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。與傳統的LED印頭（圖1）相比較，鏈接于LED數組的連接線以及IC驅動器被完全的限制，且連結線所連接的印刷電路板以及IC驅動器的輸入端。數量連結線的數量減少到1/5且被安置于LED印頭的芯片數量減少到1/2。降低鏈接線以及安裝芯片數量的結果，為可增加印頭產品的效益約為兩倍。也就是印頭產品的質量可以很容易的增加超過兩倍，而不需改變印頭產品的機構（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尺寸降低的結果會減少附生細薄膜LED于鏈接區域的鏈接強度。這也是制造較高密度LED數組的主要論點之一，連結強大的附生細薄膜LED數組經由EFB被大的機械整合于附生細薄膜LED數組以及IC驅動器。連結測試于較小的附生細薄膜LED于IC驅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驅動器的1200dpi附生細薄膜LED數組，它整合有于圖2所說明的制造過程之1200dpi附生細薄膜LED數組及IC驅動器被完成。于1200dpi附生細薄膜LED數組的制造過程中，無附生細薄膜LED脫離自IC驅動器的鏈接區域。光射面積的大小為10μmx10μm，且LED 數組的強度是21.2μm（1200 dpi數組強度）。

高密度2D附生細薄膜LED數組

　　于傳統的2D LED數組使用模式的型態是將LED安裝于電路板上，此一LED數組的厚度為比1mm大；甚至于傳統的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數組以及IC驅動器時，制造較高的密度2D LED數組的關鍵是建構高連結強度的附生細薄膜LED數組于基座上。

　　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數組于可撓的基座上。較高的密度2D附生細薄膜LED數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數組的制造過程與整合附生細薄膜LED數組以及IC驅動器的過程相似。

　　于圖10所顯示的為2D 附生細薄膜LED數組（24點x24點），它被連結于塑料基座上。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數組被適當的鏈接于基座且無閑置與無爆裂被發現。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現。當基座彎著此2D附生細薄膜LED數組也可以被適當的操作。圖10顯示的2D附生細薄膜LED數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數組強度為42.3μm(600dpi)，提供有高密度顯示的特性；2D LED數組面積約為 1mmx1mm（24點x24點）。制造的1200dpi 2D附生細薄膜LED數組也被測試。圖12顯示1200dpi 2D附生細薄膜 LED數組的特性。光射范圍的大小為10μmx10μm，且LED數組強度為21.2μm（1200dpi數組強度）。1200dpi 2D LED數組包含有24點x96點，以及2D的LED數組面積盡可能的小到約為0.5mmx1mm。測試結果顯示1200dpi附生細薄膜LED數組有好的效能。

附生細薄膜LED數組于DLC細薄膜

　　于附生細薄膜LED結構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層來建構高連結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點，也將使用于DLC細薄膜當作連結層。但沒有研究關于連結附生細薄膜于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被連結于DLC細薄膜。連結附生細薄膜層被由1200dpi附生細薄膜LED數組處理。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 數組強度）。帶子測試被顯示附生細薄膜被連結于DLC細薄膜不被釋放。就如圖13所顯示，附生細薄膜被適當的連結包含有附生細薄膜的邊緣區域。正表示著附生細薄膜被連結適當的機械以來自高密度附生細薄膜LED數組于DLC細薄膜。

于圖14顯示1200dpi附生細薄膜LED數組，它被鏈接于DLC細薄膜。光射范圍的大小為10μmx10μm。LED數組強度是21.2μm（1200dpi數組強度）。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）將指示不同的連結特性。無用以及破裂出現于附生細薄膜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顯示的結果可以被比較于顯示于圖6（600dpi附生細薄膜LED 數組鏈接于IC驅動器）的結果。不同的PLED，以及分布于附生細薄膜LED數組的Vf，于DLC細薄膜上幾乎等于在IC驅動器。分配于圖15的PLED數據以及Vf，表示被建構于DLC細薄膜上的附生細薄膜LED數組有好的鏈接，以及小的不同連結特性。

　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 數組的LED電流(If)-射極光功率(PLED)特性被量測于硅基座連結上的DLC細薄膜。附生細薄膜LED數組的If-PLED特性也被比較，當量測于連結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數組的If-PLED特性。

　　附生細薄膜LED數組的射極光功率，