专利名称：一种微型显示器件及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于微小发光器件，涉及一种微型显示器件及其制作工艺。
背景技术：
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。本发明要解决1、液晶显示通常需要一个外部照明光源，使得结构复杂的问题。
2、尽管有机发光二极管OLED也是发光器件，但它们必须在比半导体LED低得多的驱动电流下工作，从而限制光输出强度，使得光输出强度降低的问题。
发明内容
本发明如图1和2所示包括有衬底基片(1)、下限制层(2)、背隔离沟道(3)、发光层(4)、上限制层(5)、上电极(6)、上隔离沟道(7)、下电极(8)、光阑(9)、透光保护层(10)、背面保护层(11)，下限制层(2)位于衬底基片(1)的上表面，若干个背隔离沟道(3)位于上限制层(5)的下方，并将衬底基片(1)、下限制层(2)、发光层(4)分割成若干个部分，发光层(4)位于下限制层(2)的上表面，上限制层(5)位于发光层(4)的上表面，上电极(6)位于上限制层(5)的上表面，光阑(9)填充于上隔离沟道(7)，透光保护层(10)位于光阑(9)的上表面，下电极(8)位于衬底基片(1)的下表面，背面保护层(11)位于下电极(8)的下表面。
制备微型显示器件的工艺步骤如下
(A)、在生长完的超高亮度发光芯片[即未被分割的衬底基片(1)、下限制层(2)、发光层(4)、上限制层(5)]上，用光刻胶进行掩膜光刻，在发光芯片上表面形成光刻胶图形，带胶蒸发电极金属层后去胶，在保护气氛下退火形成欧姆接触的上电极(6)；(B)、在步骤A的上表面溅射一层二氧化硅或氮化硅，然后在二氧化硅或氮化硅上进行二次光刻形成发光二极管条形图形，并使上电极(6)位于条形图形中间；(C)、将步骤B未被光刻胶覆盖的二氧化硅或氮化硅刻蚀掉露出发光芯片中条形图形以外的部分，用等离子干法刻蚀或化学刻蚀的方法将暴露的发光芯片刻蚀到下限制层(2)的上表面，则形成了上隔离沟道(7)；(D)、在衬底基片(1)的表面光刻出背电极图形并带胶蒸发电极金属作为下电极(8)，去胶后，在暴露的部分进行干法刻蚀或湿法刻蚀适当的深度形成背隔离沟道(3)，刻蚀最大深度至上限制层(5)下表面；(E)、去除步骤D中的光刻胶及二氧化硅或氮化硅，在适当的温度下用保护气体保护进行退火；(F)、将光刻胶中掺入一定量的纳米有色绝缘颗粒并在步骤E的上表面涂覆并光刻，使在背隔离沟道(3)、上隔离沟道(7)的正上方形成一定厚度的光刻胶光阑(9)；(G)、在步骤F的上表面覆盖环氧树脂并在适当的温度下固化形或透光保护层(10)；(H)、在步骤E的下表面留出部分下电极(8)，其余部分用透明环氧树脂覆盖并在适当的温度下固化形成背面保护层(11)。
本发明的工作过程载流子从上电极和下电极注入，正负载流子在有源层复合发光并从上表面透出；由于发光芯片采用pn结工作，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。利用发光二极管的这种p-n结特性和矩阵寻址实现发光显示。
本发明的优点是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；采用了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驱动电流低而限制光输出强度的问题，提高了光输出的强度，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上的微显示器及其制备工艺。
图1是本发明器件的主视图(沿背隔离沟道方向)图2是图1的左视图(沿上隔离沟道方向)图3是图1上表面的俯视4是本发明完成步骤E后的主视5是图4的左视6是图4的俯视7是是实施例1发光芯片的结构8是是实施例2发光芯片的结构9是是实施例3发光芯片的结构图
具体实施例方式如上述附图所示，由步骤D形成背隔离沟道(3)、下电极(8)，由步骤C形成上隔离沟道(7)，在步骤F中向光刻胶掺入一定量纳米有色绝缘颗粒并通过光刻形成光阑(9)，由步骤G中的透明环氧树脂形成透光保护层(10)，由步骤H中的环氧树脂形成背面保护层(11)。
实施例1发光芯片如图7所示，以AlGaInP为发光层的高亮度发光芯片时，衬底基片(1)采用n-GaAs作衬底；下限制层(2)采用n-AlGaInP，其中n-表示受施主掺杂；发光层(4)采用undoped-AlGaInP，其中undoped-表示非故意掺杂；上限制层(5)由p-AlGaInP、p-GaAlAs及p-GaAs三层组成，其中p-表示受主掺杂；上电极(6)采用金属电极，发光芯片还要去除金属电极两侧的p-GaAs。显示器发光颜色从红光至黄光。
实施例2发光芯片如图8所示，以AlGaAs为发光层的高亮度发光芯片时衬底基片(1)采用n-GaAs作衬底，n-表示施主掺杂；下限制层(2)采用p-GaAlAs，材料组份为采用Ga0.3Al0.7As，p-表示受主掺杂；发光层(4)为active-GaAlAs，材料组份为Ga0.65Al0.35As；active-表示为有源层；上限制层(5)采用n-GaAlAs，材料组份为Ga0.3Al0.7As，n-表示受施主掺杂。显示器发光颜色为红光。
实施例3发光芯片如图9所示，衬底基片(1)采用p-GaAlAs透明衬底，组份为Ga1-xAlxAs(x＝0.45～0.6)；下限制层(2)采用p-AlGaAs，组份为Ga0.3Al0.7As；发光层(4)采用active-GaAlAs，组份采用a0.65Al0.35As；上限制层(5)采用n-GaAlAs作上限制层，组份Ga0.3Al0.7As；上电极(6)采用金属电极。
权利要求
1.一种微型显示器件及其制作工艺，其特征在于工艺步骤如下(A)、在生长完的超高亮度发光芯片上，用光刻胶进行掩膜光刻，在发光芯片上表面形成光刻胶图形，带胶蒸发电极金属层后去胶，在保护气氛下退火形成欧姆接触的上电极(6)；(B)、在步骤A的上表面溅射一层二氧化硅或氮化硅，然后在二氧化硅或氮化硅上进行二次光刻形成发光二极管条形图形，并使上电极位于条形图形中间；(C)、将步骤B未被光刻胶覆盖的二氧化硅或氮化硅刻蚀掉露出发光芯片中条形图形以外的部分，用等离子干法刻蚀或化学刻蚀的方法将暴露的发光芯片刻蚀到下限制层(2)的上表面，则形成了上隔离沟道(7)；(D)、在衬底基片(1)的表面光刻出背电极图形并带胶蒸发电极金属作为下电极(8)，去胶后，在暴露的部分进行干法刻蚀或湿法刻蚀适当的深度形成背隔离沟道(3)，刻蚀最大深度至上限制层(5)下表面；(E)、去除步骤D中的光刻胶及二氧化硅或氮化硅，在适当的温度下用保护气体保护进行退火；(F)、将光刻胶中掺入一定量的纳米有色绝缘颗粒并在步骤E的上表面涂覆并光刻，使在背隔离沟道(3)、上隔离沟道(7)的正上方形成一定厚度的光刻胶光阑(9)；(G)、在步骤F的上表面覆盖环氧树脂并在适当的温度下固化形成透光保护层(10)；(H)、在步骤E的下表面留出部分下电极(8)，其余部分用透明环氧树脂覆盖并在适当的温度下固化形成背面保护层(11)。
2.一种微型显示器件，其特征在于包括有衬底基片(1)、下限制层(2)、背隔离沟道(3)、发光层(4)、上限制层(5)、上电极(6)、上隔离沟道(7)、下电极(8)、光阑(9)、透光保护层(10)、背面保护层(11)，下限制层(2)位于衬底基片(1)的上表面，若干个背隔离沟道(3)位于上限制层(5)的下方，并将衬底基片(1)、下限制层(2)、发光层(4)分割成若干个部分，发光层(4)位于下限制层(2)的上表面，上限制层(5)位于发光层(4)的上表面，上电极(6)位于上限制层(5)的上表面，光阑(9)填充于上隔离沟道(7)，透光保护层(10)位于光阑(9)的上表面，下电极(8)位于衬底基片(1)的下表面，背面保护层(11)位于下电极(8)的下表面。
全文摘要
本发明属于微小发光器件包括:衬底基片、限制层、发光层、隔离沟道、电极、光阑、保护层。在超高亮度发光芯片上光刻、蒸发、退火形成上电极;在上表面溅射、光刻形成发光二极管图形,刻蚀形成上隔离沟道;在下表面光刻、蒸发下电极,刻蚀形成背隔离沟道,腐蚀掩蔽层后退火;在上表面光刻形成光阑,并制作透光保护层;在下表面光刻形成背面保护层。采用了无机主动发光二极管芯片材料制备微显示器件,结构简单、牢固、响应快;采用了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驱动电流低而限制光输出强度的问题,提高了光输出的强度,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上的微显示器及其制备工艺。
文档编号G09F9/33GK1366353SQ01133
公开日2002年8月28日 申请日期2001年11月9日 优先权日2001年11月9日
发明者梁静秋, 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