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CN111052387B - 高密度像素化的led芯片和芯片阵列装置及制造方法 - Google Patents

高密度像素化的led芯片和芯片阵列装置及制造方法 Download PDF

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CN111052387B
CN111052387B CN201880056710.2A CN201880056710A CN111052387B CN 111052387 B CN111052387 B CN 111052387B CN 201880056710 A CN201880056710 A CN 201880056710A CN 111052387 B CN111052387 B CN 111052387B
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Kerui Led Co
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Abstract

公开了像素化的LED芯片和相关方法。像素化的LED芯片包括有源层，该有源层具有布置在透光基板上或上方的能够独立电接入的有源层部分。该有源层部分被配置为照射不同的透光基板部分以形成像素。各种增强可有利地提供增加的对比度(即，减少的像素之间的串扰)和/或促进像素间照明均匀性，而不过度限制光利用效率。在一些方面，每一个基板部分的光提取表面包括突出特征部和光提取表面凹部。不同像素之间的侧向边界与选定的光提取表面凹部对准。在一些方面，选定的光提取表面凹部延伸穿过基板的整个厚度。可以另外地或替代地实现其他技术益处。

Description

高密度像素化的LED芯片和芯片阵列装置及制造方法
相关申请的交叉引用
本申请要求2018年4月10日提交的美国临时专利申请号62/655，303、2018年4月10日提交的美国临时专利申请号62/655，296和2017年8月3日提交的美国临时专利申请号62/541，033中的每一个的优先权，其中前述申请的全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本文的主题涉及固态发光装置以及相关的制造方法，该固态发光装置包括在相邻发射器的发射之间具有减小的相互作用的电接入的发光二极管(LED)阵列芯片、结合有一个或多个LED阵列芯片的装置，以及包括这种装置的LED显示器和照明设备。
背景技术
LED已被广泛用于各种照明环境中，可用于液晶显示器(LCD)系统的背光照明(例如，作为冷阴极荧光灯的替代品)，以及用于按顺序照明的LED显示器。利用LED阵列的应用包括汽车前照灯、道路照明、灯具以及各种室内、室外和特殊环境。根据各种最终用途的LED装置的理想特性包括高发光效率、长寿命和宽色域。
传统的彩色LCD显示系统需要固有地降低光利用效率的滤色器(例如，红色、绿色和蓝色)。顺序照明LED显示器利用自发光LED并且无需背光和滤色器，因此提高了光的利用效率。
大幅面(large format，大格式)多色顺序照明LED显示器(包括全色LED视频屏幕)通常包括多个单独的LED面板、封装件和/或部件，它们提供的图像分辨率取决于相邻像素之间的距离或“像素间距”。顺序照明的LED显示器可以包括具有排列的红色、绿色和蓝色LED的“RGB”三色显示器，或者具有排列的红色和绿色LED的“RG”双色显示器。可以使用其他颜色和颜色组合。用于从长距离观看的大幅面显示器(例如，电子广告牌和体育场显示器)通常具有相对大的像素间距，并且通常包括具有多色(例如，红色、绿色和蓝色)LED的离散LED阵列，其可以独立地操作以形成对于在观看者看来是全色像素的内容。具有相对较短观看距离的中型显示器需要较短的像素间距(例如，3mm或更小)，且可包括面板，面板上具有用于控制LED的、安装在附接到驱动器印刷电路板(PCB)的单个电子装置上的排列的红色、绿色和蓝色LED部件。
各种LED阵列应用(包括(但不限于)汽车前照灯、适于短观看距离的高分辨率显示器和其他照明装置)可受益于较小的像素间距；然而，实际考虑限制了它们的实施方式。可能难以以可靠的方式在具有小像素间距的高密度阵列中实施用于将LED部件和封装安装到PCB的传统拾取和放置技术。另外，由于LED和磷光体发射的全向特性，可能难以防止一个LED(例如，第一像素)的发射与阵列的另一LED(例如，第二像素)的发射显著重叠，这将损害LED阵列装置的有效分辨率。还可能难以避免相邻LED(例如，像素)之间的未照射或“黑暗”区以改善均匀性，尤其是在同时减少相邻LED的发射之间的串扰或光溢出。此外，在一个或多个LED的光束路径内添加各种光隔开或光转向结构可导致光利用效率降低。本领域继续寻求具有小像素间距的改进的LED阵列装置，同时克服与传统装置和制造方法相关的限制。
发明内容
本发明在各个方面涉及包括形成多个像素的多个能够独立电接入的有源层部分的固态发光装置。在某些实施例中，各种增强可有利地提供增加的对比度(即，减少的像素之间的串扰)和/或促进像素间照明均匀性，而不过度限制光利用效率。可以另外地或替代地实现其他技术益处。某些增强还可以促进有效的可制造性。提供一个或多个前述有益效果的示例性增强包括：将至少一些突出特征部之间的凹部部分与像素之间的侧向边界对准；提供具有不同尺寸、形状、数量和/或分布(即，像素间变化)的突出特征部的不同像素；提供具有不同尺寸和/或形状(即，像素内变化)的突出特征部的单个像素；提供突出特征部，该突出特征部具有侧面，该侧面具有从垂直方向倾斜的在15至45度(或在本文所公开的另一个角度子范围)的范围内的角度；提供宽度为最大像素宽度(或最大有源区宽度)的约五分之一至约一半的突出特征部；在像素之间提供底部填充材料，用于像素的光隔离和机械支撑；调节发光材料在不同像素之间的组成、浓度、粒径和/或分布；调节不同像素间散射材料的组成、浓度、粒径和/或分布。
在某些实施例中，可通过以下方式形成LED阵列：在由透光材料形成的基板上生长至少一个有源层，并限定穿过至少一个有源层的整个厚度限定的多个相交的第一凹部，以将至少一个有源层侧向隔开为由基板支撑的多个有源层部分。基板包括支撑LED阵列的光注入表面，以及通常与光注入表面相对的光提取表面。延伸穿过光注入表面并且可以延伸穿过基板的整个厚度的多个相交的第二凹部用于(a)限定基板的透光部分之间的边界和(b)减小透光部分之间的串扰。光提取表面的突出特征部可以被多个相交的光提取表面凹部部分开。
在本发明的一个方面，像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分；以及支撑该多个有源层部分的多个基板部分，其中每一个基板部分包括透光材料，光注入表面和光提取表面，其中该光注入表面布置在该有源层和该光提取表面之间；其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分是能够独立电接入的，并且被配置为照射该多个基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过该基板部分的光提取表面，使得该多个有源层部分和该多个基板部分形成多个像素；其中每一个基板部分的光提取表面包括多个突出特征部和多个光提取表面凹部，并且该多个突出特征部中的每一个突出特征部通过该多个光提取表面凹部中的光提取表面凹部与至少一个其他突出特征部隔开；并且其中多个像素的不同像素之间的侧向边界与多个光提取表面凹部中的选定光提取表面凹部对准。
在某些实施例中，多个像素的不同像素之间的侧向边界与延伸穿过基板部分的整个厚度的多个光提取表面凹部中的选定光提取表面凹部对准。
在某些实施例中，多个突出特征部包含具有第一尺寸的第一组突出特征部，且包含具有第二尺寸的第二组突出特征部，其中第二尺寸不同于第一尺寸。
在某些实施例中，第一尺寸和第二尺寸包含高度、宽度或长度中的至少一个。
在某些实施例中，多个突出特征部包含具有第一形状的第一组突出特征部，且包含具有第二形状的第二组突出特征部，其中第二形状不同于第一形状。
在某些实施例中，多个突出特征部中的每一个突出特征部包含具有多个倾斜侧面的多面体形状或截头多面体形状，并且该多个倾斜侧面中的每一个倾斜侧面包含在从约15度到约45度的范围内从垂直方向倾斜的角度。
在某些实施例中，多个突出特征部中的每一个突出特征部包含多个像素中的与每一个突出特征部相关联的一个像素的最大宽度的约五分之一到约一半的最大宽度。
在某些实施例中，多个基板部分包含多个侧向边缘；多个突出特征部包含邻近该多个侧边中的至少一些侧边定位的第一组突出特征部，并且包含远离多个侧边定位的第二组突出特征部；以及第一组突出特征部中的至少一些突出特征部相对于第二组突出特征部中的至少一些突出特征部在(a)尺寸、(b)形状、(c)数量或(d)分布中的至少一个方面不同。
在某些实施例中，多个基板部分包含多个角部；多个突出特征部包含邻近多个角部定位的第一组突出特征部，并且包含远离该多个角部定位的第二组突出特征部；以及第一组突出特征部中的至少一些突出特征部相对于第二组突出特征部中的至少一些突出特征部在(a)尺寸、(b)形状、(c)数量或(d)分布中的至少一个方面不同。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含布置在多个突出特征部上或上方的至少一种发光材料，其中该至少一种发光材料被配置为接收由该多个有源层部分发射的光的至少一部分且响应地产生发光体发射。
在某些实施例中，与该多个像素中的至少一个第一像素相关联的发光材料相对于与该多个像素中的至少一个第二像素相关联的发光材料在(a)组成、(b)浓度、(c)粒度或(d)分布中的至少一个方面不同。
在某些实施例中，多个基板部分包含碳化硅，并且多个有源层部分包含至少一种III族氮化物材料。
在某些实施例中，多个有源层部分中的每一个有源层部分包括单独的阳极和阴极。
在本发明的另一个方面，像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分，其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分能够独立地电接入以形成多个像素；其中多个像素中的每个像素包含阳极和阴极；以及底部填充材料，布置在(i)多个像素的侧向侧壁与(ii)多个像素中的每个像素的阳极与阴极之间。
在某些实施例中，底部填充材料包含光改变材料或光反射材料。
在某些实施例中，光改变材料或光反射材料包含悬浮在粘合剂中的光改变颗粒或光反射颗粒。
在某些实施例中，光改变颗粒或光反射颗粒包含二氧化钛颗粒且粘合剂包含有机硅。
在某些实施例中，二氧化钛颗粒与有机硅的重量比在50％至150％的范围内。
在某些实施例中，多个像素的侧向侧壁之间的底部填充材料的宽度不大于约60微米(μm)。
在某些实施例中，多个像素的侧向侧壁之间的底部填充材料的宽度在从约10μm至约30μm的范围内。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含支撑多个有源层部分的多个基板部分，其中每一个基板部分包含透光材料。
在某些实施例中，像素化的LED芯片在多个基板部分之间没有气隙。
在某些实施例中，多个基板部分包含碳化硅。
在某些实施例中，多个基板部分包含蓝宝石。
在本发明的另一方面，用于汽车应用和产品的像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分，其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分能够独立地电接入以形成多个像素；以及布置在该多个有源层部分之间的底部填充材料，其中该底部填充材料包含肖氏D硬度标度硬度计值至少为40的材料。
在某些实施例中，底部填充材料包含肖氏D硬度标度硬度计值在从约40到约100的范围内的材料。
在某些实施例中，底部填充材料包含肖氏D硬度标度硬度计值在从约60到约80的范围内的材料。
在某些实施例中，底部填充材料包含光改变材料或光反射材料。
在某些实施例中，光改变材料或光反射材料包含悬浮在粘合剂中的光改变颗粒或光反射颗粒。
在某些实施例中，光改变粒子或光反射粒子包含二氧化钛粒子且粘合剂包含有机硅。
在某些实施例中，多个像素中的每个像素包含阳极和阴极。
在某些实施例中，底部填充材料布置在多个像素中的每个像素的阳极与阴极之间。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含在多个像素上的发光材料。
在某些实施例中，发光材料包含肖氏D硬度标度硬度计值小于约40的材料。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含支撑多个有源层部分的多个基板部分，其中每一个基板部分包含透光材料。
在某些实施例中，多个基板部分包含碳化硅。
在某些实施例中，多个基板部分包含蓝宝石。
在本发明的另一个方面，像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分；基板，包含支撑该多个有源层部分的多个不连续基板部分，其中每一个基板部分包含透光材料；其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分是能够独立电接入的，并且被配置为照射多个不连续基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过该基板部分，使得该多个有源层部分和该多个不连续基板部分形成多个像素；以及在该多个像素上的第一发光材料。
在某些实施例中，第一发光材料包含一种或多种材料，包含青色、绿色、琥珀色、黄色、橙色和/或红色峰值发射波长。
在某些实施例中，第一发光材料在多个不连续基板部分上是连续的。
在某些实施例中，第一发光材料包含在多个像素的像素之间对准的多个光隔离元件。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含在多个像素的像素之间并与多个光隔离元件对准的底部填充材料。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含在第一发光材料和多个光隔离元件上方的第二发光材料。
在某些实施例中，第一发光材料包含磷光体颗粒和散射颗粒。
在某些实施例中，散射颗粒包含熔融二氧化硅、热解的二氧化硅或二氧化钛颗粒中的至少一种。
在本发明的另一个方面，像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分，其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分能够独立地电接入以形成多个像素；以及在该多个像素上的第一发光材料，其中该第一发光材料包含在多个像素的像素之间对准的多个光隔离元件。
在某些实施例中，第一发光材料包含一种或多种材料，包含青色、绿色、琥珀色、黄色、橙色和/或红色峰值发射波长。
在某些实施例中，第一发光材料在多个像素上是连续的。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含在多个像素的像素之间并与多个光隔离元件对准的底部填充材料。
在某些实施例中，像素化的LED芯片还包含在第一发光材料和多个光隔离元件上方的第二发光材料。
在某些实施例中，多个光隔离元件包含第一发光材料中的切口。
在本发明的另一个方面，像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分；以及支撑该多个有源层部分的多个基板部分，其中每一个基板部分包含透光材料、光注入表面和光提取表面，其中该光注入表面布置在有源层和光提取表面之间；其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分是能够独立电接入的，并且被配置为照射该多个基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过该基板部分的光提取表面，使得该多个有源层部分和该多个基板部分形成多个像素；其中多个基板部分中的至少一个基板部分包含：第一突出特征部，包含两个相对面之间的第一角度；以及第二突出特征部，包含在两个相对面之间的第二角度，其中该第二角度大于该第一角度。
在某些实施例中，第二角度超过第一角度至少15度。
在某些实施例中，该第二角度是约90度并且该第一角度是约60度。
在某些实施例中，第二突出特征部比第一突出特征部更靠近像素侧壁。
在某些实施例中，第一突出特征部和第二突出特征部包含碳化硅。
在本发明的另一个方面，像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分；以及支撑该多个有源层部分的多个基板部分，其中每一个基板部分包含透光材料、光注入表面和光提取表面，其中该光注入表面布置在有源层和光提取表面之间；其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分是能够独立电接入的，并且被配置为照射该多个基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过该基板部分的光提取表面，使得该多个有源层部分和该多个基板部分形成多个像素；其中每一个基板部分的光提取表面包含在多个像素的像素侧壁之间的光提取表面凹部；像素化的LED芯片还包含像素侧壁上的反射层。
在某些实施例中，反射层包含金属反射器、介电反射器及其组合中的至少一种。
在本发明的另一方面，用于汽车应用和产品的像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分；以及基板，包含支撑该多个有源层部分的多个基板部分，其中每一个基板部分包含光提取表面；其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分是可独立电访问的，并且被配置为照射该多个基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过该基板部分的光提取表面，使得该多个有源层部分和该多个基板部分形成多个像素；其中每一个基板部分的光提取表面包含至少一个第一光提取表面凹部和至少一个第二光提取表面凹部；并且其中该至少一个第二光提取表面凹部与该多个像素中的相邻像素之间的通道对准；并且像素化的LED芯片包含以下特征(i)或(ii)中的至少一种：(i)至少一个第一光提取表面凹部比该少一个第二光提取表面凹部更深地延伸到基板中，或(ii)第二光提取表面凹部包含比第一光提取表面凹部更宽的底部。
在某些实施例中，至少一个第一光提取表面凹部比至少一个第二光提取表面凹部更深地延伸到基板中。
在某些实施例中，第二光提取表面凹部包含比第一光提取表面凹部更宽的底部。
在本发明的另一方面，用于制造用于汽车应用和产品的像素化的LED照明装置包含：限定穿过基板上的有源层的多个凹部或通道以形成多个有源层部分，其中该基板包含(i)靠近多个有源层部分的光注入表面，以及(ii)光提取通常与该光注入表面相对的表面，其中该多个凹部或通道中的凹部或通道(a)通过该光注入表面限定并且小于该基板的整个厚度，并且(b)通常布置在该多个有源层部分之间，并且该基板包含与该多个有源层部分导电电连通的多个阳极-阴极对；将基板安装在安装表面上方；在所述将该基板安装到该安装表面上方之后使该基板变薄；沿着与多个凹部或通道对准的多个区域通过基板的整个厚度去除基板的部分，以形成多个不连续的基板部分。
在某些实施例中，多个有源层部分中的每一个有源层部分被配置为照射多个透光部分中的不同透光部分并透射穿过该光提取表面的光，使得该多个有源层部分和该多个不连续基板部分形成多个像素，且该多个像素中的像素包含最大像素宽度；以及该方法还包含在该光提取表面中形成多个突出特征部，其中该多个突出特征部中的每一个突出特征部包含在该最大像素宽度的约五分之一到约一半的范围内的宽度。
在某些实施例中，该方法还包含将第一发光材料施加到光提取表面。
在某些实施例中，该方法还包含去除配准在多个像素的像素之间的第一发光材料的一部分，以形成多个光隔离元件。
在某些实施例中，该方法还包含在第一发光材料和多个光隔离元件上方施加第二发光材料。
在某些实施例中，该方法还包含在将基板安装在安装表面上方之前平坦化多个阳极-阴极对。
在某些实施例中，该方法还包含在使基板变薄之前、在基板和安装表面之间、在多个阳极-阴极对之间，以及在多个有源层部分之间施加底部填充材料。
在本发明的另一方面，用于制造用于汽车应用和产品的像素化的LED照明装置包含：限定穿过基板上的有源层的多个凹部或通道以形成多个有源层部分，其中该基板包含(i)靠近该多个有源层部分的光注入表面，以及(ii)光提取通常与该光注入表面相对的表面，其中该多个凹部或通道中的凹部或通道(a)通过该光注入表面限定并且小于该基板的整个厚度，并且(b)通常布置在该多个有源层部分之间，并且该基板包含与该多个有源层部分导电电连通的多个阳极-阴极对；将基板安装在安装表面上方；在该基板和该安装表面之间、在该多个阳极-阴极对之间以及在该多个有源层部分之间施加底部填充材料；以及在将该底部填充材料施加到该基板与该安装表面之间之后使该基板变薄。
在某些实施例中，该方法还包含沿着多个区域去除该基板的部分，其中该多个区域中的一些区域与该多个凹部或通道对准。
在某些实施例中，该方法还包含沿着与该多个凹部或通道对准的该多个区域穿过该基板的整个厚度去除该基板的部分以形成多个不连续基板部分。
在某些实施例中，该方法还包含将该多个不连续基板部分、该底部填充材料和该多个阳极-阴极对与该安装表面隔开。
在本公开的另一方面，用于制造用于汽车应用和产品的像素化的LED照明装置包含：限定穿过有源层的多个凹部或通道，以形成多个有源层部分；在多个有源层部分上沉积多个阳极-阴极对，以形成能够独立电接入的多个像素；将该多个像素安装在安装表面上方；向该多个像素施加第一发光材料；以及去除该多个像素中的每个像素之间的该第一发光材料的至少一部分，以形成多个光隔离元件。
在某些实施例中，去除第一发光材料的至少一部分包含使锯片穿过第一发光材料。
在某些实施例中，该方法还包含在第一发光材料和多个光隔离元件上方施加第二发光材料。
在某些实施例中，该方法还包含在将该多个像素安装在该安装表面上方之后，在该多个凹部或通道内以及在该多个阳极-阴极对之间施加底部填充材料。
在某些实施例中，该方法还包含支撑多个有源层部分的多个基板部分。
在某些实施例中，该方法还包含在施加该第一发光材料之前去除该多个基板部分。
在某些实施例中，该方法还包含在第一发光材料和多个光隔离元件上方施加第二发光材料。
在本发明的另一方面，照明装置包含至少一个像素化的LED芯片，其中该至少一个像素化的LED芯片包含：有源层，包含多个有源层部分，其中该多个有源层部分中的每一个有源层部分可独立电介入以形成多个像素；以及底部填充材料，布置在多个像素的侧向侧壁之间；其中该至少一个像素化的LED芯片被配置为将至少一个图像投影到表面上。
在某些实施例中，底部填充材料包含绝缘材料、悬浮于粘合剂中的光改变颗粒或悬浮于粘合剂中的光反射颗粒中的至少一种。
在某些实施例中，至少一个图像包含字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像和诸如视频的运动图像中的至少一个。
在某些实施例中，多个像素中的单个像素或像素子组被配置为被选择性地激活或停用以形成至少一个图像。
在某些实施例中，多个像素中的每个像素被配置为同时激活或停用以提供一般照明。
在某些实施例中，该表面包含广告牌或标志的直立表面。
在某些实施例中，该照明装置包含室内照明装置，该室内照明装置包含区域灯、筒灯、高隔间或低隔间灯具、悬挂式灯具、槽箱式照明设备、壁装式或顶装式灯具、轨道照明、台灯或落地灯或灯泡中的至少一种。
在某些实施例中，照明装置包含室外照明装置，该室外照明装置包含区域灯、街道或道路灯具、顶篷灯具、拱腹灯具、停车库灯具、泛光灯和壁装式或顶装式室外器材中的至少一个。
在某些实施例中，该照明装置包含显示器背光，该显示器背光被配置为为显示屏提供局部调光。
在某些实施例中，照明装置包含便携式或手持式照明装置，该便携式或手持式照明装置包括手电筒、个人计算机、平板电脑、电话或手表中的至少一种。
在某些实施例中，前述装置或装置制造方法(或本文所公开的其他装置和方法)中的任一者可用于非机动车产品和应用。
在某些实施例中，前述装置或装置制造方法(或本文所公开的其他装置和方法)中的任一者可用于汽车产品和应用。
在另一方面，可组合前述方面中的任一者和/或本文所描述的各种独立地方面和特征以获得额外优点。如本文所公开的各种特征和元件中的任一者可与一个或多个其他所公开特征和元件组合，除非本文中相反地指示。
根据随后的公开内容和所附权利要求书，本发明的其他方面、特征和实施例将更加完全显而易见。
附图说明
图1是单个倒装芯片LED的侧截面图，该LED包含在LED的半导体层附近图案化的透光表面，包含在半导体层附近的多层反射器，并且包含在多层反射器和LED的电触点之间的钝化层，单个LED代表可用于根据本发明的实施例的倒装芯片LED阵列中的倒装芯片。
图2A是可用于根据本发明的实施例的倒装芯片阵列中的倒装芯片LED的平面照片，其中，透明基板面朝上。
图2B是图2A的倒装芯片LED的平面照片，其中，电极面朝上。
图3A是可用于本发明的实施例中的像素化的LED芯片的平面照片，该像素化的LED芯片包括在面朝上的单个透明基板上的四个倒装芯片型LED的阵列。
图3B是图3A的像素化的LED芯片的平面照片，其中，电极面朝上。
图4A是可用于本发明的实施例中的像素化的LED芯片的平面照片，该像素化的LED芯片包括在面朝上的单个透明基板上的一百个倒装芯片LED的阵列。
图4B是图3A的像素化的LED芯片的平面照片，其中，电极面朝上。
图5A-图5C是根据本发明的某些实施例的像素化的LED芯片的平面图，该像素化的LED芯片包括在各种制造状态下面朝上的单个透明基板上的十六个倒装芯片LED的阵列，以在倒装芯片LED之间限定凹槽或凹部，从而能够形成从光提取表面延伸到基板内部的光隔离元件，并在光提取表面上沉积发光材料。
图6A是包括在单个透明基板上的十六个倒装芯片LED的阵列的发光装置(例如，像素化的LED芯片)的平面图，其中，电极面朝上。
图6B是用于图6A的发光装置的电接口的下层的平面图，多个水平串串联连接分别包括用于与发光装置的阳极耦合的多个导电通孔，并且下层还包括允许在电接口的上层中限定的导电通孔通过的开口。
图6C是用于图6A的发光装置的电接口的上层的平面图，多个竖直串串联连接件分别包括用于与发光装置的阴极耦合的多个导电通孔。
图6D是图6C的上层叠加在图6B的下层上方以形成图6A的发光装置的电接口的平面图。
图6E是与图6A的发光装置耦合的图6D的电接口的平面图。
图7A是在单个透明基板上包括十六个倒装芯片LED的阵列的发光装置(例如，像素化的LED芯片)的平面图，其中，电极朝上。
图7B是用于图7A的发光装置的电接口的下层的平面图，多个水平串串联连接分别包括用于与发光装置的阳极耦合的多个导电通孔，并且下层还包含允许在电接口的上层中限定的导电通孔通过的开口。
图7C是用于图7A的发光装置的电接口的下层的平面图，多个竖直布置的并联连接分别包括用于与发光装置的阴极耦合的多个导电通孔。
图7D是图7C的上层叠加在图7B的下层上方以形成图7A的发光装置的电接口的平面图。
图7E是根据本公开的实施例的与图7A的发光装置耦合的图7D的电接口的平面图。
图8A是根据本发明的实施例的被配置为产生第一颜色组合的LED发光装置的平面图。
图8B是根据本发明的实施例的被配置为产生第二颜色组合的LED发光装置的平面图。
图8C是根据本发明的实施例的被配置为产生第三颜色组合的LED发光装置的平面图。
图8D是根据本发明的实施例的被配置为产生第四颜色组合的LED发光装置的平面图。图9A是根据一个实施例的像素化的LED发光装置(例如，像素化的LED芯片)的至少一部分的示意性侧截面图，该像素化的LED发光装置包含沿着其光提取表面具有多个突出特征部并且被配置为透射第一有源层部分和第二有源层部分的发射以形成第一像素和第二像素，其中，不同突出特征部具有不同尺寸，并且两个突出特征部之间的槽或“通道”与限定第一像素和第二像素之间的侧向边界的后侧凹部对准(从而提供“通道对准”配置)。
图9B是表示图9A的一部分的示意性侧视截面图，其中，增加了尺寸线和值。
图10是根据本发明的具有不同基板光提取表面配置的提供像素化的LED芯片的物理特性和测量性能值的表。
图11A是像素化的LED芯片的像素的照明百分比对位置(毫米)的曲线图，该像素化的LED芯片包括用突出特征部纹理化的基板光提取表面，每一个突出特征部具有与像素的宽度大约相同的宽度(例如，每个像素一个斜角切割)。
图12B是像素化的LED芯片的像素的照明百分比对位置(毫米)的曲线图，该像素化的LED芯片包含用突出特征部纹理化的基板光提取表面，该突出特征部各自具有约像素宽度的一半的宽度(例如，每个像素两个斜角切割)。
图11C是像素化的LED芯片的像素的照明百分比对位置(毫米)的曲线图，该像素化的LED芯片包含用突出特征部纹理化的基板光提取表面，每一个突出特征部具有像素宽度的大约三分之一的宽度(例如，每个像素三个斜角切割)。
图12A是可变性图表，包括具有纹理化基板光提取表面的六个不同像素化的LED芯片的作为未切割材料厚度的函数的竖直对比度的曲线图，包括每个像素具有两个斜角切割且不同未切割材料厚度的两个基板，和每个像素具有三个斜角切割且不同未切割材料厚度的四个基板。
图12B是包括水平对比度作为结合图12A标识的六个不同像素化的LED芯片的未切割材料厚度的函数的曲线图的变化图。
图12C是包括水平锐度作为结合图12A-图12B标识的六个不同像素化的LED芯片的未切割材料厚度的函数的曲线图的变化图。
图12D是包括水平锐度作为结合图12A-图12C标识的六个不同像素化的LED芯片的未切割材料厚度的函数的曲线图的变化图。
图12E是包括结合图12A-图12D标识的六个不同像素化的LED芯片的大于90Cd/mm2的光通量值的曲线图的可变性图表。
图13是用感应耦合等离子体蚀刻处理以限定多个随机分布的微米尺度纹理特征部的碳化硅表面的扫描电极显微镜图像。
图14提供了在掩蔽和选择性材料去除(包含感应耦合等离子体蚀刻)之后碳化硅表面的八个扫描电极显微镜图像，以限定规则间隔和设计尺寸的微米尺度纹理特征部的有序阵列。
图15A-图15I是根据某些实施例的像素化的LED芯片在各种制造状态下的示意性侧截面图。
图16A是根据一些实施例的包括发光材料中的光隔离元件的像素化的LED芯片的示意性截面图。
图16B是根据一些实施例的像素化的LED芯片的示意性截面图，包括在具有光隔离元件的发光材料上方的第二发光材料。
图17A是根据一些实施例的像素化的LED芯片的示意性截面图。
图17B是根据一些实施例的包括发光材料中的光隔离元件的像素化的LED芯片的示意性截面图。
图17C是根据一些实施例的像素化的LED芯片的示意性截面图，包括在具有光隔离元件的发光材料上方的第二发光材料。
图17D是根据一些实施例的像素化的LED芯片的示意性截面图，其中完全去除先前实施例的基板。
图17E是根据一些实施例的像素化的LED芯片的示意性截面图。
图18是根据一些实施例的像素化的LED发光装置的一部分的上部透视图照片，包括限定具有突出特征部的多个像素的通道对准切割线。
图19是根据一些实施例的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图，该像素化的LED芯片包含具有相同角度A的多个突出特征部，该角度A被定义为突出特征部的两个相对面之间的角度。
图20是根据一些实施例的包含具有不同尺寸和形状的多个突出特征部的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图。
图21是根据一些实施例的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图，该像素化的LED芯片包含具有相同角度B的多个突出特征部，该角度B被定义为突出特征部的两个相对面之间的角度，其中，角度B比图19的角度A宽。
图22是根据一些实施例的每个像素包含两个突出特征部的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图。
图23是根据一些实施例的每个像素包含四个突出特征部的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图。
图24是根据一些实施例的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图，该像素化的LED芯片包括具有角度C的一个光提取表面凹部，该角度C被定义为光提取表面凹部的两个相对面之间的角度。
图25是根据一些实施例的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图，包括具有角度A的第一突出特征部和具有大于角度A的角度B的第二突出特征部。
图26是根据一些实施例的像素化的LED芯片的至少一部分的示意性侧截面图，包括在多个像素之间连续的基板。
图27示出了根据一些实施例的显示从至少一个像素化的LED芯片投影的图像的广告牌或标志。
图28示出了根据一些实施例的室内照明装置，其可以投影来自像素化的LED芯片的图像以及提供一般照明。
图29示出了根据一些实施例的室外照明装置，其可以投影来自像素化的LED芯片的图像以及提供一般照明。
图30示出了形成用于提供协调图像或排序的图像的网络的多个固定照明装置，诸如街灯。
图31示出了建筑物的平面图，该建筑物包括多个固定照明装置，诸如槽箱式照明设备或其他顶装式灯具，其形成用于在建筑物内提供协调图像或排序的图像的网络。
图32是示出包括两个像素化的LED芯片以及驱动器电路和一个或多个传感器的发光装置的部件之间的互连的简化示意图。
具体实施方式
本文所公开的固态发光装置包括形成多个像素的多个能够独立电接入的有源层部分。在某些实施例中，各种增强可有利地提供增加的对比度(即，减少像素之间的串扰)和/或促进像素间均匀性，而不过度限制光利用效率。还可以提供照明装置的有效可制造性。预期另外的和/或替代的有益效果。提供本文所述的一个或多个技术益处的示例性增强包括但不限于：将至少一些突出特征部之间的凹部部分与像素之间的侧向边界对准；提供具有不同尺寸、形状、数量和/或分布(即，像素间变化)的突出特征部的不同像素；提供具有不同尺寸和/或形状(即，像素内变化)的突出特征部的单个像素；提供突出特征部，该突出特征部具有侧面，该侧面与从垂直方向倾斜的角度在15至45度(或在本文所公开的另一个角度子范围)的范围内；提供宽度为最大像素宽度(或最大有源区宽度)的约五分之一至约一半的突出特征部；调节发光材料在不同像素之间的组成、浓度、粒径和/或分布；调节不同像素间散射材料的组成、浓度、粒径和/或分布。
如本文中所使用，“像素化的LED芯片”是指无机发光装置或其前体，其中主体或膜包含至少一个由半导体材料制成的层或区域，并且被配置为子区域或像素以在施加电流时发射可见光、红外和/或紫外光。像素化的LED芯片可以包括被隔离成多个有源层部分的有源层，使得每个像素包含不同的有源层部分。像素化的LED芯片还可以包括支撑有源层的基板。基板可以部分地或完全地通过基板的厚度分隔成多个基板部分，这些基板部分在每个像素中支撑不同的有源层部分。取决于实施例，像素化的LED芯片可以包括发光材料，包括磷光体或其他转换材料，以及与像素化的LED芯片集成的其他物理光学结构。
本文所阐述的实施例表示使本领域技术人员能够实践该实施例且说明实践该实施例的最佳模式的必要信息。在根据附图阅读了以下描述后，本领域技术人员将理解本发明的概念，并且将认识到这些概念的应用在此没有具体说明。应当理解，这些概念和应用落入本发明和所附权利要求的范围内。
应当理解，尽管本文可以使用术语第一、第二等来描述各种元件，但是这些元件不应当受这些术语的限制。这些术语仅用于区分一个元件和另一个元件。例如，第一元件可以称为第二元件，类似地，第二元件可以称为第一元件，而不脱离本发明的范围。如本文所使用的，术语“和/或”包含一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。
应当理解，当诸如层、区域或基板的元件被称为在另一元件“上”或延伸到另一元件“之上”时，它可以直接在另一元件上或直接延伸到另一元件之上，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上”或“直接延伸到另一元件之上”时，不存在中间元件。同样，应当理解，当诸如层，区域或基板的元件被称为在另一元件“上方”或在另一元件“上方”延伸时，它可以直接在另一元件上方或直接在另一元件上方延伸，或者也可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接在另一元件上方”或“直接在另一元件上方”延伸时，不存在中间元件。还应当理解，当元件被称为“连接”或“耦合”到另一元件时，它可以直接连接或耦合到另一元件，或者可以存在中间元件。相反，当元件被称为“直接连接”或“直接耦合”到另一元件时，不存在中间元件。
相对术语例如“下方”、“上方”、“上部”、“下部”、“水平”或“竖直”在本文中可用于描述一个元件、层或区域与另一元件、层或区域的关系，如图所示。应当理解，这些术语和上面讨论的那些术语旨在包含除了附图中描述的取向之外的装置的不同取向。
本文使用的术语仅出于描述特定实施例的目的，且不打算限制本发明。如本文中所使用，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”也旨在包含复数形式，除非上下文另外清楚地指示。还将理解，术语“包含”、“包含”、“包括”和/或“包括”当在本文中使用时指定所陈述的特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或其群组的存在或添加。
除非另外定义，否则本文使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常理解的相同含义。还应当理解，本文使用的术语应当被解释为具有与它们在本说明书和相关技术的上下文中的含义一致的含义，并且除非在本文明确定义，否则不应当以理想化或过度正式的意义来解释。
如本文中所使用，固态发光装置的“有源层”或“有源区”是指其中多数和少数电子载流子(例如空穴和电子)复合以产生光的层或区域。通常，根据在本文所公开的实施例的有源层或区域可以包括双异质结构或阱结构，诸如量子阱结构。有源层或区域可以包括多个层或区域，诸如多量子阱结构。
在本文所公开的固态发光装置可以包括至少一个固态光源(例如，LED或像素化的LED芯片)和一个或多个发光材料(在此也称为发光)，该发光材料被布置为接收该至少一个固态光源的发射。发光材料可以包括磷光体、闪烁体、发光油墨、量子点材料、白炽带等中的一种或多种。在某些实施例中，发光材料可以是布置在粘合剂(诸如硅酮或玻璃)中的一种或多种磷光体和/或量子点的形式、布置成单晶板或层、多晶板或层和/或烧结板的形式。在某些实施例中，诸如磷光体的发光材料可以旋涂或喷涂在LED阵列或像素化的LED芯片的表面上。在某些实施例中，发光材料可位于LED阵列或像素化的LED芯片的生长基板上、外延层上和/或载体基板上。如果需要，可以在单个板中制造包括一种或多种发光材料的多个像素。通常，固态光源可以产生具有第一峰值波长的光。接收由固态光源产生的光的至少一部分的至少一个发光体可以重新发射具有不同于第一峰值波长的第二峰值波长的光。可以选择固态光源和一种或多种发光材料，使得它们的组合输出产生具有一种或多种所需特性(诸如颜色、色点、强度等)的光。在某些实施例中，一个或多个倒装芯片LED或像素化的LED芯片的像素的总发射(可选地与一种或多种发光材料组合)可以布置为提供冷白、中性白或暖白光，诸如在2500K至10000K的色温范围内。在某些实施例中，可以使用具有青色、绿色、琥珀色、黄色、橙色和/或红色峰值波长的发光材料。在某些实施例中，可以通过诸如喷涂、浸渍、液体分配、粉末涂覆、喷墨印刷等方法将发光材料添加到一个或多个发射表面(例如顶表面和一个或多个边缘表面)。在某些实施例中，发光材料可分散在包封剂、粘合剂或其他粘合介质中。
在某些实施例中，光刻图案化或其他模板型图案化可用于允许将不同的发光材料施加到与基板相关联的不同像素上或上方，以提供在(a)组成、(b)浓度、(c)粒度或(d)相对于不同像素的分布方面不同的发光材料和/或散射材料。
在某些实施例中，可将散射材料添加到发光材料上方或并入发光材料中。散射材料可以包括布置在粘合剂诸如硅酮中的散射颗粒。散射颗粒影响光的全内反射(TIR)，以促进与散射材料相互作用的光的散射和混合。散射颗粒可包括熔凝硅石、煅制硅石或二氧化钛(TiO2)颗粒等。在一些实施例中，散射材料包括悬浮在施加在发光材料上的粘合剂中的散射颗粒层。在其他实施例中，散射颗粒可以包括在发光材料中，使得发光材料包含悬浮在相同粘合剂中的发光颗粒和散射颗粒。
如本文中所使用，当撞击在发光装置的层或区域上的发射辐射的至少70％穿过该层或区域出现时，该层或区域可被认为是“透明的”。例如，在被配置为发射可见光的LED的情况下，碳化硅或蓝宝石的适当纯晶体基板材料可以被认为是透明的。此外，如本文中所使用，当入射到LED层或区域上的角度平均发射辐射的至少70％被反射时，LED层或区域被认为是“反射的”或体现“反射器”。在一些实施例中，当照射在层或区域上的角度平均发射辐射的至少90％被反射时，LED被认为是“反射的”或体现“反射器”。例如，在基于氮化镓(GaN)的蓝色和/或绿色LED的情况下，银(例如，至少70％反射，或至少90％反射)可以被认为是反射性或反射材料。在紫外(UV)LED的情况下，可以选择适当的材料以提供期望的，并且在一些实施例中为高反射性和/或期望的，并且在一些实施例中为低吸收率。在某些实施例中，“透光”材料可被配置为透射所需波长的发射辐射的至少50％。
本文所公开的某些实施例涉及倒装芯片LED装置或倒装芯片像素化的LED芯片的使用，其中透光基板表示暴露的发光表面。在某些实施例中，透光基板体现或包含LED生长基板，其中多个LED生长在形成发光表面或区域的同一基板上。在某些实施例中，像素化的LED芯片包括由生长在生长基板上的有源层形成的多个有源层部分。在某些实施例中，像素可以共享像素化的LED芯片的功能层。在某些实施例中，可变薄或去除生长基板的一个或多个部分(或整体)和/或外延层的部分。在某些实施例中，无论生长基板是否已部分或完全去除，都可将第二基板(诸如，载体基板或临时基板用以执行芯片处理)添加到像素化的LED芯片或其前体。在某些实施例中，透光基板包括碳化硅(SiC)、蓝宝石或玻璃。可在基板上生长多个LED(例如，倒装芯片LED或倒装芯片像素)并将其并入发光装置中。在某些实施例中，基板(例如，硅)可包含被布置成与安装或生长于其上的LED芯片接触的通孔。在某些实施例中，作为使用倒装芯片的替代，个别LED或LED封装可独立地放置并安装在基板上或上方以形成阵列。例如，可以使用多个晶片级封装的LED来形成LED阵列或子阵列。
当使用体现倒装芯片配置的LED时，期望的倒装芯片LED包含多层反射器并包含沿邻近半导体层的内表面图案化的透光(优选透明)基板。倒装芯片LED，或者在一些实施例中的倒装芯片像素，包括阳极和阴极接触，该阳极和阴极接触间隔开并且沿着相同的面延伸，该面与由透光(优选透明)基板限定的面相对。倒装芯片LED可以被称为水平结构，与在LED芯片的相对面上具有触点的竖直结构相反。在某些实施例中，透明基板可经图案化、粗糙化或以其他方式纹理化以提供增加内部反射上方的折射概率的变化表面，以便增强光提取。可通过此项技术中已知的各种方法中的任一者来图案化或粗糙化基板，该方法包含(但不限于)通过使用任何合适的蚀刻剂(任选地与一个或多个掩模组合)蚀刻(例如，光刻蚀刻)来形成纳米级特征。
基板的图案化或纹理化可取决于基板材料以及对光提取效率和/或像素隔开的影响。如果使用承载多个LED的碳化硅基板(例如倒装芯片LED或倒装芯片像素)，则碳化硅的折射率与LED的基于GaN的有源区很好地匹配，因此有源区的光发射易于进入基板。如果使用承载多个LED(例如倒装芯片LED或倒装芯片像素)的蓝宝石基板，那么可能需要在有源区与基板之间提供图案化、粗糙化或纹理化界面以促进LED发射进入基板。关于基板的光提取表面，在某些实施例中，可能需要提供经图案化、粗糙化或纹理化的表面以促进从基板提取光。在去除生长基板的实施例中，GaN外延发光表面可以被粗糙化、图案化和/或纹理化。
在某些实施例中，LED或像素可生长在第一材料(例如，硅、碳化硅或蓝宝石)的第一基板上，第一(生长)基板可被部分去除(例如，变薄)或被完全去除，且LED或像素可结合到第二材料(例如，玻璃、蓝宝石等)的第二基板、安装到该第二基板或以其他方式由该第二基板支撑，通过该第二基板透射LED发射，其中，该第二材料优选比该第一材料透射更多的LED发射。可以通过任何适当的方法来完成第一(生长)基板的去除，诸如使用内部分隔区域或分隔层，该分隔区域或分隔层通过以下方式减弱和/或分隔：施加能量(例如，激光光栅、声波、热等)、破裂、一个或多个加热和冷却循环、化学去除和/或机械去除(例如，包括一个或多个研磨、修润和/或抛光步骤)或通过任何合适的技术组合来弱化和/或隔开。在某些实施例中，一个或多个基板可结合或以其他方式接合到载体。可以通过任何合适的方法来执行一个或多个LED或像素到基板的接合，或基板到载体的接合。可以使用，诸如可以依赖于范德华键、氢键、共价键和/或机械互锁本领域已知的任何合适的晶片键合技术。在某些实施例中，可以使用直接结合。在某些实施例中，接合可包括一个或多个表面活化步骤(例如，等离子体处理、化学处理和/或其他处理方法)，然后施加热和/或压力，然后任选地是一个或多个退火步骤。在某些实施例中，可以另外地或替代地使用一种或多种粘附促进材料。
在某些实施例中，LED阵列包含在单个第一(或生长)基板上生长的多个倒装芯片LED或倒装芯片像素，其中从LED去除生长基板，并且添加到LED的第二基板(或载体)，其中第二基板包括一个或多个反射层、通孔和磷光体层(例如旋涂磷光体层)。在某些实施例中，LED阵列包括在单个生长基板上生长的多个倒装芯片LED或倒装芯片像素，其中凹槽、凹部或其他特征部限定在生长基板和/或载体中，并且用于形成光影响元件，可选地填充有一种或多种材料，以便在各个LED或像素之间形成栅格。
在利用倒装芯片LED或倒装芯片像素的某些实施例中，可以提供透光基板、多个半导体层、多层反射器和钝化层。透光基板优选是透明的，具有包括多个凹陷特征部和/或多个凸出特征部的图案化表面。多个半导体层与图案化表面相邻，且包括包含第一类型掺杂的第一半导体层和包含第二类型掺杂的第二半导体层，其中发光有源区布置在该第一半导体层与该第二半导体层之间。该多层反射器被布置成与该多个半导体层相邻并且包括金属反射层和介电反射层，其中该介电反射层被布置在该金属反射层与该多个半导体层之间。钝化层布置在金属反射层与第一电触点和第二电触点之间，其中第一电触点布置为与第一半导体层导电电连通，而第二电触点布置为与第二半导体层导电电连通。在某些实施例中，第一导电微触点阵列延伸穿过钝化层并提供第一电触点与第一半导体层之间的电连通，第二导电微触点阵列延伸穿过钝化层。在某些实施例中，可用于形成和支撑倒装芯片LED或倒装芯片像素阵列的基板可包括蓝宝石；或者，基板可包括硅、碳化硅、III族氮化物材料(例如，GaN)或前述材料的任何组合(例如，蓝宝石上的硅等)。在美国专利申请公开号2017/0098746A1(案卷号P2426US1)中公开了关于倒装芯片LED的制造的进一步细节)，其全部内容通过引入并入本文作为参考。
图1示出了单个倒装芯片LED 10，包括基板15、第一电触点61和第二电触点62以及布置在它们之间的功能叠层60(包含至少一个发光有源区25)。倒装芯片LED 10包括在LED10的半导体层附近图案化的内部透光表面14(具有多个凹陷和/或凸出的特征部17)，包括根据一个实施例的在半导体层附近的多层反射器。透光(优选透明)基板15具有外主表面11、侧边缘12和图案化表面14。将发光有源区25夹在中间的多个半导体层21、22与图案化表面14相邻，并且可以通过气相外延或任何其他合适的沉积工艺来沉积。在一个实施例中，靠近基板15的第一半导体层21包含n掺杂材料(例如，n-GaN)，且第二半导体层22包含p掺杂材料(例如，p-GaN)。包括有源区25的多个半导体层21、22的中心部分在远离基板15的方向上延伸以形成台面29，该台面29由包含钝化材料(例如，作为钝化层50的一部分的氮化硅)的至少一个凹部39侧向限定，且台面29由第一半导体层21的表面延伸21A竖直限定。
多层反射器靠近第二半导体层22布置(例如，在第二半导体层22上)，多层反射器由介电反射层40和金属反射层42组成。介电反射层40布置在金属反射层42和第二半导体层22之间。在某些实施方式中，介电反射层40包含二氧化硅，且金属反射层42包含银。多个导电通孔41-1、41-2被限定在介电反射层40中，并且优选地被布置为在第二半导体层22和金属反射层42之间接触。在某些实施方式中，导电通孔41-1、41-2包含与金属反射层42基本相同的材料。在某些实施方式中，介电反射层40和金属反射层42中的至少一个(优选地，两者)布置在由第二半导体层22终止的台面29的主表面的基本上整个表面上方(例如，第二半导体层22的台面部分的主(例如，下)表面的至少约90％、至少约92％或至少约95％)。
阻挡层48(包括部分48-1和48-2)优选设置在金属反射层42和钝化层50之间。在某些实施方式中，阻挡层48包含溅射的Ti/Pt，随后是蒸发的Au，或者包含溅射的Ti/Ni，随后是蒸发的Ti/Au。在某些实施方式中，阻挡层48可用于防止金属从金属反射层42迁移。钝化层50布置在阻挡层48与(i)第一外部可接入电触点(例如，电极或阴极)61和(ii)第二外部可接入电触点(例如，电极或阳极)62之间，该第一外部可接入电触点和第二外部可接入电触点均沿倒装芯片LED 10的下表面54布置，该下表面54由间隙59隔开。在某些实施方式中，钝化层50包含氮化硅。钝化层50包括布置在其中的含金属中间层55，其中中间层55可以包括Al或其他合适的金属(或基本上由Al或其他合适的金属组成)。
LED 10包括延伸穿过钝化层50的第一微触点阵列63和第二微触点阵列64，其中，第一微触点阵列63提供第一电触点61和第一(例如，n掺杂)半导体层21之间的导电电连通，并且第二微触点阵列64提供第二电触点62和第二(例如，p掺杂)半导体层22之间的导电电连通。第一微触点阵列63从第一电触点61(例如，n触点)延伸穿过钝化层50、穿过限定在中间层55中的开口、穿过限定在阻挡层48的第一部分48-1中的开口52、穿过限定在金属反射层42的第一部分42-1中的开口、穿过限定在介电反射层40的第一部分40-1中的开口、穿过第二半导体层22且穿过有源区25以终止于第一半导体层21中。在限定于夹层55、阻挡层48的第一部分48-1、金属反射层42的第一部分42-1和介电反射层40的第一部分40-1中的开口内、介电反射层40的介电材料侧向包封第一微触点阵列63以防止第一微触点阵列63与相应层55、48、42、40之间的电触点。限定在介电反射层40的第一部分40-1中的导电通孔41-1接触介电反射层40的第一部分40-1和第二半导体层22，这可能有利于促进电流在有源区25中扩散。第二微触点阵列64从第二电触点62延伸穿过钝化层50并穿过限定在夹层55中的开口到达(i)阻挡层48的第二部分48-2和(ii)金属反射层42的第二部分42-2中的至少一个，其中通过限定在介电反射层40的第二部分40-2中的导电通孔41-2在金属反射层42和第二半导体层22之间建立电连通。虽然第二微触点阵列64在某些实施方式中是优选的，但是在其他实施方式中，单个第二微触点可以代替第二微触点阵列64。类似地，尽管在某些实施方式中优选在介电反射层40的第二部分40-2中限定多个通孔41-2，但是在其他实施方式中，可以用单个通孔或其他单个导电路径代替导电通孔41-2。
在形成钝化层50之后，在基板15的外主表面11和第一半导体层21的表面延伸21A之间延伸的一个或多个侧部16没有被钝化材料所覆盖。这样的侧部16体现非钝化的侧表面。
在倒装芯片LED 10的操作中，电流可以从第一电触点(例如，n触点或阴极)61、第一微触点阵列63和第一(n掺杂)半导体层21流入有源区25以产生光发射。电流从有源区25流过第二(p掺杂)半导体层22、导电通孔41-2、第二金属反射层部分42-2、第二阻挡层部分48-2和第二微触点阵列64以到达第二电触点(例如p触点或阳极)62。由有源区25产生的发射最初沿所有方向传播，反射层40、42用于沿大致朝向基板15的方向反射发射。当发射到达布置在基板15和第一半导体层21之间的图案化表面14时，布置在图案化表面14中或上的凹陷和/或凸出特征部17促进在图案化表面14处的折射而不是反射。由此增加光子从第一半导体层21进入基板15并随后通过外主表面11和非钝化侧部分16离开LED 10的机会。在某些实施方式中，LED 10的一个或多个表面可以覆盖有一种或多种发光材料(未示出)，以使得从LED 10发出的发射的至少一部分在波长上被上变频或下变频。
图2A和图2B是在结构和操作上类似于图1的倒装芯片LED 10的单个倒装芯片LED10的平面照片。参照图2A，倒装芯片LED 10包括布置用于提取LED发射的外主表面11，并且包括具有长度L和宽度W的有源区。在某些实施例中，有源区包括约280微米的长度L和约220微米的宽度W，并且基板15延伸超出有源区。参照图2B，倒装芯片LED 10包括沿下表面54布置的阴极(例如，第一电触点)61和阳极(例如，第二电触点)62。在某些实施例中，阴极61包括约95微米×140微米的长度和宽度尺寸、阳极62包括约70微米×170微米的长度和宽度尺寸。
图3A和图3B是包括形成在单个透明基板15上的四个倒装芯片LED 10的阵列的像素化的LED芯片的平面照片，其中，每一个倒装芯片LED 10在结构和操作上基本上类似于图1的倒装芯片LED 10。每一个倒装芯片LED 10包括有源层的有源层部分。每一个倒装芯片LED 10的有源层部分通过间隙(例如，长度方向上的40微米和宽度方向上的30微米)与每一个其他相邻倒装芯片LED 10的有源区间隔开一定间隙。每一个间隙的中心部分体现了仅由基板15组成的通道70(例如，具有约10微米的宽度)，而每一个间隙的外围部分(在每一个通道70和LED 10的有源区域之间)包括基板15以及钝化材料(例如，图1所示的钝化层50)。每一个通道70因此表示相邻倒装芯片LED 10之间的边界。每一个倒装芯片LED 10包括沿着下表面54布置的阴极61和阳极62，并且每一个倒装芯片LED 10布置成通过基板15的外主表面11发射光。暴露的阴极61和阳极62允许对每一个倒装芯片LED 10进行单独的电连接，使得每一个倒装芯片LED 10可以被独立地寻址并且独立地电接入。另外，这允许倒装芯片LED10的组或子组与其他倒装芯片LED 10一起或独立地被接入。如果希望将倒装芯片LED 10彼此隔开，那么这样做的常规方法将是利用机械锯切割通过通道70以产生单独的倒装芯片LED 10。
图4A和图4B是包括在单个透明基板15上的一百个倒装芯片LED 10的阵列的像素化的LED芯片的平面照片，其中，每一个倒装芯片LED 10在结构和操作上基本上类似于图1所示的倒装芯片LED 10。倒装芯片LED10通过包括通道70的间隙彼此隔开。每一个倒装芯片LED 10包括布置用于提取LED发射的外主表面11，并且包括沿着下表面54布置的阴极61和阳极62。暴露的阴极61和阳极62允许对每一个倒装芯片LED 10进行单独的电连接，使得每一个倒装芯片LED 10可以被独立地寻址并且独立地电接入。
如前所述，LED和磷光体发射的全向特性可能使得难以防止布置在单个透光基板上的倒装芯片LED阵列中的一个LED(例如，第一像素)的发射与另一个LED(例如，第二像素)的发射显著重叠。支持多个倒装芯片LED的单个透明基板将允许光束沿多个方向传播，导致光散射和透射通过基板的发射的类似像素的分辨率的损失。由于发光体发射的全向特性，覆盖在基板的光提取表面上的一种或多种发光材料的存在将进一步加剧光散射和像像素一样的分辨率损失的问题。在本文所公开的各种实施例通过提供光隔离元件来解决这个问题，该光隔离元件被配置为减少不同LED和/或发光材料区域的发射之间的相互作用，由此减少散射和/或光学串扰并且保持所产生的发射的类似像素的分辨率。在某些实施例中，光隔离元件可以从光注入表面延伸到基板中、可以从光提取表面延伸到基板中、可以从光提取表面向外延伸，或者前述的任何组合。在某些实施例中，可以通过不同的方法在同一基板和/或发光装置中限定多个光隔离元件。在某些实施例中，可以在同一基板和/或发光装置中提供不同尺寸和/或形状的光隔离元件。例如，在某些实施例中，具有第一尺寸、形状和/或制造技术的第一组光隔离元件可以从光注入表面延伸到基板的内部，并且具有第二尺寸、形状和/或制造技术的第二组光隔离元件可以从光注入表面延伸到基板的内部，其中第二尺寸、形状和/或制造技术不同于第一尺寸、形状和/或制造技术。在某些实施例中，光隔离元件可以包括限定在支撑多个LED的基板中的凹部(无论是填充的还是未填充的)，这种凹部体现了像素之间的边界。
在某些实施例中，由单个基板(例如，像素化的LED芯片)支撑的LED阵列中的每一个倒装芯片LED包括不大于约400微米、约300微米或约200微米的最大侧向尺寸。在某些实施例中，由单个基板支撑的LED阵列的每一个倒装芯片LED像素包括不大于约60微米，或约50微米，或约40微米，或约30微米，或约20微米，或约10微米的像素间间隔。这样的尺寸范围提供了期望的小像素间距。
在某些实施例中，像素化的LED芯片包括用作像素的LED，每一个像素具有基本上正方形的形状。在某些实施例中，像素化的LED芯片包括用作像素的LED，每一个像素具有矩形(但非正方形)形状。在其他实施例中，LED可以被提供为具有六边形形状、三角形形状、圆形形状或其他形状的像素。
在某些实施例中，像素化的LED芯片可以包括作为约70μm长×70μm宽的像素以二维阵列提供的LED，每一个LED包括约50μm长×50μm宽的有源区，由此提供0.0025mm2/0.0049mm2＝.51(或51％)的发射面积与总面积的比率。在某些实施例中，可以在不大于32mm长×24mm宽的区域中提供至少100个LED的阵列(如图4B所示)，其中LED之间的间距(像素间距)在长度方向上不大于40μm并且在宽度方向上不大于30μm。在某些实施例中，每一个LED可以包含280μm长×210μm宽的发射面积(总计0.0588mm2的面积)。考虑到每一个LED的320μm长×240μm宽(总计0.0768mm2的面积)的总顶部面积，沿着主(例如，顶部)表面的发射面积与总面积(即，包括与非发射面积组合的发射面积)的比率是76.6％。在某些实施例中，如本文所公开的发光装置包括至少约30％、至少约40％、至少约50％、至少约55％、至少约60％、至少约65％、至少约70％、至少约75％或至少约80％的沿着主(例如顶部)表面的发射面积与非发射(或黑暗)面积的比率％(即，发射面积与非发射(黑暗)面积的约1：1比率)。在某些实施例中，前述值中的一个或多个可任选地构成由不大于70％、75％、80％、85％或90％的上限值限定的范围。在某些实施例中，可以提供至少1000个LED的阵列。
尽管图2A、图2B、图3A、图3B、图4A和图4B将每一个LED示出为包括两个n触点通孔(体现与n触点或阴极61配准的竖直偏移圆)，但是在某些实施例中，n触点和任何相关联的n触点通孔可以侧向移位，并且设置在每一个LED的发射区域之外的黑暗区域中。
图5A-图5C示出了像素化的LED芯片，包括以各种制造状态面朝上的单个透明基板15上的十六个倒装芯片LED或像素10的阵列。阴极61和阳极62面朝下。如图5A所示，基板15在特征上是连续的，沿着外主(光提取)表面11没有任何表面特征。图5B示出了在形成从光提取表面11延伸到基板15内部的三个纵向凹槽或凹部72之后的基板15。这种凹槽或凹部72可通过本文所述的任何合适的技术形成，包括机械锯切。图5C示出了在形成从光提取表面11延伸到基板15内部的三个宽度方向的凹槽或凹部72之后的基板15。
在某些实施例中，包括倒装芯片LED或像素阵列的发光装置(例如，像素化的LED芯片)可以被布置用于与在各种制造步骤期间提供临时支撑的临时接口元件(诸如，载体、子基座或安装带)耦合。然后可以在随后的像素化的LED芯片的封装中发生与倒装芯片LED或像素阵列的电耦合。
在某些实施例中，包括倒装芯片LED或像素阵列的发光装置(例如，像素化的LED芯片)可以被布置为与诸如载体或子基座的无源接口元件耦合，在发光装置和接口元件之间具有电连接。在某些实施例中，接口元件可包括定位在第一表面上且被布置成与倒装芯片LED阵列(例如，实施于一个或多个像素化的LED芯片中)的电极形成接触的第一阵列接合垫或电触点，以及第二阵列接合垫或电触点，其位于第二表面上并且被布置为与一个或多个ASIC或其他开关设备的电极接触，该一个或多个ASIC或其他开关设备被配置为适应提供给像素化的LED芯片的单个像素的电流的切换。可选地，可以通过接口元件限定导电通孔，以在第一阵列的接合垫或电触点和第二阵列的接合垫或电触点之间提供导电路径。
在某些实施例中，包括倒装芯片LED或像素阵列的发光装置(例如，像素化的LED芯片)可以被布置用于耦合到无源接口元件，该无源接口元件提供到机外控制器的电连接。在某些实施例中，正交布置(例如，竖直和水平)的导体形成栅格图案中的行和列，借此由行和列的每一个交叉点限定个别倒装芯片LED(或像素)。这种结构可以允许多路排序，以允许对阵列的每一个LED或像素进行独立地控制，同时通过利用公共行阳极或公共行阴极矩阵布置，采用比阵列中的LED数目更少的导体数目，并且可以通过脉宽调制来提供亮度控制。
图6A-图6E示出了用于与倒装芯片LED或像素阵列无源相接的第一方案。图6A是发光装置(例如像素化的LED芯片)的平面图，该发光装置包括在单个透明基板15上的十六个倒装芯片LED或像素10的阵列、基板15的下表面54以及面朝上的阴极61和阳极62。图6B是图6A的发光装置的电接口的下层的平面图图示。第一接口载体101包括多个水平串串联连接103，每一个水平串串联连接103包括用于与图6A的发光体件的阳极62耦合的多个导电通孔102，并且还包括允许在形成电接口的上层的第二接口载体105(图6C所示)中限定的导电通孔106通过的开口104。如图6C所示，多个竖直串串联连接件107分别包括多个导电通孔106，该导电通孔106布置成与图6A的发光装置的阴极61耦合。图6D是图6C的上层叠加在图6B的下层上方以形成图6A的发光装置的电接口的平面图。图6E是与图6A的发光装置耦合的图6D的电接口的平面图，其中水平串串联连接103和竖直串串联连接件107允许阵列的每一个倒装芯片LED或像素10独立地被接入。这种可接入性可以允许独立地控制每一个倒装芯片LED或像素10(例如，使用多路复用排序)。
图7A-图7E示出了用于与倒装芯片LED阵列无源相接的第二方案，其包括供应到阵列的阴极的各个信号。图7A是发光装置(例如像素化的LED芯片)的平面图，该发光装置包括在单个透明基板15上的十六个倒装芯片LED或像素10的阵列、基板15的下表面54以及面朝上的阴极61和阳极62。图7B是图6A的发光装置的电接口的下层的平面图图示。第一接口载体101包括多个水平串串联连接103，每一个水平串串联连接103包括用于与图6A的发光体件的阳极62耦合的多个导电通孔102，并且还包括允许在形成电接口的上层的第二接口载体105(图6C所示)中限定的导电通孔106通过的开口104。图7C是图7A的发光装置的电接口的上层的平面图图示，具有多个竖直布置的并联连接107A，每一个并联连接107A包括用于与阵列的阴极61耦合的多个导电通孔106。图7D是图7C的上层叠加在图7B的下层上方以形成图7A的发光装置的电接口的平面图。图7E是与图7A的发光装置耦合的图7D的电接口的平面图，其中水平串串联连接103和竖直布置的并联连接107A允许阵列中的每一个倒装芯片LED或像素10独立地进行电接入。
如前所述，在本文所公开的固态发射器阵列可以包括固态发光体(例如，LED)和/或被配置为发射不同波长的光的发光体的各种组合，使得可以布置发光体阵列以发射多个峰值波长的光。预期在不同应用中使用各种颜色组合。
图8A-图8D是可电接入的发光装置(例如，LED或像素)的平面图，每一个发光装置包括多个发光体110(每一个发光体包括至少一个固态发光体，可选地与至少一种发光材料组合)，发光体110由单个基板15支撑并且被配置为产生不同的颜色组合。根据本文所公开的各种实施例，此类装置可分别包括透明基板上的倒装芯片LED或倒装芯片像素阵列。应当理解，本文所公开的特定颜色组合和发光体的数量仅是作为示例提供的，并不旨在限制本发明的范围，因为可以设想颜色和发光体数量的任何适当组合。
图8A示出了包括四组四个红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)和白色(W)发光体的发光装置，其中，每一个发光体布置在行1到4之中的不同行中以及列A到D之中的不同列中。在左上方示出了包括R-G-B-W发光体的单个重复单元112。在某些实施例中，蓝色(B)发射器包括缺少任何发光材料的LED；白色(W)发射器包括蓝色LED，其被布置成激励黄色和红色发光体组合的发射；绿色(G)发射器包括布置成激励绿色发光体的绿色LED或蓝色LED；并且红色(R)发射器包括布置成激励红色发光体的红色LED或蓝色LED。因此，在某些实施例中，所有R-G-B-W发光体都是蓝色LED，并且R-G-W发光体布置有如上所述的发光。在一些实施例中，可以省略白色(W)发射器。在某些实施例中，图8A的发光装置可以用作按顺序照明的LED显示器，以产生彩色图像或文本等。
图8B示出了包括四组四个短波长红色(R1)、绿色(G)、蓝色(B)和长波长红色(R2)发光体的发光装置，其中，每一个发光体布置在行1到4之间的不同行中以及列A到D之间的不同列中。在左上方示出了包括R1-G-B-R2发光体的单个重复单元112。在某些实施例中，蓝色(B)发射器包括缺少任何发光材料的LED；短波长红色(R1)和长波长红色(R2)发射器分别包括红色LED或蓝色LED，该红色LED或蓝色LED被布置成激励红色发光体的发射；并且绿色(G)发射器包括绿色LED或蓝色LED，其被布置成激励绿色发光体。因此，在某些实施例中，所有R1-G-B-R2发光体都是蓝色LED，并且R1-G-R2发光体布置有如上所述的发光体。通常，在红色范围内具有不同峰值波长的固态光源(例如，LED)，随着峰值波长的增加发光效率下降，使得从在红色范围内具有长峰值波长的红色LED产生与从具有较短峰值波长的红色LED产生相同数量的红色流明可能需要显著更多的电流；然而，长峰值波长红色发射器非常适合于产生高鲜艳度照明。在某些实施例中，由于存在长波长红色发射器，图8B的发光装置可用作适合于产生非常高的逼真度图像的按顺序照明的LED显示器或对广告牌打广告。
图8C示出了包括四组四个蓝移黄色(BSY)、白色(W)、白色(W)和琥珀色(A)发光体的发光装置，其中，每一个发光体布置成行1到4之中的不同行以及列A到D之中的不同列。在左上方示出了包括BSY-W-W-A发光体的单个重复单元112。在某些实施例中，蓝移黄色(BSY)发射器包括蓝色LED，该蓝色LED被布置成激励黄色磷光体的发射，从而提供比白色LED更好的效率但较差的显色性；白色(W)发射器包括蓝色LED，其被布置成激励黄色和红色发光体组合的发射；并且琥珀色(A)发射器包括被布置成激励琥珀色发光体的琥珀色LED或蓝色LED。
图8D示出了包括四组四个蓝移黄色(BSY)、琥珀色(A)、红色(R)和蓝移黄色(BSY)发光体的发光装置，其中每一个发光体布置成行1到4之中的不同行以及列A到D之中的不同列。在左上方示出了包括BSY-A-R-BSY发光体的单个重复单元112。在某些实施例中，蓝移黄色(BSY)发射器包括蓝色LED，该蓝色LED被布置成激励黄色磷光体的发射，从而提供比白色LED更好的效率但较差的显色性；琥珀色(A)发射器包括琥珀色LED或蓝色LED，其布置成激励琥珀色发光体；并且红色(R)发射器包含布置成激励红色发光体的红色LED或蓝色LED。
在本文所公开的各种实施例涉及在LED阵列的点亮区域和未点亮区域之间提供强的对比度和/或锐度，同时寻求减小或消除这些区域之间的串扰或光溢出。然而，当相邻的LED被点亮时，在这些LED之间存在某些类型的光隔离元件(旨在减少或消除串扰)可能导致LED之间的未点亮或“黑暗”区，从而降低复合发射的均匀性。下文描述的各种实施例旨在在LED阵列的点亮区域和未点亮区域之间提供强的对比度和/或锐度，同时当阵列的相邻LED点亮时增强复合发射的均匀性。例如，在某些实施例中，LED阵列(可选地包含在像素化的LED芯片中)限定多个像素，并且光隔离元件被配置为允许有限量的光在像素的边界部分之间传输，用于在与多个光隔离元件配准或靠近的发光表面部分处的像素间照明。示例性光隔离元件包括通过光注入表面限定(不论是未填充的还是随后填充的)和小于基板的整个厚度的凹部。在基板的光注入表面中限定的这种凹部可以与同一基板的光提取表面的突出特征部结合使用，以给多个像素提供期望的照明或在多个像素之间提供期望的照明。
图9A至图9B示出了根据各种实施例的像素化的LED发光装置(例如，像素化的LED芯片)，其利用具有限定突出特征部的光提取表面和通过光注入表面限定的凹部形式的光隔离元件的基板。多个LED与每一个基板相关联，多个LED被配置为在每种情况下将光注入基板中以形成多个像素。在每种情况下，光提取表面的突出特征部可以通过用旋转锯斜角切割光提取表面来限定(例如，在高旋转速度但是慢线性行进速度下，以防止结晶基板材料的破裂)。这种切割可以形成多个光提取表面凹部，这些凹部相交并且用于限定和隔离这些突出特征部。更具体地，可以执行光提取表面的斜角切割以产生光提取表面凹部的多个倾斜侧面。在某些实施例中，多个倾斜侧面中的每一个倾斜侧面包含在从约15度到约45度的范围内、或在从约20度到约40度的子范围内、或在从约25度到约35度的子范围内、或约30度的量的从垂直方向倾斜的角度。当使用从竖直方向倾斜大约30度的角度，并且突出特征部的相对面由相同大小的两个斜角切割形成时，突出特征部可以包括相对面之间大约60度的角度。
图9A是根据一个实施例的像素化的LED发光装置179(例如，像素化的LED芯片)的至少一部分的示意性侧截面图，该像素化的LED发光装置179包括基板170，该基板170具有多个突出特征部174、176，这些突出特征部174、176沿着其光提取表面172被多个光提取表面凹部173、173’分隔开。光提取表面172与基板170的光注入表面171相对，光注入表面171位于第一LED 60A和第二LED 60B(功能叠层)附近。为了简洁起见，功能叠层60A、60B在下文中可分别称为“LED 60A”和“LED 60B”。第一凹部68设置在LED 60A、60B之间，且穿过光注入表面171且穿过小于基板170的整个厚度而限定第二凹部178(其与第一凹部68对准)。如图9A中所示，LED 60A、60B被配置为将光透射穿过基板170以形成第一像素170A和第二像素170B。第二凹部178用作光隔离元件或像素隔离元件，以减少一个LED 60A、60B发射到分别与另一个LED 60B、60A相关联的像素170B、170A中的透射。突出特征部174、176通过光提取表面凹部173、173’彼此隔离，其中倾斜侧壁175跨越在突出特征部174、176与光提取表面凹部173、173’之间。为每一个像素170A、170B提供三个突出特征部174、176。为每一个像素170A、170B提供多个光提取表面凹部173(例如，可用成角度的旋转锯片形成的斜角切割)。如图所示，两个突出特征部174之间的槽或“通道”(例如，光提取表面凹部)173’与第二凹部178对准，该第二凹部178限定第一像素170A和第二像素170B的LED 60A、60B之间的侧向边界(从而提供“通道对准”配置)。另外，不同的突出特征部174、176被示出为具有不同的尺寸(例如，高度)和不同的形状，侧向最外(或边缘相邻)突出特征部176大于非边缘相邻的突出特征部174。这种配置可以增加边缘附近的光提取，从而至少部分地改善光输出强度的感知的不均匀性(边缘或角像素通常看起来比内部像素更暗)。
第二凹部178和光提取表面172之间的最小厚度区域在竖直方向上延伸，并且在图9A中示出为TMIN。为了使第一LED 60A的光发射通过第二像素170B的光提取表面172射出，这种发射将需要在大致侧向方向上透射通过通常在第二凹部178上方的最小厚度区域TMIN。允许少量的光透射(例如，侧向和向外)通过与第二凹部178配准的突出特征部174’可以有利地减少相邻像素170A、170B之间的黑暗边界的出现，如果像素间的光隔开是100％有效的，则将导致黑暗边界的出现。如下文将描述，减小最小厚度区域TMIN将预期通常减小串扰并增加像素170A、170B之间的对比度。进一步参考图9A，每一个光提取表面凹部173的下边界是圆角的，反映了可用于形成每一个光提取表面凹部173的旋转锯片具有非零厚度的事实。在每一个光提取表面凹部173下面示出的虚线表示倾斜侧壁175的假想投影。尽管图9A仅示出了两个LED 60A、60B，并且将基板170图示为具有侧壁170’、170”，但是应当理解，侧壁170’、170”可以根据需要移动，并且可以提供附加的第一凹部68’、68”以容纳由基板170支撑的任何合适数量的LED。可替换地，像素化的LED芯片179可以沿着侧壁170’、170”侧向邻接(或靠近)至少一个其他像素化的LED芯片，以形成更大的LED阵列。如图9A中的水平虚线177进一步所示，侧向最外(或边缘相邻，可选地角部相邻)突出特征部176可以可选地沿其上部截断以产生竖直截断的多面体形状。
图9B是表示图9A的一部分的示意性侧视截面图，其中，增加了尺寸线和值。如图所示，每一个倾斜侧壁175与相同突出特征部174的另一相邻倾斜侧壁175分开大约60度的角度。在某些实施例中，A＝22.5μm、B＝7.5μm、C＝15μm、D＝9μm、E＝8μm半径，并且F＝90μm。根据各种实施例，可以使用其他尺寸。
在某些实施例中，该多个有源层部分中的每一个有源区域被配置为照射该多个透光部分中的不同透光部分并透射穿过该光提取表面的光，使得该多个有源层部分和该基板形成多个像素，且该多个像素中的像素包含最大像素宽度；以及该方法还包含在该光提取表面中形成多个突出特征部，其中，该多个突出特征部中的每一个突出特征部包含在该最大像素宽度的约五分之一到约一半的范围内的宽度。重申一下，在某些实施例中，光提取表面可包括具有多个倾斜侧面的多面体形状或截头多面体形状的(较大尺度)突出特征部以及(较小尺度)微尺度纹理特征部。
在某些实施例中，一个或多个像素化的LED芯片可以包括具有不同尺寸、形状、数量和/或分布的突出特征部的不同像素。不同尺寸的突出特征部可包括高度、宽度或长度中的至少一种的差异。不同形状的突出特征部可包括对称(或不对称)、角度、曲率等方面的差异。可以以与不同像素相关联的不同数量提供突出特征部。像素分布的差异可包括像素相对于像素区域的相对或绝对布置。
在某些实施例中，一个或多个像素化的LED芯片的光提取表面的突出特征部可通过用旋转锯斜角切割光提取表面来限定(例如，在高旋转速度但缓慢线性行进速度下以防止结晶基板材料破裂)。这种切割可以形成多个光提取表面凹部，这些凹部相交并且用于限定和隔离这些突出特征部。在这种斜面切割之前或之后(或之前和之后)，可以让基板材料经历一种或多种变薄工艺，诸如蚀刻、研磨、抛光、机械抛光、化学抛光、化学机械抛光等。可将一个或多个变薄工艺应用于整个基板或仅应用于其选定部分。
在某些实施例中，如在本文所公开的像素化的LED芯片(或其至少一个基板)可以在形成凹部之前变薄至约200μm以在其光提取表面中产生突出特征部。
在某些实施例中，侧向最外(例如，基板的边缘邻近或邻近侧向边缘)突出特征部在尺寸上(例如，较大或较小)不同于像素化的LED芯片的一个或多个像素的非边缘邻近突出特征部。在某些实施例中，角部相邻的突出特征部(例如，基板的相邻角部)的尺寸(例如，更大或更小)可以与像素化的LED芯片的一个或多个像素的非角部相邻的突出特征部的尺寸(例如，非角部相邻边缘突出特征部或非边缘相邻突出特征部)不同。
图10是提供根据本发明的具有不同基板光提取表面配置的各种像素化的LED芯片的物理特性和测量性能值的表格，该基板光提取表面配置在左侧由字母数字字符A到H标识。如第一列中所标识的，每一个像素化的LED芯片包括用突出特征部纹理化的基板光提取表面，每一个突出特征部具有(i)大约与像素的宽度相同的宽度(例如，每个像素一个斜角切割或“1倍全表面纹理”)，(ii)大约像素宽度的一半的宽度(例如，每个像素两个斜角切割或“2倍全表面纹理”)，或(iii)大约像素宽度的三分之一的宽度(例如，每个像素三个斜角切割或“3倍全表面纹理”)。使用不同的像素总高度，在第二列中指定数值。在第三列中规定互连材料的厚度(即，通过基板光注入表面限定的凹部与最靠近的光提取表面之间的距离)。第四列规定光通量大于90坎德拉/平方毫米。第五列和第六列分别指定70μm处的锐度和120μm处的对比度(较低值表示正结果)。最后一列提供像素均匀性(较低值表示正结果)。通常，可以看出互连材料的厚度(第三列)对锐度和对比度具有显著影响，因为对于具有最大互连材料厚度的样品获得最差的锐度和对比度值。当比较互连材料厚度最小的样品(行A、C、D、F和H)时，根据行H，每个像素三个斜角切割或“3倍全表面纹理”提供锐度、对比度、像素均匀性和光通量的最有利组合。
图11A-图11C分别提供了不同像素化的LED芯片的像素的照明百分比与位置(毫米)的关系图，包括具有凸出特征部的衬底光提取表面，每一个凸出特征部的宽度与像素的宽度大致相同(例如，在图11A中每个像素一个斜角切割)、每一个凸出特征部的宽度大约是像素宽度的一半(例如，在图11B中每个像素两个斜角切割)，以及每一个凸出特征部的宽度约为像素宽度的三分之一(例如，图11C中每个像素三个斜角切割)。在像素边缘处(在每一个图表中3mm的位置处)逐渐陡峭的斜率显示从1增加到2增加到3的斜角切割提供增加的对比度。
图12A是可变性图表，包括具有纹理化基板光提取表面的六个不同像素化的LED芯片的作为未切割材料厚度的函数的竖直对比度的曲线图，包括每个像素具有两个斜角切割且不同未切割材料厚度的两个基板，和每个像素具有三个斜角切割且不同未切割材料厚度的四个基板。图12B是包括水平对比度作为结合图12A标识的六个不同像素化的LED芯片的未切割材料厚度的函数的曲线图的变化图。图12A和图12B示出对于每个像素样本的两个和三个斜面切割，增加未切割材料厚度导致降低的竖直对比度和降低的水平对比度。
图12C是包括水平锐度作为结合图12A-图12B标识的六个不同像素化的LED芯片的未切割材料厚度的函数的曲线图的变化图。图12D是包括水平锐度作为结合图12A-图12C标识的六个不同像素化的LED芯片的未切割材料厚度的函数的曲线图的变化图。图12C和图12D示出了对于每个像素样本的两个和三个斜面切割，增加未切割材料厚度导致降低的竖直锐度和降低的水平锐度。
图12E是包括结合图12A-12D标识的六个不同像素化的LED芯片的大于90Cd/mm2的光通量值的曲线图的可变性图表。此图似乎显示增加未切割材料厚度导致每个像素样本两个和三个斜角切割的光通量值降级。
从发明人进行的实验工作的前述总结中可以理解几个原理。首先，“未切割”材料的量与锐度/对比度直接相关。其次，纹理特征部尺寸与均匀性和锐度/对比度直接相关。纹理特征部尺寸即便是在没有附加处理的情况下也与颜色均匀性有关。另外，非常小到没有“未切割”的材料不利地倾向于导致像素的破碎，从而使得非常小的“未切割”材料厚度非常难以以坚固和可重复的方式制造。
在某些实施例中，光提取表面可以包含多个微尺度纹理特征部。在某些实施例中，多个微尺度纹理特征部的每一个微尺度纹理可以具有高达约10μm，或高达约7.5μm，或高达约5μm，或高达约3μm，或高达约2μm，或高达约1μm的最大尺寸(例如，长度、宽度或高度)。在某些实施例中，可通过减除材料去除工艺(诸如干蚀刻和/或湿蚀刻)来限定微尺度纹理特征部。可用于某些实施例中的干蚀刻工艺的实例包括感应耦合等离子体蚀刻和反应离子蚀刻。
在某些实施例中，微尺度纹理特征部可以是随机分布的(例如，间距变化大，可选地与尺寸、形状和/或纹理的大变化组合)。图13是用感应耦合等离子体蚀刻处理以限定多个随机分布的微米尺度纹理特征部的碳化硅表面的扫描电极显微镜图像。
在某些实施例中，微尺度纹理特征部可以是规则间隔的和/或规则设计尺寸的。可通过使用至少一个具有规则间隔的开口或孔的掩模来形成此类特征，该开口或孔可通过光刻图案化或其他常规掩模形成方法来限定。
在某些实施例中，基板(例如，碳化硅)可覆盖涂覆有铝的薄涂层(例如，200-300埃)。预先涂覆有抗蚀剂的可消耗的水溶性模板可以用低温和低压结合到涂覆的晶片表面。可以用温水除去模板，留下抗蚀剂点。铝层可以用短氯蚀刻形成图案，随后进行短(例如20-60秒)电感耦合等离子体(ICP)蚀刻以将图案转移到碳化硅中。TMAH湿法蚀刻可用于去除任何残留的铝。图14提供了在掩蔽和选择性材料去除(包括电感耦合等离子体蚀刻)之后碳化硅表面的八个扫描电极显微镜图像，以限定规则间隔和设计尺寸的微米尺度纹理特征部的有序阵列，这些特征通过ICP蚀刻限定。
在某些实施例中，基板的至少一个侧向边缘或侧壁被包封在密封材料(例如，硅酮)中。这种密封材料也可以覆盖子基座。在这些情况下使用密封材料可以防止蚀刻剂侵蚀基板和/或子基座的边缘。
在某些实施例中，用于制造像素化的LED照明装置的方法包含：在支撑LED像素阵列的基板中限定多个凹槽或凹部，其中该基板包含(i)靠近多个有源层部分的光注入表面，和(ii)大致与该多个有源层部分相对的光提取表面光注入表面，其中该多个凹槽或凹部中的凹槽或凹部(a)通过该基板的光注入表面限定，并且(b)通常布置在该LED像素阵列的LED像素之间，并且该基板包括与该LED像素阵列导电电连通的多个阳极-阴极对；将基板安装到安装表面，诸如在载体基板、临时基板或子基座上；变薄基板；在该光提取表面中限定多个微尺度纹理特征部；以及在该光提取表面上方施加至少一种发光材料，其中该至少一种发光材料被配置为接收该LED像素阵列的发射的至少一部分且响应性地产生发光体发射。
在某些实施例中，该方法还包含在光提取表面中限定多个微尺度纹理特征部(例如，通孔蚀刻)之前，用密封剂材料包围基板的至少一个侧向边缘或侧壁，和/或安装像素化的LED芯片的子基座的一个或多个表面。在某些实施例中，其他保护装置(诸如带、光致抗蚀剂和/或干膜)可用于表面保护。
在某些实施例中，该方法还包含：在光提取表面中限定多个微尺度纹理特征部之后限定穿过光提取表面的多个提取表面凹槽或凹部(例如，经由斜角切割或其他装置)。在某些实施例中，这种凹槽或凹部不延伸穿过基板的整个厚度。在某些实施例中，多个提取表面凹槽或凹部基本上与基板中的多个凹槽或凹部配准。
在某些实施例中，该方法还包含：在光提取表面中限定多个微尺度纹理特征部之前，在基板上方施加掩模。
在某些实施例中，像素化的LED芯片包含有源层和支撑多个有源层部分的多个基板部分，该有源层包含多个有源层部分。每一个基板部分包含透光材料、光注入表面和光提取表面，其中光注入表面布置在有源层和光提取表面之间。多个有源层部分中的每一个有源层部分是能够独立电接入的，并且被配置为照射多个基板部分中的不同基板部分并且使光透射通过该基板部分的光提取表面，使得该多个有源层部分和该多个基板部分形成多个像素。另外，这允许独立于其他有源层部分而一起接入有源层部分的组或子组。每一个基板部分的光提取表面包含多个突出特征部和多个凹部，并且多个突出特征部中的每一个突出特征部通过多个凹部中的凹部与至少一个其他突出特征部隔开。该多个像素的不同像素之间的侧向边界与多个凹部的选定谷对准。
图15A-图15I是根据某些实施例的像素化的LED芯片在各种制造状态下的示意性截面图。在图15A中，包括有源层222的LED结构220已经沉积在基板224上。LED结构220可以包括通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)沉积的多个外延层。除了有源层222之外，LED结构220还可以包括一个或多个n型半导体层和一个或多个p型半导体层。在一些实施例中，LED结构220包括III-V族氮化物，包含但不限于氮化镓、氮化铝镓(AlGaN)、氮化铝铟镓(AlInGaN)和氮化铟镓(InGaN)。示例性的n型掺杂剂是硅(Si)，而示例性的p型掺杂剂是镁(Mg)。有源层222可以被配置在至少一个n型层和一个p型层之间。有源层222可以包括单量子阱(SQW)结构，该单量子阱(SQW)结构包括InGaN层或多量子阱(MQW)结构，诸如包括InGaN和GaN的交替层的多个层。其他半导体材料也是可能的，包括砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)及其合金。基板224可以包括诸如碳化硅(SiC)或蓝宝石的透光材料，尽管其他基板材料也是可能的。
在图15B中，多个有源层部分222-1、222-2和222-3已经由LED结构220形成。多个凹部或通道226被配置为隔离有源层部分222-1、222-2和222-3。可以通过选择性地蚀刻LED结构220和基板224的部分来形成多个凹部226。在一些实施例中，多个凹部226完全延伸穿过LED结构220并且部分地穿过基板224。在某些实施例中，第一蚀刻步骤应用于LED结构220，而第二蚀刻步骤应用于基板224。在其他实施例中，可以在相同的蚀刻步骤中蚀刻LED结构220和基板224。在图15C中，阳极228和阴极229沉积在每一个有源层部分222-1、222-2和222-3上方。
在图15D和图15E中，将基板224倒装芯片安装在安装表面231上方。在一些实施例中，安装表面231是包括多个电极对232、234的子基座230的表面。子基座230可包含诸如ASIC芯片的有源接口元件、用作稍后可附连到有源接口元件的中间元件的无源接口元件，或为后续制造步骤提供临时支撑的临时接口元件。对于子基座230包含临时接口元件的实施例，可以省略多个电极对232、234。倒装芯片安装包含在多个阳极-阴极对228、229和多个电极对232、234之间建立导电路径。在一些实施例中，在倒装芯片安装之前平坦化多个阳极-阴极对228、229以校正来自阳极-阴极沉积的厚度的任何变化。这种平坦化有助于确保在分布在子基座230和基板224之间的整个界面上的多个触点对228、230上形成可靠的电触点，并且避免界面高度的变化，否则当在后续步骤中机械处理(例如，变薄和成形)基板244时，界面高度的变化将促进基板224的破裂。如前所述，子基座230可以包括多个隔开的电路径，包括用于多个电极对232、234中的每一个电极对的一个电路径。就此而言，有源层部分222-1、222-2和222-3中的每一个可以独立地电接入。另外，这允许有源层部分(例如222-1和222-2)的组或子组独立于其他有源层部分(例如222-3)一起被接入。任何合适的材料和/或技术(例如，焊料附着、预成型附着、焊剂或无焊剂共晶附着、硅酮环氧树脂附着、金属环氧树脂附着、热压附着、凸块接合和/或其组合)可以电连接多个阳极-阴极对228、229和多个电极对232、234。在一些实施例中，来自安装步骤的残留物可以留在基板224和子基座230之间的不希望的区域中(诸如在凹部或通道226中)，并且清洁步骤(诸如超声清洁)可以用于去除残留物。
在图15F中，底部填充材料236已经被施加在基板224和基座230之间。底部填充材料236填充凹部或通道226内的开放空间以及填充结合到电极对232、234的多个阳极-阴极对228、229之间的开放空间。以这种方式，底部填充材料236布置在多个有源层部分222-1、222-2和222-3与子基座230之间。底部填充材料236另外布置在多个有源层部分222-1、222-2和222-3的侧向侧壁233之间。在某些实施例中，横向侧壁233在多个有源层部分222-1、222-2和222-3之间彼此间隔不大于约60μm，或约50μm，或约40μm，或约30μm，或约20μm，或约10μm，或在约10μm至约30μm的范围内，或在约10μm至约20μm的范围内的距离。因此，在侧壁233之间的底部填充材料236的宽度将具有相同的尺寸。在某些实施例中，底部填充材料236包含绝缘材料。底部填充材料236可以包含光改变材料或光反射材料，诸如悬浮在绝缘粘合剂或基质中的光改变颗粒或光反射颗粒，其中颗粒具有比粘合剂更高的折射率。在一些实施例中，底部填充材料236包含悬浮在硅酮粘合剂中的二氧化钛(TiO2)颗粒。在某些实施例中，TiO2与有机硅的重量比在50％至150％的范围内。在一些实施例中，TiO2与有机硅的重量比为约100％，或约1：1。另外，可以添加溶剂以帮助底部填充材料236流动和填充凹部或通道226以及填充多个阳极-阴极对228、229之间的开放空间。在其他实施例中，底部填充材料236可包含悬浮在绝缘粘合剂中的金属颗粒。在一些实施例中，底部填充材料236包含介电材料。在其他实施例中，底部填充材料236包含空气。以这种方式，底部填充材料236布置在凹部或通道226中以在每一个有源层部分222-1、222-2和222-3之间形成光隔离元件或像素隔离元件。因此，有源层部分222-1、222-2和222-3的光发射可以彼此隔离，从而具有改善的对比度。底部填充材料236可另外包含可改变粘度的材料，诸如溶剂。在一些实施例中，在将基板224安装到子基座230的地方施加底部填充材料236，并且通过可选地借助重力(例如，将子基座/基板组件远离水平方向成角度)的芯吸作用允许底部填充材料236填充开放空间。在某些实施例中，当基板224和子基座230处于真空压力下时，可施加底部填充材料236。除了改善有源层部分222-1、222-2和222-3之间的对比度之外，底部填充材料236还可以保护多个阳极-阴极对228、229与多个电极对232、234之间的电连接的完整性，并且进一步增强基板224与子基座230之间以及在后续处理步骤期间之间的有源层部分222-1、222-2和222-3之间的机械接口。在某些实施例中，底部填充材料236包含具有肖氏硬度标度上的高硬度的材料(例如，高硬度硅酮材料)。底部填充材料236中具有高硬度或硬性的材料提供机械稳定性或锚定以帮助防止多个阳极-阴极对228、229在随后的处理步骤中从多个电极对232、234隔开。例如，底部填充材料236可以包含具有至少40的肖氏D硬度标度硬度计值的材料，诸如硅酮。在另外的实施例中，底部填充材料236可包含肖氏D硬度标度硬度计值在从约40到约100的范围内或在从约60到约80的范围内的材料。
在图15G中，可以对基板224进行一个或多个变薄工艺，诸如蚀刻、研磨、修润、机械抛光、化学抛光、化学机械抛光等。在一些实施例中，基板224可以最初包含大于300μm的厚度。在将基板224安装到子基座230之后，可以将基板224变薄到不大于100μm的厚度。在一些实施例中，可以通过一个或多个变薄步骤将基板224变薄到约50μm。在某些实施例中，可以以每一个变薄步骤20-80μm的增量执行多个变薄步骤。在一些实施例中，变薄工艺在基板224上以及在多个阳极-阴极对228、229和多个电极对232、234之间的电连接上施加机械应力。如前所述，底部填充材料236可提供机械支撑以防止基板224破裂和/或防止电连接断开。
如图15H所示，切割基板224以提供通过用旋转锯斜角切割基板224而限定的多个突出特征部238。斜角切割可沿着各种切割线或区域240、240’以高旋转速度但低线性行进速度在基板224上执行，以防止结晶基板材料的破裂。一些切割线或区域240’与隔离有源层部分222-1、222-2和222-3的多个凹部或通道226对准，从而提供“通道对准”配置。值得注意的是，切割线或区域240’与多个凹部或通道226相交，使得基板224的与多个凹部或通道226配准的部分穿过基板224的整个厚度被去除。因此，基板224被隔离成多个不连续的基板部分224-1、224-2和224-3，它们与相应的有源层部分222-1、222-2和222-3配准，以形成包含多个像素242a、242b和242c的像素化的LED芯片255。底部填充材料236在多个像素242a、242b和242c的每一个像素之间延伸，并且被配置为减少从一个像素到另一个像素的发射透射的光隔离元件或像素隔离元件。在一些实施例中，底部填充材料236完全在多个基板部分224-1、224-2和224-3与子基座230之间延伸，使得像素化的LED芯片255在多个基板部分224-1、224-2和224-3与子基座230之间没有气隙。基板部分224-1、224-2和224-3中的每一个都包括邻近相应的有源层部分222-1、222-2和222-3的光注入表面244以及通常与光注入表面244相对的光提取表面246。光注入表面244布置在有源层222和光提取表面246之间。每一个有源层部分222-1、222-2和222-3被配置为照射不同的基板部分224-1、224-2和224-3，并且使光透射通过光提取表面246。切割线或区域240可以另外形成多个光提取表面凹部248，这些凹部相交并且用于限定和隔离这些突出特征部238。更具体地，可以进行斜面切割以产生光提取表面凹部248的多个倾斜侧面250。在某些实施例中，多个倾斜侧面250中的每一个倾斜侧面250包含在从约15度到约45度的范围内，或在从约20度到约40度的子范围内，或在从约25度到约35度的子范围内，或在约30度的量的从垂直方向倾斜的角度。当使用从竖直方向倾斜大约30度的角度，并且突出特征部的相对面由相同大小的两个斜角切割形成时，突出特征部可以包括相对面之间大约60度的角度。进一步参考图15H，每一个光提取表面凹部248的下边界是圆角的，反映了可用于形成每一个光提取表面凹部248的旋转锯片具有非零厚度的事实。在每一个光提取表面凹部248下面示出的虚线表示多个倾斜侧面250的假想投影。
在图15I中，像素化的LED芯片255包括至少一个发光材料252(本文也称为发光体)。特别地，发光材料252布置在多个像素242a、242b和242c中的每一个的光提取表面246上。发光材料可以包括磷光体、闪烁体、发光油墨、量子点材料、白炽带等中的一种或多种。在某些实施例中，发光材料252可以是布置在诸如硅酮或玻璃的粘合剂中的一种或多种磷光体和/或量子点的形式、布置成单晶板或层、多晶板或层和/或烧结板的形式。在某些实施例中，可以在多个像素242a、242b和242c的表面上旋涂或喷涂诸如磷光体的发光材料。在某些实施例中，发光材料252可位于多个不连续基板部分224-1、224-2和224-3中的每一个上，位于LED结构220上和/或多个像素242a、242b和242c的子基座230上。在一些实施例中，发光材料252在多个像素242a、242b和242c的多个不连续基板部分224-1、224-2和224-3上是连续的。通常，多个有源层部分222-1、222-2和222-3可以产生具有第一峰值波长的光。接收由多个有源层部分222-1、222-2和222-3产生的光的至少一部分的至少一个发光体可以重新发射具有不同于第一峰值波长的第二峰值波长的光。可以选择固态光源和一种或多种发光材料，使得它们的组合输出产生具有一种或多种期望特性(诸如颜色、色点、强度等)的光。在某些实施例中，可以布置聚集发射以提供冷白、中性白或暖白光，诸如在2500K至10,000K的色温范围内。在某些实施例中，发光材料包含一种或多种材料，包括青色、绿色、琥珀色、黄色、橙色和/或红色峰值发射波长。在某些实施例中，可以通过诸如喷涂、浸渍、液体分配、粉末涂覆、喷墨印刷等方法将发光材料添加到一个或多个发射表面(例如顶表面和一个或多个边缘表面)。在某些实施例中，发光材料可分散在包封剂、粘合剂或其他粘合介质中。在某些实施例中，散射材料可包含在发光材料252中。作为示例，发光材料252可以包括在相同有机硅粘合剂中的磷光体颗粒和散射颗粒，诸如熔融二氧化硅、热解的二氧化硅或TiO2颗粒。在其他实施例中，散射材料可包含按顺序沉积在发光材料252上的硅酮粘合剂中的熔融二氧化硅、热解的二氧化硅或TiO2颗粒层。
发光材料252可以包含在肖氏硬度标度上具有比底部填充材料236更低的硬度值的材料。在一些实施例中，发光材料252和底部填充材料236包含硅酮，并且发光材料252的硅酮在肖氏硬度标度上具有比底部填充材料236的硅酮更低的硬度值。如前所述，底部填充材料236可包含肖氏D硬度硬度计值为至少40的硅酮。在另外的实施例中，底部填充材料236可以包含具有在从约40至约100的范围内或在从约60至约80的范围内的肖氏D硬度硬度计值的硅酮。就此而言，在一些实施例中，发光材料252包含肖氏D硬度硬度计值小于40的硅酮。在一些实施例中，可省略在多个像素242a、242b和242c中的每一个像素之间且与多个凹部或通道226配准的底部填充材料236。因此，可以在多个像素242a、242b和242c的每一个像素之间提供开放空间或未填充的空气空隙，以形成光隔离元件或像素隔开元件。底部填充材料236可以设置在多个阳极228和阴极229之间。
在一些实施例中，图15D-图15I的子基座230可以包含临时载体。因此，多个不连续基板部分224-1、224-2和224-3、底部填充材料236、阳极-阴极对228、229和发光材料252从安装表面(图15D的231)隔开或去除。
在一些实施例中，发光材料发射的全向特性可能使得难以防止一个像素的发射与另一像素的发射显著重叠。就此而言，图16A示出了与图15I的像素化的LED芯片255相似的像素化的LED芯片265的截面图。在图16A中，多个光隔离元件266被配置在发光材料252中，并与多个像素242a、242b和242c之间的底部填充材料236的部分配准。光隔离元件266影响多个像素242a、242b和242c之间的TIR，以减少一个像素由于重叠或渗入相邻像素而产生的发射。在一些实施例中，光隔离元件266是其中已经去除部分发光材料252的空隙。在一些实施例中，光隔离元件266是发光材料中的切口。例如，具有窄锯片的旋转锯可以穿过部分发光材料252以切割和去除部分发光材料252以形成光隔离元件266。锯片的尺寸(即宽度)可选择为小于多个像素242a、242b和242c中的相邻像素之间的间隔。例如，如果相邻像素之间的间距为约20μm至25μm，则可以使用15μm或10μm的锯片。在一些实施例中，光隔离元件266的尺寸可以比选择的锯片窄，因为发光材料252可以在切割之后松弛。在一些实施例中，光隔离元件266可以部分地延伸穿过或部分地分割发光材料252；然而，发光材料252在多个像素242a、242b和242c上是连续的。在其他实施例中，光隔离元件266可完全延伸穿过发光材料252到达底部填充材料236。根据锯片的形状以及在切割之后发光材料252松弛多少，光隔离元件266可以具有各种形状。在一些实施例中，光隔离元件266体现未填充的空隙。在一些实施例中，光隔离元件266可以用另一种材料填充。例如，光隔离元件266可以用光反射材料，诸如悬浮在硅酮中的TiO2填充。在其他实施例中，光隔离元件266可以用不透明材料填充。在图16A中，光隔离元件266朝向底部填充材料236逐渐变细。在其他实施例中，光隔离元件266可以包含倒锥形，或者没有锥形的直(例如竖直)侧壁。光隔离元件266用作与发光材料252的折射率转变(例如，阶梯式转变)指数，并且有助于重定向来自一个像素的光发射，否则该光发射将到达相邻像素。因此，光隔离元件266在多个像素242a、242b和242c之间提供增加的对比度。增加光隔离元件266的深度趋于导致增加的对比度。然而，随着更多的发光材料252被去除，发光发射可以减少。就此而言，光隔离元件266的深度可以根据所需的亮度和像素之间的对比度针对不同的应用进行调整。
在一些实施例中，像素之间的亮度和均匀性可以在形成光隔离元件之后降低，使得像素间边界变得更加可见。为了解决这个问题，可以在限定了光隔离元件的第一发光材料上方施加第二发光材料。图16B示出了类似于图16A的像素化的LED芯片265的像素化的LED芯片267的截面图。在图16B中，如前所述，在发光材料252(即，包含第一发光材料252)中和像素242a、242b和242c之间提供多个光隔离元件266。在第一发光材料252中形成光隔离元件266之后，在该第一发光材料252上方施加或沉积第二发光材料268。第二发光材料268可以包含与第一发光材料252相同或不同的成分、厚度和/或浓度。第二发光材料268可以以先前结合图15I提供的任何方式沉积。在一些实施例中，第一发光材料252以不同于特定应用中目标颜色和亮度通常所需的组成、厚度和/或浓度施加，但是目标颜色和亮度可以通过按顺序施加的第一发光材料和第二发光材料的组合来实现。所得到的像素化的LED芯片267可以具有改善的像素之间的对比度以及改善的像素均匀性。因此，可以调节或调整第一发光材料252和第二发光材料268的成分、厚度和/或浓度，以及光隔离元件266的尺寸，以实现不同应用所需的像素亮度和对比度。
在一些实施例中，可以以与图15A-图15I中描述的类似的方式形成像素化的LED芯片，但是省略了图15H的切割线或区域240。图15H的切割线或区域240’可以保留提供通道对准的切割。因此，像素化的LED芯片的基板部分不具有如上所述的突出特征部和光提取表面凹部。
图17A示出了具有多个不连续基板部分224-1、224-2和224-3的像素化的LED芯片269的截面图，该基板部分224-1、224-2和224-3不具有如上所述的突出特征部和光提取表面凹部。例如，每一个基板部分224-1、224-2和224-3的光提取表面246可以是平面的。在一些实施例中，多个基板部分224-1、224-2和224-3包含蓝宝石。在另外的实施例中，多个基板部分224-1、224-2和224-3的光注入表面244可以包含具有多个凹部和/或凸起特征244’的图案化表面，该多个凹部和/或凸起特征244’改善从LED结构220到多个基板部分224-1、224-2和224-3中的光注入。在其他实施例中，多个基板部分224-1、224-2和224-3可以包含碳化硅、硅或III族氮化物材料。像素化的LED芯片269可以包括多个像素242a、242b和242c；包括多个有源层部分222-1、222-2和222-3的LED结构220；子基座230；和至少一种如前所述的发光材料252。
图17B示出了类似于图17A的像素化的LED芯片269的像素化的LED芯片270的截面图。在图17B中，多个光隔离元件266被配置在发光材料252中，并与多个像素242a、242b和242c之间的底部填充材料236的部分配准。光隔离元件266可以以与结合图16A描述的类似方式配置。
图17C示出了类似于图17B的像素化的LED芯片270的像素化的LED芯片271的截面图。在图17C中，如前所述，多个光隔离元件266设置在发光材料252(即，包含第一发光材料252)中和多个像素242a、242b和242c之间。在其中形成光隔离元件266之后，在第一发光材料252上方施加或沉积第二发光材料268。第二发光材料268可以以与结合图16B描述的类似方式配置。
在像素化的LED芯片的一些实施例中，可以完全去除其上形成LED结构的基板。像素化的LED芯片可以以类似于图15A-图15I中所描述的方式形成。然而，在图15G中将完全去除基板224，并且可能不需要图15H。
就此而言，图17D示出了像素化的LED芯片272的截面图，其中前述实施例的基板224被完全去除。因此，像素化的LED芯片272包括LED结构220，该LED结构220包括由底部填充材料236和第一发光材料252中的至少一个支撑的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。在一些实施例中，底部填充材料236包含肖氏硬度标度上具有高硬度的材料(例如，肖氏硬度标度硬度计值为至少40的硅酮材料)。因此，底部填充材料236可以提供多个有源层部分222-1、222-2和222-3的机械支撑。在被去除的基板包括图案化的光注入表面(诸如图案化的蓝宝石)的实施例中，即使在去除生长基板之后，图案也可以转移到LED结构。在其他实施例中，可在去除基板之后图案化、成形、纹理化或粗糙化LED结构。因此，LED结构220可包含邻近第一发光材料252的图案化、成形、纹理化或粗糙化表面220’。在子基座230是临时的实施例中，多个有源层部分222-1、222-2和222-3以及底部填充材料236从安装表面231隔开或去除，如图17E所示。因此，多个有源层部分222-1、222-2和222-3形成多个像素242a、242b和242c。底部填充材料236在多个有源层部分222-1、222-2和222-3的每一个有源层部分之间以及在每一个阳极228和阴极229之间延伸。
图18是根据一些实施例的像素化的LED发光装置273的一部分的上部透视图照片，示出了多个像素A1、A2、B1和B2。字母数字列标记A和B出现在竖直虚线之间的顶部，而阿拉伯数字1和2出现在水平虚线之间的左侧，以为单个像素提供列和行参考。竖直和水平虚线对应于限定像素A1、A2、B1和B2之间的侧向边界的通道对准的切割线或区域274-1至274-6。向外延伸超过图像的虚线表示像素之间边界的延伸。竖直和水平实线对应于未与像素之间的通道对准的切割线或区域276-1至276-6。通道对准的切割线274-1至274-6被配置为类似于先前描述的图15H的切割线240’。因此，沿着每个像素的侧向边界配置底部填充材料278以改善对比度。通道对准的切割线274-1至274-6的宽度形成像素之间的间隔的至少一部分。在某些实施例中，像素化的LED发光装置273的每一个像素与相邻像素间隔不大于约60μm，或约50μm，或约40μm，或约30μm，或约20μm，或约10μm，或在从约10μm至约30μm的范围内，或在约10μm至约20μm的范围内的距离。这样的尺寸范围提供了期望的小像素间距。像素之间的间隔还涉及被配置在相邻像素之间的底部填充材料278的宽度。例如，在一些实施例中，与20μm的像素间隔相比，像素之间的25微米间隔允许在相邻像素之间配置更多的底部填充材料278(约25μm的宽度)。因此，与间隔为20μm的底部填充材料278相比，间隔为25μm的底部填充材料278可以将更多的光反射并重定向出每一个像素，而不泄漏到相邻像素中，从而提供改善的对比度和像素亮度。值得注意的是，对于通道对准的切割线274-1至274-6之间的恒定间距，25μm的像素间距减小了每一个像素的面积；然而，底部填充材料278的增加仍然可以提供具有改善的对比度的较亮像素。
未与通道对准的切割线276-1至276-6被配置为类似于图15H的前述切割线240。因此，切割线276-1至276-6形成多个光提取表面凹部280，该凹部280与多个突出特征部281相交并隔离开。例如，在像素A1中，竖直切割线276-1和276-2以及水平切割线276-5和276-6形成两个竖直和两个水平光提取表面凹部280，该凹部280相交并限定九个突出特征部281。如上所述，切割工具的形状以及切割线的数量和方向限定了突出特征部282的形状。在图18中，切割线是与均匀间隔开且正交的水平线相交，并且用斜角切割的切割工具形成的均匀间隔的竖直线。因此，突出特征部281包含正方形底部棱锥形形状。在一些实施例中，这些棱锥形形状包含截头棱锥形形状，其中这种截头可以是竖直的、侧向的，或在特征上是竖直的和侧向的。其他形状也是可能的，包括三角形特征部、挤压的三角形特征部和长方体形特征部。在其他实施例中，切割线可包含相交的对角线以形成其他形状，诸如菱形特征部或其他多面体特征部。
在某些实施例中，一个或多个像素化的LED芯片可以包括具有相同或不同尺寸、形状、数量和/或分布的突出特征部的不同像素。不同尺寸的突出特征部可包括高度、宽度、长度或角度中的至少一个的差异。不同形状的突出特征部可包括对称(或不对称)、角度、特征间边界曲率等方面的差异。可以以与不同像素相关联的不同数量提供突出特征部。像素分布的差异可包括像素相对于像素区域的相对或绝对布置。
图19是根据一些实施例的像素化的LED芯片282的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片282包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片282还包括具有多个基板部分284-1、284-2和284-3的基板284，如前所述。每一个基板部分284-1、284-2和284-3包括多个突出特征部286和多个光提取表面凹部288，如前所述。像素化的LED芯片282包括多个像素290a、290b和290c，并且应当理解，尽管示出了三个像素，但是可以提供任何数量的像素。在图19中，多个突出特征部286各自具有相同的角度A，其中角度A被定义为每一个突出特征部286的两个相对面292、294之间的角度。在一些实施例中，角度A与如何形成多个突出特征部286有关。例如，具有30度斜面的旋转锯片可以限定具有大约60度的角度A的突出特征部。因此，在一些实施例中，每一个像素290a、290b和290c包含至少三个突出特征部286，并且每一个突出特征部286包含大约60度的角度A。
图20是根据一些实施例的像素化的LED芯片296的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片296包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片296还包括具有多个基板部分298-1、298-2和298-3的基板298，并且基板部分298-1、298-2和298-3中的至少一个包括多个突出特征部300、302和多个光提取表面凹部304。像素化的LED芯片296包括多个像素304a、304b和304c，并且应当理解，尽管示出了三个像素，但是可以提供任何数量的像素。在图20中，多个突出特征部300、302展示为具有不同大小(例如，高度)和不同形状，其中像素304c的侧向最外(或边缘邻近)突出特征部302大于非边缘邻近突出特征部300。这种配置可以增加边缘附近的光提取，从而至少部分地改善所感知的光输出强度的不均匀性(边缘或角部像素通常看起来比内部像素更暗)。在一些实施例中，像素304a和304b还可以包括至少一个突出特征部，该突出特征部具有与每一个像素内的其他突出特征部不同的尺寸或形状。
图21是根据一些实施例的像素化的LED芯片306的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片306包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片306还包括具有多个基板部分308-1、308-2和308-3的基板308，并且每一个基板部分308-1、308-2和308-3包括多个突出特征部310和多个光提取表面凹部312。像素化的LED芯片306包括多个像素314a、314b和314c。在图21中，多个突出特征部310各自具有相同的角度A，其中角度A被定义为每一个突出特征部310的两个相对面292、294之间的角度。以与图19的角度A相似的方式，图21中的角度B与如何形成多个突出特征部310有关。例如，具有45度斜面的旋转锯片可以限定具有大约90度的角度B的突出特征部。因此，在一些实施例中，每一个像素314a、314b和314c包含至少三个突出特征部310，并且每一个突出特征部310包含大约90度的角度B。值得注意的是，图21的角度B大于图19的角度A，使得每一个突出特征部310的相对面316、318比图19中所示的相对面292、294更靠近于水平倾斜。为了维持每个像素至少三个突出特征部310，与图19中的突出特征部286的高度相比，减小了图21中的多个基板部分308-1、308-2和308-3的高度。在一些实施例中，较大角度突出特征部310的相对面316、318比图19所示的相对面292、294更靠近水平地倾斜。因此，更多的光可离开第一像素(例如314a)的突出特征部310的相对面316、318而不撞击相邻像素(例如314b)，使得像素间对比度可增加。
图22是根据一些实施例的像素化的LED芯片320的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片320包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片320还包括具有多个基板部分322-1、322-2和322-3的基板322，并且每一个基板部分322-1、322-2和322-3包括多个突出特征部324和多个光提取表面凹部326。像素化的LED芯片320包括多个像素328a、328b和328c。在图22中，多个突出特征部324各自具有与先前结合图21所描述的相同的角度B，诸如在一些实施例中为大约90度。然而，在图22中，每个像素仅有两个突出特征部324；因此，多个基板部分322-1、322-2和322-3的高度可以高于图21的基板部分308-1、308-2和308-3。
图23是根据一些实施例的像素化的LED芯片330的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片330包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片330还包括具有多个基板部分332-1、332-2和332-3的基板332，并且每一个基板部分332-1、332-2和332-3包括多个突出特征部334和多个光提取表面凹部336。像素化的LED芯片330包括多个像素338a、338b和338c。在图23中，多个突出特征部324各自具有与先前结合图21所描述的相同的角度B，诸如在一些实施例中为大约90度。应当理解，其他角度也是可能的。然而，在图23中，每一个像素有四个突出特征部334；因此，多个基板部分332-1、332-2和332-3的高度可以更低，以容纳用于尺寸相当的像素的更大数量的突出特征部334。在一些实施例中，每个像素较高数量的突出特征部为从多个基板部分332-1、332-2和332-3发射的光提供增加数量的成角度表面，而不会由于内部反射和吸收而损失。
在一些实施例中，像素化的LED芯片包括在单个像素之间的一个或多个反射层，用于改善对比度。根据每一个像素的基板部分的形状和材料，反射层可将光重新引导并朝向所需发射方向反射光，否则该所需发射方向将与相邻像素撞击。在一些实施例中，反射层可与底部填充材料和反射层两者隔开，且底部填充材料可位于像素之间。例如，反射层可以是像素的侧向侧壁上的薄层，其中底部填充材料占据相邻像素之间的剩余空间。在其他实施例中，反射层可在相邻像素之间连续。
就此而言，图24是根据一些实施例的像素化的LED芯片340的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片340包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片340还包括具有多个基板部分342-1、342-2和342-3的基板342。每一个基板部分342-1、342-2和342-3与多个像素344a、344b和344c中的单独像素配准。尽管示出了三个像素，但是应当理解，可以提供任何数量的像素。在一些实施例中，基板部分342-1、342-2和342-3可分别包括至少一个突出特征部346或至少一个光提取表面凹部348。图24的像素化的LED芯片340被示出为具有针对每一个像素的单个光提取表面凹部348。光提取表面凹部348的角度C被定义为光提取表面凹部348的两个相对面350、352之间的角度。在一些实施例中，角度C在从大约30度到大约180度的范围内。在特定实例中，角度C约为90度。在一些实施例中，单个光提取表面凹部348配置在像素中心附近和像素侧壁354之间。两个相对面350、352朝向像素侧壁354向上延伸，使得基板342在邻近至少一个像素侧壁354处最厚。这可以增加来自一个像素的光侧向入射或泄漏到相邻像素中的机会。在一些实施例中，至少一个像素侧壁354包括反射层356，该反射层356被配置为重定向和反射至少一些光，从而防止一个像素的侧向发射到达邻近像素。在一些实施例中，基板部分342-1、342-2和342-3可以包括平面(例如，水平)发光表面357，其没有突出特征部或光提取表面凹部，如水平虚线所示。平面发光表面357可以朝向像素侧壁354反射一部分光，并且反射层356可以将其重定向或反射远离相邻像素。反射层356可包含金属反射器、介电反射器及其组合中的至少一种。
在一些实施例中，像素化的LED芯片包括多个像素，并且每一个像素包括具有不同尺寸(例如，高度)和/或不同形状的多个突起。在一些实施例中，像素化的LED芯片的像素包括具有包含不同角度的多个突出特征部的基板部分。特定突出特征部的角度定义为该突出特征部的两个相对面之间的角度。不同的角度可以为光提取和对比度提供不同的益处。例如，具有较小角度的突出特征部可提供改进的光提取以增加像素亮度。然而，较小的角度还可以提供具有较大高度的突起，其可以更容易地将光导向相邻像素或从相邻像素接收光，从而影响对比度。具有较大角度和较小高度的突出特征部提供增加的对比度，但与较小角度的突出相比对比度增加没那么多。在一些实施例中，像素包括包含第一角度的第一突起和包含大于第一角度的第二角度的第二突起。在进一步的实施例中，第二突起比第一突起更靠近像素的侧壁。在又一些实施例中，第二角度超过第一角度至少10度、至少15度、至少20度、至少30度、至少40度或至少60度。在又一些实施例中，第一角度约为60度，而第二角度约为90度。
就此方面，图25是根据一些实施例的像素化的LED芯片358的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片358包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片358还包括具有多个基板部分360-1、360-2和360-3的基板360。每一个基板部分360-1、360-2和360-3与多个像素362a、362b和362c中的单独像素配准。尽管示出了三个像素，但是应当理解，可以提供任何数量的像素。在一些实施例中，多个像素362a、362b和362c中的至少一个像素包括至少一个第一突出特征部364和至少一个第二突出特征部366。第一突出特征部包括角度A，而第二突出特征部包括大于角度A的角度B。如图25所示，第一突出特征部364包含比第二突出特征部366更高的高度。在一些实施例中，第二突出特征部366比第一突出特征部364更靠近像素之一的侧壁363。第二角度B可以超过第一角度A至少10度、至少10度、至少15度、至少20度、至少30度，至少40度或至少60度。在一些实施例中，该第一角度是大约60度并且该第二角度是大约90度。
在一些实施例中，像素化的LED芯片包括基板，该基板包含在多个突起之间的多个光提取表面凹部。多个光提取表面凹部包括第一光提取表面凹部和第二光提取表面凹部，该第二光提取表面凹部包含与第一光提取表面凹部不同的尺寸或不同的形状。在一些实施例中，第一光提取表面凹部比第二光提取表面凹部更深地延伸到基板中，使得不同的光提取表面凹部具有不同的深度。在一些实施例中，第二光提取表面凹部具有比第一光提取表面凹部更宽的底部。
就此方面，图26是根据一些实施例的像素化的LED芯片368的至少一部分的示意性侧截面图。像素化的LED芯片368包括LED结构220，该LED结构220包括如前所述的多个有源层部分222-1、222-2和222-3。像素化的LED芯片368还包括具有多个基板部分370-1、370-2和370-3的基板370。每一个基板部分370-1、370-2和370-3与多个像素372a、372b和372c中的单独像素配准。尽管示出了三个像素，但是应当理解，可以提供任何数量的像素。基板370包括至少一个第一光提取表面凹部374、至少一个第二光提取表面凹部376和多个突起378。至少一个第二光提取表面凹部376与多个像素372a、372b和372c的相邻像素之间的通道对准或“通道对准”。在一些实施例中，基板可以在多个基板部分370-1、370-2和370-3之间是连续的；因此，至少一个第二光提取表面凹部376不完全延伸穿过像素之间的基板370。在一些实施例中，至少一个第一光提取表面凹部374比至少一个第二光提取表面凹部376更深地延伸到基板370中。在一些实施例中，使用不同的锯片来提供不同的深度。在一些实施例中，不同的锯片具有更平坦的锯片边缘，因此，第二光提取表面凹部376可以具有比第一光提取表面凹部374更宽的底部。相邻像素之间的基板370的最小厚度区域在竖直方向上延伸，并且在图26中示出为TMIN。最小厚度区域TMIN与至少一个第二光提取表面凹部376配准。为了使第一像素372A的光发射穿过基板370到达第二像素372b，这种发射将需要在近似侧向方向上透射穿过最小厚度区域TMIN。允许少量的光透射通过最小厚度区域TMIN可以有利地减少相邻像素之间的黑暗边界的出现，如果像素间的光隔开是100％有效的，则将导致黑暗边界的出现。减小最小厚度区域TMIN将预期通常减小串扰并增加相邻像素之间的对比度。
在某些实施例中，像素化的LED芯片可以输出以不同方向为中心的光束。例如，可以利用不同形状和/或配置的微透镜来提供这种功能。在某些实施例中，不同的微透镜可以布置在至少一种发光材料的不同光输出区域上方，该发光材料布置在支撑多个倒装芯片LED的基板上方。
在某些实施例中，如本文所公开的像素化的LED芯片和并入有像素化的LED芯片的装置可用于汽车应用中，诸如用于前照灯、尾灯、汽车内部照明等中。
在某些实施例中，如本文所公开的像素化的LED芯片和并入有像素化的LED芯片的装置可用于各种非汽车应用中，包括固定和便携式照明装置。固定照明装置可以包括按顺序照明的显示器、用于显示屏的具有局部调光的背光、微LED显示器、图像投影仪、视频显示器、房屋内部照明(例如住宅、商业和/或工业)、房屋外部照明、仪器、工业制造工具(例如用于掩模制造、材料构图、化合物固化等)、道路照明、室内或室外标牌。便携式照明装置可以包括闪光灯或提灯，以及个人显示装置，诸如个人计算机、平板电脑、电话、手表等。在一些实施例中，通过选择性地激励像素化的LED芯片的像素或像素子组和/或通过以减小的电流电平操作像素化的LED芯片的像素，可以为固定或便携式照明装置提供可变的照明电平。另外，可以使用不同的电流电平来激励像素化的LED芯片内的不同像素或不同像素子组。因此，照明装置可被配置为同时照明或投影图像并向表面提供一般照明。在其他实施例中，照明装置可被配置为向表面提供选择性照明或选择性调光。
就此而言，图27示出了根据一些实施例的显示从至少一个像素化的LED芯片投影的至少一个图像的广告牌或标志380。广告牌或标志380包括直立表面382和多个照明装置384或固定照明装置。照明装置384也可以被称为照明装置或灯具。每一个照明装置384包括至少一个如前所述的像素化的LED芯片。该多个照明装置384被配置为使得来自该至少一个像素化的LED芯片的发射照射该直立表面382，如每一个照明装置384与该直立表面382之间的线(表示光束)所描绘。在图27中，多个照明装置384或照明装置被配置在直立表面382的前面并且朝向直立表面382的底部，尽管可以提供其他配置。如前所述，像素化的LED芯片包括多个能够独立地电接入(例如，可寻址)的像素。因此，可以选择性地激活或停用照明装置384中的单个像素或像素子组，以提供诸如字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像之类的各种图像，以及诸如投影到直立表面382上的视频之类的运动图像。另外，特定照明装置384中的像素化的LED芯片的所有像素可以同时被激活或停用，以向直立表面382提供总体照明。尽管未在图27中示出，但是应当理解，附加照明装置可以沿着或邻近广告牌或标牌380的任何一个或多个表面或边缘布置，诸如沿着底部边缘、顶部边缘、左侧边缘和/或右侧边缘。在一些实施例中，附加照明装置可以包含至少一个像素化的LED芯片。在其他实施例中，附加照明装置仅包含常规照明源，并且被配置为除了由多个照明装置384投影的任何图像之外还向直立表面382提供环境照明。在某些实施例中，照明装置384可以包括一个或多个光学元件(例如，透镜、微透镜、漫射体、滤光器等)，以在直立表面382上实现期望的光分布或图案。在某些实施例中，可以独立地控制多个照明装置384，以便允许直立表面382的不同子区域被不同地照明。在其他实施例中，多个照明装置384可以作为一组被一起控制。
在一些实施例中，诸如室内照明装置的固定照明装置可以包括至少一个像素化的LED芯片。室内照明装置包括，例如，区域灯、筒灯、高隔间或低隔间灯具、悬挂式灯具、槽箱式照明设备、壁装式或顶装式灯具、轨道照明，诸如台灯和落地灯的插入式装置，以及灯泡。
就此而言，图28示出了具有根据一些实施例的室内照明装置388的内部空间386，该室内照明装置388可以投影来自像素化的LED芯片的至少一个图像并且提供一般照明。室内照明装置388包括至少一个像素化的LED芯片，该芯片包含多个如前所述的能够独立地电接入(例如，可寻址)的像素。因此，可以选择性地激活或停用单个像素或像素子组，以提供诸如字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像之类的各种图像，以及诸如投影到内部空间386内的一个或多个表面上的视频之类的运动图像。作为非限制性示例，图28示出了将时刻投影到桌子390的表面上的室内照明装置388。在一些实施例中，仅激活室内照明装置388中的至少一个像素化的LED芯片的某些像素，以选择性地将至少一个图像投影到桌子390的表面上，而不将图像投影到另一表面392上，诸如屏幕、标志、显示器或窗口。在其他实施例中，室内照明装置388中的至少一个像素化的LED芯片的所有像素可以同时被激活或停用，以向桌子390的表面以及另一表面392两者提供一般照明。
在一些实施例中，诸如室外照明装置的固定照明装置可以包括至少一个像素化的LED芯片。室外照明装置包括，例如，区域灯、通道和道路灯具、顶篷灯具、拱腹灯具、停车库灯具、泛光灯，以及壁装式或顶装式室外灯具。
图29示出了根据一些实施例的室外照明装置394，诸如街灯，其可以投影来自像素化的LED芯片的至少一个图像并且提供一般照明。室外照明装置394包含至少一个像素化的LED芯片，该像素化的LED芯片包含如前所述的多个能够独立地电接入(例如，可寻址)的像素。因此，可以选择性地激活或停用单个像素或像素子组，以提供诸如字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像之类的各种图像，以及诸如投影到一个或多个表面上的视频之类的运动图像。作为非限制性示例，图29示出了将速度限制投影到道路396的表面上的室外照明装置394。在一些实施例中，仅激活室外照明装置394中的至少一个像素化的LED芯片的某些像素，以选择性地将至少一个图像投影到道路396的表面上。在其他实施例中，室外照明装置394中的至少一个像素化的LED芯片的所有像素可以同时被激活或停用，以向道路396的表面提供一般照明。
在一些实施例中，可以将多个静止照明装置分组在一起以形成照明装置的网络，该照明装置的网络共同提供一般照明以及提供诸如字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像的各种图像以及诸如投影到一个或多个表面上的视频的运动图像。可以动态地或协作地控制照明装置的网络以提供或传送协调信息。在一些实施例中，照明装置网络的各个照明装置可以都提供相同的图像。在其他实施例中，照明装置网络的不同照明装置可提供彼此不同的图像以提供经协调图像或基于位置而变化的经排序图像。
在一些实施例中，固定照明装置可以从集成或通信耦合的传感器接收输入信息，该传感器诸如环境照明传感器、运动检测器、占用传感器、图像传感器、环境传感器或建筑物传感器。基于从一个或多个传感器接收的信息，固定光可以调节照明亮度或色温，或者提供字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像和运动图像。除了向固定照明装置提供信号之外，一个或多个传感器还可以向外部控制系统提供信号，外部控制系统然后可以向被分组在一起作为网络的多个固定照明装置发送输入信号。在其他实施例中，一个或多个传感器可以在没有外部控制系统的情况下将信息直接传送到多个固定照明装置。
在一些实施例中，在火警的情况下，环境传感器可以用于感测温度和/或烟雾；或天气或安全紧急情况。在这种情况下，固定照明装置可以被配置为提供替代通信，诸如对应于替代出口路线的信息和/或颜色编码，诸如指示火灾的红色输出颜色；或指示健康紧急情况的蓝色输出颜色。在一些实施例中，环境传感器可以是可用于触发对应于人员存在的特定通信的人员传感器。例如，在商业环境中，当商店中的顾客进入特定区域时，可以提供关于商业事件的通信，诸如销售、优惠和/或折扣。
在一些实施例中，固定照明装置可以从一个或多个传感器接收输入信息，并且调节光输出以增强一般照明或要传送的消息的可见性。例如，输入信息可以向靠近的人或车辆警告固定照明装置，并且固定照明装置可以进行调节以减少眩光，或将光发射导向人或车辆。在这样的实施例中，减少眩光或引导光发射将允许从静止照明装置传送的附加信息(字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像或运动图像)的更好可见性。
图30示出了形成用于提供协调图像或排序的图像的网络的多个固定照明装置398，诸如街灯。多个固定照明装置398中的每一个包括至少一个像素化的LED芯片，该像素化的LED芯片包含多个别可电接入(例如，可寻址)像素，如先前所描述。因此，可以选择性地激活或停用单个像素或像素子组，以提供各种图像，诸如字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像以及投影到一个或多个表面上的运动图像。每一个固定照明装置398可以投影相同的图像或不同的图像。在一些实施例中，每一个静止照明装置398投影不同的图像，使得多个静止照明装置398共同投影协调图像或排序的图像。作为非限制性示例，图30示出了多个静止照明装置398，这些静止照明装置398将排序后的图像投影到道路400上以通知在施工地带的方向401上行进的驾驶员并且将速度降低到某个速度限制。在一些实施例中，只有静止照明装置398中的至少一个像素化的LED芯片的某些像素被激活以选择性地将至少一个图像投影在道路400的表面上。在其他实施例中，每一个静止照明装置398中的至少一个像素化的LED芯片的所有像素可以同时被激活或停用，以向道路400的表面提供总体照明。
图31示出了建筑物402的楼层平面图，该建筑物402包括多个固定照明装置404-1至404-11，诸如槽箱式照明设备或其他顶装式灯具，其形成用于在建筑物402内提供协调图像或排序的图像的网络。多个固定照明装置404-1至404-11中的每一个包括至少一个像素化的LED芯片，该像素化的LED芯片包含如前所述的多个能够独立地电接入(例如，可寻址)的像素。因此，可以选择性地激活或停用单个像素或像素子组，以提供各种图像，诸如字母数字字符、符号、不同颜色、静止图像以及投影到一个或多个表面上的运动图像。每一个静止照明装置404-1至404-11可以投影相同的图像或不同的图像。在一些实施例中，每一个静止照明装置404-1至404-11投影不同的图像，使得多个静止照明装置404-1至404-11共同投影协调图像或排序的图像。作为非限制性示例，图31示出了多个固定照明装置404-1至404-11将排序的图像投影到一个或多个过道406的地板上，以在紧急情况期间向居住者通知疏散路径。例如，固定照明装置404-1、404-2、404-4、404-5、404-7和404-8投影单个箭头的图像。固定照明装置404-3、404-6、404-10和404-11投影多个图像，诸如跟随有弯曲箭头的直线箭头，以将居住者引向固定照明装置404-9，该固定照明装置404-9投影标记紧急出口位置的图像。在一些实施例中，只有每一个静止照明装置404-1至404-11中的至少一个像素化的LED芯片的某些像素被激活以选择性地将至少一个图像投影到一个或多个走道406的地板上。在其他实施例中，每一个静止照明装置404-1至404-11中的至少一个像素化的LED芯片的所有像素可以同时被激活或停用，以向走道406提供一般照明。
在某些实施例中，固定照明装置可以包括驱动器电路和/或一个或多个传感器或者与驱动器电路和/或一个或多个传感器相关联。图32是示出包括两个像素化的LED芯片以及驱动器电路和一个或多个传感器的发光装置的部件之间的互连的简化示意图。尽管为了简单起见，将单线显示为耦合各种组件，但应了解，具有斜线的每条线表示多个导体。发光装置包括像素化的LED芯片408A、408B和耦合到像素化的LED芯片408A、408B的驱动器电路410。每一个像素化的LED芯片408A、408B包括独立地耦合在驱动器电路410和地之间的多个像素，从而允许每一个像素化的LED芯片408A、408B的每一个像素可独立地寻址和单独地控制。每一个像素化的LED芯片408A、408B被配置为响应于由驱动器电路410提供的电流的施加而产生发射(例如，蓝光、绿光、UV发射或任何其他合适的波长范围)。每一个像素化的LED芯片408A、408B的发射可以与驱动器电路410向其提供的电流成比例。在每一个像素化的LED芯片408A、408B中，至少一些像素可以覆盖有至少一种发光材料，该发光材料被布置为输出可见范围内的任何合适的波长，使得每一个像素化的LED芯片408A、408B的总发射可以包括发光体发射。从每一个像素化的LED芯片408A、408B得到的聚集光输出可以包括任何期望的颜色或颜色的组合。
在某些实施例中，每一个像素化的LED芯片408A、408B包括被配置为发射不同波长的光的不同像素，使得每一个像素化的LED芯片408A、408B可以被布置成发射多个峰值波长的光。例如，在某些实施例中，每一个像素化的LED芯片408A、408B可以被布置成发射短波长蓝光、长波长蓝光、青光、绿光、黄光、琥珀色光、橙色光、红光、白光、蓝移黄光和蓝移绿光中的任何两个或多个。可以在一个或多个像素化的LED芯片408A、408B内提供不同峰值波长的像素和/或不同峰值波长的发光材料，以便能够产生不同波长的光。在某些实施例中，多个发光体部分可以在空间上彼此分开并且被布置成接收来自相应固态光源的发射。
驱动器电路410包括功率转换器电路412和控制电路414。功率转换器电路系统412可以被配置为从电源(PS)416接收功率，该电源可以是直流(DC)或交流(AC)电源，并且向像素化的LED芯片408A、408B中的像素中的每一个像素提供期望的电流。控制电路414可以向功率转换器电路412提供一个或多个控制信号，以便独立地控制提供给像素化的LED芯片408A、408B中的每一个像素的电流量。每一个像素化的LED芯片408A、408B具有与其相关联的开关电路组418A、418B，该开关电路组418A、418B包括耦合在每一个像素和地之间的开关电路。在某些实施例中，开关电路组418A、418B可以包括多个金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)，每一个MOSFET包括耦合到相应发射极的漏极触点、耦合到地的源极触点和耦合到控制电路414的栅极触点。在此实例中，控制电路414可被配置为改变提供到每一个晶体管的栅极触点的电压，以便可独立控制穿过像素化的LED芯片408A、408B的像素中的每一个的电流。
在某些实施例中，控制电路414基于来自至少一个传感器420的输入提供控制信号。至少一个传感器420可以体现任何合适的传感器类型，诸如光传感器、雷达传感器、图像传感器、温度传感器、运动传感器、环境传感器、建筑物传感器等。在另一个实施例中，控制电路414可以基于提供给控制电路414的用户输入来提供控制信号。
在某些实施例中，每一个像素化的LED芯片408A、408B可以包括布置成输出以不同方向为中心的光束的多个像素。例如，可以利用不同形状和/或配置的微透镜来提供这种功能。在某些实施例中，不同的微透镜可以布置在至少一种发光材料的不同光输出区域上方，该发光材料布置在支撑多个像素的基板上方。输出以不同方向为中心的光束的能力在室内或室外区域照明的情况下可能是有益的，在室内或室外区域照明中，可能希望选择性地照射和变暗移动的人或移动的车辆前方的不同区域，以提供最大的照明，而不会使移动的人或移动的车辆的驾驶员的视觉眩目或受损。
本文所公开的实施例可提供以下有益技术效果中的一个或多个：能够制造具有小像素间距发射器阵列的固态发光装置；提供具有减小的散射和/或光学串扰特性的小像素间距固态发光装置(包括含发光体的发光装置)；提供具有增强的照明均匀性同时提供减小的光学串扰的小像素间距固态发光装置(包括含发光体的发光装置)；简化多色按顺序发光的LED显示器的制造并增强其分辨率；制作大模块阵列的固态发光装置；能够制造结合了具有改进的可控性的LED阵列的内部或外部照明装置(包括道路灯)；以及能够在目标照明表面上投影图像或信息。
本领域技术人员将认识到对本发明的优选实施例的改进和修改。所有这些改进和修改都被认为在本文所公开的概念和所附权利要求的范围内。

Claims (13)

1.一种像素化的LED芯片，包含：
有源层，包含多个有源层部分；以及
支撑所述多个有源层部分的多个基板部分，其中，每一个所述基板部分包含透光材料、光注入表面和光提取表面，其中，所述光注入表面布置在所述有源层和所述光提取表面之间；以及
与所述多个有源层部分相关的多个阳极-阴极对；
其中，所述多个有源层部分中的每一个有源层部分包括所述多个阳极-阴极对中的不同阳极-阴极对并且被配置为照射所述多个基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过所述基板部分的所述光提取表面，使得所述多个有源层部分和所述多个基板部分形成多个像素；
其中，每一个基板部分的所述光提取表面包含多个突出特征部，多个光提取表面凹部，和基板侧壁，并且所述多个突出特征部中的每一个突出特征部通过所述多个光提取表面凹部中的一个光提取表面凹部与至少一个其他突出特征部隔开；以及
其中，所述多个像素中的不同像素之间的侧向边界与所述多个光提取表面凹部中的选定光提取表面凹部对准；以及
其中，所述像素化的LED芯片还包含所述基板侧壁上的反射层，所述反射层不在所述像素的所述有源层部分上，其中，每一个像素的基板侧壁上的所述反射层相对于每一个其他像素的基板侧壁上的反射层是不连续的。
2.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中，所述多个像素的不同像素之间的所述侧向边界与所述多个光提取表面凹部中的延伸穿过所述基板部分的整个厚度的所述选定光提取表面凹部对准。
3.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中，所述多个突出特征部包含第一组突出特征部，所述第一组突出特征部包含包括高度、宽度和长度中的至少一个的第一尺寸，并且所述多个突出特征部包含第二组突出特征部，所述第二组突出特征部包含包括高度、宽度和长度中的至少一个的第二尺寸，其中，所述第二尺寸不同于所述第一尺寸。
4.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中，所述多个突出特征部包含包括第一形状的第一组突出特征部，并且所述多个突出特征部包含包括第二形状的第二组突出特征部，其中，所述第二形状不同于所述第一形状。
5.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中，所述多个突出特征部中的每一个突出特征部包含具有多个倾斜侧面的多面体形状或截头多面体形状，并且所述多个倾斜侧面中的每一个倾斜侧面包含范围在从15度到45度内的从垂直方向倾斜的角度。
6.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中，所述多个突出特征部中的每一个突出特征部包含所述多个像素中的与所述每一个突出特征部相关联的一个像素的最大宽度的五分之一至一半的最大宽度。
7.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中：
所述多个基板部分包含多个侧边；
所述多个突出特征部包含邻近所述多个侧边中的至少一些侧边定位的第一组突出特征部，且所述多个突出特征部包含远离所述多个侧边定位的第二组突出特征部；以及
所述第一组突出特征部中的至少一些突出特征部相对于所述第二组突出特征部中的至少一些突出特征部在以下方面中的至少一个方面不同：(a)尺寸、(b)形状、(c)数量和(d)分布。
8.根据权利要求1所述的像素化的LED芯片，其中：
所述多个基板部分包含多个角部；
所述多个突出特征部包含邻近所述多个角部定位的第一组突出特征部，并且所述多个突出特征部包含远离所述多个角部定位的第二组突出特征部；并且
所述第一组突出特征部中的至少一些突出特征部相对于所述第二组突出特征部中的至少一些突出特征部在以下方面中的至少一个方面不同：(a)尺寸、(b)形状、(c)数量和(d)分布。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的像素化的LED芯片，还包含布置在所述多个突出特征部上或上方的至少一种发光材料，其中，所述至少一种发光材料被配置为接收由所述多个有源层部分发射的光的至少一部分并且响应地产生发光体发射。
10.根据权利要求9所述的像素化的LED芯片，其中，与所述多个像素中的至少一个第一像素相关联的发光材料相对于与所述多个像素中的至少一个第二像素相关联的发光材料在以下方面中的至少一个方面不同：(a)组成、(b)浓度、(c)粒度和(d)分布。
11.根据权利要求1至8中任一项所述的像素化的LED芯片，其中，所述多个基板部分包含碳化硅，并且所述多个有源层部分包含至少一种III族氮化物材料。
12.一种像素化的LED芯片，包含：
有源层，包含多个有源层部分；以及
支撑所述多个有源层部分的多个基板部分，其中，每一个基板部分包含透光材料、光注入表面和光提取表面，其中，所述光注入表面布置在所述有源层和所述光提取表面之间；以及
与所述多个有源层部分相关的多个阳极-阴极对；
其中，所述多个有源层部分中的每一个有源层部分包括所述多个阳极-阴极对中的不同阳极-阴极对并且所述多个有源层部分中的每一个有源层部分被配置为照射所述多个基板部分中的不同基板部分并且将光透射穿过基板部分的所述光提取表面，使得所述多个有源层部分和所述多个基板部分形成多个像素；
其中，所述每一个基板部分的所述光提取表面包含在所述多个像素的基板侧壁之间的光提取表面凹部；以及
所述像素化的LED芯片还包含所述基板侧壁上的反射层，所述反射层不在所述像素的所述有源层部分上，其中，每一个像素的基板侧壁上的所述反射层相对于每一个其他像素的基板侧壁上的反射层是不连续的。
13.根据权利要求12所述的像素化的LED芯片，其中，所述反射层包含以下中的至少一种：金属反射器、介电反射器以及与介电反射器组合的金属反射器。
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