3LED微显示投影模块的制作方法

本发明涉及一种3LED微显示投影模块，属于半导体技术领域。

背景技术：

现有技术中，主流的投影仪技术主要有：LCD、LCOS和DLP三种技术方案，这三种技术方案的显示屏均不发光，需采用外置光源来实现高亮度的投影显示，其外置光源利用效率低、较难实现高亮度、微型化的投影显示。

技术实现要素：

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种3LED微显示投影模块，结构简单、尺寸小，避免了现有技术中需要采用外置光源的缺陷，光损失小、利用效率高。

按照本发明提供的技术方案，所述3LED微显示投影模块，其特征是：包括蓝光LED微显示模块、绿光LED微显示模块和红光LED微显示模块，蓝光LED微显示模块、绿光LED微显示模块和红光LED微显示模块分别设置于分光棱镜模块的三侧，分别由蓝光LED微显示模块、绿光LED微显示模块和红光LED微显示模块发出的蓝光、绿光、红光经分光棱镜模块后由同一侧透射出来。

进一步的，所述分光棱镜模块的红光反射棱镜的相对一侧设置蓝光LED微显示模块，分光棱镜模块的蓝光反射棱镜的相对一侧设置红光LED微显示模块，分光棱镜模块的出光侧的相对一侧设置绿光LED微显示模块。

进一步的，所述蓝光LED微显示模块包括发出蓝光的LED微显示芯片和微显示驱动芯片，微显示驱动芯片的背面通过导热膏连接蓝光LED微显示模块散热器。

进一步的，所述绿光LED微显示模块包括发出绿光的LED微显示芯片和微显示驱动芯片，微显示驱动芯片的背面通过导热膏连接绿光LED微显示模块散热器。

进一步的，所述红光LED微显示模块包括发出红光的LED微显示芯片和微显示驱动芯片，微显示驱动芯片的背面通过导热膏连接红光LED微显示模块散热器。

进一步的，所述LED微显示芯片包括透明的衬底，在衬底上沉积N-GaN层，在N-GaN层表面设置若干呈阵列分布的像素显示单元；每一像素单元包括依次设置在N-GaN层表面的量子阱、P-GaN层，在P-GaN层表面设置ITO透明导电层和反射层，在像素单元的反射层上设置共晶焊阳极；所述每个像素单元的周侧由凹槽相隔离，在每个像素单元的周侧包覆绝缘隔离层；在所述像素单元的阵列外围设置共晶焊阴极，共晶焊阴极与N-GaN层接触。

进一步的，所述衬底采用蓝宝石衬底。

进一步的，所述凹槽延伸至N-GaN层中，凹槽的深度为1~1.5μm，凹槽的宽度为2~10μm。

进一步的，所述共晶焊阴极设置于像素单元阵列外围的凸台上，凸台的结构在剖面上与像素单元的结构相同。

本发明采用LED微显示芯片作为像素显示面板，利用LED自发光、高亮度、高可靠性的特点，分别将红色微显示芯片、绿色微显示芯片和蓝色微显示芯片安装在分光棱镜模块的不同位置，通过反射棱镜将红、绿、蓝三原色混光后形成彩色图像。本发明具有：结构简单、尺寸小、无外置光源、光损失小、利用效率高等特点。

附图说明

图1为本发明所述3LED微显示投影模块的示意图。

图2为LED微显示模块的示意图。

图3为所述LED微显示芯片的俯视图。

图4为所述LED微显示芯片的剖视图。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明作进一步说明。

如图1～图2所示：所述3LED微显示投影模块包括蓝光LED微显示模块1、绿光LED微显示模块2、红光LED微显示模块3、蓝光LED微显示模块散热器4、绿光LED微显示模块散热器5、红光LED微显示模块散热器6、蓝光反射棱镜7、红光反射棱镜8、分光棱镜模块10、LED微显示芯片11、微显示驱动芯片12、导热膏13。

如图1所示，本发明所述3LED微显示投影模块，包括蓝光LED微显示模块1、绿光LED微显示模块2和红光LED微显示模块3，蓝光LED微显示模块1、绿光LED微显示模块2和红光LED微显示模块3分别设置于分光棱镜模块10的三侧；所述分光棱镜模块10的红光反射棱镜8的相对一侧设置蓝光LED微显示模块1，分光棱镜模块10的蓝光反射棱镜7的相对一侧设置红光LED微显示模块3，分光棱镜模块10的出光侧的相对一侧设置绿光LED微显示模块2，从而将蓝光和红光分别经蓝光反射棱镜7和红光反射棱镜8反射后由出光侧透射出来，与一同由透射光出光侧透射出来的绿混光后形成彩色图像。

如图2所示，所述蓝光LED微显示模块1包括发出蓝光的LED微显示芯片11和微显示驱动芯片12，微显示驱动芯片12的背面通过导热膏13连接蓝光LED微显示模块散热器4。

所述绿光LED微显示模块2包括发出绿光的LED微显示芯片和微显示驱动芯片12，微显示驱动芯片12的背面通过导热膏13连接绿光LED微显示模块散热器5。

所述红光LED微显示模块3包括发出红光的LED微显示芯片和微显示驱动芯片12，微显示驱动芯片12的背面通过导热膏13连接红光LED微显示模块散热器6。

如图3～图4所示，所述LED微显示芯片包括共晶焊阴极111-1、共晶焊阳极111-2、绝缘隔离层11-3、反射层11-4、ITO透明导电层11-5、P-GaN层11-6、量子阱11-7、N-GaN层11-8、蓝宝石衬底11-9和像素显示单元11-10。具体地，所述LED微显示芯片包括蓝宝石衬底11-9，在蓝宝石衬底11-9上沉积N-GaN层11-8，在N-GaN层11-8表面设置若干呈阵列分布的像素显示单元11-10，在本实施方式中，像素显示单元11-10的采用8×8阵列。

每一像素单元11-10包括依次设置在N-GaN层11-8表面的量子阱11-7、P-GaN层11-6，在P-GaN层11-6表面设置ITO透明导电层11-5和反射层11-4，在像素单元11-10的反射层11-4上设置共晶焊阳极11-2；所述每个像素单元的周侧由凹槽相隔离，在每个像素单元的周侧包覆绝缘隔离层11-3，凹槽延伸至N-GaN层11-8中，凹槽的深度为1~1.5μm，凹槽的宽度为2~10μm；在所述像素单元11-10的阵列外围的凸台上设置共晶焊阴极11-1，共晶焊阴极11-1与N-GaN层11-8接触。

如图4所示，所述像素单元11-10阵列外围的凸台结构在剖面上与像素单元11-10的结构相同，保证晶圆的高度一致，以便于制作工艺的施行。

本发明所述3LED微显示投影模块的制备方法，包括以下步骤：

1、利用LED生产技术制造红、绿、蓝三色LED微显示芯片；

2、利用IC生产技术制造微显示芯片驱动芯片；

3、利用对位共晶焊接技术，将LED微显示芯片与驱动芯片连接，组成单色微显示模组；

4、通过导热膏将微显示模组与散热器连接；

5、在分光棱镜模块的两侧安装蓝光反射棱镜和红光反射棱镜；

6、依次将红、绿、蓝三色微显示模组安装在分光棱镜预定位置，组成3LED微显示投影模块。

上述步骤（1）中制作LED微显示芯片的具体步骤如下：

（1）利用MOCVD设备在蓝宝石衬底11-9上依次生长N-GaN层11-8、量子阱11-7和P-GaN层11-6，完整LED外延结构；采用现有常规工艺，通过改变量子阱11-6生长过程中温度和In、Al组分可以改变发光波长，以得到相应颜色的芯片；

（2）利用正性光刻胶和SiO₂双层掩膜技术，制作掩膜图形，通过ICP刻蚀技术，在步骤（1）生长的外延层上刻蚀凹槽，形成阵列分布的台阶，凹槽延伸至N-GaN层11-8内，凹槽的刻蚀深度为1~1.5μm，凹槽的宽度为2~10μm；

（3）利用电子束蒸发或磁控溅射技术，在步骤（2）得到的台阶表面制作ITO透明导电层11-5；再通过正性光刻胶掩膜技术，并通过湿法腐蚀，完成ITO透明导电层11-5的图形制作；

（4）利用负性光刻胶掩膜技术，制作反射层11-4的开口图形，并通过电子束蒸镀或磁控溅射技术，制作反射层11-4，一般反射层材料为：Al、Ag、Pt等高反射率金属材料，反射层厚度：100~500nm；

（5）利用PECVD或者磁控溅射技术制备绝缘隔离层11-3，绝缘隔离层11-3的材料一般为SiO₂或Si₃N₄，绝缘隔离层11-3的厚度为100~2000nm；再利用正性光刻胶掩膜技术，完成电流通孔区域的腐蚀，暴露共晶焊阴极11-1和共晶焊阳极11-2处的反射层11-4；

（6）利用负性光刻胶掩膜技术，制作共晶焊阴极11-1和共晶焊阳极11-2的开口图形，在开口图形处通过电子束蒸发设备和热阻蒸发设备制作共晶焊阴极11-1和共晶焊阳极11-2，共晶焊阴极11-1和共晶焊阳极11-2的金属层依次为Al/Pt/Au/Sn或者Al/Pt/Au/ In，其中Sn或In层的厚度不低于2μm，共晶焊盘电极用于与驱动IC电极连接；

（7）利用减薄、研磨设备将晶圆减薄到100~200μm；

（8）利用激光技术将晶圆上的器件进行切割，并利用裂片技术将芯片分离，形成独立的器件单元。

本发明采用LED微显示芯片作为像素显示面板，利用LED自发光、高亮度、高可靠性的特点，分别将红色微显示芯片、绿色微显示芯片和蓝色微显示芯片安装在分光棱镜模块的不同位置，通过反射棱镜将红、绿、蓝三原色混光后形成彩色图像。本发明具有：结构简单、尺寸小、无外置光源、光损失小、利用效率高等特点。