[发明专利]具有光学隔离结构的发光二极管阵列及其制作方法

说明书

本发明是有关于一种使用于发光二极管仪表板(LED Display)，或发光二极管打印机(LED Printer)等设备的发光二极管阵列及其制作方法。特别是，本发明是有关于一种具有光学隔离结构发光二极管阵列，以及一种可以节省此一发光二极管阵列制作成本的制作方法。

近年来，由于发光二极管(Light-Emitting diode，LED)蓝光技术的发展及亮度的提高，以及其低耗电及冷发光优点，以往只作为指示用途发光二极管，例如电源『ON/OFF』显示灯，现已开始普遍使用于照明及全彩显示幕等异于传统用途。

由多个独立发光二极管单元整齐排列而成发光二极管阵列，可以作为大型显示幕或面板，请参见美国专利案号4,628,422及4,851,824。一般此类发光二极管理阵列尚可以较简易封装技术组装而成。然而，当设备尺寸缩小，如一小型发光二极管仪表板或显示器所使用发光二极管阵列，其内部发光二极管单元体积相当微小，因而使其组装技术困难度提高，这点可参见美国专利案号5,014,074。此种利用2D发光二极管阵列以显示影像显示器，举例来说，可能需要数万颗发光二极管单元，始能构成一影像显示器。因此，如何将多数个独立发光二极管单元，精确地组装成一整齐阵列，以及各个发光二极管单元电路配置等问题，将会使此一封装过程所耗费时间及金钱，远超过发光二极管单元本身制作成本。

另外，在以发光二极管阵列作为光源设备中，例如，以单排发光二极管阵列做光扫描功能发光二极管打印表机(LED Printer)，由于不需要高速旋转多角面镜之故，使其具有较激光打印表机尺寸更小，以及组装工作大为简化优点。然而，此类发光二极管打印机技术瓶颈之一乃在作为光源发光二极管阵列(LED array)时，会由于相邻发光二极管单元间串讯(cross-talk)干扰，而使其影像分辨率变差。相同之情形，亦可见于由发光二极管阵列所构成发光二极管显示器。

综合以上所述，如何以较简单的工艺制作一发光二极管阵列，同时避免发光二极管间串讯发生，实为一迫切的问题。

本发明的目的在于提供一种具有光学隔离结构发光二极管阵列，使每一发光二极管单元所放射出光线，不会扩散至相邻发光二极管单元，使其影像分辨率提高。

本发明另一目的是提供一种具有光学隔离结构发光二极管阵列制作方法，将构成此发光二极管阵列多个发光二极管单元，以一半导体工艺制作于同一基板上，以节省此一发光二极管阵列的制作成本。

根据本发明，此一具有光学隔离结构发光二极管阵列，包含一由低能隙半导体芯片所构成基板，及位于此基板上多个发光二极管单元与网状型分布多个深沟。其中，每一发光二极管单元是由能隙高于此基板半导体材料构成；而每一深沟皆是介于每两两相邻发光二极管单元之间，其深度是大于每一发光二极管单元高度，且每一深沟内皆包含一反光性金属层。同时，此基板底部具有一层底部金属层。

利用深沟内反光性金属层，当发光二极管单元发出光线向横向扩散时，此一横向放射光线会被此一反光性金属层反射；另一方面，由于此基板能隙低于此多个发光二极管单元，因此当发光二极管所发出光线向下扩散时，此一向下放射光线会被底部基板吸收。所以，本发明发光二极管阵列将可避免相邻发光二极管间串讯的干扰，进而提高其影像分辨率。

根据本发明，此一具有光学隔离结构发光二极管阵列是利用一半导体工艺，将构成此一发光二极管阵列的多个发光二极管单元制作于同一基板上，因此，将可省去其繁复的组装工艺。又，此一发光二极管阵列所包含结构皆可以一半导体工艺完成。所以，根据本发明制作方法，将可减少此一发光二极管阵列制作成本。

关于本发明的目的、特性及优点，在参考下列内容及附图说明后，将可更清楚明了。

图1显示在一常用发光二极管阵列中，串讯(cross talk)发生途径示意图。当常用发光二极管阵列中一发光二极管单元发射出光时，如图所示，其串讯发生的途径有二：一是侧向发射的T类光线透过边界后，于相邻发光二极管单元表面放射；另一是向下发射之B类光线经由底部金属层反射后，或中途被吸收后再经由底部金属层反射，于相邻或更远发光二极管单元表面放射。因此，此一发光二极管阵列中其它发光二极管单元就会受到T类光线及B类光线所形成的串讯干扰，影响其正常发光效果，因而导致整体发光二极管阵列影像分辨率降低。

所以，本发明最主要的目的即是以一半导体工艺的深沟技术(Trench Technology)，于两两相邻发光二极管单元间制作一光学隔离结构，以解决其彼此间串讯现象。以下，将就本发明较佳实施例发光二极管阵列及其制作方法，做一详细说明。