圖文詳解硅光子技術(shù)制造細(xì)薄膜的LED陣列

圖7所顯示的結(jié)果為600dpi LED印頭之生命周期測(cè)試。LED印頭中包含有4992個(gè)LED。測(cè)試被進(jìn)行于較高的正常操作條件下LED電流以及工作周期。圖7的橫坐標(biāo)以及縱坐標(biāo)分別表示LED的數(shù)目(#1~#4992)，以及射極光功率改變(PLED(t)-PLED(0))/PLED(0)，其中的PLED(0)為啟始射極光功率，而PLED(t)為于t時(shí)間的射極光功率。圖7顯示沒(méi)有大的射極光功率下降出現(xiàn)于LED 印頭在 t=1000h時(shí)。于操作時(shí)間為1000h時(shí)的LED前向電流等于0.9mA，更高于5百萬(wàn)紙張的印出；機(jī)械也有長(zhǎng)的生命周期以提供新的LED印頭于LED 打印機(jī)上使用。

　　圖8顯示新的LED印頭（新的LED數(shù)組芯片被安置于印刷電路板上）的顯微鏡影像，當(dāng)所有的LED均被開(kāi)啟時(shí)。與傳統(tǒng)的LED印頭（圖1）相比較，鏈接于LED數(shù)組的連接線以及IC驅(qū)動(dòng)器被完全的限制，且連結(jié)線所連接的印刷電路板以及IC驅(qū)動(dòng)器的輸入端。數(shù)量連結(jié)線的數(shù)量減少到1/5且被安置于LED印頭的芯片數(shù)量減少到1/2。降低鏈接線以及安裝芯片數(shù)量的結(jié)果，為可增加印頭產(chǎn)品的效益約為兩倍。也就是印頭產(chǎn)品的質(zhì)量可以很容易的增加超過(guò)兩倍，而不需改變印頭產(chǎn)品的機(jī)構(gòu)（線鏈接器以及晶粒鏈接器）。

　　增加的LED密度會(huì)降低附生細(xì)薄膜LED的尺寸。附生細(xì)薄膜LED尺寸降低的結(jié)果會(huì)減少附生細(xì)薄膜LED于鏈接區(qū)域的鏈接強(qiáng)度。這也是制造較高密度LED數(shù)組的主要論點(diǎn)之一，連結(jié)強(qiáng)大的附生細(xì)薄膜LED數(shù)組經(jīng)由EFB被大的機(jī)械整合于附生細(xì)薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動(dòng)器。連結(jié)測(cè)試于較小的附生細(xì)薄膜LED于IC驅(qū)動(dòng)器被顯示鏈接于強(qiáng)度較小的附生細(xì)薄膜LED。于圖9顯示的是被鏈接于IC驅(qū)動(dòng)器的1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組，它整合有于圖2所說(shuō)明的制造過(guò)程之1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組及IC驅(qū)動(dòng)器被完成。于1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的制造過(guò)程中，無(wú)附生細(xì)薄膜LED脫離自IC驅(qū)動(dòng)器的鏈接區(qū)域。光射面積的大小為10μmx10μm，且LED 數(shù)組的強(qiáng)度是21.2μm（1200 dpi數(shù)組強(qiáng)度）。

高密度2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組

　　于傳統(tǒng)的2D LED數(shù)組使用模式的型態(tài)是將LED安裝于電路板上，此一LED數(shù)組的厚度為比1mm大；甚至于傳統(tǒng)的LED芯片被使用時(shí)，連接到LED的鏈接線以及安裝于電路板會(huì)造成較大的LED數(shù)組厚度。當(dāng)附生細(xì)薄膜LED被使用時(shí)，所有的線可以被成形于細(xì)圖樣的金屬細(xì)薄膜上。當(dāng)于整合附生細(xì)薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動(dòng)器時(shí)，制造較高的密度2D LED數(shù)組的關(guān)鍵是建構(gòu)高連結(jié)強(qiáng)度的附生細(xì)薄膜LED數(shù)組于基座上。

　　因?yàn)楦缴?xì)薄膜LED很細(xì)為2μm，也為可變的。此一可撓的附生細(xì)薄膜LED特性允許我們使用較高的附生細(xì)薄膜LED數(shù)組于可撓的基座上。較高的密度2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組可分別被成形于玻璃以及塑料基座。此一2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的制造過(guò)程與整合附生細(xì)薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動(dòng)器的過(guò)程相似。

　　于圖10所顯示的為2D 附生細(xì)薄膜LED數(shù)組（24點(diǎn)x24點(diǎn)），它被連結(jié)于塑料基座上。塑料基座的薄度為0.2mm，附生細(xì)薄膜LED的面積為300μmx300μm且數(shù)組強(qiáng)度為600μm。附生細(xì)薄膜包含有AlGaAs層（波長(zhǎng)約為750nm）或AlInGaP層（波長(zhǎng)約為650nm）。附生細(xì)薄膜的薄度約為2μm。2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組被適當(dāng)?shù)逆溄佑诨覠o(wú)閑置與無(wú)爆裂被發(fā)現(xiàn)。就如圖10所顯示，基座為具可撓性。當(dāng)基座被彎著時(shí)仍無(wú)閑置與無(wú)爆裂被發(fā)現(xiàn)。當(dāng)基座彎著此2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組也可以被適當(dāng)?shù)牟僮?。圖10顯示的2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組為于彎著基座之下的特性顯示。

圖11顯示600dpi 2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組被鏈接于EFB的玻璃基座。附生細(xì)薄膜LED的大小為20μm x20μm，且LED數(shù)組強(qiáng)度為42.3μm(600dpi)，提供有高密度顯示的特性；2D LED數(shù)組面積約為 1mmx1mm（24點(diǎn)x24點(diǎn)）。制造的1200dpi 2D附生細(xì)薄膜LED數(shù)組也被測(cè)試。圖12顯示1200dpi 2D附生細(xì)薄膜 LED數(shù)組的特性。光射范圍的大小為10μmx10μm，且LED數(shù)組強(qiáng)度為21.2μm（1200dpi數(shù)組強(qiáng)度）。1200dpi 2D LED數(shù)組包含有24點(diǎn)x96點(diǎn)，以及2D的LED數(shù)組面積盡可能的小到約為0.5mmx1mm。測(cè)試結(jié)果顯示1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組有好的效能。

附生細(xì)薄膜LED數(shù)組于DLC細(xì)薄膜

　　于附生細(xì)薄膜LED結(jié)構(gòu)被直接的鏈接到一個(gè)基座，基座的熱傳導(dǎo)為決定附生細(xì)薄膜 LED熱流的主要特性。當(dāng)另一層被成形于基座以及附生細(xì)薄膜LED被連結(jié)于此層，熱流傳導(dǎo)以及于基座的薄層也有效于于附生細(xì)薄膜LED的熱流特性。DLC為具有高熱流傳導(dǎo)的材質(zhì)之一。DLC細(xì)薄膜為具有奈米階的平滑表面可以被成形; 奈米階的平滑表面對(duì)于連結(jié)層來(lái)建構(gòu)高連結(jié)直接于附生細(xì)薄膜上是必須的。DLC細(xì)薄膜化學(xué)阻抗特性的優(yōu)點(diǎn)，也將使用于DLC細(xì)薄膜當(dāng)作連結(jié)層。但沒(méi)有研究關(guān)于連結(jié)附生細(xì)薄膜于DLC細(xì)薄膜的報(bào)導(dǎo)。

　　附生細(xì)薄膜LED于DLC細(xì)薄膜的連結(jié)測(cè)試首先被描述。DLC細(xì)薄膜于附生細(xì)薄膜LED的效益特性也被說(shuō)明。DLC細(xì)薄膜以化學(xué)氣相沉積(CVD)被成形于Si基座上。附生細(xì)薄膜層透過(guò)EFB被連結(jié)于DLC細(xì)薄膜。連結(jié)附生細(xì)薄膜層被由1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組處理。金屬細(xì)薄膜電極以及線被照相平版印刷所成形。

　　圖13顯示附生細(xì)薄膜 數(shù)組被鏈接于DLC細(xì)薄膜。附生細(xì)薄膜的大小為10μmx10μm。附生細(xì)薄膜的強(qiáng)度為21.2μm（1200dpi 數(shù)組強(qiáng)度）。帶子測(cè)試被顯示附生細(xì)薄膜被連結(jié)于DLC細(xì)薄膜不被釋放。就如圖13所顯示，附生細(xì)薄膜被適當(dāng)?shù)倪B結(jié)包含有附生細(xì)薄膜的邊緣區(qū)域。正表示著附生細(xì)薄膜被連結(jié)適當(dāng)?shù)臋C(jī)械以來(lái)自高密度附生細(xì)薄膜LED數(shù)組于DLC細(xì)薄膜。

于圖14顯示1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組，它被鏈接于DLC細(xì)薄膜。光射范圍的大小為10μmx10μm。LED數(shù)組強(qiáng)度是21.2μm（1200dpi數(shù)組強(qiáng)度）。于一個(gè)芯片的分散LED特性（射極光功率LED，以及前向偏壓為Vf）將指示不同的連結(jié)特性。無(wú)用以及破裂出現(xiàn)于附生細(xì)薄膜LED而導(dǎo)致較大不同的LED特性。于圖15所顯示為600dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組鏈接于DLC細(xì)薄膜在一個(gè)上芯片分布的PLED以及Vf。圖15顯示的結(jié)果可以被比較于顯示于圖6（600dpi附生細(xì)薄膜LED 數(shù)組鏈接于IC驅(qū)動(dòng)器）的結(jié)果。不同的PLED，以及分布于附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的Vf，于DLC細(xì)薄膜上幾乎等于在IC驅(qū)動(dòng)器。分配于圖15的PLED數(shù)據(jù)以及Vf，表示被建構(gòu)于DLC細(xì)薄膜上的附生細(xì)薄膜LED數(shù)組有好的鏈接，以及小的不同連結(jié)特性。

　LED溫度的增加對(duì)于LED特性有影響，溫度增加會(huì)改變射極光功率的效率。附生細(xì)薄膜LED 數(shù)組的LED電流(If)-射極光功率(PLED)特性被量測(cè)于硅基座連結(jié)上的DLC細(xì)薄膜。附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性也被比較，當(dāng)量測(cè)于連結(jié)到各種技術(shù)層于的硅基座。DLC細(xì)薄膜的各種技術(shù)層之熱流傳導(dǎo)將有很小。

　　DLC細(xì)薄膜熱流特性的研究為一種新的處理。于熱傳導(dǎo)大的差別將導(dǎo)致大的附生細(xì)薄膜LED特性與于DLC細(xì)薄膜，以及各種技術(shù)層上很大的差異性。圖16顯示的被鏈接于DLC細(xì)薄膜上的1200dpi附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性。圖16也顯示被鏈接于各種技術(shù)層的附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性。

　　附生細(xì)薄膜LED數(shù)組的射極光功率，