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CN113764561A - 一种发光芯片、显示背板及投影设备 - Google Patents

一种发光芯片、显示背板及投影设备 Download PDF

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CN113764561A CN202010495681.9A CN202010495681A CN113764561A CN 113764561 A CN113764561 A CN 113764561A CN 202010495681 A CN202010495681 A CN 202010495681A CN 113764561 A CN113764561 A CN 113764561A
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张朋月
徐瑞林
黄嘉桦
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Chongqing Kangjia Photoelectric Technology Research Institute Co Ltd
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Abstract

本发明涉及投影设备技术领域，具体是一种发光芯片、显示背板及投影设备，所述投影设备包括投影镜头、由发光芯片组成的显示背板，所述发光芯片包括：第一电极、第二电极和第三电极，以及依次层叠的第一半导体层、第一发光层、第二半导体层、第二发光层和第三半导体层；所述第一电极的第一端设置在所述第一半导体层的第一表面，所述第二电极的第一端设置在所述第二半导体层的第一表面，所述第三电极的第一端设置在所述第三半导体层的第一表面；所述第一发光层与所述第二发光层分别用于发出不同波段的光。本发明的有益效果是：两个投影镜头采用一个显示背板，通过一个显示背板呈现不同方向上的多幅图像的投影，丰富了投影设备的应用场景。

Description

一种发光芯片、显示背板及投影设备
技术领域
本发明涉及投影设备技术领域，具体是一种发光芯片、显示背板及投影设备。
背景技术
微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode，Micro LED)是新一代显示技术，比现有的有机电激光显示(OrganicLight-Emitting Diode，OLED)技术亮度更高、发光效率更好、但功耗更低；由于Micro LED的各项特性都优于现有的OLED技术，随着技术的不断推进，作为一种新的显示设备，其应用前景十分广泛。
现有社会里，投影技术是现有显示设备中的一种常用的显示技术，而现有的主流投影系统有两种，一是采用通过背光源发光的液晶板或数字光处理投影系统，这种投影系统是将光传输给液晶调制屏才能投射产生图像。但是背光源的设置会造成整体投影系统体积庞大，不便于用户的使用；二是采用Micro LED显示器作为投影系统的图像源，由于MicroLED可以自发光而无需设置额外的背光源，故其能有效地减小投影系统的整体体积；但是由于Micro LED显示器的出光方向单一，其只能在一个方向上投射一幅图像，其功能比较单一，不能满足现今投影显示设备复杂的显示需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种发光芯片、显示背板及投影设备，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供一种发光芯片，包括：
第一电极、第二电极和第三电极，以及依次层叠的第一半导体层、第一发光层、第二半导体层、第二发光层和第三半导体层；
所述第一半导体层与所述第一发光层接触的一侧表面为第一表面，所述第一发光层背离所述第一半导体层的一侧表面为第二表面，所述第二半导体层背离所述第一发光层的一侧表面为第三表面，所述第二发光层背离所述第二半导体层的一侧表面为第四表面，所述第三半导体层背离所述第二发光层的表面为第五表面；
所述第一表面大于所述第三表面，所述第三表面大于所述第五表面；
所述第一电极设置于所述第一半导体层的第一表面，所述第二电极设置于所述第二半导体层的第三表面，所述第三电极设置于所述第三半导体层的第五表面；
所述第一发光层的出射光与所述第二发光层的出射光为不同波段的同色光。
可选地，所述第一半导体层为第一N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层，所述第三半导体层为第二N型半导体层。
可选地，所述第一半导体层和所述第三半导体层是N型掺杂直接带隙层；所述P型半导体层是P型掺杂直接带隙层。
可选地，所述第一发光层为第一波段的量子阱层，所述第二发光层为第二波段的量子阱层，所述第一波段不等于第二波段，且所述第一波段和第二波段属于同一光色。
基于相同的构思，本发明还提供一种显示背板，其包括：
一基板；
设置在所述基板之上的驱动阵列；
设置在所述驱动阵列之上的如上所述的发光芯片；
设置在所述发光芯片出光侧的折射层；
设置在所述发光芯片出光光路上的波导，所述波导包括第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面靠近所述发光芯片，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置，所述第二侧面远离所述发光芯片；
设置在所述波导的第一侧面的多个第一光栅，每个所述第一光栅设置于对应发光芯片的出光光路上，所述第一光栅用于将所述发光芯片出射的第一波段光束导入第一方向；
设置在所述波导的第二侧面的多个第二光栅，每个所述第二光栅设置于对应发光芯片的出光光路上，所述第二光栅用于将所述发光芯片出射的第二波段光束导入第二方向。
可选地，所述折射层呈弧形覆盖所述发光芯片，用于准直所述发光芯片初设的光束。
可选地，所述折射层的折射率的范围大于或等于1.6，且小于或等于1.7。
可选地，所述波导的第一侧面上设有遮光层，所述遮光层与相邻的所述第一光栅之间的间隙、相邻的所述发光芯片之间的间隙均相对应。
可选地，所述折射层与所述波导之间设有透明层，用于使各组相对的所述发光芯片与所述波导的间距相同。
基于相同的构思，本发明还提供一种投影设备，其包括投影镜头、边框和如上所述的显示背板，两个所述投影镜头通过所述边框呈夹角安装在所述显示背板的出光侧的所述第一方向和所述第二方向上，用于双向投影形成第一投影图像和第二投影图像。
本发明的投影设备中，两个投影镜头安装在一个显示背板前，所述显示背板由多个发光芯片组成，通过显示背板对出射光的角度调节，实现一个投影设备呈现不同方向上的多幅图像或一幅图像的两个部分的投影；其在保持设备自身小巧的体积的同时，有效地满足现今投影显示设备复杂的显示需求，使其设备适用于多种应用场景。
附图说明
图1为本发明的一种发光芯片的结构原理图。
图2为本发明的一种显示背板的结构原理图。
图3为本发明的一种显示背板的局部结构原理图。
图4为本发明的一种显示背板的俯视图。
图5为本发明的一种投影设备的结构原理图。
附图中：1-发光芯片、101-第一N型半导体层、102-第一发光层、103-P型半导体层、104-第二发光层、105-第二N型半导体层、106-第一电极、107-第二电极、108-第三电极、2-显示背板、201-基板、202-折射层、203-透明层、204-波导、205-第一光栅、206-第二光栅、207-遮光层、3-像素结构、4-显示器、5-投影镜头。
R表示红光，B表示蓝光，G表示绿光；B1+B2表示第一波段和第二波段混合蓝光；B1表示第一波段蓝光；B2表示第二波段蓝光；G1表示第一波段绿光；G2表示第二波段绿光；R1+B1+G1表示第一波段光；R2+B2+G2表示第二波段光。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明实施例中，一种发光芯片1，包括：第一电极106、第二电极107和第三电极108，以及依次层叠的第一半导体层、第一发光层102、第二半导体层、第二发光层104和第三半导体层；所述第一电极106的第一端设置在所述第一半导体层的第一表面，所述第二电极107的第一端设置在所述第二半导体层的第一表面，所述第三电极108的第一端设置在所述第三半导体层的第一表面；所述第一发光层102与所述第二发光层104分别用于发出不同波段的光。
具体的，所述第一半导体层是第一N型半导体层101，具体是第一N型掺杂直接带隙层；所述第三半导体层是第二N型半导体层105，具体是第二N型掺杂直接带隙层；所述第二半导体层是P型半导体层103，具体是P型掺杂直接带隙层，即P型掺杂GaN(氮化镓)层；所述第一N型半导体层101和所述第二N型半导体层105是N型掺杂GaN(氮化镓)层；所述P型半导体层103是P型掺杂GaN(氮化镓)层；所述第一发光层102、所述第二发光层104是量子阱层；所述第一电极106、所述第二电极107通电后，所述第一发光层102内第一N型半导体层101产生的电子与所述P型半导体层103产生的空穴碰撞复合产生光子。
所述第一电极106、所述第二电极107及所述第三电极108的第一端分别设置在所述第一半导体层、所述第二半导体层、所述第三半导体层的第一表面。所述第一半导体层的第一表面与所述第一发光层的第一表面接触，所述第一发光层102的第二表面与所述第二半导体层的第二表面接触，所述第二半导体层的第一表面与所述第二发光层104的第一表面接触，所述第二发光层104的第二表面与所述第三半导体层的第二表面接触。所述第一电极106与所述第一发光层、第二半导体层之间均设有第一间隙，所述第二电极107与所述第二发光层、第三半导体层之间均设有第二间隙。所述第一间隙、第二间隙增加了所述第一发光层102、第二发光层104的散热效率，保持稳定工作。
并且，第一电极、第二电极、第三电极为金属等导电材料，可包括铝(Al)、铂(Pt)、钯(Pd)、银(Ag)、镁(Mg)、金(Au)、镍(Ni)、钕(Nd)、铱(Ir)、铬(Cr)、锂(Li)、钙(Ca)、钼、钛(Ti)、钨(W)或铜(Cu)等；所述第一电极106、第二电极107通电后，所述第一发光层102内第一N型半导体层101产生的电子与P型半导体层103产生的空穴碰撞复合产生光子；所述第三电极108、第二电极107通电后，所述第二发光层104内第二N型半导体层105产生的电子与P型半导体层103产生的空穴碰撞复合产生光子。
所述第一发光层102、第二发光层104分别可以是量子点、或者量子阱、或者多量子阱或者量子点、量子阱、多量子阱的任意组合。
请参阅图1，本发明实施例中，，所述第一发光层102的出射光与所述第二发光层104的出射光为同色光。
具体的，所述第一发光层102是量子阱层，产生第一波段的蓝光(450-460nm)，所述第二发光层104是量子阱层，产生第二波段的蓝光(470-480nm)；所述第一发光层102是量子阱层，产生第一波段的绿光(495-505nm)，所述第二发光层104是量子阱层，产生第二波段的绿光(515-525nm)；所述第一发光层102是量子阱层，产生第一波段的红光(620-630nm)，所述第二发光层104是量子阱层，产生第二波段的红光(640-650nm)。
可选的，所述第一发光层102的出射光与所述第二发光层104的出射光可以是不同颜色的光。满足对更多应用场景的需求。
为了解决发光芯片出射光的出光方向单一问题，本发明实施例提供了一种显示背板2。
请参阅图2，本发明实施例中，一种显示背板2，包括：一基板201；设置在所述基板201之上的驱动阵列；设置在所述驱动阵列之上的如上所述的发光芯片1；设置在所述发光芯片1出光侧的折射层202；设置在所述发光芯片1出光光路上的波导204，所述波导204包括第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面靠近所述发光芯片1，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置，所述第二侧面远离所述发光芯片1；设置在所述波导204的第一侧面的多个第一光栅205；设置在所述波导204的第二侧面的多个第二光栅206。
具体的，所述第一光栅用于调节发光芯片1出光中第一波段光的出射角度；所述第二光栅206用于调节发光芯片1出光中第二波段光的出射角度。所述波导204的第一侧面上设有遮光层207，所述遮光层与相邻的所述第一光栅之间的间隙、相邻的所述发光芯片之间的间隙均相对应，所述遮光层207不干涉所述第一光栅，通过对出射光的角度调节来适用于各种应用场景。所述折射层202呈弧形覆盖所述发光芯片1，增加了所述发光芯片的出光折射面，进而增加了所述发光芯片的出光利用率。所述遮光层与相邻的所述第一光栅之间的间隙、相邻的所述发光芯片之间的间隙均相对应，防止出现漏光。
本发明实施例中，所述折射层202的折射率范围值大于等于1.6，且小于等于1.7。
具体的，如图3，以蓝光显示背板为例，所述在蓝光发光芯片上涂布球形树脂形成折射层202，所述球形树脂可用甲基三甲氧基硅烷(Methyltrimethoxysilane，MTMS)和乙烯基三甲氧基硅烷(Vinymethyltrimethoxysilane，VTMS)以及聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)等折射率在1.6至1.7的材料。
所述折射层与所述波导之间设有透明层203，用于使各组相对的所述发光芯片与所述波导的间距相同，保证所述显示背板的平坦度，使得各发光芯片的出射光到达所述第一光栅、第二光栅的距离相等，使得所述第一光栅、第二光栅调节出射角度的出射光条件相同，提高了出射光的视觉延续性。透明材料制成的透明层203的折射率低于1.5，用玻璃或者高分子透明材料。通过在蓝光发光芯片出光光路上设置有呈弧形的折射层202，将发光芯片1的出光光线聚焦为一个方向上的光线，再通过在所述波导204的两侧表面相对设置有第一光栅205、第二光栅206，所述第一光栅205、第二光栅206采用光纤可调光栅或者双折射材料光栅；所述第二光栅206用于调节发光芯片1出光中第二波段光的出射角度，使得蓝光发光芯片出光受控制，可以根据需求任意调节，到达向不同方向出射光的出光效果。同样的，绿光显示背板、红光显示背板如上所述，具体的就不做详细说明。
如图4所示，由蓝光发光芯片、绿光发光芯片、红光发光芯片组成一个像素结构3，若干所述像素结构阵列组成显示器4，可以根据需求任意调节蓝光发光芯片、绿光发光芯片、红光发光芯片，到达向不同方向出射光的出光效果，
请参阅图5，本发明的另一种实施例中，一种投影设备，包括投影镜头、边框和如上任一所述的显示背板，两个所述投影镜头通过所述边框呈夹角安装在所述显示背板的出光侧，用于双向投影形成第一投影图像和第二投影图像。
具体的，所述显示背板2包括：一基板201；设置在所述基板201之上的驱动阵列；设置在所述驱动阵列之上的如上任一所述的发光芯片1；设置在所述发光芯片1出光侧的折射层202；设置在所述发光芯片1出光光路上的波导204，所述波导204包括第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面靠近所述发光芯片1，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置，所述第二侧面远离所述发光芯片1；设置在所述波导204的第一侧面的多个第一光栅205；设置在所述波导204的第二侧面的多个第二光栅206。由若干显示背板2拼接形成的所述像素结构3，通过边框封装组成显示器4，两个投影镜头5安装在一个显示器4前；通过一个显示器4呈现不同方向上的多幅图像或一幅图像的两个部分的投影。达到一个显示器4可以向不同方向投影的效果。丰富了应用场景。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

Claims (10)

1.一种发光芯片，其特征在于，包括：
第一电极、第二电极和第三电极，以及依次层叠的第一半导体层、第一发光层、第二半导体层、第二发光层和第三半导体层；
所述第一半导体层与所述第一发光层接触的一侧表面为第一表面，所述第一发光层背离所述第一半导体层的一侧表面为第二表面，所述第二半导体层背离所述第一发光层的一侧表面为第三表面，所述第二发光层背离所述第二半导体层的一侧表面为第四表面，所述第三半导体层背离所述第二发光层的表面为第五表面；
所述第一表面大于所述第三表面，所述第三表面大于所述第五表面；
所述第一电极设置于所述第一半导体层的第一表面，所述第二电极设置于所述第二半导体层的第三表面，所述第三电极设置于所述第三半导体层的第五表面；
所述第一发光层的出射光与所述第二发光层的出射光为不同波段的同色光。
2.根据权利要求1所述的一种发光芯片，其特征在于，所述第一半导体层为第一N型半导体层，所述第二半导体层为P型半导体层，所述第三半导体层为第二N型半导体层。
3.根据权利要求2所述的一种发光芯片，其特征在于，所述第一半导体层和所述第三半导体层是N型掺杂直接带隙层；所述P型半导体层是P型掺杂直接带隙层。
4.根据权利要求1所述的一种发光芯片，其特征在于，所述第一发光层为第一波段的量子阱层，所述第二发光层为第二波段的量子阱层，所述第一波段不等于第二波段，且所述第一波段和第二波段属于同一光色。
5.一种显示背板，其特征在于，包括：
一基板；
设置在所述基板之上的驱动阵列；
设置在所述驱动阵列之上的如权利要求1-4任一所述的发光芯片；
设置在所述发光芯片出光侧的折射层；
设置在所述发光芯片出光光路上的波导，所述波导包括第一侧面以及第二侧面，所述第一侧面靠近所述发光芯片，所述第一侧面与所述第二侧面相对设置，所述第二侧面远离所述发光芯片；
设置在所述波导的第一侧面的多个第一光栅，每个所述第一光栅设置于对应发光芯片的出光光路上，所述第一光栅用于将所述发光芯片出射的第一波段光束导入第一方向；
设置在所述波导的第二侧面的多个第二光栅，每个所述第二光栅设置于对应发光芯片的出光光路上，所述第二光栅用于将所述发光芯片出射的第二波段光束导入第二方向。
6.根据权利要求5所述的一种显示背板，其特征在于，所述折射层呈弧形覆盖所述发光芯片，用于准直所述发光芯片初设的光束。
7.根据权利要求6所述的一种显示背板，其特征在于，所述折射层的折射率的范围大于或等于1.6，且小于或等于1.7。
8.根据权利要求5所述的一种显示背板，其特征在于，所述波导的第一侧面上设有遮光层，所述遮光层与相邻的所述第一光栅之间的间隙、相邻的所述发光芯片之间的间隙均相对应。
9.根据权利要求5所述的一种显示背板，其特征在于，所述折射层与所述波导之间设有透明层，用于使各组相对的所述发光芯片与所述波导的间距相同。
10.一种投影设备，其特征在于，包括投影镜头、边框和如权利要求5-9任一所述的显示背板，两个所述投影镜头通过所述边框呈夹角安装在所述显示背板的出光侧的所述第一方向和所述第二方向上，用于双向投影形成第一投影图像和第二投影图像。
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