发光二极管、准直背光源及显示器的制作方法

本实用新型涉及显示技术领域，特别涉及一种发光二极管、准直背光源及显示器。

背景技术：

随着平板显示技术的快速发展，其显示范围和应用场景在不断拓展。防窥显示的应用场景应运而生，在这种场景下，防窥显示可以给观察者提供足够隐秘的观看体验，大大提高其在特殊显示领域的私密显示效果。

由于准直背光源提供的光源能够沿某个指定的方向出射，因此目前具有防窥功能的显示器中的背光源可以为准直背光源。目前的准直背光源可以包括多个发光二极管(英文：Light Emitting Diode；简称：LED)，在每个LED出光面上设置遮光膜(也称光阻膜)，在遮光膜的中央设置开口，光线可以从该开口射出，由于出射的光线为发散光线，因此在开口上方需要设置凸透镜，使得从开口出射的光线经过凸透镜后可以垂直于开口面出射，进而使每个LED出射的光为平行于出光面的准直光。

在实现本实用新型的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

由于在每个LED出光面设置遮光膜，导致LED发出的光线部分被遮挡，进而导致LED的发光效率较低。

技术实现要素：

为了解决现有技术的LED的发光效率较低问题，本实用新型实施例提供了一种发光二极管、准直背光源及显示器。所述技术方案如下：

第一方面，提供了一种发光二极管，包括：

依次设置的第一电极层、发光层、第二电极层和聚光透镜；

所述聚光透镜覆盖所述第二电极层与所述发光层接触的区域；

所述第一电极层和所述第二电极层能够给所述发光层加载使所述发光层发光的电流；

所述第二电极层与所述发光层接触且导电的面积小于所述第一电极层与所述发光层接触且导电的面积。

可选的，所述发光二极管还包括位于所述发光层和所述第二电极层之间的光阻层，

所述光阻层上设置有开口，所述光阻层由绝缘材料制成，所述第二电极层通过所述开口与所述发光层接触。

可选的，所述发光二极管还包括与所述第二电极层同层设置的光阻层，

所述光阻层上设置有开口，所述光阻层由绝缘材料制成，所述第二电极层设置在所述开口内。

可选的，所述开口设置在所述光阻层的中央区域。

可选的，所述开口呈矩形。

可选的，所述第二电极层在所述第一电极层上的正投影位于所述第一电极层的中央区域。

可选的，所述发光层包括：p型半导体层、n型半导体层以及位于所述p型半导体层、所述n型半导体层之间的复合层；

所述第一电极层为透明电极层，所述第二电极层为反射电极层。

第二方面，提供了一种准直背光源，包括：

阵列排布的多个发光二极管，所述发光二极管为第一方面提供的所述的发光二极管。

可选的，所述准直背光源还包括设置在所述多个发光二极管上的保护层。

第三方面，提供了一种显示器，包括：

第二方面提供的所述的准直背光源以及设置在所述准直背光源出光侧的显示面板。

本实用新型实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

本实用新型实施例提供的发光二极管、准直背光源及显示器，通过在第二电极层上设置聚光透镜，且聚光透镜覆盖第二电极层与发光层接触的区域，由于第二电极层与发光层的接触面积小于第一电极层与发光层的接触面积，因此在第一电极层和第二电极层加载使发光层发光的电流时，发光层有效的出光面积减小，且发光层出射的光线能够全部经过聚光透镜后出射，避免了发光层出射的光线被遮挡，进而可以有效的提高发光二极管的发光效率，同时该发光二极管出射的光线的准直性较好，当采用该发光二极管制造准直背光源时，可以有效的提高准直背光源的发光效率，且可以提高准直背光源中的发光二极管的密度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型实施例提供的一种发光二极管的膜层结构示意图；

图2-1是现有技术提供的一种发光二极管发光时的光路图；

图2-2是本实用新型提供的如图1所示的发光二极管发光时的光路图；

图3-1是本实用新型实施例提供的另一种发光二极管的膜层结构示意图；

图3-2是本实用新型实施例提供的又一种发光二极管的膜层结构示意图；

图3-3是本实用新型实施例提供的再一种发光二极管的膜层结构示意图；

图4-1a是现有技术提供的一种发光二极管发光时的模拟图；

图4-1b是现有技术提供的一种发光二极管发光时的模拟图；

图4-2a是本实用新型实施例提供的一种发光二极管发光时的模拟图；

图4-2b是本实用新型实施例提供的一种发光二极管发光时的模拟图；

图5是本实用新型实施例提供的一种准直背光源的结构示意图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地详细描述。

本实用新型实施例提供一种发光二极管，如图1所示，图1是本实用新型实施例提供的一种发光二极管10的膜层结构示意图，该发光二极管10可以包括：

依次设置的第一电极层11、发光层12、第二电极层13和聚光透镜14。

该聚光透镜14可以为半球状透镜，即该聚光透镜14可以包括弧面和平面，聚光透镜14的平面与第二电极层13贴合，且该聚光透镜14覆盖第二电极层13与发光层12接触的区域A，也即是，第二电极层13在发光层12上的正投影位于聚光透镜14在发光层12上的正投影内。

该第一电极层11和第二电极层13能够给发光层12加载使发光层12发光的电流。

该发光层12可以包括：p型半导体层121、n型半导体层122以及位于p型半导体层121、n型半导体层122之间的复合层123。

第二电极层13与发光层12接触且导电的面积小于第一电极层11与发光层12接触且导电的面积。

实际应用中，发光二极管发光层出射的光线是发散的，当减小发光二极管的有效出光面积时，可以将发光二极管视为点光源，再设置聚焦透镜，并使该聚焦透镜的焦点与点光源重合，进而可以使得发光层出射的光线经过聚焦透镜后为平行的准直光。

请参图2-1，图2-1是现有技术提供的一种发光二极管20发光时的光路图，该发光二极管20可以包括：依次设置的第一电极层21、发光层22、第二电极层23、遮光膜24和聚光透镜25，通过遮光膜24可以减小发光二极管20的有效出光面积，进而使得发光二极管20可以视为点光源S2，但是由于设置了遮光膜24，导致发光二极管20发出的光线部分经过聚光透镜25后出射，部分被遮光膜24遮挡，进而导致发光二极管20的发光效率较低。

而在本实用新型实施例中，请参考图2-2，图2-2是本实用新型提供的如图1所示的发光二极管10发光时的光路图，由于减小了第二电极层13与发光层12接触且导电的面积，从而可以减小发光二极管10的有效出光面积，该发光二极管10的有效出光面积仅为区域A的所在面积，进而使得发光二极管10可以视为点光源S1，在发光层12中仅发光层12与第二电极层13接触的区域A发光，其他区域不发光，使得该发光层12发出的光线能够全部经过聚光透镜14，进而使得发光二极管10的发光效率为100％。

综上所述，本实用新型实施例提供的发光二极管，通过在第二电极层上设置聚光透镜，且聚光透镜覆盖第二电极层与发光层接触的区域，由于第二电极层与发光层的接触面积小于第一电极层与发光层的接触面积，因此在第一电极层和第二电极层加载使发光层发光的电流时，发光层有效的出光面积减小，且发光层出射的光线能够全部经过聚光透镜后出射，避免了发光层出射的光线被遮挡，进而可以有效的提高发光二极管的发光效率。

实际应用中，减小发光二极管的有效出光面积有多种可实现方式，本实用新型实施例以以下两种可实现方式进行示意性说明：

在第一种可实现方式中，该发光二极管还可以包括由绝缘材料制成的光阻层，该光阻层可以设置在发光层上，进而可以减小发光二极管的有效出光面积，该光阻层与第二电极层可以同层设置，也可以非同层设置。

一方面，当光阻层与第二电极层非同层设置时，请参考图3-1，图3-1是本实用新型实施例提供的另一种发光二极管10的膜层结构示意图，光阻层15设置在发光层12与第二电极层13之间，在光阻层15上设置有开口151，第二电极层13通过开口151与发光层12接触。由于光阻层15是由绝缘材料制成的，因此第二电极层13与发光层12接触且导电的区域仅为开口151的所在区域，也即发光二极管10的有效出光面积仅为开口151的面积，进而可以减小发光二极管10的有效出光面积。

此时，发光二极管的制造方法如下)

步骤a1，在第一电极层上依次形成n型半导体、复合层和p型半导体。

示例的，可以在第一电极层上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种依次形成n型半导体、复合层和p型半导体。

步骤a2，在p型半导体上形成带有开口的光阻层。

示例的，可以在p型半导体上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种形成光阻层薄膜，然后对该光阻层薄膜通过一次构图工艺形成带有开口的光阻层，该一次构图工艺可以包括：光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离。

步骤a3，在带有开口的光阻层上形成第二电极层。

示例的，可以在带有开口的光阻层上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种形成第二电极层，此时该第二电极层通过开口与p型半导体接触。

步骤a4，在第二电极层上设置聚光透镜。

示例的，可以采用纳米压印工艺制作聚光透镜，并将聚光透镜设置在第二电极层上，且该聚光透镜覆盖第二电极层与p型半导体接触的区域。

另一方面，当光阻层与第二电极层同层设置时，请参考图3-2，图3-2是本实用新型实施例提供的又一种发光二极管10的膜层结构示意图，光阻层15与第二电极层13同层设置，在光阻层15上设置有开口151，第二电极层13设置在开口151内，此时第二电极层13与发光层12接触且导电的区域仅为开口151的所在区域，也即发光二极管10的有效出光面积仅为开口151的面积，进而可以减小发光二极管10的有效出光面积。

此时，发光二极管的制造方法如下：

步骤b1，在第一电极层上依次形成n型半导体、复合层和p型半导体。

示例的，可以在第一电极层上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种依次形成n型半导体、复合层和p型半导体。

步骤b2，在p型半导体上形成带有开口的光阻层。

示例的，可以在p型半导体上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种形成光阻层薄膜，然后对该光阻层薄膜通过一次构图工艺形成带有开口的光阻层，该一次构图工艺可以包括：光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离。

步骤b3，在开口内形成第二电极层。

示例的，可以在带有开口的光阻层上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种形成第二电极层薄膜，然后对该第二电极层薄膜通过一次构图工艺形成第二电极层，该一次构图工艺可以包括：光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离，进而可以在开口内形成第二电极层。

步骤b4，在第二电极层上设置聚光透镜。

示例的，可以采用纳米压印工艺制作聚光透镜，并将聚光透镜设置在第二电极层上，且该聚光透镜覆盖第二电极层与p型半导体接触的区域。

可选的，请参考图3-1或图3-2，开口151设置在光阻层15的中央区域，且该开口151的形状为规则形状，使得发光层传输至聚光透镜的光线更为均匀，例如该开口151的形状为矩形或圆形。需要说明的是，本实用新型实施例提供的发光二极管，光阻层中设置的开口的形状还可以为其他形状，本实用新型实施例对此不作限定。

在第二种可实现方式中，请参考图3-3，图3-3是本实用新型实施例提供的再一种发光二极管10的膜层结构示意图，该发光二极管10中可以不设置光阻层，仅需保证第二电极层13与发光层12接触且导电的面积小于第一电极层11与发光层12接触且导电的面积即可。可选的，第二电极层13在第一电极层11上的正投影B位于第一电极层13的中央区域。

此时，发光二极管的制造方法如下：

步骤c1，在第一电极层上依次形成n型半导体、复合层和p型半导体。

示例的，可以在第一电极层上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种依次形成n型半导体、复合层和p型半导体。

步骤c2，在p型半导体上形成第二电极层。

示例的，可以在p型半导体上通过沉积、涂覆、喷射等多种方式中的任一种形成第二电极层薄膜，然后对该第二电极层薄膜通过一次构图工艺形成第二电极层，该一次构图工艺可以包括：光刻胶涂覆、曝光、显影、刻蚀和光刻胶剥离，进而可以在p型半导体上形成第二电极层，此时该第二电极层与p型半导体接触且导电的面积小于第一电极层与n型半导体接触且导电的面积。

步骤c3，在第二电极层上设置聚光透镜。

示例的，可以采用纳米压印工艺制作聚光透镜，并将聚光透镜设置在第二电极层上，且该聚光透镜覆盖第二电极层与p型半导体接触的区域。

在本实用新型实施例中，请参考图3-1、图3-2或图3-3，为了保证发光层12发出的光线仅从发光二极管10的一侧出射，该发光二极管10中的第一电极层11可以为透明电极层，第二电极层12可以为反射电极层，此时发光层12发出的光线仅从设置有聚光透镜14的一侧出射。

实际应用中，通过划线工艺将预先制作面积较大的发光二极管切割为面积较小的发光二极管，切割后在每个发光二极管的发光层的边缘由于划线导致其晶格的密度降低，当发光二极管的发光层的边缘处发光时，容易导致发光二极管发光时的稳定性和均一性较差。在本实用新型实施例中，如图3-1、图3-2或图3-3所示，在发光层12中仅第二电极层13与发光层12接触的区域A发光，其他区域不发光，因此避免了发光层13在边缘处发光，进而使得发光二极管10的发光时的稳定性和均一性较好。

在现有技术中，为了提高发光二极管的发光效率，可以不设置遮光膜，此时必须采用面积较大的聚光透镜，才可以将发光二极管发出的光线全部经过聚光透镜后折射为平行的准直光，请参考图4-1a和图4-1b，图4-1a和图4-1b是现有技术提供的一种发光二极管发光时的模拟图，由于发光二极管的出光面F1较大，此时发光二极管无法视为点光源，发光层发出的光线虽然可以全部经过聚焦透镜，但该聚光透镜只能将一部分光线折射为平行的准直光，无法将另一部分光线折射为平行的准直光，因此经过透镜出射后的光线的准直性较差。

而在本实用新型实施例提供的发光二极管中，请参图4-2a和图4-2b，图4-2a和图4-2b是本实用新型实施例提供的一种发光二极管发光时的模拟图，由于发光二极管的出光面F2较小，此时发光二极管可以视为点光源，发光层发出的光线可以全部经过聚焦透镜，且该聚光透镜可以将绝大部分光线折射为平行的准直光，因此经过透镜出射后的光线的准直性较好。对比图4-1a、图4-1b、图4-2a和图4-2b可知，本实用新型实施例提供的发光二极管出射的光线的准直性较好。

综上所述，本实用新型实施例提供的发光二极管，通过在第二电极层上设置聚光透镜，且聚光透镜覆盖第二电极层与发光层接触的区域，由于第二电极层与发光层的接触面积小于第一电极层与发光层的接触面积，因此在第一电极层和第二电极层加载使发光层发光的电流时，发光层有效的出光面积减小，且发光层出射的光线能够全部经过聚光透镜后出射，避免了发光层出射的光线被遮挡，进而可以有效的提高发光二极管的发光效率，同时该发光二极管出射的光线的准直性较好。

本实用新型实施例提供一种准直背光源，该背光源可以包括：阵列排布的多个发光二极管，该发光二极管可以为上述任一的发光二极管，示例的，该发光二极管可以为图3-1示出的发光二极管。

可选的，该准直背光源中的每个发光二极管可以均为发白光的发光二极管。

在本实用新型实施例中，为了避免磨损发光二极管中的聚焦透镜，可以在准直背光源中设置保护层，请参考图5，图5是本实用新型实施例提供的一种准直背光源的结构示意图，该准直背光源还包括设置在多个发光二极管10上的保护层01，该准直背光源还可以包括衬底基板02，即可以在衬底基板02上设置多个阵列排布的发光二极管10。

在现有技术中，为了提高发光二极管的发光效率，可以不设置遮光膜，此时必须采用面积较大的聚光透镜，当采用该发光二极管制作准直背光源时，由于聚光透镜的面积较大，因此准直背光源中的发光二极管的密度降低。

而在本实用新型实施例提供的准直背光源中，由于该准直背光源中的发光二极管中的聚光透镜的面积相较于现有技术中的聚光透镜的面积减小，因此可以有效的提高准直背光源中的发光二极管的密度。

综上所述，本实用新型实施例提供的准直背光源，通过在第二电极层上设置聚光透镜，且聚光透镜覆盖第二电极层与发光层接触的区域，由于第二电极层与发光层的接触面积小于第一电极层与发光层的接触面积，因此在第一电极层和第二电极层加载使发光层发光的电流时，发光层有效的出光面积减小，且发光层出射的光线能够全部经过聚光透镜后出射，避免了发光层出射的光线被遮挡，进而可以有效的提高发光二极管的发光效率，同时该发光二极管出射的光线的准直性较好，当采用该发光二极管制造准直背光源时，可以有效的提高准直背光源的发光效率，且可以提高准直背光源中的发光二极管的密度。

本实用新型实施例还提供一种显示器，该显示器可以包括上述任一的准直背光源，以及设置在准直背光源出光侧的显示面板。该显示器可以为：电子纸、手机、平板电脑、电视机、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。