「专利解密」国星光电改善Mini-LED发光角度

近日，国星光电表示，其Mini LED芯片已具备量产能力，公司将根据市场情况实施扩产计划。国星光电积极与国际知名显示厂商联手合作，已成为某国际大厂进入Mini LED超高清显示领域首个认证通过的供应商。

Mini LED指大小为50～200μm的LED，又称为次毫米发光二极管。Mini LED是近年来LED技术发展的主力，被广泛地应用到背光、VR屏幕、手机显示屏小型显示屏等领域。然而，由于其发光角小，使其难以应用在较大规格的屏幕上。

为此，国星光电于2020年5月15日申请了一项名为“大发光角度倒装Mini-LED芯片及其制备方法”的发明专利（申请号: 202010413988.X）,申请人为佛山市国星半导体技术有限公司。

图1 大发光角度倒装Mini-LED芯片结构示意图

图1为大发光角度倒装Mini-LED芯片结构示意图，包括倒装LED芯片本体1和折射层2。其中，倒装LED芯片本体1又包括衬底11和发光结构，发光结构位于衬底11正面，折射层2位于衬底11背面。折射层2由多个棱台21和/或多个锥台22组成，棱台21、锥台22的底面与衬底11连接。发光结构产生的光线从衬底11射出后，经由棱台21/锥台22的侧面和顶面射出。这种棱台/锥台结构，使原先由衬底平坦背面射出的光线变为从棱台/锥台侧面和顶面射出，有效拓宽了Mini-LED芯片的发光角度。

以折射层2由多个棱台21组成为例。棱台21由干法刻蚀工艺或湿法刻蚀工艺形成，多个棱台21间距均匀分布，相邻棱台间的距离为0.5～2μm。棱台21的形状一般为四棱台或六棱台，其形状与衬底11的材质以及刻蚀工艺有关，当采用蓝宝石衬底时，经过湿法蚀刻后形成六棱台；当采用硅衬底时，经过湿法蚀刻后，形成四棱台。一般优选六棱台，这种棱台侧面个数多，有利于拓宽Mini-LED的发光角度。

当棱台21的宽度＞10μm时，棱台数目较少，无法有效提升发光角度；宽度＜3μm时，刻蚀工艺难度高。因此棱台21的宽度一般为3～10μm，优选为5～8μm。其中当棱台21底面的边数≤4条时，棱台21的宽度是最长边的宽度；底面的边数≥5条时，其宽度是距离最远的两个端点之间线段的宽度。当棱台21的高度＞2μm时，棱台21底角过大，无法有效提升发光角度,高度＜0 .5μm时，棱台底角过小，光线由于无法折射通过棱台侧面而被全反射，即无法起到提升发光角度的作用，因此棱台21的高度为0 .5～2μm

为了进一步提升倒装Mini-LED芯片的发光角度，在折射层2的上方还设有遮挡层。遮挡层位于棱台21/锥台22的顶面，可有效防止光线从棱台21和/或锥台22的顶面射出，保证光线仅从棱台21和/或锥台22的侧面射出，有效提升Mini-LED芯片发光角度。

简而言之，国星光电的Mini-LED芯片专利，通过棱台结构设计，可有效提升Mini-LED的发光角度，进而使得Mini-LED在大规格的屏幕上有着广泛应用。

国星半导体是国星光电的控股子公司，致力于研发、生产可用于照明、显示、背光的氮化镓基LED芯片。国星掌握了先进的LED外延材料和芯片的制造技术，其产品性能指标已达到国内先进水平。展望未来，国星半导体将继续研发创新，致力于成为LED芯片制造领先者。