BR112021008899A2

BR112021008899A2 - dispositivo emissor de luz

Info

Publication number: BR112021008899A2
Application number: BR112021008899-7A
Authority: BR
Inventors: Chung Hoon Lee
Original assignee: Seoul Viosys Co., Ltd.
Priority date: 2018-11-07
Filing date: 2019-11-07
Publication date: 2021-08-10
Also published as: EP3879586A1; WO2020096386A1; CN210837758U; JP2022506057A; CN112997329A; US20230040991A1; US20200144465A1; EP3879586A4; KR20210072008A; US11482650B2

Abstract

DISPOSITIVO EMISSOR DE LUZ. A presente invenção trata de um dispositivo emissor de luz que compreende um substrato tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície oposta à primeira superfície; uma pluralidade de peças emissoras de luz dispostas na primeira superfície do substrato, e um filme protetor de luz disposto na segunda superfície do substrato e expondo pelo menos uma porção de uma área emissora de luz na qual cada uma das peças emissoras de luz está disposta, em que o filme protetor de luz tem uma espessura maior do que comprimento do comprimento de onda mais longo entre os comprimentos de onda das luzes gerados a partir das peças emissoras de luz.

Description

DISPOSITIVO EMISSOR DE LUZ Campo de Aplicação

[001] Modalidades exemplares da invenção se referem geralmente a um dispositivo emissor de luz e, mais especificamente, a um dispositivo emissor de luz incluindo uma pluralidade de peças emissoras de luz.

Estado da Técnica

[002] Diodos emissores de luz como fontes de luz inorgânica , estão sendo amplamente usados em vários campos, como dispositivo de exibição, lâmpadas de veículo e iluminação geral. Os diodos emissores de luz estão substituindo rapidamente as fontes de luz existentes devido sua vida útil mais longa, menor consumo de energia e maior velocidade de resposta do que as fontes de luz existentes.

[003] Em geral, um dispositivo de exibição exibe várias cores geral usando cores misturadas de azul, verde e vermelho. Cada pixel do dispositivo de exibição inclui subpixels de azul, verde e vermelho, a cor de um pixel específico é determinada pela cor desses subpixels e uma imagem é exibida por uma combinação desses pixels.

[004] Os diodos emissores de luz convencionais têm sido usados principalmente como fonte de luz de fundo em aparelhos de exibição. No entanto, recentemente, um visor de micro LED foi desenvolvido como um dispositivo de próxima geração, que pode diretamente exibir imagens usando diodos emissores de luz.

Descrição Geral da Invenção

Problema Técnico

[005] Dispositivos construídos de acordo com modalidades exemplares da invenção são capazes de suprimir a mistura de cores e melhorar a reprodutibilidade de luz.

[006] Recursos adicionais dos conceitos inventivos serão apresentados na descrição a seguir e, em parte, serão evidentes a partir da descrição ou podem ser aprendidos pela prática dos conceitos inventivos.

Solução Técnica

[007] Um dispositivo emissor de luz, de acordo com uma modalidade exemplar, inclui um substrato tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície opostas uma à outra, uma pluralidade de peças emissoras de luz dispostas na primeira superfície do substrato e definindo uma área emissora de luz e uma camada de proteção de luz disposta na segunda superfície do substrato e expondo pelo menos uma porção da área emissora de luz, na qual a camada de proteção de luz tem uma espessura maior do que um comprimento do comprimento de onda mais longo entre os comprimentos de onda da luz gerada a partir das peças emissoras de luz.

[008] A camada de proteção de luz pode definir uma superfície de extração de luz cobrindo as periferias das peças emissoras de luz.

[009] A largura da superfície de extração de luz pode ser menor do que a espessura da camada de proteção de luz.

[010] A camada de proteção de luz pode ter uma superfície lateral incluindo uma superfície rugosa.

[011] A camada de proteção de luz pode incluir uma primeira superfície voltada para a segunda superfície do substrato e uma segunda superfície oposta à primeira superfície do mesmo, e a segunda superfície da camada de proteção de luz pode ter uma superfície côncava.

[012] A camada de proteção de luz pode ter uma parede lateral que é vertical em relação a uma direção longitudinal do substrato.

[013] A camada de proteção de luz pode ter uma parede lateral inclinada em relação a uma direção longitudinal do substrato.

[014] A camada de proteção de luz pode ter uma primeira superfície voltada para a segunda superfície do substrato e uma segunda superfície oposta à primeira superfície do mesmo, e a camada de proteção de luz pode ter uma largura que aumenta da primeira superfície da camada de proteção de luz para a segunda superfície da camada de proteção de luz.

[015] Os detalhes de outras modalidades estão incluídos na descrição detalhada e nas figuras.

Efeitos Vantajosos

[016] No dispositivo de emissão de luz, de acordo com as modalidades da invenção, uma vez que uma superfície de extração de luz menor do que uma área de emissão de luz é definida usando uma camada de proteção de luz, o contraste do dispositivo de emissão de luz pode ser melhorado. Além disso, ao desaparecer a difração da luz emitida através da superfície de extração de luz de uma largura estreita usando a camada de proteção de luz de uma espessura suficiente, o borrão da imagem de um dispositivo de exibição usando o dispositivo emissor de luz pode ser evitado.

Descrição das Figuras

[017] As Figs. 1A e 1B são vistas superiores de uma estrutura empilhada emissora de luz de acordo com uma modalidade exemplar.

[018] As Figs. 2A, 2B, 2C, e 2D são vistas em seção transversal tomadas ao longo das linhas A-A’ das Figs. 1A e 1B, de acordo com modalidades exemplares.

[019] A Fig. 3A é uma vista superior de uma segunda estrutura emissora de luz do dispositivo emissor de luz da Fig. 1A.

[020] A Fig. 3B é uma vista em seção transversal tomada ao longo das linhas A-A’ e B-B’ da Fig. 3A.

[021] As Figs. 4, 5, 6, 7, e 8 são vistas em seção transversal ilustrando um método para fabricar um dispositivo emissor de luz, de acordo com uma modalidade exemplar.

Melhor Modo de Realizar a Invenção

[022] A fim de compreender a configuração e o efeito da invenção suficientemente, as modalidades da invenção serão descritas com referência às figuras anexas. No entanto, a invenção não está limitada às modalidades aqui estabelecidas e pode ser implementada de várias formas, e uma variedade de mudanças podem ser adicionadas.

[023] Conforme usado nas modalidades da invenção, um termo técnico pode ser interpretado como um significado convencionalmente conhecido por aqueles especialistas na técnica, a menos que definido de outra forma.

[024] Daqui em diante, um dispositivo emissor de luz será descrito abaixo com referência às figuras anexas através de vários exemplos de modalidades.

[025] As Figs. 1A e 1B são vistas superiores de uma estrutura empilhada emissora de luz de acordo com uma modalidade exemplar. As Figs. 2A, 2B, 2C, e 2D são vistas em seção transversal tomadas ao longo das linhas A-A’ das Figs. 1A e 1B. A Fig. 3A é uma vista superior de uma estrutura emissora de luz do dispositivo emissor de luz mostrado na Fig. 1A, e Fig. 3B é uma vista em seção transversal tomada ao longo das linhas A-A’ e B-B’ da Fig. 3A.

[026] A Fig. 1A é uma vista planar obtida quando vista dos pads de um dispositivo emissor de luz, e a Fig. 1B é uma vista planar obtida quando vista da superfície de extração de luz do dispositivo emissor de luz. A Fig. 3A é uma vista planar obtida quando vista dos pads do dispositivo emissor de luz.

[027] Referindo às Figs. 1A, 1B, 2A, 2B, 2C e 2D, um dispositivo emissor de luz pode incluir um substrato 100 tendo uma primeira superfície SF1_S e uma segunda superfície SF2_S oposta à primeira superfície SF1_S, uma pluralidade de peças emissoras de luz LE1, LE2 e LE3 dispostas na primeira superfície SF1_S do substrato 100 e uma camada de proteção de luz LS disposta na segunda superfície SF2_S do substrato 100.

[028] O substrato 100 pode ser capaz de crescer uma camada semicondutora à base de nitreto de gálio sobre o mesmo e pode incluir uma safira (Al2O3), um carboneto de silício (SiC), um nitreto de gálio (GaN), um nitreto de índio e gálio (InGaN) , um nitreto de alumínio e gálio (AlGaN), um nitreto de alumínio (AlN), um óxido de gálio (Ga2O3) , ou silício. Além disso, o o substrato 100 pode ser um substrato de safira padronizado. Em algumas modalidades exemplares, o substrato 100 pode incluir um material que transmite luz visível.

[029] Referindo às Figs. 3A e 3B, o dispositivo emissor de luz pode incluir estruturas emissoras de luz LED, em que uma primeira peça emissora de luz LE1, uma segunda peça emissora de luz LE2 e uma terceira peça emissora de luz LE3 são empilhadas verticalmente. O substrato 100 pode incluir áreas emissoras de luz LEA, nas quais as estruturas emissoras de luz LED estão dispostas, e uma área periférica PPA em torno das áreas emissoras de luz LEA. Por exemplo, quando cada uma das estruturas emissoras de luz LED tem uma largura que aumenta gradualmente da terceira peça emissora de luz LE3 para a primeira peça emissora de luz LE1, cada uma das áreas emissoras de luz LEA pode ter uma primeira largura W1 que é substancialmente a mesma como a maior largura de cada estrutura emissora de luz LED.

[030] Quando a segunda superfície SF2_S do substrato 100 inclui uma superfície de extração de luz LEX, o comprimento de onda da luz emitida pela primeira peça emissora de luz LE1 pode ser o mais curto, o comprimento de onda da luz emitida a partir da segunda peça emissora de luz LE2 pode ser maior do que o comprimento de onda da luz emitida a partir da primeira peça emissora de luz LE1 e ser menor do que o comprimento de onda da luz emitida a partir da terceira peça emissora de luz LE3, e o comprimento de onda de luz emitida pela terceira peça emissora de luz LE3 pode ser mais longa. Por exemplo, a primeira peça emissora de luz LE1 pode emitir luz azul, a segunda peça emissora de luz LE2 pode emitir luz verde e a terceira peça emissora de luz LE3 pode emitir luz vermelha.

Neste caso, a luz gerada a partir da primeira peça emissora de luz LE1 pode ter um comprimento de onda de cerca de 450 nm a cerca de 495 nm, a luz gerada a partir da segunda peça emissora de luz LE2 pode ter um comprimento de onda de cerca de 495 nm a cerca de 570 nm e luz gerada a partir da terceira peça emissora de luz LE3 pode ter um comprimento de onda de cerca de 620 nm a cerca de 750 nm. No entanto, os conceitos inventivos não se limitam a estes. Por exemplo, em algumas modalidades exemplares, a segunda peça emissora de luz LE2 pode emitir luz tendo um comprimento de onda mais curto do que aquela emitida a partir da primeira peça emissora de luz LE1.

[031] A primeira peça emissora de luz LE1 pode incluir uma primeira camada semicondutora tipo n 102, uma primeira camada ativa 104, uma primeira camada semicondutora tipo p 106 e uma primeira camada ôhmica 108, a segunda peça emissora de luz LE2 pode incluir uma segunda camada semicondutora tipo n 202, uma segunda camada ativa 204, uma segunda camada semicondutora tipo p 206 e uma segunda camada ôhmica 208, e a terceira peça emissora de luz LE3 pode incluir uma terceira camada semicondutora do tipo n 302, uma terceira camada ativa 304, uma terceira camada semicondutora do tipo p 306 e uma terceira camada ôhmica 308.

[032] Cada uma da primeira camada semicondutora tipo n 102, a segunda camada semicondutora tipo n 202 e a terceira camada semicondutora tipo n 302 podem ser uma camada semicondutora à base de nitreto de gálio dopada com Si. Cada uma da primeira camada semicondutora tipo p 106, a segunda camada semicondutora tipo p 206 e a terceira camada semicondutora tipo p 306 podem ser uma camada semicondutora à base de nitreto de gálio dopada com Mg. Cada uma da primeira camada ativa 104, a segunda camada ativa 204 e a terceira camada ativa 304 podem incluir um poço multiquântico (MQW) e a proporção da composição dos mesmos pode ser determinada para emitir luz de um comprimento de onda de pico desejado. Como cada uma da primeira camada ôhmica 108, a segunda camada ôhmica 208 e a terceira camada ôhmica 308, um óxido condutor transparente (TCO), tal como óxido de estanho (SnO), um óxido de índio (InO2), óxido de zinco (ZnO), um óxido de índio e estanho (ITO) ou óxido de índio e estanho e zinco (ITZO) pode ser usado.

[033] A primeira peça emissora de luz LE1 pode ser espaçada a partir da segunda peça emissora de luz LE2. Por exemplo, a primeira camada ôhmica 108 da primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda camada ôhmica 208 da segunda peça emissora de luz LE2 podem estar voltadas uma para a outra. Como outro exemplo, a primeira camada ôhmica 108 da primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda camada semicondutora tipo n 202 da segunda peça emissora de luz LE2 podem estar voltadas uma para a outra.

[034] A segunda peça emissora de luz LE2 pode ser espaçada a partir da terceira peça emissora de luz LE3. Por exemplo, a segunda camada semicondutora tipo n 202 da segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira camada ôhmica 308 da terceira peça emissora de luz LE3 podem estar voltadas uma para a outra. Como outro exemplo a segunda camada ôhmica 208 da segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira camada semicondutora tipo n 302 da terceira peça emissora de luz LE3 podem estar voltadas uma para a outra.

[035] O dispositivo emissor de luz pode ainda incluir uma primeira peça de adesão AD1, disposta entre a primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda peça emissora de luz LE2 para ligar a primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda peça emissora de luz LE2, e uma segunda peça de adesão AD2, disposta entre a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3 para ligar a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3. Cada uma da primeira peça de adesão AD1 e a segunda peça de adesão AD2 pode incluir um material que transmite luz visível e tem uma propriedade de isolamento. Cada uma da primeira peça de adesão AD1 e da segunda peça de adesão AD2 pode incluir um polímero, um resiste ou uma poli-imida. Por exemplo, cada uma da primeira peça de adesão AD1 e da segunda peça de adesão AD2 pode incluir SOG (spin-on-glass), BCB (benzo ciclo butadieno), HSQ (hidrogênio silsesquioxanos) ou um fotoresiste SU-8.

[036] O dispositivo emissor de luz LE1 pode ainda incluir um primeiro filtro de cor CF1 disposto entre a primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda peça emissora de luz LE2 e um segundo filtro de cor CF2 disposto entre a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3. O primeiro filtro de cor CF1 pode ser disposto na primeira camada ôhmica 108 da primeira peça emissora de luz LE1 ou na segunda camada ôhmica 208 da segunda peça emissora de luz LE2. O segundo filtro de cor CF2 pode ser disposto na segunda camada semicondutora tipo n 202 da segunda peça emissora de luz LE2 ou na terceira camada ôhmica 308 da terceira peça emissora de luz LE3. O primeiro filtro de cor CF1 pode refletir luz omitida a partir da primeira peça emissora de luz LE1 e passar a luz omitida a partir da segunda peça emissora de luz LE2 e da terceira peça emissora de luz LE3, de modo que luz omitida a partir da primeira peça emissora de luz LE1 não exerce uma influência de cada uma da segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3. O segundo filtro de cor CF2 pode refletir luz omitida uma da primeira peça emissora de luz LE1 e da segunda peça emissora de luz LE2 e passa a luz omitida da terceira peça emissora de luz LE3 de modo que luz omitida a partir da primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda peça emissora de luz LE2 não exerce influência sobre a terceira peça emissora de luz LE3. Cada um do primeiro filtro de cor CF1 e do segundo filtro de cor CF2 pode incluir um refletor de Bragg distribuído (DBR), no qual TiO2 e SiO2 são empilhados alternadamente. O primeiro filtro de cor CF1 pode ser diferente do segundo filtro de cor CF2 em termos número de alternância e espessura de TiO2 e SiO2. Em algumas modalidades exemplares, pelo menos um do primeiro filtro de cor CF1 e o segundo filtro de cor CF2 podem ser seletivamente omitidos.

[037] O dispositivo emissor de luz pode ainda incluir um primeiro padrão de passagem VA1, que passa através da terceira peça emissora de luz LE3, o segundo filtro de cor CF2, a segunda peça de adesão AD2, a segunda peça emissora de luz LE2, a primeira peça de adesão AD1, e o primeiro filtro de cor CF1 e é colocado em contato com a primeira camada ôhmica 108, um segundo padrão de passagem VA2, que passa através da terceira peça emissora de luz LE3, o segundo filtro de cor CF2, a segunda peça de adesão AD2, a segunda camada semicondutora tipo n 202, a segunda camada ativa 204, e a segunda camada semicondutora tipo p 206 e é colocada em contato elétrico com a segunda camada ôhmica 208 e o terceiro padrão de passagem VA3, que passa através da terceira camada semicondutora tipo n 302, a terceira camada ativa 304, e a terceira camada semicondutora tipo p 306 e é colocado em contato com a terceira camada ôhmica 308. Além disso, o dispositivo emissor de luz pode ainda incluir um quarto padrão de passagem VA4, que passa através da terceira peça emissora de luz LE3, o segundo filtro de cor CF2, a segunda peça de adesão AD2, a segunda peça emissora de luz LE2, a primeira peça de adesão AD1, o primeiro filtro de cor CF1, a primeira camada ôhmica 108, a primeira camada semicondutora tipo p 106, e a primeira camada ativa 104 e é colocada em contato elétrico com a primeira camada semicondutora tipo n 102, um quinto padrão de passagem VA5, que passa através da terceira peça emissora de luz LE3, o segundo filtro de cor CF2, e a segunda peça de adesão AD2 e é colocado em contato com a segunda camada semicondutora tipo n 202, e um sexto padrão de passagem VA6, que é colocado em contato elétrico com a terceira camada semicondutora tipo n 302.

[038] O dispositivo emissor de luz pode ainda incluir um primeiro pad PD1 eletricamente acoplado com a primeira camada ôhmica 108 através do primeiro padrão de passagem VA1, um segundo pad PD2 eletricamente acoplado com a segunda camada ôhmica 208 através do segundo padrão de passagem VA2, um terceiro pad PD3 eletricamente acoplado com a terceira camada ôhmica 308 através do terceiro padrão de passagem VA3 e um pad comum CPD eletricamente acoplado em comum com a primeira camada semicondutora tipo n 102, a segunda camada semicondutora tipo n 202 e a terceira camada semicondutora tipo n 302 até o quarto, quinto e sexto padrões de passagem VA4, VA5 e VA6, respectivamente. De acordo com uma modalidade exemplar, cada um do primeiro pad PD1, o segundo pad PD2, o terceiro pad PD3 e o pad comum CPD podem ser dispostos na terceira peça emissora de luz LE3.

[039] Embora o pad comum CPD seja ilustrado como sendo acoplado com a primeira camada semicondutora do tipo n 102 e a segunda camada semicondutora do tipo n 202 e a terceira camada semicondutora do tipo n 302, no entanto, os conceitos inventivos não se limitam a estes. Por exemplo, em algumas modalidades exemplares, o pad comum CPD pode ser acoplado em comum com a primeira camada ôhmica 108, a segunda camada ôhmica 208, e a terceira camada ôhmica 308.

[040] O dispositivo emissor de luz pode ainda incluir uma camada de passivação PVT, que circunda as paredes laterais externas do primeiro padrão de passagem VA1, o segundo padrão de passagem VA2, o terceiro padrão de passagem VA3, o quarto padrão de passagem VA4, o quinto padrão de passagem VA5 e o sexto padrão de passagem VA6, e se estende até a terceira peça emissora de luz LE3.

[041] Embora as peças emissoras de luz sejam ilustradas como incluindo a primeira peça emissora de luz LE1, a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3 que estão verticalmente empilhadas e que o dispositivo emissor de luz é ilustrado como incluindo os padrões de passagem VA1, VA2, VA3, VA4, VA5 e VA6 passando pela primeira peça emissora de luz LE1, a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3, no entanto, os conceitos inventivos não se limitam a estes. Por exemplo, de acordo com outra modalidade exemplar, ao gravar a primeira peça emissora de luz LE1 verticalmente empilhada, a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3, o dispositivo emissor de luz pode ter uma estrutura em mesa, que expõe a primeira camada semicondutora tipo n 102, a segunda camada semicondutora de tipo n 202, a terceira camada semicondutora de tipo n 302, a primeira camada ôhmica 108, a segunda camada ôhmica 208 e a terceira camada ôhmica 308. Além disso, em algumas modalidades exemplares, o dispositivo emissor de luz pode ter uma estrutura na qual a primeira peça emissora de luz LE1, a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3 , são horizontalmente dispostas no mesmo plano.

[042] Referindo às Figs. 1A, 1B, 2A, 2B, 2C e 2D, a camada de proteção de luz LS pode incluir uma pluralidade de orifícios HL, cada um expondo pelo menos uma porção da área emissora de luz correspondente LEA na segunda superfície SF2_S do substrato 100. Cada um dos orifícios HL da camada de proteção de luz LS define a superfície de extração de luz LEX, e a luz emitida pela superfície de extração de luz LEX pode ser emitida através do orifício de passagem HL expondo a superfície de extração de luz LEX. Mais particularmente, cada orifício HL pode funcionar como um caminho de extração de luz.

[043] De acordo com uma modalidade exemplar, cada superfície de extração de luz LEX na área de emissão de luz LEA pode ter uma segunda largura W2 menor do que a primeira largura W1 da área de emissão de luz LEA. O centro da superfície de extração de luz LEX pode ser substancialmente o mesmo que o centro da área de emissão de luz LEA.

[044] A camada de proteção à luz LS pode incluir metal, como Ti, Ni, Al, Ag e Cr, ou pode incluir um material, como um fotorresiste, epóxi, PDMS (polidimetilsiloxano) e uma matriz preta.

[045] De acordo com uma modalidade exemplar, uma espessura TH da camada de proteção de luz LS pode ser igual ou maior do que um comprimento do comprimento de onda mais longo entre os comprimentos de onda da luz gerada pelas peças emissoras de luz LE1, LE2 e LE3. Por exemplo, quando a primeira peça emissora de luz LE1 emite luz azul com comprimento de onda de cerca de 450 nm a cerca de 495 nm, a segunda peça emissora de luz LE2 emite luz verde com comprimento de onda de cerca de 495 nm a cerca de 570 nm, e a terceira peça emissora de luz LE3 emite luz vermelha tendo o comprimento de onda de cerca de 620 nm a cerca de 750 nm, a espessura TH da camada de proteção de luz LS pode ser igual ou maior do que o comprimento de onda da luz gerada a partir da terceira peça emissora de luz LE3.

[046] De acordo com uma modalidade exemplar, a segunda largura W2 da superfície de extração de luz LEX definida pela camada de proteção de luz LS pode ser menor do que a espessura TH da camada de proteção de luz LS. Por exemplo, quando uma distância DT entre os centros das estruturas emissoras de luz adjacentes LED é de cerca de 80 µm, a segunda largura W2 pode ser de cerca de 5 µm.

[047] Ao definir a superfície de extração de luz LEX como sendo menor do que a área de emissão de luz LEA usando a camada de proteção de luz LS, o dispositivo de emissão de luz pode ter um contraste melhorado e reprodutibilidade de cor.

[048] Neste caso, uma vez que a largura da superfície de extração de luz LEX é pequena, a luz que passa através da camada de proteção de luz LS pode ser espalhada por difração, o que pode fazer com que uma imagem exibida pela luz emitida pelo dispositivo emissor de luz possa ser desfocada. Como tal, ao formar a camada de proteção de luz LS para ter uma espessura TH maior do que o comprimento de onda mais longo entre os comprimentos de onda da luz gerada a partir das peças emissoras de luz LE1, LE2 e LE3, a difração de luz pode desaparecer ao passar pela camada de proteção de luz LS para suprimir o desfoque de uma imagem exibida.

[049] Referindo à Fig. 2A, a parede lateral SW exposta pelo orifício HL da camada de proteção de luz LS, de acordo com a modalidade exemplar ilustrada, pode ser vertical em relação ao substrato 100. A camada de proteção de luz LS pode ter substancialmente uma espessura TH constante.

[050] A seguir, as estruturas emissoras de luz LED serão descritas com referência a uma primeira estrutura emissora de luz LED1 e uma segunda estrutura emissora de luz LED2, e os orifícios HL serão descritos com referência a um primeiro orifício HL1 e um segundo orifício HL2. A primeira estrutura emissora de luz LED1 pode emitir luz através do primeiro orifício HL1 e a segunda estrutura emissora de luz LED2 pode emitir luz através do segundo orifício HL2.

[051] Embora a luz gerada a partir da primeira estrutura emissora de luz LED1 deva ser emitida através do primeiro orifício HL1, uma fração da luz pode ser refletida e irradiada para o segundo orifício HL2 vizinho usando o substrato 100 como um caminho guia de luz. A luz gerada a partir da primeira estrutura emissora de luz LED1, que é refletida e irradiada para o segundo orifício HL2, pode ter uma intensidade diminuída, uma vez que uma porção da luz pode desaparecer ao passar pelo substrato 100 e ao passar pela camada espessa de proteção de luz LS em direção ao segundo orifício HL2. Além disso, mesmo quando a luz gerada a partir da primeira estrutura emissora de luz LED1 é emitida através do primeiro orifício HL1, um fenômeno de difração pode ser desaparecido enquanto a luz passa através da espessa camada de proteção de luz LS.

[052] Referindo à Fig. 2B, a parede lateral SW exposta pelo orifício HL da camada de proteção de luz LS, de acordo com outra modalidade exemplar, pode ser vertical em relação a uma direção longitudinal do substrato 100 e incluir uma superfície rugosa RGH. A superfície rugosa RGH pode incluir um padrão côncavo e convexo CC.

[053] Conforme descrito acima, a luz gerada a partir da primeira estrutura emissora de luz LED1 pode desaparecer ao passar pela camada de proteção de luz espessa LS em direção ao segundo orifício HL2. De acordo com uma modalidade exemplar, uma vez que a parede lateral SW do segundo orifício HL2 é formada com a superfície rugosa RGH, a luz gerada a partir da primeira estrutura emissora de luz LED1 pode ser rápida e completamente desaparecida como sendo difusivamente refletida e espalhada.

[054] Referindo à Fig. 2C, a parede lateral SW exposta pelo orifício HL da camada de proteção de luz LS pode ter uma inclinação. Por exemplo, a camada de proteção de luz LS inclui a primeira superfície SF1_LS voltada para a segunda superfície SF2_S do substrato 100 e a segunda superfície SF2_LS em oposição à primeira superfície SF1_LS e a camada de proteção de luz LS pode ter uma largura que diminui gradualmente a partir da segunda superfície SF2_LS para a primeira superfície SF1_LS da camada de proteção de luz LS. Em particular, a parede lateral SW da camada de proteção de luz LS pode ter uma inclinação reversa. A área da parede lateral SW tendo a inclinação reversa pode ser maior do que a área da parede lateral SW que é vertical.

[055] Conforme descrito acima, a luz gerada a partir da primeira estrutura emissora de luz LED1 pode ser desaparecida pela espessa camada de proteção de luz LS ao passar através do segundo orifício HL2. Uma vez que a parede lateral SW do segundo orifício HL2, de acordo com a modalidade exemplar ilustrada, tem uma parede lateral que tem uma inclinação reversa, a luz irradiada de vários ângulos pode ser refletida e absorvida de forma eficiente para ser eficientemente desaparecida.

[056] Referindo à Fig. 2D, a camada de proteção de luz LS inclui a primeira superfície SF1_LS voltada para a segunda superfície SF2_S do substrato 100 e a segunda superfície SF2_LS oposta à primeira superfície SF1_LS e tendo uma superfície côncava CVS. Mais particularmente, a camada de proteção de luz LS pode ter uma espessura TH que diminui gradualmente de uma extremidade da camada de proteção de luz LS em direção a um centro da mesma. Por exemplo, uma extremidade (ou uma borda) da camada de proteção de luz LS pode ter uma primeira espessura TH1 e o centro da camada de proteção de luz LS pode ter uma segunda espessura de TH2 menor do que a primeira espessura de TH. Desta forma, uma vez que a espessura TH1 da borda da camada de proteção de luz LS exposta pelo orifício HL pode ser relativamente espessa, o orifício HL pode ter uma profundidade mais longa, que pode desaparecer de forma eficiente a luz emitida por uma estrutura emissora de luz vizinha LED como descrito acima. Além disso, uma vez que o centro da camada de proteção de luz LS tem uma espessura relativamente fina TH2, uma tensão a ser aplicada ao dispositivo de emissão de luz pode ser reduzida, evitando assim ou pelo menos suprimindo a quebra do dispositivo emissor de luz.

[057] A seguir, um método para fabricar um dispositivo emissor de luz, de acordo com uma modalidade exemplar, será descrito. Na modalidade exemplar ilustrada, o dispositivo emissor de luz será descrito com referência ao mostrado nas Figs. 1A, 1B e 2A.

[058] As Figs. 4 a 8 são vistas em seção transversal que ilustram um método de fabricação um dispositivo emissor de luz, de acordo com uma modalidade exemplar.

[059] Referindo à Fig. 4, uma primeira peça emissora de luz LE1, uma segunda peça emissora de luz LE2 e uma terceira peça emissora de luz LE3 podem ser sequencialmente empilhadas sobre uma primeira superfície de um primeiro substrato 100.

[060] De acordo com uma modalidade exemplar, o primeiro substrato 100 pode ser um substrato de crescimento capaz de fazer crescer a primeira peça emissora de luz LE1 no mesmo e um substrato de transferência para montar a primeira peça emissora de luz LE1 a um aparelho alvo. Por exemplo, quando um dispositivo emissor de luz completo é aplicado a um dispositivo de exibição, como um relógio de pulso, o primeiro substrato 100 pode ser cortado em um tamanho que corresponde a uma unidade de exibição do relógio de pulso e, então, a primeira peça emissora de luz LE1 pode ser cultivada no mesmo.

[061] Uma primeira camada semicondutora de tipo n 102, uma primeira camada ativa 104, e uma primeira camada semicondutora de tipo p 106 podem ser formadas sequencialmente no primeiro substrato 100 usando um método de crescimento , tal como MOCVD (deposição de vapor químico orgânico de metal), MBE (epitaxia de feixe molecular), HVPE (epitaxia de fase de vapor de hidreto) , e MOC (cloreto orgânico-metálico). Uma primeira camada ôhmica 108 pode ser formada na primeira camada semicondutora tipo p 106 através de um processo de deposição de vapor químico (CVD), deposição de vapor físico (PVD) etc, para formar a primeira peça emissora de luz LE1.

[062] Uma segunda camada semicondutora de tipo n 202, uma segunda camada ativa 204, e uma segunda camada semicondutora de tipo p 206 podem ser formadas sequencialmente no segundo substrato usando um método de crescimento, como MOCVD, MBE, HVPE e MOC. Uma segunda camada ôhmica 208 pode ser formada na segunda camada semicondutora tipo p 206 através de um processo CVD, etc, para formar a segunda peça emissora de luz LE2.

[063] Ao virar o segundo substrato, a segunda camada ôhmica 208 pode ser disposta para enfrentar a primeira camada ôhmica 108 e a segunda peça emissora de luz LE2 pode ser ligada à primeira peça emissora de luz LE1 através de uma primeira peça de adesão AD1. Depois de ligar a primeira peça emissora de luz LE1 e a segunda peça emissora de luz LE2, o segundo substrato pode ser removido através de um processo de remoção a laser (LLO) ou um processo de remoção químico (CLO).

[064] Uma terceira camada semicondutora de tipo n 302, uma terceira camada ativa 304, e uma terceira camada semicondutora de tipo p 306 podem ser formadas sequencialmente no terceiro substrato usando um método de crescimento, como MOCVD, MBE, HVPE e MOC. Uma terceira camada ôhmica 308 pode ser formada na terceira camada semicondutora tipo p 306 através de um processo CVD, processo PVD, etc., para formar a terceira peça emissora de luz LE3.

[065] O terceiro substrato pode ser virado de modo que a segunda camada semicondutora tipo n 202 da segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira camada ôhmica 308 da terceira peça emissora de luz LE3 fiquem de frente uma para a outra, e a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3 pode ser ligada entre si através de uma segunda peça de adesão AD2. Depois de ligar a segunda peça emissora de luz LE2 e a terceira peça emissora de luz LE3 pela segunda peça de adesão AD2, o terceiro substrato pode ser removido através de um processo LLO ou CLO.

[066] Referindo às Figs. 3B e 5, ao gravar a terceira peça emissora de luz LE3, a segunda peça emissora de luz LE2 e a primeira peça emissora de luz LE1, um primeiro orifício de passagem expondo a primeira camada ôhmica 108, um segundo orifício de passagem expondo a segunda camada ôhmica 208, um terceiro orifício de passagem expondo a terceira camada ôhmica 308, um quarto orifício de passagem expondo a primeira camada semicondutora tipo n 102, um quinto orifício de passagem expondo a segunda camada semicondutora tipo n 202 e um sexto orifício de passagem expondo a terceira camada semicondutora tipo n 302 podem ser formados.

[067] De acordo com uma modalidade exemplar, embora formando o primeiro orifício de passagem, o segundo orifício de passagem, o terceiro orifício de passagem, o quarto orifício de passagem, o quinto orifício de passagem, e o sexto orifício de passagem, ao gravar a primeira peça emissora de luz LE1, a segunda peça emissora de luz LE2, e a terceira peça emissora de luz LE3, uma pluralidade de estruturas emissoras de luz LED pode ser isolada na primeira superfície do primeiro substrato

100.

[068] Uma camada de passivação PVT pode ser formada em pelo menos uma porção do primeiro orifício de passagem, o segundo orifício de passagem, o terceiro orifício de passagem, o quarto orifício de passagem, o quinto orifício de passagem e o sexto orifício de passagem e se estender até o topo superfície da terceira camada semicondutora tipo n 302.

[069] Ao gravar a camada de passivação PVT, a primeira camada ôhmica 108 pode ser exposta na superfície inferior do primeiro orifício de passagem, a segunda camada ôhmica 208 pode ser exposta na superfície inferior do segundo orifício de passagem, a terceira camada ôhmica 308 pode ser exposta na superfície inferior do terceiro orifício de passagem, a primeira camada semicondutora tipo n 102 pode ser exposta na superfície inferior do quarto orifício de passagem, a segunda camada semicondutora tipo n 202 pode ser exposta na superfície inferior do quinto orifício de passagem e a terceira camada semicondutora tipo n 302 pode ser exposta na superfície inferior do sexto orifício de passagem.

[070] Um primeiro padrão de passagem VA1, um segundo padrão de passagem VA2, um terceiro padrão de passagem VA3, um quarto padrão de passagem VA4, um quinto padrão de passagem VA5 e um sexto padrão de passagem VA6 podem ser dispostos no primeiro orifício de passagem, o segundo orifício de passagem, o terceiro orifícios de passagem, o quarto orifício de passagem, o quinto orifício de passagem e o sexto orifício de passagem, respectivamente, junto com a camada de passivação PVT.

[071] Um primeiro pad PD1 pode ser formado no primeiro padrão de passagem VA1, um segundo pad PD2 pode ser formado no segundo padrão de passagem VA2, um terceiro pad PD3 pode ser formado no terceiro padrão de passagem VA3, e um pad comum CPD pode ser formado para estar eletricamente acoplado em comum com o quarto padrão de passagem VA4, o quinto padrão de passagem VA5, e o sexto padrão de passagem VA6.

[072] Referindo à Fig. 6, uma camada adicional de proteção de luz ALS pode ser disposta na primeira superfície do primeiro substrato 100 entre as estruturas emissoras de luz LED. Uma área periférica PPA em torno das áreas emissoras de luz LEA, nas quais as estruturas emissoras de luz LED são formadas, pode ser coberta pela camada adicional de proteção de luz ALS.

[073] Referindo à Fig. 7, uma segunda camada de proteção de luz LS pode ser formada na segunda superfície do primeiro substrato 100. De acordo com uma modalidade exemplar, a camada de proteção de luz LS pode ter uma espessura TH que é maior do que o comprimento de onda da luz gerada a partir da terceira peça emissora de luz LE3.

[074] Referindo à Fig. 8, formando um padrão de máscara na camada de proteção de luz LS e ao gravar a camada de proteção de luz LS através do uso do padrão de máscara como uma máscara de gravação, podem ser formados orifícios HL, cada um expondo pelo menos uma porção de cada uma das áreas de emissão de luz LEA. Cada um dos orifícios HL pode funcionar como um caminho de extração de luz, através do qual a luz de cada uma das estruturas emissoras de luz LED é emitida. De acordo com uma modalidade exemplar, cada orifício HL pode ser formado dentro de cada área emissora de luz LEA e o centro de cada orifício HL pode ser substancialmente o mesmo que o centro de cada área emissora de luz LEA.

[075] Referindo de volta à Fig. 2A, uma parede lateral SW da camada de proteção de luz LS exposta por cada orifício HL pode ser vertical em relação ao substrato 100. O padrão de máscara pode ser selecionado, de modo que a parede lateral SW da camada de proteção de luz LS seja gravada verticalmente.

[076] Referindo de volta à Fig. 2B, ao gravar uma parede lateral SW da camada de proteção de luz LS que é vertical através do uso de um padrão de máscara como uma máscara de gravação, uma superfície rugosa RGH pode ser formada por um processo de gravação, tal como gravação úmida, por exemplo.

[077] Referindo de volta à Fig. 2C, uma parede lateral SW da camada de proteção de luz LS exposta por cada orifício HL pode ter uma inclinação reversa. O padrão de máscara pode ser selecionado, de modo que a parede lateral SW da camada de proteção de luz LS seja gravada para ter uma superfície inclinada reversamente.

[078] Referindo de volta à Fig. 2D, quando a camada de proteção de luz LS tem uma primeira superfície SF1_LS voltada para uma segunda superfície SF2_S do substrato 100 e uma segunda superfície SF2_LS oposta à primeira superfície de SF1_LS, um côncavo pode ser formado na segunda superfície SF2_LS da camada de proteção de luz LS através de um processo CMP ou semelhante. Mais particularmente, a camada de proteção de luz LS pode ter uma espessura TH que diminui gradualmente de uma borda ao centro da camada de proteção de luz LS.

[079] Como tal, um dispositivo emissor de luz incluindo as estruturas emissoras de luz LED, a camada de proteção de luz LS e a camada de proteção de luz adicional ALS podem ser formados no primeiro substrato 100. Uma vez que o primeiro substrato 100 pode ser cortado em um tamanho que corresponde à unidade de exibição de um aparelho de montagem alvo, por exemplo, os processos de corte, transferência e montagem das estruturas emissoras de luz LED formadas no primeiro substrato 100 podem ser evitadas, e o primeiro substrato 100 pode ser montado diretamente no aparelho alvo. Desta forma, um dispositivo emissor de luz, de acordo com uma modalidade exemplar, pode ser facilmente montado no aparelho alvo, enquanto evita a necessidade de corte separado, transferência e/ou processo de montagem, o que de outra forma aumentaria os custos de fabricação e complexidade, especialmente quando o tamanho de um dispositivo emissor de luz é pequeno.

[080] Embora certas modalidades e implementações exemplares tenham sido descritas aqui, outras modalidades e modificações serão evidentes a partir desta descrição. Por conseguinte, os conceitos inventivos não se limitam a essas modalidades, mas ao escopo mais amplo das reivindicações anexas e a várias modificações óbvias e arranjos equivalentes, como seria evidente para um especialista na técnica.

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo emissor de luz, caracterizado por compreender um substrato tendo uma primeira superfície e uma segunda superfície opostas uma à outra, uma pluralidade de peças emissoras de luz dispostas na primeira superfície do substrato e definindo uma área emissora de luz, e uma camada de proteção de luz disposta na segunda superfície do substrato e expondo pelo menos uma porção da área emissora de luz, em que a camada de proteção de luz tem uma espessura maior do que um comprimento do comprimento de onda mais longo entre os comprimentos de onda da luz gerada a partir das peças emissoras de luz.

2. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada de proteção de luz definir uma superfície de extração de luz cobrindo as periferias das peças emissoras de luz.

3. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pela largura da primeira superfície de extração ser menor do que a espessura da camada de proteção de luz.

4. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada de proteção de luz ter uma superfície lateral incluindo uma superfície rugosa.

5. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada de proteção de luz incluir uma primeira superfície voltada para a segunda superfície do substrato e uma segunda superfície oposta à primeira superfície do mesmo, e a segunda superfície da camada de proteção de luz ter uma superfície côncava.

6. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pela camada de proteção de luz ter uma parede lateral que é vertical com relação à uma direção longitudinal do substrato.

7. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a camada de proteção de luz ter uma parede lateral inclinada com relação a uma direção longitudinal do substrato.

8. Dispositivo emissor de luz, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado por a camada de proteção à luz ter uma primeira superfície voltada para a segunda superfície do substrato e uma segunda superfície oposta à primeira superfície do mesmo, e a camada de proteção de luz ter uma largura que aumenta da primeira superfície da camada de proteção de luz até a segunda superfície da camada de proteção de luz.