一种大视角防串扰的Mini/Micro-LED芯片

本技术涉及led显示，具体涉及一种大视角防串扰的mini/micro-led芯片。

背景技术：

1、目前普通led芯片，如果是用作高密度超小间距的显示，会带来相邻像素或者子像素的漏光串扰的现象，比如说苹果发布的ipad屏幕，就具有光串扰的现象。为了解决光串扰，常用的解决手段是围坝技术：将led芯片四周像堤坝那样围起来，使相邻的led芯片彼此隔离。这样虽然解决了光串扰，但又产生了新的问题：一方面由于围坝多为吸收光的黑色材料，能够吸收一部分光线，从而造成光强下降，效率降低。另一方面目前解决串扰问题的围坝技术，主要通过调整围坝的周长、围坝的高度等结构手段来调节光串扰问题，由于显示屏面积很大，为了降低制造成本，围坝的制造不是采用精密的半导体工艺，精准度很差，调控精度不是甚好，尤其是小角度的时候，很多显示屏会有色差的现象（有的坝高，有的坝低，这样沿着同一高度出光的光，有地方有，有的地方没有，会产生色差），给显示带来不好的体验。所以现有的解决光串扰的技术具有精度差，浪费光，调节手段简单，调节功能有限，不能很好的实现远场光分布调节。

2、同时由于led芯片本身的光强分布满足朗伯分布，中间角度光分布最强，随着角度的增加，光强减少。用作显示的时候，随着观察角度的增加，显示的亮度降低，所以坐在电视最前方的时候，强度最高，此时电视最亮；坐在偏离电视的地方，强度变小，电视变暗；在最边沿的时候，几乎看不到电视内容。为了带来更好的视觉体验，提高led芯片的均匀光分布和视场角度，现有技术通常在led芯片上加装透镜。但该方案仍存在缺陷：透镜会损失一部分光线，也造成光强下降，效率降低；透镜体积大、厚度厚，用作显示无法做到超薄；透镜价格较高，需要跟led一一对应，转移安装也比较困难。

3、另外，目前led芯片的p型材料和n型材料折射率为2.4左右，比空气的折射率1大很多，led量子阱出射的光的出光锥比较小，且光在led和空气的界面反射比较强，透射比较弱，如果不对led的芯片进行出光效率的改进，led就存在出光效率不高且光损失比较大的难题。

4、还有，目前很多显示器并不是正方形的，很多时候都是长方形的，所以要求其显示用的led芯片的远场光分布要求在水平和垂直方向的出光角度两两相等且不同，但是目前led显示屏所用的芯片几乎没有完美满足此要求的产品。

技术实现思路

1、为了提高mini/micro-led芯片光的均匀分布且能防止光的串扰，本实用新型提出了一种大视角防串扰的mini/micro-led芯片，所采取的技术方案是：

2、一种大视角防串扰的mini/micro-led芯片，包括mini/micro-led芯片，与现有技术不同的是，还包括底部反射结构和四周反射结构，底部反射结构位于mini/micro-led芯片的底端，四周反射结构围绕mini/micro-led芯片一周但不与mini/micro-led芯片相接；四周反射结构包括多个依次首尾相接内表面，每个内表面与底部反射结构的上表面的夹角大于等于90°、小于180°。

3、进一步地，底部反射结构为金属反光膜或/和光子晶体或/和布拉格反射镜；四周反射结构包括支撑体和金属反光膜，或包括支撑体和布拉格反射镜，或包括光子晶体。

4、进一步地，四周反射结构与mini/micro-led芯片之间填充特定折射率的透明绝缘材料以提高出光效率或填充微和/或纳米颗粒的透明绝缘材料以产生散射，其特定折射率为填充的透明绝缘材料的特定折射率大于空气的折射率且小于led芯片的p型和n型半导体的折射率，微纳米颗粒的折射率与透明绝缘材料的折射率不同，且微纳米颗粒的折射率大约透明绝缘材料的折射率，且微纳米颗粒的尺寸大于等于或者小于led的出光波长的尺寸。填充的透明绝缘材料的特定折射率大于空气的折射率且小于led芯片的p型和n型半导体的折射率，能够减小光线的全反射和界面反射，提高led的出光效率，因为根据全反射角度的公式，当两个折射率差别比较小的情况下，光在此两种界面的全反射角度会变小，会让出光锥增大，增加更多的出射光，并且根据光的反射定律，当两个材料的折射率差别比较小的情况下，光在两种材料的界面发生的反射部分更小且透射部分更大。

5、进一步地，mini/micro-led芯片为1个单色芯片或3个rgb三色芯片或4个rgbw四色芯片。

6、进一步地，四周反射结构的多个内表面与底部反射结构的上表面的夹角全部相等或两两相等或对角相等或互不相等。

7、进一步地，mini/micro-led芯片的最上层还设置作为出光层的均匀光调节层。

8、进一步地，底部反射结构上表面的反射层兼做mini/micro-led芯片的导电层。

9、进一步地，mini/micro-led芯片至少包括p型半导体，n型半导体和量子阱结构。

10、进一步地，通过调节四周反射结构与mini/micro-led芯片之间的距离，和/或通过调节每个内表面与底部反射结构的上表面的夹角，和/或通过调节mini/micro-led芯片四周反射结构的高度，和/或通过调节底部反射结构的反射率和反射面积，和/或通过调整在四周反射结构与mini/micro-led芯片之间填充的微和/或纳米颗粒的参数，或/和调节出光层的均匀光调节层的折射率和厚度光学参数来调节mini/micro-led远场光分布。

11、进一步地，通过调节四周反射结构与mini/micro-led芯片之间的距离，和/或通过调节每个内表面与底部反射结构的上表面的夹角，和/或通过调节mini/micro-led芯片四周反射结构的高度，和/或通过调节底部反射结构的反射率和反射面积，和/或通过调整在四周反射结构与mini/micro-led芯片之间填充的微和/或纳米颗粒的参数，或/和调节出光层的均匀光调节层的折射率和厚度光学参数来改善相邻mini/micro-led像素或者相邻mini/micro-led像素子像素的串扰。

12、进一步地，底部反射结构与电极相连，四周反射结构与底部反射结构绝缘；底部反射结构围绕mini/micro-led芯片四周有一圈绝缘物。

13、本实用新型避免光串扰或远场光分布的技术手段对应的原理，及其取得的技术效果是：

14、通过调节四周反射结构与mini/micro-led芯片之间的距离的技术手段，其调节原理是通过特定立体角的反射原理，此距离改变后，会将led芯片侧面发射的不同立体角内的光反射到正面去，改变这部分光的出光方向,这样能与正面出射的光相互叠加一部分出光面积，改变远场光分布的出光角度、光照均匀度以及光强度，所以会调节远场光分布，能避免光串扰。

15、通过调节每个内表面与底部反射结构的上表面的夹角的技术手段，其调节原理是通过特定角度的反射原理，此角度改变后，会将侧面发射的特定立体角内的光反射到正面的角度不同，能够通过模拟计算预先按照要求设计调节改变这部分光的出光方向,这样能设计优化与正面出射的光相互叠加一部分出光面积，改变远场光分布的出光角度、照度均匀度以及光强度，所以会调节远场光分布，能避免光串扰。

16、通过调节mini/micro-led芯片四周反射结构的高度的技术手段，其调节原理是通过调节特定形状面积的反射原理，此高度改变后，会将led芯片侧面发射的不同立体角内的光反射到正面去，能够按照要求设计调节改变不同立体角度内光的出光方向,这样能与正面出射的光相互叠加一部分出光面积，改变远场光分布的出光角度、照度均匀度以及光强度，所以会调节远场光分布，能避免光串扰。

17、通过调节底部反射结构的反射率和反射面积的技术手段，其调节原理是通过特定形状面积的反射和吸收原理，此反射率和反射面积改变后，会将led芯片侧面发射到地面的不同立体角内的光反射到正面去，所以反射后的不同立体角照射的强度和均匀度会改变，所以会调节远场光分布，能避免光串扰。

18、通过调整在四周反射结构与mini/micro-led芯片之间填充的微和/或纳米颗粒的参数的技术手段，其调节原理是通过特定结构的折射、散射的原理，此填充的微和/或纳米颗粒的参数改变后，会将led芯片侧面发射经过此填充空间内的不同立体角内的光散射到正面去，所以反射后的不同立体角照射的强度和均匀度会改变，所以会，能避免光串扰，这里的散射指的是米氏散射和瑞利散射，当微纳米颗粒的尺寸比5倍led的出光波长的尺寸更小且比led的出光波长尺寸更小时候为瑞利散射，微纳米颗粒的尺寸与led的5倍出光波长的尺寸相当或者比5倍led的出光波长的尺寸更小且比led的出光波长尺寸更大的时候为米氏散射，所以通过调节纳米粒子尺寸可以实现瑞利散射和米氏散射之间的转换。

19、调节出光层的均匀光调节层的折射率和厚度光学参数的技术手段，其调节原理是通过设计在出光界面的出射角度变大来避免正面出射的光发生全反射，通过出光角度的控制，可以控制正面出光和侧面出光的光分布，所以会调节远场光分布，从而调节光串扰。

20、与现有技术相比，本实用新型底部反射结构能够提高光强度，四周反射结构不仅能防止光串扰，而且通过带有斜度的反射层能将光线散射至各个角度，从而基于该mini/micro-led芯片的屏幕具有更大的视角，从而基于该mini/micro-led芯片的屏幕具有更大的视角，从而调节实现不同参数的mini/micro-led芯片远场光分布，从而调节mini/micro-led芯片的光串扰问题。

21、本实用新型简单可靠，能够通过半导体工艺来mini/micro-led芯片的远场光分布和光串扰进行调节，能实现mini/micro-led芯片替代目前的led+透镜的作用，能节省透镜，节省材料，减少重量，减少用作显示的距离，可以做超薄显示器，降低成本，提高光效，制作工艺兼容目前的精密半导体工艺，可以精准实现对mini/micro-led的远场光分布和光串扰的精密调节，具有极大的应用市场。