CN208421495U - Rgby微型投影仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种RGBY微型投影仪，包括依次设置在同一光路上的多个RGBY LED光源(10)、聚光透镜(20)、光调制器(30)、投射装置(40)，其中，还包括光驱动器(50)，所述光驱动器(50)与所述RGBY LED光源(10)和所述光调制器(70)分别电连接，本实用新型采用RGBY微型投影仪采用RGBY LED光源，其色彩更加细腻，且体积小，耗能低、控制灵活。

Description

RGBY微型投影仪

技术领域

本实用新型属于微型投影技术领域，具体涉及一种RGBY微型投影仪。

背景技术

近年来LED技术的发展迅速，发光效率也在迅速提高。用于个人携带式电子产品的微型投影模块正是得益于LED的小尺寸优势而异军突起。随着LED发光材料、发光层结构、芯片结构、结晶生长控制等方面的改善与进一步提高，在微型投影显示光源领域将会突现越来越大的优势，也势必为微型投影的低成本化带来新的机遇。微型投影仪光学结构复杂，因此，体积减小到一定程度即存在瓶颈。

因此，如果给出一种体积小耗能低的微型投影仪将及其重要。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的上述问题，本实用新型提供了一种RGBY 微型投影仪。本实用新型要解决的技术问题通过以下技术方案实现：

本实用新型实施例提供了一种RGBY微型投影仪，包括包括依次设置在同一光路上的多个RGBY LED光源10、聚光透镜20、光调制器30、投射装置40，其中，还包括光驱动器50，所述光驱动器50与所述RGBY LED 光源10和所述光调制器30分别电连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述光调制器以场时序方式驱动。

在本实用新型的一个实施例中，还包括光传感器，所述光传感器与所述光驱动器电连接。

在本实用新型的一个实施例中，所述光传感器为光敏二极管。

在本实用新型的一个实施例中，所述光驱动器包括依次连接的图像处理器、控制IC、光源光驱动器。

在本实用新型的一个实施例中，所述光调制器为液晶显示元件或者数字微镜期间器件或者硅基液晶。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果：

本实用新型采用RGBY微型投影仪采用RGBY LED光源，其色彩更加细腻，且体积小，耗能低、控制灵活。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的一种RGBY微型投影仪的装置结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的一种RGBY微型投影仪的光驱动器工作原理示意图；

图3为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的蓝光结构的结构示意图；

图5为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的蓝光 InGaN/GaN多量子阱结构示意图；

图6为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的红光灯芯槽的结构示意图；

图7为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的红光结构的结构示意图；

图8为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的红光 GalnP/AlGaInP多量子阱的结构示意图；

图9为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的绿光灯芯槽的结构示意图；

图10为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的绿光结构的结构示意图；

图11为本实用新型实施例提供的一种绿光InGaN/GaN多量子阱结构示意图；

图12为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的俯视截面结构示意图；

图13为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的侧视截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本实用新型做进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例一

请参见图1，图1为本实用新型实施例提供的一种RGBY微型投影仪的装置结构示意图；该RGBY微型投影仪包括依次设置在同一光路上的多个RGBY LED光源10、聚光透镜20、光调制器30、投射装置40，其中，还包括光驱动器50，所述光驱动器50与所述RGBY LED光源10和所述光调制器30分别电连接。

其中，所述光调制器以场时序方式驱动。

其中，还包括光传感器，所述光传感器与所述光驱动器电连接。

其中，所述光传感器为光敏二极管。

其中，所述光驱动器包括依次连接的图像处理器、控制IC、光源光驱动器。

其中，所述光调制器为液晶显示元件或者数字微镜期间器件或者硅基液晶。

其中，所述RGBY LED光源包括RGBY四原色LED单芯片。

其中，所述RGBY LED单芯片包括：蓝光结构10，包括：依次层叠设置于衬底11之上的蓝光缓冲层101、蓝光稳定层102、蓝光n型层103、蓝光有源层104、蓝光阻挡层105、蓝光p型层106；还包括设置于所述蓝光缓冲层101之上的第一红光结构21、第一绿光结构31、第二红光结构22、第二绿光结构32，位于所述蓝光p型层106、所述第一红光结构21、所述第一绿光结构31、所述第二红光结构22、所述第二绿光结构32之上的第一氧化隔离层107，位于所述第一氧化隔离层107内的蓝光电极511、第一红光电极512、第一绿光电极513、第二红光电极514、第二绿光电极515。

其中，所述光驱动器与所述蓝光结构10、第一红光结构21、第一绿光结构31、第二红光结构22、第二绿光电极32分别电连接。

其中，所述衬底11为SiC材料或者蓝宝石材料。

图2为本实用新型实施例提供的一种RGBY微型投影仪的光驱动器工作原理示意图；本实用新型实施例中的RGBY微型投影仪通过光驱动器控制RGBY LED光源的电流大小以控制蓝、红、绿、黄各发光颜色强度，RGBY LED光源发出的光通过聚光透镜入射到光调制器，光调制器会调整入射光的透过率和反射率，同时光驱动器中的图像处理器将输入的图像数据输入到控制IC中，控制IC把输入图像信息传送到光调制器最终形成影像，传送给投射装置扩大投射到屏幕上。光传感器可以将环境亮度反馈给光驱动器，光驱动器控制RGBY LED光源的各个发光结构的电流大小以达到省电的目的。

RGBY四原色LED芯片通过将蓝、红、绿、黄光结构制作在同一芯片上，避免了封装工艺带来的可靠性差的问题，且节省体积。同时，本实用新型中的RGBY四原色LED芯片通过红光和绿光合成黄光，避免还需要单独制备黄光工艺流程复杂。

本实用新型实施例的RGBY微型投影仪光源亮度控制灵活、节省电能，其色彩更加细腻，且体积小，耗能低。

实施例二

请参见图2，图2为本实用新型实施例提供的一种RGBY微型投影仪的光驱动器工作原理示意图；本实施例在上述实施例的基础上，重点对四原色LED芯片进行详细描述。具体地，包括：

蓝光结构10，包括依次层叠设置于所述衬底11之上的蓝光缓冲层101、蓝光稳定层102、蓝光n型层103、蓝光有源层104、蓝光阻挡层105、蓝光p型层106；设置于所述蓝光缓冲层101之上的第一红光结构21、第一绿光结构31、第二红光结构22、第二绿光结构32，位于所述蓝光p型层 106、所述第一红光结构21、所述第一绿光结构31、所述第二红光结构22、所述第二绿光结构32之上的第一氧化隔离层107，位于所述第一氧化隔离层107内的电极。

其中，还包括第二氧化隔离层12和第三氧化隔离层22，其中，所述第二氧化隔离层12设置于所述第一红光结构21和所述第二红光结构22沿出光方向的四周，所述第三氧化隔离层22设置于所述第一绿光结构31和第二绿光结构32沿出光方向的四周。

其中，所述第一红色结构21和所述第二红色结构22结构相同，均包括依次层叠设置的红光GaN缓冲层201、红光n型GaAs缓冲层202、红光 n型GaAs稳定层203、红光发光结构204、红光p型AlGaInP阻挡层205、红光接触层206。

其中，所述第一绿色结构31和所述第二绿色结构32结构相同，均包括依次层叠设置的绿光GaN缓冲层301、绿光GaN稳定层302、绿光n型 GaN层303、绿光发光结构304、绿光p型AlGaN阻挡层305、绿光接触层 306。

其中，所述电极包括上电极51和下电极52，所述上电极51包括蓝光上电极、第一红光上电极、第一绿光上电极、第二红光上电极、第二绿光上电极。

其中，所述下电极52为共用下电极。

其中，所述第一氧化隔离层107、第二氧化隔离层12、第三氧化隔离层22材料均为SiO₂。

其中，所述第一红光结构21、所述第一绿光结构31、所述第二红光结构22、所述第二绿光结构32横截面均为矩形。

其中，所述衬底11为SiC材料或者蓝宝石材料。

其中，所述矩形的长和宽相等。

本实用新型实施例的四原色LED芯片将四色发光材料集成到单一芯片上，成本较低，发光效率高、集成度高体积小。

实施例三

本实施例在上述实施例的基础上，重点对RGBY四原色LED芯片的制备方法进行详细描述。具体地，包括如下步骤：

S01：选取SiC衬底11，衬底11的材料可以为蓝宝石或者SiC。

S02：生长蓝光结构10。请参见图4，图4为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的蓝光结构的结构示意图；具体步骤包括：

S021：在衬底11上生长厚度为3000-5000纳米的蓝光GaN缓冲层101，生长温度为400-600℃；

优选地，生长温度为500℃，蓝光GaN缓冲层101的厚度为4000纳米。

S022：升温至900-1050℃，在蓝光GaN缓冲层101上生长厚度为500 纳米-1500纳米的蓝光GaN稳定层102；

优选地，蓝光GaN稳定层102的生长温度为1000℃，生长厚度为1000 纳米。

S023：保持温度不变，在蓝光GaN稳定层102上生长200-1000纳米掺 Si的蓝光n型GaN层103，掺杂浓度为1×10¹⁸-5×10¹⁹cm^-3；

优选地，蓝光n型GaN层103的生长温度为1000℃，蓝光n型GaN 层103的厚度为400纳米，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3。

S024：请参见图5，图5为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的蓝光InGaN/GaN多量子阱结构示意图；在蓝光n型GaN层 103上生长蓝光InGaN/GaN多量子阱结构作为蓝光有源层104，其中：蓝光 InGaN量子阱104b的生长温度为650-750℃，蓝光GaN势垒104a的生长温度为750-850℃；蓝光InGaN/GaN多量子阱周期为8-30，蓝光InGaN量子阱104b厚度为1.5-3.5纳米，其中In的含量约为10-20％；蓝光GaN势垒 104a厚度均为5-10纳米；

优选地，蓝光InGaN量子阱104b的生长温度为750℃，蓝光GaN势垒104a的生长温度为850℃，蓝光InGaN量子阱104b的厚度为2.8纳米，蓝光GaN势垒104a的厚度为5纳米，蓝光InGaN/GaN多量子阱周期为20。

其中，In含量依据光波长定，含量越高光波波长越长。

S025：升温至850-950℃，在蓝光InGaN/GaN多量子阱结构上生长10-40 纳米蓝光p型AlGaN阻挡层105。

优选地，蓝光p型AlGaN阻挡层105的生长温度为900℃，其厚度为 20纳米。

S026：在所述蓝光p型AlGaN阻挡层105上生长100-300纳米的蓝光 p型GaN层106，作为接触用。

优选地，蓝光p型AlGaN阻挡层105生长温度为900℃，其厚度为200 纳米。

蓝光结构10包括蓝光GaN缓冲层101、蓝光GaN稳定层102、蓝光n 型GaN层103、蓝光有源层104、蓝光p型AlGaN阻挡层105、蓝光p型 GaN层106。

S03：在所述蓝光结构上制备依次隔离的第一红光灯芯槽；请参见图6 和图10，图6为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的红光灯芯槽的结构示意图；图12为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的俯视截面结构示意图；具体步骤包括：

S031：在蓝光p型GaN层106表面用PECVD方法淀积第一SiO₂层，厚度为300-800纳米；

优选地，所述第一SiO₂层的厚度为500纳米。

S032：在所述第一SiO₂层上用湿法刻蚀工艺刻蚀多个红光灯芯窗口，多个红光灯芯窗口之间为依次等间距间隔且设置于同一直线上。

优选地，所述红光灯芯窗口为矩形，多个红光灯芯窗口之间的间隔距离等于矩形的长；

优选地，矩形的长和宽均大于50微米，小于300微米。

优选地，矩形的长和宽相等为100微米。

S033：用干法刻蚀红光灯芯窗口下材料，一直刻蚀到蓝光GaN缓冲层 101上；

S034：去掉剩余的第一SiO₂层；

S035：在第一SiO₂层上淀积第二SiO₂层，第二SiO₂层厚度为20-100 纳米；

优选地，第二SiO₂层厚度为50纳米。

S036：用干法刻蚀表面第二SiO₂层，在红光灯芯槽四周形成第一SiO₂隔离层12。

S04：在所述第一红光灯芯槽内制备红光材料形成红光结构；请参见图 7，图7为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的红光结构的结构示意图；具体包括如下步骤：

S041：在红光芯片槽中，生长红光GaN缓冲层201，厚度2000-3000 纳米。

优选地，所述红光GaN缓冲层201的厚度为2500纳米。

S042：在所述红光GaN缓冲层201上生长红光n型GaAs缓冲层202，厚度1000-2000纳米，掺杂浓度为1×10¹⁷-1×10¹⁸cm^-3；

优选地，红光n型GaAs缓冲层202厚度为1500纳米，掺杂浓度为 5×10¹⁷cm^-3。

S043：生长红光n型GaAs稳定层203，500纳米-1000纳米的，掺杂浓度为1×10¹⁸-5×10¹⁹cm^-3；

优选地，红光n型GaAs稳定层203的厚度为200纳米，掺杂浓度为 1×10¹⁹cm^-3。

S044：请参见图8，图8为本实用新型实施例提供的一种红光GalnP/AlGaInP多量子阱结构示意图；在红光n型GaAs稳定层203上生长红光GalnP/AlGaInP多量子阱结构作为红光有源层204，量子阱周期为8-30，红光GalnP量子阱厚度为2-10纳米，红光AlGaInP势垒204b厚度为5-10 纳米；其中Al的含量约为10-40％；

优选地，红光GalnP量子阱厚度为7纳米，红光AlGaInP势垒204b 的厚度为7纳米，Al含量依据光波长定，含量越高光波波长越长，周期20。

S045：生长红光p型AlGaInP阻挡层205，其中Al的含量大于30％，掺杂浓度为1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度为10-500纳米。

优选地，红光p型AlGaInP阻挡层205中Al的含量为40％，红光p 型AlGaInP阻挡层205厚度为100纳米，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。

S046：在红光p型AlGaInP阻挡层205上生长红光p型GaAs层作为红光接触层206，掺杂浓度为1×10¹⁷-1×10¹⁹cm^-3，厚度为100-500纳米。

优选地，红光接触层206中，厚度为150纳米，掺杂浓度为1×10¹⁸cm^-3。

S05：在所述蓝光结构上且在所述红光结构之间制备第一绿光灯芯槽；图9为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的绿光灯芯槽的结构示意图；具体步骤包括：

S051：在蓝光p型GaN层106表面用PECVD方法淀积第三SiO₂层，厚度为300-800纳米；

优选地，所述第三SiO₂层的厚度为500纳米。

S052：在所述第三SiO₂层上用湿法刻蚀工艺刻蚀多个绿光灯芯窗口，绿光灯芯窗口与红光灯芯窗口的大小相同，且位于所述红光灯芯窗口之间。

优选地，所述绿光灯芯窗口为矩形，多个绿光灯芯窗口之间与所述红光灯芯窗口之间为交错布置；

优选地，矩形的长和宽均大于50微米，小于300微米。

优选地，矩形的长和宽相等为100微米。

S053：用干法刻蚀绿光灯芯窗口下材料，一直刻蚀到蓝光GaN缓冲层 101上；

S054：去掉剩余的第三SiO₂层；

S055：在第三SiO₂层上淀积第四SiO₂层，第四SiO₂层厚度为20-100 纳米；

优选地，第四SiO₂层厚度为50纳米。

S056：用干法刻蚀表面第四SiO₂层，在绿光灯芯槽四周形成第SiO₂隔离层12。

S06：在所述第一绿光灯芯槽内制备绿光材料形成绿光结构；请参见图 10，图10为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的绿光结构的结构示意图。

S061：在绿光灯芯槽中，生长厚度为3000-5000纳米的绿光GaN缓冲层301，生长温度为400-600℃；

优选地，绿光GaN缓冲层301生长温度为500℃，厚度为4000纳米。

S062：升温至900-1050℃，在绿光GaN缓冲层301上生长厚度为500 纳米-1500纳米的绿光GaN稳定层302；

优选地，绿光GaN稳定层302生长温度为1000℃，厚度为1000纳米。

S063：温度不变，在绿光GaN稳定层302上生长200-1000纳米掺Si的绿光n型GaN层303，掺杂浓度为1×10¹⁸-5×10¹9cm^-3；

优选地，绿光n型GaN层303的生长温度为1000℃，厚度为400纳米，掺杂浓度为1×10¹⁹cm^-3。

S064：请参考图11，图11为本实用新型实施例提供的一种绿光 InGaN/GaN多量子阱结构示意图；在绿光n型GaN层303上生长绿光 InGaN/GaN多量子阱结构作为绿光有源层304，其中绿光InGaN量子阱304b 的生长温度为650-750℃，绿光GaN势垒304a的生长温度为750-850℃；量子阱周期为8-30，绿光InGaN量子阱304b厚度为1.5-3.5纳米，其中In 的含量约为30-40％；绿光GaN势垒厚度均为5-10纳米。

优选地，绿光InGaN量子阱304b生长温度为750℃，绿光GaN势垒304a 生长温度为850℃、绿光InGaN量子阱304b厚度为2.8纳米，绿光GaN势垒304a厚度为5纳米，In含量依据光波长定，含量越高光波波长越长，量子阱周期为20。

S065：升温至850-950℃，绿光InGaN/GaN多量子阱结构上生长10-40 纳米的绿光p型AlGaN阻挡层305。

优选地，绿光p型AlGaN阻挡层305的生长温度为900℃、绿光p型 AlGaN阻挡层305的厚度为20纳米。

S066：在绿光p型AlGaN阻挡层305上生长100-300纳米的绿光p型 GaN层306，作为绿光接触层。

优选地，绿光p型GaN层306的生长温度为850℃，厚度为200纳米。

S07：划片并制作电极。

S071：在芯片表面采用PECVD淀积第五SiO₂层，厚度为300-800纳米，优选地，厚度为500纳米。

S072：应用干法刻蚀工艺，在第五SiO₂层上刻蚀共用下电极窗口直到所述蓝光GaN稳定层102。其中，因为所述红光灯芯槽、所述绿光灯芯槽的底部刻蚀到蓝光GaN缓冲层101，蓝光GaN缓冲层101与蓝光GaN稳定层102层均有一定掺杂，因此，所述蓝光灯芯材料、所述红光灯芯材料、可以共用下电极窗口，这样使制作工艺更加简单，结构也更加简单。

S073：请再次参见图12并参见图13，图13为本实用新型实施例提供的一种RGBY四原色LED芯片的侧视截面结构示意图。

去掉表面的第五SiO₂层，再淀积第六SiO₂层107，厚度为300-800纳米，优选地，第六SiO₂层107的厚度为500纳米，在所述第六SiO₂层107 上依次刻蚀上电极接触窗口，在蓝光GaN稳定层102、红光n型GaAs缓冲层202、绿光GaN稳定层302上分别刻蚀下电极接触窗口。

S074：蒸镀金属Cr/Pt/Au电极，其中，Cr厚度为20-40纳米，Pt厚度为20-40纳米，Au厚度为800-1500纳米；优选地，Cr、Pt、Au的厚度依次为30、30、1200纳米。

S075：对Cr/Pt/Au电极电极进行退火处理，温度为300-500℃，形成金属化合物，并去掉剩余金属；优选地，退火温度为350℃。上电极接触窗口形成上电极引线孔51，下电极接触窗口形成下电极引线孔52。

S076：淀积金属，光刻引线；

S077：采用PECVD工艺淀积SiO₂钝化层；

S078：图形光刻，露出电极焊盘所在的区域，以便后续封装引金线；

S079：将SiC衬11底背面减薄至150微米以下；

S0710：背面镀金属反射层，材料可以为Al、Ni、Ti等；

S0711：划片，划片时，单四原色LED单芯片需要包括依次相邻的蓝光结构10、第一红光结构21、第一绿光结构31、第二红光结构22、第二绿光结构32，这五个结构共同构成一个四原色LED单芯片，其中，第二红光结构22和第二绿光结构32共同合成黄光。并且五个结构的电极分别单独接电，可以分别调节第二红光结构22和第二绿光结构32上的电压，调节合成的黄光色温，实现合理的配光，增加色彩丰富度。

本实用新型实施例的基于CaN的RGBY四原色LED芯片将四色发光材料集成到单一芯片上，制备工艺简单，荧光粉用量少，制作成本较低，且该RGBY四原色LED芯片发光效率高、集成度高体积小。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种RGBY微型投影仪，其特征在于，包括依次设置在同一光路上的多个RGBY LED光源(10)、聚光透镜(20)、光调制器(30)、投射装置(40)，其中，还包括光驱动器(50)，所述光驱动器(50)与所述RGBY LED光源(10)和所述光调制器(30)分别电连接。

2.根据权利要求1所述的微型投影仪，其特征在于，所述光调制器以场时序方式驱动。

3.根据权利要求1所述的微型投影仪，其特征在于，还包括光传感器，所述光传感器与所述光驱动器电连接。

4.根据权利要求3所述的微型投影仪，其特征在于，所述光传感器为光敏二极管。

5.根据权利要求1所述的微型投影仪，其特征在于，所述光驱动器包括依次连接的图像处理器、控制IC、光源光驱动器。

6.根据权利要求1所述的微型投影仪，其特征在于，所述光调制器为液晶显示元件或者数字微镜期间器件或者硅基液晶。