用于LED阵列的针状ITO制造技术

提供一种耦合在透明衬底（１１）和电极（１６）之间的ＬＥＤ的阵列，各ＬＥＤ（１４）的发光表面与针状ＩＴＯ的区域（１３）电接触。通过接触裸片的发光表面，针状ＩＴＯ还提供光散射。接触区域被互连（１２）以形成阵列。针状ＩＴＯ用作用于各个裸片的镇流电阻，并且，可以微调该电阻以在ＬＥＤ之间获得更均匀的电流。由于各个ＬＥＤ被单独地镇流，因此可以以稳定的亮度以任何图案或全部同步驱动阵列中的ＬＥＤ。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及利用发光二极管(LED)的阵列的光源或显示器，并 且特别涉及提高LED的阵列的发光均匀性。
技术介绍
(术语)点，，的使用不是在趋于零地小的数学意义上。点光源是较小的有 限的空间的亮光源，小，，是相对于周围的结构的尺寸。有些人可能辩 解说点光源均匀地沿所有的方向照射。这种辩解事实上是不正确的， 并且在这里不适用。因而，尽管白炽灯、LED和一些气体放电灯等如 在LED的情况中那样沿择优方向发光，但它们是点光源。严格地说，除了黑洞，所有的非发光物体均反射光，否则什么也 看不到。反射表面是镜面(镜子状或抛光表面)、均匀漫射或多少介 于两者之间。在微观水平上，即使高度抛光的前表面镜也不是完美的 镜面，任何漫反射镜也不是理想的朗伯体。这里数学的细节不是所关 心的。相反，所关心的是宏观的、实际的、如果不是理想的也是合理 的朗伯体那样的漫射体。许多物体满足该准则，诸如分散于介质中的 粒子、 一张白纸或一片白色塑料。很显然，有色纸或塑料除了反射光 以外还对光进行过滤。发光的物体发射光。入射到物体上的光照亮物体。亮度 (luminance)是指从光源发射的光的量。照度(illuminance)是 指入射到物体上的光的量。图形可以是文本、符号、任意的形状或它们的一些组合。图形 可以是半透明的、暗色的、着色的侧影(sihousette)或轮廓或它们的 一些组合。如这里使用的那样，柔性电路(flex circuit)是包括用于包含 LED和电路中的其它器件的导电路径的任何类型的衬底。因而，挠性 电路包括印刷电路板。衬底的柔性与本专利技术没有关系。LED，，是具有p-n结的半导体棵片(die)，该p-n结在被施加正 向偏压时从棵片的至少一个表面发光。在不相关的天文学领域中，通过对铝板进行喷砂并用四个LED 照亮该板制成平面场投影仪是已知的，参见Simon Tulloch， Design and Use of a Novel Flat Field Illumination Light Source, Technical Note 108， Instrument Science Group, Royal Greenwich Observatory, 1996。对于背面照明、显示器和其它应用，希望光源尽可能均匀，但其 中存在问题。LED具有大量的优于白炽灯的优点，但是与白炽灯类似占、濕 々Jt， 止f la —u八、A止2吝發4士 乂A ffil ，，2 yf击# 、:多射，但仍存在常常可透过被从背后照亮的物体看见点光源的事实。结 果是非均匀照明。直接观看的来自光源的光是眩目的，，并且是不希望 的。对于光导等的需要要求至少对于初始加工来说制造起来较为昂贵 的复杂结构。在本领域中LED的阵列早已公知。例如，美国专利4047075 (Schoberl)公开了通过在较小的体积中简单地层叠多个封装的LED 制成的LED的阵列。与封装件内的半导体棵片或芯片相比，封装的 LED占据明显较大的体积。美国专利4335501 ( Wichenden等人)公开 了单一半导体衬底上的LED棵片的阵列。LED是非线性器件。与大多数二极管类似，直到正向偏压超过例 如0.6伏的阈值时LED才导电，然后导电必须被一般为串联电阻的某种 类型的镇流器限制。电流一般为10 60毫安并且亮度大致与电流成比 例。发射光的颜色还可随电流的改变而改变。如同任何器件的情况一 样，LED发热。不幸的是，LED的电阻一般具有负的温度系数，这意 味着电流随温度增加。因此，控制电流出于几种原因是十分重要的。相同型号的两个LED未必具有相同的电气特性。如果对于用于两个并联的LED的镇流器使用单一的电阻器，那么一个LED的失效可导 致第二LED过载(电流太大)并因此很快就失效。具有串联和并联的 LED的较大的阵列具有相同的问题，只是该问题通过大量的LED被化 解。虽然单独地说，在本领域中必须仔细控制通过LED的电流是众所 周知的，但关于LED的阵列的专利中的许多专利除了以一些未公开的 方式限制或调节电流以外没有公开如何驱动阵列。可能是均匀的亮 度不是所关心的或者在公开的结构中实现起来太困难。在本领域中，例如上面指出的Scholberl专利中，使用反射和漫射 以增强从LED特别是从LED的阵列发射的光的均匀性是公知的。正是 出于棵片或芯片相对未被保护的原因，对未封装的棵片提供这种措施 是更加困难的提案。并且，棵片是例如砷化镓或氮化铟镓的两种或更 多种元素(忽略痕量的掺杂剂)的晶体，该晶体比硅更易碎。用于接 触区域的冶金过程进一步增加棵片内的应力。因此，必须以远远比封 装器件精细的方式完成LED棵片的操作。例如，对于安装在柔性衬底上的LED棵片，各个棵片的前电极被 引线键合到棵片上的金接点上。棵片被封装以保护该引线键合点，并 且棵片被推入透明的导电层中以进行接触。导电层是溅射的氧化铟锡 (ITO)层或适当的粘合剂中的ITO粉末。作为替代可以使用 PEDOT-PSS (聚-3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸)的聚合物导电层。 尽管衬底和其它层具有相对柔性，棵片仍常常在组装阵列时破裂。另 外，引线鍵合和涂敷是十分昂贵的。被称为针状ITO的材料作为透明导体在本领域中是公知的，参见 美国专利5580496 (Yukinobu等)和基于它的分案专利(5820843、 5833941、 5849221 )。针状ITO具有由厚2 5nm、长15 25^im的ITO 针构成的纤维结构。这些针悬浮于例如聚酯的有机树脂中。针状ITO 的类型与其它形式的材料不同。针状ITO的固化的丝网印刷层的导电 性比常规的包含ITO粉末的层高大约五倍，但比溅射的ITO小约三分 之二，该賊射ITO比可丝网印刷的材料更难以构图。因此，鉴于以上情况，本专利技术的目的是提供LED的阵列，其中各个LED可单独地被镇流(ballast)。本专利技术的另 一 目的是提供制造起来比现有技术的阵列便宜的 LED的阵列。本专利技术的另一目的是提高与阵列特别是柔性阵列中的LED的接 触的可靠性。本专利技术的另一目的是提供这样的LED的阵列，在该阵列中，通过 透明电极层中的漫射使得光发射更均勾，从而避免对于单独的漫射层 的需要。本专利技术的另 一 目的是提供具有与各个LED—体化的镇流电阻的 LED的阵列。本专利技术的另一目的是提供这样的LED的阵列，在该阵列中，可以 单独调整各LED的镇流电阻以提供更均匀的电流和更均匀的亮度。本专利技术的另一目的是提供当点亮时基本上均匀地发亮的LED的阵列。本专利技术的另一目的是提供当同时或在整个阵列的子集中点亮时 基本上均匀地发亮的LED的阵列。本专利技术的另一目的是提供这样的LED的阵列，在该阵列中， 一个 LED的失效对于阵列中的其它LED的亮度基本上没有影响。
技术实现思路
在本专利技术中实现了上述的目的，其中，在耦合在透明衬底和电极 之间的LED的阵列中，各LED的发光表面与针状ITO的区域电接触。 通过接触棵片的发光表面，针状ITO还提供光散射。接触区域被互连 以形成阵列。针状ITO用作用于各个棵片的镇流电阻，并且，可微调 该电阻以在LED之间获得更均匀的电流。由于各个LED被单独地镇 流，因此可以以稳定的亮度以任何图案本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种耦合在透明衬底和电极之间的ＬＥＤ的阵列，其改进之处在于包含：位于至少一个ＬＥＤ与透明衬底之间的、用于与ＬＥＤ的发光表面电耦合的针状ＩＴＯ的区域。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-7-29 11/193,3051.一种耦合在透明衬底和电极之间的LED的阵列，其改进之处在于包含位于至少一个LED与透明衬底之间的、用于与LED的发光表面电耦合的针状ITO的区域。2. 如权利要求l所述的阵列，其中，阵列中的各个LED通过针状 ITO的区域与衬底耦合，由此单独地对阵列中的各个LED进行镇流。3. 如权利要求2所述的阵列，其中，多个针状ITO的区域被电耦 合在一起以从阵列中的所有LED提供同步的发光。4. 如权利要求3所述的阵列，其中，多组LED在多个行中被并联 耦合，并且该多个行被串联耦合。5. 如权利要求2所述的阵列，其中，至少两个区域通过针状ITO 的分区与母线耦合。6. 如权利要求5所述的阵列，其中，第一分区的面积不等于第二 分区的面积。7. —种发光器件，包括具有结的半导体棵...

【专利技术属性】
技术研发人员：AC托马斯，B伊罗纳，WJ帕西欧莱克，
申请(专利权)人：世界产权公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]