TWI780195B - 高密度像素化發光二極體晶片和晶片陣列裝置以及製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明揭示像素化LED晶片及相關方法。像素化LED晶片包括佈置於透光基板上或上方的主動層,該主動層具有獨立地可電性存取的主動層部分。該等主動層部分經配置以照射不同透光基板部分,從而形成像素。各種增強可以有益地實現對比度提高(亦即,像素之間的串擾減少)且/或促進像素間光照均一性,而對光利用效率無不當限制。在一些態樣中,各基板部分之光提取表面包括突出特徵及光提取表面凹槽。將不同像素之間的側向邊界與所選定的光提取表面凹槽對齊。在一些態樣中,所選定的光提取表面凹槽延伸穿過該基板的完整厚度。另外或可替代地,可以達成其他技術益處。
Description
本文中的主題係關於固態發光裝置,包括相鄰發射體發射之間相互作用減少的電可接取發光二極體(LED)陣列晶片、合併一或多個LED陣列晶片的裝置,以及包括此類裝置的LED顯示器和光照設備,以及相關製造方法。 相關申請案之交叉參考
本案主張2018年4月10日提申之美國臨時專利申請案第62/655,303號、2018年4月10日提申之美國臨時專利申請案第62/655,296號以及2017年8月3日提申之美國臨時專利申請案第62/541,033號中之每一者的優先權,其中該前述申請案的完整內容以引用的方式併入本文中。
LED已廣泛地在各種光照情境中採用,用於液晶顯示器(LCD)系統之背光(例如作為陰極冷螢光燈之替代物),及用於依序光照式LED顯示器。利用LED陣列之應用包括汽車前燈、道路光照、燈具,以及各種室內、室外及專用情境。根據各種最終用途的LED裝置之所需特徵包括高發光效率、長壽命以及廣色域。
習知的彩色LCD顯示器系統需要濾色器(例如紅色、綠色及藍色),此內在地降低了光利用效率。利用自發射型LED且省去背光及濾色器需求的依序光照式LED顯示器實現了增強的光利用效率。
大型多色依序光照式LED顯示器(包括全色LED視訊螢幕)典型地包括許多個別LED面板、封裝及/或組件,從而提供根據相鄰像素之間的距離或「像素間距」所確定的影像解析度。依序光照式LED顯示器可以包括具有紅光、綠光及藍光LED陣列的「RGB」三色顯示器,以及具有紅光及綠光LED陣列的「RG」雙色顯示器。可以使用其他顏色及顏色組合。旨在大距離檢視之大型顯示器(例如電子廣告牌及體育場顯示器)典型地具有相對較大的像素間距,且通常包括具有多色(例如紅色、綠色及藍色)LED之離散LED陣列,該等LED可以獨立地操作以形成對檢視者而言呈現為全色像素的像素。檢視距離相對較短的中型顯示器需要較短的像素間距(例如3 mm或小於3 mm),且可以包括陣列式紅色、綠色及藍色LED組件安裝於單一電子裝置上的面板,該單一電子裝置附接至控制LED的驅動印刷電路板(PCB)。
各種LED陣列應用,包括(但不限於)汽車前燈、適於短距離檢視之高解析度顯示器,以及其他發光裝置,可以受益於較小的像素間距;然而,實際考慮因素已限制其實施。適用於安裝LED組件及封裝至PCB的習知拾取和放置技術可能難以按可靠方式在像素間距較小之高密度陣列中實施。另外,由於LED及磷光體發射具有全向特徵,因此可能難以防止陣列中之一個LED(例如第一像素)的發射與另一LED(例如第二像素)之發射明顯重疊,此重疊會減弱LED陣列裝置之有效解析度。為了改善均一性,特別是同時減少相鄰LED之發射之間的串擾或光溢出,相鄰LED(例如像素)之間避免不明亮或「黑暗」區域亦可能困難。此外,各種光偏析或光轉向結構添加於一或多個LED之光束路徑內可能導致光利用效率降低。此項技術繼續尋求像素間距較小、同時克服與習知裝置及生產方法相關之侷限的經改良LED陣列裝置。
本發明在各種態樣中係關於固態發光裝置,其包括多個獨立地可電性存取(electrically accessible)主動層部分以形成多個像素。在某些具體實例中,各種增強可以有益地實現對比度提高(亦即,像素之間的串擾減少)且/或促進像素間照度均一性,而對光利用效率無不當限制。另外或可替代地,可以達成其他技術益處。某些增強亦可促進高效製造。提供前述有利效果中之一或多者的例示性增強包括:使至少一些突出特徵之間的凹槽部分與像素之間的側向邊界對齊;向不同像素提供不同尺寸、形狀、數目及/或分佈(亦即,像素間變異)的突出特徵;向個別像素提供不同尺寸及/或形狀(亦即,像素內變化)的突出特徵;向具有側面之突出特徵提供十五度至四十五度範圍(或本文揭示之另一角度子範圍)內之垂向傾斜角(an angle of inclination from vertical);向突出特徵提供最大像素寬度(或最大作用區域寬度)之約五分之一至約一半的寬度;在像素之間提供底填充材料用於像素之光偏析及機械支撐;調節發光體材料在不同像素間的組成、濃度、粒度及/或分佈;及調節散射材料在不同像素間的組成、濃度、粒度及/或分佈。
在某些具體實例中,LED陣列可以如下形成:在由透光材料形成的基板上生長至少一個主動層,及界定多個交叉的第一凹槽,該等第一凹槽經界定而穿過至少一個主動層之完整厚度以在側向上將至少一個主動層分隔成由基板支撐的多個主動層部分。基板包括支撐LED陣列的光射入表面,及通常位於光射入表面對面的光提取表面。延伸穿過光射入表面且可以延伸穿過基板之完整厚度的多個交叉之第二凹槽用於(a)界定基板之透光部分之間的邊界及(b)減少透光部分之間的串擾。光提取表面之突出特徵可以藉由多個交叉的光提取表面凹槽分隔開。
在本發明之一個態樣中,像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層;及支撐多個主動層部分的多個基板部分,其中各基板部分包含透光材料、光射入表面及光提取表面,其中光射入表面佈置於主動層與光提取表面之間;其中多個主動層部分中之各主動層部分為獨立地可電性存取的且經配置以照射多個基板部分中之不同基板部分且透射光穿過基板部分之光提取表面,以便多個主動層部分與多個基板部分形成多個像素;其中各基板部分之光提取表面包含多個突出特徵及多個光提取表面凹槽,且多個突出特徵中之各突出特徵藉由多個光提取表面凹槽中之光提取表面凹槽與至少一個其他突出特徵分隔;且其中多個像素中之不同像素之間的側向邊界與多個光提取表面凹槽中之所選定的光提取表面凹槽對齊。
在某些具體實例中,多個像素中之不同像素之間的側向邊界與延伸穿過基板部分之完整厚度之多個光提取表面凹槽中的所選定的光提取表面凹槽對齊。
在某些具體實例中,多個突出特徵包含包括第一尺寸的第一組突出特徵,且包含包括第二尺寸的第二組突出特徵,其中第二尺寸不同於第一尺寸。
在某些具體實例中,第一尺寸及第二尺寸包含高度、寬度或長度中的至少一者。
在某些具體實例中,多個突出特徵包含包括第一形狀的第一組突出特徵,且包含包括第二形狀的第二組突出特徵,其中第二形狀不同於第一形狀。
在某些具體實例中,多個突出特徵中的各突出特徵包含具有多個傾斜側面的多面體或截斷多面體形狀,且多個傾斜側面中的各傾斜側面包含約十五度至約四十五度範圍內的垂向傾斜角。
在某些具體實例中,多個突出特徵中之各突出特徵所包含的最大寬度為多個像素中之與各突出特徵相關之像素之最大寬度的約五分之一至約一半。
在某些具體實例中,多個基板部分包含多個側向邊緣;多個突出特徵包含鄰近於多個側向邊緣之至少一些側向邊緣定位的第一組突出特徵,且包含遠離多個側向邊緣定位的第二組突出特徵;且第一組突出特徵中之至少一些突出特徵在(a)尺寸、(b)形狀、(c)數目或(d)分佈中的至少一者方面不同於第二組突出特徵中之至少一些突出特徵。
在某些具體實例中,多個基板部分包含多個轉角;多個突出特徵包含鄰近於多個轉角定位的第一組突出特徵,且包含遠離多個轉角定位的第二組突出特徵;且第一組突出特徵中的至少一些突出特徵在(a)尺寸、(b)形狀、(c)數目或(d)分佈中的至少一者方面不同於第二組突出特徵中的至少一些突出特徵。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含至少一種佈置於多個突出特徵上或上方的發光體材料,其中該至少一種發光體材料經配置以接收多個主動層部分所發出之光的至少一部分且回應性地產生發光體發射。
在某些具體實例中,與多個像素中之至少一個第一像素相關的發光體材料就(a)組成、(b)濃度、(c)粒度或(d)分佈而言不同於與多個像素中之至少一個第二像素相關的發光體材料。
在某些具體實例中,多個基板部分包含碳化矽,且多個主動層部分包含至少一種第III族氮化物材料。
在某些具體實例中,多個主動層部分中的各主動層部分包括分開的陽極及陰極。
在本發明的另一個態樣中,像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層,其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的,以形成多個像素;其中多個像素中的各像素包含陽極及陰極;且(i)多個像素之側向側壁之間且(ii)多個像素中之各像素的陽極與陰極之間佈置有底填充材料。
在某些具體實例中,底填充材料包含光改向(light-altering)或光反射材料。
在某些具體實例中,光改向或光反射材料包含懸浮於黏合劑中的光改向或光反射顆粒。
在某些具體實例中,光改向或光反射顆粒包含二氧化鈦顆粒且黏合劑包含聚矽氧。
在某些具體實例中,二氧化鈦顆粒相對於聚矽氧的重量比在50%至150%範圍內。
在某些具體實例中,多個像素之側向側壁之間的底填充材料寬度不大於約60微米(μm)。
在某些具體實例中,多個像素之側向側壁之間的底填充材料寬度在約10 μm至約30 μm範圍內。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含支撐多個主動層部分的多個基板部分,其中各基板部分包含透光材料。
在某些具體實例中,像素化LED晶片的多個基板部分之間缺乏氣隙(air gap)。
在某些具體實例中,多個基板部分包含碳化矽。
在某些具體實例中,多個基板部分包含藍寶石。
在本發明之另一個態樣中,汽車應用及產品用的像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層,其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的,以形成多個像素;且多個主動層部分之間佈置有底填充材料,其中底填充材料包含肖氏D硬度(Shore D hardness scale)指標硬度值為至少40的材料。
在某些具體實例中,底填充材料包含肖氏D硬度指標硬度值在約40至約100範圍內的材料。
在某些具體實例中,底填充材料包含肖氏D硬度指標硬度值在約60至約80範圍內的材料。
在某些具體實例中,底填充材料包含光改向或光反射材料。
在某些具體實例中,光改向或光反射材料包含懸浮於黏合劑中的光改向或光反射顆粒。
在某些具體實例中,光改向或光反射顆粒包含二氧化鈦顆粒且黏合劑包含聚矽氧。
在某些具體實例中,多個像素中的各像素包含陽極及陰極。
在某些具體實例中,多個像素之各像素的陽極與陰極之間佈置有底填充材料。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含位於多個像素上的發光體材料。
在某些具體實例中,發光體材料包含肖氏D硬度指標硬度值小於約40的材料。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含支撐多個主動層部分的多個基板部分,其中各基板部分包含透光材料。
在某些具體實例中,多個基板部分包含碳化矽。
在某些具體實例中,多個基板部分包含藍寶石。
在本發明的另一個態樣中,像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層;包含支撐多個主動層部分之多個不連續基板部分的基板,其中各基板部分包含透光材料,其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的且經配置以照射多個不連續基板部分之不同基板部分且透射光穿過基板部分,以便多個主動層部分與多個不連續基板部分形成多個像素;以及位於多個像素上的第一發光體材料。
在某些具體實例中,第一發光體材料包含一或多種包括青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值發射波長的材料。
在某些具體實例中,第一發光體材料在多個不連續基板部分上為連續的。
在某些具體實例中,第一發光體材料包含在多個像素中之像素之間對齊的多個光隔離元件。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含位於多個像素之像素之間且與多個光隔離元件對齊的底填充材料。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含位於第一發光體材料及多個光隔離元件上方的第二發光體材料。
在某些具體實例中,第一發光體材料包含磷光體顆粒及散射顆粒。
在某些具體實例中,散射顆粒包含熔融二氧化矽、煙霧狀二氧化矽或二氧化鈦顆粒中的至少一者。
在本發明的另一個態樣中,像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層,其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的,以形成多個像素;以及位於多個像素上的第一發光體材料,其中第一發光體材料包含在多個像素之像素之間對齊的多個光隔離元件。
在某些具體實例中,第一發光體材料包含一或多種包括青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值發射波長的材料。
在某些具體實例中,第一發光體材料在多個像素上為連續的。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含位於多個像素之像素之間且與多個光隔離元件對齊的底填充材料。
在某些具體實例中,像素化LED晶片進一步包含位於第一發光體材料及多個光隔離元件上方的第二發光體材料。
在某些具體實例中,多個光隔離元件包含存在於第一發光體材料中的切口。
在本發明的另一個態樣中,像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層;以及支撐多個主動層部分的多個基板部分,其中各基板部分包含透光材料、光射入表面及光提取表面,其中光射入表面佈置於主動層與光提取表面之間;其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的且經配置以照射多個基板部分中的不同基板部分且透射光穿過基板部分的光提取表面,以便多個主動層部分與多個基板部分形成多個像素;其中多個基板部分中的至少一個基板部分包含:包含位於兩個相對面之間之第一角的第一突出特徵;及包含位於兩個相對面之間之第二角的第二突出特徵,其中第二角大於第一角。
在某些具體實例中,第二角超過第一角至少十五度。
在某些具體實例中,第二角為約九十度且第一角為約六十度。
在某些具體實例中,第二突出特徵比第一突出特徵更接近像素側壁。
在某些具體實例中,第一突出特徵及第二突出特徵包含碳化矽。
在本發明的另一個態樣中,像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層;及支撐多個主動層部分的多個基板部分,其中各基板部分包含透光材料、光射入表面及光提取表面,其中光射入表面佈置於主動層與光提取表面之間;其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的且經配置以照射多個基板部分的不同基板部分且透射光穿過基板部分的光提取表面,以便多個主動層部分與多個基板部分形成多個像素;其中各基板部分之光提取表面包含位於多個像素之像素側壁之間的光提取表面凹槽;且像素化LED晶片進一步包含位於像素側壁上的反射層。
在某些具體實例中,反射層包含金屬反射層、介電質反射層以及其組合中的至少一者。
在本發明的另一個態樣中,汽車應用及產品用的像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層;及包含支撐多個主動層部分之多個基板部分的基板,其中各基板部分包含光提取表面;其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的且經配置以照射多個基板部分中的不同基板部分且透射光穿過基板部分的光提取表面,以便多個主動層部分與多個基板部分形成多個像素;其中各基板部分的光提取表面包含至少一個第一光提取表面凹槽及至少一個第二光提取表面凹槽;且其中至少一個第二光提取表面凹槽與多個像素之相鄰像素之間的街道對齊;且像素化LED晶片包括以下特徵(i)或(ii)中之至少一者:(i)至少一個第一光提取表面凹槽向基板內的延伸比至少一個第二光提取表面凹槽更深,或(ii)第二光提取表面凹槽包含比第一光提取表面凹槽更寬的底部。
在某些具體實例中,至少一個第一光提取表面凹槽向基板內的延伸比至少一個第二光提取表面凹槽更深。
在某些具體實例中,第二光提取表面凹槽包含比第一光提取表面凹槽更寬的底部。
在本發明的另一個態樣中,一種用於製造供汽車應用及產品用之像素化LED照明裝置的方法包含:在基板上界定穿過主動層的多個凹槽或街道以形成多個主動層部分,其中基板包含(i)鄰近於多個主動層部分的光射入表面,及(ii)通常位於光射入表面對面的光提取表面,其中多個凹槽或街道中的凹槽或街道(a)經界定而穿過光射入表面且小於基板的完整厚度且(b)通常佈置於多個主動層部分之間,且基板包括與多個主動層部分導電連通的多個陽極-陰極對;將基板安裝於安裝表面上方;將基板安裝於安裝表面上方之後,使基板薄化;沿著與多個凹槽或街道對齊的多個區域、穿過基板的完整厚度移除基板的一部分,以形成多個不連續基板部分。
在某些具體實例中,多個主動層部分中的各主動層部分經配置以照射多個透光部分中的不同透光部分且透射光穿過光提取表面,以便多個主動層部分與多個不連續基板部分形成多個像素,且多個像素中的像素包含最大像素寬度;且方法進一步包含在光提取表面中形成多個突出特徵,其中多個突出特徵中的各突出特徵包含最大像素寬度之約五分之一至約一半範圍內的寬度。
在某些具體實例中,方法進一步包含將第一發光體材料施加至光提取表面。
在某些具體實例中,方法進一步包含將在多個像素之像素之間對齊的第一發光體材料之一部分移除以形成多個光隔離元件。
在某些具體實例中,方法進一步包含位於第一發光體材料及多個光隔離元件上方的第二發光體材料。
在某些具體實例中,方法進一步包含在基板安裝於安裝表面上方之前,使多個陽極-陰極對平坦化。
在某些具體實例中,方法進一步包含在使基板薄化之前,在基板與安裝表面之間、在多個陽極-陰極對之間及在多個主動層部分之間施加底填充材料。
在本發明的另一個態樣中,一種用於製造供汽車應用及產品用之像素化LED照明裝置的方法包含:在基板上界定穿過主動層的多個凹槽或街道以形成多個主動層部分,其中基板包含(i)鄰近於多個主動層部分的光射入表面,及(ii)通常位於光射入表面對面的光提取表面,其中多個凹槽或街道中的凹槽或街道(a)經界定而穿過光射入表面且小於基板的完整厚度且(b)通常佈置於多個主動層部分之間,且基板包括與多個主動層部分導電連通的多個陽極-陰極對;將基板安裝於安裝表面上方;在基板與安裝表面之間、在多個陽極-陰極對之間且在多個主動層部分之間施加底填充材料;以及在基板與安裝表面之間施加底填充材料之後,使基板薄化。
在某些具體實例中,方法進一步包含沿著多個區域移除基板之一部分,其中多個區域中的一些區域與多個凹槽或街道對齊。
在某些具體實例中,方法進一步包含沿著與多個凹槽或街道對齊的多個區域、穿過基板的完整厚度移除基板的一部分,以形成多個不連續基板部分。
在某些具體實例中,方法進一步包含使多個不連續基板部分、底填充材料及多個陽極-陰極對與安裝表面分離。
在本發明的另一個態樣中,一種用於製造供汽車應用及產品用之像素化LED照明裝置的方法包含:界定多個穿過主動層的凹槽或街道以形成多個主動層部分;在多個主動層部分上沈積多個陽極-陰極對,以形成多個個別可電性存取的像素;將多個像素安裝於安裝表面上方;將第一發光體材料施加至多個像素上;以及將多個像素中的各像素之間之第一發光體材料的至少一部分移除,以形成多個光隔離元件。
在某些具體實例中,移除第一發光體材料的至少一部分包含使鋸條穿過第一發光體材料。
在某些具體實例中,方法進一步包含位於第一發光體材料及多個光隔離元件上方的第二發光體材料。
在某些具體實例中,方法進一步包含在多個像素安裝於安裝表面上方之後,將底填充材料施加於多個凹槽或街道內及多個陽極-陰極對之間。
在某些具體實例中,方法進一步包含以多個基板部分支撐多個主動層部分。
在某些具體實例中,方法進一步包含在施加第一發光體材料之前移除多個基板部分。
在某些具體實例中,方法進一步包含位於第一發光體材料及多個光隔離元件上方的第二發光體材料。
在本發明的另一個態樣中,照明裝置包含至少一個像素化LED晶片,其中至少一個像素化LED晶片包含:包含多個主動層部分的主動層,其中多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的,以形成多個像素;以及佈置於多個像素之側向側壁之間的底填充材料;其中至少一個像素化LED晶片經配置以使至少一個影像投射至表面上。
在某些具體實例中,底填充材料包含絕緣材料、懸浮於黏合劑中之光改向顆粒或懸浮於黏合劑中之光反射顆粒中的至少一者。
在某些具體實例中,至少一個影像包括文數位字符、符號、不同顏色、靜態影像及移動影像(諸如視訊)中的至少一者。
在某些具體實例中,多個像素中的個別像素或像素子組經配置以選擇性地啟動或不啟動,從而形成至少一個影像。
在某些具體實例中,多個像素中的各像素經配置以同時啟動或不啟動,從而提供一般光照。
在某些具體實例中,表面包含告示板或標牌的直立表面。
在某些具體實例中,照明裝置包含室內照明裝置,包括以下中的至少一者:區域燈、下照燈、高架或低架照明燈具、懸掛式照明燈具、嵌燈、壁掛式或吊頂式燈具、軌道照明、台燈或地燈或燈泡。
在某些具體實例中,照明裝置包含室外照明裝置,包括以下中的至少一者:區域燈、街道或道街燈具、天棚燈具、隧道燈具(soffit light fixture)、停車庫照明燈具、泛光燈,及壁掛式或吊頂式室外燈具。
在某些具體實例中,照明裝置包含經配置以向顯示螢幕提供局部調光的顯示器背光。
在某些具體實例中,照明裝置包含便攜式或手持式照明裝置,包括以下中的至少一者:手電筒、個人電腦、平板電腦、電話或手錶。
在某些具體實例中,任何前述裝置或裝置製造方法(或如本文所揭示之其他裝置及方法)可以用於非汽車產品及應用。
在某些具體實例中,任何前述裝置或裝置製造方法(或如本文所揭示之其他裝置及方法)可以用於汽車產品及應用。
在另一態樣中,如本文所述的任一前述態樣及/或各種獨立態樣及特徵可以組合以得到額外優勢。如本文所揭示的各種特徵及元件中之任一者可以與所揭示之一或多種其他特徵及元件組合,除非本文中有相反說明。
本發明之其他態樣、特徵及具體實例自隨後之揭示內容及所附申請專利範圍將更加顯而易見。
本文揭示之固態發光裝置包括多個獨立地可電性存取的主動層部分,以形成多個像素。在某些具體實例中,各種增強可以有益地實現對比度提高(亦即,像素之間的串擾減少)且/或促進像素間均一性,而對光利用效率無不當限制。亦可實現發光裝置的高效製造。涵蓋其他的及/或替代的有益效應。提供本文所述之一或多種技術益處的例示性增強包括(但不限於):使至少一些突出特徵之間的凹槽部分與像素之間的側向邊界對齊;向不同像素提供不同尺寸、形狀、數目及/或分佈(亦即,像素間變異)的突出特徵;向個別像素提供不同尺寸及/或形狀(亦即,像素內變異)的突出特徵;向具有側面的突出特徵提供十五至四十五度範圍(或本文揭示之另一角度子範圍)內的垂向傾斜角;向突出特徵提供最大像素寬度(或最大作用區域寬度)之約五分之一至約一半的寬度;調節發光體材料在不同像素間的組成、濃度、粒度及/或分佈;及調節散射材料在不同像素間的組成、濃度、粒度及/或分佈。
如本文所用,「像素化LED晶片」係指無機發光裝置或其前驅物,其中主體或膜包含至少一個由半導體材料製成的層或區域,該層或區域配置成當施加電流時發出可見光、紅外光及/或紫外光的子區域或像素。像素化LED晶片可以包括主動層,該主動層被分隔成多個主動層部分,以便各像素包含不同的主動層部分。像素化LED晶片亦可包括支撐主動層的基板。可以部分地或完整地穿過基板的厚度將基板分隔成多個基板部分以支撐各像素中的不同主動層部分。視具體實例而定,像素化LED晶片可以包括發光體材料,包括磷光體或其他轉化材料,以及與像素化LED晶片整合在一起的其他物理光學結構。
本文所闡述之具體實例代表使熟習此項技術者能夠實施具體實例所必需的資訊,且說明實施具體實例之最佳方式。熟習此項技術者結合附圖閱讀以下說明後,將瞭解本發明之構思且將認識本文中未具體提出的此等構思之應用。應瞭解,此等構思及應用屬於本發明及隨附申請專利範圍之範疇內。
應瞭解,儘管本文中可使用術語第一、第二等來描述各種元件,但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用於將一元件與另一元件區分。舉例而言,在不脫離本發明之範疇的情況下,可將第一元件稱為第二元件,且類似地,可將第二元件稱為第一元件。如本文所用,術語「及/或」包括相關所列項中之一或多者的任一者及全部組合。
應瞭解,當諸如層、區域或基板之元件被稱作「位於另一元件上」或延伸「至另一元件上」時,其可直接位於另一元件上或直接延伸至另一元件上,或亦可存在中間元件。相比之下,當一元件被稱作「直接位於另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時,不存在中間元件。同樣,應瞭解,當諸如層、區域或基板之元件被稱作「位於另一元件上方」或「在另一元件上方」延伸時,其可直接位於另一元件上方或直接在另一元件上方延伸,或亦可存在中間元件。相比之下,當一元件被稱作「直接位於另一元件上方」或「直接在另一元件上方延伸」時,不存在中間元件。亦應瞭解,當元件被稱作「連接」或「耦接」至另一元件時,該元件可直接地連接或耦接至另一元件,或可存在中間元件。相比之下,當元件被稱作「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時,不存在中間元件。
相對術語,諸如「下方」、「上方」、「上部」、「下部」、「水平」或「垂直」,在本文中可以用於描述一個元件、層或區域相對於另一元件、層或區域之關係,如圖式中所說明。應瞭解,此等術語及上文所論述之術語意欲涵蓋除圖中所描繪之取向之外的不同裝置取向。
本文所用之術語僅用於描述特定具體實例之目的,而非意欲限制本發明。如本文所用,單數形式「一」及「該」亦意欲包括複數形式,除非上下文另有明確說明。進一步應瞭解,術語「包含」及/或「包括」當在本文中使用時說明所述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件之存在,但不排除一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
除非另外定義,否則本文所使用之所有術語(包含技術及科學術語)具有與本發明所屬領域中具通常知識者通常所理解相同的含義。應進一步瞭解,本文所用的術語應解釋為具有符合其在本說明書上下文中及相關技術中之含義的含義,且不應在理想化或過度正式的意義上解釋,除非本文中明確如此定義。
如本文所用,固態發光裝置之「主動層」或「主動區域」係指其中多數電子載體與少數電子載體(例如電洞及電子)再結合而產生光。一般而言,根據本文所揭示之具體實例的主動層或區域可以包括雙異質結構或井結構,諸如量子井結構。主動層或區域可以包括多個層或區域,諸如多量子井結構。
本文揭示之固態發光裝置可以包括至少一個固態光源(例如LED或像素化LED晶片)及一或多種佈置成接收至少一個固態光源之發射的發光體材料(在本文中亦稱為發光體)。發光體材料可以包括磷光體、閃爍體、發光體墨水、量子點材料、日光色膠帶或其類似物中之一或多者。在某些具體實例中,發光體材料可呈一或多種佈置於黏合劑(諸如聚矽氧或玻璃)中之磷光體及/或量子點形式,其佈置形式為單晶板或層、多晶板或層及/或燒結板。在某些具體實例中,諸如磷光體之發光體材料可以旋塗或噴塗於LED陣列或像素化LED晶片之表面上。在某些具體實例中,發光體材料可以位於LED陣列或像素化LED晶片之生長基板、磊晶層及/或載體基板上。必要時,包括一或多種發光體材料的多個像素可以製成單一板片。一般而言,固態光源可以產生具有第一峰值波長之光。至少一個接收由固態光源產生之至少一部分光的發光體可以重新發射具有與第一峰值波長不同之第二峰值波長的光。可以選擇固態光源及一或多種發光體材料,以使得其合併之輸出產生具有一或多種所需特徵的光,諸如顏色、色點、強度等。在某些具體實例中,像素化LED晶片中之一或多個覆晶LED或像素的聚集發射,視情況與一或多種發光體材料組合,可以佈置成提供冷白色光、中性白色光或暖白色光,諸如在2500 K至10,000 K之色溫範圍內。在某些具體實例中,可以使用具有青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值波長之發光體材料。在某些具體實例中,可以藉由諸如噴塗、浸漬、液體施配、粉末塗佈、噴墨印刷或類似方法將發光體材料添加至一或多個發射表面(例如頂表面及一或多個邊緣表面)。在某些具體實例中,可以將發光體材料分散於封裝劑、黏合劑或其他黏合介質中。
在某些具體實例中,光微影圖案化或其他模板型圖案化可以用於將不同發光體材料施加於與基板相關之不同像素上或上方,以提供在(a)組成、(b)濃度、(c)粒度或(d)分佈方面相異於不同像素的發光體材料及/或散射材料。
在某些具體實例中,散射材料可以添加於發光體材料上方或併入發光體材料中。散射材料可以包括佈置於黏合劑(諸如聚矽氧)中的散射顆粒。散射顆粒影響光之全內反射(TIR),以促進與散射材料相互作用之光的散射及混合。散射顆粒可以包括熔融二氧化矽、煙霧狀二氧化矽,或二氧化鈦(TiO2)顆粒,以及其他。在一些具體實例中,散射材料包括一層施加於發光體材料上的懸浮於黏合劑中之散射顆粒。在其他實施例中,散射顆粒可以納入發光體材料內,使得發光體材料包含懸浮於相同黏合劑中的發光體顆粒及散射顆粒。
如本文所用,當撞擊發光裝置之一個層或區域的所發射輻射至少70%通過該層或區域射出時,可以將該層或區域視為「透明(transparent)」。舉例而言,在經配置以發射可見光之LED的上下文中,適當純的晶體基板材料碳化矽或藍寶石可以視為透明的。此外,如本文所用,當撞擊LED之一個層或區域的角平均發射輻射至少70%被反射時,將該層或區域視為「反射」或體現為「反射體」。在一些具體實例中,當撞擊該層或區域之角平均發射輻射至少90%被反射時,將LED視為「反射」或體現為「反射體」。舉例而言,在基於氮化鎵(GaN)之藍光及/或綠光LED的上下文中,銀(例如至少70%反射率,或至少90%反射率)可以視為反射性材料或反射材料。在紫外光(UV)LED之情況下,可以選擇適當材料以提供所需的反射率(且在一些具體實例中,為高反射率)及/或所需的吸光度(且在一些具體實例中,為低吸光度)。在某些具體實例中,可以配置「透光」材料以透射具有所需波長之發射輻射的至少50%。
本文揭示之某些實施例係關於覆晶LED裝置或覆晶像素化LED晶片的用途,其中透光基板呈現所暴露的發光表面。在某些具體實例中,透光基板體現為或包括LED生長基板,其中多個LED生長於形成發光表面或區域之同一基板上。在某些具體實例中,像素化LED晶片包括多個主動層部分,該等主動層部分由生長基板上所生長的主動層形成。在某些具體實例中,像素可以共用像素化LED晶片之功能層。在某些具體實例中,可以將生長基板之一或多個部分(或整體)及/或磊晶層之一部分變薄或移除。在某些具體實例中,可以將第二基板(諸如載體基板或臨時基板以執行晶片處理)添加至像素化LED晶片或其前驅物中,無論生長基板是否已部分或完全移除。在某些具體實例中,透光基板包括碳化矽(SiC)、藍寶石或玻璃。多個LED(例如覆晶LED或覆晶像素)可以在基板上生長且併入發光裝置中。在某些具體實例中,基板(例如矽)可以包括通孔,該等通孔經佈置以與其上所安裝或生長之LED晶片產生接觸。在某些具體實例中,作為使用覆晶的一個替代方案,個別LED或LED封裝可以個別地置放及安裝於基板上或上方以形成陣列。舉例而言,可以使用多個晶圓級封裝LED來形成LED陣列或子陣列。
當使用體現覆晶配置之LED時,所需的覆晶LED中併入多層反射體且併入沿著與半導體層相鄰之內表面圖案化的透光(較佳為透明)基板。在一些具體實例中,覆晶LED或覆晶像素包括間隔開且沿著同一表面延伸的陽極及陰極觸點,其中此表面位於透光(較佳為透明)基板所界定之表面的對面。覆晶LED可以稱為水平結構,反之,垂直結構的觸點位於LED晶片之相對面上。在某些具體實例中,透明基板可以圖案化、粗糙化或以其他方式紋理化,以提供使折射機率增加而超過內反射的不同表面,從而增強光提取。基板可以藉由此項技術中已知之各種方法中之任一者來圖案化或粗糙化,包括(但不限於)使用任何合適蝕刻劑、視情況與一或多個遮罩組合、藉由蝕刻(例如光微影蝕刻)來形成奈米級特徵。
基板之圖案化或紋理化可取決於基板材料,以及所涉及的光提取效率及/或像素分隔問題。若使用承載多個LED(例如覆晶LED或覆晶像素)之碳化矽基板,則碳化矽折射率與LED之基於GaN之主動區域良好匹配,因此主動區域之發光具有容易進入基板的傾向。若使用承載多個LED(例如覆晶LED或覆晶像素)之藍寶石基板,則可能需要在主動區域與基板之間提供圖案化、粗糙化或紋理化界面以促進LED發射傳入基板內。就基板之光提取表面而言,在某些具體實例中,可能需要提供圖案化、粗糙化或紋理化之表面以促進自基板提取光。在移除生長基板的具體實例中,GaN磊晶發光表面可以粗糙化、圖案化及/或紋理化。
在某些具體實例中,LED或像素可以在第一材料(例如矽、碳化矽或藍寶石)之第一基板上生長,第一(生長)基板可以部分地移除(例如薄化)或完全移除,且LED或像素可以接合至、安裝至或以其他方式支撐於其中透射LED發射的第二材料(例如玻璃、藍寶石等)之第二基板上,其中第二材料的LED發射透射率較佳大於第一材料。第一(生長)基板之移除可藉由任何適當方法進行,諸如使用如下減弱及/或分離的內部分離區域或分離層:施加能量(例如雷射光柵化、音波、熱量等)、斷裂、一或多個加熱及冷卻循環、化學移除及/或機械移除(例如包括一或多個研磨、研光及/或拋光步驟),或藉由任何適當之技術組合。在某些具體實例中,一或多個基板可以接合至或以其他方式連接至載體。一或多個LED或像素接合至基板或基板接合至載體可以藉由任何合適之方法執行。可使用此項技術中已知的任何合適之晶圓接合技術,諸如可以依賴於凡得瓦爾鍵(van der Waals bond)、氫鍵、共價鍵及/或機械互鎖。在某些具體實例中,可使用直接接合。在某些具體實例中,接合可以包括一或多個表面活化步驟(例如電漿處理、化學處理及/或其他處理方法),隨後施加熱量及/或壓力,視情況隨後執行一或多個退火步驟。在某些具體實例中,可以另外或替代地使用一或多種促黏材料。
在某些具體實例中,LED陣列包括生長於單個第一(或生長)基板上之多個覆晶LED或覆晶像素,其中自LED移除生長基板及向LED中添加第二基板(或載體),其中該第二基板包括一或多個反射層、通孔及磷光體層(例如旋塗之磷光體層)。在某些具體實例中,LED陣列包括生長於單個生長基板上之多個覆晶LED或覆晶像素,其中生長基板及/或載體中界定有溝槽、凹槽或其他特徵,且該等特徵用於形成光影響元件,其視情況填充有一或多種材料以便在個別LED或像素之間形成網格。
在使用覆晶LED或覆晶像素的某些具體實例中,可以提供透光基板、多個半導體層、多層反射體及鈍化層。透光基板較佳為透明的,其圖案化表面包括多個凹入特徵及/或多個凸起特徵。多個半導體層與圖案化表面相鄰,且包括包含第一類型之摻雜的第一半導體層及包含第二類型之摻雜的第二半導體層,其中發光主動區域佈置於第一半導體層與第二半導體層之間。多層反射體鄰近於多個半導體層佈置且包括金屬反射體層及介電質反射體層,其中介電質反射體層佈置於金屬反射體層與多個半導體層之間。鈍化層佈置於金屬反射體層與第一及第二電觸點之間,其中第一電觸點佈置成與第一半導體層導電連通,且第二電觸點佈置成與第二半導體層導電連通。在某些具體實例中,導電性微觸點之第一陣列延伸穿過鈍化層且提供第一電觸點與第一半導體層之間的電連通,且導電性微觸點之第二陣列延伸穿過鈍化層。在某些具體實例中,可用於形成及支撐覆晶LED或覆晶像素陣列之基板可以包括藍寶石;或者,該基板可以包括矽、碳化矽、第III族氮化物材料(例如GaN),或前述材料之任何組合(例如藍寶石上矽等)。關於製造覆晶LED的其他細節揭示於美國專利申請公開案第2017/0098746A1號(案號P2426US1)中,其完整內容以引用之方式併入本文中。
圖1說明單一覆晶LED 10,其包括基板15、第一電觸點61及第二電觸點62,以及佈置於其間的功能堆疊60(合併至少一個發光主動區域25)。根據一個具體實例,覆晶LED 10包括鄰近於LED10之半導體層的圖案化內部透光表面14(具有多個凹入及/或凸起特徵17),包括鄰近於半導體層的多層反射體。透光(較佳為透明)基板15具有外主表面11、側邊緣12及圖案化表面14。包夾發光主動區域25的多個半導體層21、22與圖案化表面14相鄰,且可經由氣相磊晶或任何其他合適的沈積方法沈積。在一個實施方案中,鄰近於基板15的第一半導體層21包含n摻雜材料(例如n-GaN),且第二半導體層22包含p摻雜材料(例如p-GaN)。包括主動區域25之多個半導體層21、22的中心部分向遠離基板15的方向延伸,以形成凸台29,該凸台在側向上以至少一個含有鈍化材料(例如氮化矽作為鈍化層50的一部分)的凹槽39為界,且在垂向上以第一半導體層21之表面延伸部分21A為界。
多層反射體鄰近於第二半導體層22佈置(例如位於其上),其中該多層反射體由介電質反射體層40及金屬反射體層42組成。介電質反射體層40佈置於金屬反射體層42與第二半導體層22之間。在某些實施方案中,介電質反射體層40包含二氧化矽,且金屬反射體層42包含銀。介電質反射體層40中界定有許多導電通孔41-1、41-2且該等導電通孔較佳接觸佈置於第二半導體層22與金屬反射體層42之間。在某些實施方案中,導電通孔41-1、41-2包含與金屬反射體層42基本上相同的材料。在某些實施方案中,介電質反射體層40及金屬反射體層42中的至少一者(較佳為兩者)佈置於與第二半導體層22端接之凸台29的基本上整個主表面上方(例如第二半導體層22之凸台部分之主(例如下部)表面的至少約90%、至少約92%或至少約95%)。
障壁層48(包括部分48-1及48-2)較佳設置於金屬反射體層42與鈍化層50之間。在某些實施方案中,障壁層48包含濺鍍的Ti/Pt、繼之為蒸發的Au,或包含濺鍍的Ti/Ni、繼之為蒸發的Ti/Au。在某些實施方案中,障壁層48可以發揮防止金屬自金屬反射體層42遷移的作用。鈍化層50佈置於障壁層48與(i)外部可接取的第一電觸點(例如電極,或陰極)61及(ii)外部可接取的第二電觸點(例如電極,或陽極)62之間,兩種電觸點均沿著覆晶LED 10之下表面54佈置,藉由間隙59分隔開。在某些實施方案中,鈍化層50包含氮化矽。鈍化層50包括佈置於其中的含金屬中間層55,其中中間層55可以包括Al或另一合適金屬(或基本上由Al或另一合適金屬組成)。
LED10包括延伸穿過鈍化層50的第一微觸點陣列63及第二微觸點陣列64,其中第一微觸點陣列63提供第一電觸點61與第一(例如n摻雜)半導體層21之間的導電連通,且第二微觸點陣列64提供第二電觸點62與第二(例如p摻雜)半導體層22之間的導電連通。第一微觸點陣列63自第一電觸點61(例如n觸點)延伸穿過鈍化層50,穿過中間層55中所界定的開口,穿過障壁層48之第一部分48-1中所界定的開口52,穿過金屬反射體層42之第一部分42-1中所界定的開口,穿過介電質反射體層40之第一部分40-1中所界定的開口,穿過第二半導體層22,且穿過主動區域25,端接於第一半導體層21。在界定於中間層55、障壁層48之第一部分48-1、金屬反射體層42之第一部分42-1及介電質反射體層40之第一部分40-1中的開口內,介電質反射體層40的介電質材料在側向上包封第一微觸點陣列63,以防止第一微觸點陣列63與各別層55、48、42、40之間發生電接觸。介電質反射體層40之第一部分40-1中所界定的導電通孔41-1接觸介電質反射體層40的第一部分40-1及第二半導體層22,此可有益於促進電流散佈於主動區域25中。第二微觸點陣列64自第二電觸點62延伸穿過鈍化層50且穿過中間層55中所界定的開口至以下中的至少一者:(i)障壁層48的第二部分48-2,及(ii)金屬反射體層42的第二部分42-2,其中經由介電質反射體層40之第二部分40-2中所界定的導電通孔41-2,在金屬反射體層42與第二半導體層22之間建立電連通。儘管第二微觸點陣列64在某些實施方案中較佳,但在其他實施方案中,可以用單個第二微觸點取代第二微觸點陣列64。類似地,儘管在某些實施方案中,在介電質反射體層40之第二部分40-2中界定多個通孔41-2為較佳的,但在其他實施方案中,可以用單一通孔或其他單一導電路徑取代導電通孔412。
在形成鈍化層50後,在基板15之外主表面11與第一半導體層21之表面延伸部21A之間延伸的一或多個側面部分16未用鈍化材料覆蓋。此等側面部分16包含非鈍化側表面。
在覆晶LED 10之操作中,電流可以自第一電觸點(例如n觸點或陰極)61、第一微觸點陣列63及第一(n摻雜)半導體層21流入主動區域25內以產生發光。電流自主動區域25流動通過第二(p摻雜)半導體層22、導電通孔41-2、第二金屬反射體層部分42-2、第二障壁層部分48-2及第二微觸點陣列64,到達第二電觸點(例如p觸點或陽極)62。主動區域25產生的發射首先向所有方向傳播,反射體層40、42用於反射發射,通常向基板15的方向反射。當發射到達佈置於基板15與第一半導體層21之間的圖案化表面14時,佈置於圖案化表面14中或其上的凹入及/或凸起特徵17促進在圖案化表面14處發生折射而非反射,藉此增加光子第一半導體層21穿入基板15中且隨後穿過外主表面11及非鈍化側面部分16而離開LED10的機會。在某些實施方案中,LED10的一或多個表面可以用一或多種發光體材料覆蓋(未圖示),以使得自LED10發出的至少一部分發射在波長上向上轉換或向下轉換。
圖2A及圖2B為單一覆晶LED 10的平面圖相片,其在結構及操作上類似於圖1之覆晶LED 10。參見圖2A,覆晶LED 10包括經配置以提取LED發射的外主表面11,且包括具有長度L及寬度W的主動區域。在某些具體實例中,主動區域包括約280微米的長度L及約220微米的寬度W,且基板15延伸超過主動區域。參見圖2B,覆晶LED 10包括沿著下表面54佈置的陰極(例如第一電觸點)61及陽極(例如第二電觸點)62。在某些具體實例中,陰極61包括約95微米×140微米的長度及寬度尺寸,且陽極62包括約70微米×170微米的長度及寬度尺寸。
圖3A及圖3B為像素化LED晶片之平面圖相片,其包括在單一透明基板15上所形成的四個覆晶LED 10之陣列,其中各覆晶LED 10在結構及操作上基本上類似於圖1之覆晶LED 10。各覆晶LED 10包括主動層之主動層部分。各覆晶LED 10之主動層部分與其他相鄰覆晶LED 10中之每一者的主動區域藉由間隙隔開(例如長度方向上為40微米且寬度方向上為30微米)。各間隙之中心部分包含僅由基板15組成的街道70(例如具有約10微米之寬度),而各間隙的周邊部分(各街道70與LED 10之主動區域之間)包括基板15以及鈍化材料(例如圖1中所示的鈍化層50)。各街道70因此代表相鄰覆晶LED 10之間的邊界。各覆晶LED 10包括沿著下表面54佈置的陰極61及陽極62,且各覆晶LED 10經佈置以發射穿過基板15之外主表面11的光。所暴露的陰極61及陽極62允許與各覆晶LED 10產生獨立的電連接,以便各覆晶LED 10可以個別地定址且獨立地電性存取。另外,此允許覆晶LED 10組或子組一起,獨立於其他覆晶LED 10被接取。若需要將覆晶LED 10彼此分開,則達成此舉之習知方法係利用機械鋸切穿街道70以得到個別覆晶LED 10。
圖4A及圖4B為像素化LED晶片之平面圖相片,其包括位於單一透明基板15上的一百個覆晶LED 10之陣列,其中各覆晶LED 10在結構及操作上基本上類似於圖1中所示的覆晶LED 10。覆晶LED 10彼此藉由間隙(包括街道70)分開。各覆晶LED 10包括經配置以提取LED發射的外主表面11,且包括沿著下表面54佈置的陰極61及陽極62。所暴露的陰極61及陽極62允許與各覆晶LED 10產生獨立的電連接,以便各覆晶LED 10可以個別地定址且獨立地電性存取。
如先前指出,LED及磷光體發射之全向特性可能導致難以防止單一透光基板上所佈置之覆晶LED之陣列中之一個LED(例如第一像素)的發射與另一個LED(例如第二像素)的發射顯著重疊。支撐多個覆晶LED之單一透明基板允許光束向多個方向行進,導致透過基板之發射產生光散射及像素樣解析度損失。由於發光體發射具有全向特徵,因此光散射及像素樣解析度之損失問題將因基板之光提取表面上存在一或多種發光體材料而進一步加劇。本文中揭示之各種具體實例藉由提供光隔離元件來解決此問題,該等光隔離元件經配置以減少不同LED及/或發光體材料區域之發射之間的相互作用,藉此減少散射及/或光學串擾且保持所得發射之像素樣解析度。在某些具體實例中,光隔離元件可以自光射入表面延伸至基板內,可以自光提取表面延伸至基板內,可以自光提取表面向外延伸,或前述者之任何組合。在某些具體實例中,多個光隔離元件可藉由不同方法在同一基板及/或發光裝置中界定。在某些具體實例中,不同尺寸及/或形狀之光隔離元件可以提供於同一基板及/或發光裝置中。舉例而言,在某些具體實例中,使用第一尺寸、形狀及/或製造技術之第一組光隔離元件可以自光射入表面延伸至基板之內部,且使用第二尺寸、形狀及/或製造技術之第二組光隔離元件可以自光射入表面延伸至基板之內部,其中第二尺寸、形狀及/或製造技術不同於第一尺寸、形狀及/或製造技術。在某些具體實例中,光隔離元件可以包括界定於支撐多個LED之基板中的凹槽(無論填充或未填充),其中此類凹槽包含像素之間的邊界。
在某些具體實例中,由單一基板支撐之LED陣列中的各覆晶LED(例如像素化LED晶片)包括不大於約400微米、約300微米或約200微米的最大側向尺寸。在某些具體實例中,由單一基板支撐之LED陣列中的各覆晶LED像素包括不大於約60微米或約50微米或約40微米或約30微米或約20微米或約10微米之像素間間距。此類尺寸範圍提供合乎需要的小像素間距。
在某些具體實例中,像素化LED晶片包括充當像素的LED,其各自具有實質上正方形形狀。在某些具體實例中,像素化LED晶片包括充當像素的LED,其各自具有矩形(而非正方形)形狀。在其他具體實例中,LED可以作為具有六邊形形狀、三角形形狀、圓形形狀或其他形狀的像素提供。
在某些具體實例中,像素化LED晶片可以包括以約70 μm長×70 μm寬之像素之二維陣列提供的LED,其各自包括約50 μm長×50 μm寬的主動區域,藉此得到0.0025 mm2
/0.0049 mm2
= .51(或51%)的發射面積相對於總面積之比率。在某些具體實例中,至少100個LED之陣列(如圖4B中所示)可以提供於不大於32 mm長×24 mm寬之區域中,LED之間的間距(像素間距)在長度方向上不大於40 μm且在寬度方向上不大於30 μm。在某些具體實例中,各LED可以包括280 µm長×210 µm寬之發射區域(總計0.0588 mm2
之面積)。考慮到各LED 320 µm長×240 µm寬之總頂部區域(總計0.0768 mm2
之面積),沿著主(例如頂部)表面的發射面積相對於總面積(亦即,包括發射面積與非發射面積的組合)之比率為76.6%。在某些具體實例中,如本文所揭示之發光裝置包括至少約30%、至少約40%、至少約50%(亦即,發射面積相對於非發射(黑暗)面積之比率為約1:1)、至少約55%、至少約60%、至少約65%、至少約70%、至少約75%或至少約80%的沿著主(例如頂部)表面之發射面積相對於非發射(或黑暗)面積之比率。在某些具體實例中,前述值中之一或多者可視情況構成以不大於70%、75%、80%、85%或90%之上限值為界的範圍。在某些具體實例中,可以提供至少1000個LED之陣列。
雖然圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A及圖4B展示各LED包括兩個n觸點通孔(包含與n觸點或陰極61對齊之垂直偏置圓),但在某些具體實例中,n觸點及任何相關n觸點導通孔可以側向移位且提供於各LED之發射區域外部的黑暗區域中。
圖5A至圖5C說明像素化LED晶片,其包括位於各種製造狀態下之面向上之單一透明基板15上的十六個覆晶LED 10之陣列。陰極61及陽極62面向下。如圖5A中所示,基板15沿著外部主(光提取)表面11具有連續的特徵而無任何表面特徵。圖5C展示三個縱向溝槽或凹槽72形成之後的基板15,該等溝槽或凹槽自光提取表面11延伸至基板15之內部。此類溝槽或凹槽72可以藉由本文所述的任何合適技術(包括機械鋸割)形成。圖5C展示三個橫向溝槽或凹槽72形成之後的基板15,該等溝槽或凹槽自光提取表面11延伸至基板15之內部。
在某些具體實例中,包括覆晶LED或像素陣列的發光裝置(例如像素化LED晶片)可以佈置成與在多個製造步驟期間提供臨時支撐的臨時介面元件(諸如載體、子基板或固著膠帶)耦接。接著可以在隨後的像素化LED晶片封裝時,與覆晶LED或像素陣列進行電耦接。
在某些具體實例中,包括覆晶LED或像素陣列的發光裝置(例如像素化LED晶片)可以佈置成與諸如載體或子基板之被動介面元件耦接,從而使發光裝置與介面元件之間發生電連接。在某些具體實例中,介面元件可以包括定位於第一表面上且經佈置以與覆晶LED陣列(例如,包含於一或多個像素化LED晶片中)之電極產生接觸的第一焊墊或電觸點陣列,及定位於第二表面上且經佈置以與一或多個ASIC或其他開關設備之電極產生接觸的第二焊墊或電觸點陣列,該等ASIC或其他開關設備經配置以提供供應至像素化LED晶片中之個別像素之電流的切換。視情況,可以界定穿過介面元件的導電通孔,以提供第一焊墊或電觸點陣列與第二焊墊或電觸點陣列之間的導電路徑。
在某些具體實例中,包括覆晶LED或像素陣列的發光裝置(例如像素化LED晶片)可以佈置成與被動介面元件耦接,從而向非插件板控制器提供電連接。在某些具體實例中,正交佈置(例如垂直及水平)的導體形成網格圖案中之列及行,其中個別覆晶LED(或像素)由列與行之各交叉點界定。此類構造可以藉由利用共列陽極或共列陰極矩陣排列來實現多工定序,以允許個別地控制陣列中的各LED或像素,同時使用的導體數目比陣列中之LED數目少,且亮度控制可以藉由脈衝寬度調製來達成。
圖6A至圖6E說明用於與覆晶LED或像素陣列被動介接之第一方案。圖6A為發光裝置(例如像素化LED晶片)之平面圖圖示,其包括位於單一透明基板15上的十六個覆晶LED或像素10之陣列,該基板15之下表面54以及陰極61及陽極62面向上。圖6B為供圖6A之發光裝置用的電介面之下層之平面圖圖示。第一介面載體101包括多串水平串聯連接103,其各自包括多個導電通孔102以與圖6A之發光裝置之陽極62耦接,且進一步包括允許第二介面載體105中所界定之導電通孔106(圖6C中所示)穿過的開口104,從而形成電介面之上層。如圖6C中所示,多串垂直串聯連接107各自包括經配置以與圖6A之發光裝置之陰極61耦接的多個導電通孔106。圖6D為圖6C之上層的平面圖圖示,該上層疊置於圖6B之下層上方以形成供圖6A之發光裝置用的電介面。圖6E為圖6D之電介面與圖6A之發光裝置耦接的平面圖圖示,其中多串水平串聯連接103及多串垂直串聯連接107允許陣列中之各覆晶LED或像素10被個別地接取。此類可接取性可以允許各覆晶LED或像素10被獨立地控制(例如使用多工定序)。
圖7A至圖7E說明用於與覆晶LED陣列(包括供應至該陣列之陰極的個別信號)被動介接之第二方案。圖7A為發光裝置(例如像素化LED晶片)之平面圖圖示,其包括位於單一透明基板15上的十六個覆晶LED或像素10之陣列,該基板15之下表面54以及陰極61及陽極62面向上。圖7B為供圖7A之發光裝置用的電介面之下層之平面圖圖示。第一介面載體101包括多串水平串聯連接103,其各自包括多個導電通孔102以與圖7A之發光裝置之陽極62耦接,且進一步包括允許第二介面載體105A中所界定之導電通孔106(圖7C中所示)穿過的開口104,從而形成電介面之上層。圖7C為供圖7A之發光裝置用的電介面之上層之平面圖圖示,其中多個垂直佈置之並聯連接107A各自包括多個導電通孔106以與陣列中之陰極61耦接。圖7D為圖7C之上層的平面圖圖示,該上層疊置於圖7B之下層上方以形成供圖7A之發光裝置用的電介面。圖7E為圖7D之電介面與圖7A之發光裝置耦接的平面圖圖示,其中多串水平串聯連接103及垂直佈置的並聯連接107A允許陣列中之各覆晶LED或像素10被個別地電性存取。
如先前所指出,本文所揭示之固態發射體陣列可以包括固態光發射體(例如LED)及/或發光體之各種組合,其經配置以發射不同波長的光,因此發射體陣列可以佈置成發生多種峰值波長的光。涵蓋各種顏色組合用於不同應用中。
圖8A至圖8D為電可接取發光裝置(例如LED或像素)的平面圖,其各自包括多個光發射體110(各自包括至少一個固態光發射體,視情況與至少一種發光體材料組合),該等光發射體由單一基板15支撐且經配置以產生不同顏色組合。根據本文所揭示之各種具體實例,此類裝置可以各自包括位於透明基板上的覆晶LED或覆晶像素陣列。應瞭解,由於涵蓋光發射體之顏色及數目的任何合適組合,因此本文所揭示之特定顏色組合及光發射體數目僅為了舉例而提供,且不希望限制本發明之範圍。
圖8A說明一種發光裝置,其包括四組四個紅色(R)、綠色(G)、藍色(B)及白色(W)光發射體,其中各光發射體佈置成1至4列之不同列及A至D行之不同行。包括R-G-B-W光發射體的單個重複單元112展示於左上方。在某些具體實例中,藍光(B)發射體包括缺乏任何發光體材料的LED;白光(W)發射體包括經佈置以刺激黃色與紅色發光體組合發射的藍光LED;綠光(G)發射體包括經佈置以刺激綠色發光體的綠光LED或藍光LED;且紅光(R)發射體包括經佈置以刺激紅色發光體的紅光LED或藍光LED。因此,在某些具體實例中,所有R-G-B-W光發射體為藍光LED,且R-G-W光發射體使用如上文所述的發光體佈置。在一些具體實例中,可以省去白光(W)發射體。在某些具體實例中,圖8A之發光裝置可以作為依序光照LED顯示器使用,以產生彩色影像或正文及其類似物。
圖8B說明一種發光裝置,其包括四組四個短波長紅色(R1
)、綠色(G)、藍色(B)光發射體及長波長紅色(R2
)光發射體,其中各光發射體佈置成1至4列的不同列及A至D行的不同行。包括R1
-G-B-R2
光發射體的單個重複單元112展示於左上方。在某些具體實例中,藍光(B)發射體包括缺乏任何發光體材料的LED;短波長紅光(R1
)及長波長紅光(R2
)發射體各自包括經佈置以刺激紅色發光體發射的紅光LED或藍光LED;且綠光(G)發射體包括經佈置以刺激綠色發光體的綠光LED或藍光LED。因此,在某些具體實例中,所有R1
-G-B-R2
光發射體為藍光LED,且R1
-G-R2
光發射體使用如上文所述的發光體佈置。一般而言,在紅光範圍內具有不同峰值波長的固態光源(例如LED)在發光效率上隨著峰值波長增加而下降,以致在紅光範圍內具有長峰值波長的紅光LED相較於具有較短峰值波長之紅光LED,可能需要顯著更多的電流來產生相同數目的紅色流明;然而,長峰值波長的紅光發射體非常適用於產生高鮮豔度光照。在某些具體實例中,由於長波長紅光發射體之存在,因此圖8B之發光裝置可用作依序光照LED顯示器或適合於產生極高鮮豔度影像之廣告告示板。
圖8C說明一種發光裝置,其包括四組四個藍色移位黃色(BSY)、白色(W)、白色(W)及琥珀色(A)光發射體,其中各光發射體佈置成1至4列之不同列及A至D行之不同行。包括BSY-W-W-A光發射體的單個重複單元112展示於左上方。在某些具體實例中,藍色移位黃色(BSY)發射體包括經佈置以刺激黃色磷光體發射的藍光LED,其效率高於、但現色性低於白光LED;白光(W)發射體包括經佈置以刺激黃色與紅色發光體組合發射的藍光LED;且琥珀色光(A)發射體包括經佈置以刺激琥珀色發光體之琥珀色光LED或藍光LED。
圖8D說明一種發光裝置,其包括四組四個藍色移位黃色(BSY)、琥珀色(A)、紅色(R)及藍色移位黃色(BSY)光發射體,其中各光發射體佈置成1至4列之不同列及A至D行之不同行。包括BSY-A-R-BSY光發射體的單個重複單元112展示於左上方。在某些具體實例中,藍色移位黃色(BSY)發射體包括經佈置以刺激黃色磷光體發射的藍光LED,其效率高於、但現色性低於白光LED;琥珀色(A)發射體包括經佈置以刺激琥珀色發光體之琥珀色光LED或藍光LED;且紅光(R)發射體包括經佈置以刺激紅色發光體之紅光LED或藍光LED。
本文所揭示之各種具體實例係關於提供LED陣列之點亮與未點亮區域之間的強對比度及/或銳度,同時設法減少或消除此類區域之間的串擾或光溢出。然而,當相鄰LED點亮時,此類LED之間存在的某些類型之光隔離元件(旨在減少或消除串擾)可能在LED之間產生不明亮或「黑暗」區域,藉此降低複合發射之均一性。下文所述之各種具體實例意欲提供LED陣列之點亮與未點亮區域之間的強對比度及/或銳度,同時當陣列中之相鄰LED點亮時增強複合發射之均一性。舉例而言,在某些具體實例中,LED陣列(視情況包含於像素化LED晶片中)界定多個像素,且光隔離元件經配置以允許有限量的光在像素之邊界部分之間透射,以在與多個光隔離元件對齊或鄰近的發光表面部分處實現像素間光照。例示性光隔離元件包括經界定而穿過光射入表面且小於基板之完整厚度的凹槽(無論未填充或隨後經填充)。基板之光射入表面中所界定的此類凹槽可以與同一基板之光提取表面的突出特徵組合使用,以向多個像素且在多個像素間提供所需光照。
圖9A至9B說明根據各種具體實例之使用基板之像素化LED發光裝置(例如像素化LED晶片),該等基板具有界定突出特徵的光提取表面及光隔離元件,該等光隔離元件呈經界定而穿過光射入表面之凹槽形式。多個LED與各基板相關,其中多個LED經配置以在各情況下將光射入基板,從而形成多個像素。在各情況下,光提取表面之突出特徵可以藉由用迴轉式鋸斜截切割光提取表面來界定(例如高旋轉速度,但線性行進速度緩慢以防止晶體基板材料開裂)。此類切割可以形成多個光提取表面凹槽,該等凹槽交叉且用於界定且分隔突出特徵。更特定言之,可以對光提取表面執行斜截切割,以得到光提取表面凹槽之多個傾斜側面。在某些具體實例中,多個傾斜側面中之各傾斜側面包含約十五度至約四十五度範圍內或約二十度至約四十度子範圍內或約二十五度至約三十五度子範圍內或約三十度之量的垂向傾斜角。使用約三十度的垂向傾斜角且突出特徵的相對面係由相同量值的兩次斜切形成時,突出特徵可以包括相對面之間約六十度之角。
圖9A為根據一個具體實例之像素化LED發光裝置179(例如像素化LED晶片)之至少一部分的側視橫截面示意圖,其包括具有多個突出特徵174、176的基板170,該等突出特徵藉由沿著其光提取表面172的多個光提取表面凹槽173、173'分隔。光提取表面172位於基板170之光射入表面171的對面,光射入表面171鄰近於第一LED 60A及第二LED 60B(功能堆疊)定位。為了簡潔起見,功能堆疊60A、60B在下文中可以分別稱為「LED 60A」及「LED 60B」。第一凹槽68設置於LED 60A、60B之間,且第二凹槽178(與第一凹槽68對齊)經界定而穿過光射入表面171且穿過基板170之小於完整厚度。如圖9A中所示,LED 60A、60B經配置以使光透射穿過基板170,從而形成第一像素170A及第二像素170B。第二凹槽178充當光隔離元件或像素隔離元件,以減少一個LED 60A、60B之發射分別傳入與其他LED 60B、60A相關的像素170B、170A。突出特徵174、176彼此藉由光提取表面凹槽173、173'分隔,傾斜側壁175橫跨於突出特徵174、176與光提取表面凹槽173、173'之間。各像素170A、170B提供三個突出特徵174、176。各像素170A、170B提供多個光提取表面凹槽173(例如可利用角狀迴轉式鋸片形成的斜截切口)。如所示,兩個突出特徵174之間的寬溝或「街道」(例如光提取表面凹槽)173'與第二凹槽178對齊,從而界定第一像素170A之LED 60A與第二像素170B之LED 60B之間的側向邊界(藉此提供「街道對齊式」配置)。另外,不同的突出特徵174、176展示為具有不同尺寸(例如高度)及不同形狀,其中側向上最外側(或與邊緣相鄰)的突出特徵176大於與邊緣不相鄰的突出特徵174。此類配置可以增加邊緣附近的光提取且藉此至少部分地改善所感知之光輸出強度不均一性(邊緣或轉角像素的外觀通常比內部像素更暗淡)。
第二凹槽178與光提取表面172之間的最小厚度區域向垂直方向延伸且在圖9A中以TMIN
表示。對於第一LED 60A之發光穿過第二像素170B之光提取表面172離開而言,此類發射需要向大致的側向方向透射穿過通常位於第二凹槽178上方的最小厚度區域TMIN
。允許少量的光透射(例如側向及向外)穿過與第二凹槽178對齊的突出特徵174'可以有益地減少相鄰像素170A、170B之間黑暗邊界的出現,若像素間光隔離100%有效,則會出現該黑暗邊界。如下文中所述,減小最小厚度區域TMIN
預期一般會減少串擾且增加像素170A、170B之間的對比度。進一步參看圖9A,各個光提取表面凹槽173的下邊界被切成圓角,反映出可用於形成各個光提取表面凹槽173之迴轉式鋸片具有非零厚度的實情。各個光提取表面凹槽173下方所示的虛線表示傾斜側壁175的假想突出部。儘管圖9A僅展示兩個LED 60A、60B且說明基板170具有側壁170'、170",但應瞭解,側壁170'、170"可以視需要移位且可以提供另外的第一凹槽68'、68",以容納由基板170支撐的任何合適數目個LED。或者,像素化LED晶片179可以沿著側壁170'、170"側向鄰接於至少一個其他像素化LED晶片(或鄰近於至少一個其他像素化LED晶片定位),以形成較大LED陣列。如圖9A中以水平虛線177進一步所示,側向上最外側(或與邊緣相鄰,視情況與轉角相鄰)的突出特徵176視情況可沿著其上部截斷,以產生垂直截斷的多面體形狀。
圖9B為表示圖9A之一部分的側視橫截面示意圖,其中添加尺寸標註線及值。如所示,各傾斜側壁175與相同突出特徵174之另一相鄰傾斜側壁175藉由約六十度之角分隔。在某些具體實例中,A = 22.5 μm,B = 7.5 μm,C = 15 μm,D = 9 μm,E = 8 μm半徑,且F = 90 μm。根據各種具體實例,可以使用其他尺寸。
在某些具體實例中,多個主動層部分之各主動區域經配置以照射多個透光部分中之不同透光部分且使光透射穿過光提取表面,使得多個主動層部分與基板形成多個像素,且多個像素中之像素包含最大像素寬度;且方法進一步包含在光提取表面中形成多個突出特徵,其中多個突出特徵中的各個突出特徵包含最大像素寬度之約五分之一至約一半範圍內的寬度。重申一下,在某些具體實例中,光提取表面可以包括具有多個傾斜側面之多面體或截斷多面體形狀之(較大尺度)突出特徵與(較小尺度)微米級紋理特徵的組合。
在某些具體實例中,一或多個像素化LED晶片可以包括具有不同尺寸、形狀、數目及/或分佈之突出特徵的不同像素。不同尺寸之突出特徵可以包括高度、寬度或長度中之至少一者的差異。不同形狀之突出特徵可以包括對稱性(或其缺乏)、稜角度、曲率或其類似方面的差異。可以結合不同像素提供不同數目個突出特徵。像素分佈差異可以包括像素相對於像素區域的相對或絕對定位。
在某些具體實例中,一或多個像素化LED晶片之光提取表面的突出特徵可以藉由迴轉式鋸(例如高旋轉速度,但線性行進速度緩慢以防止晶體基板材料開裂)斜截切割光提取表面來界定。此類切割可以形成多個光提取表面凹槽,該等凹槽交叉且用於界定且分隔突出特徵。此類斜截切割之前或之後(或之前與之後),可以對基板材料執行一或多種薄化製程,諸如蝕刻、研磨、研光、機械拋光、化學拋光、化學機械拋光及其類似製程。一或多種薄化製程可以施加至整塊基板,或僅施加至其所選部分。
在某些具體實例中,如本文所揭示之像素化LED晶片(或至少其基板)在凹槽形成之前可以薄化至約200 μm,以在其光提取表面中產生突出特徵。
在某些具體實例中,側向上最外側(例如與邊緣相鄰,或基板之相鄰側向邊緣)的突出特徵在尺寸上不同於(例如大於或小於)像素化LED晶片之一或多個像素的邊緣不相鄰突出特徵。在某些具體實例,與轉角相鄰的突出特徵(例如基板之相鄰轉角)可以在尺寸上不同於(例如大於或小於)像素化LED晶片之一或多個像素的轉角不相鄰突出特徵(例如轉角不相鄰的邊緣突出特徵,或邊緣不相鄰的突出特徵)。
圖10為表格,其提供根據本發明之具有不同基板光提取表面配置(左側以文數位字符A至H標識)之各種像素化LED晶片的物理特徵及實測效能值。如第一欄中所標識,各像素化LED晶片包括經紋理化而具有突出特徵的基板光提取表面,該等突出特徵各自具有(i)與像素寬度大約相同的寬度(例如每個像素一個斜截切口或「1×全表面紋理」)、(ii)像素寬度約一半的寬度(例如每個像素兩個斜截切口或「2×全表面紋理」),或(iii)像素寬度約三分之一的寬度(例如每個像素三個斜截切口或「3×全表面紋理」)。使用不同的像素總高度,其數值列明於第二欄中。互連材料厚度(亦即,經界定而穿過基板光射入表面之凹槽與最近的光提取表面之間的距離)列明於第三欄中。第四欄列明每平方毫米大於90燭光(Candela)的光通量。第五欄及第六欄分別列明70 μm下之銳度及120 μm下之對比度(較低值代表正面結果)。最後一欄提供像素均一性(較低值代表正面結果)。一般而言,可以發現互連材料之厚度(第三欄)對於銳度及對比度具有明顯影響,原因是互連材料厚度最大的樣品得到的銳度及對比度值最差。比較互連材料厚度最小的樣品(A、C、D、F及H列)時,根據H列,每個像素三個斜截切口或「3×全表面紋理」似乎提供銳度、對比度、像素均一性及光通量之最有利組合。
圖11A至圖11C各自提供不同像素化LED晶片之像素之照度百分比相對於位置(毫米)的曲線圖,該像素化LED晶片包括經紋理化而具有突出特徵的基板光提取表面,該等突出特徵各自具有與像素寬度大約相同的寬度(例如圖11A中,每個像素一個斜截切口),各自具有像素寬度之大約一半的寬度(例如圖11B中,每個像素兩個斜截切口),且各自具有像素寬度之大約三分之一的寬度(例如圖11C中,每個像素三個斜截切口)。像素邊緣(各圖中在3 mm位置處)逐漸更陡的斜率表明將斜截切口數自1增至2至3使得對比度提高。
圖12A為變異圖,其包括具有紋理化基板光提取表面之六個不同像素化LED晶片的垂直對比度與未切材料厚度關係之圖,包括具有每個像素兩個斜截切口及不同未切材料厚度的兩個基板,及具有每個像素三個斜截切口及不同未切材料厚度的四個基板。圖12B為變異圖,其包括結合圖12A所鑑別之六個不同像素化LED晶片的水平對比度與未切材料厚度關係之圖。圖12A及12B展示增加未切材料厚度使得每個像素樣品兩個斜截切口與三個斜截切口之垂直對比度降低及水平對比度降低。
圖12C為變異圖,其包括結合圖12A及12B所鑑別之六個不同像素化LED晶片的垂直銳度與未切材料厚度關係之圖。圖12D為變異圖,其包括結合圖12A至圖12C所鑑別之六個不同像素化LED晶片的水平銳度與未切材料厚度關係之圖。圖12C及12D展示增加未切材料厚度使得每個像素樣品兩個斜截切口與三個斜截切口的垂直銳度降低及水平銳度降低。
圖12E為變異圖,其包括結合圖12A至圖12D所鑑別之六個不同像素化LED晶片之光通量值大於90 Cd/mm2
的圖。此圖似乎展示增加未切材料厚度使得每個像素樣品兩個斜截切口與三個斜截切口之光通量值均降低。
自本發明人所進行之實驗工作的以上概述可以瞭解若干原理。首先,「未切」材料的量與銳度/對比度直接相關。其次,紋理化特徵尺寸與均一性及銳度/對比度直接相關。紋理化特徵尺寸與顏色均一性相關,即使在額外處理不存在的情況下。另外,極小至無「未切」材料不利地傾向於引起像素碎裂,藉此使得極小「未切」材料厚度極難以利用穩定且可重複的方式製造。
在某些具體實例中,光提取表面可以包含多個微米級紋理特徵。在某些具體實例中,多個微米級紋理特徵中的各微米級紋理可以具有至多約10 μm或至多約7.5 μm或至多約5 μm或至多約3 μm或至多約2 μm或至多約1 μm的最大維度(例如長度、寬度或高度)。在某些具體實例中,微米級紋理特徵可以藉由減式材料移除製程(諸如乾式蝕刻及/或濕式蝕刻)來界定。某些實施例中可以使用的乾式蝕刻製程實例包括感應耦合電漿蝕刻及反應性離子蝕刻。
在某些具體實例中,微米級紋理特徵可以隨機分佈(例如較大的間距變化,視情況與較大的尺寸、形狀及/或紋理變化組合)。圖13為碳化矽表面的掃描電極顯微鏡影像,該碳化矽表面經由感應耦合電漿蝕刻處理以界定多個隨機分佈的微米級紋理特徵。
在某些具體實例中,微米級紋理特徵可以有規律地間隔且/或有規律地尺寸化。此類特徵可以經由使用至少一個遮罩形成,該遮罩具有有規律間隔的開口或孔隙,可以藉由光微影圖案化或其他習知遮罩形成方法界定。
在某些具體實例中,基板(例如碳化矽)可以毯覆式塗有薄鋁塗層(例如200-300埃)。可以利用低溫及低壓使預塗有抗蝕劑的可消耗水溶性模板接合至經塗佈的晶圓表面。模板可以用溫水移除,留下抗蝕劑斑點。鋁層可以經由短時間氯氣蝕刻、隨後短時間(例如20-60秒)感應耦合電漿(ICP)蝕刻來圖案化,以將圖案轉印至碳化矽上。TMAH濕式蝕刻可以用於移除任何殘餘鋁。圖14提供在遮蔽及選擇性材料移除(包括感應耦合電漿蝕刻)以界定間距及尺寸有規律之微米級紋理特徵之有序陣列之後,碳化矽表面之八個掃描電極顯微鏡影像,其中此類特徵經由ICP蝕刻來界定。
在某些具體實例中,基板之至少一個側向邊緣或側壁用封裝劑材料(例如聚矽氧)包覆。此類封裝劑材料亦可覆蓋子基板。在此等情形下使用封裝劑材料可以防止蝕刻劑侵蝕基板及/或子基板之邊緣。
在某些具體實例中,一種用於製造像素化LED發光裝置的方法包含:在支撐LED像素陣列的基板中界定多個凹槽或溝槽,其中基板包含(i)鄰近於多個主動層部分的光射入表面,及(ii)通常位於光射入表面對面的光提取表面,其中多個凹槽或溝槽中的凹槽或溝槽(a)經界定而穿過基板的光射入表面及(b)通常佈置於LED像素陣列中之LED像素之間,且基板包括與LED像素陣列導電連通的多個陽極-陰極對;將基板安裝於安裝表面上,諸如安裝於載體基板、臨時基板或子基板上;使基板薄化;在光提取表面中界定多個微米級紋理特徵;以及將至少一種發光體材料施加於光提取表面上方,其中至少一種發光體材料經配置以接收LED像素陣列的至少一部分發射且回應性地產生發光體發射。
在某些具體實例中,方法進一步包含在光提取表面中界定多個微米級紋理特徵(例如經由蝕刻)之前,用封裝劑材料包覆基板的至少一個側向邊緣或側壁,及/或像素化LED晶片所安裝之子基板的一或多個表面。在某些具體實例中,可以利用其他保護方式(諸如Kapton®膠帶、光阻及/或乾燥膜)進行表面保護。
在某些具體實例中,方法進一步包含在光提取表面中界定多個微米級紋理特徵之後,界定穿過光提取表面的多個提取表面溝槽或凹槽(例如經由斜截切割或其他方式)。在某些具體實例中,此類溝槽或凹槽不延伸穿過基板之完整厚度。在某些具體實例中,多個提取表面溝槽或凹槽與基板中的多個凹槽或溝槽實質上對齊。
在某些具體實例中,方法進一步包含在光提取表面中界定多個微米級紋理特徵之前,將遮罩施加於基板上方。
在某些具體實例中,像素化LED晶片包含含有多個主動層部分的主動層及支撐多個主動層部分的多個基板部分。各基板部分包含透光材料、光射入表面及光提取表面,其中光射入表面佈置於主動層與光提取表面之間。多個主動層部分中的各主動層部分為獨立地可電性存取的且經配置以照射多個基板部分之不同基板部分且使光透射穿過基板部分的光提取表面,因此多個主動層部分與多個基板部分形成多個像素。另外,由此允許主動層部分之群組或子組一起,獨立於其他主動層部分被接取。各基板部分之光提取表面包含多個突出特徵及多個凹槽,且多個突出特徵中的各突出特徵與至少一個其他突出特徵藉由多個凹槽中的一個凹槽分隔。多個像素中之不同像素之間的側向邊界與多個凹槽中的所選寬溝對齊。
圖15A至圖15I為根據某些具體實例之像素化LED晶片在各種製造狀態下的橫截面示意圖。在圖15A中,包括主動層222的LED結構220已沈積於基板224上。LED結構220可以包括藉由金屬有機化學氣相沈積法(MOCVD)所沈積的多個磊晶層。除主動層222之外,LED結構220可以進一步包括一或多個n型半導體層及一或多個p型半導體層。在一些具體實例中,LED結構220包括III-V族氮化物,包括(但不限於)氮化鎵、氮化鋁鎵(AlGaN)、氮化鋁銦鎵(AlInGaN)及氮化銦鎵(InGaN)。例示性n型摻雜劑為矽(Si)且例示性p型摻雜劑為鎂(Mg)。主動層222可以配置於至少一個n型層與一個p型層之間。主動層222可以包括含有InGaN層的單量子井(SQW)結構,或多量子井(MQW)結構,諸如包括InGaN與GaN之交替層的多個層。可為其他半導體材料,包括砷化鎵(GaAs)、磷化鎵(GaP)及其合金。基板224可以包括透光材料,諸如碳化矽(SiC)或藍寶石,但可為其他基板材料。
在圖15B中,多個主動層部分222-1、222-2及222-3已由LED結構220形成。多個凹槽或街道226經配置以分隔主動層部分222-1、222-2及222-3。多個凹槽226可以藉由選擇性地蝕刻LED結構220及基板224之一部分來形成。在一些具體實例中,多個凹槽226延伸而完全穿過LED結構220且部分地穿過基板224。在某些具體實例中,向LED結構220應用第一蝕刻步驟且向基板224應用第二蝕刻步驟。在其他具體實例中,LED結構220及基板224可以在同一蝕刻步驟中蝕刻。在圖15C中,陽極228及陰極229沈積於主動層部分222-1、222-2及222-3中之每一者上方。
在圖15D及圖15E中,基板224覆晶安裝於安裝表面231上方。在一些具體實例中,安裝表面231為包括多個電極對232、234之子基板230的表面。子基板230可以包含主動介面元件,諸如ASIC晶片;被動介面元件,其充當可以隨後附接至主動介面元件的中間元件;或提供臨時支撐用於後續製造步驟的臨時介面元件。在子基板230包含臨時介面元件的具體實例中,可以省去多個電極對232、234。覆晶安裝包含在多個陽極-陰極對228、229與多個電極對232、234之間建立導電路徑。在一些具體實例中,多個陽極-陰極對228、229在覆晶安裝之前加以平坦化,以修正陽極-陰極沈積所致的任何厚度變化。此類平坦化有助於確保,可以跨越子基板230與基板224之間之整個界面上所分佈的多個觸點對228、230產生可靠的電接觸,且避免界面高度發生變化,否則在後續步驟中對基板244進行機械處理(例如薄化及成形)時會促使基板224開裂。如先前所述,子基板230可以包括多個獨立電路徑,包括多個電極對232、234中之每個電極對用一個電路徑。就此而言,主動層部分222-1、222-2及222-3中之每一者可為獨立地可電性存取的。另外,由此允許主動層部分之群組或子組一起(例如222-1及222-2),獨立於其他主動層部分(例如222-3)被接取。任何合適的材料及/或技術(例如焊料附接、預型體附接、流動或非流動共熔附接、聚矽氧環氧樹脂附接、金屬環氧樹脂附接、熱壓縮附接、凸塊接合,及/或其組合)可以使多個陽極-陰極對228、229及多個電極對232、234電連接。在一些具體實例中,來自安裝步驟的殘餘物可能留在基板224與子基板230之間的非所需區域中(諸如凹槽或街道226中),且可以利用清潔步驟(超音波清潔)移除殘餘物。
在圖15F中,底填充材料236已施加於基板224與子基板230之間。底填充材料236填充凹槽或街道226內的開放空間且填充與電極對232、234接合之多個陽極-陰極對228、229之間的開放空間。以此方式將底填充材料236佈置於多個主動層部分222-1、222-2及222-3與子基板230之間。底填充材料236另外佈置於多個主動層部分222-1、222-2及222-3之側向側壁233之間。在某些具體實例中,在多個主動層部分222-1、222-2及222-3之間,側向側壁233彼此間隔的距離不大於約60 μm或約50 μm或約40 μm或約30 μm或約20 μm或約10 μm,或在約10 μm至約30 μm範圍內或在約10 μm至約20 μm範圍內。因此,底填充材料236在側向側壁233之間的寬度具有相同尺寸。在某些具體實例中,底填充材料236包含絕緣材料。底填充材料236可以包含光改向或光反射材料,諸如懸浮於絕緣黏合劑或基質中的光改向或光反射顆粒,其中顆粒的折射率高於黏合劑。在一些具體實例中,底填充材料236包含懸浮於聚矽氧黏合劑中的二氧化鈦(TiO2
)顆粒。在某些具體實例中,TiO2
相對於聚矽氧的重量比在50%至150%範圍內。在一些具體實例中,TiO2
相對於聚矽氧的重量比為約100%或約1:1。另外,可以添加溶劑以有助於底填充材料236流動且填充凹槽或街道226以及填充多個陽極-陰極對228、229之間的開放空間。在其他具體實例中,底填充材料236可以包含懸浮於絕緣黏合劑中的金屬顆粒。在一些具體實例中,底填充材料236包含介電質材料。在其他具體實例中,底填充材料236包含空氣。以此方式,底填充材料236佈置於主動層部分2221、222-2及222-3中之每一者之間的凹槽或街道226中,從而形成光隔離元件或像素隔離元件。相應地,可以使主動層部分222-1、222-2及222-3之光發射彼此分隔,藉此改良對比度。底填充材料236可以另外包含諸如可以改變黏度之溶劑的材料。在一些具體實例中,底填充材料236施加於基板224安裝至子基板230之處且藉由毛細作用、視情況輔以重力(例如使子基板/基板總成自水平傾斜)、振動、建立壓力差等讓底填充材料236填充開放空間。在某些具體實例中,當基板224及子基板230處於真空壓力下時,可以施加底填充材料236。除改良主動層部分222-1、222-2及222-3之間的對比度之外,底填充材料236可以另外保護多個陽極-陰極對228、229及多個電極對232、234之間的電連接完整性,且在後續處理步驟期間進一步強化基板224與子基板230之間及主動層部分222-1、222-2與222-3之間的力學界面。在某些具體實例中,底填充材料236包含肖氏硬度指標硬度較高的材料(例如高硬度聚矽氧材料)。底填充材料236中的高硬度(durometer或hardness)材料提供機械穩定性或固定性以有助於防止多個陽極-陰極對228、229在後續處理步驟中脫離多個電極對232、234。舉例而言,底填充材料236可以包含肖氏D硬度指標硬度值為至少40的材料,諸如聚矽氧。在其他實施例中,底填充材料236可以包含肖氏D硬度指標硬度值在約40至約100範圍內或在約60至約80範圍內的材料。
在圖15G中,可以對基板224執行一或多種薄化製程,諸如蝕刻、研磨、研光、機械拋光、化學拋光、化學機械拋光及其類似製程。在一些具體實例中,基板224初始可以包含大於300 μm的厚度。基板224安裝至子基板230之後,可以使基板224薄化至不超過100 μm之厚度。在一些具體實例中,基板224可以藉由一或多個薄化步驟薄化至約50 μm。在某些具體實例中,多個薄化步驟可以依每個薄化步驟20-80 μm之增量執行。在一些具體實例中,薄化製程使基板224以及多個陽極-陰極對228、229及多個電極對232、234之間的電連接受到機械應力。如先前所述,底填充材料236可以提供機械支撐以防止基板224開裂及/或防止電連接中斷。
如圖15H中所示,切割基板224以提供多個突出特徵238,該等突出特徵係藉由迴轉式鋸斜截切割基板224而界定。斜截切割可以較高旋轉速度、但較慢線性行進速度(以防止晶體基板材料開裂)、沿著各種切割線或區域240、240'、跨越基板224執行。一些切割線或區域240'與分隔主動層部分222-1、222-2及222-3的多個凹槽或街道226對齊,藉此提供「街道對齊式」配置。值得注意的是,切割線或區域240'與多個凹槽或街道226交叉,以便與多個凹槽或街道226對齊的基板224之部分沿著基板224之完整厚度被移除。基板224藉此分隔成多個不連續基板部分224-1、224-2及224-3,該等基板部分與相應主動層部分222-1、222-2及222-3對齊而形成包含多個像素242a、242b及242c的像素化LED晶片255。底填充材料236在多個像素242a、242b及242c中之各像素之間延伸且配置為光隔離元件或像素隔離元件,從而減少一個像素之發射透射至另一像素。在一些具體實例中,底填充材料236完全延伸於多個基板部分224-1、224-2及224-3與子基板230之間,使得像素化LED晶片255缺乏存在於多個基板部分224-1、224-2及224-3與子基板230之間的氣隙。基板部分224-1、224-2及224-3中之每一者包括與相應主動層部分222-1、222-2及222-3相鄰的光射入表面244及通常位於光射入表面244對面的光提取表面246。光射入表面244佈置於主動層222與光提取表面246之間。主動層部分222-1、222-2及222-3各自經配置以照射不同基板部分224-1、224-2及224-3,且使光透射穿過光提取表面246。切割線或區域240可以另外形成交叉的多個光提取表面凹槽248,其用於界定且分隔突出特徵238。更特定言之,可以執行斜截切割以產生光提取表面凹槽248之多個傾斜側面250。在某些具體實例中,多個傾斜側面250中之各傾斜側面250包含約十五度至約四十五度範圍內或約二十度至約四十度子範圍內或約二十五度至約三十五度子範圍內或約三十度之量的垂向傾斜角。使用約三十度的垂向傾斜角且突出特徵的相對面係由相同量值的兩次斜切形成時,突出特徵可以包括相對面之間約六十度之角。進一步參看圖15H,各個光提取表面凹槽248的下邊界被切成圓角,反映出可用於形成各個光提取表面凹槽248之迴轉式鋸片具有非零厚度的實情。各個光提取表面凹槽248下方所示的虛線代表多個傾斜側面250的假想突出部。
圖15I中,像素化LED晶片255包括至少一種發光體材料252(在本文中亦稱為發光體)。特定言之,發光體材料252佈置於多個像素242a、242b及242c中之每一者的光提取表面246上。發光體材料252可以包括以下中之一或多者:磷光體、閃爍體、發光墨水、量子點材料、日光色膠帶或其類似物。在某些具體實例中,發光體材料252可呈一或多種佈置於黏合劑(諸如聚矽氧或玻璃)中之磷光體及/或量子點形式,其佈置形式為單晶板或層、多晶板或層及/或燒結板。在某些具體實例中,諸如磷光體之發光體材料可以旋塗或噴塗於多個像素242a、242b及242c之表面上。在某些具體實例中,發光體材料252可以位於多個不連續基板部分224-1、224-2及224-3中之每一者上、位於LED結構220上,及/或位於多個像素242a、242b及242c之子基板230上。在一些具體實例中,發光體材料252在多個像素242a、242b及242c之多個不連續基板部分224-1、224-2及224-3上為連續的。一般而言,多個主動層部分222-1、222-2及222-3可以產生具有第一峰值波長的光。接收多個主動層部分222-1、222-2及222-3所產生之至少一部分光的至少一種發光體可以重新發射具有不同於第一峰值波長之第二峰值波長的光。可以選擇固態光源及一或多種發光體材料,以使得其合併之輸出產生具有一或多種所需特徵的光,諸如顏色、色點、強度等。在某些具體實例中,聚集發射可以佈置成提供冷白光、中性白光或暖白光,諸如2500K至10,000K之色溫範圍內。在某些具體實例中,發光體材料包含一或多種材料,包括青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色峰值發射波長。在某些具體實例中,可以藉由諸如噴塗、浸漬、液體施配、粉末塗佈、噴墨印刷或類似方法將發光體材料添加至一或多個發射表面(例如頂表面及一或多個邊緣表面)。在某些具體實例中,可以將發光體材料分散於封裝劑、黏合劑或其他黏合介質中。在某些具體實例中,發光體材料252中可包括散射材料。舉例而言,發光體材料252可以包括存在於相同聚矽氧黏合劑中的磷光體顆粒及散射顆粒,諸如熔融二氧化矽、煙霧狀二氧化矽,或TiO2
顆粒。在其他實施例中,散射材料可以包含一層依序沈積於發光體材料252上之存在於聚矽氧黏合劑中的熔融二氧化矽、煙霧狀二氧化矽或TiO2
顆粒。
發光體材料252可以包含肖氏硬度指標硬度值低於底填充材料236的材料。在一些具體實例中,發光體材料252及底填充材料236包含聚矽氧且發光體材料252中之聚矽氧的肖氏硬度指標硬度值低於底填充材料236中之聚矽氧。如先前所述,底填充材料236可以包含肖氏D硬度硬度計值為至少40的聚矽氧。在其他實施例中,底填充材料236可以包含肖氏D硬度硬度計值在約40至約100範圍內或在約60至約80範圍內的聚矽氧。就此而言,在一些具體實例中,發光體材料252包含肖氏D硬度硬度計值小於40的聚矽氧。在一些具體實例中,多個像素242a、242b及242c中之各像素之間且與多個凹槽或街道226對齊的底填充材料236可以省去。相應地,多個像素242a、242b及242c中之各像素之間可以設置開放空間或未填充的氣隙,以形成光隔離元件或像素隔離元件。底填充材料236可以設置於多個陽極228與陰極229之間。
在一些具體實例中,圖15D至圖15I中之子基板230可以包含臨時載體。相應地,將多個不連續基板部分224-1、224-2及224-3、底填充材料236、陽極-陰極對228、229及發光體材料252分開或自安裝表面(圖15D中之231)移除。
在一些具體實例中,發光體材料發射之全向特徵可能導致難以防止一個像素之發射與另一個像素之發射顯著重疊。就此而言,圖16A說明像素化LED晶片265之橫截面圖,其類似於圖15I之像素化LED晶片255。圖16A中,多個光隔離元件266配置於發光體材料252中且與介於多個像素242a、242b及242c之間的底填充材料236之一部分對齊。光隔離元件266影響多個像素242a、242b及242c之間的TIR,以減少一個像素之發射與相鄰像素之重疊或減少一個像素之發射滲入相鄰像素中。在一些具體實例中,光隔離元件266為空隙,其中發光體材料252之一部分已移除。在一些具體實例中,光隔離元件266為存在於發光體材料中的切口。舉例而言,使用窄鋸片的迴轉式鋸可以穿越發光體材料252的一部分以切割且移除發光體材料252的一部分,從而形成光隔離元件266。鋸片尺寸(亦即,寬度)可以選擇為小於多個像素242a、242b及242c中之相鄰像素之間的間距。舉例而言,若相鄰像素之間的間距為約20 μm至25 μm,則可以使用15 μm或10 μm鋸片。在一些具體實例中,由於發光體材料252在切割之後可能會鬆弛,因此光隔離元件266之尺寸可以比所選鋸片窄。在一些具體實例中,光隔離元件266可以部分地延伸穿過或部分地分割發光體材料252;然而,發光體材料252連續跨越多個像素242a、242b及242c。在其他具體實例中,光隔離元件266可以延伸貫穿發光體材料252至底填充材料236。視鋸片形狀以及發光體材料252在切割之後鬆弛的程度而定,光隔離元件266可以具有多種形狀。在一些具體實例中,光隔離元件266包含未填充之空隙。在一些具體實例中,光隔離元件266可以用另一種材料填充。舉例而言,光隔離元件266可以用光反射材料(諸如懸浮於聚矽氧中的TiO2
)填充。在其他具體實例中,光隔離元件266可以用不透明材料填充。在圖16A中,光隔離元件266向底填充材料236漸縮。在其他具體實例中,光隔離元件266可以包括倒錐形,或非漸縮的筆直(例如垂直)側壁。光隔離元件266使得發光體材料252的折射率發生轉變(例如逐步轉變)且有助於將一個像素發射的光再導向,否則光會到達相鄰像素。相應地,光隔離元件266使得多個像素242a、242b及242c之間的對比度提高。增加光隔離元件266的深度容易引起對比度提高;然而,發光體發射可以隨著更多發光體材料252移除而減少。就此而言,可以針對不同應用來調整光隔離元件266深度,此視所需亮度及像素間對比度而定。
在一些具體實例中,像素之間的亮度及均一性可以在光隔離元件形成之後降低,使得像素間邊界變得更可見。為了解決此問題,可以將第二發光體材料施加於其中界定有光隔離元件的第一發光體材料上方。舉例而言,圖16B說明像素化LED晶片267之橫截面圖,其類似於圖16A中之像素化LED晶片265。圖16B中,多個光隔離元件266設置於發光體材料252(亦即,包含第一發光體材料252)中及像素242a、242b與242c之間,如先前所述。光隔離元件266在第一發光體材料中形成之後,將第二發光體材料268施加於或沈積於第一發光體材料252上方。第二發光體材料268可以包含與第一發光體材料252相同或不同的組成、厚度及/或濃度。第二發光體材料268可以如先前結合圖15I所提供的任何方式沈積。在一些具體實例中,第一發光體材料252係以與特定應用中之目標顏色及亮度典型所需不同的組成、厚度及/或濃度施加,但目標顏色及亮度可以藉由依序施加之第一及第二發光體材料之組合來達成。所得像素化LED晶片267可以具有改良的像素間對比度及改良的像素均一性。相應地,可以調節或調整第一發光體材料252及第二發光體材料268的組成、厚度及/或濃度,以及光隔離元件266的尺寸,以針對不同應用達成所需的像素亮度及對比度。
在一些具體實例中,像素化LED晶片可以如圖15A至圖15I中所述類似的方式形成,但省去圖15H中之切割線或區域240。圖15H中之切割線或區域240'可以保留,以提供街道對齊式切割。相應地,像素化LED晶片之基板部分不具有如先前所述的突出特徵及光提取表面凹槽。
圖17A說明具有多個不連續基板部分224-1、224-2及224-3之像素化LED晶片269的橫截面圖,該等基板部分不具有如先前所述的突出特徵及光提取表面凹槽。舉例而言,各基板部分224-1、224-2及224-3之光提取表面246可為平坦的。在一些具體實例中,多個基板部分224-1、224-2及224-3包含藍寶石。在其他實施例中,多個基板部分224-1、224-2及224-3的光射入表面244可以包含具有多個凹入及/或凸起特徵244'的圖案化表面,該等特徵改良光自LED結構220射入多個基板部分224-1、224-2及224-3中。在其他具體實例中,多個基板部分224-1、224-2及224-3可以包含碳化矽、矽,或第III族氮化物材料。像素化LED晶片269可以包括多個像素242a、242b及242c;含有多個主動層部分222-1、222-2及222-3的LED結構220;子基板230;以及至少一種發光體材料252,如先前所述。
圖17B說明像素化LED晶片270之橫截面圖,其類似於圖17A之像素化LED晶片269。圖17B中,多個光隔離元件266配置於發光體材料252中且與介於多個像素242a、242b及242c之間的底填充材料236之一部分對齊。光隔離元件266可以如結合圖16A所述類似的方式配置。
圖17C說明像素化LED晶片271之橫截面圖,其類似於圖17B之像素化LED晶片270。圖17C中,多個光隔離元件266設置於發光體材料252(亦即,包含第一發光體材料252)中及介於多個像素242a、242b與242c之間,如先前所述。光隔離元件266在第一發光體材料中形成之後,將第二發光體材料268施加於或沈積於第一發光體材料252上方。第二發光體材料268可以如結合圖16B所述類似的方式配置。
在像素化LED晶片之一些具體實例中,其上形成有LED結構的基板可以完全移除。像素化LED晶片可以如圖15A至圖15I中所述類似的方式形成。然而,在圖15G中,基板224被完全移除,且圖15H可無需完全移除。
就此而言,圖17D說明像素化LED晶片272之橫截面圖,其中前述具體實例之基板224被完全移除。相應地,像素化LED晶片272包括LED結構220,該LED結構包括藉由底填充材料236中之至少一者支撐的多個主動層部分222-1、222-2及222-3;以及第一發光體材料252。在一些具體實例中,底填充材料236包含肖氏硬度指標硬度較高的材料(例如肖氏D硬度指標硬度值為至少40的聚矽氧材料)。相應地,底填充材料236可以向多個主動層部分222-1、222-2及222-3提供機械支撐。在其中所移除之基板包括圖案化光射入表面(諸如圖案化藍寶石)的具體實例中,圖案可以轉印至LED結構上,即使在移除生長基板之後。在其他具體實例中,移除基板之後,可以使LED結構圖案化、成形、紋理化或粗糙化。相應地,LED結構220可以包含與第一發光體材料252相鄰的圖案化、成形、紋理化或粗糙化表面220'。在其中子基板230為臨時的具體實例中,多個主動層部分222-1、222-2及222-3以及底填充材料236與安裝表面231分開或自該安裝表面移除,如圖17E中所示。相應地,多個主動層部分222-1、222-2及222-3形成多個像素242a、242b及242c。底填充材料236在多個主動層部分222-1、222-2及222-3中之各主動層部分之間且在各陽極228與陰極229之間延伸。
圖18為根據一些具體實例之像素化LED發光裝置273之一部分的上部透視圖相片,其展示多個像素A1、A2、B1及B2。文數位行標記A及B呈現於圖頂部、介於垂直虛線之間,且***數字1及2呈現於左側、介於水平虛線之間,以向個別像素提供行及列參考編號。垂直及水平虛線對應於街道對齊式切割線或區域274-1至274-6,其界定像素A1、A2、B1及B2之間的側向邊界。向外延伸超過影像的虛線代表像素之間之邊界的延伸部分。垂直及水平實線對應於不與像素之間之街道對齊的切割線或區域276-1至276-6。街道對齊式切割線2741至274-6類似於先前所述的圖15H切割線240'配置。相應地,底填充材料278沿著各像素之側向邊界配置以達成對比度改良。街道對齊式切割線274-1至274-6的寬度形成像素之間的至少一部分間距。在某些具體實例中,像素化LED發光裝置273中之各像素與相鄰像素間隔的距離不大於約60 μm或約50 μm或約40 μm或約30 μm或約20 μm或約10 μm,或在約10 μm至約30 μm範圍內,或在約10 μm至約20 μm範圍內。此類尺寸範圍提供合乎需要的小像素間距。像素之間的間距亦與配置於相鄰像素之間之底填充材料278的寬度有關。舉例而言,在一些具體實例中,相較於20 μm之像素間距,25微米的像素間距允許更多的底填充材料278(約25 μm寬度)配置於相鄰像素之間。相應地,相較於具有20 μm間距的底填充材料278,藉由具有25 μm間距的底填充材料278可以反射更多的光且無漏泄地將更多的光自各像素再導向相鄰像素,藉此實現對比度及像素亮度改良。值得注意的是,對於街道對齊式切割線274-1至274-6之間的恆定間距而言,25 μm之像素間距使各像素之面積減小;然而,底填充材料278的增加仍可以提供更亮的像素及改良的對比度。
不與街道對齊的切割線276-1至276-6類似於先前所述的圖15H切割線240配置。相應地,切割線276-1至276-6形成多個光提取表面凹槽280,該等凹槽交叉且分隔多個突出特徵281。舉例而言,在像素A1中,垂直切割線276-1及276-2與水平切割線276-5及276-6形成兩個垂直及兩個水平的光提取表面凹槽280,該等凹槽交叉且界定九個突出特徵281。如上文所述,切割工具形狀以及切割線的數目及方向界定突出特徵282的形狀。圖18中,切割線為均勻間隔的垂直線,其與均勻間隔且正交的水平線交叉,且利用斜切工具形成。相應地,突出特徵281包含方形底金字塔形狀。在一些具體實例中,金字塔形狀包含截斷的金字塔形狀,其中此類截斷可具有垂直、側向或垂直與側向特徵。可為其他形狀,包括三角形特徵、擠出的三角形特徵及立方體形特徵。在其他具體實例中,切割線可以包含交叉對角線以形成其他形狀,諸如菱形特徵或其他多面體特徵。
在某些具體實例中,一或多個像素化LED晶片可以包括具有相同或不同尺寸、形狀、數目及/或分佈之突出特徵的不同像素。不同尺寸之突出特徵可以包括高度、寬度、長度或稜角度中之至少一者的差異。不同形狀的突出特徵可以包括對稱性(或其缺乏)、稜角度、特徵間邊界曲率或其類似方面的差異。可以結合不同像素提供不同數目個突出特徵。像素分佈差異可以包括像素相對於像素區域的相對或絕對定位。
圖19為根據一些具體實例之像素化LED晶片282之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片282包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片282亦包括具有多個基板部分284-1、284-2及284-3的基板284,如先前所述。基板部分284-1、284-2及284-3中之每一者包括多個突出特徵286及多個光提取表面凹槽288,如先前所述。像素化LED晶片282包括多個像素290a、290b及290c且應瞭解雖然展示三個像素,但可以提供任何數目個像素。圖19中,多個突出特徵286各具有相同的角A,其中該角A定義為各突出特徵286之兩個相對面292、294之間的角。在一些具體實例中,角A與形成多個突出特徵286的方式相關。舉例而言,具有三十度斜面的迴轉式鋸片可以界定角A為約六十度的突出特徵。相應地,在一些具體實例中,各像素290a、290b及290c包含至少三個突出特徵286且各突出特徵286包含約六十度之角A。
圖20為根據一些具體實例之像素化LED晶片296之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片296包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片296亦包括具有多個基板部分298-1、298-2及298-3之基板298,且基板部分298-1、298-2及298-3中之至少一者包括多個突出特徵300、302及多個光提取表面凹槽304。像素化LED晶片296包括多個像素304a、304b及304c且應瞭解雖然展示三個像素,但可以提供任何數目個像素。圖20中,多個突出特徵300、302展示為具有不同尺寸(例如高度)及不同形狀,其中像素304c在側向上最外側(或與邊緣相鄰)的突出特徵302大於與邊緣不相鄰的突出特徵300。此類配置可以增加邊緣附近的光提取且藉此至少部分地改善所感知之光輸出強度不均一性(邊緣或轉角像素的外觀通常比內部像素更暗淡)。在一些具體實例中,像素304a及304b亦可包括至少一個在尺寸或形狀上不同於各像素內之其他突出特徵的突出特徵。
圖21為根據一些具體實例之像素化LED晶片306之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片306包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片306亦包括具有多個基板部分308-1、308-2及308-3的基板308,且基板部分308-1、308-2及308-3中之每一者包括多個突出特徵310及多個光提取表面凹槽312。像素化LED晶片306包括多個像素314a、314b及314c。圖21中,多個突出特徵310各自具有相同的角B,其中角B定義為各突出特徵310之兩個相對面316、318之間的角。以類似於圖19之角A的方式,圖21中之角B與形成多個突出特徵310的方式相關。舉例而言,具有四十五度斜面的迴轉式鋸片可以界定角B為約九十度的突出特徵。相應地,在一些具體實例中,各像素314a、314b及314c包含至少三個突出特徵310,且各突出特徵310包含約九十度之角B。值得注意的是,圖21中之角B大於圖19中之角A,以便各突出特徵310之相對面316、318的傾斜比圖19中所示的相對面292、294更接近於水平。為了維持每個像素至少三個突出特徵310,圖21中之多個基板部分308-1、308-2及308-3的高度相較於圖19中之突出特徵286的高度降低。在一些具體實例中,較大角突出特徵310之相對面316、318的傾斜比圖19中所示的相對面292、294更接近於水平。因此,可以有更多的光離開第一像素(例如314a)之突出特徵310的相對面316、318,而不衝擊相鄰像素(例如314b),從而可以增加像素間對比度。
圖22為根據一些具體實例之像素化LED晶片320之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片320包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片320亦包括具有多個基板部分322-1、322-2及322-3的基板322,且基板部分322-1、322-2及322-3中之每一者包括多個突出特徵324及多個光提取表面凹槽326。像素化LED晶片320包括多個像素328a、328b及328c。圖22中,多個突出特徵324各自具有與如先前結合圖21所述相同的角B,諸如一些具體實例中的約九十度。然而,在圖22中,每個像素僅存在兩個突出特徵324;因此,多個基板部分322-1、322-2及322-3的高度可以高於圖21中的基板部分308-1、308-2及308-3。
圖23為根據一些具體實例之像素化LED晶片330之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片330包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片330亦包括具有多個基板部分332-1、332-2及332-3的基板332且基板部分332-1、332-2及332-3中之每一者包括多個突出特徵334及多個光提取表面凹槽336。像素化LED晶片330包括多個像素338a、338b及338c。圖23中,多個突出特徵334各自具有與如先前關於圖22所述相同的角B,諸如一些具體實例中的約九十度。應瞭解,可為其他角。然而,在圖23中,每個像素存在四個突出特徵334;因此,可以降低多個基板部分332-1、332-2及332-3的高度,以便同等尺寸化像素容納較大數目個突出特徵334。在一些具體實例中,每個像素較高數目個突出特徵使得角狀表面的數目增加,以便使光自多個基板部分332-1、332-2及332-3發射而不會因內部反射及吸收而損失。
在一些具體實例中,像素化LED晶片包括個別像素之間的一或多個反射層以改良對比度。視用於各像素之基板部分的形狀及材料而定,反射層可以使光重導向且向所需發射方向反射,否則光會衝擊相鄰像素。在一些具體實例中,反射層可以與底填充材料分開且反射層與底填充材料均可定位於像素之間。舉例而言,反射層可為位於像素之側向側壁上的薄層,其中底填充材料佔據相鄰像素之間的剩餘空間。在其他具體實例中,反射層在相鄰像素之間可為連續的。
就此而言,圖24為根據一些具體實例之像素化LED晶片340之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片340包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片340亦包括具有多個基板部分342-1、342-2及342-3的基板342。各基板部分342-1、342-2及342-3與多個像素344a、344b及344c中的各別像素對齊。雖然展示三個像素,但應瞭解可以提供任何數目個像素。在一些具體實例中,基板部分342-1、342-2及342-3可以各自包括至少一個突出特徵346或至少一個光提取表面凹槽348。圖24之像素化LED晶片340圖示各像素具有單一光提取表面凹槽348。光提取表面凹槽348之角C定義為光提取表面凹槽348之兩個相對面350、352之間的角。在一些具體實例中,角C在約三十度至約一百八十度範圍內。在一個特定實例中,角C為約九十度。在一些具體實例中,單一光提取表面凹槽348配置於像素中心附近及像素側壁354之間。兩個相對面350、352向上向像素側壁354延伸,以便基板342在鄰近於至少一個像素側壁354處最厚。此可能增加光自一個像素衝擊或側向滲出至相鄰像素的機會。在一些具體實例中,至少一個像素側壁354包括經配置以重導向且反射至少一些光的反射層356,藉此防止一個像素之側向發射到達相鄰像素。在一些具體實例中,基板部分342-1、342-2及342-3可以包括無突出特徵或光提取表面凹槽的平坦(例如水平)發光表面357,如水平虛線所示。平坦發光表面357可以使一部分光向像素側壁354反射,且反射層356可以重導向或使其反射而遠離相鄰像素。反射層356可以包含金屬反射體、介電質反射體及其組合中之至少一者。
在一些具體實例中,像素化LED晶片包括多個像素且各像素包括具有不同尺寸(例如高度)及/或不同形狀的多個突出。在一些具體實例中,像素化LED晶片之像素包括具有多個突出特徵的基板部分,該等突出特徵包含不同的角。特定突出特徵的角定義為該突出特徵之兩個相對面之間的角。不同的角可以給光提取及對比度提供不同的益處。舉例而言,具有較小角的突出特徵可以使得光提取改良,以增加像素亮度。然而,較小角亦可提供具有較大高度的突出,其可以更容易地將光導向相鄰像素或自相鄰像素接收光,藉此影響對比度。具有較大角及較小高度的突出特徵使得對比度增加,但亮度增加不如較小角突出那麼多。在一些具體實例中,像素包括包含第一角的第一突出及包含大於第一角之第二角的第二突出。在其他具體實例中,第二突出比第一突出更接近於像素側壁。在又其他具體實例中,第二角超過第一角至少十度、至少十五度、至少二十度、至少三十度、至少四十度或至少六十度。在又其他具體實例中,第一角為約六十度且第二角為約九十度。
就此而言,圖25為根據一些具體實例之像素化LED晶片358之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片358包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片358亦包括具有多個基板部分360-1、360-2及360-3的基板360。各基板部分360-1、360-2及360-3與多個像素362a、362b及362c中的各別像素對齊。雖然展示三個像素,但應瞭解可以提供任何數目個像素。在一些具體實例中,多個像素362a、362b及362c中的至少一個像素包括至少一個第一突出特徵364及至少一個第二突出特徵366。第一突出特徵包括角A且第二突出特徵包括大於角A的角B。如圖25中所示,第一突出特徵364包含比第二突出特徵366更大的高度。在一些具體實例中,第二突出特徵366比第一突出特徵364更接近於像素之一的側壁363。第二角B可以超過第一角A至少十度、至少十度、至少十五度、至少二十度、至少三十度、至少四十度或至少六十度。在一些具體實例中,第一角為約六十度且第二角為約九十度。
在一些具體實例中,像素化LED晶片包括基板,該基板包含多個突出之間的多個光提取表面凹槽。多個光提取表面凹槽包括第一光提取表面凹槽及尺寸不同於或形狀不同於第一光提取表面凹槽的第二光提取表面凹槽。在一些具體實例中,第一光提取表面凹槽向基板內延伸的深度大於第二光提取表面凹槽,使得不同的光提取表面凹槽具有不同深度。在一些具體實例中,第二光提取表面凹槽具有比第一光提取表面凹槽更寬的底部。
就此而言,圖26為根據一些具體實例之像素化LED晶片368之至少一部分的側視橫截面示意圖。像素化LED晶片368包括LED結構220,該LED結構包括多個主動層部分222-1、222-2及222-3,如先前所述。像素化LED晶片368亦包括具有多個基板部分370-1、370-2及370-3的基板370。各基板部分370-1、370-2及370-3與多個像素372a、372b及372c中的各別像素對齊。雖然展示三個像素,但應瞭解可以提供任何數目個像素。基板370包括至少一個第一光提取表面凹槽374、至少一個第二光提取表面凹槽376及多個突出378。至少一個第二光提取表面凹槽376與多個像素372a、372b及372c中之相鄰像素之間的街道對齊或呈「街道對齊式」。在一些具體實例中,基板在多個基板部分370-1、370-2及370-3之間可為連續的;因此,至少一個第二光提取表面凹槽376的延伸不完全穿過像素之間的基板370。在一些具體實例中,至少一個第一光提取表面凹槽374向基板370內的延伸比至少一個第二光提取表面凹槽376更深。在一些具體實例中,使用不同鋸片得到不同深度。在一些具體實例中,不同鋸片具有較扁平的刀片邊緣且因此,第二光提取表面凹槽376可以具有比第一光提取表面凹槽374更寬的底部。基板370在相鄰像素之間的最小厚度區域向垂直方向延伸且在圖26中展示為Tmin
。最小厚度區域TMIN
與至少一個第二光提取表面凹槽376對齊。對於第一像素372A之光發射穿過基板370至第二像素372b而言,此類發射需要向大致側向方向透射穿過最小厚度區域TMIN
。允許少量的光透射穿過最小厚度區域TMIN
可以有益地減少相鄰像素之間出現黑暗邊界,若像素間光隔離100%有效,則會出現此黑暗邊界。減小最小厚度區域TMIN
預期通常會減少相鄰像素之間的串擾且增加對比度。
在某些具體實例中,像素化LED晶片可以輸出向不同方向集中的光束。此類功能可以利用例如不同形狀及/或配置的微透鏡提供。在某些具體實例中,不同微透鏡可以佈置於至少一種發光體材料之不同光輸出區域上方,該發光體材料佈置於支撐多個覆晶LED之基板上方。
在某些具體實例中,如本文所揭示之像素化LED晶片及合併像素化LED晶片的裝置可以用於汽車應用中,諸如用於前燈、尾燈、汽車內部照明及其類似物。
在某些具體實例中,如本文所揭示之像素化LED晶片及合併像素化LED晶片的裝置可以用於多種非汽車應用中,包括固定式及便攜式照明裝置。固定式照明裝置可以包括依序光照顯示器、具有用於顯示器螢幕之局部調暗的背光、微LED顯示器、影像投影儀、視訊顯示器、建築物內部照明(例如住宅、商業及/或工業)、建築物外部照明、儀器、工業製造工具(例如用於製造遮罩、材料圖案化、化合物固化等)、道路照明,及室內或室外標牌。便攜式照明裝置可以包括手電筒或燈籠,及個人顯示裝置,諸如個人電腦、平板電腦、電話、手錶及其類似物。在一些具體實例中,藉由選擇性地向像素化LED晶片的像素或像素子組供能及/或藉由以降低的電流水準操作像素化LED晶片的像素,固定式或便攜式照明裝置可以提供可變的照明度。另外,可以利用不同的電流水準向像素化LED晶片內的不同像素或不同子組的像素供能。因此,照明裝置可以配置成同時照射或投射影像且向表面提供一般光照。在其他具體實例中,照明裝置可以配置成向表面提供選擇性光照或選擇性調暗。
就此而言,圖27說明顯示至少一個影像的告示板或標牌380,該影像自根據一些具體實例的至少一個像素化LED晶片投射。告示板或標牌380包括直立表面382及多個光照裝置384,或固定式照明裝置。光照裝置384亦可稱為照明裝置或照明燈具。各光照裝置384包括至少一個如先前所述的像素化LED晶片。多個光照裝置384經配置以使得來自至少一個像素化LED晶片的發射照射直立表面382,如藉由各光照裝置384與直立表面382之間的線(表示光束)所描繪。在圖27中,多個光照裝置384或照明裝置配置於直立表面382之前且朝向該直立表面之底部,但是可以提供其他配置。如先前所述,像素化LED晶片包括多個個別地可電性存取(例如可定址)像素。因此,可以選擇性地啟動或不啟動光照裝置384中的個別像素或像素子組,以提供各種影像,諸如文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像,及移動影像,諸如投影至直立表面382上的視訊。另外,可以同時啟動或不啟動特定光照裝置384中之像素化LED晶片的所有像素,以向直立表面382提供一般光照。儘管圖27中未示出,但應瞭解,額外的照明裝置可以沿著或鄰近於告示板或標牌380之任一或多個表面或邊緣佈置,諸如沿著底部邊緣、頂部邊緣、左側邊緣及/或右側邊緣。在一些具體實例中,額外的照明裝置可以包含至少一個像素化LED晶片。在其他具體實例中,額外的照明裝置僅包含習知的光照來源且經配置以向除多個光照裝置384所投射之任何影像之外的直立表面382提供環境照明。在某些具體實例中,光照裝置384可以包括一或多個光學元件(例如透鏡、微透鏡、漫射器、過濾器等),以在直立表面382上獲得所需的光分佈或圖案。在某些具體實例中,多個光照裝置384可以獨立地加以控制,諸如使直立表面382的不同子區域得到不同的光照。在其他具體實例中,多個光照裝置384可以合成一組加以控制。
在一些具體實例中,固定式照明裝置(諸如室內照明裝置)可以包括至少一個像素化LED晶片。室內照明裝置包括例如區域等、下照燈、高架或低架照明燈具、懸掛式照明燈具、嵌燈、壁掛式或吊頂式燈具、軌道照明、插電式裝置(台燈或地燈),或燈泡。
就此而言,圖28說明具有根據一些具體實例之室內照明裝置388的內部空間386,該室內照明裝置可以自像素化LED晶片投射至少一個影像且提供一般光照。室內照明裝置388包括至少一個像素化LED晶片,其包含多個個別地可電性存取(例如可定址)的像素,如先前所述。因此,可以選擇性地啟動或不啟動個別像素或像素子組,以提供各種影像,諸如文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像,及移動影像,諸如投影至內部空間386內之一或多個表面上的視訊。圖28藉助於一個非限制性實例說明室內照明裝置388,其將當日時間投影至桌子390之表面上。在一些具體實例中,室內照明裝置388之至少一個像素化LED晶片中僅某些像素被啟動以選擇性地將至少一個影像投射至桌子390的表面上,而不將該影像投射至另一表面392(諸如螢幕、標牌、顯示器或窗)上。在其他具體實例中,室內照明裝置388之至少一個像素化LED晶片中的所有像素可以同時啟動或不啟動,以向桌子390的表面以及另一表面392提供一般光照。
在一些具體實例中,固定式照明裝置(諸如室外照明裝置)可以包括至少一個像素化LED晶片。室外照明裝置包括例如區域燈、街道及道路照明燈具、天棚燈具、隧道燈具、停車庫照明燈具、泛光燈,及壁掛式或吊頂式室外燈具。
圖29說明根據一些具體實例的室外照明裝置394,諸如街燈,其可以自像素化LED晶片投射至少一個影像且提供一般光照。室外照明裝置394包括至少一個像素化LED晶片,其包含多個個別地可電性存取(例如可定址)的像素,如先前所述。因此,可以選擇性地啟動或不啟動個別像素或像素子組,以提供各種影像,諸如文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像,及移動影像,諸如投影至一或多個表面上的視訊。圖29藉助於一個非限制性實例說明室外照明裝置394,其將速度限值投射至道路396的表面上。在一些具體實例中,室外照明裝置394之至少一個像素化LED晶片中僅某些像素被啟動,以選擇性地將至少一個影像投射至道路396的表面上。在其他具體實例中,室外照明裝置394之至少一個像素化LED晶片中的所有像素可以同時啟動或不啟動,以向道路396的表面提供一般光照。
在一些具體實例中,多個固定式照明裝置可以組合在一起而形成照明裝置網路,其總體上提供一般光照且提供各種影像,諸如文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像,及移動影像,諸如投影至一或多個表面上的視訊。照明裝置網路可以動態地或協同地控制,以提供協同資訊或與協同資訊通信。在一些具體實例中,照明裝置網路中的個別照明裝置可以皆提供相同影像。在其他具體實例中,照明裝置網路中的不同照明裝置可以提供影像,該等影像彼此不同以提供協同影像,或基於地點而改變的有序影像。
在一些具體實例中,固定式照明裝置可以自積體式或通信耦接的感測器(諸如環境照明感測器、移動偵測器、佔位感測器、影像感測器、環境感測器或建築物感測器)接收輸入資訊。基於自該等感測器中之一或多者接收到的資訊,固定式燈可以調節照明亮度或色溫,或提供文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像及移動影像。除向固定式照明裝置提供信號之外,一或多個感測器亦可向外部控制系統提供信號,該控制系統接著可以將輸入信號發送至組合成網路的多個固定式照明裝置。在其他具體實例中,一或多個感測器可以不經由外部控制系統而使資訊直接傳送至多個固定式照明裝置。
在一些具體實例中,環境感測器可以在火警或氣候或安全應急的情況下用於感測溫度及/或煙氣。在此類環境中,固定式照明裝置可以配置成提供替代通信,諸如對應於替代出口路徑及/或顏色編碼的資訊,諸如紅色輸出顏色表示火災;或藍色輸出顏色表示健康應急。在一些具體實例中,環境感測器可為人員感測器,其可以用於觸發對應於人員存在的特定通信。舉例而言,在商業情形下,當消費者在商店中進入特定區域時,可以提供關於商業事件(諸如銷售、專用品及/或折扣)的通信。
在一些具體實例中,固定式照明裝置可以自一或多個感測器接收輸入資訊且調節光輸出以增強一般光照或欲傳達之訊息的可見度。舉例而言,輸入資訊可以供固定式照明裝置警示接近的人員或車輛,且固定式照明裝置可進行調節,以減少眩光,或射向人員或車輛的直射光。在此類具體實例中,減少眩光或直射光使固定式照明裝置所傳送之其他資訊(文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像或移動影像)達成更佳的可見度。
圖30說明多個固定式照明裝置398,諸如街燈,其形成網路以提供協同影像或有序影像。多個固定式照明裝置398中之每一者包括至少一個像素化LED晶片,該像素化LED晶片包含多個個別地可電性存取(例如可定址)像素,如先前所述。因此,可以選擇性地啟動或不啟動個別像素或像素子組,以提供各種影像,諸如文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像,及投影至一或多個表面上的移動影像。各固定式照明裝置398可以投射相同影像或不同影像。在一些具體實例中,各個固定式照明裝置398投射不同影像,因此多個固定式照明裝置398總體上投射協同影像或有序影像。圖30藉助於一個非限制性實例說明多個固定式照明裝置398,其將有序影像投射至道路400上以告知向建設段之方向401行進的司機將速度降低至一定速度限值。在一些具體實例中,固定式照明裝置398之至少一個像素化LED晶片中僅某些像素被啟動,以選擇性地將至少一個影像投射至道路400的表面上。在其他具體實例中,各固定式照明裝置398之至少一個像素化LED晶片中的所有像素可以同時啟動或不啟動,以向道路400的表面提供一般光照。
圖31說明建築物402之樓層平面圖,其包括多個固定式照明裝置404-1至404-11,諸如嵌燈或其他吊頂式燈具,從而形成網路以在建築物402內提供協同影像或有序影像。多個固定式照明裝置404-1至404-11中之每一者包括至少一個像素化LED晶片,該像素化LED晶片包含多個個別地可電性存取(例如可定址)像素,如先前所述。因此,可以選擇性地啟動或不啟動個別像素或像素子組,以提供各種影像,諸如文數位字符、符號、不同顏色、靜止影像,及投影至一或多個表面上的移動影像。各固定式照明裝置404-1至404-11可以投射相同影像或不同影像。在一些具體實例中,各固定式照明裝置404-1至404-11投射不同影像,因此多個固定式照明裝置404-1至404-11總體上投射協同影像或有序影像。圖31藉助於一個非限制性實例說明多個固定式照明裝置404-1至404-11,其將有序影像投射至一或多個走廊406上以告知居住者在應急期間撤離路徑。舉例而言,固定式照明裝置404-1、404-2、404-4、404-5、404-7及404-8投射單箭頭之影像。固定式照明裝置404-3、404-6、404-10及404-11投射多個影像,諸如直箭頭,繼之為彎箭頭,以將居住者指向投射標記應急出口地點之影像的固定式照明裝置404-9。在一些具體實例中,各固定式照明裝置404-1至404-11之至少一個像素化LED晶片中僅某些像素被啟動以選擇性地將至少一個影像投射至一或多個走廊406之地板上。在其他具體實例中,各固定式照明裝置404-1至404-11之至少一個像素化LED晶片中的所有像素可以同時被啟動或不啟動,以向走廊406提供一般光照。
在某些具體實例中,固定式照明裝置可以包括驅動電路及/或一或多個感測器或與驅動電路及/或一或多個感測器關聯。圖32為簡化示意圖,其展示發光裝置之組件(包括兩個像素化LED晶片以及驅動電路及一或多個感測器)之間的互連。雖然為簡單起見將單一線展示為耦接各種組件,但應瞭解,具有斜線之每一條線表示多個導體。發光裝置包括像素化LED晶片408A、408B及與像素化LED晶片408A、408B耦接的驅動電路410。各像素化LED晶片408A、408B包括獨立地耦接在驅動電路410與地面之間的多個像素,藉此允許各像素化LED晶片408A、408B中的各像素個別地可定址且獨立地控制。各像素化LED晶片408A、408B經配置以回應於電流的施加來產生發射(例如藍光、綠光、UV發射,或任何其他合適的波長範圍),電流的施加係藉由驅動電路410提供。各像素化LED晶片408A、408B的發射可以與驅動電路410向其提供的電流成比例。在各像素化LED晶片408A、408B中,至少一些像素可以用至少一種發光體材料覆蓋,該發光體材料經佈置以輸出可見範圍內的任何合適波長,因此各像素化LED晶片408A、408B的聚集發射可以包括發光體發射。各像素化LED晶片408A、408B產生的聚集光輸出可以包括任何所需顏色或顏色組合。
在某些具體實例中,各像素化LED晶片408A、408B包括經配置以發射不同波長之光的不同像素,使得各像素化LED晶片408A、408B可以佈置成發射多種峰值波長的光。舉例而言,在某些具體實例中,各像素化LED晶片408A、408B可經佈置以發射短波長藍光、長波長藍光、青光、綠光、黃光、琥珀色光、橙色光、紅光、白光、藍色移位黃色光及藍色移位綠色光中之任何兩者或更多者。不同峰值波長之像素及/或不同峰值波長之發光體材料可以設置於像素化LED晶片408A、408B中之一或多者內,以允許不同波長的光產生。在某些具體實例中,多個發光體部分在空間上可以彼此分隔且經佈置以自相應的固態光源接收發射。
驅動電路410包括功率轉換電路412及控制電路414。功率轉換電路412可以配置成自電源(P.S.)416接收功率,該電源可為直流電(DC)或交流電(AC)電源,且向像素化LED晶片408A、408B中的每一個像素提供所需電流。控制電路414可以向功率轉換電路412提供一或多個控制信號,以便獨立地控制向像素化LED晶片408A、408B中之每一個像素提供的電流量。各像素化LED晶片408A、408B與切換電路組418A、418B(包括各像素與地面之間所耦接的切換電路)關聯。在某些具體實例中,切換電路組418A、418B可以包括多個金氧半導體場效電晶體(MOSFET),其各自包括與相應發射體耦接的汲極觸點、與地面耦接的源極觸點,及與控制電路414耦接的閘極觸點。在此例中,控制電路414可以配置成改變向各電晶體之閘極觸點提供的電壓,使得穿過像素化LED晶片408A、408B之每一個像素的電流可獨立地加以控制。
在某些具體實例中,控制電路414基於來自至少一個感測器420的輸入來提供控制信號。至少一個感測器420可以包含任何合適的感測器類型,諸如光感測器、雷達感測器、影像感測器、溫度感測器、運動感測器、環境感測器、建築物感測器或其類似物。在另一具體實例中,控制電路414可以基於提供至控制電路414之使用者輸入來提供控制信號。
在某些具體實例中,各像素化LED晶片408A、408B可以包括多個像素,其經佈置以輸出向不同方向集中的光束。此類功能可以利用例如不同形狀及/或配置的微透鏡提供。在某些具體實例中,不同微透鏡可以佈置於至少一種發光體材料之不同光輸出區域上方,該發光體材料佈置於支撐多個像素之基板上方。輸出向不同方向集中之光束的能力在室內或室外區域照明情形下可為有益的,在此情形中可能需要將移動人員或移動車輛前方的不同區域照亮及變暗,以提供最大光照而不使移動人員或移動車輛之司機眩目或損害其視力。
本文揭示之具體實例可以提供以下有益技術效果中之一或多者:能夠製造具有小像素間距發射體陣列的固態發光裝置;提供散射及/或光學串擾特性減少的小像素間距固態發光裝置(包括含有發光體的發射裝置);提供光照均一性增強、同時實現光學串擾減少的小像素間距固態發光裝置(包括含有發光體的發射裝置);簡化多色依序光照LED顯示器的製造且增強其解析度;能夠製造固態發光裝置的大型模組陣列;能夠製造合併LED陣列的內部或外部光照裝置(包括路燈),該等LED陣列的可控性改良;以及能夠將影像或資訊投射至目標光照表面上。
熟習此項技術者將認識到對本發明之較佳具體實例之改良及修改。所有此類改良及修改皆視為屬於本文所揭示之構思及隨附申請專利範圍之範疇內。
10‧‧‧單一覆晶LED11‧‧‧外主表面12‧‧‧側邊緣14‧‧‧圖案化表面15‧‧‧基板16‧‧‧側面部分17‧‧‧凹入及/或凸起特徵21‧‧‧第一半導體層21A‧‧‧第一半導體層21之表面延伸部22‧‧‧第二半導體層25‧‧‧發光主動區域29‧‧‧凸台39‧‧‧凹槽40‧‧‧介電質反射體層40-1‧‧‧介電質反射體層40之第一部分40-2‧‧‧介電質反射體層40之第二部分41-1‧‧‧導電通孔41-2‧‧‧導電通孔42‧‧‧金屬反射體層42-1‧‧‧金屬反射體層42之第一部分42-2‧‧‧金屬反射體層42之第二部分48‧‧‧障壁層48-1‧‧‧障壁層48之第一部分48-2‧‧‧障壁層48之第二部分50‧‧‧鈍化層52‧‧‧開口54‧‧‧覆晶LED 10之下表面55‧‧‧含金屬中間層59‧‧‧間隙60‧‧‧功能堆疊60A‧‧‧第一LED60B‧‧‧第二LED61‧‧‧第一電觸點/陰極62‧‧‧第二電觸點/陽極63‧‧‧第一微觸點陣列64‧‧‧第二微觸點陣列68‧‧‧第一凹槽68'‧‧‧第一凹槽68"‧‧‧第一凹槽70‧‧‧街道72‧‧‧溝槽或凹槽101‧‧‧第一介面載體102‧‧‧導電通孔103‧‧‧水平串聯連接104‧‧‧開口105‧‧‧第二介面載體105A‧‧‧第二介面載體106‧‧‧導電通孔107‧‧‧垂直並聯連接110‧‧‧光發射體112‧‧‧包括R-G-B-W光發射體的單個重複單元170‧‧‧基板170'‧‧‧側壁170"‧‧‧側壁170A‧‧‧第一像素170B‧‧‧第二像素171‧‧‧光射入表面172‧‧‧光提取表面173‧‧‧光提取表面凹槽173'‧‧‧光提取表面凹槽174‧‧‧突出特徵175‧‧‧傾斜側壁176‧‧‧突出特徵177‧‧‧水平虛線178‧‧‧第二凹槽179‧‧‧像素化LED晶片220‧‧‧LED結構222‧‧‧主動層222-1‧‧‧主動層部分222-2‧‧‧主動層部分222-3‧‧‧主動層部分224‧‧‧基板224-1‧‧‧基板部分224-2‧‧‧基板部分224-3‧‧‧基板部分226‧‧‧凹槽或街道228‧‧‧陽極229‧‧‧陰極230‧‧‧子基板231‧‧‧安裝表面232‧‧‧電極對234‧‧‧電極對236‧‧‧底填充材料238‧‧‧突出特徵240‧‧‧切割線或區域240'‧‧‧切割線或區域242a‧‧‧像素242b‧‧‧像素242c‧‧‧像素244‧‧‧光射入表面244'‧‧‧凹入及/或凸起特徵246‧‧‧光提取表面248‧‧‧光提取表面凹槽250‧‧‧傾斜側面252‧‧‧第一發光體材料255‧‧‧像素化LED晶片265‧‧‧像素化LED晶片266‧‧‧光隔離元件267‧‧‧像素化LED晶片268‧‧‧第二發光體材料269‧‧‧像素化LED晶片271‧‧‧像素化LED晶片272‧‧‧像素化LED晶片273‧‧‧像素化LED發光裝置274-1‧‧‧切割線274-2‧‧‧切割線274-3‧‧‧切割線274-4‧‧‧切割線274-5‧‧‧切割線274-6‧‧‧切割線276-1‧‧‧切割線276-2‧‧‧切割線276-3‧‧‧切割線276-4‧‧‧切割線276-5‧‧‧切割線276-6‧‧‧切割線280‧‧‧光提取表面凹槽281‧‧‧突出特徵282‧‧‧突出特徵284‧‧‧基板284-1‧‧‧基板部分284-2‧‧‧基板部分284-3‧‧‧基板部分286‧‧‧突出特徵288‧‧‧光提取表面凹槽290a‧‧‧像素290b‧‧‧像素290c‧‧‧像素292‧‧‧突出特徵286之兩個相對面294‧‧‧突出特徵286之兩個相對面296‧‧‧像素化LED晶片298‧‧‧基板298-1‧‧‧基板部分298-2‧‧‧基板部分298-3‧‧‧基板部分300‧‧‧突出特徵304a‧‧‧像素304b‧‧‧像素304c‧‧‧像素306‧‧‧像素化LED晶片308‧‧‧基板308-1‧‧‧基板部分308-2‧‧‧基板部分308-3‧‧‧基板部分310‧‧‧突出特徵312‧‧‧光提取表面凹槽314a‧‧‧像素314b‧‧‧像素314c‧‧‧像素316‧‧‧突出特徵310之兩個相對面318‧‧‧突出特徵310之兩個相對面320‧‧‧像素化LED晶片322‧‧‧基板322-1‧‧‧基板部分322-2‧‧‧基板部分322-3‧‧‧基板部分324‧‧‧突出特徵326‧‧‧光提取表面凹槽328a‧‧‧像素328b‧‧‧像素328c‧‧‧像素330‧‧‧像素化LED晶片332‧‧‧基板332-1‧‧‧基板部分332-2‧‧‧基板部分332-3‧‧‧基板部分334‧‧‧突出特徵336‧‧‧光提取表面凹槽338a‧‧‧像素338b‧‧‧像素338c‧‧‧像素340‧‧‧像素化LED晶片342‧‧‧基板342-1‧‧‧基板部分342-2‧‧‧基板部分342-3‧‧‧基板部分344a‧‧‧像素344b‧‧‧像素344c‧‧‧像素346‧‧‧突出特徵348‧‧‧單一光提取表面凹槽350‧‧‧光提取表面凹槽348之兩個相對面352‧‧‧光提取表面凹槽348之兩個相對面354‧‧‧像素側壁356‧‧‧反射層357‧‧‧平坦發光表面358‧‧‧像素化LED晶片360‧‧‧基板360-1‧‧‧基板部分360-2‧‧‧基板部分360-3‧‧‧基板部分362a‧‧‧像素362b‧‧‧像素362c‧‧‧像素364‧‧‧第一突出特徵366‧‧‧第二突出特徵368‧‧‧像素化LED晶片370‧‧‧基板372a‧‧‧像素372b‧‧‧像素372c‧‧‧像素374‧‧‧第一光提取表面凹槽376‧‧‧第二光提取表面凹槽378‧‧‧突出380‧‧‧告示板或標牌382‧‧‧直立表面384‧‧‧光照裝置386‧‧‧內部空間388‧‧‧室內照明裝置390‧‧‧桌子392‧‧‧另一表面394‧‧‧室外照明裝置396‧‧‧道路398‧‧‧固定式照明裝置400‧‧‧道路401‧‧‧建設段之方向402‧‧‧建築物404-1‧‧‧固定式照明裝置404-2‧‧‧固定式照明裝置404-3‧‧‧固定式照明裝置404-4‧‧‧固定式照明裝置404-5‧‧‧固定式照明裝置404-6‧‧‧固定式照明裝置404-7‧‧‧固定式照明裝置404-8‧‧‧固定式照明裝置404-9‧‧‧固定式照明裝置404-10‧‧‧固定式照明裝置404-11‧‧‧固定式照明裝置406‧‧‧走廊408A‧‧‧像素化LED晶片408B‧‧‧像素化LED晶片410‧‧‧驅動電路412‧‧‧功率轉換電路414‧‧‧控制電路416‧‧‧電源418A‧‧‧切換電路組418B‧‧‧切換電路組420‧‧‧感測器A‧‧‧琥珀色B‧‧‧藍色BSY‧‧‧藍色移位黃色G‧‧‧綠色L‧‧‧長度R‧‧‧紅色R1‧‧‧短波長紅色R2‧‧‧長波長紅色TMIN‧‧‧最小厚度區域W‧‧‧寬度
圖1為單一覆晶LED之側視橫截面圖示,其包括鄰近於LED半導體層圖案化的透光表面,包括鄰近於半導體層的多層反射體且包括位於多層反射體與LED電觸點之間的鈍化層,該單一LED代表根據本發明之具體實例之覆晶LED陣列中可使用的覆晶。 圖2A為根據本發明之具體實例之覆晶陣列中可使用之覆晶LED的平面圖相片,其中透明基板面向上。 圖2B為圖2A之覆晶LED的平面圖相片,其中電極面向上。 圖3A為本發明之具體實例中可使用之像素化LED晶片的平面圖相片,其包括位於面向上之單一透明基板上的四個覆晶型LED之陣列。 圖3B為圖3A之像素化LED晶片的平面圖相片,其中電極面向上。 圖4A為本發明之具體實例中可使用之像素化LED晶片的平面圖相片,其包括位於面向上之單一透明基板上的一百個覆晶LED之陣列。 圖4B為圖4A之像素化LED晶片的平面圖相片,其中電極面向上。 圖5A至圖5C為根據本發明之某些具體實例的像素化LED晶片之平面圖圖示,其包括處於各種製造狀態下之位於面向上之單一透明基板上的十六個覆晶LED之陣列,以界定覆晶LED之間的溝槽或凹槽,從而能夠形成自光提取表面延伸至基板內部的光隔離元件且使發光體材料沈積於光提取表面上。 圖6A為發光裝置(例如像素化LED晶片)之平面圖圖示,其包括位於其中電極面向上之單一透明基板上的十六個覆晶LED之陣列。 圖6B為用於圖6A之發光裝置的電介面之下層之平面圖圖示,其中多串水平串聯連接各自包括與發光裝置之陽極耦接的多個導電通孔,且其中下層進一步包括開口,從而允許電介面之上層中所界定的導電通孔通過。 圖6C為用於圖6A之發光裝置的電介面之上層之平面圖圖示,其中多串垂直串聯連接各自包括與發光裝置之陰極耦接的多個導電通孔。 圖6D為圖6C之上層的平面圖圖示,該上層疊置於圖6B之下層上方以形成供圖6A之發光裝置用的電介面。 圖6E為與圖6A之發光裝置耦接的圖6D之電介面之平面圖圖示。 圖7A為發光裝置(例如像素化LED晶片)的平面圖圖示,其包括位於其中電極面向上之單一透明基板上的十六個覆晶LED之陣列。 圖7B為供圖7A之發光裝置用的電介面之下層之平面圖圖示,其中多串水平串聯連接各自包括與發光裝置之陽極耦接的多個導電通孔,且其中下層進一步包括開口,從而允許電介面之上層中所界定的導電通孔通過。 圖7C為供圖7A之發光裝置用的電介面之上層之平面圖圖示,其中多個垂直佈置的並聯連接各自包括與發光裝置之陰極耦接的多個導電通孔。 圖7D為圖7C之上層的平面圖圖示,該上層疊置於圖7B之下層上方以形成供圖7A之發光裝置用的電介面。 圖7E為根據本發明之一具體實例、與圖7A之發光裝置耦接的圖7D之電介面之平面圖圖示。 圖8A為根據本發明之一具體實例之LED發光裝置的平面視圖,該LED發光裝置經配置以產生第一顏色組合。 圖8B為根據本發明之一具體實例之LED發光裝置的平面視圖,該平面視圖經配置以產生第二顏色組合。 圖8C為根據本發明之一具體實例之LED發光裝置的平面視圖,該LED發光裝置經配置以產生第三顏色組合。 圖8D為根據本發明之一具體實例之LED發光裝置的平面視圖,該LED發光裝置經配置以產生第四顏色組合。圖9A為根據一個具體實例之像素化LED發光裝置(例如像素化LED晶片)之至少一部分的側視橫截面示意圖,該發光裝置包括基板,該基板沿著其光提取表面具有多個突出特徵,該等突出特徵經配置以透射第一及第二主動層部分之發射,從而形成第一及第二像素,其中不同的突出特徵具有不同的尺寸,且兩個突出特徵之間的寬溝或「街道(street)」與背面凹槽對齊,從而界定第一與第二像素之間的側向邊界(藉此提供「街道對齊式」配置)。 圖9B為表示圖9A之一部分的側視橫截面示意圖,其中添加尺寸標註線及值。 圖10為表格,其提供根據本發明之像素化LED晶片在基板光提取表面配置不同情況下的物理特徵及實測效能值。 圖11A為像素化LED晶片之像素的照度百分比相對於位置(毫米)之曲線圖,該像素化LED晶片包括經紋理化而具有突出特徵的基板光提取表面,該等突出特徵各自具有與像素寬度大約相同的寬度(例如每個像素一個斜截切口)。 圖11B為像素化LED晶片之像素的照度百分比相對於位置(毫米)之曲線圖,該像素化LED晶片包括經紋理化而具有突出特徵的基板光提取表面,該等突出特徵各自具有像素寬度之大約一半的寬度(例如每個像素兩個斜截切口)。 圖11C為像素化LED晶片之像素的照度百分比相對於位置(毫米)之曲線圖,該像素化LED晶片包括經紋理化而具有突出特徵的基板光提取表面,該等突出特徵各自具有像素寬度之大約三分之一的寬度(例如每個像素三個斜截切口)。 圖12A為變異圖,其包括具有紋理化基板光提取表面之六個不同像素化LED晶片的垂直對比度與未切材料厚度關係之圖,包括具有每個像素兩個斜截切口及不同未切材料厚度的兩個基板,及具有每個像素三個斜截切口及不同未切材料厚度的四個基板。 圖12B為變異圖,其包括結合圖12A所鑑別之六個不同像素化LED晶片的水平對比度與未切材料厚度關係之圖。 圖12C為變異圖,其包括結合圖12A及12B所鑑別之六個不同像素化LED晶片的垂直銳度與未切材料厚度關係之圖。 圖12D為變異圖,其包括結合圖12A至圖12C所鑑別之六個不同像素化LED晶片的水平銳度與未切材料厚度關係之圖。 圖12E為變異圖,其包括結合圖12A至圖12D所鑑別之六個不同像素化LED晶片之光通量值大於90 Cd/mm2
的圖。 圖13為碳化矽表面的掃描電極顯微鏡影像,該碳化矽表面經由感應耦合電漿蝕刻處理以界定多個隨機分佈的微米級紋理特徵。 圖14提供在遮蔽且選擇性材料移除(包括感應耦合電漿蝕刻)以界定間距及尺寸有規律之微米級紋理特徵的有序陣列之後,碳化矽表面之八個掃描電極顯微鏡影像。 圖15A-15I為根據某些具體實例之像素化LED晶片在各種製造狀態下的側視橫截面示意圖。 圖16A為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖,其包括存在於發光體材料中的光隔離元件。 圖16B為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖,其包括位於具有光隔離元件之發光體材料上方的第二發光體材料。 圖17A為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖。 圖17B為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖,其包括存在於發光體材料中的光隔離元件。 圖17C為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖,其包括位於具有光隔離元件之發光體材料上方的第二發光體材料。 圖17D為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖,其中前述具體實例之基板被完全移除。 圖17E為根據一些具體實例之像素化LED晶片的橫截面示意圖。 圖18為根據一些具體實例之像素化LED發光裝置之一部分的上部透視圖相片,該發光裝置包括與街道對齊的切割線,從而界定具有突出特徵的多個像素。 圖19為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片包括具有相同角A的多個突出特徵,該角A定義為突出特徵之兩個相對面之間的角。 圖20為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,其包括具有不同尺寸及形狀的多個突出特徵。 圖21為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片包括具有相同角B的多個突出特徵,該角B定義為突出特徵之兩個相對面之間的角,其中角B比圖19之角A寬。 圖22為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片每個像素包括兩個突出特徵。 圖23為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片每個像素包括四個突出特徵。 圖24為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片包括一個具有角C之光提取表面凹槽,該角C定義為光提取表面凹槽之兩個相對面之間的角。 圖25為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片包括具有角A之第一突出特徵及具有角B之第二突出特徵,該角B大於該角A。 圖26為根據一些具體實例之像素化LED晶片之至少一部分的側視橫截面示意圖,該像素化LED晶片包括在多個像素之間連續的基板。 圖27說明根據一些具體實例的告示板或標牌,其顯示自至少一個像素化LED晶片投射的影像。 圖28說明根據一些具體實例的室內照明裝置,其可以自像素化LED晶片投射影像以及提供一般光照。 圖29說明根據一些具體實例的室外照明裝置,其可以自像素化LED晶片投射影像以及提供一般光照。 圖30說明多個固定照明裝置,諸如街燈,其形成網路以提供協同影像或有序影像。 圖31說明建築物的樓層平面圖,其包括多個固定式照明裝置,諸如嵌燈或其他吊頂式燈具,從而形成網路以在該建築物內提供協同影像或有序影像。 圖32為簡化示意圖,其展示發光裝置之組件(包括兩個像素化LED晶片以及驅動電路及一或多個感測器)之間的互連。
10‧‧‧單一覆晶LED
11‧‧‧外主表面
12‧‧‧側邊緣
14‧‧‧圖案化表面
15‧‧‧基板
16‧‧‧側面部分
17‧‧‧凹入及/或凸起特徵
21‧‧‧第一半導體層
21A‧‧‧第一半導體層21之表面延伸部
22‧‧‧第二半導體層
25‧‧‧發光主動區域
29‧‧‧凸台
39‧‧‧凹槽
40‧‧‧介電質反射體層
40-1‧‧‧介電質反射體層40之第一部分
40-2‧‧‧介電質反射體層40之第二部分
41-1‧‧‧導電通孔
41-2‧‧‧導電通孔
42‧‧‧金屬反射體層
42-1‧‧‧金屬反射體層42之第一部分
42-2‧‧‧金屬反射體層42之第二部分
48‧‧‧障壁層
48-1‧‧‧障壁層48之第一部分
48-2‧‧‧障壁層48之第二部分
50‧‧‧鈍化層
52‧‧‧開口
54‧‧‧覆晶LED 10之下表面
55‧‧‧含金屬中間層
59‧‧‧間隙
60‧‧‧功能堆疊
61‧‧‧第一電觸點/陰極
62‧‧‧第二電觸點/陽極
63‧‧‧第一微觸點陣列
64‧‧‧第二微觸點陣列
Claims (25)
- 一種像素化LED晶片,其包含:主動層,其包含多個主動層部分;多個基板部分,其支撐該多個主動層部分,其中各基板部分包含透光材料、光射入表面及光提取表面,其中該光射入表面佈置於該主動層與該光提取表面之間;及多個陽極-陰極對,其相關於該多個主動層部分;其中該多個主動層部分中的各主動層部分包括該多個陽極-陰極對中的不同陽極-陰極對且經配置以照射該多個基板部分之不同基板部分且使光透射穿過該基板部分的該光提取表面,使得該多個主動層部分與該多個基板部分形成多個像素;其中各基板部分的該光提取表面包含介於該多個像素之像素側壁之間的光提取表面凹槽;且該像素化LED晶片進一步包含位於該像素側壁上的反射層。
- 如請求項1所述之像素化LED晶片,其中該反射層包含以下中之至少一者:金屬反射體、介電質反射體,或金屬反射體與介電質反射體的組合。
- 如請求項1或2所述之像素化LED晶片,其中該多個基板部分包含碳化矽或藍寶石。
- 如請求項1或2所述之像素化LED晶片,其中底填充材料佈置於該多個像素中之各像素的該陽極-陰極對的該陽極與該陰極之間。
- 如請求項4所述之像素化LED晶片,其中該底填充材料包含肖氏D硬度指標硬度值在約40至約100範圍內的材料。
- 如請求項1或2所述之像素化LED晶片,其進一步包含位於該多 個像素上的發光體材料。
- 如請求項6所述之像素化LED晶片,其中該發光體材料包含磷光體顆粒及散射顆粒。
- 如請求項1或2所述之像素化LED晶片,其中該多個基板部分中的基板部分相對於彼此為不連續的。
- 如請求項8所述之像素化LED晶片,其進一步包括發光體材料在該多個像素上,其中該發光體材料連續地存在於該多個不連續基板部分上。
- 一種製造像素化LED照明裝置的方法,該方法包含:界定穿過主動層的多個凹槽或街道,以形成多個主動層部分;在該多個主動層部分上沈積多個陽極-陰極對,以形成多個個別地可電性存取的像素;將第一發光體材料施加至該多個像素上;及將該多個像素中之各像素之間之該第一發光體材料的至少一部分移除,以形成多個光隔離元件。
- 如請求項10所述之方法,其中該第一發光體材料之至少一部分的該移除包含使鋸片穿過該第一發光體材料。
- 如請求項10所述之方法,其進一步包含將第二發光體材料施加於該第一發光體材料及該多個光隔離元件上方。
- 如請求項10到12中任一項所述之方法,其進一步包含在該多個像素安裝於該安裝表面上方之後,將底填充材料施加於該多個凹槽或街道內及該多個陽極-陰極對之間。
- 如請求項10到12中任一項所述之方法,其中多個基板部分支撐該多個主動層部分,且該方法進一步包含在施加該第一發光體材料之前,移除該多個基板部分。
- 如請求項14所述之方法,其進一步包含將第二發光體材料施加於該第一發光體材料及該多個光隔離元件上方。
- 一種像素化LED晶片,其包含:主動層,其包含多個主動層部分;基板,其包含多個不連續基板部分,該多個不連續基板部分支撐該多個主動層部分,其中各基板部分包含透光材料;及多個陽極-陰極對,其相關於該多個主動層部分;其中該多個主動層部分中的各主動層部分包括該多個陽極-陰極對中的不同陽極-陰極對且經配置以照射該多個不連續基板部分之不同基板部分且使光透射穿過該基板部分,使得該多個主動層部分與該多個不連續基板部分形成多個像素;並且其中底填充材料設置(i)在該多個像素的橫向側壁之間以及(ii)在該多個像素中的各個像素的該陽極-陰極對的該陰極和該陽極之間;並且其中第一發光體材料被設置在該多個像素上並且接觸該底填充材料。
- 如請求項16所述之像素化LED晶片,其中該第一發光體材料是連續的在該多個不連續基板部分上。
- 如請求項16所述之像素化LED晶片,其進一步包括第二發光體材料在該第一發光體材料上方。
- 如請求項16到18中之任一項所述之像素化LED晶片,其中該第一發光體材料包括多個光隔離元件,該多個光隔離元件在該多個像素中之像素之間對齊。
- 如請求項19所述之像素化LED晶片,其中該多個光隔離元件包括存在於第一發光體材料中的切口。
- 如請求項16到18中之任一項所述之像素化LED晶片,其中該底 填充材料包括懸浮於黏合劑中之光改向或光反射材料。
- 如請求項16到18中之任一項所述之像素化LED晶片,其中該基板包括多個隨機分佈的微米級紋理特徵。
- 一種製造像素化LED照明裝置的方法,其包含:在基板上界定穿過主動層的多個凹槽或街道以形成多個主動層部分,其中該基板包含(i)鄰近於多個主動層部分的光射入表面,及(ii)通常通常位於該光射入表面對面的光提取表面,其中該多個凹槽或街道中的凹槽或街道(a)經界定而穿過該光射入表面且小於該基板的完整厚度及(b)通常佈置於該多個主動層部分之間,且該基板包括與該多個主動層部分導電連通的多個陽極-陰極對;將該基板安裝於安裝表面上方;該基板於該安裝表面上方進行該安裝之後,使該基板薄化;沿著與該多個凹槽或街道對齊的多個區域、穿過該基板的完整厚度來移除該基板的一部分,以形成多個不連續基板部分。
- 如請求項23所述之方法,其進一步包含將第一發光體材料施加至該光提取表面上,以及將在該多個不連續基板部分之間對齊的該第一發光體材料之一部分移除以形成多個光隔離元件。
- 如請求項23所述之方法,其進一步包含在使該基板發生該薄化之前,在該基板與該安裝表面之間、在該多個陽極-陰極對之間及在該多個主動層部分之間施加底填充材料。
Applications Claiming Priority (6)
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---|---|---|---|
US201762541033P | 2017-08-03 | 2017-08-03 | |
US62/541,033 | 2017-08-03 | ||
US201862655303P | 2018-04-10 | 2018-04-10 | |
US201862655296P | 2018-04-10 | 2018-04-10 | |
US62/655,296 | 2018-04-10 | ||
US62/655,303 | 2018-04-10 |
Publications (2)
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