本实用新型涉及发光二极管芯片领域，特别涉及一种发光二极管芯片及其应用的背板、显示面板。
背景技术：
miniled芯片一般指边长在100～200um之间的led芯片，因其具有小型化的特点，其应用领域及制造技术与传统led都有较大差别；miniled一般用于超高分辨率的户外大屏幕、电影屏幕及高端lcd显示器的直下式背光，上述3种应用场景都是传统led不能实现的。但是在使用miniled时，有些miniled发射的光斑较小，因此miniled的应用领域也会受到限制。
技术实现要素：
鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种发光二极管芯片，该发光二极管芯片可以提高光斑面积，减少背板和显示面板的体积。
为实现上述目的及其他目的，本实用新型提出一种发光二极管芯片，包括：
衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
发光层，设置在所述衬底的所述第二表面上，所述发光层包括层叠设置的第一半导体层，有源层和第二半导体层；
间隔层，设置在所述衬底的所述第一表面上，所述间隔层上设置光学元件，所述发光层发射的光线从所述光学元件出射，所述间隔层的顶部上具有光学图案，所述光学图案为起伏状，所述光学元件的下表面与所述光学图案契合；
其中，所述发光层上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极位于所述第一半导体层上，所述第二电极位于所述第二半导体层上；
其中，所述第一电极和所述第二电极分别连接基板上的第一焊盘和第二焊盘。
进一步地，所述发光层中还包括一凹槽，所述凹槽暴露出所述第一半导体层。
进一步地，所述第一电极位于所述凹槽内，且所述第一电极与所述第一半导体层接触。
进一步地，所述第一电极的高度大于所述第二电极的高度。
进一步地，所述有源层包括交替生长的阱层和垒层。
进一步地，所述阱层和所述垒层的总层数为40-50层。
进一步地，所述间隔层的折射率小于所述光学元件的折射率。
进一步地，所述间隔层的厚度大于所述光学元件的厚度。
进一步地，所述间隔层的厚度在300-400微米之间。
进一步地，所述间隔层的折射率在1.5-1.9之间，所述光学元件的折射率在2.0-4.0之间。
进一步地，本实用新型还提出一种发光二极管背板，包括：
基板；
多个发光二极管芯片，设置在所述基板上，所述发光二极管芯片包括；
衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
发光层，设置在所述衬底的所述第二表面上，所述发光层包括层叠设置的第一半导体层，有源层和第二半导体层；
间隔层，设置在所述衬底的所述第一表面上，所述间隔层上设置光学元件，所述发光层发射的光线从所述光学元件出射，所述间隔层的顶部上具有光学图案，所述光学图案为起伏状，所述光学元件的下表面与所述光学图案契合；
其中，所述发光层上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极位于所述第一半导体层上，所述第二电极位于所述第二半导体层上；
其中，所述间隔层的厚度在300-400微米之间。
进一步地，本实用新型还提出一种发光二极管显示面板，包括：
电路板；
多个发光二极管芯片，设置在所述电路板上；
显示单元，设置在所述发光二极管芯片的出光方向上，所述发光二极管芯片包括；
衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
发光层，设置在所述衬底的所述第二表面上，所述发光层包括层叠设置的第一半导体层，有源层和第二半导体层；
间隔层，设置在所述衬底的所述第一表面上，所述间隔层上设置光学元件，所述发光层发射的光线从所述光学元件出射，所述间隔层的顶部上具有光学图案，所述光学图案为起伏状，所述光学元件的下表面与所述光学图案契合；
其中，所述发光层上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极位于所述第一半导体层上，所述第二电极位于所述第二半导体层上；
其中，所述间隔层的厚度在300-400微米之间。
综上所述，本实用新型提出一种发光二极管芯片，通过在衬底的第一表面上设置间隔层和光学元件，由于间隔层的存在，因此发光层和光学元件的距离增加，所以打在光学元件上的光斑变大，光斑覆盖光学元件的微结构的数量变多，因此光斑的均匀性更好。由于该发光二极管芯片发射的光斑变大，因此背板和显示面板可以使用较少的发光二极管芯片，因此可以缩小背板和显示面板的体积。
附图说明
图1：本实用新型中发光二极管芯片的结构示意图。
图2：本实用新型中有源层的结构示意图。
图3：本实用新型中绝缘层的另一示意图。
图4：本实用新型中光学图案的另一示意图。
图5：本实用新型中使用发光二极管芯片的结构示意图。
图6：本实用新型中使用发光二极管芯片的结构示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。
需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
如图1所示，本实施例提出一种发光二极管芯片100，该发光二极管芯片100包括衬底110，该衬底110包括相对设置的第一表面和第二表面，本实施例将衬底110的上表面定义为第一表面，将衬底110的下表面定义为第二表面。本实用新型中衬底110的材料可以为蓝宝石、碳化硅或硅，也可以为其他半导体材料。
如图1所示，在本实施例中，在衬底110的第二表面上形成有发光层120，发光层120可以包括第一半导体层121，有源层122和第二半导体层123。第一半导体层121位于衬底110的第二表面上，有源层122位于第一半导体层121上，第二半导体层122位于有源层122上，第一半导体层121可以为n型氮化镓层，第二半导体层123可以为p型氮化镓层。第一半导体层121，有源层122和第二半导体层123可以定义为外延层120。在形成所述第一半导体层121时，可以将衬底110放置在沉积腔体内，然后向沉积腔体内通入ga源(三甲基镓)和n源(氨气)，然后将沉积腔体的温度升高至1100-1200℃，从而可以在衬底110上生长第一半导体层121。第一半导体层121的厚度可以为4-5微米。在一些实施例中，第一半导体层121还可以为硅掺杂的半导体层。
如图2所示，在本实施例中，该有源层122可以包括缓冲层1221，阱层1222和垒层1223。缓冲层1221位于第一半导体层121上，阱层1222和垒层1223交替周期排列，阱层1222和垒层1223的总层数可以为40-50层，阱层1222和垒层1223的厚度可以相同，阱层1222的厚度可以为5-6nm，垒层1223的厚度可以为5-6nm。在形成缓冲层1221时，将衬底110放置在沉积腔体中，然后将沉积腔体加热至1100℃时，向沉积腔体内通入氢气，通入氢气的时间为6-7分钟，然后将沉积腔体降低至900-1000℃时，向沉积腔体内通入ga源(三甲基镓)和n源(氨气)，然后在第一半导体层121上形成缓冲层1221。所述缓冲层1221的厚度可以为30-40nm。
如图2所示，在形成缓冲层1221之后，将沉积腔体的温度降低至800-900℃，通入in源，ga源，n源生长阱层1222，阱层1222位于缓冲层1221上，然后在阱层1222上生长垒层1223。在本实施例中，阱层1222和垒层1223依序周期交替生长，因此可以在发光层120中形成至少一个复合阱，复合阱可以提高发光二极管芯片的发光效率。阱层1222的厚度可以为5-6nm，垒层1223的厚度可以为5-6nm。
如图2所示，在本实施例中，阱层1222和垒层1223周期交替生长，阱层1222和垒层1223的总层数可以为40-50层，例如为42-45层。需要说明的是，在形成阱层1222时，不需掺杂离子，在形成垒层1223时，还可以掺杂硅离子，硅离子的掺杂浓度可以为1018-3×1018/cm3。
如图1所示，在本实施例中，第二半导体层123位于有源层122上，第二半导体层123的形成过程可以参考第一半导体层121的生长过程。在第二半导体层123上还形成有电流扩散层130。电流扩散层130的材料可以包括ito，zito，zio，gio，zto，fto，azo，gzo，in4sn3o12或niau等透明导电层，不以此为限。本实施例可采用热蒸镀或者溅射的方式形成所述电流扩散层130，所述电流扩散层130的厚度介于60nm-240nm，例如为100nm。在形成电流扩散层130之后，还可以进行快速热退火工艺，从而对电流扩散层130进行退火。在一些实施例中，还可以在第二半导体层123和电流扩散层130之间形成电流阻挡层，从而可以防止漏电的发生。
如图1所示，在本实施例中，在形成电流扩散层130之后，然后对电流扩散层130和外外延层120进行刻蚀，从而在发光层120中形成一个凹槽，凹槽暴露出第一半导体层121。凹槽的厚度可以等于电流扩散层130，第二半导体层123和有源层122的厚度之和。在形成凹槽之后，在凹槽和电流扩散层130上形成绝缘层140，绝缘层140还位于凹槽的侧壁上，绝缘层140还包括两个开口。其中一个开口位于凹槽内，暴露出第一半导体层121，另一个开口位于电流扩散层130上，暴露出电流扩散层130。在凹槽内形成有第一电极150，在电流扩散层130上形成有第二电极160，第一电极150与第一半导体层121接触，第二电极160与电流扩散层130接触。所述第一电极150和所述第二电极160材料为多层金属结构，所述多层金属结构包括依次叠层排列的craltinitinitiniau或cralniptniptniptau。
如图1所示，在本实施例中，第一电极150的高度大于第二电极160的高度，且第一电极150和第二电极160的高度平齐。因此在将第一焊盘171和第二焊盘172焊接在第一电极150和第二电极160上不在需要使用其他的金属电极。第一焊盘171和第二焊盘172分别设置在基板170上，第一焊盘171可以和第一电极150连接，第二焊盘172可以和第二电极160连接。第一焊盘171和第二焊盘172的材料可以为锡焊材料。基板170可以为pcb基板。
如图1所示，在形成第一电极150和第二电极160之后，然后在衬底110的第一表面上形成间隔层180，也就是说，间隔层180和台型结构位于衬底110的相对两侧。第二间隔层180可以完全覆盖衬底110的第一表面。在本实施例中，间隔层180的厚度可以在20-1000微米，例如为600微米。间隔层180可以为低折射率的介电材料，例如为二氧化硅或氮化硅。间隔层180的折射率可以在1.5-1.9之间，间隔层180可以为一层或多层结构。
如图1所示，在本实施例中，当形成间隔层180之后，通过纳米压印或刻蚀的方法对间隔层180的顶部进行处理，以形成光学图案181。在本实施例中，该光学图案181可以为非周期的起伏状，同时还可以为非规则的起伏状。在本实施例中，光学图案181还可以定义为光学元件的微结构。需要说明的是，本实施例将间隔层180远离衬底110的一端定义为间隔层180的顶部。
如图1所示，当形成光学图案181之后，然后通过沉积或涂抹的方法子光学图案181上形成一层或多层高折射率的材料，从而形成光学元件190。在本实施例中，将光学元件190与光学图案181接触的一面定义为下表面，将光学元件190远离光学图案181的一面定义为上表面。光学元件190的下表面与光学图案181相契合，因此光学图案181也可以定义为光学元件190的微结构。光学元件190的微结构可以对激光束进行准直，光束整形(beamshaping)或者光束转向(beamsteering)等功能，进行实现远场分布，如平顶远场分布(flat-topdistribution)和点云分布(dotclouddistribution)。在本实施例中，所述光学元件190可以为漫射器，折射光学元件，衍射光学元件，光栅结构，超结构，超表面的任意一种。
光学元件114的折射率大于间隔层的折射率。该光学元件190的折射率可以在2.0-4.0之间。该光学元件190的厚度小于间隔层180的厚度。由于间隔层180的存在，因此光学元件190与发光层20的距离变大。由于间隔层180的存在，因此发光孔与光学图案181或光学元件190的距离增加，也就是激光束的路径变长，因此打在光学图案181或光学元件190的光斑变大，光斑覆盖光学图案181的数量变多或者面积变大，因此在发射端远场的均匀性更好。
如图3所示，在一些实施例中，绝缘层140可以包括交替生长的第一绝缘层141和第二绝缘层142。第一绝缘层141和第二绝缘层142的总层数可以为35-45层，例如为40层。第一绝缘层141的折射率和第二绝缘层142的折射率不同。所述第一绝缘层为tio2层，所述第二绝缘层为sio2层。第一绝缘层141和第二绝缘层142的总厚度可以为3-5微米。
如图4所示，在一些实施例中，光学图案181还可以为规则图案。
在本实施例中，可以通过金属有机化合物化学气相沉积方法形成该发光二极管芯片。
需要说明的是，本实施例中所述的发光二极管芯片可应用于诸如miniled、mircoled或小间距led中，当然也可应用于更大或更小尺度led中；也即本实施例中所述的发光二极管芯片尺度可处于微米尺度，亦可大于或者小于微米尺度。
如图5所示，本实施例提出一种使用发光二极管芯片的背板，该背板可以包括基板170和多个发光二极管芯片100，发光二极管芯片100与基板170的连接方式可以参考图1。
如图6所示，本实施例提出一种使用发光二极管芯片的显示面板，该显示面板包括电路板10，多个发光二极管芯片100和显示单元200，发光二极管芯片100与电路板10的连接方式可以参考图1。显示单元200可以位于发光二极管芯片100的出光方向上。由于发光二极管芯片100发射的光斑变大，因此该显示面板可以使用更少的发光二极管芯片100，因此可以缩小背板和显示面板的体积。
综上所述，本实用新型提出一种发光二极管芯片及其应用的背板和显示面板，通过在衬底的第一表面上设置间隔层和光学元件，由于间隔层的存在，因此发光层和光学元件的距离增加，所以打在光学元件上的光斑变大，光斑覆盖光学元件的微结构的数量变多，因此光斑的均匀性更好。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。
1.一种发光二极管芯片，其特征在于，包括：
衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
发光层，设置在所述衬底的所述第二表面上，所述发光层包括层叠设置的第一半导体层，有源层和第二半导体层；
间隔层，设置在所述衬底的所述第一表面上，所述间隔层上设置光学元件，所述发光层发射的光线从所述光学元件出射，所述间隔层的顶部上具有光学图案，所述光学元件的下表面与所述光学图案契合；
其中，所述发光层上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极位于所述第一半导体层上，所述第二电极位于所述第二半导体层上；
其中，所述间隔层的厚度在300-400微米之间。
2.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述发光层中还包括一凹槽，所述凹槽暴露出所述第一半导体层。
3.根据权利要求2所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一电极位于所述凹槽内，且所述第一电极与所述第一半导体层接触。
4.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述第一电极的高度大于所述第二电极的高度。
5.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述有源层包括交替生长的阱层和垒层。
6.根据权利要求5所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述阱层和所述垒层的总层数为40-50层。
7.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述间隔层的折射率小于所述光学元件的折射率。
8.根据权利要求1所述的发光二极管芯片，其特征在于，所述间隔层的厚度大于所述光学元件的厚度。
9.一种发光二极管背板，其特征在于，包括：
基板；
多个发光二极管芯片，设置在所述基板上，所述发光二极管芯片包括；
衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
发光层，设置在所述衬底的所述第二表面上，所述发光层包括层叠设置的第一半导体层，有源层和第二半导体层；
间隔层，设置在所述衬底的所述第一表面上，所述间隔层上设置光学元件，所述发光层发射的光线从所述光学元件出射，所述间隔层的顶部上具有光学图案，所述光学图案为起伏状，所述光学元件的下表面与所述光学图案契合；
其中，所述发光层上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极位于所述第一半导体层上，所述第二电极位于所述第二半导体层上；
其中，所述间隔层的厚度在300-400微米之间。
10.一种发光二极管显示面板，其特征在于，包括：
电路板；
多个发光二极管芯片，设置在所述电路板上；
显示单元，设置在所述发光二极管芯片的出光方向上，所述发光二极管芯片包括；
衬底，所述衬底包括相对设置的第一表面和第二表面；
发光层，设置在所述衬底的所述第二表面上，所述发光层包括层叠设置的第一半导体层，有源层和第二半导体层；
间隔层，设置在所述衬底的所述第一表面上，所述间隔层上设置光学元件，所述发光层发射的光线从所述光学元件出射，所述间隔层的顶部上具有光学图案，所述光学图案为起伏状，所述光学元件的下表面与所述光学图案契合；
其中，所述发光层上设置有第一电极和第二电极，所述第一电极位于所述第一半导体层上，所述第二电极位于所述第二半导体层上；
其中，所述间隔层的厚度在300-400微米之间。
技术总结