PDF《LED 微显示技术》

1 .

1 像素的结构 L E D微显示的像素单元采用成熟的多量子阱L E D芯片技术[

7 ] , 最大限度地体现L E D器件作为显示 光学仪器第3 7卷 器的优势.如图1所示, 以C h o i等制作的I n G a N 基LED芯片为例[

8 ] : 像素结构从下往上依次为蓝宝石 衬底层, 一层2 5n m的GaN缓冲层, 一层3μ m的 N型 G a N 层( n =

3 *

1 0

1 8 c m-

3 ) , 一层包含5个周期的 多量子阱( MQW) 有源层( 其中蓝光芯片的 MQW 有源层包含5个周期的2 . 5n m势阱层 /

7 . 5n mG a N势 垒层) , 一层0 .

2 5μ m的P型GaN接触层( n = 3*1

0 1

7 c m-

3 ) , 电流扩展层和P型电极.像素单元一般通 过四个步骤制作: 第一步, 通过I C P刻蚀工艺[

9 ] , 刻蚀沟槽至蓝宝石层, 在外延片上隔离出分离的长条形 G a N平台;

第二步, 在GaN平台上, 通过I C P刻蚀, 确立每个特定尺寸的像素单元;

第三步, 通过剥离工艺 在P型G a N接触层上制作N i / A u电流扩展层;

第四步, 通过热沉积在N型G a N层和P型G a N接触层上 制作T i / A u欧姆接触电极, 每一列像素的阴极通过N型G a N层共阴极连接, 每一行像素的阳极根据驱动 方式的不同选择不同的方式连接. 图1 像素结构 .1犁 1.2像素阵列的驱动

1 .

2 .

1 驱动方式 L E D微显示阵列可以通过两种方式实现驱动, 根据结构的不同, 有被动矩阵驱动方式和主动矩阵驱 动方式. 如图2所示, 被动矩阵驱动方式中, 将像素的电极做成矩阵型结构, 即水平一组像素的同一性质电极 共用, 垂直一组像素的相同性质的另一电极共用.两层电极之间通过沉积S i O

2 层进行电学隔离.其中 阳极之间通过喷溅工艺, 形成T i / A u金属连接, 阴极之间通过共用N型G a N层形成连接.在实际电路驱 动的过程中, 采用逐行扫描的方式显示.此种方式制作成本及技术门槛较低, 但受制于驱动方式, 无法很 好地实现高分辨率显示[

8 ,

1 0 ] . 如图

3 所示, 主动矩阵驱动方式中, 所有像素阴极之间通过共用N型G a N层形成连接, 每个像素的阳 图2 被动驱动方式 .2樽

3 主动驱动方式 .3樽 492・第4期邹兵, 等: L E D微显示技术 极与硅基C MO S驱动背板进行金属键合, 整体采用背发光方式[

1 1

1 5 ] .这种驱动方式反应速度较快, 不受 扫描电极数的限制, 每个像素单元可以单独实现寻址, 独立控制, 适合多数应用场合.

1 .

2 .

2 芯片和硅基C MO S驱动背板的键合 图4 芯片的倒装键合 .4皙 镒樽缛缤4所示, 在Liu等的研究中, 采用了 A u I n A u金属键 合工艺, 实现了L E D阵列与硅基C MO S驱动背板的电学与物理 连接[

1 6

1 7 ] .制作过程中, 首先在C MO S驱动背板中, 通过喷溅工 艺在接触电极区域沉积一层1

0 0n m 的Ni/Au层作为黏附层和 I n扩散阻挡层.然后通过热沉积和剥离工艺在 N i / A u层上沉 积一层6μ m的I n层.在回流炉中进行退火处理后, 原先沉积 的I n层回流, 形成一个球形的金属球.最后通过倒装焊设备即 可实现L E D微显示阵列与驱动背板的对接.

2 奈⑾允镜难芯拷 随着研究的不断推进, L E D微显示的显示性能不断提高.

2 0

0 4年C h o i等[

8 ] 采用被动方式驱动L E D 微显示阵列, 成功制作了尺寸为3mm* 2mm, 分辨率为1

2 8 *

9 6 , 像素尺寸为2 2μ m的蓝色(

4 6 8n m) 、 绿色(

5 0 8n m) 显示芯片, 在总注入电流为6 0m A时亮度可达