[發(fā)明專利]發(fā)光單元陣列、其制造方法和投影設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201080010263.0
• 申請(qǐng)日: 2010-06-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102341740A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-02-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 葉文勇;趙嘉信;莊育洪;黎家伶;賴俊峰;顏璽軒;戴晟杰;戴光佑;陳澤澎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類(lèi)號(hào): G02B27/18
• 分類(lèi)號(hào): G02B27/18;H01L33/00
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管(light?emitting?diode，LED)陣列及其制造方法，且涉及一種顯示設(shè)備，且更特定來(lái)說(shuō)涉及一種能夠增強(qiáng)光提取(light?extraction)效率和準(zhǔn)直(collimation)的發(fā)光單元陣列及其制造方法，以及一種投影設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來(lái)，發(fā)光二極管(LED)已逐漸改進(jìn)發(fā)光效率，并在一些領(lǐng)域替代了熒光燈和白熾燈，包含用于掃描儀的高度響應(yīng)速度燈、用于液晶顯示器(liquid?crystal?display，LCD)的背光源(backlight?source)或前光源(front?light?source)、用于汽車(chē)的儀器面板的光源、交通信號(hào)燈、用于投影裝置的光源乃至普通的照明裝置。LED的光發(fā)射通常為冷光發(fā)射(cold?light?emission)，而不是通過(guò)熱或放電，因此LED常常具有高達(dá)100,000小時(shí)的相對(duì)長(zhǎng)的操作壽命，且不需要待機(jī)時(shí)間(idling?time)。LED還具有例如較快的響應(yīng)速度(約10^-9秒)、較小大小、較低功率消耗、較低污染、較高可靠性、大規(guī)模生產(chǎn)的能力等優(yōu)點(diǎn)。因此，LED廣泛用于許多領(lǐng)域中。

典型的LED通常為使用例如GaP、GaAs等III-V化合物的半導(dǎo)體裝置。由于LED的III-V化合物半導(dǎo)體材料具有將電轉(zhuǎn)化為光的特性，所以當(dāng)將電流施加到半導(dǎo)體材料時(shí)，其中的電子將與空穴(hole)組合并以光的形式釋放過(guò)多能量，借此實(shí)現(xiàn)發(fā)光的效果。除此之外，LED裝置的基本結(jié)構(gòu)包含使用III-V半導(dǎo)體的化合物制造的P型和N型外延層以及夾在兩個(gè)外延層之間的發(fā)光層。

前述發(fā)光二極管的發(fā)光效率主要取決于發(fā)光層的量子效率和整個(gè)發(fā)光二極管的光提取效率。發(fā)光層的量子效率主要取決于發(fā)光層的外延質(zhì)量和結(jié)構(gòu)，且光提取效率主要取決于由發(fā)光層(有源層)產(chǎn)生的光的有效利用。

因此，如何提供具有較高光提取和準(zhǔn)直的LED以及如何簡(jiǎn)化LED的制造工藝以便減少生產(chǎn)成本成為當(dāng)前LED技術(shù)中的重要問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本文介紹一種適于將圖像光束(image?beam)投影到屏幕上的投影設(shè)備。所述投影設(shè)備包含發(fā)光單元陣列、電路襯底、光學(xué)傳感器、控制單元和投影光學(xué)元件(projection?optics)。發(fā)光單元陣列用于發(fā)射圖像光束。發(fā)光單元陣列包含單片式集成的多個(gè)發(fā)光單元。電路襯底安置在發(fā)光單元陣列下方，其中電路襯底電連接到發(fā)光單元陣列且用于個(gè)別驅(qū)動(dòng)發(fā)光單元。光學(xué)傳感器用于檢測(cè)來(lái)自屏幕和環(huán)境中的至少一者的電磁波以便產(chǎn)生信號(hào)。控制單元電耦合到發(fā)光單元陣列和光學(xué)傳感器，用于根據(jù)來(lái)自光學(xué)傳感器的信號(hào)控制發(fā)光單元陣列的發(fā)光。投影光學(xué)元件用于將圖像光束投影到屏幕上，其中投影光學(xué)元件電耦合到控制單元，且控制單元根據(jù)來(lái)自光學(xué)傳感器的信號(hào)控制投影光學(xué)元件。

本文介紹一種發(fā)光單元陣列。所述發(fā)光單元陣列包含布置成且單片式集成陣列的多個(gè)發(fā)光單元，且所述發(fā)光單元中的每一者包含第一摻雜類(lèi)型層、第二摻雜類(lèi)型層、發(fā)光層和光子晶體結(jié)構(gòu)(photonic?crystal?structure)。發(fā)光層安置在第一摻雜類(lèi)型層與第二摻雜類(lèi)型層之間，其中第二摻雜類(lèi)型層具有背朝發(fā)光層的表面。光子晶體結(jié)構(gòu)安置在第二摻雜類(lèi)型層的所述表面上。

本文介紹一種用于制造發(fā)光單元陣列的方法。所述方法包含以下步驟。提供襯底。在襯底上形成多個(gè)半導(dǎo)體層，且在半導(dǎo)體層中添加犧牲層(sacrificial?layer)。對(duì)半導(dǎo)體層和犧牲層進(jìn)行蝕刻以形成多個(gè)單元。分別在所述單元上形成多個(gè)第一導(dǎo)電圖案(conductive?pattern)。提供電路襯底，且所述電路襯底具有安置在其上的多個(gè)晶體管。分別在所述晶體管上形成多個(gè)第二導(dǎo)電圖案。分別結(jié)合第一導(dǎo)電圖案和第二導(dǎo)電圖案。通過(guò)蝕刻犧牲層而移除襯底、半導(dǎo)體層的一部分和犧牲層。

下文詳細(xì)描述附有圖式的若干示范性實(shí)施例以進(jìn)一步詳細(xì)描述本發(fā)明。

附圖說(shuō)明

包含附圖以提供進(jìn)一步理解，且附圖并入本說(shuō)明書(shū)中并組成其一部分。圖式說(shuō)明示范性實(shí)施例且與描述內(nèi)容一起用以闡釋本發(fā)明的原理。

圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的微LED陣列的示意橫截面圖。

圖2A是從微LED發(fā)射的光的光提取效率和光強(qiáng)度分布曲線圖。

圖2B是繪示從LED的頂部表面發(fā)射的光強(qiáng)度相對(duì)于點(diǎn)光源的整個(gè)能量的百分比以及從LED的側(cè)表面發(fā)射的光強(qiáng)度相對(duì)于點(diǎn)光源的整個(gè)能量的百分比的圖，其中LED具有不同的晶格常數(shù)。