圖文詳解硅光子技術制造細薄膜的LED陣列

圖7所顯示的結(jié)果為600dpi LED印頭之生命周期測試。LED印頭中包含有4992個LED。測試被進行于較高的正常操作條件下LED電流以及工作周期。圖7的橫坐標以及縱坐標分別表示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時間的射極光功率。圖7顯示沒有大的射極光功率下降出現(xiàn)于LED 印頭在 t=1000h時。于操作時間為1000h時的LED前向電流等于0.9mA,更高于5百萬紙張的印出;機械也有長的生命周期以提供新的LED印頭于LED 打印機上使用。
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,當所有的LED均被開啟時。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兩倍,而不需改變印頭產(chǎn)品的機構(gòu)(線鏈接器以及晶粒鏈接器)。
增加的LED密度會降低附生細薄膜LED的尺寸。附生細薄膜LED尺寸降低的結(jié)果會減少附生細薄膜LED于鏈接區(qū)域的鏈接強度。這也是制造較高密度LED數(shù)組的主要論點之一,連結(jié)強大的附生細薄膜LED數(shù)組經(jīng)由EFB被大的機械整合于附生細薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動器。連結(jié)測試于較小的附生細薄膜LED于IC驅(qū)動器被顯示鏈接于強度較小的附生細薄膜LED。于圖9顯示的是被鏈接于IC驅(qū)動器的1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組,它整合有于圖2所說明的制造過程之1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組及IC驅(qū)動器被完成。于1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組的制造過程中,無附生細薄膜LED脫離自IC驅(qū)動器的鏈接區(qū)域。光射面積的大小為10μmx10μm,且LED 數(shù)組的強度是21.2μm(1200 dpi數(shù)組強度)。
高密度2D附生細薄膜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,連接到LED的鏈接線以及安裝于電路板會造成較大的LED數(shù)組厚度。當附生細薄膜LED被使用時,所有的線可以被成形于細圖樣的金屬細薄膜上。當于整合附生細薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動器時,制造較高的密度2D LED數(shù)組的關鍵是建構(gòu)高連結(jié)強度的附生細薄膜LED數(shù)組于基座上。
因為附生細薄膜LED很細為2μm,也為可變的。此一可撓的附生細薄膜LED特性允許我們使用較高的附生細薄膜LED數(shù)組于可撓的基座上。較高的密度2D附生細薄膜LED數(shù)組可分別被成形于玻璃以及塑料基座。此一2D附生細薄膜LED數(shù)組的制造過程與整合附生細薄膜LED數(shù)組以及IC驅(qū)動器的過程相似。
于圖10所顯示的為2D 附生細薄膜LED數(shù)組(24點x24點),它被連結(jié)于塑料基座上。塑料基座的薄度為0.2mm,附生細薄膜LED的面積為300μmx300μm且數(shù)組強度為600μm。附生細薄膜包含有AlGaAs層(波長約為750nm)或AlInGaP層(波長約為650nm)。附生細薄膜的薄度約為2μm。2D附生細薄膜LED數(shù)組被適當?shù)逆溄佑诨覠o閑置與無爆裂被發(fā)現(xiàn)。就如圖10所顯示,基座為具可撓性。當基座被彎著時仍無閑置與無爆裂被發(fā)現(xiàn)。當基座彎著此2D附生細薄膜LED數(shù)組也可以被適當?shù)牟僮?。圖10顯示的2D附生細薄膜LED數(shù)組為于彎著基座之下的特性顯示。
圖11顯示600dpi 2D附生細薄膜LED數(shù)組被鏈接于EFB的玻璃基座。附生細薄膜LED的大小為20μm x20μm,且LED數(shù)組強度為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x24點)。制造的1200dpi 2D附生細薄膜LED數(shù)組也被測試。圖12顯示1200dpi 2D附生細薄膜 LED數(shù)組的特性。光射范圍的大小為10μmx10μm,且LED數(shù)組強度為21.2μm(1200dpi數(shù)組強度)。1200dpi 2D LED數(shù)組包含有24點x96點,以及2D的LED數(shù)組面積盡可能的小到約為0.5mmx1mm。測試結(jié)果顯示1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組有好的效能。
附生細薄膜LED數(shù)組于DLC細薄膜
于附生細薄膜LED結(jié)構(gòu)被直接的鏈接到一個基座,基座的熱傳導為決定附生細薄膜 LED熱流的主要特性。當另一層被成形于基座以及附生細薄膜LED被連結(jié)于此層,熱流傳導以及于基座的薄層也有效于于附生細薄膜LED的熱流特性。DLC為具有高熱流傳導的材質(zhì)之一。DLC細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于連結(jié)層來建構(gòu)高連結(jié)直接于附生細薄膜上是必須的。DLC細薄膜化學阻抗特性的優(yōu)點,也將使用于DLC細薄膜當作連結(jié)層。但沒有研究關于連結(jié)附生細薄膜于DLC細薄膜的報導。
附生細薄膜LED于DLC細薄膜的連結(jié)測試首先被描述。DLC細薄膜于附生細薄膜LED的效益特性也被說明。DLC細薄膜以化學氣相沉積(CVD)被成形于Si基座上。附生細薄膜層透過EFB被連結(jié)于DLC細薄膜。連結(jié)附生細薄膜層被由1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組處理。金屬細薄膜電極以及線被照相平版印刷所成形。
圖13顯示附生細薄膜 數(shù)組被鏈接于DLC細薄膜。附生細薄膜的大小為10μmx10μm。附生細薄膜的強度為21.2μm(1200dpi 數(shù)組強度)。帶子測試被顯示附生細薄膜被連結(jié)于DLC細薄膜不被釋放。就如圖13所顯示,附生細薄膜被適當?shù)倪B結(jié)包含有附生細薄膜的邊緣區(qū)域。正表示著附生細薄膜被連結(jié)適當?shù)臋C械以來自高密度附生細薄膜LED數(shù)組于DLC細薄膜。
于圖14顯示1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組,它被鏈接于DLC細薄膜。光射范圍的大小為10μmx10μm。LED數(shù)組強度是21.2μm(1200dpi數(shù)組強度)。于一個芯片的分散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。無用以及破裂出現(xiàn)于附生細薄膜LED而導致較大不同的LED特性。于圖15所顯示為600dpi附生細薄膜LED數(shù)組鏈接于DLC細薄膜在一個上芯片分布的PLED以及Vf。圖15顯示的結(jié)果可以被比較于顯示于圖6(600dpi附生細薄膜LED 數(shù)組鏈接于IC驅(qū)動器)的結(jié)果。不同的PLED,以及分布于附生細薄膜LED數(shù)組的Vf,于DLC細薄膜上幾乎等于在IC驅(qū)動器。分配于圖15的PLED數(shù)據(jù)以及Vf,表示被建構(gòu)于DLC細薄膜上的附生細薄膜LED數(shù)組有好的鏈接,以及小的不同連結(jié)特性。
LED溫度的增加對于LED特性有影響,溫度增加會改變射極光功率的效率。附生細薄膜LED 數(shù)組的LED電流(If)-射極光功率(PLED)特性被量測于硅基座連結(jié)上的DLC細薄膜。附生細薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性也被比較,當量測于連結(jié)到各種技術層于的硅基座。DLC細薄膜的各種技術層之熱流傳導將有很小。
DLC細薄膜熱流特性的研究為一種新的處理。于熱傳導大的差別將導致大的附生細薄膜LED特性與于DLC細薄膜,以及各種技術層上很大的差異性。圖16顯示的被鏈接于DLC細薄膜上的1200dpi附生細薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性。圖16也顯示被鏈接于各種技術層的附生細薄膜LED數(shù)組的If-PLED特性。
附生細薄膜LED數(shù)組的射極光功率,
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