一種超高密度led顯示器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及LED顯示技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種超高密度LED顯示器件。
【背景技術(shù)】
[0002]LED顯示器件，主要是由LED點陣組成，通過控制各色LED，如紅色、藍(lán)色、白色、綠色LED等的亮、滅來顯示文字、圖形、圖像、動畫、行情、視頻、錄像信號等各種信息的顯示屏幕。由于LED工作電壓低(僅1.5?3.6V)，能主動發(fā)光且有一定亮度，亮度又能通過電壓(或電流)調(diào)節(jié)，本身耐沖擊、抗振動，壽命長達(dá)10萬小時，所以在大型的顯示設(shè)備中，尚無其他的顯示方式能與LED顯示方式匹敵。
[0003]然而，現(xiàn)有LED技術(shù)顯示屏存在有如下缺陷:
[0004]1.LED顯示屏的點光源元件采用貼片式或直插式LED器件組裝在基板上，單個點光源體積較大，像素點間距較大，要實現(xiàn)1mm以下的像素節(jié)距，對SMD器件封裝的要求較高，封裝成本大幅提高，不利于LED顯示屏在數(shù)字及微型顯示領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。
[0005]2.各像素點采用不同半導(dǎo)體材料的LED芯片，其光衰和電壓漂移特性不一致，從而在使用過程中發(fā)生顏色漂移，影響屏幕圖像的顯示效果。
【實用新型內(nèi)容】
[0006]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的缺點與不足，提供一種具有高集成度、高分辨率、光色一致性更好的超高密度LED顯示器件。
[0007]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種超高密度LED顯示器件，包括復(fù)數(shù)個LED發(fā)光芯片，芯片上設(shè)有通過自身發(fā)光固化的方式涂敷的光轉(zhuǎn)換材料。
[0008]進(jìn)一步，芯片與芯片之間通過模塑料進(jìn)行光隔離。
[0009]優(yōu)選的，所述模塑料材料為熱塑性聚鄰苯二甲酰胺，熱固性環(huán)氧樹脂等高反射率材料。
[0010]其中，在不同LED芯片上可設(shè)有多于1種顏色的通過自身發(fā)光固化的方式涂敷的光轉(zhuǎn)換材料，所述LED芯片單元為結(jié)構(gòu)和發(fā)光波段相同的同種LED芯片單元。
[0011]進(jìn)一步，所述光轉(zhuǎn)換材料為熒光粉與環(huán)氧樹脂膠或硅膠混合物。
[0012]或者，所述光轉(zhuǎn)換材料為量子點熒光材料與環(huán)氧樹脂膠或硅膠混合物。
[0013]相較于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型具有以下優(yōu)點和有益效果:
[0014]采用扇出式晶片級封裝(Fan-Out Wafer-Level Package，F(xiàn)0WLP)可以縮小芯片間距和封裝面積，提高顯示器件的分辨率。
[0015]采用結(jié)構(gòu)與發(fā)光波段相同的芯片可以使得光衰減一致，提高顯示屏的色彩一致性。
[0016]熒光粉采用芯片自身發(fā)光固化的方式進(jìn)行涂覆，可以使得色坐標(biāo)穩(wěn)定性、色彩飽和度提高。
[0017]芯片與芯片之間填充具有高反射性的模塑料可以防止相鄰芯片之間的光擴(kuò)散發(fā)生，提高顯示的分辨率和對比度。
[0018]在封裝中集成驅(qū)動芯片，可以進(jìn)一步解決顯示密度提升時驅(qū)動電路所占面積需要縮小的問題。
【附圖說明】
[0019]圖1是本實用新型LED器件的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖2是本實用新型實施例1的LED芯片結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖3(a)，3(b)，3(c)，3(d)是本實用新型扇出式晶圓級封裝的流程圖；
[0022]圖4是本實用新型實施例2的LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖5是本實用新型實施例3的LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖6是本實用新型實施例4的LED芯片封裝結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0025]以下結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型提出的超高密度LED顯示器件作進(jìn)一步詳細(xì)說明。根據(jù)下面說明和權(quán)利要求書，本實用新型的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準(zhǔn)的比率，僅用于方便、明晰地輔助說明。
[0026]本實用新型的核心思想在于，提供一種超高密度LED顯示器件，包括基板以及封裝于基板上的LED芯片陣列。本實用新型采用扇出式晶圓級封裝，減小了封裝面積，提高了LED顯示屏的分辨率；各LED芯片為結(jié)構(gòu)和發(fā)光波段均相同的同種LED芯片，通過在LED芯片上分別涂敷紅光及綠光和藍(lán)光熒光粉，使其分別發(fā)紅光、綠光以及藍(lán)光，從而保證各LED芯片在使用過程中的光衰減一致，改善顯示屏的顯色性能；芯片與芯片之間用模塑料進(jìn)行隔離，這樣可以防止相鄰芯片之間的光擴(kuò)散發(fā)生，改善光性能。本實用新型可以實現(xiàn)像素點間距小于1mm乃至小于0.1mm，實現(xiàn)LED顯示器件的高集成度、高分辨率等性能，在室內(nèi)高密度顯示屏、投影、可穿戴式顯示器件方面有重要的應(yīng)用。
[0027]請參考圖1，圖1為本實用新型實施例提供的超高密度LED顯示器件，如圖1所示，本實用新型實施例提供的超高密度LED顯示器件結(jié)構(gòu)包括:
[0028]1、基板1，所述LED芯片陣列采用扇出式晶圓級封裝(FOWLP，fan-out waferlevel packaging)或倒裝封裝于基板上。
[0029]2、LED芯片2，所述LED芯片陣列是由結(jié)構(gòu)和發(fā)光波段均相同的LED芯片組成，它們與基板1接觸并進(jìn)行電連接。
[0030]3、光轉(zhuǎn)換材料301，302和303，分別為紅光熒光粉、綠光熒光粉和藍(lán)光熒光粉，所述紅光熒光粉、綠光熒光粉、藍(lán)光熒光粉利用芯片自身發(fā)光固化的方式分別涂覆在所述LED芯片的表面及四周。
[0031]所述LED顯示器件的制程主要包括以下步驟:
[0032](1)準(zhǔn)備一基板，將芯片陣列設(shè)置到基板上，并且在芯片周邊設(shè)置不透光材料以實現(xiàn)芯片與芯片之間的光隔離；在芯片設(shè)置到基板之前或之后，于基板上設(shè)置通孔及金屬布線層；
[0033](2)將熒光粉通過芯片自身發(fā)光固化的方式設(shè)置在該LED芯片陣列上。
[0034]以下通過多個實施例說明LED顯示器件的具體結(jié)構(gòu):
[0035]實施例1:
[0036]請參閱圖1，其是本實用新型的超高密度LED顯示器件的示意圖，包含8x8個像素點，每個像素點由3個單元組成，其中1是基板，2是LED發(fā)光芯片，301，302和303分別紅色、綠色和藍(lán)色光轉(zhuǎn)換材料。請參閱圖2，圖2是本實用新型實施例1的單個像素點中一個單元中的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，該LED芯片陣列采用扇出式晶圓級封裝形式。201為模塑料，2為LED芯片，LED芯片表面設(shè)有P型歐姆接觸層202和N型歐姆接觸層203，金屬電極204分別設(shè)置在P型歐姆接觸層202和N型歐姆接觸層203表面，鈍化層205設(shè)置在兩個電極之間及旁邊用來避免兩電極直接接觸造成的短路問題，在金屬電極表面設(shè)置金屬布線層206，在模塑料內(nèi)部設(shè)置通孔207，用于發(fā)光芯片與外部驅(qū)動電路的連接，另外，模塑料中還設(shè)置有散熱通道211，與發(fā)光芯片相對的模塑料的另一面還設(shè)置有金屬布線層208，用于連接外部驅(qū)動控制電路，以及散熱板212。在金屬布線層206以及鈍化層205表面上涂覆有硅膠層209用于增加熒光粉層與芯片的粘附力，熒光粉層210。
[0037]以下詳細(xì)說明本實用新型實施例LED器件的具體制造方法:
[0038]步驟(1)包含如下步驟:
[0039]步驟(1.1)在一塊載板301上粘貼膠帶302，膠帶的上表面用于粘貼芯片，如圖3 (a) ο
[0040]步驟(1.2)將測試良好的芯片2有電極一面向下粘貼到膠帶302上，如圖3(b)。
[0041]步驟(1.3)用模塑料303對芯片以及芯片之間的空隙進(jìn)行覆蓋填充，如圖3(c);然后將其放入烘箱中進(jìn)行固化，烘箱的溫度設(shè)定為175°C左右，時間為7小時左右；固化完成以后將載板301和膠帶302從系統(tǒng)中剝離，如圖3(d)。
[0042]步驟(1.4)采用刻蝕的方法在模塑料201中形成通孔207，并且進(jìn)行孔金屬化。具體包括如下步驟:
[0043]步驟(1.4.1)采用刻蝕的方法在模塑料201中形成通孔207和211。
[0044]步驟(1.4.2)通過PECVD沉積氧化層，通過M0CVD沉積金屬粘附層/阻擋層/種子層。并通過電化學(xué)反應(yīng)往通孔中沉積金屬層。
[0045]步驟(1.4.3)通過化學(xué)機(jī)械拋光或研磨和刻蝕去除平坦表面上的金屬。
[0046]步驟(1.5):在模塑料上下表面設(shè)置金屬布線層，并使芯片表面電極與模塑料上表面布線層相連，并通過通孔與模塑料下表面布線層電性連接。
[0047]步驟(1.5.1):在LED芯片表面制備P型歐姆接觸層202和N型歐姆接觸層203，制備方法為濺射配合光刻及腐蝕工藝。
[0048]步驟(1.5.2):以電子束蒸發(fā)配合光刻及剝離工藝，分別在P型歐姆接觸層202和N型歐姆接觸層203表面制備出金屬電極204。
[0049]步驟(1.5.3):在P型歐姆接觸層202和N型歐姆接觸層203表面的兩個金屬電極之間以及電極旁邊制備鈍化層205。通過使用化學(xué)氣相沉積管式爐，在高溫條件下生長二氧化硅層形成鈍化層，然后再通過光刻及腐蝕工藝將絕緣層制成預(yù)設(shè)的圖形。
[0050]步驟(1.5.4):在模塑料上表面設(shè)置金屬布線層206與芯片表面電極204相連，在模塑料下表面設(shè)置布線層208，并通過導(dǎo)電通孔207與模塑料上表面布線層206電性連接。
[0051]步驟(1.5.5):在模塑料下表面沉積散熱層212，與模塑料中的散熱通道211相連。
[0052]步驟(2)將熒光粉通過芯片自身發(fā)光固化的方式設(shè)置在該LED芯片陣列上:
[0053]步驟(2.1):準(zhǔn)備紅色熒光粉、綠色熒光粉和藍(lán)色熒光粉，并將熒光粉與硅膠按照所需以一定的比例混合。
[0054]步驟(2.2):用鋼網(wǎng)作為掩膜露出芯片表面，覆蓋芯片四周，將硅膠209預(yù)涂覆到LED芯片表面，在150°C下進(jìn)行固化一個小時。
[0055]步驟(2.3):將紅色熒光粉210涂覆到具有硅膠預(yù)涂覆層209的LED芯片上，在40°C下進(jìn)行烘干，并選擇性點亮第一批LED芯片利用LED芯片自身發(fā)光進(jìn)行固化。并將熒光粉涂層放置到熱的去離子水中，實現(xiàn)僅在第一批點亮的芯片表面覆蓋紅色熒光粉，再進(jìn)行烘烤。
[0056]步驟(2.4):將綠色熒光粉涂覆到具有硅膠預(yù)涂覆層的LED芯片上，在40°C下進(jìn)行烘干，并選擇性點亮第二批LED芯片利用LED芯片自身發(fā)光進(jìn)行固化。并將熒光粉涂層放置到熱的去離子水中，實現(xiàn)僅在第二批點亮的芯片表面覆蓋綠色熒光粉，再進(jìn)行烘烤。
[0057]步驟(2.5):將藍(lán)色熒光粉涂覆到具有硅膠預(yù)涂覆層的LED芯片上，在40°C下進(jìn)行烘干，并選擇性點亮第三批LED芯片利用LED芯片自身發(fā)光進(jìn)行固化。并將熒光粉涂層放置到熱的去離子水中，實現(xiàn)僅在第三批點亮的芯片表面覆蓋藍(lán)色熒光粉，再進(jìn)行烘烤。
[0058]實施例2:
[0059]請參閱圖4，圖4是本實用新型實施例2的基板上倒裝LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本實用新型實施例2的單個像素點中一個單元中的LED芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，該LED芯片陣列采用倒裝封裝形式。401為基板，在LED芯片2的表面設(shè)置P極高反射層402和N極高反射層403，在高反射層的表面分別設(shè)置金屬電極404，在兩金屬電極之間及旁邊設(shè)置鈍化層405，用來避