CN211555936U

CN211555936U - 一种可转换颜色的倒装led芯片

Info

Publication number: CN211555936U
Application number: CN201922247535.XU
Authority: CN
Inventors: 仇美懿; 庄家铭; 崔永进
Original assignee: Foshan Nationstar Semiconductor Co Ltd
Current assignee: Foshan Nationstar Semiconductor Co Ltd
Priority date: 2019-12-12
Filing date: 2019-12-12
Publication date: 2020-09-22
Anticipated expiration: 2029-12-12

Abstract

本实用新型公开了一种可转换颜色的倒装LED芯片，包括衬底和设置在衬底正面的发光结构，其特征在于，所述衬底的背面设有凹槽，所述凹槽内填充有量子点，所述凹槽上设有滤波层，所述滤波层将所述量子点覆盖，并对经过量子点的光波进行过滤；经过对应量子点形成的光从滤波层出射，该量子点以外颜色的光被所述滤波层反射回发光结构一侧，使其对应量子点无杂色光混入。本实用新型在同一个芯片上，通过在凹槽内填充不同颜色的量子点，可以实现全彩显示，也可实现单色显示，其中，本实用新型的芯片只需要形成一个发光结构即可，同一个发光结构发出的光经过不同颜色的量子点，可以发出不同颜色的光，有效减少显示屏的体积。

Description

一种可转换颜色的倒装LED芯片

技术领域

本实用新型涉及发光二极管技术领域，尤其涉及一种可转换颜色的倒装 LED芯片。

背景技术

LED全彩屏采用红、绿、蓝三色发光管，每种管各256级灰度构成了 16,777,216种颜色。全彩屏LED显示屏系统，采用了当今最新LED技术和控制技术，使全彩色LED显示屏价格更低、性能更稳定、功耗更低、单位解析度更高、色彩更逼真丰富、组成系统时电子组件更少、使得故障率降低。

将红色和绿色LED放在一起作为一个像素制作的显示屏叫双色屏或彩色屏；将红、绿、蓝三种LED管放在一起作为一个像素的显示屏叫三色屏或全彩屏。

现有用于显示屏的倒装LED芯片，其出光面为衬底背面，现有的封装方法需要在衬底的背面涂覆荧光胶来进行封装，封装后的芯片体积较大。若显示屏要实现全彩显示，则需要红蓝绿三种颜色的倒装LED芯片或者更多颜色的倒装 LED芯片来进行搭配封装，封装体积就更大，难以满足市场对小型全彩显示屏的需求。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种可转换颜色的倒装LED芯片，可实现单色和全彩的转换，且封装体积小。

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种可转换颜色的倒装LED芯片，包括衬底和设置在衬底正面的发光结构，所述衬底的背面设有凹槽，所述凹槽内填充有量子点，所述凹槽上设有滤波层，所述滤波层将所述量子点覆盖，并对经过量子点的光波进行过滤；

经过对应量子点形成的光从滤波层出射，该量子点以外颜色的光被所述滤波层反射回发光结构一侧，使其对应量子点无杂色光混入。

作为上述方案的改进，所述衬底的背面设有至少3个凹槽，所述凹槽内分别填充有蓝色量子点、绿色量子点和红色量子点，所述蓝色量子点上覆盖有第一滤波层，所述绿色量子点上覆盖有第二滤波层，所述红色量子点上覆盖有第三滤波层；

经过蓝色量子点形成的蓝光从第一滤波层出射，蓝色以外颜色的光被第一滤波层反射回发光结构一侧；

经过绿色量子点形成的绿光从第二滤波层出射，绿色以外颜色的光被第二滤波层反射回发光结构一侧；

经过红色量子点形成的红光从第三滤波层出射，红色以外颜色的光被第三滤波层反射回发光结构一侧。

作为上述方案的改进，蓝色量子点的面积：绿色量子点的面积：红色量子点的面积＝3:6:1。

作为上述方案的改进，所述滤波层为叠层结构，由Ti₂O₅和SiO₂交替形成；其中，第一滤波层的厚度＜第二滤波层的厚度＜第三滤波层的厚度。

作为上述方案的改进，所述量子点由CdSe、ZnS、CdTe、ZnSe、CuInS 和InP中的一种制成，所述量子点的粒径为5～50μm。

作为上述方案的改进，还包括挡光层，所述挡光层设置在衬底侧壁，以阻挡发光结构发出的光从衬底的侧面出射。

作为上述方案的改进，所述挡光层还设置在凹槽与凹槽之间，以防止经过量子点的形成的光从凹槽的侧壁出射，避免不同颜色的光发生混色。

作为上述方案的改进，所述挡光层由挡光材料或反射材料制成；

所述挡光材料为TiO₂或CrO₂；

所述反射材料为铝或银。

实施本实用新型，具有如下有益效果：

本实用新型对衬底的背面进行刻蚀，以形成凹槽，其中，量子点填充在凹槽内，这样不会增加芯片的体积，有效降低芯片与芯片之间的间隙，提高显示屏的显示效果。

本实用新型在同一个芯片上，通过在凹槽内填充不同颜色的量子点，可以实现全彩显示，也可实现单色显示，其中，本实用新型的芯片只需要形成一个发光结构即可，同一个发光结构发出的光经过不同颜色的量子点，可以发出不同颜色的光，有效减少显示屏的体积。

进一步地，本实用新型在量子点上设置对应的滤波层，该滤波层只能让该颜色量子点的光通过，其他颜色的光被反射回发光结构一侧，使其量子点无杂色光混入，保证芯片出光的纯正。

附图说明

图1是本实用新型可转换颜色的倒装LED芯片的第一方案结构示意图；

图2是本实用新型可转换颜色的倒装LED芯片的第二方案结构示意图；

图3是本实用新型凹槽的第一种示意图；

图4是本实用新型凹槽的第二种示意图；

图5是本实用新型凹槽的第三种示意图；

图6是本实用新型凹槽的第四种示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型作进一步地详细描述。

参见图1，本实用新型提供的一种可转换颜色的倒装LED芯片，包括衬底 10和设置在衬底10正面的发光结构。

本实用新型的发光结构包括设于在衬底10上的第一半导体层21，设置在第一半导体层21上的有源层22和第一电极25，设于有源层22上的第二半导体层 23，设于第二半导体层24上的反射层24和第二电极26。需要说明的是，本实用新型的反射层24将有源层22发出的光反射到衬底10的背面出射，即衬底10 的背面为出光面。为了提到芯片的电流扩展性能，所述第二半导体层23和反射层24之间还设有一层透明导电层27，所述第二电极26与所述透明导电层27连接。

上述的发光结构只是本实用新型的优选方案，现有的发光结构也适用于本实用新型。此外，本实用新型的芯片还包括绝缘层60，所述绝缘层60覆盖在发光结构的侧壁。以保护发光结构。

本实用新型衬底10的背面设有凹槽，所述凹槽内填充有量子点30，所述凹槽上设有滤波层40，所述滤波层40将所述量子点30覆盖，并对经过量子点30 的光波进行过滤；经过对应量子点30形成的光从滤波层40出射，该量子点30 以外颜色的光被所述滤波层40反射回发光结构一侧，使其对应量子点30无杂色光混入。

参见图2，本实用新型衬底10的背面设有至少3个凹槽，所述凹槽内分别填充有蓝色量子点31、绿色量子点32和红色量子点33，所述蓝色量子点31上覆盖有第一滤波层41，所述绿色量子点32上覆盖有第二滤波层42，所述红色量子点33上覆盖有第三滤波层43。

具体的，经过蓝色量子点31形成的蓝光从第一滤波层41出射，蓝色以外颜色的光被第一滤波层41反射回发光结构一侧；经过绿色量子点32形成的绿光从第二滤波层42出射，绿色以外颜色的光被第二滤波层42反射回发光结构一侧；经过红色量子点33形成的红光从第三滤波层43出射，红色以外颜色的光被第三滤波层43反射回发光结构一侧。

需要说明的是，本实用新型可以通过调整凹槽的开口尺寸比例来调整色温。若要发出白光，优选的，蓝色量子点的面积：绿色量子点的面积：红色量子点的面积＝3:6:1。

参见图3，本实用新型凹槽的形状可以为椭圆形。参见图4，本实用新型凹槽的形状可以为六边形。参见图5，本实用新型凹槽的形状可以为长条形。此外，本实用新型凹槽的形状还可以为三角形、圆形、正方形等。此外，所述凹槽成阵列分布。

本实用新型在同一个芯片上，通过在凹槽内填充不同颜色的量子点，可以实现全彩显示，也可实现单色显示，其中，本实用新型的芯片只需要形成一个发光结构即可，同一个发光结构发出的光经过不同颜色的量子点，可以发出不同颜色的光。

需要说明单是，本实用新型的滤波层为叠层结构，由Ti₂O₅和SiO₂交替形成。不同颜色的量子点，其对应的滤波层厚度比例不同。具体的，可以通过软件模拟计算出Ti₂O₅和SiO₂的厚度比例，从而限定滤波层反射限定的光谱。

具体的，滤波层的厚度为a，Ti₃O₅的总厚度为a1，SiO₂的总厚度为a2，经过滤波层的光的波长为b，Ti₃O₅的折射率为k1，SiO₂的折射率为k2，其中， a1＝b/(4*k1)，a2＝b/(4*k2)，即，a＝b/(4*k1)+b/(4*k2)。

例如，Ti₃O₅的折射率为2.35，SiO₂的折射率为1.457，蓝光的波长为450nm，则第一滤波层的厚度＝450/(4*2.35)+450/(4*1.457)＝125.1(nm)，第二滤波层的厚度＝520/(4*2.35)+520/(4*1.457)＝144.5(nm)，第三滤波层的厚度＝620/(4*2.35)+ 620/(4*1.457)＝172.4(nm)。

具体的，本实用新型量子点由CdSe、ZnS、CdTe、ZnSe、CuInS和InP 中的一种或几种制成，所述量子点的粒径为5～50μm。

本实用新型量子点的粒径与凹槽的大小存在一定的关系。具体的，为了便于将量子点填充到凹槽内，所述凹槽的深度为10～30μm。

为了进一步提高芯片出光颜色的纯度，本实用新型的芯片还包括挡光层50，所述挡光层50设置在衬底10侧壁，以阻挡发光结构发出的光从衬底10的侧面出射。

此外，所述挡光层50还设置在凹槽与凹槽之间，以防止经过量子点40的形成的光从凹槽的侧壁出射，避免不同颜色的光发生混色。

优选的，所述挡光层由挡光材料或反射材料制成。所述挡光材料为TiO₂或 CrO₂；所述反射材料为铝或银。

相应地，本实用新型还提供了一种可转换颜色的倒装LED芯片的制作方法，包括：

一、在衬底的正面形成发光结构；

本实用新型的发光结构包括设于在衬底上的第一半导体层，设置在第一半导体层上的有源层和第一电极，设于有源层上的第二半导体层，设于第二半导体层上的反射层和第二电极。需要说明的是，本实用新型的反射层将有源层发出的光反射到衬底的背面出射，即衬底的背面为出光面。为了提到芯片的电流扩展性能，所述第二半导体层和反射层之间还设有一层透明导电层，所述第二电极与所述透明导电层连接。

二、对衬底的背面进行刻蚀，形成凹槽；

采用黄光开图，ICP蚀刻工艺对衬底的背面进行刻蚀，刻蚀10～30μm，以形成阵列排布的凹槽。本实用新型凹槽的排列方式可为单槽、双槽或是多槽体排列。

三、将量子点填充到凹槽内；

本实用新型的凹槽尺寸很小，如何将量子点精准地填充到凹槽内，并确保量子点不会溢出凹槽，需要一定的工艺技术。具体的，本实用新型采用毛细管将胶态量子点溶液滴入凹槽内，在170～250℃下烤干。

具体的，本实用新型量子点由CdSe、ZnS、CdTe、ZnSe、CuInS和InP 中的一种或几种制成。本实用新型量子点的粒径与凹槽的大小存在一定的关系。具体的，为了便于将量子点填充到凹槽内，所述量子点的粒径为5～50μm。

四、在量子点上形成一层滤波层；

本实用新型采用蒸镀的方式在量子点上形成一层滤波层，其中，经过对应量子点形成的光从滤波层出射，该量子点以外颜色的光被所述滤波层反射回发光结构一侧，使其对应量子点无杂色光混入。

本实用新型的滤波层为叠层结构，由Ti₂O₅和SiO₂交替形成。不同颜色的量子点，其对应的滤波层厚度比例不同。具体的，可以通过软件模拟计算出Ti₂O₅和SiO₂的厚度比例，从而限定滤波层反射限定的光谱。

以上所揭露的仅为本实用新型一种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims

1.一种可转换颜色的倒装LED芯片，包括衬底和设置在衬底正面的发光结构，其特征在于，所述衬底的背面设有凹槽，所述凹槽内填充有量子点，所述凹槽上设有滤波层，所述滤波层将所述量子点覆盖，并对经过量子点的光波进行过滤；

2.如权利要求1所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，所述衬底的背面设有至少3个凹槽，所述凹槽内分别填充有蓝色量子点、绿色量子点和红色量子点，所述蓝色量子点上覆盖有第一滤波层，所述绿色量子点上覆盖有第二滤波层，所述红色量子点上覆盖有第三滤波层；

3.如权利要求2所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，蓝色量子点的面积：绿色量子点的面积：红色量子点的面积＝3:6:1。

4.如权利要求2所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，所述滤波层为叠层结构，由Ti₂O₅和SiO₂交替形成；其中，第一滤波层的厚度＜第二滤波层的厚度＜第三滤波层的厚度。

5.如权利要求1所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，所述量子点由CdSe、ZnS、CdTe、ZnSe、CuInS和InP中的一种制成，所述量子点的粒径为5～50μm。

6.如权利要求1所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，还包括挡光层，所述挡光层设置在衬底侧壁，以阻挡发光结构发出的光从衬底的侧面出射。

7.如权利要求6所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，所述挡光层还设置在凹槽与凹槽之间，以防止经过量子点的形成的光从凹槽的侧壁出射，避免不同颜色的光发生混色。

8.如权利要求6所述的可转换颜色的倒装LED芯片，其特征在于，所述挡光层由挡光材料或反射材料制成；

所述挡光材料为TiO₂或CrO₂；

所述反射材料为铝或银。