可调出光角度的Mini/MicroLED芯片结构

可调出光角度的mini/micro led芯片结构
技术领域
1.本发明涉及led芯片领域，具体涉及一种可调出光角度的mini/micro led芯片结构。


背景技术：

2.目前，普通led满足朗伯分布，中间角度光分布最强，随着角度的增加，光强减少。普通led用于做显示的时候，随着观察角度的增加，显示的亮度降低，所以坐在电视最中间的时候，强度最高，电视最亮；坐在远离电视的地方，强度变小，电视变暗；而在最边沿的时候，几乎看不到电视内容。为了满足更好的视觉体验，需要获得均匀光分布的led，这样不会随着观察角度的变化而带来亮度变化，进而可以提高看电视等显示屏的视觉体验。
3.针对上述情况，现有技术中提出了多种mini/micro led芯片均匀光分布的芯片结构和封装结构。然而，现有mini/micro led芯片结构一般都是四面出光，如果针对高密度超小间距的显示，会带来相邻像素的漏光串扰的现象。因此，需要设计合适的mini/micro led芯片结构以调整出光角度。


技术实现要素：

4.为了解决上述问题，本发明提出了一种可限制出光角度的mini/micro led芯片结构，通过设置绝缘反光结构对芯片的侧面和顶面进行包覆，可以将led芯片发出的光限制在封装结构的内部，仅在未包覆区域出光，有效调整了led芯片的出光角度。
5.本发明的可限制出光角度的mini/micro led芯片结构，包括位于中部的芯片以及包覆在芯片侧面和顶面的绝缘反光结构。芯片至少包括发光层。绝缘反光结构包括两层绝缘层以及层叠设置在中间的反光层。绝缘反光结构对芯片的侧面形成全包覆，绝缘反光结构的反光层对芯片的顶面形成部分包覆，所述绝缘反光结构的绝缘层对所述芯片的顶面形成部分包覆或全部包覆，以限制芯片发出的光仅能够通过顶面的未包覆区域沿特定角度出射。
6.进一步地，两层绝缘层包括紧贴芯片的第一绝缘层和位于外侧的第二绝缘层。第一绝缘层和第二绝缘层的面积大于反光层的面积，反光层与芯片的侧面和顶面通过第一绝缘层彼此隔开不接触。
7.进一步地，芯片顶面的反光层形成为环状反光层。
8.进一步地，芯片顶面的未包覆区域为出光区域，出光区域相对于芯片的轴线呈中心对称或不对称；出光区域的形状为三角形、四边形、多边形、椭圆形、圆形或自由曲面形状中的一种。
9.进一步地，芯片的出光角度为180-2a度；其中，a为从出光区域的边缘发出的光束与反光层水平方向之间的最小夹角。
10.进一步地，绝缘反光结构包括位于芯片侧面的第一侧面绝缘层和位于芯片顶面的第一正面绝缘层、位于第一侧面绝缘层外部的侧面反光层和位于第一正面绝缘层外部的正
面反光层、以及位于侧面反光层外面的第二侧面绝缘层和位于正面反光层外面的第二正面绝缘层；其中，第一正面绝缘层、正面反光层以及第二正面绝缘层均为环状结构。
11.进一步地，第一侧面绝缘层和第一正面绝缘层、侧面反光层和正面反光层以及第二侧面绝缘层和第二正面绝缘层之间均为彼此联通且一体成型的结构。
12.进一步地，紧贴芯片的第一绝缘层对芯片发出的光能透射，反光层对芯片发出的光能反射。
13.进一步地，绝缘层的透光率大于等于60%；反光层的反射率大于等于60%。
14.进一步地，芯片至少包括衬底、发光层、第一半导体层、第二半导体层以及电流扩展层。第一半导体层为n型掺杂gan层，第二半导体层为p型掺杂gan层；或者，第一半导体层为n型掺杂gaas层，第二半导体层为p型掺杂algainp层。
15.本发明的mini/micro led芯片结构，通过调整顶面反光层的尺寸大小可以控制mini/micro led芯片远场光束角的大小。通过侧面反光层和顶面反光层对光线的阻挡作用可以防止芯片侧面出光，进而可以解决芯片的防漏光串扰问题。 此外，此种方法能兼容现有的mini/micro-led芯片或灯珠的工艺方法，该方法简单可靠，具有极大的应用市场。
附图说明
16.在下文中将基于实施例并且参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：图1为本发明可调出光角度的mini/micro led芯片结构的侧视图，其中，芯片为正装结构，图2为本发明可调出光角度的mini/micro led芯片结构的侧视图，其中，芯片为倒装结构。
17.5-电流扩展层、6-第二半导体层、7-发光层、8-第一半导体层、9-衬底、11-第一侧面绝缘层、12-第一正面绝缘层、21-侧面反光层、22-正面反光层、31-第二侧面绝缘层、32-第二正面绝缘层。
具体实施方式
18.下面将结合实施例对本发明作进一步说明。
19.如图1所示，为本发明可调出光角度的mini/micro led芯片结构的侧视图。本发明的芯片结构包括位于中部的芯片以及包覆在芯片侧面和顶面的绝缘反光结构。芯片至少包括发光层7。绝缘反光结构包括两层绝缘层（11、12、31、32）以及层叠设置在中间的反光层（21、22）。绝缘反光结构对芯片的侧面形成全包覆，绝缘反光结构的反光层对芯片的顶面形成部分包覆，所述绝缘反光结构的绝缘层对所述芯片的顶面形成部分包覆或全部包覆，以限制芯片发出的光仅能够通过顶面的未包覆区域沿特定的角度出射。在这种情况下，由于绝缘反光结构对芯片的侧面形成了全包覆，因此避免了芯片四面出光，使得光线仅在芯片的顶面射出，针对高密度超小间距的显示，有效避免了相邻像素的漏光串扰现象。此外，由于绝缘反光结构的反光层对芯片的顶面形成部分包覆，可以将芯片发出的光限制在封装结构的内部，仅在未包覆区域出光，有效调整了芯片的出光角度。
20.在上述的实施方式中，如图1所示，两层绝缘层包括紧贴芯片的第一绝缘层（11、12）和位于外侧的第二绝缘层（31、32）。第一绝缘层（11、12）和第二绝缘层（31、32）的面积大
于反光层（21、22）的面积。反光层（21、22）与芯片的侧面和顶面通过第一绝缘层（11、12）彼此隔开不接触。在这种情况下，反光层（21、22）可以完全包覆在第一绝缘层（11、12）和第二绝缘层（31、32）的内部没有暴露在外的地方。同时，通过设置第一绝缘层（11、12）可以保证反光层（21、22）不与芯片直接接触，彼此绝缘，有效避免了反光层导电的现象，进而提高了整个芯片的稳定性。
21.在上述的实施方式中，芯片顶面的反光层22形成为环状反光层。这样，芯片顶面的中部区域并没有被环状反光层所覆盖，此处可以出光。芯片顶面靠近四周的区域被环状反光层覆盖，环状反光层将该部分发出的光反射回芯片的内部。优选地，芯片的出光角度为180-2a度。a为从出光区域的边缘发出的光束与反光层水平方向之间的最小夹角。如图1所示，从mini/micro led芯片中发光层7发出的光经过led上端的出光层的时候，由于mini/micro led芯片出光层表面覆盖一层环状反光层22，导致小于角度a的光不能出射到mini/micro led芯片的外部，此时mini/micro led芯片的出光角度是180-2a度。因此，这样就控制了mini/micro led芯片远场出光角度。
22.在上述的实施方式中，出光区域可以由芯片顶面的未包覆区域限定。出光区域相对于芯片的轴线呈中心对称或不对称。当需要芯片发出的光为中心对称时，出光区域相对于芯片的轴线呈中心对称。当需要芯片发出的光为不对称时，出光区域相对于芯片的轴线不对称。此外，为了保证芯片发出的光束可以有各种各样不同的形状，出光区域的形状可以设置为三角形、四边形、多边形、椭圆形、圆形或自由曲面形状中的一种。
23.在上述的实施方式中，绝缘反光结构包括：位于芯片侧面的第一侧面绝缘层11和位于芯片顶面的第一正面绝缘层12、位于第一侧面绝缘层11外部的侧面反光层21和位于第一正面绝缘层12外部的正面反光层22、以及位于侧面反光层21外面的第二侧面绝缘层31和位于正面反光层22外面的第二正面绝缘层32。在一种实施方式中，第一正面绝缘层12和第二正面绝缘层32可以形成为覆盖整个芯片上表面的结构，仅有正面反光层22形成为环状结构。在另一种实施方式中，第一正面绝缘层12、正面反光层22以及第二正面绝缘层32均可以形成为环状结构，且第一正面绝缘层12和第二正面绝缘层32的面积大于正面反光层22的面积。这样，由于侧面反光层21和正面环状反光层22的存在，使得mini/micro led芯片不能侧面出光，从而避免了芯片侧面出射的光进入相邻像素的mini/micro led芯片造成漏光串扰的现象。
24.为了便于加工和保证芯片结构的牢固性，第一侧面绝缘层11和第一正面绝缘层12为彼此联通且一体成型的结构。侧面反光层21和正面反光层22为彼此联通且一体成型的结构。第二侧面绝缘层31和第二正面绝缘层32为彼此联通且一体成型的结构。这样，第一侧面绝缘层11和第一正面绝缘层12完全接触，没有不联通的区域；侧面反光层21和正面反光层22完全接触，没有不联通的区域；第二侧面绝缘层31和第二正面绝缘层32完全接触，没有不联通的区域。
25.此外，为了减少芯片的光损失，所以要求绝缘层具有透光性。具体地，紧贴芯片的第一绝缘层（11、12）对芯片发出的光能透射，反光层（21、22）对芯片发出的光能反射。优选地，绝缘层（11、12、31、32）的透光率大于等于60%；反光层（21、22）的反射率大于等于60%。
26.本发明的mini/micro led芯片，既可以是正装芯片也可以是倒装芯片。如图1所示，正装芯片包括从下至上依次层叠设置的衬底9、第一半导体层8、发光层7、第二半导体层
6以及电流扩展层5。如图2所示，倒装芯片包括从下至上依次层叠设置的电流扩展层5、第二半导体层6、发光层7、第一半导体层8以及衬底9。此外，本发明的mini/micro led芯片还可以由不同的材料制成。当芯片为gan基材料时，衬底为蓝宝石层，发光层为量子阱层，电流扩展层为ito导电透光层，第一半导体层可以为n型掺杂gan层，第二半导体层可以为p型掺杂gan层。当芯片为algainp基材料时，衬底为蓝宝石层，发光层为量子阱层，电流扩展层为ito导电透光层，第一半导体层可以为n型掺杂gaas层，第二半导体层可以为p型掺杂algainp层。
27.虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例， 而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

技术特征：
1.可调出光角度的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述mini/micro led芯片结构包括位于中部的芯片以及包覆在所述芯片侧面和顶面的绝缘反光结构，所述芯片至少包括发光层；所述绝缘反光结构包括两层绝缘层以及层叠设置在中间的反光层；其中，所述绝缘反光结构对所述芯片的侧面形成全包覆，所述绝缘反光结构的反光层对所述芯片的顶面形成部分包覆，所述绝缘反光结构的绝缘层对所述芯片的顶面形成部分包覆或全部包覆，以限制所述芯片发出的光仅能够通过顶面的未包覆区域沿特定角度出射。2.根据权利要求1所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述两层绝缘层包括紧贴芯片的第一绝缘层和位于外侧的第二绝缘层；所述第一绝缘层和第二绝缘层的面积大于所述反光层的面积，所述反光层与芯片的侧面和顶面通过所述第一绝缘层彼此隔开不接触。3.根据权利要求1所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述芯片顶面的反光层形成为环状反光层。4.根据权利要求1所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述芯片顶面的未包覆区域为出光区域，所述出光区域相对于芯片的轴线呈中心对称或不对称；所述出光区域的形状为三角形、四边形、多边形、椭圆形、圆形或自由曲面形状中的一种。5.根据权利要求4所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述芯片的出光角度为180-2a度；其中，a为从所述出光区域的边缘发出的光束与反光层水平方向之间的最小夹角。6.根据权利要求1所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述绝缘反光结构包括位于芯片侧面的第一侧面绝缘层和位于芯片顶面的第一正面绝缘层、位于第一侧面绝缘层外部的侧面反光层和位于第一正面绝缘层外部的正面反光层、以及位于侧面反光层外面的第二侧面绝缘层和位于正面反光层外面的第二正面绝缘层；其中，所述第一正面绝缘层、正面反光层以及第二正面绝缘层均为环状结构。7.根据权利要求6所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述第一侧面绝缘层和第一正面绝缘层、侧面反光层和正面反光层以及第二侧面绝缘层和第二正面绝缘层之间均为彼此联通且一体成型的结构。8.根据权利要求1所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，紧贴芯片的第一绝缘层对所述芯片发出的光能透射，所述反光层对所述芯片发出的光能反射。9.根据权利要求8所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述绝缘层的透光率大于等于60%；所述反光层的反射率大于等于60%。10.根据权利要求1-9中任意一项权利要求所述的mini/micro led芯片结构，其特征在于，所述芯片至少包括衬底、发光层、第一半导体层、第二半导体层以及电流扩展层；所述第一半导体层为n型掺杂gan层，所述第二半导体层为p型掺杂gan层；或者，所述第一半导体层为n型掺杂gaas层，所述第二半导体层为p型掺杂algainp层。

技术总结
本发明提供了一种可限制出光角度的Mini/Micro LED芯片结构。Mini/Micro LED芯片结构包括位于中部的芯片以及包覆在芯片侧面和顶面的绝缘反光结构。芯片至少包括发光层。绝缘反光结构包括两层绝缘层以及层叠设置在中间的反光层。绝缘反光结构对芯片的侧面形成全包覆，绝缘反光结构的反光层对芯片的顶面形成部分包覆，以限制芯片发出的光仅能够通过顶面的未包覆区域沿特定的角度出射。本发明的Mini/Micro LED芯片结构，通过顶面反光层可以限制Mini/Micro LED芯片远场光束角的大小，通过侧面反光层可以防止芯片侧面出光，解决了芯片的防漏光串扰问题。防漏光串扰问题。防漏光串扰问题。


技术研发人员：魏伟
受保护的技术使用者：盐城师范学院
技术研发日：2022.01.29
技术公布日：2023/8/9