TWI676261B - 高密度像素化發光二極體及其之裝置和方法 - Google Patents
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Abstract
至少一個LED陣列(例如,呈一覆晶組態)由一基板支撐,該基板具有覆疊有至少一種發光材料之一光提取表面。與LED之間的間隙對齊之光隔離元件經組態以減少不同LED及/或發光材料區域之發射之間的相互作用以減少散射及/或光學串擾,藉此保持該些所得發射之像素狀解析度。光隔離元件可藉由機械鋸切或蝕刻以界定基板中的凹槽或凹口及用光反射性或光吸收性材料填充該些凹槽或凹口來形成。在基板外部之光隔離元件可藉由犧牲材料之光微影圖案化及蝕刻及/或藉由3D印刷來界定。
Description
本文中之標的物係關於固態發光裝置,包括具有鄰近發射器之發射之間的減少的相互作用之可定址發光二極體(LED)陣列晶片、併有一或多個LED陣列晶片之裝置及LED顯示器,及包括此等裝置之照明設備,以及有關製造方法。
相關申請案的交叉參考
相關申請案的交叉參考
本申請案主張2017年1月5日申請之美國專利申請案第15/399,729號及2016年4月12日申請之美國臨時專利申請案第62/321,514號之權益。前述申請案之全部內容在此被以引用之方式按其各別全部內容併入本文中。
LED已廣泛地用於各種照明情境中,用於液晶顯示器(LCD)系統之背光(例如,作為對冷陰極螢光燈之取代),及用於依序照明之LED顯示器。利用LED陣列之應用包括車輛前燈、道路照明、燈具及各種室內、室外及專業情境。LED裝置之合乎需要的特性包括高發光效率、長使用期限及廣色域。
習知LCD系統需要固有地降低光利用效率之彩色濾光器(例如,紅、綠及藍)。利用自發型LED且省掉對於背光及彩色濾光器之需求的依序照明之LED顯示器提供增強型光利用效率。
大格式多色彩依序照明之LED顯示器(包括全色LED視訊螢幕)通常包括提供通過鄰近像素或「像素間距」之間的距離判定之影像解析度的眾多個別LED面板、封裝及/或組件。依序照明之LED顯示器包括「RGB」三色顯示器,其具有陣列式紅、綠及藍LED,且「RG」兩色顯示器可包括陣列式紅及綠LED。可使用其他色彩及色彩之組合。意欲用於自大距離檢視之大格式顯示器(例如,電子廣告牌及體育場顯示器)通常具有相對大的像素間距,且通常包括具有多色(例如,紅、綠及藍)LED之離散LED陣列,該些LED可獨立地操作以形成對檢視者而言顯得為全色像素之像素。具有相對較短檢視距離之中等大小的顯示器需要較短像素間距(例如,3 mm或更小),且可包括具有陣列式紅、綠及藍LED組件之面板,該些組件安裝於上附接至控制LED之驅動器印刷電路板(PCB)之單一電子裝置上。
包括(但不限於)適合於很短檢視距離之高解析度顯示器以及車輛前燈的各種LED陣列應用可受益於較小像素間距;然而,實際考慮已限制其實施。可用於將LED組件及封裝安裝至PCB之習知取放技術可能難以按可靠方式在具有小像素間距之高密度陣列中實施。另外,歸因於LED及磷光體發射之全向特性,可能難以防止一個LED(例如,第一像素)之發射顯著重疊陣列之另一LED(例如,第二像素)之發射,這將有損LED陣列裝置之有效解析度。亦可能難以避免在鄰近LED(例如,像素)之間的未照明或「黑暗」地帶以改良均質性,特定言之,在減少鄰近LED之發射之間的串擾或光溢出的同時。此項技術繼續尋求具有小像素間距之改良式LED陣列裝置,同時克服與習知器件及生產方法相關聯之限制。
本發明在各種態樣中係關於固態發光元件,其包括由一基板支撐之至少一個LED陣列,較佳地包括經配置以收納至少一些LED之發射的一或多種發光材料,且包括經組態以減少不同LED及/或發光材料區域之發射之間的相互作用以減少散射及/或光學串擾之光隔離元件,藉此保持所得發射之像素狀解析度。在某些具體實例中,一LED晶片包含配置於生長基板、載體基板及/或額外層或基板上或上方的多個LED之一陣列,具有促進該LED陣列之發射之像素化的特徵。在某些具體實例中,以覆晶組態提供一LED陣列。
在一個態樣中,一種固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)包括:一LED陣列,其由一基板支撐且經配置以經由該基板之複數個透光區域透射LED發射;至少一種發光材料,其配置於該基板之光提取表面上或上方,其中該至少一種發光材料經組態以接收該些LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射,且其中該至少一種發光材料包括實質上與該複數個透光區域對齊之複數個光輸出區;及複數個光隔離元件,其至少部分配置於該基板內,其中該複數個光隔離元件中之光隔離元件配置於該複數個透光區域中之不同透光區域之間,且該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在該些不同透光區域之間的通過。
在某些具體實例中,該LED陣列中之每一LED以一覆晶組態提供。在某些具體實例中,該LED陣列中之每一LED可個別定址。在某些具體實例中,該複數個光隔離元件自該光提取表面延伸至該基板之一內部內。
在某些具體實例中,該基板包括與該光提取表面對置之一光射入表面;且該複數個光隔離元件自該光射入表面延伸至該基板之一內部。在某些具體實例中,該基板包括與該光提取表面對置之一光射入表面;該複數個光隔離元件中之第一組光隔離元件自該光射入表面延伸至該基板之一內部內;且該複數個光隔離元件中之第二組光隔離元件自該光提取表面延伸至該基板之該內部內。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包括自該基板之一內部延伸至該光提取表面之內部部分,且包括延伸超出該光提取表面之外部部分。在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括由該光提取表面及該複數個光隔離元件之該些外部部分定界之複數個光提取凹口,其中該至少一種發光材料至少部分配置於該複數個光提取凹口內。在某些具體實例中,該些外部部分相對於該些內部部分不連續。
在某些具體實例中,該光提取表面界定複數個光提取凹口,且該至少一種發光材料至少部分配置於該複數個光提取凹口內。
在某些具體實例中,該至少一種發光材料包括對應於該複數個光輸出區中之一第一光輸出區的一第一發光材料,及對應於該複數個光輸出區中之一第二光輸出區的一第二發光材料。在某些具體實例中,該第一發光材料經配置以產生具有第一主波長之發光體發射,該第二發光材料經配置以產生具有第二主波長之發光體發射,且該第二主波長與該第一主波長相差至少20 nm。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包括光反射性材料。在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包括光吸收性材料。
在某些具體實例中,該光提取表面經圖案化、粗糙化或紋理化以提供一變化表面以增加光自該基板之提取。在某些具體實例中,該複數個光隔離元件與該LED陣列中之至少一些LED之間的邊界對齊。在某些具體實例中,該基板包括一生長基板,該LED陣列之作用層生長於該生長基板上。在某些具體實例中,該基板包括與一生長基板不同的一載體基板,該LED陣列之作用層生長於該生長基板上。在某些具體實例中,該基板實質上連續。
在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括配置於該至少一種發光材料上之複數個微透鏡,其中每一微透鏡配置於該複數個光輸出區中之一不同光輸出區上。在某些具體實例中,該複數個微透鏡包括經配置以輸出在不同方向上居中之光束的不同微透鏡。
在某些具體實例中,本發明係關於一種多色依序照明之LED顯示器,其包括如本文中所揭示之固態發光裝置。在某些具體實例中,本發明係關於一種燈具,其包括如本文中所揭示之固態發光裝置。在某些具體實例中,本發明係關於一種車輛(例如,汽車)前燈,其包括如本文中所揭示之固態發光裝置。
在某些具體實例中,LED發射與發光體發射結合經組態以產生白光。
在另一態樣中,一種固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)包括:一LED陣列,其經配置以使LED發射透射穿過一基板之透光部分;至少一種發光材料,其配置於該基板之一光提取表面上或上方,其中該至少一種發光材料經組態以接收該些LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射,其中該至少一種發光材料包括複數個光輸出區;及複數個光隔離元件,其與該LED陣列中之至少一些LED之間的邊界對齊,其中該複數個光隔離元件之至少部分配置於該光提取表面之部分上或上方且延伸超出該複數個光輸出區。在某些具體實例中,該LED陣列中之每一LED包含一覆晶LED。
在某些具體實例中,複數個光提取凹口由該複數個光隔離元件及該光提取表面定界,其中該至少一種發光材料至少部分配置於該複數個光提取凹口內。
在某些具體實例中,該光提取表面界定複數個光提取凹口,且該至少一種發光材料至少部分配置於該複數個光提取凹口內。在某些具體實例中,該複數個光隔離元件之部分延伸至該基板之一內部內。
在某些具體實例中,該至少一種發光材料包括一第一發光材料及一第二發光材料,該第一發光材料經配置以覆蓋該光提取表面之一第一部分,且該第二發光材料經配置以覆蓋該光提取表面之一第二部分。
在另一態樣中,本發明係關於一種製造一固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)之方法,該方法包括:在支撐一LED陣列之一透光基板之至少一個表面中界定複數個凹口或凹槽,其中該複數個凹口或凹槽與該LED陣列中之至少一些LED之間的邊界對齊;在該複數個凹口或凹槽中沈積一光影響(例如,光反射性或(不太較佳地)光吸收性)材料以得到至少部分配置於該基板內之複數個主要光隔離元件,其中該複數個主要光隔離元件經組態以減少LED發射在該透光基板之複數個透光區域中之不同透光區域之間的通過;及在該基板之一光提取表面上或上方提供至少一種發光材料。
在某些具體實例中,該LED陣列中之每一LED以一覆晶組態提供。在某些具體實例中,該複數個凹口或凹槽係藉由機械鋸切來界定。在某些具體實例中,該複數個凹口或凹槽係藉由蝕刻界定。
在某些具體實例中,該方法進一步包括在該光提取表面中界定複數個光提取凹口,其中該在該光提取表面上或上方提供至少一種發光材料包括在該複數個光提取凹口中沈積該至少一種發光材料之至少一部分。
在某些具體實例中,該至少一種發光材料包括複數個光輸出區,且該方法進一步包括在該至少一種發光材料上沈積光影響(例如,光反射性或光吸收性)材料以形成經配置以隔離該複數個光輸出區之複數個次要光隔離元件。
在另一態樣中,本發明係關於一種製造一固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)之方法,該方法包括:在支撐一LED陣列的一基板之一光提取表面中形成複數個光提取凹口;及提供至少部分配置於該複數個光提取凹口內之至少一種發光材料。
在某些具體實例中,該LED陣列中之每一LED以一覆晶組態提供。在某些具體實例中,該方法進一步包括提供至少部分配置於該基板內之複數個光隔離元件,其中該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在該基板之複數個透光區域中之不同透光區域之間的通過。
在某些具體實例中,該方法進一步包括在該光提取表面之至少一部分上或上方形成複數個光隔離元件。在某些具體實例中,該方法進一步包括在該至少一種發光材料之至少一部分上或上方形成複數個光隔離元件。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件與該LED陣列中之至少一些LED之間的邊界對齊。
在另一態樣中,本發明係關於一種顯示裝置,其包括一單一發光裝置或如本文中所描述之複數個固態發光裝置。
在另一態樣中,本發明係關於一種使用如本文中所描述之一顯示裝置顯示文字及視覺影像中之至少一者之方法。
在另一態樣中,本發明係關於一種方法,其包含利用如本文中所描述之一固態光照裝置照明物體、空間或環境。
在另一態樣中,一種固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)包括:一LED陣列,其經配置以經由至少一個基板之複數個透光部分透射LED發射;複數個光隔離元件,其至少部分配置於該至少一個基板內,其中該複數個光隔離元件中之光隔離元件配置於該複數個透光部分中之不同透光部分之間,該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在該些不同透光部分之間的通過,且該複數個透光部分經組態以由該LED陣列照明以界定包括複數個接界部分之複數個像素,其中該複數個像素中之每一像素包括該複數個接界部分中之至少一個接界部分;及複數個像素間光散佈區域,其經組態以經由該複數個接界部分中之接界部分透射光以增強在該固態發光裝置之與該複數個光隔離元件對齊或接近該複數個光隔離元件的發光表面部分處之像素間照明。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包含至少一種光影響(例如,光反射性或光吸收性)材料,且該複數個像素間光散佈區域包含經配置以與該至少一種光反射性或光吸收性材料接觸之至少一種透光材料。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件全部配置於該至少一個基板內;且該複數個像素間光散佈區域包括至少部分配置於該至少一個基板內及該複數個光隔離元件上之至少一種透光材料。
在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域包括至少一個透光材料區域,其相對於該至少一個基板之一表面升高且至少部分與該複數個光隔離元件對齊。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包含在該至少一個基板之部分內的複數個未填充之空隙。
在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括配置於該至少一個基板之一光提取表面上或上方的至少一種發光材料,其中該至少一種發光材料經組態以接收該些LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射。在某些具體實例中,該至少一種發光材料進一步配置於該複數個像素間光散佈區域上。在某些具體實例中,該至少一種發光材料包含附著於該至少一個基板之該光提取表面上或上方的一發光材料膜。
在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域中之每一像素間光散佈區域包含該至少一個基板之至少一個波長選擇性透光表面部分。在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域中之每一像素間光散佈區域係選自由光學濾光器及光學反射體組成之群。
在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域中之每一像素間光散佈區域包含一單向鏡。
在某些具體實例中,該至少一個基板之該複數個透光部分中之每一透光部分與該至少一個基板之該複數個透光部分中之至少一個其他透光部分分開一間隙,該間隙(i)具有一寬度及一深度,(ii)部分填充有該複數個光隔離元件中之一光隔離元件,及(iii)部分填充有界定該複數個像素間光散佈區域中之一像素間光散佈區域的至少一種透光材料。
在某些具體實例中,該間隙包括具有該寬度之填充有該光隔離元件的一第一部分,且包括具有該寬度之填充有該至少一種透光材料的一第二部分。在某些具體實例中,該間隙包括具有該深度之填充有該光隔離元件的一第一部分,且包括具有該深度之填充有該至少一種透光材料的一第二部分。在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括至少一個透光材料區域,其相對於該至少一個基板之一表面升高且至少部分與該光隔離元件或該像素間光散佈區域中之至少一者對齊。
在某些具體實例中,該至少一個基板之該複數個透光部分中之每一透光部分包含形成該複數個像素間光散佈區域中之一像素間光散佈區域的至少一個斜邊緣。在某些具體實例中,該至少一個基板包括:至少一個光提取表面,其包括該至少一個斜邊緣;及至少一種發光材料,其配置於該至少一個光提取表面上或上方,其中該至少一種發光材料經組態以接收該些LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射。
在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括:一透光次要基板,其配置於該至少一個基板上;及一發光材料,其配置於該透光次要基板與該至少一個基板之間,其中該發光材料經組態以接收該些LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射。
在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括配置於該透光次要基板上之一光散射層。在某些具體實例中,該透光次要基板配置於該發光材料與該光散射層之間。
在某些具體實例中,該透光次要基板包含一藍寶石晶圓。
在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域至少部分配置於該透光次要基板內。
在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域包含在該透光次要基板內之複數個光重導向區域。在某些具體實例中,該複數個光重導向區域包含界定於該透光次要基板內之複數個空隙。在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含在組成上與該透光次要基板之一材料不同的另一透光材料。
在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含一矩形橫截面形狀。
在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含一三角形橫截面形狀,該三角形橫截面形狀包括一頂點及一底邊,且該頂點比該底邊靠近該至少一個基板。在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含一三角形橫截面形狀,該三角形橫截面形狀包括一頂點及一底邊,且該底邊比該頂點靠近該至少一個基板。在某些具體實例中,多個層、鄰近層、多個基板及/或鄰近基板可含有形成具有本文中描述之特徵的總體光重導向及/或光隔離特徵之部分的相同結構或不同結構。
在某些具體實例中,該至少一個基板包含複數個基板,且該LED陣列中之每一LED接合至該複數個基板中之一不同基板。
在某些具體實例中,該至少一個基板由支撐該LED陣列中之每一LED的一單一、連續基板組成。
在某些具體實例中,該LED陣列包含複數個覆晶LED。
在另一態樣中,一種固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)包括:一LED陣列,其經配置以經由至少一個基板之複數個透光部分透射LED發射;複數個光隔離元件,其至少部分配置於該至少一個基板內,其中該複數個光隔離元件中之光隔離元件配置於該複數個透光部分之不同透光部分之間,該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在該些不同透光部分之間的通過;一透光次要基板,其配置於該至少一個基板上;一發光材料,其配置於該透光次要基板與該至少一個基板之間,其中該發光材料經組態以接收該些LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射;及複數個光重導向區域,其至少部分配置於該透光次要基板內,其中該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域經組態以增強該固態發光裝置之上覆該複數個光隔離元件且與該複數個光隔離元件對齊的發光表面部分之照明。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包含至少一種光反射性或光吸收性材料。
在某些具體實例中,該固態發光裝置進一步包括配置於該透光次要基板上之一光散射層。在某些具體實例中,該透光次要基板配置於該發光材料與該光散射層之間。
在某些具體實例中,每一光重導向區域之一部分延伸至或穿過含有該發光材料之一發光材料層。
在某些具體實例中,該透光次要基板包含一藍寶石晶圓。
在某些具體實例中,該複數個光重導向區域包含界定於該透光次要基板內之複數個空隙。
在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含在組成上與該透光次要基板之一材料不同的另一透光材料。
在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含一矩形橫截面形狀。
在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含一三角形橫截面形狀,該三角形橫截面形狀包括一頂點及一底邊,且該頂點比該底邊靠近該至少一個基板。在某些具體實例中,該複數個光重導向區域中之每一光重導向區域包含一三角形橫截面形狀,該三角形橫截面形狀包括一頂點及一底邊,且該底邊比該頂點靠近該至少一個基板。
在某些具體實例中,該至少一個基板包含複數個基板,且該LED陣列中之每一LED接合至該複數個基板中之一不同基板。
在某些具體實例中,該至少一個基板由支撐該LED陣列中之每一LED的一單一、連續基板組成。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件包含界定於該至少一個基板中的複數個未填充之空隙。
在某些具體實例中,該至少一個基板包括與該LED陣列傳導性電連通之複數個陽極-陰極對;且該至少一個基板安裝於包括複數個電極對之一載體基板或次基座上,其中該複數個陽極-陰極對與該複數個電極對傳導性電連通。
在另一態樣中,一種用於製造一固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)之方法包含:在支撐一LED陣列之至少一個基板中界定複數個凹口或凹槽,其中該複數個凹口或凹槽中之凹口或凹槽通常配置於該LED陣列中之LED之間,且該至少一個基板包括與該LED陣列傳導性電連通之複數個陽極-陰極對;在包括複數個電極對之一載體基板或次基座上安裝該至少一個基板,其中該安裝包含在該複數個陽極-陰極對與該複數個電極對之間建立導電性路徑;在該至少一個基板在該載體基板或次基座上之該安裝後,使該至少一個基板變薄;及在該至少一個基板上塗覆至少一種發光材料,其中該至少一種發光材料經組態以接收該LED陣列之發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射。
在某些具體實例中,該LED陣列經配置以經由該至少一個基板之複數個透光部分透射LED發射;且該方法進一步包含在該至少一個基板中形成複數個光隔離元件,該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在該複數個透光部分之不同透光部分之間的通過。
在某些具體實例中,該複數個光隔離元件之該形成包含將至少一種光反射性材料添加至該複數個凹槽或凹口。在某些具體實例中,該複數個光隔離元件之該形成包含在該複數個凹槽或凹口內形成複數個未填充之空隙。在某些具體實例中,該複數個未填充之空隙之該形成包含:將一可移除材料沈積至該複數個凹槽或凹口內;及在至少一種發光材料在該至少一個基板上之該塗覆後,自該複數個凹槽或凹口移除該可移除材料以得到該複數個未填充之空隙。在某些具體實例中,該可移除材料自該複數個凹槽或凹口之該移除包含藉由化學、機械或熱方式中之至少一者進行之移除。
在某些具體實例中,該複數個透光部分經組態以由該LED陣列照明以界定包括複數個接界部分之複數個像素,其中該複數個像素中之每一像素包括該複數個接界部分中之至少一個接界部分;且該方法進一步包含形成複數個像素間光散佈區域,該些像素間光散佈區域經組態以經由該複數個接界部分中之接界部分透射光以增強在該固態發光裝置之與該複數個光隔離元件對齊或接近該複數個光隔離元件的發光表面部分處之像素間照明。在某些具體實例中,該複數個像素間光散佈區域之該形成包含鄰近該複數個凹槽或凹口形成該至少一個基板之斜邊緣部分。
在某些具體實例中,該載體基板或次基座包含一半導體晶圓,且該複數個電極對配置於該半導體晶圓中、上或上方。在某些具體實例中,該載體基板或次基座包含經組態以控制該LED陣列之操作之至少一個電路。
在另一態樣中,一種固態發光裝置(視情況以一LED陣列晶片體現或併有一LED陣列晶片)包含:一LED陣列,其由至少一個基板支撐;複數個光隔離元件,其配置於該LED陣列中之不同LED之間;複數個陽極-陰極對,其由該至少一個基板支撐且與該LED陣列傳導性電連通;及一載體基板或次基座,其包含一半導體晶圓及配置於該半導體晶圓中、上或上方之複數個電極對;其中該複數個陽極-陰極對與該複數個電極對傳導性電連通。
在某些具體實例中,該LED陣列經配置以經由該至少一個基板之複數個透光部分透射LED發射。在某些具體實例中,該LED陣列包含複數個覆晶LED。在某些具體實例中,該至少一個基板由支撐該LED陣列中之每一LED的一單一、連續基板組成。
在某些具體實例中,該複數個陽極-陰極對中之每一陽極包含與該複數個陽極-陰極對中之每一陰極不同的一高度。在某些具體實例中,該載體基板或次基座包含經組態以控制該LED陣列之操作之至少一個電路。
在另一態樣中,本發明係關於一種用於製造一多發射器固態光照裝置之方法,該方法包含:在包含複數個電極對之一介面元件上安裝多LED晶片,其中該多LED晶片包含由一基板支撐之一LED陣列且包含配置於該基板與該介面元件之間的複數個陽極-陰極對,且該安裝包含在該複數個陽極-陰極對及與該複數個電極對之間建立導電性路徑;及在該安裝後,在該基板上、中或上方形成以下物件(i)至(iv)中之一或多個物件:(i)複數個光影響元件,(ii)複數個光處理元件,(iii)複數個光隔離元件,或(iv)複數個光轉向結構。
在某些具體實例中,該方法進一步包含在該基板上塗覆至少一種發光材料,其中該至少一種發光材料經組態以接收該LED陣列之發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射。在某些具體實例中,該方法進一步包含在該基板與該介面元件之間提供一底填充材料。在某些具體實例中,該介面元件包含一載體基板,或包含一ASIC。
在某些具體實例中,一或多個物件之該形成包含至少部分在該基板內形成複數個光隔離元件,其中複數個光隔離元件至少部分在該基板內之該形成包含在該基板中界定複數個凹口或凹槽。在某些具體實例中,該方法進一步包含在該複數個凹口或凹槽內沈積至少一種光影響材料。
在某些具體實例中,該方法進一步包含在該安裝後使該基板變薄。在某些具體實例中,該介面元件包含一半導體晶圓。
在另一態樣中,本發明係關於一種用於製造多發射器固態光照裝置之方法,該多發射器固態光照裝置包含併有由一基板支撐之一LED陣列的一多LED晶片,該方法包含:選擇性地移除該多LED晶片之磊晶層之部分(例如,經由蝕刻,或替代地經由鋸切或其他切割方法)以隔離該LED陣列中之LED之作用區域;及在磊晶層之部分之該移除後,在包含複數個電極對之一介面元件上安裝該多LED晶片,其中該多LED晶片包含配置於該基板與該介面元件之間的複數個陽極-陰極對,且該安裝包含建立該複數個陽極-陰極對與該複數個電極對之間的導電性路徑。
在某些具體實例中,該方法進一步包含在該安裝後,在該基板上、中或上方形成以下物件(i)至(iv)中之一或多個物件:(i)複數個光影響元件,(ii)複數個光處理元件,(iii)複數個光隔離元件,或(iv)複數個光轉向結構。
在某些具體實例中,該方法進一步包含在該基板上塗覆至少一種發光材料,其中該至少一種發光材料經組態以接收該LED陣列之發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射。在某些具體實例中,該方法進一步包含在該基板與該介面元件之間提供一底填充材料。在某些具體實例中,該介面元件包含一載體基板或一ASIC。
在某些具體實例中,該方法進一步包含在該基板中界定複數個凹口或凹槽,其中該複數個凹口或凹槽中之至少一些凹口或凹槽與選擇性移除該些磊晶層之部分的該多LED晶片之區域實質上對齊。在某些具體實例中,該至少一些凹口或凹槽延伸穿過該基板之一全部厚度。在其它具體實例中,該至少一些凹口或凹槽延伸穿過小於該基板之全部厚度(例如,鄰近選擇性移除磊晶層之區域留下基板材料之薄條或薄膜)。在某些具體實例中,該方法進一步包含在該複數個凹口或凹槽內沈積至少一種光影響材料。在某些具體實例中,該方法進一步包含在該安裝後使該基板變薄。在某些具體實例中,該介面元件包含一半導體晶圓。
在另一態樣中,如本文中描述的前述態樣中之任一者及/或各種單獨態樣及特徵可加以組合以達到額外優勢。如本文中所揭示的各種特徵及元件中之任一者可與一或多個其他揭示之特徵及元件組合,除非本文中有相反的指示。
本發明之其他態樣、特徵及具體實例將自隨後之揭示內容及所附申請專利範圍更加充分顯而易見。
此項技術繼續尋求具有小像素間距之改良式LED陣列裝置,同時克服與習知器件及生產方法相關聯之限制。本文中揭示之各種具體實例係關於固態發光裝置,其包括由基板(視情況,以多LED晶片體現)支撐的LED之至少一個陣列,較佳地包括經配置以接收至少一些覆晶LED之發射的一或多種發光材料,且包括經組態以減少不同LED及/或發光材料區域之發射之間的相互作用之光隔離元件以減少散射及/或光學串擾,藉此保持所得發射之像素狀解析度。在某些具體實例中,該LED陣列中之每一LED呈一覆晶組態。在某些具體實例中,光隔離元件至少部分配置於支撐多個LED之基板內,且定位於基板之不同透光區域之間。在某些具體實例中,光隔離元件配置於基板之光提取表面之部分上或上方,且大體與LED之間的邊界對齊。在無光隔離元件之存在的情況下,LED及/或發光體發射之全向特性將不利地影響具有由單一基板支撐之一或多種發光材料的一LED陣列之解析度(例如,像素解析度)。在某些具體實例中,LED界定多個像素,且多個像素間光散佈區域經組態以經由像素之接界部分透射光以增強在與光隔離元件對齊或接近光隔離元件之發光表面部分處的像素間照明。在某些具體實例中,多個光重導向區域至少部分配置於上覆配置於包括光隔離元件之基板上之發光材料的透光次要基板內,其中光重導向區域經組態以增強固態發光裝置之正上覆光隔離元件且與光隔離元件對齊的發光表面部分之照明。前述像素間光散佈區域及/或光重導向區域較佳地經組態以減少在LED照明時在LED之間的未照明或「暗」區域之出現。包括如本文中所揭示之光隔離元件的固態發光裝置(例如,體現或包括多LED晶片)可用於各種應用中,諸如,依序照明之LED顯示器、車輛前燈、道路照明、燈具,及各種室內、室外及專業情境。亦提供用於製造本文中揭示之固態發光裝置之方法。
本文中闡述之具體實例表示使熟習此項技術者能夠實踐具體實例之必要信息,且說明實踐具體實例之最佳模式。在依據隨附圖式閱讀以下描述後,熟習此項技術者將理解本發明之概念且將認識到本文中未特定提出的此等概念之應用。應理解,此等概念及應用屬於本發明及隨附申請專利範圍之範圍。
應理解,儘管在本文中可使用術語第一、第二等來描述各種元件,但此等元件不應受限於此等術語。此等術語僅用以將一元件與另一元件進行區分。舉例而言,在不脫離本發明之範圍的情況下,可將第一元件稱為第二元件,且類似地,可將第二元件稱為第一元件。如本文所用,術語「及/或」包括相關聯之所列項目中之一或多者之任何及所有組合。
應理解,當諸如層、區或基板之元件被稱作「在另一元件上」或延伸「至另一元件上」時,其可直接在另一元件上或直接延伸至另一元件上,或亦可存在插入元件。相比之下,當一元件被稱作「直接在另一元件上」或「直接延伸至另一元件上」時,不存在插入元件。同樣地,應理解,當諸如層、區域或基板之元件被稱作「在另一元件上」或「在另一元件上」延伸時,其可直接在另一元件上或直接在另一元件上延伸,或亦可存在插入元件。相比之下,當一元件被稱作「直接在另一元件上」或「直接在另一元件上延伸」時,不存在插入元件。亦應理解,當元件被稱作「連接」或「耦接」至另一元件時,元件可直接地連接或耦接至另一元件,或可存在插入元件。對比而言,當元件被稱作「直接連接」或「直接耦接」至另一元件時,不存在插入元件。
諸如「在……下方」、「在……上方」、「上部」、「下部」、「水平」或「垂直」之相對術語可在本文中用以描述如諸圖中所說明的一個元件、層或區域與另一元件、層或區域之關係。應理解,此等術語及以上論述之術語意欲涵蓋除了圖中描繪之定向之外的裝置之不同定向。
本文中使用之術語僅用於描述特定具體實例之目的,且並不意欲限制。如本文中所使用,單數形式「一」、「一個」及「該」意欲亦包含複數形式,除非上下文另有清晰指示。將進一步理解,術語「包含」及/或「包括」當在本文中使用時指定所陳述的特徵、整體、步驟、操作、元件及/或組件之存在,但不排除一或多個其他特徵、整體、步驟、操作、元件、組件及/或其群組之存在或添加。
除非另有定義,否則本文中所使用之所有術語(包含技術及科學術語)具有與由一般熟悉本發明所屬領域之技術者通常所理解相同的含義。將進一步理解,本文中使用之術語應被解釋為具有與其在本說明書及相關技術之上下文中之含義一致的含義,且將不按理想化或過度形式化意義進行解釋,除非本文中明確地如此定義。
如本文中所使用,固態發光裝置之「作用區域(active region)」指多數及少數電子載體(例如,電洞與電子)重組以產生光之區域。一般而言,根據本文中揭示之具體實例的作用區域可包括雙異質結構或井結構,諸如,量子井結構。
本文中揭示之固態發光裝置可包括至少一個固態光源(例如,LED)及經配置以接收該至少一個固態光源之發射之一或多種發光材料(在本文中亦被稱作發光體)。發光材料可包括磷光體、閃爍體、發光墨水、量子點材料、日光膠帶或類似者中之一或多者。在某些具體實例中,發光材料可呈在諸如矽或玻璃之黏合劑中配置、按單晶板或層之形式配置、按多晶板或層之形式配置及/或按燒結板之形式配置的一或多個磷光體及/或量子點之形式。在某些具體實例中,諸如磷光體之發光材料可旋塗或噴塗於LED陣列之表面上。在某些具體實例中,發光材料可位於生長基板上、磊晶層上及/或LED陣列之載體基板上。包括一或多種發光材料之多個像素可在單一板中製造。一般而言,固態光源可產生具有第一主波長之光。接收由固態光源產生的光之至少一部分之至少一個發光體可重新發射具有與第一主波長不同之第二主波長的光。可選擇固態光源及一或多種發光材料使得其組合輸出導致具有一或多個所要的特性(諸如,色彩、色點、強度等)之光。在某些具體實例中,一或多個覆晶LED(視情況,結合一或多種發光材料)之聚集發射可經配置以提供冷白、中性白或暖白光,諸如,在自2500K至10,000K之色溫範圍內。在某些具體實例中,可使用具有青色、綠色、琥珀色、黃色、橙色及/或紅色主波長之發光材料。在某些具體實例中,可藉由諸如噴塗、浸漬、液體施配、粉末塗佈、噴墨列印或類似者之方法將發光材料添加至一或多個發射表面(例如,頂表面及一或多個邊緣表面)。在某些具體實例中,可將發光材料分散於囊封物、黏合劑或其他結合介質中。
如本文中所使用,當撞擊透明層或區域的發射之輻射之至少90%經由透光區域出射時,可將發光裝置之層或區域考慮為「透光(transparent)」。此外,如本文中所使用,當反射撞擊LED之一層或區域的角度平均發射之輻射之至少90%時,將該層或區域考慮為「反射性(reflective)」或體現「反射體(reflector)」。舉例來說,在基於氮化鎵之藍及/或綠LED之情況下,可將銀(例如,至少90%反射性)考慮為反射性材料。在紫外線(UV)LED之情況下,可選擇適當材料以提供所要的吸收,且在一些具體實例中,提供高反射率及/或所要的吸收,且在一些具體實例中,提供低吸收。在某些具體實例中,「透光(light-transmissive)」材料可經組態以透射所要的波長之發射之輻射之至少50%。
本文中揭示之某些具體實例係關於透光基板表示暴露之發光表面的覆晶LED裝置之使用。在某些具體實例中,透光基板體現或包括一LED生長基板,其中多個LED生長於形成發光表面或區域之同一基板上。在某些具體實例中,單塊多LED晶片包括皆在同一生長基板上生長之LED,其中該些LED亦共用同一n-GaN層及/或其他功能層。在某些具體實例中,可將生長基板之一或多個部分(或全部)及/或磊晶層之部分變薄或移除。在某些具體實例中,可將第二基板(亦稱為載體)添加至多LED晶片,不管生長基板是否已經部分或完全移除。在某些具體實例中,透光基板包括碳化矽(SiC)、藍寶石或玻璃。多個LED(例如,覆晶LED)可生長於一基板上及併入至發光裝置內。在某些具體實例中,基板(例如,矽)可包括經配置以進行與安裝或生長其上之LED晶片接觸的導通孔。在某些具體實例中,作為對使用覆晶之替代,個別LED或LED封裝可個別地置放及安裝於基板上或上方以形成一陣列。舉例來說,可使用多個晶圓級封裝之LED形成LED陣列或子陣列。
當使用體現覆晶組態之LED時,合乎需要的覆晶LED併有多層反射體且併有沿著鄰近半導體層之內表面圖案化的透光(較佳地,透光)基板。覆晶LED包括間隔開且沿著同一面延伸之陽極及陰極接點,其中此面與由透光(較佳地,透光)基板界定之面對置。覆晶LED可被稱為水平結構,如與在LED晶片之對置面上具有接點之垂直結構相對。在某些具體實例中,透明基板可經圖案化、粗糙化或另外紋理化以提供增大在內部反射上的折射之概率之變化表面,以便增強光提取。基板可藉由此項技術中已知之各種方法中之任一者來圖案化或粗糙化,包括(但不限於)藉由使用任何合適之蝕刻劑的蝕刻(例如,光微影蝕刻)進行的奈米級特徵之形成,視情況,結合一或多個遮罩。
基板之圖案化或紋理化可取決於基板材料,以及關於光提取效率及/或像素分開之含意。若使用支承多個LED(例如,覆晶LED)之碳化矽基板,則碳化矽之折射率良好地匹配LED之基於氮化鎵之作用區域,因此該作用區域之光發射傾向於易於進入基板。若使用支承多個LED(例如,覆晶LED)之藍寶石基板,則可能需要在作用區域與基板之間提供經圖案化、粗糙化或紋理化之界面以促進LED發射至基板內之通過。關於基板之光提取表面,在某些具體實例中,可能需要提供經圖案化、粗糙化或紋理化之表面以促進光自基板之提取。
在某些具體實例中,LED可生長於第一材料(例如,矽、碳化矽或藍寶石)之第一基板上,第一(生長)基板可經部分移除(例如,變薄)或充分移除,且LED可結合至、安裝至第二材料(例如,玻璃、藍寶石等)之第二基板,或另外由該第二材料之該第二基板支撐,經由該第二基板透射LED發射,其中第二材料較佳地比第一材料更具LED發射之透射性。第一(生長)基板之移除可藉由任何適當方法進行,諸如,使用藉由以下技術減弱及/或分開之內部分離區域或分離層:能量(例如,雷射光柵化、聲波、熱量等)之施加、斷裂、一或多個加熱及冷卻循環、化學移除及/或機械移除(例如,包括一或多個研磨、磨光及/或拋光步驟),或藉由技術之任何適當組合。在某些具體實例中,一或多個基板可結合或另外接合至載體。一或多個LED至基板之結合或基板至載體之結合可藉由任何合適之方法執行。可使用此項技術中已知的任何合適之晶圓結合技術,諸如,可依賴於凡得瓦爾力(van der Waals)結合、氫鍵、共價鍵及/或機械互鎖。在某些具體實例中,可使用直接結合。在某些具體實例中,結合可包括一或多個表面活化步驟(例如,電漿處理、化學處理及/或其他處理方法),接著為施加熱量及/或壓力,視情況,接著為一或多個退火步驟。在某些具體實例中,可另外或替代地使用一或多種黏著促進材料。
在某些具體實例中,LED陣列為整體且包括生長於單一第一(或生長)基板(其中生長基板自LED移除)及添加至LED之第二基板(或載體)上之多個覆晶LED,其中該第二基板包括一或多個反射層、導通孔及磷光體層(例如,旋塗之磷光體層)。在某些具體實例中,LED陣列為整體且包括生長於單一生長基板上之多個覆晶LED,其中凹槽、凹口或其他特徵界定於生長基板及/或載體中,且用以形成光影響元件,視情況填充有一或多種材料以便在個別LED或像素之間形成網格。
在利用覆晶LED(例如,以單一多LED陣列體現)之某些具體實例中,可提供一透光基板、複數個半導體層、一多層反射體及一鈍化層。透光基板較佳地藉由包括複數個凹進特徵及/或複數個凸起特徵的一經圖案化之表面而透光。該複數個半導體層鄰近經圖案化之表面,且包括包含第一類型之摻雜的第一半導體層及包含第二類型之摻雜的第二半導體層,其中發光作用區域配置於第一半導體層與第二半導體層之間。接近複數個半導體層配置之多層反射體包括一金屬反射體層及一介電反射體層,其中該介電反射體層配置於金屬反射體層與複數個半導體層。一鈍化層配置於該金屬反射體層與第一及第二電接點之間,其中該第一電接點與第一半導體層傳導性電連通地配置,且第二電接點與第二半導體層傳導性電連通地配置。傳導性微接點之第一陣列延伸穿過鈍化層且提供第一電接點與第一半導體層之間的電連通,且傳導性微接點之第二陣列延伸穿過鈍化層。在某些具體實例中,可用於形成及支撐一陣列覆晶LED之基板可包括藍寶石;替代地,該基板可包括矽、碳化矽、第III族氮化物材料(例如,GaN),或前述材料之任何組合(例如,藍寶石上矽等)。關於覆晶LED之製造的另外細節揭示於美國臨時專利申請案第62/235,908號(檔案號碼1194-308P/P2426US0)中,其中其全部內容在此被以引用之方式併入本文中。
圖1說明一單一覆晶LED 10,其包括一基板15、第一電接點61及第二電接點62以及配置於其間之一功能堆疊60。該覆晶LED 10包括一內部透光表面14,其接近LED 10之半導體層而圖案化(具有多個凹進及/或凸起特徵17),根據一個具體實例,包括接近半導體層之一多層反射體。透光(較佳地,透光)基板15具有一外主表面11、側邊緣12及經圖案化之表面14。包夾一發光作用區域25之多個半導體層21、22鄰近經圖案化之表面14,且可經由氣相磊晶或任一其他合適沈積製程來沈積。在一項實施中,接近基板15之第一半導體層21體現n摻雜之材料(例如,n-GaN),且第二半導體層22體現p摻雜之材料(例如,p-GaN)。包括作用區域25的多個半導體層21、22之中心部分在遠離基板15之方向上延伸以形成側向由含有鈍化材料(例如,作為鈍化層50之部分的氮化矽)之至少一個凹口39定界且垂直由第一半導體層21之表面延伸部21A定界之一台面29。
多層反射體接近第二半導體層22(例如,在其上)配置,其中該多層反射體由一介電反射體層40及一金屬反射體層42組成。介電反射體層40配置於金屬反射體層42與第二半導體層22之間。在某些實施中,介電反射體層40包含二氧化矽,且金屬反射體層42包含銀。眾多傳導性導通孔41-1、41-2界定於介電反射體層40中,且較佳接觸地配置於第二半導體層22與金屬反射體層42之間。在某些實施中,傳導性導通孔41-1、41-2包含與金屬反射體層42實質上相同的材料。在某些實施中,介電反射體層40及金屬反射體層42中之至少一者(較佳地,兩者)配置於由第二半導體層22封端的台面29之一主表面之實質上全部上(例如,第二半導體層22之台面部分之主(例如,下部)表面的至少約90%、至少約92%或至少約95%)。
障壁層48(包括部分48-1及48-2)較佳地提供於金屬反射體層42與鈍化層50之間。在某些實施中,障壁層48包含濺鍍之Ti/Pt,接著為蒸發之Au,或包含濺鍍之Ti/Ni,接著為蒸發之Ti/Au。在某些實施中,障壁層48可用以防止金屬自金屬反射體層42之遷移。鈍化層50配置於障壁層48與以下者之間:(i)第一外部可接取電接點(或電極)61,及(ii)第二外部可接取電接點(或電極)62,兩者皆沿著由間隙59分開的覆晶LED 10之下表面54配置。在某些實施中,鈍化層50包含氮化矽。鈍化層50包括配置於其中之含金屬之夾層55,其中夾層55可包括Al或另一合適金屬(或基本上由Al或另一合適金屬組成)。
LED 10包括延伸穿過鈍化層50的第一陣列之微接點63及第二陣列之微接點64,其中第一陣列之微接點63提供第一電接點61與第一摻雜(例如,n摻雜)半導體層21之間的傳導性電連通,且第二陣列之微接點64提供第二電接點62與第二(例如,p摻雜)半導體層22之間的傳導性電連通。第一陣列之微接點63自第一電接點61(例如,n接觸)延伸穿過鈍化層50,穿過界定於夾層55中之開口,穿過界定於障壁層48之第一部分48-1中之開口52,穿過界定於金屬反射體層42之第一部分42-1中之開口,穿過界定於介電反射體層40之第一部分40-1中之開口,穿過第二半導體層22,且穿過作用區域25以在第一半導體層21中終止。在界定於夾層55、障壁層48之第一部分48-1、金屬反射體層42之第一部分42-1及介電反射體層40之第一部分40-1中之開口內,介電反射體層40之介電材料側向囊封微接點63以防止微接點63與各別層55、48、42、40之間的電接觸。界定於介電反射體層40之第一部分40-1中之一組導通孔41-1接觸介電反射體層40之第一部分40-1及第二半導體層22,這可有益於促進作用區域25中之電流散佈。第二陣列之微接點64自第二電接點62延伸穿過鈍化層50及界定於夾層55中之開口至以下中之至少一者:(i)障壁層48之第二部分48-2,及(ii)金屬反射體層42之第二部分42-2,其中經由界定於介電反射體層40之第二部分40-2中之一組導通孔41-2在金屬反射體層42與第二半導體層22之間建立電連通。雖然第二陣列之微接點64在某些實施中係優選的,但在其他實施中,可用單一第二微接點取代第二陣列之微接點64。類似地,雖然在某些實施中優選地在介電反射體層40之第二部分40-2中界定多個導通孔41-2,但在其他實施中,可用單一導通孔或其他單一傳導性路徑取代多個導通孔41-2。
在形成鈍化層50後,在基板15之外主表面11與第一半導體層21之表面延伸部21A之間延伸的一或多個側部分16未用鈍化材料覆蓋。此等側部分16體現未鈍化之側表面。
在覆晶LED 10之操作中,電流可自第一電接點(例如,n接點或陰極)61、第一陣列之微接點63及第一(n摻雜)半導體層21流動至作用區域25內以產生光發射。自作用區域25,電流流過第二(p摻雜)半導體層22、導通孔41-2、金屬反射體層部分42-2、障壁層部分48-2及第二陣列之微接點64以到達第二電接點(例如,p接點或陽極)62。由作用區域25產生之發射一開始在所有方向上傳播,其中反射體層40、42用以在大體朝向基板15之方向上反射發射。隨著發射到達配置於基板15與第一半導體層21之間的經圖案化之表面14,配置於經圖案化之表面14中或上之凹進/凸起特徵17促進在經圖案化之表面14處之折射而非反射,藉此增大光子自第一半導體層21傳至基板15內且其後經由外主表面11及未鈍化之側部分16退出LED 10的機會。在某些實施中,LED 10之一或多個表面可覆蓋有一或多種發光材料(圖中未示),以使自LED 10發散的發射之至少一部分在波長上被向上轉換或向下轉換。
圖2A及圖2B為在結構及操作上類似於圖1之覆晶LED 10的單一覆晶LED 10之平面圖相片。參看圖2A,覆晶LED 10包括經配置以用於LED發射之提取的一外主表面11,且包括具有長度L及寬度W之一作用區域。在某些具體實例中,作用區域包括約280微米之長度L,及約220微米之寬度W,且基板15延伸超出作用區域。參看圖2B,覆晶LED 10包括沿著下表面54配置之一陰極61及一陽極62。在某些具體實例中,陰極61包括約95微米乘140微米之長度及寬度尺寸,且陽極62包括約70微米乘170微米之長度及寬度尺寸。
圖3A及圖3B為包括在單一透明基板15上的四個覆晶LED 10之陣列之多LED晶片之平面圖相片,其中每一覆晶LED 10在結構及操作上實質上類似於圖1之覆晶LED 10。每一覆晶LED 10之作用區與其他鄰近覆晶LED 10中之每一者之作用區由間隙(例如,在長度方向上40微米且在寬度方向上30微米)間隔開。每一間隙之中心部分體現僅由基板15組成之道70(例如,具有約10微米之寬度),然而每一間隙(在每一道70與LED 10之作用區之間)的周邊部分包括基板15以及鈍化材料(例如,圖1中展示之鈍化層50)。每一道70因此表示鄰近覆晶LED 10之間的邊界。每一覆晶LED 10包括沿著下表面54配置之一陰極61及一陽極62,且每一覆晶LED 10經配置以經由基板15之外主表面11發射光。暴露之陰極61及陽極62准許進行至每一覆晶LED 10之單獨電連接,使得每一覆晶LED 10可個別定址及獨立地控制。若想要將覆晶LED 10相互分開,則如此進行之習知方法將為利用機械鋸來切穿道70以得到個別覆晶LED 10。
圖4A及圖4B為包括在單一透明基板15上的一百個覆晶LED 10之陣列之多LED晶片之平面圖相片,其中每一覆晶LED 10在結構及操作上實質上類似於圖1中所說明之覆晶LED 10。覆晶LED 10由包括道70之間隙相互分開。每一覆晶LED 10包括經配置以用於LED發射之提取的一外主表面11,且包括沿著下表面54配置之一陰極61及一陽極62。暴露之陰極61及陽極62准許進行至每一覆晶LED 10之單獨電連接,使得每一覆晶LED 10可個別定址及獨立地控制。
如先前指出,LED及磷光體發射之全向特性可致使難以防止一個LED(例如,第一像素)之發射顯著重疊配置於單一透光基板上的覆晶LED之陣列中之另一LED(例如,第二像素)之發射。支撐多個覆晶LED之單一透明基板將准許光束在眾多方向上行進,從而導致透射穿過基板的發射之光散射及像素狀解析度之損失。歸因於發光體發射之全向特性,光散射及像素狀解析度之損失之問題將因上覆基板之光提取表面的一或多種發光材料之存在而進一步加劇。本文中揭示之各種具體實例藉由提供光隔離元件來解決此問題,該些光隔離元件經組態以減少不同LED及/或發光材料區域之發射之間的相互作用,藉此減少散射及/或光學串擾且保持所得發射之像素狀解析度。在某些具體實例中,光隔離元件可自光射入表面延伸至基板內,可自光提取表面延伸至基板內,可自光提取表面向外延伸,或前述之任何組合。在某些具體實例中,多個光隔離元件可藉由不同方法在同一基板及/或發光裝置中界定。在某些具體實例中,不同大小及/或形狀之光隔離元件可提供於同一基板及/或發光裝置中。舉例來說,在某些具體實例中,具有第一大小、形狀及/或製造技術之第一組光隔離元件可自光射入表面延伸至基板之內部內,且具有第二大小、形狀及/或製造技術之第二組光隔離元件可自光射入表面延伸至基板之內部內,其中第二大小、形狀及/或製造技術與第一大小、形狀及/或製造技術不同。在某些具體實例中,光隔離元件可包括實質上垂直於LED陣列之主要發光表面之壁,或以相對於LED陣列之主要發光表面非垂直之方式成角度以按所要的方式反射光(以便準直陣列中之每一像素之發射)之壁。在某些具體實例中,不同形式之光隔離、光重導向及/或光準直元件可位於包括一LED陣列的發光裝置之不同層上或與包括一LED陣列的發光裝置之不同層成整體。
在某些具體實例中,由單一基板(例如,多LED晶片)支撐的LED之陣列中之每一覆晶LED包括不大於約400微米、約300微米或約200微米之一最大側向尺寸。在某些具體實例中,由單一基板支撐的LED之陣列中之每一覆晶LED包括不大於約60微米或約50微米或約40微米或約30微米或約20微米或約10微米之晶片間間距。此尺寸範圍提供合乎需要的小像素間距。
在某些具體實例中,多LED晶片包括充當各自具有實質上正方形形狀之像素的LED。在某些具體實例中,多LED晶片包括充當各自具有矩形(但非正方形)形狀之像素的LED。在其他具體實例中,可將LED提供為具有六邊形形狀、圓形狀或其他形狀之像素。
在某些具體實例中,多LED晶片可包括按二維陣列提供為約70 µm長×70 µm寬之像素的LED,每一像素包括約50 µm長×50 µm寬之一作用區域,藉此提供0.0025 mm2/ 0.0049 mm2 = 0.51(或51%)之發射面積對總面積之比率。在某些具體實例中,至少100個LED之陣列(如圖4B中所示)可提供於不大於32 mm長×24 mm寬之區中,具有在長度方向上不大於40 µm且在寬度方向上不大於30 µm之在LED之間的間距(像素間距)。在某些具體實例中,每一LED可包括280 µm長×210 µm寬之發射面積(總計0.0588 mm2之面積)。考慮對於每一LED,320 µm長×240 µm寬之總頂部面積(總計0.0768 mm2之面積),沿著主(例如,頂部)表面的發射面積對總面積(亦即,包括發射面積連同非發射面積)之比率為76.6%。在某些具體實例中,如本文中揭示之發光裝置包括至少約30%、至少約40%、至少約50%(亦即,發射面積對非發射(暗)面積之約1:1比率)、至少約55%、至少約60%、至少約65%、至少約70%、至少約75%或至少約80%的沿著主(例如,頂部)表面之發射面積對非發射(或暗)面積之比率。在某些具體實例中,前述值中之一或多者可視情況構成由不大於70%、75%、80%、85%或90%之上限值定界之範圍。在某些具體實例中,可提供至少1000個LED之陣列。
雖然圖2A、圖2B、圖3A、圖3B、圖4A及圖4B將每一LED展示為包括兩個n接點導通孔(體現與n接點或陰極61對齊之垂直偏移圓),但在某些具體實例中,n接點及任何相關聯之n接點導通孔可側向移位且提供於在每一LED之發射區外的暗區中。
在某些具體實例中,一或多個光隔離元件至少部分配置於支撐一陣列覆晶LED(例如,以多LED晶片體現)之基板內。在某些具體實例中,支撐一陣列覆晶LED(例如,多LED晶片)之基板包括接收來自覆晶LED之發射的一光射入表面,且包括一光提取表面(大體與光射入表面對置),意欲LED發射經由該光提取表面(大體與光射入表面對置)退出基板(例如,以撞擊一或多種發光材料及/或退出光照裝置)。在某些具體實例中,一或多個光隔離元件可自基板之光提取表面延伸至基板之內部內,及/或一或多個光隔離元件可自基板之光射入表面延伸至基板之內部內。在較佳具體實例中,光隔離元件不延伸穿過基板之內部部分之全部厚度,使得可避免基板之弱化或斷裂。在某些具體實例中,第一組光隔離元件自光射入表面延伸至基板之內部內,且第二組光隔離元件自光提取表面延伸至基板之內部內。為了避免光經由基板之側向邊緣之損失,此等邊緣可另外塗佈或覆疊有光影響材料,諸如,光反射性或光吸收性材料。可使用的光反射性材料之一個實例為二氧化鈦[TiO2],視情況,按粉末形式提供及含於諸如矽酮之黏合劑中。可使用的光吸收性材料之一個實例為碳黑,視情況,按粉末形式提供及含於諸如矽酮之黏合劑中。可使用其他光反射性材料、光吸收性材料及/或黏合劑。
較佳地,配置於一基板內之光隔離元件至少部分將基板之不同透光區域定界,且經組態以減少由不同覆晶LED產生之LED發射在不同透光區域之間的通過。當基板之光提取表面覆疊有至少一種發光材料時,此材料可包括與基板之多個透光區域實質上對齊的多個光輸出區。在較佳具體實例中,光隔離元件與由基板(例如,以多LED晶片體現)支撐的覆晶LED之陣列中之至少一些覆晶LED之間的邊界(例如,道)實質上對齊。
各種方法可用於至少部分在基板內形成光隔離元件。在某些具體實例中,可藉由諸如機械鋸切(例如,使用金剛石鋸片)之機械技術、藉由諸如蝕刻(視情況,在光微影圖案化之後)之化學技術或諸如雷射切除之熱技術使凹口或凹槽形成於基板之一或多個主表面(面)中。在形成此等凹口或凹槽後,可藉由任一合適之技術在其中沈積一或多種光影響(例如,光反射性或光吸收)材料。在某些具體實例中,凹口或凹槽可具有實質上均勻的寬度。在其他具體實例中,凹口或凹槽可具有隨深度改變之寬度(例如,諸如可藉由鋸切或蝕刻形成);在此情況下,凹口或凹槽可具有傾斜側壁(亦即,不垂直於一或多個LED之主要發光表面之側壁)。在某些具體實例中,可藉由蝕刻或鋸切界定凹口、凹槽或其他特徵,接著將一或多個光反射性、光吸收性或其他材料沈積至凹口、凹槽或特徵內。此等特徵可形成網格以在發光裝置(諸如,多LED晶片)之不同LED或像素之間延伸。在某些具體實例中,所要的特徵可形成於第一層中,且對應的結構或不同特徵可界定於與第一層結合以界定具有所要的特性之像素(或像素界定結構)之第二層中。在某些具體實例中,可藉由不同製造技術在同一基板及/或發光裝置中形成多個光隔離元件。在某些具體實例中,不同大小及/或形狀之光隔離元件可提供於同一基板及/或發光裝置中。
作為對至少部分配置於基板內的光隔離元件之存在之添加或替代,在某些具體實例中,可將一或多個光隔離元件配置於基板之光提取表面上或上方。此等光隔離元件可界定用於一或多個發光材料區域及/或用於一或多個微透鏡之至少部分側向邊界。在此情況下,較佳地在將一或多個發光材料區域及/或微透鏡添加至光照裝置(諸如,多LED晶片)前形成光隔離元件。在某些具體實例中,可藉由諸如三維印刷之技術、藉由添加一或多個層接著為選擇性移除添加之一或多個層(例如,藉由光微影蝕刻)或藉由預製的元件之黏著或其他結合來將光隔離元件沈積於基板之表面上。較佳地,此等光隔離元件與由基板(例如,多LED晶片之基板)支撐的覆晶LED之陣列中之至少一些覆晶LED之間的邊界實質上對齊。在某些具體實例中,光隔離元件部分配置於基板內,且部分配置於基板外。在某些具體實例中,配置於基板內之光隔離元件可與配置於基板外之光隔離元件不連續。
作為對至少部分配置於基板內或配置於基板上的光隔離元件之存在之添加或替代,在某些具體實例中,可將一或多個光隔離元件配置於由基板支撐之一或多種發光材料上或上方。在某些具體實例中,可藉由諸如三維印刷之技術或藉由預製的元件之黏著或其他結合將光隔離元件沈積於一或多種發光材料之表面上。
在某些具體實例中,光學結構或特徵可用以增強像素之間的對比度及光隔離(藉此改良像素化)及/或增強包括多個像素的發光表面之聚集發射之均質性,可包括以下中之一或多者:光提取結構、光隔離元件、透鏡、準直結構(例如,包括透鏡及/或反射性側壁)、光容留結構或分割區及較高及較低折射率材料之組合(視情況,提供於鄰近層中)。取決於具體實例,此等光學結構或特徵可形成於以下各者中的一或多者中、形成於以下各者中的一或多者上或在以下各者中的一或多者中或上製造:生長基板、磊晶層、載體基板(例如,與生長基板相對或在LED陣列之與生長基板相同的側上)或發光材料(例如,發光層)。
圖5A至圖5C說明包括在各種製造狀態中在面向上之單一透明基板15上的十六個覆晶LED 10之陣列之多LED晶片。陰極61及陽極62面向下。如圖5A中所示,基板15在特性上連續,無沿著外主(光提取)表面11之任何表面特徵。圖5B展示在形成自光提取表面11延伸至基板15之內部內的三個縱向凹槽或凹口72後之基板15。此等凹槽或凹口可藉由本文中描述之任何合適技術(包括機械鋸切)形成。圖5C展示在形成自光提取表面11延伸至基板15之內部內的三個橫向凹槽或凹口72後之基板15。
在某些具體實例中,在一LED陣列之生長前在基板中界定光隔離元件。在其他具體實例中,可實質上與LED之間的道之形成同時在基板中界定光隔離元件。較佳地,該LED陣列中之個別LED生長於複數個光隔離元件中之不同光隔離元件之間。
圖5D為在於基板15中形成光隔離元件74後面向下的透明基板15之平面圖圖示,其中每一光隔離元件74自基板15之光射入(下部)表面54延伸至基板15之內部內。圖5E為包括在光隔離元件74之間的形成於圖5D之基板15上之十六個覆晶LED 10之陣列的多LED晶片之平面圖圖示。每一覆晶LED 10包括經配置以將光發射至基板15之光射入表面54內之一外主表面(圖中未示),且包括沿著光射入表面54配置之一陰極61及一陽極62。雖然圖5D將光隔離元件74展示為在LED 10之生長前界定於基板15中,但在某些具體實例中,光隔離元件74可實質上與LED 10之間的道(圖中未示,但與光隔離元件74對齊)之形成同時生長。
圖6A至圖6C為在各種製造狀態中的在面向下之單一透明基板15上的圖5A至圖5C之多LED晶片之側橫截面圖圖示。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60(包括半導體層及一作用區域)上之一陰極61及一陽極62。覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括接近覆晶LED 10之一下部(光射入)表面54及對置之光提取表面11。基板15亦包括側邊緣12。如圖6A中所示,凹槽或凹口72自光提取表面11延伸至基板15之內部內,且可藉由任一合適之技術(例如,機械鋸切)形成。在形成凹槽或凹口72後,用合適之光影響(例如,光反射性或光吸收性)材料填充此等特徵以得到至少部分嵌入於基板15內之光隔離元件74,如圖6B中所展示。視情況,在光隔離元件74之形成前及/或後可對光提取表面11執行平坦化及/或清潔步驟。另外,可用光反射性或光吸收性材料75塗佈或覆疊基板15之側邊緣12以防止由覆晶LED 10產生的LED發射之側向逸出。如圖6C中所展示,在光隔離元件74之形成後,至少一種發光材料85(包括界定多個光輸出區86之外表面)可沈積或另外提供於光提取表面11上。光隔離元件74之間(或光隔離元件與側邊緣12之間)的區界定適合於透射LED發射之基板15之透光區域80。在某些具體實例中,至少一種發光材料85之光輸出區86實質上與基板15之透光區域80對齊。在操作中,至少一種發光材料85接收經由基板15在光隔離元件74之間透射之LED發射,將接收的LED發射之一部分轉換至不同波長,且經由光輸出區86透射LED發射及發光體發射之組合。
在某些具體實例中,光隔離元件可自光射入表面延伸至基板之內部內。另外,在某些具體實例中,基板之光提取表面可經圖案化或紋理化以增強光提取。
圖7A為包括在單一透明基板15上之一陣列覆晶LED 10的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括塗佈有光反射性或光吸收性材料75之側邊緣12,及接近覆晶LED 10且與光提取表面11對置之光射入表面54。在於基板15中形成自光射入表面54延伸至基板內部內之凹槽或凹口後,可用合適之光影響(例如,光反射性或光吸收性)材料來填充此等凹槽或凹口以得到至少部分嵌入於基板15內之光隔離元件76。光隔離元件76之間的區界定適合於透射LED發射之基板15之透光區域80。具有界定多個光輸出區86之一外表面的至少一種發光材料85配置於光提取表面11上,其中光輸出區86與透光區域80實質上對齊。
在某些具體實例中,光隔離元件可自光提取表面延伸至基板之內部內。另外,在某些具體實例中,基板之光提取表面可經圖案化或紋理化以增強光提取。
圖7B為包括在單一透明基板15上之一陣列覆晶LED 10的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括塗佈有光反射性或光吸收性光影響材料75之側邊緣12,及接近覆晶LED 10且與經圖案化或紋理化之光提取表面11A對置之光射入表面54。在於基板15中形成自經圖案化或紋理化之光提取表面11A延伸至基板15之內部內之凹槽或凹口後,可用合適之光影響(例如,光反射性或光吸收性)材料來填充此等凹槽或凹口以得到至少部分嵌入於基板15內之光隔離元件74。光隔離元件74之間的區界定適合於透射LED發射之基板15之透光區域80。具有界定多個光輸出區86之一外表面的至少一種發光材料85配置於光提取表面11A上,其中光輸出區86與透光區域80實質上對齊。
在某些具體實例中,第一組光隔離元件可自基板之光射入表面延伸至基板之內部內,且第二組光隔離元件可自基板之光提取表面延伸至基板之內部內。
圖7C為包括在單一透明基板15上之一陣列覆晶LED 10的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括塗佈有光反射性或光吸收性材料75之側邊緣12,及接近覆晶LED 10且與經圖案化或紋理化之光提取表面11A對置之光射入表面54。第一組光隔離元件76自光射入表面54延伸至基板15之內部內,且第二組光隔離元件74自光提取表面11A延伸至基板15之內部內。光隔離元件74、76之間的區界定適合於透射LED發射之基板15之透光區域80。具有界定多個光輸出區86之一外表面的至少一種發光材料85配置於光提取表面11A上,其中光輸出區86與透光區域80實質上對齊。
在某些具體實例中,微透鏡可配置於至少一種發光材料之不同光輸出區上。另外,在某些具體實例中,光提取凹口可界定於基板之光提取表面中。在某些具體實例中,可每個像素提供一個透鏡。在某些具體實例中,可經由模製或經由發光或其他材料至容留結構內之分配來針對每一像素形成透鏡。取決於所要的透鏡構形(例如,凹、凸或波狀彎液面),可調整用以產生透鏡的一或多種材料之黏度,以達成LED陣列之所要的均質性及對比度性質。若使用模製,則可提供光提取特徵、光重導向特徵或任何所要的光成形構形。某些具體實例提供上覆個別像素之凹透鏡,其中每一透鏡朝向像素之邊緣展平。
在某些具體實例中,容留及/或反射性結構形成朝向像素之橫截面之頂部變得更薄的成角度之側壁,藉此準直每一像素之光以減少串擾,同時改善像素之間的均質性。此等結構可提供於單一基板或層中,或形成於多個基板及/或層中以包括如本文中所描述之總橫截面。
本文中揭示之任何光隔離元件、側壁、容留特徵及類似者可為鏡面及/或擴散反射性,且可實施諸如線性、分段線性、彎曲、抛物面、錐形(例如,朝向外表面更薄)或其他所要的形狀之形狀。各種光影響、光處理、光隔離、及/或光轉向結構可經微機械加工、蝕刻、形成至本文中揭示的發光裝置之一或多個層內,或沈積至本文中揭示的發光裝置之一或多個層上。
圖8A至圖8D為包括在各種製造狀態中的在單一透明基板15上之一陣列覆晶LED 10的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示。光隔離元件76自光射入表面54延伸至基板15之內部內。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括塗佈有光反射性或光吸收性材料75之側邊緣12。如圖8A中所示,可將光阻81圖案化於基板15之外表面11'之部分上。如圖8A中所示,含有光阻81之區域大體與光隔離元件76以及與覆晶LED 10之間的邊界對齊。在完成光阻圖案化後,可將合適之化學蝕刻劑供應至基板15以界定在光阻81之區域之間的光提取凹口82,如圖8B中所示。其後,至少一種發光材料85可至少部分提供於光提取凹口82內,如圖8C中所示。該至少一種發光材料85包括界定與配置於光隔離元件76之間的基板15之透光區域80實質上對齊之多個光輸出區86之一外表面。視情況,微透鏡90可形成於由至少一種發光材料85界定且與透光區域80對齊之光輸出區86上,如圖8D中所示。在某些具體實例中,微透鏡可藉由三維印刷或藉由預製元件之結合來形成。在某些具體實例中,不同形狀及/或配置之微透鏡可提供於不同光輸出區上以輸出具有一或多個不同性質之光束。在某些具體實例中,不同形狀及/或配置之微透鏡可經配置以輸出在不同方向上居中之光束。關於包括透鏡之光影響元件之三維印刷的另外細節揭示於美國專利第9,099,575號中,該專利在此被以引用的方式併入,如同在本文中充分地闡述。
在某些具體實例中,除了至少部分配置於基板內的光隔離元件之存在之外,一或多個光隔離元件亦可配置於基板之光提取表面上或上方(例如,凸起特徵)。
圖9A至圖9C為一發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在各種製造狀態中的在單一透明基板15上之一陣列覆晶LED 10以包括併有配置於基板15之光提取表面11上或上方之凸起特徵的光隔離元件84。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括經受用光反射性或光吸收性材料75塗佈之側邊緣12。第一組光隔離元件76自光射入表面54延伸至基板15之內部內,且第二組光隔離元件74自光提取表面11延伸至基板15之內部內。併有延伸超出光提取表面11之凸起特徵的又一組光隔離元件84可作為第二組光隔離元件74之延伸部提供。如圖9B中所示,至少一種發光材料85可提供於部分由併有凸起特徵之光隔離元件84定界且部分由光提取表面11定界之凹口中。至少一種發光材料85之外表面界定多個光輸出區86。基板15內之光隔離元件74、76之間的區界定適合於透射LED發射的基板15之透光區域80。類似地,延伸超出基板15(且視情況,亦延伸超出至少一種發光材料85)之光隔離元件84之間的區可經配置以側向包圍多個光輸出區86。多個光輸出區86實質上與配置於內部光隔離元件74、76之間的基板15之透光區域80對齊。視情況,微透鏡90可形成於由至少一種發光材料85界定且與透光區域80對齊之光輸出區86上,如圖9C中所示。
在某些具體實例中,一或多個光隔離元件可配置於由基板支撐之一或多種發光材料上或上方,視情況,與至少部分配置於基板內之一或多個光隔離元件一起。
圖10A至圖10C為一發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在各種製造狀態中的在單一透明基板15上之一陣列覆晶LED 10以包括配置於至少一種發光材料85上或上方之光隔離元件87。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括覆蓋有光反射性或光吸收性材料75之側邊緣12。第一組光隔離元件76自光射入表面54延伸至基板15之內部內,且第二組光隔離元件74自光提取表面11延伸至基板15之內部內。如圖10A中所示,在於基板15中形成光隔離元件74、76後,可將至少一種發光材料85提供於光提取表面11上,其中至少一種發光材料85之外表面界定實質上與配置於內部光隔離元件74、76之間的基板15之透光區域80對齊之多個光輸出區86。其後,如圖10B中所示,併有延伸超出光提取表面11之凸起特徵的又一組光隔離元件87可形成於至少一種發光材料85上或上方且較佳地與其他光隔離元件74、76對齊。可藉由諸如三維印刷或藉由預製元件之結合來形成此等光隔離元件87。視情況,微透鏡90可形成於由至少一種發光材料85界定之光輸出區86上,在光隔離元件87之間,且與透光區域80對齊,如圖10C中所示。
在某些具體實例中,包括一陣列覆晶LED之一發光裝置(例如,多LED晶片)可經配置用於直接耦接至諸如特殊應用積體電路(ASIC)晶片之主動介面元件,該主動介面元件具有大體對應於該一陣列覆晶LED之電極(陰極及陽極)之電極結合墊。在此配置中,ASIC較佳地包括積體電晶體,其經組態以容納供應至該一陣列覆晶LED之個別晶片的電流之開關。
在某些具體實例中,包括一陣列覆晶LED之一發光裝置(例如,多LED晶片)可經配置用於與諸如載體或次基座之一替代性(例如,被動)介面元件耦接,在發光裝置與介面元件之間具有電連接。在某些具體實例中,一介面元件可包括定位於第一表面上且經配置以與一陣列覆晶LED(例如,以一或多個多LED晶片體現)之電極進行接觸的第一陣列之結合墊或電接點,及定位於第二表面上且經配置以與一或多個ASIC或經組態以容納供應至該一陣列覆晶LED之個別晶片的電流之開關之其他開關裝置之電極進行接觸的第二陣列之結合墊或電接點。視情況,可經由介面元件界定傳導性導通孔以提供第一陣列之結合墊或電接點與第二陣列之結合墊或電接點之間的傳導性路徑。
圖11A為接近介面元件94(例如,視情況,以特殊應用積體電路(ASIC)或載體或次基座體現)及中間配置之焊料凸塊93配置的圖6C之多LED晶片之側橫截面分解圖圖示。該發光裝置包括在單一透明基板15上之多個覆晶LED 10。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62。該光照裝置之其他特徵在本文中關於圖6C描述。介面元件94包括多個與覆晶LED 10之陰極61與陽極62對對齊之電極對91、92。圖11B為在焊料凸塊結合製程及底填充材料99在多LED晶片與介面元件94之間的添加之完成後的圖11A之多LED晶片及介面元件94之側橫截面圖。焊料凸塊結合製程可包括焊料凸塊93之加熱及壓縮以在介面元件94之各別電極對91、92及發光裝置之配對之陰極61與陽極62之間創造傳導性電連接。一例示性底填充材料可包括填充有球形二氧化矽[SiO2]以使熱膨脹係數(CTE)能夠被調整之環氧樹脂。可使用其他底填充料材料,及較佳地其包含介電材料以防止在介面元件與多LED晶片之間的導電性連接之短接。
在某些具體實例中,包括一陣列覆晶LED之一發光裝置(例如,多LED晶片)可經配置用於耦接至提供至板外控制器之電連接的一被動介面元件。在某些具體實例中,正交配置之(例如,垂直及水平)導體形成網格圖案中之列及行,藉以個別覆晶LED(或像素)由列與行之每一相交界定。藉由利用共同列陽極或共同列陰極矩陣配置,多工定序可用以准許該陣列中之每一LED之個別控制,同時使用數目比陣列中的LED之數目少的導體,且亮度控制可藉由脈衝寬度調製來提供。
圖12A至圖12E說明用於被動地與一陣列覆晶LED介接之第一方案。圖12A為一發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖圖示,該發光裝置包括在單一透明基板15上的十六個覆晶LED 10之陣列,其中基板15之下表面54以及陰極61及陽極62面向上。圖12B為用於圖12A之發光裝置的電介面之下部層之平面圖圖示。第一介面載體101包括多個水平串串聯連接103,每一者包括多個導電性導通孔102以用於與圖12A之發光裝置之陽極62耦接,且進一步包括准許界定於形成電介面之上部層之第二介面載體105(在圖12C中展示)中之傳導性導通孔106之通過的開口104。如圖12C中所展示,多個垂直串串聯連接107各自包含經配置以與圖12A之發光裝置之陰極61耦接的多個導電性導通孔106。圖12D為疊加於圖12B之下部層上以形成用於圖12A之發光裝置之電介面的圖12C之上部層之平面圖圖示。圖12E為與圖12A之發光裝置耦接的圖12D之電介面之平面圖圖示,藉以水平串串聯連接103及垂直串串聯連接107准許該陣列中之每一覆晶LED 10被個別地控制(例如,利用多工定序)。
圖13A至圖13E說明用於被動地與一陣列覆晶LED介接之第二方案,包括供應至該陣列之陰極的信號之個別控制。圖13A為一發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖圖示,該發光裝置包括在單一透明基板15上的十六個覆晶LED 10之陣列,其中基板15之下表面54以及陰極61及陽極62面向上。圖13B為用於圖13A之發光裝置的電介面之下部層之平面圖圖示。第一介面載體101包括多個水平串串聯連接103,每一者包括多個導電性導通孔102以用於與圖13A之發光裝置之陽極62耦接,且進一步包括准許界定於形成電介面之上部層之第二介面載體105A(在圖13C中展示)中之傳導性導通孔106之通過的開口104。圖13C為用於圖13A之發光裝置的電介面之上部層之平面圖圖示,具有多個垂直配置之並聯連接107A,每一者包括用於與該陣列之陰極61耦接之多個導電性導通孔106。圖13D為疊加於圖13B之下部層上以形成用於圖13A之發光裝置之電介面的圖13C之上部層之平面圖圖示。圖13E為與圖13A之發光裝置耦接的圖13D之電介面之平面圖圖示,藉以水平串串聯連接103及垂直配置之並聯連接107A准許該陣列中之每一覆晶LED 10被個別地控制。
如先前所指出,本文中揭示之固態發射器陣列可包括經組態以發射不同波長之光的固態光發射器(例如,LED)及/或發光體之各種組合,使得發射器陣列可經配置以發射多個主波長之光。預料到供在不同應用中使用之各種色彩組合。
圖14A至圖14D為可定址發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖,每一發光裝置包括由單一基板15支撐且經配置以產生色彩之不同組合之多個光發射器110(每一者包括至少一個固態光發射器,視情況,結合至少一種發光材料)。根據本文中揭示之各種具體實例,此等裝置可各自包含在單一透明基板上之一陣列覆晶LED。應瞭解,本文中揭示之特定色彩組合及光發射器之數目僅藉由實例提供,且並不意欲限制本發明之範圍,此係由於預料到色彩之任何合適之組合及光發射器之數目。
圖14A說明包括四個紅(R)、綠(G)、藍(B)及白(W)光發射器之四個群組之發光裝置(例如,多LED晶片),其中每一光發射器配置於列1至4中之不同列及行A至D中之不同行中。包括R-G-B-W光發射器之單一重複單元112展示在左上方。在某些具體實例中,藍(B)發射器包括缺乏任何發光材料之LED;白(W)發射器包括經配置以刺激黃與紅發光體組合之發射的藍LED;綠(G)發射器包括經配置以刺激綠發光體之綠LED或藍LED;及且紅(R)發射器包括經配置以刺激紅發光體之紅LED或藍LED。在某些具體實例中,圖14A之發光裝置可用作用於產生彩色影像或文字及類似者之一依序照明之LED顯示器。
圖14B說明包括四個短波長紅(R1)、綠(G)、藍(B)及長波長紅(R2)光發射器之四個群組之發光裝置(例如,多LED晶片),其中每一光發射器配置於列1至4中之不同列及行A至D中之不同行中。包括R1-G-B-R2光發射器之單一重複單元112展示在左上方。在某些具體實例中,藍(B)發射器包括缺乏任何發光材料之LED;短波長紅(R1)及長波長紅(R2)發射器各自包括經配置以刺激紅發光體之發射的一紅LED或一藍LED;且綠(G)發射器包括經配置以刺激綠發光體之綠LED或藍LED。通常,在紅範圍中具有不同主波長之固態光源(例如,LED)在發光效率上隨主波長增加而降低,使得可比在紅範圍中具有較短主波長之紅LED需要顯著更多之電流來自具有長主波長之紅LED產生相同數目個紅流明;然而,長主波長紅發射器良好地適合於產生高鮮豔度照明。在某些具體實例中,歸在於長波長紅發射器之存在,圖14A之發光裝置可用作依序照明之LED顯示器或適合於產生很高鮮豔度影像之廣告牌。
圖14C說明包括四個藍色移位之黃(BSY)、白(W)、白(W)及琥珀色(A)光發射器之四個群組之發光裝置(例如,多LED晶片),其中每一光發射器配置於列1至4中之不同列及行A至D中之不同行中。包括BSY-W-W-A光發射器之單一重複單元112展示在左上方。在某些具體實例中,藍色移位之黃(BSY)發射器包括經配置以刺激黃磷光體之發射的藍LED,其比白光LED提供好的效率,但差的顯色性;白(W)發射器包括經配置以刺激黃與紅發光體組合之發射的藍LED;且琥珀色(A)發射器包括經配置以刺激琥珀色發光體之琥珀色LED或藍LED。在某些具體實例中,圖14C之發光裝置可用於車輛前燈總成中,其中藍色移位之黃(BSY)發射器在合乎需要時可提供具有低至適中顯色性之高發光效率,白(W)發射器在合乎需要時可提供具有高顯色性之適中發光效率,且琥珀色(A)發射器可提供整合之轉彎信號效用。
圖14D說明包括四個藍色移位之黃(BSY)、琥珀色(A)、紅(R)及藍色移位之黃(BSY)光發射器之四個群組之發光裝置(例如,多LED晶片),其中每一光發射器配置於列1至4中之不同列及行A至D中之不同行中。包括BSY-A-R-BSY光發射器之單一重複單元112展示在左上方。在某些具體實例中,藍色移位之黃(BSY)發射器包括經配置以刺激黃磷光體之發射的藍LED,其比白光LED提供好的效率,但差的顯色性;琥珀色(A)發射器包括經配置以刺激琥珀色發光體之琥珀色LED或藍LED;且紅(R)發射器包括經配置以刺激紅發光體之紅LED或藍LED。在某些具體實例中,圖14D之發光裝置可用於車輛前燈總成中,其中藍色移位之黃(BSY)發射器可提供具有低至適中顯色性之高發光效率,與紅(R)發射的BSY發射之補充可在合乎需要時提供增強之顯色性,且琥珀色(A)發射器可提供整合之轉彎信號效用。
在某些具體實例中,一發光裝置可包括驅動器電路系統及/或一或多個感測器或與驅動器電路系統及/或一或多個感測器相關聯。
圖15為展示包括兩個發射器陣列(例如,視情況以兩個多LED晶片體現)之發光裝置之組件之間的互連件之簡化示意圖,每一發射器陣列包括可個別定址覆晶LED,連同驅動器電路系統及一或多個感測器。雖然為簡單起見將單一線展示為耦接各種組件,但應瞭解,具有斜線之每一條線表示多個導體。該光照裝置包括第一發射器陣列120A和第二發射器陣列120B,及耦接至發射器陣列120A、120B之驅動器電路系統126。每一發射器陣列120A、120B包括在驅動器電路系統126與地面之間分開來耦接之多個固態光發射器(例如,由單一基板支撐之覆晶LED),藉此准許每一發射器陣列120A、120B之每一構成的固態光發射器可個別定址且分開來控制。每一固態光發射器經組態以回應於由驅動器電路系統126提供的電流之施加產生發射(例如,藍光、綠光、UV發射或任一其他合適之波長範圍)。每一固態光發射器之發射可與由驅動器電路系統126提供至其之電流成比例。在每一發射器陣列120A、120B中,至少一些固態發射器(或所有固態發射器)覆疊有經配置以輸出在可見範圍中的任何合適之波長之至少一種發光材料,使得每一發射器陣列120A、120B之聚集發射可包括固態發射器發射結合發光體發射之至少一部分。自每一發射器陣列120A、120B輸出之所得聚集光可包括任何所要的色彩或色彩之組合。
在某些具體實例中,每一發射器陣列120A、120B包括經組態以發射不同波長之光的不同個別發射器,使得每一發射器陣列120A、120B可經配置以發射多個主波長之光。舉例來說,在某些具體實例中,每一發射器陣列120A、120B可經配置以發射短波長藍光、長波長藍光、青光、綠光、黃光、琥珀色光、橙色光、紅光、白光、藍色移位之黃光及藍色移位之綠光中之任何兩者或更多者。不同主波長之固態發射器及/或不同主波長之發光材料可提供於一或多個發射器陣列120A、120B內以實現不同波長之光的產生。在某些具體實例中,多個發光體部分可在空間上相互分開且經配置以接收自各別固態光源之發射。
驅動器電路系統126包括功率轉換器電路系統124及控制電路系統122。功率轉換器電路系統124可經組態以接收來自可為直流(DC)或交流(AC)電源之電源132的電力,且將所要的電流提供至發射器陣列120A、120B中的固態發射器中之每一者。控制電路系統122可將一或多個控制信號提供至功率轉換器電路系統124以便控制提供至發射器陣列120A、120B中的發射器中之每一者之電流之量,使得獨立地操作每一發射器陣列120A、120B中之個別發射器(例如,形成像素)。每一發射器陣列120A、120B具有與其相關聯之一開關電路系統群組128A、128B,其包括耦接於每一個別固態發射器與地面之間的開關電路系統。在某些具體實例中,開關電路系統群組128A、128B可包括多個金屬氧化物半導體場效電晶體(MOSFET),每一者包括耦接至各別發射器之一汲極接點、耦接至地面之一源極接點及耦接至控制電路系統122之一閘極接點。在此情況下,控制電路系統122可經組態以變化提供至每一晶體管之閘極接點的電壓,使得經由發射器陣列120A、120B中的固態發射器中之每一者之電流可獨立地控制。
在某些具體實例中,控制電路系統122基於來自至少一個感測器130之輸入提供控制信號。至少一個感測器130可體現任何合適之感測器類型,諸如,光感測器、雷達感測器、影像感測器、溫度感測器、運動感測器或類似者。在另一具體實例中,控制電路系統122可基於提供至控制電路系統122之使用者輸入來提供控制信號。
在某些具體實例中,每一發射器陣列120A、120B包括經配置以輸出在不同方向上居中之光束的多個固態發射器。此功能性可具備(例如)不同形狀及/或組態之微透鏡。在某些具體實例中,不同微透鏡可配置於在支撐多個覆晶LED之一基板上配置的至少一種發光材料之不同光輸出區上。輸出在不同方向上居中之光束的能力在車輛(例如,汽車)前燈之情況下可為有益的,其中可能需要選擇性照明及變暗在移動車輛之前方的不同地帶,以在無眩目或有損接近或鄰近車輛之司機之視覺的情況下提供最大照明。舉例來說,任何合適類型之多個傳感器130(例如,雷達感測器、光感測器、影像感測器、熱感測器或類似者)可用以辨別不同照明目標(諸如,其他車輛、行人、動物及其他物體),及取決於照明目標之特性、環境條件、道路條件或類似者而選擇性照明或避免照明選定照明目標。
在某些具體實例中,由經配置以透射至少一個陣列之發射的透光或透光基板(視情況,體現其上生長LED之一基板)支撐的該至少一個陣列之LED可進一步由經進一步配置以透射由該陣列產生之發射的透光或透光載體支撐。在某些具體實例中,將多個陣列之LED(例如,各包括一基板之多個多LED晶片)安裝至單一載體,以便形成模組化多陣列發光裝置。在某些具體實例中,該載體可包括內部及/或外部光隔離元件,較佳地,與基板之光隔離元件對齊,使得使載體之光提取或光輸出區與由載體支撐的一或多個基板之透光區域對齊。在某些具體實例中,載體之光提取表面可包括對應於光輸出區的一或多個經紋理化或圖案化之區域。在某些具體實例中,載體之光提取表面可覆疊有至少一種發光材料(例如,以均勻方式配置於全部光提取表面上之一或多種發光材料,或配置於光提取表面之不同區域上之不同發光材料)。在某些具體實例中,至少一種發光材料可配置於至少一個基板與載體之間。
圖16為包括在由一透光(或透光)載體135進一步支撐之透明基板15上的一陣列覆晶LED 10之發光裝置之側橫截面圖圖示。每一覆晶LED 10包括配置於由基板15支撐之功能堆疊60上的一陰極61及一陽極62,其中鄰近覆晶LED 10由包括道70之側向間隙分開。基板15包括塗佈有光反射性或光吸收性材料75之側邊緣12,及接近覆晶LED 10且與光提取表面11對置之一光射入表面54。第一組光隔離元件76自光射入表面54延伸至基板15之內部內。值得注意地,光隔離元件76包括不均勻寬度(諸如,可藉由鋸切或蝕刻形成),其中該寬度隨著至基板15之內部內的延伸之深度而變窄。載體135結合(例如,經由直接結合)或另外貼附至基板15,其中載體135之光射入表面134鄰近基板15之光提取表面11。載體135包括自經圖案化或紋理化之光提取表面138延伸至載體135之內部內的內部光隔離元件136,其中光隔離元件136包括隨著至載體135之內部內的延伸之深度而變窄之一寬度。至少一種發光材料85配置於載體135之光提取表面138上或上方,其中該至少一種發光材料85包括界定多個光輸出區86之一外表面。額外光隔離元件139視情況配置於至少一種發光材料85之外表面上,其中每一額外光隔離元件139視情況包括隨著遠離至少一種發光材料85之距離而逐漸減小之寬度。基板15之光隔離元件76之間(或光隔離元件76與側邊緣12之間)及載體135之光隔離元件136之間的區界定適合於透射LED發射的基板15及載體135之透光區域80。較佳地,至少一種發光材料85之光輸出區86實質上與基板15及載體135之透光區域80對齊。在操作中,至少一種發光材料85接收經由光隔離元件76之間的基板15透射及經由光隔離元件136之間的載體135透射之LED發射,將接收之LED發射之一部分轉換至不同波長,且經由光輸出區86發射LED發射與發光體發射之組合。雖然在圖16中展示支撐單一陣列之LED 10的僅單一基板15,但應瞭解,在某些具體實例中,大量基板(每一者包括一LED陣列)可由單一載體支撐且藉此形成包括多個子陣列之大陣列。
圖17為包括在第一透明基板15A(例如,以第一多LED晶片體現)上之第一陣列之覆晶LED 10A及在第二透明基板15B(例如,以第二多LED晶片體現)上之第二陣列之覆晶LED 10B的一發光裝置之側橫截面圖圖示,其中兩個基板15A、15B接合(例如,結合)至載體135。如圖17中所說明,每一覆晶LED 10A、10B之陣列實質上相同。在每一陣列內,每一覆晶LED 10A、10B包括配置於由各別基板15A、15B支撐之功能堆疊60A、60B上的一陰極61A、61B及一陽極62A、62B,其中鄰近覆晶LED 10A、10B由包括道70A、70B之側向間隙分開。每一基板15A、15B包括塗佈有光反射性或光吸收性材料75A、75B之側邊緣12A、12B,及接近覆晶LED 10A、10B且與光提取表面11A、11B對置之一光射入表面54A、54B。每一基板15A、15B包括自光射入表面54A、54B延伸至基板15A、15B之內部內的第一組光隔離元件76A、76B,且包括自光提取表面11A、11B延伸至基板15A、15B之內部內的第二組光隔離元件74A、74B。載體135結合(例如,經由直接結合)或另外貼附至基板15A、15B,其中載體135之光射入表面134鄰近基板15A、15B之光提取表面11A、11B。載體135包括自經圖案化或紋理化之光提取表面延伸至載體135之內部內的內部光隔離元件136。載體135之光提取表面包括由未紋理化之(例如,扁平)區域137分開的經紋理化或圖案化之光提取區域138。至少一種發光材料85配置於載體135之光提取表面上或上方,其中至少一種發光材料85包括界定多個光輸出區86之一外表面。
繼續參看圖17,基板15A、15B之光隔離元件76A、76B、74A、74B之間(或光隔離元件76A、76B、74A、74B與側邊緣12A、12B之間)及載體135之光隔離元件136之間的區界定適合於透射LED發射的基板15A、15B及載體135之透光區域80A、80B。較佳地,載體135之經紋理化或圖案化之光提取區域138及至少一種發光材料85之光輸出區86實質上與基板15A、15B及載體135之透光區域80A、80B對齊。
在圖17之裝置之操作中,至少一種發光材料85接收經由光隔離元件76A、76B、74A、74B之間的基板15A、15B透射及經由光隔離元件136之間的載體135透射之LED發射,將接收之LED發射之一部分轉換至不同波長,且經由光輸出區86透射LED發射與發光體發射之組合。較佳地,獨立地控制每一LED 10A、10B,且由裝置之陣列產生的影像之像素狀解析度保持於所得發射中。
圖18為類似於圖17之裝置的一發光裝置之側橫截面圖圖示,但其中至少一種發光材料配置於基板15A、15B與載體135之間的至少一個層中。參看圖18,該發光裝置包括在第一透明基板15A(例如,以第一多LED晶片體現)上之第一陣列之覆晶LED 10A及在第二透明基板15B(例如,以第二多LED晶片體現)上之第二陣列之覆晶LED 10B,其中兩個基板15A、15B接合(例如,結合)至載體135。每一陣列在特性上可實質上相同。在每一陣列內,每一覆晶LED 10A、10B包括配置於由各別基板15A、15B支撐之功能堆疊60A、60B上的一陰極61A、61B及一陽極62A、62B,其中鄰近覆晶LED 10A、10B由包括道70A、70B之側向間隙分開。每一基板15A、15B包括塗佈有光反射性或光吸收性材料75A、75B之側邊緣12A、12B,及接近覆晶LED 10A、10B且與光提取表面11A、11B對置之一光射入表面54A、54B。每一基板15A、15B包括自光射入表面54A、54B延伸至基板15A、15B之內部內的第一組光隔離元件76A、76B,且包括自光提取表面11A、11B延伸至基板15A、15B之內部內的第二組光隔離元件74A、74B。包括一光提取表面86'之至少一種發光材料85配置於基板15A、15B與載體135之間的至少一個區域或層中。在某些具體實例中,至少一種發光材料85可配置於透光黏合材料(諸如,環氧樹脂或矽酮)中,該透光黏合材料提供基板15A、15B與載體135之間的結合,其中載體135之光射入表面134鄰近至少一種發光材料85。
繼續參看圖18,基板15A、15B之光隔離元件76A、76B、74A、74B之間(或光隔離元件76A、76B、74A、74B與側邊緣12A、12B之間)的區界定適合於透射LED發射以撞擊具有光輸出區86'之至少一種發光材料85的透光區域80A、80B。另外,載體135之光隔離元件136之間的區界定適合於透射發光體材料發射與未轉換之LED發射之組合的額外透光區域80A'、80B',其中組合之發射經由載體135之光提取表面之經紋理化或圖案化之光提取區域138退出裝置。較佳地,載體135之經紋理化或圖案化之光提取區域138及至少一種發光材料85之光輸出區86'實質上與基板15A、15B之透光區域80A、80B及載體135之額外透光區域80A'、80B'對齊。另外,在較佳具體實例中,獨立地控制每一LED 10A、10B,且由裝置之陣列產生的影像之像素狀解析度保持於所得發射中。
圖19為包括由相互最緊密接近地配置之透光基板15A至15D支撐且進一步由一透光載體135支撐的LED 10A至10D之四個可個別定址陣列(或子陣列)之發光裝置之俯視圖。每一陣列(或子陣列)可在特性上為整體,每一者包括在單一基板15A至15D上生長之多個LED 10A至10D以得到一多LED晶片。如圖19中所說明,LED 10A至10D之陰極61A至61D及陽極62A至62D面向下,且載體135之光提取表面138面向上。每一基板15A至15D可鄰接另一基板15A至15D或可由小間隙150分開,較佳地,按維持在由不同基板15A至15D支撐之陣列10A至10D之間實質上相同之一恆定像素間距(亦即,個別LED 10A至10D之間的間距)之此方式。重申,子陣列(每一者包括支撐LED 10A至10D之基板15A至15D)之間的間距可緊密匹配每一子陣列內之像素之間的間距。每一基板15A至15D(且視情況,亦有載體135)包括在個別LED 10A至10D之間的光隔離元件74A至74D。較佳地,至少一種發光材料(圖中未示)配置於載體135之光提取表面138上或沿著該光提取表面配置,或在載體135與基板15A至15D之間。雖然在圖19中展示LED 10A至10D之僅四個子陣列(每一者由一基板15A至15D支撐),但應瞭解,任何合適數目個子陣列及基板可由單一載體135支撐以形成具有任何所要數目個像素(亦即,LED 10A至10D)之大複合陣列。較佳地,每一LED 10A至10D獨立地控制,且由LED 10A至10D之全部複合陣列產生的影像之像素狀解析度保持於所得光發射中。
在某些具體實例中,LED之每一子陣列為整體及/或在特性上相同。支撐多個LED子陣列的載體之使用可避免在於單一大生長基板上形成單一、大陣列之接面時的實際困難(例如,來自良率及成本觀點)。
在某些應用中,對於解析度可能比不上在依序照明之LED顯示器中至關緊要之某些應用(例如,汽車前燈),全部複合陣列及/或一或多個子陣列可具有一個、兩個或另一數目個非作用像素之容差。在某些具體實例中,不同像素可經配置以輸出不同主波長之光。
本文中所揭示之各種具體實例係有關在LED陣列之照亮與未照亮區域之間提供強對比度及/或銳度,同時設法減少或消除此等區域之間的串擾或光溢出。然而,當鄰近LED照亮時,此等LED之間的光隔離元件之存在(其意欲減少或消除串擾)可導致LED之間的未照明或「暗」地帶,藉此使複合發射之均質性降級。下文描述之各種具體實例意欲提供LED陣列之照亮與未照亮區域之間的強對比度及/或銳度,同時增強當該陣列中之鄰近LED經照亮時的複合發射之均質性。舉例來說,在某些具體實例中,一LED陣列(視情況,以多LED晶片體現)界定多個像素,且多個像素間光散佈區域經組態以經由像素之接界部分透射光以增強在與複數個光隔離元件對齊或接近複數個光隔離元件之發光表面部分處的像素間照明。在某些具體實例中,多個光重導向區域至少部分配置於上覆發光材料之一透光次要基板內,該透光次要基板配置於包括複數個光隔離元件之一基板上,其中光重導向區域經組態以增強正上覆複數個光隔離元件且與該複數個光隔離元件對齊之固態發光裝置之發光表面部分之照明。前述物件(例如,像素間光散佈區域及/或光重導向區域)較佳地經組態以當LED經照明時減少LED之間的未照明或「暗」區域(對應於光隔離元件)之出現。在某些具體實例中,光隔離元件可具有在約10 µm至30 µm之範圍中或在約15 µm至約25 µm之範圍中的寬度。
參看圖20A至圖20C,可更好地理解與多LED陣列相關聯之均質性及串擾問題。圖20A為包括十六個LED(例如,形成十六個像素)之陣列152的一發光裝置(例如,多LED晶片)之俯視圖數位相片,其中配置於個別LED(例如,LED 155A1至155A4)之間的光隔離元件156形成暗網格,且其中展示每一LED處於未照明之狀態中。LED配置於四個行(例如,包括行154A、154B)中。光隔離元件156可看作分開體現LED陣列152之發光表面部分或像素之較淺色(例如,灰色)正方形的暗網格。圖20B為被照明的圖20A之發光裝置之LED陣列152之俯視圖數位相片,其中電流供應至四個LED 155A1至155A4之最右行154A。如所展示,歸因於自LED之最右行154A的光之溢出,LED之鄰近行154B(自右數第二行)經部分照明,且對應於光隔離元件156的未照明之(或「暗」)地帶在鄰近照明之LED之間可見。圖20C為圖20B之數位相片之色彩倒轉型式。為了促進照亮與未照亮區域之間的增強之對比度及/或銳度,將需要消除或至少減少LED 155A1至155A4之最右行154A與LED之鄰近行154B之間的串擾或光溢出。為了促進LED陣列152之複合發射之均質性,將需要消除或至少減少對應於包含(但不限於)LED 155A1至155A4之個別LED(例如,像素)之間的光隔離元件156之暗網格之出現。
圖21A為包括形成像素之多個LED之陣列162的一發光裝置(例如,多LED晶片)之八像素部分之俯視圖強度映射影像,展示四個LED 165A1至165A4之最左行164A經照明。如所展示,歸因於來自LED之最左行164A的光之溢出,部分照明四個LED之鄰近行164B,且在對應於提供於LED(例如,LED 165A1至165A4)之間的光隔離元件166之鄰近照明之LED之間,未照明之或「暗」地帶可見。展示跨越LED之最左行164A之每一LED 165A1至165A4的垂直線167。圖21B包括用於圖21A之四個照明之LED之最左行的相對光強度(百分比)對位置(毫米)之四個覆疊曲線,其中每一曲線對應於延伸穿過圖21A中之LED 165A1至165A4之最左行164A的四個垂直線167中之一者。如圖21B中所示,相對光強度在對應於光隔離元件166之存在的LED 165A1至165A4之間的位置處突然地下降(例如,包括降低約70%)。如先前所指出,為了促進LED陣列之複合發射之均質性,將需要消除或至少減少對應於個別LED(例如,像素)之間的光隔離元件166之暗網格之出現。
在某些具體實例中,固態發光裝置可包括:一LED陣列,其經配置以經由至少一個基板之多個透光部分透射LED發射;多個光隔離元件,其至少部分配置於該至少一個基板內;及多個像素間光散佈區域,其經組態以經由由至少一個基板之透光部分界定的像素之接界部分透射光以增強在與光隔離元件對齊或接近光隔離元件之發光表面部分處的像素間照明。在某些具體實例中,該至少一個基板由支撐該LED陣列(例如,藉由多個LED在基板上或上方之生長)之一單一基板組成。在此情況中,鄰近LED可由形成於基板中之凹口或凹槽分開,且光隔離元件(視情況,結合至少一種透光材料)可至少部分提供於凹口或凹槽內。在其他具體實例中,每一LED包括一對應的基板部分,使得該至少一個基板體現多個基板部分,視情況安裝於單一次基座或其他安裝表面上,其中光隔離元件(視情況,結合至少一種透光材料)可提供於鄰近LED之側向表面之間及/或沿著鄰近LED之側向表面提供。
本發明之某些具體實例係有關發光裝置,其包括全部配置於固態發光裝置(例如,多LED晶片)之至少一個基板內(例如,在鄰近LED之間界定於該至少一個基板中之凹口或凹槽內)之多個光隔離元件,及包括至少部分配置於該至少一個基板內及該些光隔離元件上之至少一種透光材料之多個像素間光散佈區域。在某些具體實例中,多個凹口或凹槽可界定於至少一個基板中,至少一種材料(例如,較佳地,銀或白光反射性材料,或次佳地,諸如碳黑之光吸收性材料)可沈積於凹口或凹槽中以形成光隔離元件,且至少一種透光材料可沈積於光隔離元件上以形成像素間光散佈區域,像素間光散佈區域經組態以經由由至少一個基板之透光部分界定的像素之接界部分透射光。其後,至少一種發光材料可沈積或另外提供於至少一個基板上以及形成像素間光散佈區域之至少一種透光材料上。在某些具體實例中,凹口或凹槽單獨(亦即,不添加光反射性或光吸收性材料)可用以提供光隔離效用。
圖22A至圖22C說明在依序製造步驟之執行後包括如上所述之特徵之一固態發光裝置168(例如,多LED晶片)之一部分。圖22A為在製造期間的固態發光裝置168之部分之側橫截面示意圖,在於一基板(包括基板部分173A、173B)之至少一部分中形成凹口或凹槽179後,該固態發光裝置包括兩個LED 10A、10B。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。在此方面中,每一LED 10A、10B可體現一覆晶LED。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。每一基板部分173A、173B包括側向表面174A、174B(包括將凹口或凹槽179定界之側向表面),且包括一主要發光表面部分175A、175B。
圖22B說明在依序添加充當光隔離元件176之第一材料(例如光反射性材料)及添加充當凹口或凹槽179(圖22A中展示)中之光散佈及/或光重導向元件177之第二材料(例如,透光材料,視情況,包括諸如熔融矽石、煙霧狀二氧化矽或類似者之光散射材料)以形成填充之凹口178後的圖22A之固態發光裝置168之部分。圖22C說明在於基板部分173A、173B之主要發光表面部分175A、175B及填充之凹口178上塗覆發光材料180後的圖22B之固態發光裝置168之部分。在某些具體實例中,發光材料180包括分散於適當載體(例如,矽酮或環氧樹脂)中之磷光體粒子,其可固化以將發光材料180黏附至基板部分173A、173B。
在固態發光裝置168之操作中,經由陽極-陰極對171A至172A、171B至172B將電流供應至LED 10A、10B,且在功能堆疊170A、170B中產生LED發射。經由基板部分173A、173B傳播此等LED發射,其中大多數撞擊在主要發光表面部分175A、175B上方的發光材料180之層。光隔離元件176阻擋淺角度LED發射在基板部分173A、173B之間透射;然而,一部分之適中角度發射可通過光散佈及/或光重導向元件177以撞擊與填充之凹口178(其與光隔離元件176對齊)對齊的發光材料180之一部分。以此方式,照明在光隔離元件176之前方的區域,減少在基板部分173A、173B之間的未照明之或暗地帶之出現,且增強發光裝置之光發射之均質性。
圖23A及圖23B說明類似於圖22C之固態發光裝置168的固態發光裝置182(例如多LED晶片)之一部分,但添加了與光隔離元件176對齊的升高之透光材料區域184。在某些具體實例中,升高之透光材料區域184包括諸如矽酮的材料之珠粒,視情況,包括一或多種漫射體材料或其他材料。如圖23A中所示,發光裝置182包括由填充有形成光隔離元件176及光散佈及/或光重導向元件177之依序配置之材料之凹口或凹槽(亦即,間隙)分開的兩個LED 10A、10B。升高之透光材料區域184體現光散佈及/或光重導向元件177之向上延伸,且包括准許升高之透光材料區域184重疊基板部分173A、173B之接界部分的寬度185,以進一步增強上覆光隔離元件176的發光材料180之層之部分之照明。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。每一基板部分173A、173B包括側向表面174A、174B(包括將凹口或凹槽定界之側向表面),且包括一主要發光表面部分175A、175B。發光材料180之層提供於基板部分173A、173B以及升高之透光材料區域184上,其中發光材料180包括自恆定高度至增大高度之過渡181以容納升高之透光材料區域184的升高之高度。圖23B為包括四個LED的圖23A之固態發光裝置部分之至少一部分之俯視圖,其中虛線描繪升高之透光材料區域。固態發光裝置182之操作實質上類似於圖22C之固態發光裝置168之操作。在替代性具體實例中,升高之透光材料區域184可配置於發光材料180之層上方。
在某些具體實例中,支撐多個LED的固態發光裝置(例如,LED晶片)之基板部分可具備過大厚度以避免彎曲或翹曲,且在將基板部分安裝至載體基板或次基座後,可使其變薄或將其移除(例如,藉由化學機械平坦化、機械拋光、化學蝕刻及/或另一合適拋光技術)。舉例來說,基板部分可一開始具有在300 µm至500 µm之範圍中的厚度,但在安裝及拋光後,該基板部分可具有在約50 µm至100 µm之範圍中的最終厚度。用於此應用之較佳載體基板或次基座包括具有導電性跡線(例如,配置於上覆基板之介電層中、上或上方,以有助於形成複雜的非相交跡線型樣)之半導體(例如矽)晶圓,藉以半導體晶圓可提供相對於習知電路板材料(例如,樹脂、FR4或類似者)顯著增強之平度。較佳地,載體基板或次基座包括多個電極對,且該安裝在LED之陽極-陰極對與載體基板或次基座之電極對之間建立導電性路徑(例如,使用焊錫膏、焊料凸塊或類似者)。安裝具有過大厚度及支撐基於半導體材料之載體基板或次基座上之多個LED的基板部分促進配合表面之增強之平度以實現可靠電連接之形成。在安裝完成後,可使基板部分變薄以增強光提取。在此情況下,次基座用以支撐LED晶片以准許LED晶片之處理(例如,藉由可能處理步驟,包括(但不限於)生長基板之變薄或移除),使得次基座充當載體基板。
圖24A及圖24B說明在不同製造狀態中之固態發光裝置(例如,多LED晶片)186之一部分,其中各別圖展示具有過大厚度(在圖24A中)及在安裝、基板變薄及發光材料沈積後(在圖24B中)之基板部分。如圖24A中所示,固態發光裝置186包括由填充有形成光隔離元件176及光散佈及/或光重導向元件177之依序配置之材料之間隙(例如,凹口或凹槽)分開的兩個LED 10A、10B。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A、174B(亦即,包括將填充之間隙定界的側向表面)之基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。繼續參看圖24A,陽極-陰極對171A至172A、171B至172B配置於電極對91、92上,但不接觸該些電極對,且對應的焊料凸塊93配置於較佳地包括半導體晶圓之介面元件(例如,載體基板或次基座)94上。
圖24B展示在執行包括以下的額外製造步驟後之圖24A之固態發光裝置186之部分:將基板部分173A、173B安裝於介面元件94上(例如,包括進行陽極-陰極對171A至172A、171B至172B與電極對91、92之間的電連接),使基板部分173A、173B變薄(及同時使形成光散佈及/或光重導向元件177之材料變薄),及在(變薄之)基板部分173A、173B之主要發光表面部分175A、175B上及在光散佈及/或光重導向元件177上形成發光材料180之層。在某些具體實例中,發光材料層包括具有懸浮之發光材料(例如,磷光體粒子)之一載體(例如,矽酮),且在固化後,可具有約略30 µm至45 µm之厚度。圖24B之固態發光裝置186之操作實質上類似於圖22C之裝置168之操作。
在某些具體實例中,界定於基板中的未填充之凹槽或凹口可充當光隔離元件以減少LED陣列中之不同LED之間的串擾。詳言之,可使用本文中揭示之技術(例如,經由諸如蝕刻之化學手段或諸如線鋸切之機械手段)使凹槽或凹口界定於基板中。此等凹槽或凹口之側向壁或邊界可取決於入射光之入射角透射或反射光,使得可反射低角度光且可透射高角度光。然而,在支撐一LED陣列之基板之凹槽或凹口界定部分上提供發光材料可導致材料至凹槽或凹口內之意外沈積,藉此干擾光隔離效用。克服此問題之技術在圖25A至圖25D以及圖26A及圖26B中解決。
圖25A至圖25D說明在不同製造狀態中之一固態發光裝置188(例如,多LED晶片),其中在製造期間將可移除材料提供於界定於基板中之凹口或凹槽中,且隨後將其移除,以得到基板部分之間的未填充之凹口或凹槽。可藉由化學、機械或熱方式中之至少一者移除可移除材料。作為一個非限制性實例,可移除材料可為水可溶(例如,購自日本東京Disco公司之HogoMax材料),且可藉由暴露於水來移除,視情況,輔以音波處理,藉以可經由延伸至暴露之邊緣之凹槽或凹口自基板的暴露之邊緣移除可移除材料。
如圖25A中所示,固態發光裝置188(例如,多LED晶片)包括由填充有可移除材料189之凹口或凹槽分開的兩個LED 10A、10B。基板部分173A、173B具備過大厚度以防止翹曲或彎曲,且藉此增強每一LED以陣列方式至介面元件94之成功電連接之可能性。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A、174B(亦即,包括將填充之凹口或凹槽定界之側向表面)之基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的一陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。繼續參看圖25A,將陽極-陰極對171A至172A、171B至172B安裝(例如,經由焊料凸塊93)至較佳地包括半導體晶圓的介面元件94之電極對91、92。雖然展示焊料凸塊93,但應瞭解,可替代地使用任何合適之電連接方式(例如,焊錫膏或其他方式)。圖25A進一步展示在固態發光裝置188與介面元件94之間添加底填充材料99(例如,視情況包括填充有SiO2微球之環氧樹脂),藉以底填充材料99可提供前述元件之間的結構支撐,而不危害陽極-陰極對171A至172A、171B至172B與介面元件94之電極對91、92之間的傳導性電連接。
圖25B展示在基板部分173A、173B之變薄(例如,經由拋光)以增強光提取從而得到主要發光表面部分175A、175B後的圖25A之固態發光裝置188。此變薄對應地減小提供於基板部分173A、173B之間的可移除材料189之高度。圖25C展示在發光材料180之層形成於變薄之基板部分173A、173B之主要發光表面部分175A、175B上以及可移除材料189上後的圖25B之固態發光裝置188。圖25D展示在移除可移除材料以得到覆蓋有發光材料180之層的未填充之凹口或凹槽179後的圖25C之固態發光裝置188。未填充之凹口或凹槽179較佳地充當光隔離元件以在操作中防止或限制LED 10A、10B之間的串擾。固態發光裝置188之操作實質上類似於圖22C之固態發光裝置168之操作。
雖然圖25D將未填充之凹口或凹槽179展示為延伸穿過基板部分173A、173B之全部厚度,但在替代性具體實例中,可移除材料可一開始形成於凹口或凹槽之底部部分中,且其後跟著為透光材料以形成光散佈或光重導向元件,藉以透光材料並不意欲被移除。所得結構可包括凹口或凹槽的未填充之下部部分以提供光隔離效用,及凹口或凹槽之上部部分以提供光散佈或光重導向效用。
圖26A及圖26B說明利用發光材料膜180'及黏著促進材料191以省掉對於添加且其後移除可移除材料(如關於圖25A至圖25D所描述)之需求的固態發光裝置190(例如,多LED晶片)之一部分。參看圖26A,固態發光裝置190包括由未填充之凹口或凹槽179分開的兩個LED 10A、10B。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A、174B(亦即,包括將未填充之凹口或凹槽179定界的側向表面)及主要發光表面部分175A、175B之基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。繼續參看圖26A,將陽極-陰極對171A至172A、171B至172B安裝(例如,經由焊料凸塊93)至較佳地包括半導體晶圓的介面元件94之電極對91、92。圖26A進一步展示在固態發光裝置190與介面元件94之間添加底填充材料99(例如,視情況包括填充有SiO2微球之環氧樹脂),藉以底填充材料99可提供前述元件之間的結構支撐而不危害陽極-陰極對171A至172A、171B至172B與介面元件94之電極對91、92之間的傳導性電連接。在安裝完成之情況下,展示在變薄之狀態中的基板部分173A、173B(其中此變薄較佳地跟在將基板部分173A、173B安裝於介面元件94上之後)。黏著促進材料191(例如,矽酮或環氧樹脂)較佳地提供於基板部分173A、173B之主要發光表面部分175A、175B上之薄層中。圖26B展示在黏著促進材料191將發光材料膜180'黏著於基板部分173A、173B上後的圖26A之固態發光裝置190,藉此圍封未填充之凹口或凹槽179。未填充之凹口或凹槽179較佳地充當光隔離元件以在操作中防止或限制LED 10A、10B之間的串擾。固態發光裝置188之操作實質上類似於圖22C之固態發光裝置168及圖25D之固態發光裝置190之操作。
在某些具體實例中,如本文中所揭示的多LED晶片之每一層及/或基板(包括磊晶區域)可包括經蝕刻、研磨、鋸切、形成於裝置晶片之一或多個部分上及/或沈積於裝置晶片之一或多個部分中或上之特徵以形成具有LED晶片之所要的光學特性及/或效能的LED晶片之像素化區域。在明確描述之層及/或基板之外或與明確描述之層及/或基板不同的層及/或基板可包括有額外特徵。舉例來說,可提供額外光學耦接層,諸如,具有將促進自覆蓋有此(等)層之LED晶片之像素化區域之部分的光提取之折射率值之耦接層,諸如,在每一像素之內或中心區域中。在另一實例中,黏著層(諸如,圖26A至圖26N中說明之黏著層191)亦可滿足彼目的,或可使用額外層提供光學、黏著、結構及/或鈍化效用。其他光提取及/或光成形可提供於像素區域上或與像素區域相關聯以提供所要的光學效能。在某些具體實例中,若層或基板在其第一側上包括此等特徵,則層或基板之第一側可結合至鄰近(例如,取決於定向,下伏或上覆)其他層或基板以達成所要的光學效能。在此結合完成後,可對該層或基板之對置第二側執行額外處理,其中此等額外處理步驟之非限制性實例包括研磨、蝕刻、鋸切、界定額外光學特徵及/或使該層或基板變薄,以增強(例如,暴露或界定)第一側上之特徵及/或與第一側上之特徵合作。在第二側之處理前或後,額外特徵亦可沈積或形成於第二側上。因而,可提供用於光學特徵之不同累積形狀及/或光學特性以構成或接界LED晶片之像素區域,及/或影響每一像素區域之任何所要的面積以獲得所要的光學特性。此等特性可提供於一個層中或上,或可藉由額外及/或不同層或基板(包括相同及/或不同材料)之沈積或堆疊來提供。在某些具體實例中,取決於終端使用應用,所要的光學特性(例如,所要的均質性及對比度)可改變。
雖然本文中揭示之某些具體實例包括含有提供不同效用(例如,光隔離效用對光散佈及/或光重導向效用)之材料的凹口或凹槽之不同高度部分,但在其他具體實例中,基板部分之間的凹口或凹槽之不同寬度部分可含有不同材料。此具體實例之一個實例展示於圖27A及圖27B中。圖27A說明在某些製造步驟之執行後包括三個LED 10A至10C及一基板之一固態發光裝置194(例如,多LED晶片)之一部分,其中凹口或凹槽179A至179C界定於鄰近LED 10A至10C之間的基板之部分中以界定基板部分173A至173C。(展示第四基板部分173Z側向定界或界定凹口或凹槽179A)。每一凹口或凹槽179A至179C包括第一寬度部分179A1、179B1、179C1及第二寬度部分179A2、179B2、179C2。如圖27A中所示,每一凹口或凹槽179A至179C之第一寬度部分179A1、179B1、179C1含有一光隔離元件176A至176C。可形成此等光隔離元件176A至176C,例如,藉由在流體浴槽中垂直定向該些基板,及使含有微粒材料之流體循環以在凹口或凹槽179A至179C中沈積微粒材料。可使用其他方法在每一凹口或凹槽179A至179C之第一寬度部分179A1、179B1、179C1中沈積光隔離材料。
如圖27A中所示,每一LED 10A至10C包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A至174C(亦即,包括將各別凹口或凹槽179A至179C定界之側向表面)及主要發光表面部分175A至175C之基板部分173A至173C內之功能堆疊170A至170C的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C。在某些具體實例中,不同LED 10A至10C之功能堆疊170A至170C及/或基板部分173A至173C可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A至10C可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。
圖27B展示在將透光材料添加至凹口或凹槽(179A至179C;圖27A中所展示)之每一第二寬度部分179A2、179B2、179C2以形成用以減少由光隔離元件176A至176C產生的未照明之或暗區域之出現(與其中每一光隔離元件176A至176C佔據對應的光散佈及/或光重導向元件177A至177C之全寬之一替代性組態相比)之光散佈及/或光重導向元件177A至177C後的圖27A之固態發光裝置194。
在某些具體實例中,可將諸如波長選擇性透光區域(例如,光學濾光器或光學反射體)或單向鏡之一或多個光學元件提供於不同固態發射器基板部分之間以促進LED陣列之像素之間的光之散佈,且因此增強組合發射之均質性。關於說明沿著固態發射器基板部分之側表面配置的光學元件之使用之圖28A至圖28D描述一實例。
圖28A為三個LED 10A至10C之側橫截面圖,每一LED包括一基板部分173A至173C且每一者沿著其側表面174A至174C安裝至載體195。每一LED 10A至10C包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A至174C(亦即,包括將各別凹口或凹槽定界之側向表面)及主要發光表面部分175A至175C之基板部分173A至173C內之功能堆疊170A至170C的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C。LED 10A至10C至載體195之安裝意欲實現沿著LED 10A至10C之側表面形成光學元件196A至196C,如圖28B中展示。其後,LED 10A至10C可自載體195移除,且(在使用精確取放技術或類似者之置放後)安裝於介面元件94上以形成固態發光裝置200,如圖28C中所示。詳言之,可與在LED 10A至10C之陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C與介面元件94之對應的電極對91、92之間的電連接之形成(例如,使用焊料凸塊93、焊錫膏或類似方式)同時在介面元件94上安裝基板部分173A至173C。另外,可將透光材料沈積至光學元件196A至196C與鄰近LED 10A至10C之側向表面174A至174C之間的間隙內以形成光散佈及/或光重導向元件197A至197C。其後,主要發光表面部分175A至175C、光學元件196A至196C及光散佈及/或光重導向元件197A至197C覆疊有發光材料180之層,如圖28D中所示。
在固態發光裝置200之操作中,經由陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C將電流供應至LED 10A至10C,且在功能堆疊170A至170C中產生LED發射。經由基板部分173A至173C傳播此等LED發射,其中大多數陡角度發射撞擊在主要發光表面部分175A至175C上方的發光材料180之層。可經由光學元件196A至196C在基板部分173A至173C之間透射(視情況,結合折射)或反射淺角度LED發射,但較佳地,可將與光學元件196A至196C相互作用的任何LED發射之至少一部分引導穿過光散佈及/或重導向元件197A至197C以撞擊上覆發光材料180。以此方式,較佳地減少基板部分173A至173C之間的未照明之或暗地帶之出現,且可增強發光裝置之光發射之均質性。
在某些具體實例中,至少一個基板之透光部分包括至少一個斜邊緣以增強在光隔離元件上的光之散佈且因此充當像素間光散佈區域。在某些具體實例中,多個像素間光散佈區域形成於一多LED晶片中。可調整至少一個斜邊緣之角程以使光提取最佳化。關於圖29A及圖29B以及圖30A及圖30B展示此組態之實例。
圖29A及圖29B說明包括兩個LED 10A、10B及界定含有一光隔離元件176之一凹口或凹槽179之一基板(包括基板部分173A、173B)的固態發光裝置202(例如多LED晶片)之一部分,且其中基板部分173A、173B包括接近光隔離元件176配置之斜邊緣部分204A、204B。在某些具體實例中,凹口或凹槽179可藉由線鋸形成,且斜邊緣部分204A、204B可藉由經配置以在各情況下按有角度之方向行進的線鋸形成。斜邊緣部分204A、204B側向地將具有比含有光隔離元件176之凹口或凹槽179大的寬度之一擴大凹口部分179'定界。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A、174B(亦即,包括將凹口或凹槽179定界之側向表面)及主要發光表面部分175A、175B之基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的一陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。圖29B展示在於基板部分173A、173B及光隔離元件176上形成發光材料180之層後的圖29A之固態發光裝置202。
在固態發光裝置202之操作中,經由陽極-陰極對171A至172A、171B至172B將電流供應至LED 10A、10B,且在功能堆疊170A、170B中產生LED發射。經由基板部分173A、173B傳播此等LED發射,其中大多數撞擊在主要發光表面部分175A、175B上方的發光材料180之層。淺角度LED發射由光隔離元件176阻擋在基板部分173A、173B之間透射;然而,適中角度發射之一部分可通過斜邊緣部分204A、204B(充當光散佈及/或光重導向區域)以撞擊在擴大凹口部分179'內且與光隔離元件176對齊(或接近該光隔離元件)的發光材料180之一部分。以此方式,照明在光隔離元件176(對應於像素間光散佈區域203)前方之一區域,減少基板部分173A、173B之間的未照明之或暗地帶之出現,且增強固態發光裝置202之光發射之均質性。
圖30A及圖30B說明包括充當光隔離元件之一未填充之凹口或凹槽且經配置以覆蓋有發光材料膜之另一斜邊緣具體實例。參看圖30A,固態發光裝置205(例如,多LED晶片)包括由未填充之凹口或凹槽179分開的兩個LED 10A、10B。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A、174B(亦即,包括將未填充之凹口或凹槽179定界的側向表面)及主要發光表面部分175A、175B之基板部分173A、173B內之功能堆疊170A、170B的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。基板部分173A、173B包括接近未填充之凹口或凹槽179配置的斜邊緣部分204A、204B。斜邊緣部分204A、204B側向地將具有比凹口或凹槽179大之寬度的擴大凹口部分179'定界。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分173A、173B可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。如所展示,將陽極-陰極對171A至172A、171B至172B安裝(例如,經由焊料凸塊93或其他方式,諸如,焊錫膏或類似者)至較佳地包括半導體晶圓的介面元件94之電極對91、92。另外,將底填充材料99提供於固態發光裝置205與介面元件94之間。
參看圖30B,較佳地將黏著促進材料191(例如,矽酮或環氧樹脂)提供於在基板部分173A、173B之主要發光表面部分175A、175B上之薄層上,且將發光材料膜180'黏附於黏著促進材料191上,藉此圍封未填充之凹口或凹槽179及擴大凹口部分179'。未填充之凹口或凹槽179較佳地充當一光隔離元件以在操作防止或限制LED 10A、10B之間的串擾,且斜邊緣部分204A、204B較佳地充當光散佈及/或光重導向元件以使LED發射撞擊上覆擴大凹口部分179'的發光材料膜180'之一部分。以此方式,照明在未填充之凹口或凹槽179前方之區域(其中前方區域對應於一像素間光散佈區域203),減少在基板部分173A、173B之間的未照明之或暗地帶之出現,且增強固態發光裝置205之光發射之均質性。
在某些具體實例中,光隔離元件可界定於多LED陣列(例如,以多LED晶片體現)之基板之部分之間,發光材料層可配置於基板部分上,且包括光散佈及/或光重導向區域之透光次要基板可配置於發光材料層上以減少上覆光隔離元件的未照明之或暗地帶之出現。該透光次要基板可包括一可圖案化晶圓型材料(諸如,藍寶石),且光散佈及/或光重導向區域可藉由光微影圖案化及選擇性材料移除來界定,視情況,接著為選擇性材料沈積(例如,以相對於透光次要基板中之大多數沈積具有發光材料及/或不同折射率、散射或光學性質之材料)。關於圖31至圖35描述此等具體實例之實例。
圖31說明包括三個LED 10A至10C及一基板的一固態發光裝置206(例如多LED晶片)之一部分,其中凹口或凹槽界定於鄰近LED 10A至10C之間的基板之部分中以界定基板部分173A至173C。每一凹口或凹槽填充有一光隔離元件176A、176B。每一LED 10A至10C包括接近經配置以將光發射至包括側向表面174A至174C(亦即,包括將各別凹口或凹槽定界之側向表面)及主要發光表面部分175A至175C之基板部分173A至173C內之功能堆疊170A至170C的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C。在某些具體實例中,不同LED 10A至10C之功能堆疊170A至170C及/或基板部分173A至173C可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A至10C可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。發光材料180之層配置於主要發光表面部分175A至175C及光隔離元件176A、176B上。次要基板210配置於發光材料180之層上且包括在次要基板210中的接近發光材料180之層之三角形光散佈及/或光重導向區域214A、214B。次要基板210包括一下表面211及一上表面212,其中下表面接近發光材料180之層。每一光散佈及/或光重導向區域214A、214B包括一底邊215A、215B及一頂點216A、216B,其中底邊215A、215B比頂點216A、216B靠近基板部分173A至173C,使得每一頂點216A、216B指向上。光散射材料208進一步配置於次要基板210之上表面212上。
在固態發光裝置206之操作中,經由陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C將電流供應至LED 10A至10C,且在功能堆疊170A至170C中產生LED發射。經由基板部分173A至173C傳播此等LED發射,其中大多數陡角度發射撞擊在主要發光表面部分175A至175C上方的發光材料180之層。淺角度LED發射可由光隔離元件176A、176B反射,且向上朝向發光材料180重新導向。在基板部分173A至173C之間的發光材料180之一部分經組態以將發射引導至光散佈及/或光重導向區域214A、214B內。以此方式,照明在光隔離元件176A、176B前方之區域(對應於像素間光散佈區域207A、207B),減少在對應於光隔離元件176A、176B之基板部分173A至173C之間的未照明之或暗地帶之出現,且增強固態發光裝置206之光發射之均質性。
圖32說明實質上類似於圖31之固態發光裝置206(使得將不再次描述相同元件)但具有不同成形及不同置放之光散佈及/或光重導向區域218A、218B的另一固態發光裝置220(例如,多LED晶片)之一部分。詳言之,配置於發光材料膜180'之層上的次要基板210包括在次要基板210中之矩形光散佈及/或光重導向區域218A、218B,其延伸穿過發光材料膜180'之層(使得該層在特性上可不連續)且穿過次要基板210之下部部分(例如,穿過次要基板210之下表面211,但不至上表面212)。每一光散佈及/或光重導向區域218A、218B與下伏光隔離元件176A、176B對齊,且包括實質上與對應的下伏光隔離元件176A、176B相同之一寬度。固態發光裝置220之操作實質上類似於圖31之固態發光裝置206之操作。
圖33說明實質上類似於圖31之固態發光裝置206(使得將不再次描述相同元件)但具有不同置放及定向之光散佈及/或光重導向區域224A、224B的另一固態發光裝置222(例如,多LED晶片)之一部分。詳言之,配置於發光材料180之層上的次要基板210包括在次要基板210中接近次要基板210之上表面212的三角形光散佈及/或光重導向區域224A、224B。每一光散佈及/或光重導向區域224A、224B包括一底邊225A、225B及一頂點226A、226B,其中頂點226A、226B比底邊225A、225B靠近基板部分173A至173C,使得每一頂點226A、226B指向下。光散射材料208進一步配置於次要基板210之上表面上,其中每一光散佈及/或光重導向區域224A、224B之底邊225A、225B向上延伸穿過光散射材料208之至少一部分。固態發光裝置220之操作實質上類似於圖31之固態發光裝置206之操作。
圖34說明實質上類似於圖31之固態發光裝置206(使得將不再次描述相同元件)但具有不同置放及定向之光散佈及/或光重導向區域224A、224B及延長之光隔離元件176'A、176'B的另一固態發光裝置228(例如多LED晶片)之一部分。詳言之,每一延長之光隔離元件176'A、176'B向上延伸經過基板部分173A至173C且穿過發光材料膜180'之層之至少一部分。另外(按類似於圖33之方式),配置於發光材料膜180'之層上的次要基板210包括在次要基板210中接近次要基板210之上表面212的三角形光散佈及/或光重導向區域224A、224B。每一光散佈及/或光重導向區域224A、224B包括一底邊225A、225B及一頂點226A、226B,其中頂點226A、226B比底邊225A、225B靠近基板部分173A至173C,使得每一頂點226A、226B指向下。光散射材料208進一步配置於次要基板210之上表面上,其中每一光散佈及/或光重導向區域224A、224B之底邊225A、225B向上延伸穿過光散射材料208之至少一部分。固態發光裝置220之操作實質上類似於圖31之固態發光裝置206之操作。
圖35說明實質上類似於圖31之裝置206及圖32之裝置220(使得將不再次描述相同元件)但具有不同置放、定尺寸及定向之光散佈及/或光重導向區域232A、232B的另一固態發光裝置230(例如,多LED晶片)之一部分。配置於發光材料膜180'之層上的次要基板210包括在次要基板210中延伸穿過發光材料膜180'之層(使得發光材料膜180'之層可在特性上不連續)且穿過次要基板210之下部部分(亦即,延伸穿過次要基板210之下表面211,但並不遠得足以接觸上表面212)之矩形光散佈及/或光重導向區域232A、232B。每一光散佈及/或光重導向區域232A、232B與下伏光隔離元件176A、176B對齊,但包括實質上小於對應的下伏光隔離元件176A、176B之一寬度。固態發光裝置230之操作實質上類似於圖31之固態發光裝置206及圖32之固態發光裝置220之操作。
圖36展示用於操作包括如本文中所揭示之高密度LED陣列之固態發光裝置(例如,多LED晶片)的測試設備之電路板240與次基座250之間的互連。電路板240包括支撐眾多(例如,銅)電跡線243之一基板241(例如,包括諸如FR-4之習知電路板材料),該些電跡線可形成於基板之一或兩側上,及/或可形成於具有插入介電層(圖中未示)之依序層中。電路板240支撐多個互連件,包括經組態以收納用於與次基座250之互連件252A至252D傳遞信號之帶狀電纜244A至244D之四個互連件242A至242D。次基座250較佳地包含具有包括配置於其上之多個跡線253的一半導體晶圓251。矩形陣列安裝區255經組態以收納一LED陣列,且較佳地准許該LED陣列中之每一像素(LED)被個別地控制,諸如,藉由每個LED提供一個陽極及一個陰極。
圖37A及圖37B描繪包括支撐經導引至經組態以收納如本文中所揭示之一LED陣列(圖中未示)之矩形陣列安裝區265之多個電跡線263的一半導體晶圓261之另一次基座260。跡線263延伸至接近次基座260之一個邊緣的多個接點262。次基座260可用作測試設備,使得在矩形陣列安裝區265內,僅選定接點對266(例如,在描劃之虛線形狀內之粗略對角線方向上配置)有效且能夠操作LED陣列之LED。額外有效接點對將有必要用來操作佔據全部矩形陣列安裝區265之LED陣列中的每一像素。在某些具體實例中,可沿著經組態以收納如本文中所揭示之一LED陣列之特殊應用積體電路(ASIC)晶片之可接取表面配置有效接點對。圖38A為圖37A及圖37B之次基座260之放大部分,展示配置於半導體晶圓261上之跡線263及矩形陣列安裝區265,及操作(在描劃之虛線形狀內)之選定接點對266。
圖39A為包括兩個覆晶LED 10A、10B(例如,可購自Durham, NC之Cree, Inc.之Cree EZ系列覆晶)的一固態發光裝置之一部分之側橫截面示意性總成圖,該些覆晶LED經配置以經由由凹口或凹槽279分開之透光基板部分273A、273B透射LED發射。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至基板部分273A、273B內之功能堆疊270A、270B的一陽極-陰極對271A至272A、271B至272B,其中LED 10A、10B視情況以單一多LED晶片體現。陽極271A、271B具有相對於陰極272A、272B之不同高度,且配置於較佳地包括半導體晶圓的次基座280之電極281A、282A、281B、282B上方。電極281A、282A、281B、282B經配置為電極對281A至282A、281B至282B,其中每一電極對包括一個矮電極281A、281B及一個高電極282A、282B,且每一電極281A、282A、281B、282B經組態以與互補高度之陽極271A、272A或陰極271B、272B配對。電極對281A至282A、281B至282B經配置以藉由適當安裝方式(諸如,焊錫膏、焊料凸塊或類似者)收納陽極-陰極對271A至272A、271B至272B。歸因於在安裝期間的過多焊錫膏或焊劑之流動,提供不同高度之電極281A至282A、281B至282B可降低相反極性之電極(或陽極與陰極)之間的意外短路連接之風險,當LED 10A、10B具有小像素間距(亦即,相互最緊密接近)時,其可屬於特定關注點。
圖39B為類似於圖39A之裝置但包括沿著次基座的電極之一修改之配置的一固態發光裝置之一部分之側橫截面示意性總成圖。如所展示,固態發光裝置包括兩個覆晶LED 10A、10B,其經配置以經由由凹口或凹槽279分開之透光基板部分273A、273B透射LED發射。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至基板部分273A、273B內之功能堆疊270A、270B的一陽極-陰極對271A至272A、271B至272B。陽極271A、271B具有相對於陰極272A、272B之不同高度,且配置於較佳地包括半導體晶圓的次基座290之電極291A、292A、291B、292B上方。電極292A、292B中之兩者包括邊界壁295A、295B,其經配置以防止當在焊接操作期間熔化時可自焊料凸塊293發出的焊料材料之側流。焊料凸塊293之存在亦升高電極292A、292B相對於其他電極291A、291B(其可經組態以收納具有比焊料凸塊293薄之有效高度的焊錫膏)之有效高度。電極對291A至292A、291B至292B經配置以收納陽極-陰極對271A至272A、271B至272B。提供不同有效高度之電極291A至292A、291B至292B,結合提供邊界壁295A、295B,可降低在安裝操作期間的相反極性之電極(或陽極與陰極)之間的意外短路連接之風險,當LED 10A、10B具有小像素間距(亦即,相互最緊密接近)時,其可屬於特定關注點。
在某些具體實例中,在將一或多個凹口或凹槽界定於連接LED之基板中前,包括多個LED及一基板之一固態發光裝置(例如,多LED晶片)可安裝於一介面元件(例如,ASIC或載體基板或次基座)上。在基板中界定凹口或凹槽傾向於使基板變弱且可影響其平面度。藉由在將一或多個凹口或凹槽界定於基板中前將固態發光裝置安裝至介面元件,可增強確保其間之可靠連接的能力。
圖40A至圖40D說明在製造具有促進改良之對比度及像素間均質性之特徵、安裝於一介面元件94(例如,視情況以ASIC或載體或次基座體現)上的一固態發光裝置300過程中之步驟,其中此安裝係在於固態發光裝置300之不同LED 10A、10B之間形成凹槽或凹口前執行。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至基板173之部分內之功能堆疊170A、170B的一陽極-陰極對171A至172A、171B至172B。基板173包括側向表面174A、174B及經受劃分成多個發光表面部分175A、175B之一發光表面。在某些具體實例中,對應於不同LED 10A、10B的功能堆疊170A、170B及/或基板173之部分可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。將陽極-陰極對171A至172A、171B至172B安裝(例如,經由焊料凸塊93)至可包括半導體晶圓的介面元件94之電極對91、92。雖然展示焊料凸塊93,但應瞭解,可替代地使用任何合適之電連接方式(例如,焊錫膏或其他方式)。在某些具體實例中,固態發光裝置300與介面元件94之間的結合包含界定多個多LED晶片之晶圓與界定多個介面元件之晶圓或其他基板的晶圓級結合,其中在諸如開槽、填充及單粒化之步驟之完成前,適當地對準陽極-陰極對171A至172A、171B至172B與介面元件94之電極對91、92之所有接點。
圖40B展示在於圖40A之基板173中形成凹口或凹槽179以形成基板部分173A、173B後的圖40A之固態發光裝置300,基板部分各具有一對應的發光表面部分175A、175B。雖然僅展示一單一凹口或凹槽179及兩個LED 10A、10B,但應瞭解,可提供由凹槽或凹口分開的任何合適數目個LED,其中LED較佳地按二維陣列配置。在某些具體實例中,可藉由機械鋸切、藉由蝕刻、藉由雷射切割或藉由其他方法界定凹口或凹槽,且可經由基板之僅一部分或經由基板之全部厚度界定該凹口或凹槽以得到基板部分173A、173B。
圖40C說明在將可移除(例如,犧牲)材料189添加至凹口或凹槽179(圖40B中展示)後且在於基板部分173A、173B及可移除材料189上形成發光材料180後的圖40B之固態發光裝置300。視情況,可將底填充材料(圖中未示)配置於介面元件94與固態發光裝置300之間。
圖40D說明在自基板部分173A、173B之間移除可移除材料189(圖40C中展示)以得到覆蓋有發光材料180之未填充之凹口或凹槽179後的圖40C之固態發光裝置300。未填充之凹口或凹槽179較佳地充當光隔離元件以當操作LED 10A、10B時防止或限制其間之串擾。固態發光裝置300之操作實質上類似於圖22C之固態發光裝置168之操作。
在某些具體實例中,可將固態發光裝置(例如,多LED晶片)安裝於第一介面元件(例如,以載體基板或次基座體現)上,第一介面元件提供對固態發光裝置之結構支撐且包括用於將第一介面元件安裝至第二介面元件(例如,以ASIC體現)之穿過電連接。在某些具體實例中,穿過電連接可包括穿過第一介面元件之內部的導電性導通孔以提供界定於第一介面元件之對置面上的接觸墊之間的傳導性路徑。在某些具體實例中,可將多LED晶片安裝至第一介面元件以提供對於多LED晶片之結構支撐,隨後在其中界定一或多個凹口或凹槽。此支撐可對促進處置及/或解決封裝約束有益,此係由於凹口或凹槽之形成可傾向於使發光裝置非常脆弱且對開裂敏感。
圖41為包括多個LED 10A、10B及安裝於以載體基板或次基座體現之第一介面元件305上之一基板173的固態發光裝置(例如,多LED晶片)304之側橫截面示意圖。第一介面元件305包括配置於第一主表面306上之電接點311、312;配置於第二主表面308上之電接點315、316;以及在第一主表面306與第二主表面308之間延伸以提供對應的電接點311、312、315、316之間的傳導性路徑的導電性導通孔309。第一介面元件305定位於以ASIC體現之(第二)介面元件94上以實現第一介面元件305在固態發光裝置304與第二介面元件94之間的安裝。第二介面元件94包括經配置以使用焊料凸塊93或其他方式(諸如,焊錫膏(圖中未示))沿著第一介面元件305之第二主表面308電連接至對應的電接點315、316之電極對91、92。基板173可劃分成每一者與不同LED 10A、10B相關聯之基板部分。每一LED 10A、10B包括接近經配置以將光發射至基板部分中之一對應者內之功能堆疊170A、170B的一陽極-陰極對171A至172A、171B至172B,其中每一LED 10A、10B體現一覆晶LED。在某些具體實例中,不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B及/或基板部分可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A、10B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。每一基板部分包括側向表面174A、174B,且包括一主要發光表面部分175A、175B。如所展示,固態發光裝置304在LED 10A、10B之間無任何凹槽或凹口,但應瞭解,在將固態發光裝置304安裝至第一介面元件305後,或在將第一介面元件305(具有配置於其上之固態發光裝置304)安裝於第二介面元件94上後,可穿過厚度之一部分或穿過LED 10A、10B之間的基板173之全部厚度界定凹槽或凹口(以形成基板部分)。
在某些具體實例中,視情況按二維陣列配置之多個固態發光裝置(例如,多晶片LED)可安裝於諸如ASIC或載體基板或次基座之單一介面元件上,視情況,隨後將一或多個凹槽或凹口界定於固態發光裝置之LED之間的基板之部分中。在其他具體實例中,諸如ASIC、或載體基板或次基座之多個介面元件可經配置以安裝至單一多晶片固態發光裝置(例如,多晶片LED晶片),視情況,隨後將一或多個凹槽或凹口界定於多晶片固態發光裝置之部分中。在某些具體實例中,多個單粒化之LED陣列或多LED裝置(在於其中形成凹槽或凹口前)可經置放及結合至單一介面元件(例如,ASIC或載體基板或次基座);替代地,在其他具體實例中,單一LED陣列可經配置以收納多個置放及結合之單粒化之ASIC晶片。
圖42說明在於固態發光裝置320-1、320-2之基板173-1、173-2中界定凹口或凹槽前安裝於單一介面元件(例如,ASIC或載體基板或次基座)94上之兩個固態發光裝置(例如,多LED晶片)320-1、320-2。雖然圖42說明在固態發光裝置320-1、320-2之間的間隙321之存在,但在某些具體實例中,間隙321可填充有一或多種材料及/或經消除(例如,藉由使固態發光裝置320-1、320-2相互鄰接,在其間無空間)。每一固態發光裝置320-1、320-2包括多個LED 10-1A、10-1B、10-2A、10-2B,且每一LED 10-1A、10-1B、10-2A、10-2B包括接近經配置以將光發射至基板173-1、173-2之部分內之功能堆疊170-1A、170-1B、170-2A、170-2B的一陽極-陰極對171-1A、172-1B、171-2A、172-2B。每一基板173-1、173-2可分成(例如,使用凹槽或凹口,圖中未示)每一者與不同LED 10-1A、10-1B、10-2A、10-2B相關聯之基板部分。每一基板173-1、173-2包括側向表面174-1A、174-2B,及經受劃分成多個發光表面部分175-1A、175-1B、175-2A、175-2B之一主要發光表面。在某些具體實例中,功能堆疊170-1A、170-1B、170-2A、170-2B及/或基板173-1、173-2之對應於不同LED 10-1A、10-1B、10-2A、10-2B的部分可整體形成及/或經由至少一個互連件170'-1、170'-2連接。替代地,每一LED 10-1A、10-1B、10-2A、10-2B可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。將陽極-陰極對171-1A、172-1B、171-2A、172-2B安裝(例如,經由焊料凸塊93)至可包括半導體晶圓的介面元件94之電極對91、92。在某些具體實例中,固態發光裝置320-1、320-2可在安裝至介面元件94後加以處理,以便使全部基板173-1、173-2變薄及/或在LED 10-1A、10-1B、10-2A、10-2B之間的基板173-1、173-2中(諸如,在由虛線箭頭322-1、322-2標記之位置中)界定凹口或凹槽。
圖43說明在於連接固態發光裝置330之多個LED 10A至10D之基板173中界定凹口或凹槽前安裝於多個介面元件94-1、94-2(例如,ASIC或載體基板或次基座)上之一固態發光裝置(例如,多LED晶片)330。每一LED 10A至10D包括接近經配置以將光發射至基板173之部分內之功能堆疊170A至170D的一陽極(例如,陽極171A)及一陰極(例如,陰極172D),該基板可分成每一者與不同LED 10A至10D相關聯之基板部分。詳言之,可藉由界定穿過大體在LED 10A至10D之間的基板173之厚度之一部分或全部厚度的凹口或凹槽(圖中未示)來劃分基板173,諸如,在由虛線箭頭332A至332C標記之位置中。基板173包括側向表面174A、174D及經受劃分成多個發光表面部分175A至175D之一主要發光表面。在某些具體實例中,對應於不同LED 10A至10D的功能堆疊170A至170D及/或基板173之部分可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A至10D可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。將陽極-陰極對(例如,包括陽極171A至陰極172D)安裝(例如,經由焊料凸塊93)至可包括半導體晶圓的介面元件94-1、94-2之電極對91-1、92-1、91-2、92-2。在某些具體實例中,可在安裝至介面元件94-1、94-2後處理固態發光裝置330,以便使全部基板173變薄,及/或界定在LED 10A至10D之間的基板173中之凹口或凹槽。
在某些具體實例中,包括固態發光裝置(例如,多LED晶片)之作用層的磊晶層部分可在將固態發光裝置安裝至介面元件(諸如,ASIC或載體基板或次基座)前經選擇性地移除。此選擇性移除可藉由蝕刻、鋸切或其他方式來實現,且可視情況接著選擇性移除延伸穿過支撐磊晶層的基板之部分或全部厚度之基板材料。在某些具體實例中,LED之間的磊晶層部分可選擇性地移除,此對於實現不同LED之獨立操作及/或不同LED之間的減少之熱連通可為合乎需要的。在某些具體實例中,一或多個第一凹口或凹槽可在經由固態發光裝置之磊晶層部分之第一方向(例如,自前側)上界定,接著在介面元件上安裝固態發光裝置,接著在經由固態發光裝置之基板部分之第二方向(例如,自背側)上界定一或多個第二凹口或凹槽。在某些具體實例中,可將第一凹口或凹槽與第二凹口或凹槽對齊,視情況,以使第一凹口與第二凹口合併或替代地使基板之薄膜部分分開第一凹口與第二凹口之方式。
圖44A至44C說明在製造具有促進改良之對比度及像素間均質性之特徵、安裝於介面元件94(例如,視情況以ASIC或載體或次基座體現)上的固態發光裝置(例如,多LED晶片)340過程中之步驟,其中第一凹口或凹槽341在安裝前在第一方向上界定於固態發光裝置340中。
圖44A說明包括第一(前側)凹口或凹槽341之固態發光裝置(例如,多LED晶片)340。第一凹口或凹槽341延伸穿過形成固態發光裝置340之不同LED 10A、10B之功能堆疊170A、170B的磊晶層。功能堆疊170A、170B配置於基板173與LED 10A、10B之陽極-陰極對171A至172A、171B至172B之間,其中功能堆疊170A、170B經配置以將光發射至基板173之部分內以經由定界於側向表面174A、174B之間的基板173之主要發光表面部分175A、175B退出。如所展示,穿過磊晶層界定(例如,藉由蝕刻或其他方式)第一凹口或凹槽341以分開功能堆疊170A、170B。
圖44B說明在安裝於介面元件(例如,ASIC或載體基板或次基座)94上後的圖44A之固態發光裝置340。虛線箭頭342A識別可穿過基板173之至少一部分界定第二凹口(圖中未示)之位置。將固態發光裝置340之陽極-陰極對171A至172A、171B至172B安裝(例如,經由焊料凸塊93)至可包括半導體晶圓的介面元件94之電極對91、92。雖然展示焊料凸塊93,但應瞭解,可替代地使用任何合適之電連接方式(例如,焊錫膏或其他方式)。
圖44C說明在於固態發光裝置340與介面元件94之間添加底填充材料345及穿過基板之一部分界定(亦即,在與形成第一凹口或凹槽341之第一方向對置的第二方向上)的第二凹口或凹槽343之形成以得到基板部分173A、173B後的圖44B之固態發光裝置340。如所展示,將第二凹口或凹槽343與第一凹口或凹槽341對齊(亦即,對準),但各別凹口或凹槽341、343由基板173之薄膜區域344分開。
圖44D說明實質上類似於圖44C中展示之裝置340(藉以將不再次描述具有相同參考數字之元件)但包括延伸穿過基板部分173A、173B之全部厚度(亦即,以暴露大體配置於固態發光裝置340'與介面元件94之間的底填充材料345之一部分)之第二交替凹口或凹槽346的固態發光裝置340'。
圖45說明包括界定於鄰近LED 10A至10C之間的凹口或凹槽且具有具有不同特性之不同發射器區域351至353的一固態發光裝置(例如,多LED晶片)350。每一LED 10A至10C包括接近經配置以將光發射至基板部分173A至173C內之功能堆疊170A至170C的陽極-陰極對171A至172A、171B至172B、171C至172C。凹口或凹槽界定於LED 10A至10C之間以得到在各別LED 10A至10C之間的側向表面174A至174C,且得到沿著基板部分173A至173C之側向邊界的斜邊緣部分204A、204B-1、204B-2、204C,以提供光隔離及像素間光散佈效用。用於各別LED 10A至10C的基板部分173A至173C之主要發光表面覆蓋有黏著促進材料191(例如,環氧樹脂)及在每一LED 10A至10C上方及之間跨越的發光材料180之層。在某些具體實例中,不同LED 10A至10C之功能堆疊170A至170C及/或基板部分173A至173C可整體形成及/或經由至少一個互連件170'連接;替代地,每一LED 10A至10C可相對於彼此在實體及/或電上斷開連接。可接近可沿著固態發光設備之側向邊緣配置的基板部分173A、173C之側向邊緣提供光反射塗層355A、355C。可修裁不同發射器區域351至353之性質以提供不同特性(例如,方向性、側向切斷、光束圖案、色點、色溫、強度等),諸如,取決於發射器區域351至353在固態發光設備中之相對定位,可有用。
本文中揭示之具體實例可提供以下有益技術效應中之一或多者:實現具有小像素間距發射器陣列之固態發光裝置之製造;給小像素間距固態發光裝置(包括含有發光體之發射裝置)提供減少之散射及/或光學串擾性質;給小像素間距固態發光裝置(包括含有發光體之發射裝置)提供增強之照明均勻性,同時提供減少之光學串擾;簡化製造且增強多色依序照明之LED顯示器的解析度;實現固態發光裝置之大模組化陣列之製造;簡化具有多個照明地帶及選擇性照明或避免照明選定照明目標之能力的下一代車輛前燈之製造;及實現在目標照明表面上的影像或資訊之突出。
熟習此項技術者將認識到對本發明之較佳具體實例之改良及修改。考慮所有此類改良及修改在本文中揭示的概念及隨後之申請專利範圍之範圍內。
10:覆晶LED
10A:覆晶LED
10B:覆晶LED
10C:LED
10D:LED
10-1A:LED
10-1B:LED
10-2A:LED
10-2B:LED
11:外主表面/光提取表面
11':外表面
11A:光提取表面
11B:光提取表面
12:側邊緣
12A:側邊緣
12B:側邊緣
14:內部透光表面/經圖案化之表面
15:基板
15A:基板
15B:基板
15C:基板
15D:基板
16:側部分
17:凹進/凸起特徵
21:第一半導體層
21A:表面延伸部
22:第二半導體層
25:發光作用區域
29:台面
39:凹口
40:介電反射體層
40-1:介電反射體層之第一部分
40-2:介電反射體層之第二部分
41-1:導通孔
41-2:導通孔
42:金屬反射體層
42-1:金屬反射體層之第一部分
42-2:金屬反射體層之第二部分
48:障壁層
48-1:障壁層之第一部分
48-2:障壁層之第二部分
50:鈍化層
52:開口
54:下表面
54A:光射入表面
54B:光射入表面
55:含金屬夾層
59:間隙
60:功能堆疊
60A:功能堆疊
60B:功能堆疊
61:陰極/第一電接點
61A:陰極
61B:陰極
61C:陰極
61D:陰極
62:陽極/第二電接點
62A:陽極
62B:陽極
62C:陽極
62D:陽極
63:微接點
64:微接點
70:道
70A:道
70B:道
72:凹槽或凹口
74:光隔離元件
74A:光隔離元件
74B:光隔離元件
74C:光隔離元件
74D:光隔離元件
75:光反射性或光吸收性材料
75A:光反射性或光吸收性材料
75B:光反射性或光吸收性材料
76:光隔離元件
76A:光隔離元件
76B:光隔離元件
80:透光區域
80A:透光區域
80A':透光區域
80B:透光區域
80B':透光區域
81:光阻
82:光提取凹口
84:光隔離元件
85:發光材料
86:光輸出區
86':光提取表面/光輸出區
87:光隔離元件
90:微透鏡
91:電極對
91-1:電極對
91-2:電極對
92:電極對
92-1:電極對
92-2:電極對
93:焊料凸塊
94:介面元件
94-1:介面元件
94-2:介面元件
99:底填充材料
101:第一介面載體
102:導電性導通孔
103:水平串串聯連接
104:開口
105:第二介面載體
105A:第二介面載體
106:傳導性導通孔/導電性導通孔
107:垂直串串聯連接
107A:垂直配置之並聯連接
110:光發射器
112:單一重複單元
120A:第一發射器陣列
120B:第二發射器陣列
122:控制電路系統
124:功率轉換器電路系統
126:驅動器電路系統
128A:開關電路系統群組
128B:開關電路系統群組
130:感測器
132:電源
134:光射入表面
135:載體
136:內部光隔離元件
137:未紋理化之區域
138:經紋理化或圖案化之光提取表面
139:額外光隔離元件
150:小間隙
152:LED陣列
154A:LED之最右行
154B:LED之鄰近行
155A1:LED
155A2:LED
155A3:LED
155A4:LED
156:光隔離元件
162:多個LED之陣列
164A:LED之最左行
164B:LED之鄰近行
165A1:LED
165A2:LED
165A3:LED
165A4:LED
166:光隔離元件
167:垂直線
168:固態發光裝置
170':互連件
170'-1:互連件
170'-2:互連件
170-1A:功能堆疊
170-1B:功能堆疊
170-2A:功能堆疊
170-2B:功能堆疊
170A:功能堆疊
170B:功能堆疊
170C:功能堆疊
170D:功能堆疊
171A:陽極-陰極對
171B:陽極-陰極對
171C:陽極-陰極對
171-1A:陽極-陰極對
171-2A:陽極-陰極對
172A:陽極-陰極對
172B:陽極-陰極對
172C:陽極-陰極對
172D:陰極
172-1B:陽極-陰極對
172-2B:陽極-陰極對
173:基板
173A:基板部分
173B:基板部分
173C:基板部分
173Z:第四基板部分
173-1:基板
173-2:基板
174A:側向表面
174B:側向表面
174C:側向表面
174D:側向表面
174-1A:側向表面
174-2B:側向表面
175A:主要發光表面部分
175B:主要發光表面部分
175C:主要發光表面部分
175D:發光表面部分
175-1A:發光表面部分
175-1B:發光表面部分
175-2A:發光表面部分
175-2B:發光表面部分
176:光隔離元件
176A:光隔離元件
176B:光隔離元件
176C:光隔離元件
176'A:延長之光隔離元件
176'B:延長之光隔離元件
177:光散佈及/或光重導向元件
177A:光散佈及/或光重導向元件
177B:光散佈及/或光重導向元件
177C:光散佈及/或光重導向元件
178:填充之凹口
179:未填充之凹口或凹槽
179':擴大凹口部分
179A:凹口或凹槽
179B:凹口或凹槽
179C:凹口或凹槽
179A1:第一寬度部分
179A2:第二寬度部分
179B1:第一寬度部分
179B2:第二寬度部分
179C1:第一寬度部分
179C2:第二寬度部分
180:發光材料
180':發光材料膜
181:過渡
182:固態發光裝置
184:升高之透光材料區域
185:寬度
186:固態發光裝置
188:固態發光裝置
189:可移除材料
190:固態發光裝置
191:黏著促進材料
194:固態發光裝置
195:載體
196A:光學元件
196B:光學元件
196C:光學元件
197A:光散佈及/或光重導向元件
197B:光散佈及/或光重導向元件
197C:光散佈及/或光重導向元件
200:固態發光裝置
202:固態發光裝置
203:像素間光散佈區域
204A:斜邊緣部分
204B:斜邊緣部分
204B-1:斜邊緣部分
204B-2:斜邊緣部分
204C:斜邊緣部分
205:固態發光裝置
206:固態發光裝置
207A:像素間光散佈區域
207B:像素間光散佈區域
208:光散射材料
210:次要基板
211:下表面
212:上表面
214A:三角形光散佈及/或光重導向區域
214B:三角形光散佈及/或光重導向區域
215A:底邊
215B:底邊
216A:頂點
216B:頂點
218A:光散佈及/或光重導向區域
218B:光散佈及/或光重導向區域
220:固態發光裝置
222:固態發光裝置
224A:三角形光散佈及/或光重導向區域
224B:三角形光散佈及/或光重導向區域
225A:底邊
225B:底邊
226A:頂點
226B:頂點
228:固態發光裝置
230:固態發光裝置
232A:矩形光散佈及/或光重導向區域
232B:矩形光散佈及/或光重導向區域
240:電路板
241:基板
242A:互連件
242B:互連件
242C:互連件
242D:互連件
243:電跡線
244A:帶狀電纜
244B:帶狀電纜
244C:帶狀電纜
244D:帶狀電纜
250:次基座
251:半導體晶圓
252A:互連件
252B:互連件
252C:互連件
252D:互連件
253:跡線
255:矩形陣列安裝區
260:次基座
261:半導體晶圓
262:接點
263:電跡線
265:矩形陣列安裝區
266:選定接點對
270A:功能堆疊
270B:功能堆疊
271A:陽極-陰極對
271B:陽極-陰極對
272A:陽極-陰極對
272B:陽極-陰極對
273A:基板部分
273B:基板部分
279:凹口或凹槽
280:次基座
281A:電極
281B:電極
282A:電極
282B:電極
290:次基座
291A:電極
291B:電極
292A:電極
292B:電極
293:焊料凸塊
295A:界壁
295B:界壁
300:固態發光裝置
304:固態發光裝置
305:第一介面元件
306:第一主表面
308:第二主表面
309:導電性導通孔
311:電接點
312:電接點
315:電接點
316:電接點
320-1:固態發光裝置
320-2:固態發光裝置
321:間隙
322-1:虛線箭頭
322-2:虛線箭頭
330:固態發光裝置
332A:虛線箭頭
332B:虛線箭頭
332C:虛線箭頭
340:固態發光裝置
340':固態發光裝置
341:第一凹口或凹槽
342A:虛線箭頭
343:第二凹口或凹槽
344:薄膜區域
345:底填充材料
346:第二交替凹口或凹槽
350:固態發光裝置
351:發射器區域
352:發射器區域
353:發射器區域
355A:光反射塗層
355C:光反射塗層
L:長度
W:寬度
10A:覆晶LED
10B:覆晶LED
10C:LED
10D:LED
10-1A:LED
10-1B:LED
10-2A:LED
10-2B:LED
11:外主表面/光提取表面
11':外表面
11A:光提取表面
11B:光提取表面
12:側邊緣
12A:側邊緣
12B:側邊緣
14:內部透光表面/經圖案化之表面
15:基板
15A:基板
15B:基板
15C:基板
15D:基板
16:側部分
17:凹進/凸起特徵
21:第一半導體層
21A:表面延伸部
22:第二半導體層
25:發光作用區域
29:台面
39:凹口
40:介電反射體層
40-1:介電反射體層之第一部分
40-2:介電反射體層之第二部分
41-1:導通孔
41-2:導通孔
42:金屬反射體層
42-1:金屬反射體層之第一部分
42-2:金屬反射體層之第二部分
48:障壁層
48-1:障壁層之第一部分
48-2:障壁層之第二部分
50:鈍化層
52:開口
54:下表面
54A:光射入表面
54B:光射入表面
55:含金屬夾層
59:間隙
60:功能堆疊
60A:功能堆疊
60B:功能堆疊
61:陰極/第一電接點
61A:陰極
61B:陰極
61C:陰極
61D:陰極
62:陽極/第二電接點
62A:陽極
62B:陽極
62C:陽極
62D:陽極
63:微接點
64:微接點
70:道
70A:道
70B:道
72:凹槽或凹口
74:光隔離元件
74A:光隔離元件
74B:光隔離元件
74C:光隔離元件
74D:光隔離元件
75:光反射性或光吸收性材料
75A:光反射性或光吸收性材料
75B:光反射性或光吸收性材料
76:光隔離元件
76A:光隔離元件
76B:光隔離元件
80:透光區域
80A:透光區域
80A':透光區域
80B:透光區域
80B':透光區域
81:光阻
82:光提取凹口
84:光隔離元件
85:發光材料
86:光輸出區
86':光提取表面/光輸出區
87:光隔離元件
90:微透鏡
91:電極對
91-1:電極對
91-2:電極對
92:電極對
92-1:電極對
92-2:電極對
93:焊料凸塊
94:介面元件
94-1:介面元件
94-2:介面元件
99:底填充材料
101:第一介面載體
102:導電性導通孔
103:水平串串聯連接
104:開口
105:第二介面載體
105A:第二介面載體
106:傳導性導通孔/導電性導通孔
107:垂直串串聯連接
107A:垂直配置之並聯連接
110:光發射器
112:單一重複單元
120A:第一發射器陣列
120B:第二發射器陣列
122:控制電路系統
124:功率轉換器電路系統
126:驅動器電路系統
128A:開關電路系統群組
128B:開關電路系統群組
130:感測器
132:電源
134:光射入表面
135:載體
136:內部光隔離元件
137:未紋理化之區域
138:經紋理化或圖案化之光提取表面
139:額外光隔離元件
150:小間隙
152:LED陣列
154A:LED之最右行
154B:LED之鄰近行
155A1:LED
155A2:LED
155A3:LED
155A4:LED
156:光隔離元件
162:多個LED之陣列
164A:LED之最左行
164B:LED之鄰近行
165A1:LED
165A2:LED
165A3:LED
165A4:LED
166:光隔離元件
167:垂直線
168:固態發光裝置
170':互連件
170'-1:互連件
170'-2:互連件
170-1A:功能堆疊
170-1B:功能堆疊
170-2A:功能堆疊
170-2B:功能堆疊
170A:功能堆疊
170B:功能堆疊
170C:功能堆疊
170D:功能堆疊
171A:陽極-陰極對
171B:陽極-陰極對
171C:陽極-陰極對
171-1A:陽極-陰極對
171-2A:陽極-陰極對
172A:陽極-陰極對
172B:陽極-陰極對
172C:陽極-陰極對
172D:陰極
172-1B:陽極-陰極對
172-2B:陽極-陰極對
173:基板
173A:基板部分
173B:基板部分
173C:基板部分
173Z:第四基板部分
173-1:基板
173-2:基板
174A:側向表面
174B:側向表面
174C:側向表面
174D:側向表面
174-1A:側向表面
174-2B:側向表面
175A:主要發光表面部分
175B:主要發光表面部分
175C:主要發光表面部分
175D:發光表面部分
175-1A:發光表面部分
175-1B:發光表面部分
175-2A:發光表面部分
175-2B:發光表面部分
176:光隔離元件
176A:光隔離元件
176B:光隔離元件
176C:光隔離元件
176'A:延長之光隔離元件
176'B:延長之光隔離元件
177:光散佈及/或光重導向元件
177A:光散佈及/或光重導向元件
177B:光散佈及/或光重導向元件
177C:光散佈及/或光重導向元件
178:填充之凹口
179:未填充之凹口或凹槽
179':擴大凹口部分
179A:凹口或凹槽
179B:凹口或凹槽
179C:凹口或凹槽
179A1:第一寬度部分
179A2:第二寬度部分
179B1:第一寬度部分
179B2:第二寬度部分
179C1:第一寬度部分
179C2:第二寬度部分
180:發光材料
180':發光材料膜
181:過渡
182:固態發光裝置
184:升高之透光材料區域
185:寬度
186:固態發光裝置
188:固態發光裝置
189:可移除材料
190:固態發光裝置
191:黏著促進材料
194:固態發光裝置
195:載體
196A:光學元件
196B:光學元件
196C:光學元件
197A:光散佈及/或光重導向元件
197B:光散佈及/或光重導向元件
197C:光散佈及/或光重導向元件
200:固態發光裝置
202:固態發光裝置
203:像素間光散佈區域
204A:斜邊緣部分
204B:斜邊緣部分
204B-1:斜邊緣部分
204B-2:斜邊緣部分
204C:斜邊緣部分
205:固態發光裝置
206:固態發光裝置
207A:像素間光散佈區域
207B:像素間光散佈區域
208:光散射材料
210:次要基板
211:下表面
212:上表面
214A:三角形光散佈及/或光重導向區域
214B:三角形光散佈及/或光重導向區域
215A:底邊
215B:底邊
216A:頂點
216B:頂點
218A:光散佈及/或光重導向區域
218B:光散佈及/或光重導向區域
220:固態發光裝置
222:固態發光裝置
224A:三角形光散佈及/或光重導向區域
224B:三角形光散佈及/或光重導向區域
225A:底邊
225B:底邊
226A:頂點
226B:頂點
228:固態發光裝置
230:固態發光裝置
232A:矩形光散佈及/或光重導向區域
232B:矩形光散佈及/或光重導向區域
240:電路板
241:基板
242A:互連件
242B:互連件
242C:互連件
242D:互連件
243:電跡線
244A:帶狀電纜
244B:帶狀電纜
244C:帶狀電纜
244D:帶狀電纜
250:次基座
251:半導體晶圓
252A:互連件
252B:互連件
252C:互連件
252D:互連件
253:跡線
255:矩形陣列安裝區
260:次基座
261:半導體晶圓
262:接點
263:電跡線
265:矩形陣列安裝區
266:選定接點對
270A:功能堆疊
270B:功能堆疊
271A:陽極-陰極對
271B:陽極-陰極對
272A:陽極-陰極對
272B:陽極-陰極對
273A:基板部分
273B:基板部分
279:凹口或凹槽
280:次基座
281A:電極
281B:電極
282A:電極
282B:電極
290:次基座
291A:電極
291B:電極
292A:電極
292B:電極
293:焊料凸塊
295A:界壁
295B:界壁
300:固態發光裝置
304:固態發光裝置
305:第一介面元件
306:第一主表面
308:第二主表面
309:導電性導通孔
311:電接點
312:電接點
315:電接點
316:電接點
320-1:固態發光裝置
320-2:固態發光裝置
321:間隙
322-1:虛線箭頭
322-2:虛線箭頭
330:固態發光裝置
332A:虛線箭頭
332B:虛線箭頭
332C:虛線箭頭
340:固態發光裝置
340':固態發光裝置
341:第一凹口或凹槽
342A:虛線箭頭
343:第二凹口或凹槽
344:薄膜區域
345:底填充材料
346:第二交替凹口或凹槽
350:固態發光裝置
351:發射器區域
352:發射器區域
353:發射器區域
355A:光反射塗層
355C:光反射塗層
L:長度
W:寬度
圖1為根據本發明之具體實例的單一覆晶LED之側橫截面圖示,該單一覆晶LED包括接近該LED之半導體層圖案化之一透光表面,包括接近半導體層之一多層反射體,且包括在多層反射體與LED之電接點之間的一鈍化層,其中單一LED表示可在覆晶LED陣列中使用之覆晶。
圖2A為根據本發明之具體實例的可在覆晶陣列中使用之覆晶LED之平面圖相片,其中透明基板面向上。
圖2B為圖2A之覆晶LED之平面圖相片,其中電極面向上。
圖3A為可在本發明之具體實例中使用的多LED晶片之平面圖相片,該多LED晶片包括在面向上之單一透明基板上的四個覆晶類型LED之陣列。
圖3B為圖3A之多LED晶片之平面圖相片,其中電極面向上。
圖4A為可在本發明之具體實例中使用的多LED晶片之平面圖相片,該多LED晶片包括在面向上之單一透明基板上的一百個覆晶LED之陣列。
圖4B為圖4A之多LED晶片之平面圖相片,其中電極面向上。
圖5A至圖5C為根據本發明之某些具體實例的多LED晶片之平面圖圖示,該多LED晶片包括在各種製造狀態中在面向上之單一透明基板上的十六個覆晶LED之陣列,以界定在覆晶LED之間的凹槽或凹口以實現自光提取表面延伸至基板之內部內的光隔離元件之形成及在光提取表面上沈積發光材料。
圖5D為在其中形成光隔離元件後面向下的透明基板之平面圖圖示。
圖5E為根據本發明之某些具體實例的多LED晶片之平面圖圖示,該多LED晶片包括在光隔離元件之間形成於圖5D之基板上的十六個覆晶LED之陣列。
圖6A至圖6C為根據本發明之一具體實例的圖5A至圖5C之多LED晶片之側橫截面圖圖示,其中在各種製造狀態中單一透明基板面向下,以形成自基板之光提取表面延伸至基板之內部內的光隔離元件及在光提取表面上沈積發光材料。
圖7A為根據本發明之一具體實例的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在面向下之單一透明基板上的一陣列覆晶LED,包括自光射入表面延伸至基板之內部內之光隔離元件,且包括配置於光提取表面上之發光材料。
圖7B為根據本發明之一具體實例的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在面向下之單一透明基板上的一陣列覆晶LED,包括自紋理化之光提取表面延伸至基板之內部內之光隔離元件,且包括配置於光提取表面上之發光材料。
圖7C為根據本發明之一具體實例的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在面向下之單一透明基板上的一陣列覆晶LED、自基板之光射入表面延伸至基板之內部內的第一組光隔離元件、自基板之光提取表面延伸至基板之內部內的第二組光隔離元件及配置於光提取表面上之一發光材料。
圖8A至圖8D為根據本發明之一具體實例的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在面向下之單一透明基板上的一陣列覆晶LED,包括自基板之光提取表面延伸至基板之內部內的光隔離元件,與在各種製造狀態中之裝置一起:在光提取表面中形成光提取凹口,在光提取凹口中沈積一或多種發光材料,及在沈積於光提取凹口中之一或多種發光材料上形成透鏡。
圖9A至圖9C為根據本發明之一具體實例的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在面向下之單一透明基板上的一陣列覆晶LED、自基板之光射入表面延伸至基板之內部內的第一組光隔離元件及自基板之光提取表面延伸至基板之內部內的第二組光隔離元件,與在各種製造狀態中之裝置一起:在光提取表面上形成凸起特徵,在凸起特徵之間沈積一或多種發光材料,及在沈積於光提取凹口中之該一或多種發光材料上形成透鏡。
圖10A至圖10C為根據本發明之一具體實例的發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在單一透明基板上之一陣列覆晶LED,包括自基板之光射入表面延伸至基板之內部內的第一組光隔離元件,及自基板之光提取表面延伸至基板之內部內的第二組光隔離元件,與在各種製造狀態中之陣列一起:在光提取表面上形成凸起特徵,在凸起特徵之間沈積一或多種發光材料,及在該一或多種發光材料上形成透鏡。
圖11A為接近介面元件(視情況,以特殊應用積體電路(ASIC)或載體基板或次基座體現)及焊料凸塊配置的圖6C之多LED晶片之側橫截面分解圖圖示。
圖11B為在焊料凸塊結合過程及在多LED晶片與介面元件之間添加底填充材料完成後的圖11A之多LED晶片及介面元件之側橫截面圖。
圖12A為包括在單一透明基板上的十六個覆晶LED之陣列的發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖圖示,其中電極面向上。
圖12B為用於圖12A之發光裝置的電介面之下部層之平面圖圖示,具有多個水平串串聯連接,每一者包括用於與發光裝置之陽極耦接之多個導電性導通孔,且其中下部層進一步包括准許界定於電介面之上部層中的傳導性導通孔之通過之開口。
圖12C為用於圖12A之發光裝置的電介面之上部層之平面圖圖示,具有多個垂直串串聯連接,每一者包括用於與發光裝置之陰極耦接之多個導電性導通孔。
圖12D為疊加於圖12B之下部層上以形成用於圖12A之發光裝置之電介面的圖12C之上部層之平面圖圖示。
圖12E為與圖12A之發光裝置耦接的圖12D之電介面之平面圖圖示。
圖13A為包括在單一透明基板上的十六個覆晶LED之陣列的發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖圖示,其中電極面向上。
圖13B為用於圖13A之發光裝置的電介面之下部層之平面圖圖示,具有多個水平串串聯連接,每一者包括用於與發光裝置之陽極耦接之多個導電性導通孔,且其中下部層進一步包括准許界定於電介面之上部層中的傳導性導通孔之通過之開口。
圖13C為用於圖13A之發光裝置的電介面之上部層之平面圖圖示,具有多個垂直配置之並聯連接,每一者包括用於與發光裝置之陰極耦接之多個導電性導通孔。
圖13D為疊加於圖13B之下部層上以形成用於圖13A之發光裝置之電介面的圖13C之上部層之平面圖圖示。
圖13E為根據本發明之一具體實例的與圖13A之發光裝置耦接的圖13D之電介面之平面圖圖示。
圖14A為根據本發明之一具體實例的經組態以產生色彩之第一組合的可定址多LED發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖。
圖14B為根據本發明之一具體實例的經組態以產生色彩之第二組合的可定址多LED發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖。
圖14C為根據本發明之一具體實例的經組態以產生色彩之第三組合的可定址多LED發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖。
圖14D為根據本發明之一具體實例的經組態以產生色彩之第四組合的可定址多LED發光裝置(例如,多LED晶片)之平面圖。
圖15為展示包括兩個發射器陣列(例如,視情況,以兩個多LED晶片體現)之發光裝置之組件之間的互連件之簡化示意圖,每一發射器陣列包括可個別定址覆晶LED。
圖16為根據本發明之一具體實例的發光裝置之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在面向下且接合至一載體之單一透明基板上的一陣列覆晶LED,具有自基板之光射入表面延伸至基板之內部內的第一組光隔離元件、自載體之光提取表面延伸至載體之內部內的第二組光隔離元件及配置於載體之光提取表面上之一發光材料。
圖17為根據本發明之一具體實例的發光裝置之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在第一透明基板(例如,以第一多LED晶片體現)上的第一陣列之覆晶LED及在第二透明基板(例如,以第二多LED晶片體現)上的第二陣列之覆晶LED,兩個透明基板皆接合至一載體,其中每一基板包括自基板之光射入表面延伸至基板之內部內的第一組光隔離元件及自基板之光提取表面延伸至該基板之內部內的第二組光隔離元件,該載體包括自載體之光射入表面延伸至載體之內部內的另一組光隔離元件,且發光材料配置於載體之紋理化或圖案化之光提取表面上。
圖18為根據本發明之一具體實例的發光裝置之側橫截面圖圖示,該發光裝置包括在第一透明基板(例如,以第一多LED晶片體現)上的第一陣列之覆晶LED及在第二透明基板(例如,以第二多LED晶片體現)上的第二陣列之覆晶LED、經配置以與每一基板之光提取表面接觸之一發光材料及經配置以支撐發光材料層及每一基板之一載體,其中每一基板包括自基板之光射入表面延伸至基板之內部內的第一組光隔離元件及自基板之光提取表面延伸至該基板之內部內的第二組光隔離元件,該載體包括自載體之光射入表面延伸至載體之內部內的另一組光隔離元件,且載體包括紋理化或圖案化之光提取表面。
圖19為根據本發明之一具體實例的發光裝置之俯視圖,該發光裝置包括支撐發光裝置(例如,以四個多LED晶片體現)之四個可個別定址陣列的一載體,每一發光裝置包括在個別LED之間的光隔離元件。
圖20A為包括十六個LED(例如,十六個像素)之陣列的發光裝置(例如,多LED晶片)之俯視圖數位相片,其中在個別LED之間的光隔離元件形成暗網格,且其中每一LED展示處於未照明狀態中。
圖20B為圖20A之發光裝置之俯視圖數位相片,其中電流供應至四個LED之最右行,展示四個LED之最右行被照明,展示歸因於來自LED之最右行的光之溢出,LED之一鄰近行被部分照明,且展示鄰近照明之LED之間的未照明或「暗」地帶。
圖20C為圖20B之數位相片之色彩倒轉型式。
圖21A為包括多個LED之陣列的發光裝置(例如,多LED晶片)之八像素部分之俯視圖強度映射影像,展示四個LED之最左行被照明,展示歸因於來自LED之最左行的光之溢出,四個LED之一鄰近行被部分照明,且展示鄰近照明之LED之間的未照明或「暗」地帶。
圖21B包括用於圖21A之四個照明之LED之最左行的相對光強度(百分比)對位置(毫米)之四個覆疊曲線。
圖22A為在於基板之至少一部分中形成凹口或凹槽後包括兩個LED的在製造期間之固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖。
圖22B為在光隔離元件及透光材料在凹口或凹槽中之依序添加後的圖22A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖,其中透光材料用以增強在固態發光裝置之發光表面處的像素間照明以減少在LED照明時在LED之間的未照明或「暗」區域之出現。
圖22C為在於基板上及於在凹口或凹槽內之透光材料上塗覆發光材料後的圖22B之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖23A為包括多個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖,具有依序填充有光隔離元件及透光材料的在基板之至少一部分中之凹口或凹槽,具有相對於基板之表面升高之透光材料區域,且具有配置於基板及升高之透光材料區域上之發光材料。
圖23B為包括四個LED的圖23A之固態發光裝置部分之至少一部分之俯視圖,其中虛線描繪升高之透光材料區域。
圖24A為在製造期間包括多個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖,其中基板部分包括過大厚度且包括依序填充有提供光隔離效用之第一材料及提供光散佈或光重導向效用之第二材料的凹口或凹槽,且其中載體基板或次基座具有定位於固態發光裝置之陽極-陰極對下方但不與固態發光裝置之陽極-陰極對接觸的多個電極對。
圖24B為在將陽極-陰極對安裝至載體基板或次基座之電極對、基板及嵌入於其中的材料之變薄及發光材料層在基板上之形成後的圖24A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖25A為在製造期間包括多個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖,其中基板部分包括過大厚度且包括填充有可移除(例如,犧牲)材料之凹口或凹槽,其中多個陽極-陰極對與介面元件(例如,ASIC,或載體基板或次基座)之多個電極對傳導性電連通地安裝,且其中底填充材料配置於多LED晶片與介面元件之間。
圖25B為在基板及嵌入於其中的可移除材料之變薄後的圖25A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖25C為在發光材料層在基板上之形成後的圖25B之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖25D為在可移除材料自基板移除後的圖25C之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖26A為包括多個LED及安裝於介面元件(例如,ASIC,或載體基板或次基座)上之一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖,其中未填充之凹口或凹槽界定於基板中,黏著促進材料配置於基板上,發光材料膜配置於基板及黏著促進材料上,且其中底填充材料配置於多LED晶片與介面元件之間。
圖26B為在將發光材料膜黏著於基板上後的圖26A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖,其中凹口或凹槽配置於保持未填充之LED之間。
圖27A為在某些製造步驟之執行後之包括三個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,其中凹口或凹槽界定於鄰近LED之間的基板之部分中,且其中每一凹口或凹槽之寬度之第一部分填充有光隔離元件。
圖27B為在添加至少一種透光材料以填充每一凹口或凹槽之寬度之第二部分後的圖27A之固態發光裝置之部分之側橫截面圖,其中至少一種透光材料與每一凹口或凹槽中之光隔離元件接觸。
圖28A為三個LED之側橫截面圖,每一LED包括一基板部分且沿著其第一側向表面安裝至一載體。
圖28B為在於每一LED之第二側向表面及對應的基板部分上形成至少一種光影響元件後的圖28A之三個LED及載體之側橫截面圖。
圖28C為在將三個LED安裝至一載體基板或次基座後且在於鄰近LED之側向表面之間形成透光材料後的併有圖28B之LED的固態發光裝置之一部分之側橫截面圖。
圖28D為在於每一LED之基板部分上及於至少一種光影響元件及鄰近LED之間的透光材料上塗覆發光材料後的圖28C之固態發光裝置部分之側橫截面圖。
圖29A為包括兩個LED及界定含有一光隔離元件之凹口或凹槽之一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,且其中基板包括接近光隔離元件配置之斜邊緣部分。
圖29B為在於基板、斜邊緣部分及光隔離元件上塗覆發光材料後的圖29A之固態發光裝置部分之側橫截面圖,其中斜邊緣部分用以增強在固態發光裝置之發光表面處的像素間照明以減少在LED照明時在LED之間的未照明或「暗」區域之出現。
圖30A為包括多個LED及安裝於介面元件(例如,ASIC,或載體基板或次基座)上之一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖,其中未填充之凹口或凹槽界定於基板、該基板之接近凹口或凹槽的斜邊緣部分及配置於多LED晶片與介面元件之間的底填充材料中。
圖30B為在於基板上添加黏著促進材料及在黏著促進材料上黏著發光材料膜後的圖30A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖31為包括三個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,其中凹口或凹槽界定於基板之在鄰近LED之間的部分中,每一凹口或凹槽填充有一光隔離元件,一發光材料層配置於基板及光隔離元件上,次要基板配置於發光材料層上且包括接近發光材料層的在其中之三角形光重導向區域,且光散射材料配置於次要基板上。
圖32為包括三個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,其中凹口或凹槽界定於基板之在鄰近LED之間的部分中,每一凹口或凹槽填充有一光隔離元件,一發光材料膜層配置於基板上,一次要基板配置於發光材料膜層上且包括在次要基板中且延伸穿過發光材料膜層之矩形光重導向區域,且光散射材料配置於次要基板上,其中光重導向區域為與光隔離元件實質上相同的寬度。
圖33為包括三個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,其中凹口或凹槽界定於基板之在鄰近LED之間的部分中,每一凹口或凹槽填充有一光隔離元件,一發光材料膜層配置於基板及光隔離元件上,一次要基板配置於發光材料層上且包括在其中之三角形光重導向區域,且光散射材料配置於次要基板上,其中三角形光重導向區域各包括延伸穿過光散射材料之一底邊部分。
圖34為包括三個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,其中凹口或凹槽界定於基板之在鄰近LED之間的部分中,每一凹口或凹槽填充有延伸超出基板之一光隔離元件,一發光材料層配置於光隔離元件之間的基板上,一次要基板配置於發光材料層上且包括在其中之三角形光重導向區域,且一光散射材料配置於次要基板上,其中三角形光重導向區域各包括延伸穿過光散射材料之一底邊部分。
圖35為包括三個LED及一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面圖,其中凹口或凹槽界定於基板之在鄰近LED之間的部分中,每一凹口或凹槽填充有一光隔離元件,一發光材料膜層配置於基板上,一次要基板配置於發光材料層上且包括在次要基板中且延伸穿過發光材料層之矩形光重導向區域,且光散射材料配置於次要基板上,其中光重導向區域在寬度上比光隔離元件窄。
圖36為用於操作包括如本文中所揭示之一高密度LED陣列(例如,體現至少一個多LED晶片)之固態發光裝置的測試設備之電路板與載體基板或次基座之間的互連件之俯視圖。
圖37A為支撐通向適合於收納包括高密度LED陣列之固態發光裝置(例如,多LED晶片)之矩形陣列安裝區之多個電跡線且可用作測試設備之部分的半導體晶圓之載體基板或次基座之俯視圖。
圖37B為圖37A之色彩倒轉型式。
圖38A為圖37A及圖37B之載體基板或次基座之放大部分,且圖38B為圖38A之色彩倒轉型式。
圖39A為包括與單一基板(例如,視情況以一個多LED晶片體現)相關聯之兩個覆晶LED的固態發光裝置之一部分之側橫截面示意性總成圖,其中陽極與陰極具有相對於彼此不同的高度,且配置於沿著載體基板或次基座之頂表面提供的不同高度之電極上方(不接觸)。
圖39B為包括配置於單一基板(例如,視情況以一個多LED晶片體現)上之兩個覆晶LED的固態發光裝置之一部分之側橫截面示意性總成圖,其中陽極與陰極具有相對於彼此不同的高度,且配置於沿著載體基板或次基座之頂表面提供的電極上方(不接觸),其中每電極對有一個電極包括含有焊料凸塊材料之邊界壁。
圖40A為在界定在連接LED之基板中界定之凹口或凹槽前包括多個LED及安裝於介面元件(例如,ASIC或載體基板或次基座)上之一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖。
圖40B為在於基板中形成凹口或凹槽後的圖40A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖40C為在將可移除(例如,犧牲)材料添加至凹口或凹槽後且在於基板及可移除材料上形成發光材料層後的圖40B之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖40D為在可移除材料自凹口或凹槽移除後的圖40C之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖41為包括多個LED及安裝於以載體基板或次基座體現之第一介面元件上之一基板的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面示意圖,該載體基板或次基座包括配置於第一及第二主表面上之電接點,具有配置於其間之導電性導通孔,且其中載體基板或次基座定位於以ASIC體現之第二介面元件上以實現載體基板或次基座在多LED晶片與ASIC之間的安裝。
圖42為在於多LED晶片之基板中界定凹口或凹槽前的安裝於單一介面元件(例如,ASIC,或載體基板或次基座)上之兩個固態發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面示意圖。
圖43為在於連接多LED晶片之LED之基板中界定凹口或凹槽前的安裝於多個介面元件(例如,ASIC,或載體基板或次基座)上之單一固態發光裝置(例如,多LED晶片)之側橫截面示意圖。
圖44A為包括界定於多LED晶片之不同LED之磊晶層之間之一凹槽或凹口的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖。
圖44B為在安裝於介面元件(例如,ASIC,或載體基板或次基座)上後的圖44A之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖。
圖44C為在於多LED晶片與介面元件之間添加底填充材料及在基板中形成凹口或凹槽後的圖44B之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖,其中凹口或凹槽延伸穿過基板的大部分,但並非全部。
圖44D為在於多LED晶片與介面元件之間添加底填充材料及在基板中形成凹口或凹槽後的圖44B之固態發光裝置部分之側橫截面示意圖,其中凹口或凹槽延伸穿過基板之全部厚度以到達底填充材料。
圖45為包括界定於多LED晶片之鄰近LED之間的凹槽或凹口且具有具有不同特性之不同發射器區域的固態發光裝置(例如,多LED晶片)之一部分之側橫截面示意圖。
Claims (32)
- 一種多LED晶片,其包含:
一功能堆疊,包括複數個半導體層和一作用區域;
一LED陣列,其形成在該功能堆疊中且界定複數個像素,其中該LED陣列的每個LED包括被配置在該作用區域上方的透光基板材料部分;
複數個光隔離元件,其係與在該複數個像素的至少一些像素之間的邊界對齊,該複數個光隔離元件包括配置在該LED陣列中的不同LED的基板材料部分之間的反射材料;以及
一底填充材料,其與在該複數個像素中的至少一些像素之間的邊界對齊;
其中該複數個光隔離元件包括至少一凹口,其建構成暴露該底填充材料。 - 如請求項1所述之多LED晶片,其中該底填充材料包括介電材料。
- 如請求項1所述之多LED晶片,其中每個基板材料部分是彼此不連續的且與該複數個像素的不同像素對齊。
- 如請求項3所述之多LED晶片,其中該至少一凹口延伸穿過該LED陣列的至少兩相鄰LED的基板材料部分的整個厚度。
- 一種多LED晶片,其包含:
一功能堆疊,包括複數個半導體層和一作用區域;
一LED陣列,其形成在該功能堆疊中且界定複數個像素,其中該LED陣列的每個LED包括被配置在該作用區域上方的基板材料部分;
複數個光隔離元件,其配置在該複數個像素的不同像素之間,該複數個光隔離元件包括配置在該LED陣列中的不同LED的基板材料部分之間的反射材料,其中該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在所述不同像素之間的通過;
複數個接界部分,其中該複數個像素的每個像素包括該複數個接界部分的至少一個接界部分;
複數個像素間光散佈區域,其經組態以經由該複數個接界部分中之接界部分傳輸光以增強在該多LED晶片之與該複數個光隔離元件對齊或接近該複數個光隔離元件的發光表面部分處之像素間照明;
至少一發光材料,其配置在該複數個像素間光散佈區域上方;以及
一底填充材料,其與在該複數個像素中的至少一些像素之間的邊界對齊;
其中該複數個光隔離元件包括至少一凹口,其建構成暴露該底填充材料。 - 如請求項5所述之多LED晶片,其進一步包括一底填充材料,其與在該複數個像素中的至少一些像素之間的邊界對齊。
- 如請求項6所述之多LED晶片,其中該複數個光隔離元件包括至少一凹口,其建構成暴露該底填充材料。
- 如請求項5所述之多LED晶片,其中該LED陣列經組態以經由所述基板材料部分傳輸LED發射,該LED陣列包括至少一陽極-陰極對,每個基板材料部分配置在該功能堆疊和該至少一發光材料之間,以及該功能堆疊配置在該基板材料部分和該至少一陽極-陰極對之間。
- 一種用於製造一固態發光裝置之方法,該方法包含:
界定複數個LED,其中該複數個LED的每個LED包括在基板上的作用層以及陽極和陰極,其中所述陽極和所述陰極形成陽極-陰極對以與該作用層傳導性電連通;
施加一底填充材料(1)在該複數個LED之間以及(2)在每對陽極-陰極對的所述陽極和所述陰極之間;以及
在施加該底填充材料之後,薄化每個基板部分。 - 如請求項9所述之方法,其中該複數個LED的每個LED包括前側以及與該前側相對的背側,每個LED的該基板部分比起該背側更靠近該前側,以及每個LED的該陽極-陰極對係沿著該背側配置。
- 如請求項9所述之方法,其進一步包括在薄化每個基板部分之後,形成一發光材料在每個LED的該基板部分上方。
- 如請求項9所述之方法,其進一步包括形成一發光材料在該複數個LED上方。
- 如請求項9所述之方法,其進一步包括形成與該複數個LED中的至少一些LED之間的邊界對齊之複數個光隔離元件,該複數個光隔離元件包括配置在該複數個LED中的不同LED的基板材料部分之間的反射材料。
- 如請求項9所述之方法,其中施加該底填充材料包括施加該底填充材料以接觸該複數個LED中的每個LED的該基板部分。
- 如請求項9所述之方法,其中用於該複數個LED中的每個LED之該陽極-陰極對係與該複數個LED中的其他各個LED之該陽極-陰極對電隔離。
- 一種多LED晶片,其包含:
一LED陣列,其配置成產生LED發射;
複數個光隔離元件,其係與在至少一些LED之間的邊界對齊;以及
發光材料,其經組態以接收該LED發射之至少一部分及回應性地產生發光體發射,其中該發光材料包含複數個光輸出區,其中在該複數個光輸出區中的光輸出區之間的邊界係與該複數個光隔離元件對齊,以及其中在該光輸出區之間的該邊界包括相對於在該光輸出區內的發光材料之存在減少的發光材料;
其中該LED陣列界定了複數個像素。 - 如請求項16所述之多LED晶片,其中該LED陣列的每個LED呈一覆晶組態。
- 如請求項17所述之多LED晶片,其進一步包括透光基板,其中該複數個光隔離元件的部分延伸至該透光基板的內部中。
- 如請求項17所述之多LED晶片,其中該透光基板包括生長基板,其中該LED陣列的作用層係於該生長基板上方生長。
- 如請求項17所述之多LED晶片,其中該透光基板界定了複數個光提取凹口,並且該發光材料係配置成至少部分在該複數個光提取凹口內。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其中該複數個光隔離元件中的至少一些光隔離元件係配置在該複數個光輸出區中的不同光輸出區之間。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其中該複數個LED中的每個LED包括對應的基板部分,以及其中該複數個LED的至少一些光隔離元件係設置在該複數個LED的相鄰LED的側向表面之間或者沿著該複數個LED的相鄰LED的側向表面設置。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其中該複數個LED中的每個LED包括對應的基板部分,其包含經紋理化之光提取表面。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其中該複數個光隔離元件中的每個光隔離元件包括光反射材料。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其中該複數個光隔離元件中的每個光隔離元件包括複數個未填充之空隙。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其進一步包括一底填充材料,其與在該複數個光輸出區中的至少一些光輸出區之間的邊界對齊。
- 如請求項16所述之多LED晶片,其中該LED陣列中的每個LED包括陽極-陰極對,並且用於該複數個LED中的每個LED之該陽極-陰極對係與該複數個LED中的其他各個LED之該陽極-陰極對電隔離。
- 一種用於製造一多LED晶片之方法,該方法包含:
在支撐一LED陣列之一基板中界定複數個凹口或凹槽,其中該複數個凹口或凹槽中的凹口或凹槽通常設置在該LED陣列中的LED之間,以及該基板包括複數個陽極-陰極對,該複數個陽極-陰極對係與該LED陣列傳導性電連通;
薄化該基板;及
施加至少一發光材料於該基板上方,其中該至少一發光材料經組態以接受該LED陣列的一部分發射以及回應性地產生發光體發射。 - 如請求項28所述之方法,其中:
該LED陣列配置成經由該基板的複數個透光部分傳輸LED發射;以及
該方法進一步包括在該基板中形成複數個光隔離元件,該複數個光隔離元件經組態以減少LED發射在該複數個透光部分中的不同透光部分之間的通過。 - 如請求項28所述之方法,其進一步包括在薄化該基板之前,施加一底填充材料(1)在該LED陣列中的LED之間以及(2)在每對陽極-陰極對的所述陽極和所述陰極之間。
- 如請求項28所述之方法,其中該LED陣列中的每個LED包括前側以及與該前側相對的背側,每個LED的該基板部分比起該背側更靠近該前側,以及每個LED的該陽極-陰極對係沿著該背側配置。
- 如請求項28所述之方法,其中用於該LED陣列中的每個LED之該陽極-陰極對係與該LED陣列中的其他各個LED之該陽極-陰極對電隔離。
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