用于微型LED的微光导制造技术

一种制造用于使从微型LED发出的光准直的截头圆锥形微光导的方法。所述方法包括将UV可固化材料的层沉积到基板上。使用具有圆锥形照射轮廓的UV光选择性固化所述层的第一部分，以限定所述截头圆锥形微光导的形状。将所述UV可固化材料显影以移除所述层的第一部分和所述层的第二部分中的一者，其中所述层的第二部分是未固化的。是未固化的。是未固化的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于微型LED的微光导


[0001]本公开涉及发光二极管(light emitting diode,LED)领域。更具体地，本公开涉及提高LED发光效率的方法。

技术介绍

[0002]LED将电能转化为光能。在半导体LED中，这通常经由，当来自n型掺杂半导体层的电子和来自p型掺杂半导体层的空穴发生再结合时的电子
‑
空穴跃迁(electron
‑
hole transition)而发生。进行主光发射的区域可称为主动区(active region)。LED中量子阱处产生的光可以沿所有方向发射，但在LED材料边界处的折射率的变化意味着只有入射角在临界角范围(逃逸范围)内的发射光线可被发射。甚至在逃逸范围内的一些光也可能因角度变化造成的小的菲涅耳(Fresnel)损失而损失。如果入射角超出逃逸范围，则可能发生全内反射。LED生产中的一个主要挑战是提高提取效率，并尽可能多地捕获发射的光。
[0003]一些LED直接向空气发射。发射效率可以说是，相对于产生的光子总数，从LED逃逸到空气中的光子数。基板材料的折射率通常远高于空气的折射率，因此只有以接近出射表面法线的角度入射的光才能逸出。LED通常耦合至光收集装置，例如投影透镜，而不是直接至空气。在这种情况下，由于LED发出的一些光以一定角度发散导致LED与光收集装置之间的界面处可能有进一步的损失，使得光无法到达与光收集装置的界面。然后，发射效率取决于从LED中逃逸的光子的比例以及由光收集装置捕获的那些逃逸光子的比例。
[0004]捕获逃逸光子的效率可取决于相对于光收集角度(立体角，通过该立体角至少一半可用光子被光收集装置捕获)，发散光角度(由发射光的半功率光束宽度形成的立体角)的大小。LED以接近具有120
°
的半高全宽(full
‑
width half maximum,FWHM)的朗伯发射(Lambertian emission)的角度分布来发射光。透镜的接收角可以由其F值决定，对于典型投影透镜，F值可以是F/2.5或F/3，分别给出11.3
°
和9.5
°
的接收角。通过朗伯LED发射的光只有2.7％在
±
9.5
°
内，因此97.3％的光由于未进入透镜而损失。因此，需要提高从LED的发射效率并使发射的光准直。
[0005]现有解决方案可能依赖于LED半导体材料的精确蚀刻或LED器件的芯片台面(chip mesa)的成形。台面的形状可设计为从主动区发射的光以下述方式反射朝向发射表面：更多的光子具有允许其被透射的入射角，并且也可被选择以聚焦光束。例如，集成的透明导电层可以在制造过程中与LED结构一体成型，并被蚀刻以形成增强光提取的帽(US2015008392 A1)。也可以通过激光烧蚀在基板的与发光区相反的一侧上形成凸面光学结构，其使光反射朝向发光表面，从而使光被透射和准直(US2018083170 A1)。不是对LED材料本身成形，而是芯片台面可以成形为抛物线结构，主动层位于其中，因此入射到侧壁上的光被反射朝向与台面相反的发光表面(US2015236201 A1和US2017271557 A1)。蚀刻台面有损坏主动层的风险，并且可能难以实现用于高度准直的足够平滑的修整(finish)。
[0006]微型LED用于高分辨率显示器，随着尺寸的不断减小，可能越来越难以足够的精度蚀刻特征以有效使光准直。用于准直发射光的半导体材料的固有小尺寸也可能导致亮度均
匀性较差。本专利技术的目的是提供一种可扩展的设计，该设计提供精确的发射角以及高水平的角度和亮度均匀性。

技术实现思路

[0007]针对
技术介绍
，提供了：
[0008]一种制造用于使从微型LED发出的光准直的截头圆锥形微光导的方法，包括：
[0009]将UV可固化材料的层沉积到基板上；
[0010]使用具有圆锥形照射轮廓的UV光选择性固化该层的第一部分，以限定截头圆锥形微光导的形状；
[0011]将UV可固化材料显影以移除该层的第一部分和该层的第二部分中的一者，其中该层的第二部分是未固化的。
[0012]以这种方式，可以在小尺度上制造精确的微光导，以便将从微型LED发出的光准直，从而增加提取光的比例。
[0013]该层的第二部分可被移除，并且该层的第一部分可以包括截头圆锥形微光导。
[0014]有利地，使用UV可固化材料的第一部分作为截头圆锥形微光导需要相对较少的处理步骤，并且是可扩展的工艺。
[0015]该层的第一部分可被移除，并且该层的第二部分可以包括限定截头圆锥形微光导的形状的截头圆锥形凹槽。
[0016]有利地，可以使用负光阻(negative resist)代替正光阻(positive resist)，因此该工艺是灵活的。
[0017]该方法还可以包括在截头圆锥形凹槽中沉积光导材料，并移除该层的第二部分，使得光导材料包括截头圆锥形微光导。
[0018]以这种方式，由于光导材料不一定是UV可固化的，因此更广范围的材料可用于截头圆锥形微光导。
[0019]截头圆锥形微光导可以包括第一平坦表面和第二平坦表面，其中第一平坦表面的面积小于第二平坦表面的面积。
[0020]以这种方式，透射穿过第一平坦表面的光可以入射到截头圆锥形微光导的侧壁上，并且可以被反射，从而反射光线到截头圆锥形微光导的中心轴线的角度可以小于入射光线到截头圆锥形微光导的中心轴线的角度。因此，透射穿过第一平坦表面的光束被准直，并且从第二平坦表面发出较窄的光束。
[0021]该方法还可以包括制造微光导的阵列。
[0022]以这种方式，可以使来自微型LED的阵列中的每个微型LED的光准直。
[0023]圆锥形照射轮廓可以采取基本上倒置的圆锥形的形式，并且可以通过将UV光透射穿过沿圆形轨迹移动的掩模来实现，使得截头圆锥形微光导的第一平坦表面接近基板。
[0024]以这种方式，UV可固化材料中的是截头圆锥形形状的部分可以被固化。
[0025]基板可以是包括多个微型LED的经处理的晶片。
[0026]有利地，截头圆锥形微光导直接制造在微型LED上，因此截头圆锥形微光导在制造后不需要与微型LED对齐。
[0027]掩模可以包括一个或多个圆孔。
[0028]以这种方式，当掩模按照圆形轨迹移动时，透射穿过掩模的光的照射轮廓可以具有圆锥形轮廓。
[0029]圆锥形照射轮廓可以通过UV光的准直来实现，使得截头圆锥形微光导的第二平坦表面接近基板。
[0030]以这种方式，可以将截头圆锥形微光导与微型LED分开制造。
[0031]可使用一个或多个微透镜实现准直。
[0032]以这种方式，透射穿过微透镜的UV光具有圆锥形轮廓。
[0033]基板可以是透明材料，例如玻璃或蓝宝石。
[0034]有利地，截头圆锥形微光导随后可以耦本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造用于使从微型LED发出的光准直的截头圆锥形微光导的方法，包括：将UV可固化材料的层沉积到基板上；使用具有圆锥形照射轮廓的UV光选择性固化所述层的第一部分，以限定所述截头圆锥形微光导的形状；将所述UV可固化材料显影以移除所述层的第一部分和所述层的第二部分中的一者，其中所述层的第二部分是未固化的。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述层的第二部分被移除，并且所述层的第一部分包括所述截头圆锥形微光导。3.根据权利要求1所述的方法，其中所述层的第一部分被移除，并且所述层的第二部分包括限定所述截头圆锥形微光导的形状的截头圆锥形凹槽。4.根据权利要求3所述的方法，其中所述方法还包括在所述截头圆锥形凹槽中沉积光导材料，并移除所述层的第二部分，使得所述光导材料包括所述截头圆锥形微光导。5.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述截头圆锥形微光导包括第一平坦表面和第二平坦表面，其中所述第一平坦表面的面积小于所述第二平坦表面的面积。6.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述方法还包括制造微光导的阵列。7.根据任一项前述权利要求所述的方法，其中所述圆锥形照射轮廓呈基本倒圆锥的形式，并且通过将UV光透射穿过沿圆形轨迹移动的掩模来实现，使得所述截头圆锥形微光导的第一平坦表面接近所述基板。8.根据权利要求7所述的方法，其中所述基板是包含多个微型LED的经处理的晶片。9.根据权利要求7或8所述的方法，其中所述掩模包括一个或多个圆孔。10.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中所述圆锥形照射轮廓是通过UV光的准直来实现的...

【专利技术属性】
技术研发人员：S，
申请(专利权)人：普列斯半导体有限公司，
类型：发明
国别省市：