CN216488062U - 一种RGB Micro LED芯片及投影结构、投影系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种RGB Micro LED芯片及投影结构、投影系统，RGB Micro LED芯片包括若干像素单元，每个所述像素单元内均设有至少一个红光发光子单元、至少一个绿光发光子单元和至少一个蓝光发光子单元；所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的结构相同，均包括像素电极、发光颗粒和阴极电极，所述发光颗粒设置在所述像素电极和所述阴极电极之间，所述发光颗粒的侧边设置有隔离结构，所述RGB Micro LED芯片还包括设置在每个发光子单元顶部的光波导管，用于聚拢光线。本实用新型通过在一个像素单元内设置红、绿、蓝三色发光子单元，制成了结构尺寸小的全彩色自发光芯片以及相应的投影结构、投影系统。

Description

一种RGB Micro LED芯片及投影结构、投影系统

技术领域

本实用新型涉及Micro LED芯片技术领域，具体为一种RGB Micro LED芯片及投影结构、投影系统。

背景技术

Micro LED技术一般指微型的LED颗粒通过可控的电极供电控制其开关的技术,目前MicroLED技术大量应用于平板显示领域，并得到了快速的发展。由于Micro LED尺寸比较小，随着人们对于便携式投影仪的需求的增长，将Micro LED应用于投影领域或许是一个新的技术发展方向。如何基于Micro LED研发出结构尺寸更小的全彩色自发光芯片以及相应的投影结构是需要被攻克的技术难题。

目前，从应用层面角度，平板显示领域要求具有较大的观看角度，因此要求MicroLED具有较大的出光角度。但是在将MicroLED技术用于投影仪等光学应用中，由于投影镜头的引入即光学原理限制及应用本身对投影镜头出射光线发散角的要求，需要MicroLED阵列每一个像素单元器件所发光线均有与投影镜头所对应的较小的发散角度，超出发散角度之外的光线将或为杂散光导致对比度下降，黑场亮度过高，像素串扰等问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供了一种RGB Micro LED芯片及投影结构、投影系统，通过在一个像素单元内设置红、绿、蓝三色发光子单元，制成了结构尺寸小的全彩色自发光芯片以及相应的投影结构、投影系统。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种RGB Micro LED芯片，包括若干像素单元，每个所述像素单元内均设有至少一个红光发光子单元、至少一个绿光发光子单元和至少一个蓝光发光子单元；所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的结构相同，均包括像素电极、发光颗粒和阴极电极，所述发光颗粒设置在所述像素电极和所述阴极电极之间。

优选的，所述发光颗粒的侧边设置有隔离结构，所述RGB Micro LED芯片还包括设置在每个发光子单元顶部的光波导管，用于聚拢光线。

优选的，所述像素单元内设有一个红光发光子单元、一个绿光发光子单元和一个蓝光发光子单元，且三个发光子单元成三角阵列排布。

优选的，所述像素单元内设有两个红光发光子单元、一个绿光发光子单元和一个蓝光发光子单元，每个发光子单元均与另外两个发光子单元相邻设置，且两个所述红光发光子单元对角设置。

优选的，所述像素电极为金属电极，所述像素电极与外部CMOS控制电路相连，所述CMOS控制电路设置在硅基板或玻璃板上，用于对像素电极进行独立开关以实现对发光颗粒的供电通断控制。

优选的，所述阴极电极为金属电极或半导体电极，所述阴极电极采用透光材料制成，所述光波导管安装在所述阴极电极背离所述发光颗粒的一侧，且所述光波导管的顶部设置有微型透镜用于对光线进行收敛。

优选的，所述发光颗粒包括N型半导体、P型半导体和设置在二者之间的发光量子阱，所述N型半导体包括阴极部和隔离部，所述阴极部用于与外部阴极电极相连接，所述隔离部、P型半导体和发光量子阱的侧边设有隔离结构，每个所述像素单元内的所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的阴极部均相互连接。

优选的，所述隔离结构采用绝缘材料或绝缘气体或绝缘膜层中的一种或多种的组合，用于隔离若干相邻的隔离部、P型半导体和发光量子阱。

一种投影结构，包括上述RGB Micro LED芯片以及设置在所述RGB Micro LED芯片发光侧的光学透镜模组。

一种投影系统，包括前挡风玻璃，还包括上述投影结构，所述投影结构设置在汽车中控台内，所述投影结构包括Micro LED自发光芯片、反射镜和自由曲面，所述Micro LED自发光芯片用于发射出至少红黄绿三种颜色的光线至反射镜，反射镜用于将光线反射至自由曲面，所述自由曲面用于将光线反射至前挡风玻璃的预设投影区域内。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

本实用新型通过在一个像素单元内设置红、绿、蓝三色发光子单元，由此，通过一个RGB Micro LED芯片就可以实现红、绿、蓝三色自发光，依此制成了结构尺寸小的全彩色自发光芯片以及相应的投影结构、投影系统。

附图说明

图1为本实用新型一种RGB Micro LED芯片中发光子单元的结构示意图；

图2为本实用新型一种RGB Micro LED芯片中像素单元的第一种实施例的结构示意图；

图3为本实用新型一种RGB Micro LED芯片的投影结构的第一种实施例的结构示意图；

图4为本实用新型一种RGB Micro LED芯片的投影系统的结构示意图。

图中：1、像素电极；2、P型半导体；3、发光量子阱；4、N型半导体；401、阴极部；402、隔离部；5、隔离结构；6、光波导管；7、微型透镜；8、光学透镜模组；9、RGB Micro LED芯片；10、显示信息；11、反射镜；12、曲面镜；13、前挡风玻璃；14、人眼。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，本实用新型提供的发光子单元的第一种实施例，一种RGB Micro LED芯片9，包括若干像素单元，每个所述像素单元内均设有至少一个红光发光子单元、至少一个绿光发光子单元和至少一个蓝光发光子单元；所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的结构相同，均包括像素电极1、发光颗粒和阴极电极，所述发光颗粒设置在所述像素电极1和所述阴极电极之间。一个RGB Micro LED芯片9就可以实现全彩色自发光，最大限度的保证了自发光芯片结构尺寸小巧。

在该实施例下，所述发光颗粒的侧边均设置有隔离结构5，所述隔离结构5采用绝缘材料或绝缘气体或绝缘膜层中的一种或多种的组合，用于隔离相互连接的发光颗粒，避免红、绿、蓝光的相互干扰，所述RGB Micro LED芯片9还包括设置在每个发光子单元顶部的光波导管6，用于聚拢光线，能够收敛发散角、提供成像质量的同时，进一步避免红、绿、蓝光的像素串扰。

如图2所示，RGB Micro LED芯片9中像素单元的第一种实施例的结构示意图，在该实施例下，所述像素单元内设有一个红光发光子单元、一个绿光发光子单元和一个蓝光发光子单元，且三个发光子单元成三角阵列排布，可以保证结构紧凑的情况下，实现三色全彩自发光。

优选的，所述发光颗粒包括N型半导体4、P型半导体2和设置在二者之间的发光量子阱3，所述N型半导体4包括阴极部401和隔离部402，所述阴极部401用于与外部阴极电极相连接，所述隔离部402、P型半导体2和发光量子阱3的侧边设有隔离结构5，每个所述像素单元内的所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的阴极部401均相互连接，利用Micro LED本身的N型半导体4层代替单独制做的阴极电极，并且将阴极电极相互连接，提高了出光效率。

本实用新型提供的RGB Micro LED芯片9的第二种实施例，与第一种实施例的不同之处在于，所述像素单元内均设有两个红光发光子单元、一个绿光发光子单元和一个蓝光发光子单元，每个发光子单元均与另外两个发光子单元相邻设置，且两个所述红光发光子单元对角设置。此种设置是由于红色Micro LED的发光效率比较低，在每一个像素单元内设置两个红光发光子单元，可以提高红色发光效率，提高RGB Micro LED全彩色自发光芯片的发光质量以及相应的投影质量，同时能够保证芯片尺寸最小、投影结构尺寸最小。

优选的，所述像素电极1为金属电极，所述像素电极1与外部CMOS控制电路相连，所述CMOS控制电路设置在硅基板或玻璃板上，用于对像素电极1进行独立开关以实现对发光颗粒的供电通断控制；所述阴极电极为金属电极或半导体电极，所述阴极电极采用透光材料制成，所述光波导管6安装在所述阴极电极背离所述发光颗粒的一侧，且所述光波导管6的顶部设置有微型透镜7用于对光线进行进一步收敛。

如图3所示，本实用新型提供的第三种实施例，一种投影结构，包括上述RGB MicroLED芯片9以及设置在所述RGB Micro LED芯片9发光侧的光学透镜模组8。采用上述RGBMicro LED芯片9制投影结构，利用一片RGB Micro LED芯片9即可以制成三色自发光投影结构，投影结构尺寸可以做到很小。

如图4所示，本实用新型提供的第四种实施例，一种投影系统，包括前挡风玻璃13，还包括上述投影结构，所述投影结构设置在汽车中控台内，所述投影结构包括Micro LED自发光芯片、反射镜11和自由曲面，所述Micro LED自发光芯片用于发射出至少红黄绿三种颜色的光线至反射镜11，反射镜11用于将光线反射至自由曲面，所述自由曲面用于将光线反射至前挡风玻璃13的预设投影区域内。

上述第四种实施例，是RGB Micro LED芯片9在汽车投影领域的具体应用，由于采用RGB Micro LED芯片9制成的投影结构不但尺寸小，装在汽车中控台内完全不影响汽车其他功能的正常实现，也不会过大增加汽车中控台内的结构体积，并且由于其具有比较小的发散角，可以提高该场景下在汽车前挡风玻璃13上投影的清晰度。

工作原理：本实用新型通过在一个像素单元内设置红、绿、蓝三色发光子单元，由此，通过一个RGB Micro LED芯片9就可以实现红、绿、蓝三色自发光，依此制成了结构尺寸小的全彩色自发光芯片以及相应的投影结构、投影系统。

通过将Micro LED颗粒本身的N型半导体4层代替单独制作的阴极电极，并将相邻的阴极部401相互连接，提高了出光效率，并且通过设置光波导管6和微型透镜7对出射光线的进一步收敛以减小出射光线的发散角，最终实现三色全彩清晰投影的使用需求，也设计了相应的车载HUD自由曲面反射投影系统，实现了车辆信息在前挡风玻璃13上清晰投影。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (10)

1.一种RGB Micro LED芯片，包括若干像素单元，其特征在于，每个所述像素单元内均设有至少一个红光发光子单元、至少一个绿光发光子单元和至少一个蓝光发光子单元；所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的结构相同，均包括像素电极(1)、发光颗粒和阴极电极，所述发光颗粒设置在所述像素电极(1)和所述阴极电极之间。

2.根据权利要求1所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述发光颗粒的侧边设置有隔离结构(5)，所述RGB Micro LED芯片(9)还包括设置在每个发光子单元顶部的光波导管(6)，用于聚拢光线。

3.根据权利要求2所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述像素单元内设有一个红光发光子单元、一个绿光发光子单元和一个蓝光发光子单元，且三个发光子单元成三角阵列排布。

4.根据权利要求2所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述像素单元内设有两个红光发光子单元、一个绿光发光子单元和一个蓝光发光子单元，每个发光子单元均与另外两个发光子单元相邻设置，且两个所述红光发光子单元对角设置。

5.根据权利要求3或4所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述像素电极(1)为金属电极，所述像素电极(1)与外部CMOS控制电路相连，所述CMOS控制电路设置在硅基板或玻璃板上，用于对像素电极(1)进行独立开关以实现对发光颗粒的供电通断控制。

6.根据权利要求5所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述阴极电极为金属电极或半导体电极，所述阴极电极采用透光材料制成，所述光波导管(6)安装在所述阴极电极背离所述发光颗粒的一侧，且所述光波导管(6)的顶部设置有微型透镜(7)用于对光线进行收敛。

7.根据权利要求6所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述发光颗粒包括N型半导体(4)、P型半导体(2)和设置在二者之间的发光量子阱(3)，所述N型半导体(4)包括阴极部(401)和隔离部(402)，所述阴极部(401)用于与外部阴极电极相连接，所述隔离部(402)、P型半导体(2)和发光量子阱(3)的侧边设有隔离结构(5)，每个所述像素单元内的所述红光发光子单元、绿光发光子单元和蓝光发光子单元的阴极部(401)均相互连接。

8.根据权利要求7所述的RGB Micro LED芯片，其特征在于，所述隔离结构(5)采用绝缘材料或绝缘气体或绝缘膜层中的一种或多种的组合，用于隔离若干相邻的隔离部(402)、P型半导体(2)和发光量子阱(3)。

9.一种投影结构，其特征在于，包括如权利要求6-8中任意一项权利要求所述的RGBMicro LED芯片(9)以及设置在所述RGB Micro LED芯片(9)发光侧的光学透镜模组(8)。

10.一种投影系统，包括前挡风玻璃(13)，其特征在于，还包括如权利要求9所述投影结构，所述投影结构设置在汽车中控台内，所述投影结构包括Micro LED自发光芯片、反射镜(11)和自由曲面，所述Micro LED自发光芯片用于发射出至少红黄绿三种颜色的光线至反射镜(11)，反射镜(11)用于将光线反射至自由曲面，所述自由曲面用于将光线反射至前挡风玻璃(13)的预设投影区域内。

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