元之间为光阑，所述光阑使各个发光单元依次连接并实现发光单元的隔离；透光层的上表面排布有上电极，光阑的上表面排布有上电极引线，处于同一行的上电极与上电极引线依次相连接，在基片的下表面排布有下电极，在光阑的下表面排布有下电极引线，处于同一列的下电极与下电极引线依次相连接，所述下电极与下电极引线组成的下引线列与上电极及上电极引线组成的上引线行在方向上异面垂直；基板通过粘接材料固定于发光单元阵列的下表面。 

微型LED集成阵列器件的制备方法，该方法由以下步骤实现： 

步骤一、发光芯片的背面减薄， 

步骤一一、选择发光芯片，所述发光芯片由透光层、发光层、反射层和基片组成； 

步骤一二、对发光芯片进行清洗，然后在发光芯片的透光层的上表面制备一层保护膜； 

步骤一三、采用粘接剂在保护膜上表面粘贴上保护片，对发光芯片的基片的下表面减薄，然后进行抛光处理； 

步骤二、形成发光芯片背面岛状结构；在减薄后的发光芯片的基片的下表面制备一层掩蔽层；在掩蔽层表面涂覆光刻胶，通过光刻、腐蚀工艺使掩蔽层开出窗口，窗口形状与柔性区域相同；对基片进行选择性刻蚀，获得发光芯片背面的岛状结构； 

步骤三、制备下电极和下电极引线；去除下掩蔽层，制备下电极和下电极引线；然后，在基片的下表面制备柔性材料； 

步骤四、发光芯片背面固定；采用粘接剂将制备背面柔性材料的发光芯片的基片的下表面固定在下保护片上； 

步骤五、发光芯片的像素分割，获得多个LED发光单元； 

步骤五一、去除步骤一三中的上保护片和粘接剂，露出位于发光芯片上表面的保护膜； 

步骤五二、对步骤五一所述的发光芯片进行清洗、光刻和腐蚀保护膜，露出光阑窗口；在保护膜和光刻胶的掩蔽下对发光芯片上表面进行ICP刻蚀，完全去除柔性区域的发光芯片材料，实现发光芯片的像素分割； 

步骤六、制备发光单元间的光阑区域；在实现发光单元分离的发光芯片上表面涂覆光阑材料，进行预固化，通过光刻及腐蚀工艺去除透光层上表面的光阑材料，并通过去胶及再次腐蚀使所形成的柔性材料的上表面的形成凹陷形状；完成光阑材料的完全固化，去除透光层上表面的保护膜； 

步骤七、制备上电极及上电极引线； 

步骤八、制备微透镜；在完成上电极及上电极引线的发光芯片上制备高粘附力的聚合物层，通过热熔法得到聚合物微透镜； 

步骤九、去除发光芯片的基片的下表面的下保护片及粘接剂，制作电路引线，完成LED器件制作。 

本发明所述的微型LED集成阵列器件的工作过程是，电流从上电极注入，从下电极流出，在器件中形成电场，使得正负载流子在发光层复合发光。其中部分光向上经过透光层，从微透镜射出；部分光向下到达反射层，被反射层反射，穿过发光层、透光层，从微透镜射出。由于该发光器件的发光原理为p-n结内的载流子复合发光，具有二极管电流电压的非线性特性，发光亮度也随注入电流的大小具有非线性特性。本发明通过电路控制相素元的亮暗，实现发光显示。