專利名稱：薄外形側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及使用非激光的發(fā)光二極管(LED)的照明設(shè)備，更加具 體地說，涉及對于使用側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的背光源和其它類似照 明設(shè)備進(jìn)行改進(jìn)的技術(shù)。
背景技術(shù)：
在移動電話、個人數(shù)字助理(PDA)、膝上型計(jì)算機(jī)、臺式監(jiān)視器 和電視應(yīng)用中，常常使用液晶顯示器(LCD)。本發(fā)明的一個實(shí)施例涉 及需要背光源的彩色透射型液晶顯示器，在這里背光源可以使用一個 或多個發(fā)光二極管，發(fā)出白色或彩色光u發(fā)光二極管與激光二極管的 區(qū)別在于發(fā)光二極管發(fā)出不相干的光。
在許多小型的顯示器中，如對于移動電話、個人數(shù)字助理和其它 設(shè)備，重要的是顯示器很薄u進(jìn)而，由于這樣的小型顯示器通常是電 池操作的，所以重要的是，來自發(fā)光二極管的光要高效地耦合到液晶 顯示器的背面。
在大致平行于電路板的方向發(fā)出大多數(shù)光的發(fā)光二極管是公知 的，并且已經(jīng)用在背光源中。這在小型設(shè)備中是空間有效的，因?yàn)橄?LED供電的電路板平行于液晶顯示器u側(cè)面發(fā)射的光耦合到背光源波導(dǎo) 的側(cè)面中，使發(fā)光二極管的高度在使背光源更薄的過程中成為一個限 制因素。
一種類型的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管是"頂部發(fā)光的"發(fā)光二極管， 該發(fā)光二極管被封裝從而使發(fā)光二極管的發(fā)光有源層垂直于電路板的 表面。通過在常規(guī)的發(fā)光二極管上方提供側(cè)面發(fā)光的透鏡，使光僅通 過透鏡的側(cè)面反射出去，也可以制造側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管。這些類 型的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管不具有薄外形(low profile).
因此，需要薄外形的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管，以及加入這樣的發(fā) 光二極管的高效背光源
發(fā)明內(nèi)容
為了產(chǎn)生改進(jìn)的背光源以便對液晶顯示器進(jìn)行背光照明，在這里 描述了各種不同的非激光的發(fā)光二極管設(shè)計(jì)。背光源還可以用于其它
的照明應(yīng)用u發(fā)光二極管是側(cè)面發(fā)光的，在大體上平行于發(fā)光有源層
表面的相對小的角度內(nèi)，有效地發(fā)出所有的光。不使用透鏡產(chǎn)生側(cè)面 發(fā)射。發(fā)光二極管具有薄外形，使背光源極薄。
發(fā)光二極管包括n-型層、p-型層、和夾在n-型層和p-型層之間的 有源層。發(fā)光二極管是倒裝芯片，它的n和p電極在發(fā)光二極管的同 一側(cè)'
在發(fā)光二極管的與電極側(cè)相反的表面上，形成數(shù)目任意的其它層， 其中包括對有源層發(fā)出的光進(jìn)行波長轉(zhuǎn)變的磷光體層、光散射層、波 導(dǎo)層、二向色鏡和其它層。在這些其它層的上面提供反射體，使入射 到反射體的光朝向有源層被反射回來并且最終從發(fā)光二極管的側(cè)表面 發(fā)射出去。重要的是，在半導(dǎo)體層和反射體之間提供附加層，以增加 側(cè)面發(fā)射面積，從而增加提取效率。磷光體層可以是紅、綠、藍(lán)、YAG、 或磷光體的組合u
將發(fā)光二極管電極側(cè)向下安裝在次基臺上。然后使次基臺被表面 安裝在與電源耦合的印刷電路板上。
最終的發(fā)光二極管具有極薄的外形，因?yàn)樗堑寡b芯片并且不使 用透鏡進(jìn)行側(cè)面發(fā)射u發(fā)光二極管可以發(fā)出白光或任何其它顏色的光。
描述了一種背光源，所述的背光源包括薄的聚合物波導(dǎo)，所述的 波導(dǎo)具有底部反射表面和頂部發(fā)射表面。液晶層定位在波導(dǎo)的頂部表 面上。將大體上正方形的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管插入背光源中的開口， 在這里發(fā)光二極管的發(fā)光側(cè)面相對于波導(dǎo)的反射后側(cè)壁成大約45度的 角度。從發(fā)光二極管發(fā)出的光有效地耦合到波導(dǎo)，并且通過波導(dǎo)的頂 部向液晶層反射出去。


圖1是按照本發(fā)明的第一實(shí)施例的發(fā)光二極管的側(cè)視圖； 圖2是按照本發(fā)明的第二實(shí)施例的發(fā)光二極管的側(cè)視圖； 圖3是按照本發(fā)明的第三實(shí)施例的發(fā)光二極管的側(cè)視圖； 圖4是按照本發(fā)明的第四實(shí)施例的發(fā)光二極管的側(cè)視圖； 圖5是按照本發(fā)明的第五實(shí)施例的發(fā)光二極管的側(cè)視圖；圖6是按照本發(fā)明的第六實(shí)施例的發(fā)光二極管的斷面圖； 圖7是表示側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的優(yōu)選位置的薄背光源的自上 而下視圖8是在這個背光源中圖7的發(fā)光二極管的近視圖； 圖9、 10和11是在圖7的背光源中的不同類型發(fā)光二極管的側(cè)視 剖面圖12是安裝在杯形反射體中的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的剖面圖。 用相同的數(shù)字代表各個附圖中相似或相同的元件。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的實(shí)施例包括薄外形的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管，可以實(shí)現(xiàn) 液晶顯示器應(yīng)用和其它應(yīng)用的薄背光源結(jié)構(gòu)。
圖l是側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管10的第一實(shí)施例的側(cè)視圖。在一個 實(shí)施例中，側(cè)發(fā)光表面的厚度是O. 2-0. 4mm。在另一個實(shí)施例中，側(cè)發(fā) 光表面的厚度為0. 2-0. 6mm。
本發(fā)明可應(yīng)用到任何材料系統(tǒng)構(gòu)成的發(fā)光二極管，例如 Al InGaP (通常用于發(fā)射紅到黃光)或GaN (通常用于發(fā)射綠到紫外光)。 在起始生長襯底上形成發(fā)光二極管，所述起始生長襯底如藍(lán)寶石、SiC、 或GaAs，取決于要形成的發(fā)光二極管的類型。在一般情況下，先形成 n-型層12，而后形成有源層14，然后再形成p-型層16。對于p-型層 16進(jìn)行蝕刻，以便露出下面的n-型層14的一部分。然后在發(fā)光二極 管的表面上形成反射金屬電極18 (如銀、鋁、或合金)從而與n-型層 和p-型層接觸。當(dāng)二極管正向偏置時，有源層14發(fā)光，發(fā)光的波長由 有源層的組分決定。形成這樣的發(fā)光二極管是公知的，不需要更加詳 細(xì)地描述。在美國專利No. 6828596 (授予Steigerwald等人)和美國專 利No. 6876008 (授予Bhat等人)中描述了所有可見波長的發(fā)光二極管 的形成、在次基臺上安裝這樣的發(fā)光二極管和經(jīng)由印刷電路板向發(fā)光 二極管供電，這兩個專利都轉(zhuǎn)讓給本發(fā)明受讓人，并且在這里參照引 用。
發(fā)光二極管的半導(dǎo)體層的總厚度通常小于IOO微米(0. l毫米)。 然后將發(fā)光二極管安裝在次基臺22上，成為倒裝芯片。次基臺22 包含金屬電極24，金屬電極24是經(jīng)由焊球26焊接到或者超聲焊接到發(fā)光二極管上的金屬18上的。還可以使用其它類型的接合。次基臺電 極24電連接到(例如經(jīng)由通孔)位于次基臺底部的焊盤上，使得次基 臺可以被表面安裝到與電源耦合的印刷電路板上，次基臺22可以由任 何合適的材料形成，例如陶瓷、硅、鋁等。如果次基臺材料是導(dǎo)電的， 要在次基臺材料上方形成絕緣層，并且在絕緣層上方形成金屬電極圖 案。次基臺的作用是機(jī)械支撐，在發(fā)光二極管芯片上的精巧的n和p 電極與電源之間提供電接口，并且可以提供散熱。如果使用多個發(fā)光 二極管作為光源，次基臺還提供發(fā)光二極管之間的相互連接。次基臺 是公知的。
為使發(fā)光二極管IO具有極薄的外形，并且為了防止光被生長村底 吸收，可以去掉生長襯底，例如通過CMP。在一個實(shí)施例中，生長村底 的去除是在發(fā)光二極管安裝在它們的次基臺上之后并且在發(fā)光二極管 和次基臺被切割之前進(jìn)行。
在有選擇地去除生長襯底之后，在n-型層12上形成光學(xué)元件，所 述光學(xué)元件強(qiáng)化了發(fā)光二極管IO的側(cè)面發(fā)射。在一個實(shí)施例中，光學(xué) 元件包括透明的波導(dǎo)層30、加入了反射顆粒或者粗糙/棱鏡表面的 散射層32和頂部反射層34。波導(dǎo)層30可以由任何合適的、透明的或 半透明的有機(jī)或無機(jī)材料形成。下層36可以是二向色鏡或單向鏡，從 而使由反射層34向下反射的光不會被半導(dǎo)體層吸收。
如果生長襯底是透明的，如藍(lán)寶石，可以在生長襯底上形成光學(xué) 層，藍(lán)寶石襯底在這里用作波導(dǎo)。生長襯底的厚度也可以減小而不被 全部去除。
這些光學(xué)層可以包括平面的磷光體層，用于轉(zhuǎn)換有源層14發(fā)出的 光的波長。平面的磷光體層可以預(yù)先形成為陶瓷片，并且將其固定到 發(fā)光二極管層上，或者，磷光體顆?？梢允抢缤ㄟ^電泳被薄膜式淀 積。如果使用磷光體層，有源層14通常發(fā)出藍(lán)光或紫外光，磷光體將 這個波長轉(zhuǎn)換成一個或多個其它的顏色，以便產(chǎn)生白光或其它的顏色. 下面描述使用磷光體的其它實(shí)施例。
反射體34可以是鏡面的或漫射的，鏡面反射體可以是分布式的布 嘲格反射體(DBR),由有機(jī)層或無機(jī)層形成。鏡面反射體還可以是一 層鋁或其它的反射金屬，或者是分布式布喇格反射體和金屬的組合。 漫射反射體可以由在粗糙表面淀積的金屬或諸如合適的白色顏料之類的漫射材料形成u
在另一個實(shí)施例中，在n-型層12和反射體34之間只有一個波導(dǎo)層。
實(shí)際上，由有源層14發(fā)出的所有光或者通過發(fā)光二極管的側(cè)面直 接發(fā)射，或者在一次或多次內(nèi)反射之后通過所述的側(cè)面發(fā)射，在這里 所述的側(cè)面基本上垂直于有源層14的主表面。入射到波導(dǎo)層30側(cè)面
的小于臨界角的光將要反射回來進(jìn)入發(fā)光二極管。因此，通過使光在 多個角度反射并且最終在小于臨界角的角度反射，散射層32或漫反射 體34通常改善側(cè)面發(fā)射效率u由于這種內(nèi)反射，來自發(fā)光二極管10 的光輸出相對于有源層的平面來說將是小角度的。
最終的發(fā)光二極管IO具有極薄的外形。通過使發(fā)光二極管側(cè)面增 厚，效率將會提高u在半導(dǎo)體層上面的各個層應(yīng)該至少像半導(dǎo)體層那 樣厚，以便實(shí)質(zhì)性地增加側(cè)面發(fā)射區(qū)域的高度。因此，大部分光是通 過半導(dǎo)體層上面的各個層的側(cè)面發(fā)出的。
圖2是側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管40的第二實(shí)施例的側(cè)視圖，在這里 有源層14發(fā)出藍(lán)光，Ce: YAG制成的磷光體層42當(dāng)通過藍(lán)光激勵時發(fā) 出黃光。所發(fā)的藍(lán)光與這個黃光組合產(chǎn)生白光。發(fā)射光的光譜在很大 程度上取決于磷光體中鈰(Ce )的摻雜以及磷光體層42的厚度。磷光 體層42可以是燒結(jié)的磷光體顆?；蛘咄该骰虬胪该髡辰Y(jié)劑中的磷光體 顆粒，磷光體顆?？梢允怯袡C(jī)的或無機(jī)的。磷光體層42還能散射光。 層44是透明的或具有散射性的分隔層，該分隔層通過增加側(cè)面面積來 提高發(fā)光二極管40的效率。層44的厚度也影響發(fā)光二極管40發(fā)出 的黃光和藍(lán)光的混合。層46是二向色鏡，二向色鏡使藍(lán)光通過但將黃 光反射回去。頂部反射體34保證所有的光都通過側(cè)面發(fā)出。
圖3是發(fā)出白光或任何其它顏色光的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管50的 第三實(shí)施例的側(cè)視圖。有源層14發(fā)出藍(lán)光或紫外光。對于紫外光的實(shí) 施例，將紅色磷光體層51、綠色磷光體層52和藍(lán)色磷光體層53堆疊 起來。磷光體層可以是預(yù)先形成的燒結(jié)層或在粘結(jié)劑中的磷光體顆粒， 磷光體層允許某些紫外光通過至上述層。還有，從下面的磷光體發(fā)出 的光可以激勵上面的磷光體層.磷光體層的厚度和組分決定所發(fā)光的 白點(diǎn)。
如果有源層14發(fā)出藍(lán)光，藍(lán)色磷光體層53可以省去或用透明的或散射性的分隔層代替。
在單獨(dú)的一個層內(nèi)還可以混合不同的磷光體。所有這里提到的磷 光體都是公知的類型，在市場上可以得到.
可以使用二向色鏡56， 二向色鏡使有源層的光通過但將其它波長 反射，從而防止向下反射的光被半導(dǎo)體層吸收。
如果只打算將發(fā)光二極管50用于發(fā)射藍(lán)光，則可以使用非吸收性 的光學(xué)元件如藍(lán)寶石或硅酮來代替所述的各層，將非吸收性的光學(xué)元 件用作波導(dǎo)和分隔層以提高效率。
圖4是側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管60的笫四實(shí)施例的側(cè)視圖。發(fā)光二 極管60發(fā)射白光。有源層14發(fā)射藍(lán)色光。透明的波導(dǎo)62和反射體34 使藍(lán)色光從波導(dǎo)62的側(cè)面和半導(dǎo)體層的側(cè)面發(fā)射出來。發(fā)光二極管60 涂有一層Ce: YAG磷光體63，磷光體63受到藍(lán)色光的激勵時發(fā)射黃色 光。磷光體可以是包在硅酮中的電泳淀積的磷光體顆粒。磷光體向下 轉(zhuǎn)換一部分藍(lán)色光以產(chǎn)生黃光，藍(lán)光和黃光混合以產(chǎn)生白光。
在所有的實(shí)施例中的反射體34可以是鏡面的或漫射性的。如在所 有的實(shí)施例中那樣，增加側(cè)面的面積將增加光的提取效率。
圖5是側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管64的第五實(shí)施例的側(cè)視圖，發(fā)光二 極管64發(fā)白光。有源層14發(fā)藍(lán)光。在半導(dǎo)體層上形成透明的波導(dǎo)層 65之前，用Ce: YAG磷光體層66覆蓋半導(dǎo)體層。磷光體層66可以是包 在硅酮中的電泳淀積的磷光體顆粒。被激勵的磷光體發(fā)黃光。藍(lán)光與 黃光混合，使發(fā)光二極管64發(fā)白光。磷光體層66的厚度和組分決定 黃光和藍(lán)光的混合。
圖6是產(chǎn)生紅光的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管68的第六實(shí)施例的斷面 圖。發(fā)光二極管包括厚的n-型GaP層69(用作波導(dǎo))、n-型AlInGaP 包層(cladding layer ) 70、有源層71、 p-型AlInGaP包層72和p-型GaP層73。對于這些層進(jìn)行蝕刻，露出一部分導(dǎo)電的n-型GaP層69. 在層70 - 74的側(cè)面上方形成絕緣層74，然后淀積金屬層75，使其與 n-型GaP層69接觸。反射金屬層76與p-型GaP層73接觸。通過金屬 層75、 76的電流使有源層71發(fā)出紅光。
對于n-型GaP層69的外表面77進(jìn)行蝕刻，使其表面粗糙化以便 散射光，比如形成多孔、波紋、棱錐或任何其它類型的粗糙化，這樣 做增加了光從芯片側(cè)面的提取。發(fā)光二極管的外表面的這樣的處理方法還可以在這里的描述的發(fā)光二極管的其它實(shí)施例上進(jìn)行，以便增加
光的提取。在蝕刻n-型GaP層69之后形成的頂部反射體34保證了所 有的光都從側(cè)面發(fā)出。
n-型GaP層69的粗糙化側(cè)面的深度優(yōu)選小于n-型GaP層的粗糙 化頂部的深度。這是因?yàn)樵谒械姆较蛏想x開頂部表面散射光是比較 重要的。入射到側(cè)壁的散射光將通過側(cè)壁的粗糙化表面發(fā)射出去，通 過使粗糙化側(cè)壁的深度較薄，側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的發(fā)射角較小.
側(cè)面發(fā)光的倒裝芯片發(fā)光二極管當(dāng)用在照明系統(tǒng)時有 一 系列優(yōu) 點(diǎn) 在背光源中，側(cè)面發(fā)光的倒裝芯片發(fā)光二極管由于較好的將光耦 合到波導(dǎo)中，允許使用較薄的波導(dǎo)、較少的發(fā)光二極管、較好的照射 均勻性和較高的效率。
圖7是2英寸顯示器背光源80的自上而下視圖，背光源80可用 在移動電話的彩色液晶顯示器中。按照這里描述的任何一個實(shí)施例的 單個倒裝芯片側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管82都可加入透明波導(dǎo)84中，如 圖7所示。這樣的結(jié)構(gòu)在整個背光源上提供極其均勻的亮度。波導(dǎo)84 可以由聚合物形成。在一般情況下發(fā)光二極管82是正方形的，它的側(cè) 面相對于波導(dǎo)84的內(nèi)反射表面成大約45度角
圖8是發(fā)光二極管82和波導(dǎo)84的近視圖。波導(dǎo)84被模制為在靠 近后表面處具有正方形的孔86 波導(dǎo)84的側(cè)壁涂以反射材料88(圖7), 波導(dǎo)84的底部表面也可以涂以反射金屬，或者波導(dǎo)底部表面可以形成 角度(像楔形)，從而通過全內(nèi)反射向上反射光'在發(fā)光二極管82和 波導(dǎo)材料之間存在小的空氣間隙。
由于發(fā)光二極管82形成角度，如圖7所示，來自四個側(cè)面的光反 射到波導(dǎo)84的壁并且在波導(dǎo)內(nèi)部混合。由于發(fā)光二極管的側(cè)面與波導(dǎo) 84的反射表面都不平行，所以不存在通過波導(dǎo)84回到發(fā)光二極管中的 反射。
如果來自常規(guī)的發(fā)光二極管的光簡單地耦合到波導(dǎo)的側(cè)面，則波 導(dǎo)材料的折射率可能會壓縮光的角度。因此，可能需要多個隔開的發(fā) 光二極管，并且混合可能很少，導(dǎo)致整個背光源的亮度均勻性差。
由于通過倒裝芯片結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)的發(fā)光二極管的發(fā)射表面和波導(dǎo)84之 間的窄的間隙以及發(fā)光二極管82的薄的外形，進(jìn)入波導(dǎo)84中的光耦
合效率很高。圖9-11是在圖7所示的波導(dǎo)的開口中安裝在次基臺上的側(cè)面發(fā) 光的發(fā)光二極管的側(cè)視剖面圖。
在圖9中，發(fā)光二極管90具有頂部反射體34，因此光從發(fā)光二極 管90的側(cè)面發(fā)出u在波導(dǎo)84的非發(fā)射表面上形成的反射金屬部分88、 92、 93使所有的光只通過波導(dǎo)頂部發(fā)出到液晶層96中。由于在發(fā)光二 極管90和次基臺22之間沒有引線接合并且沒有外圍材料，如透鏡， 所以在發(fā)光二極管90的發(fā)射壁和波導(dǎo)84之間的間隔非?？拷蛘咧?接接觸.由于發(fā)光二極管的薄的外形，所以發(fā)光表面可以是O. 2-0. 4mm 高，這個高度與薄波導(dǎo)(如0.4-0.65mm)的耦合表面一樣高或者更小 些。與常規(guī)的發(fā)光表面高度為0. 6mm或更大些的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極 管相比，這樣的薄外形在側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的光耦合方面存在優(yōu) 勢，
圖9的整個設(shè)備是彩色的、透射型的液晶顯示器(LCD)，背光源 在這里發(fā)出包括紅、綠、藍(lán)光分量的白光。
液晶各個層96通常包括偏振片、紅綠藍(lán)濾光片、液晶層、薄膜 晶體管陣列層和接地平面層，在每個像素位置通過選擇性地激勵在每
個像素位置的薄膜晶體管所產(chǎn)生的電場使液晶層在每個像素位置改變 白光的偏振狀態(tài)。紅綠藍(lán)濾光片只允許白光的紅、綠或藍(lán)分量在對應(yīng) 的紅、綠、藍(lán)像素位置發(fā)射。液晶顯示器是眾所周知的，不需要在這 里進(jìn)一步描述。
圖IO說明了沒有反射頂層的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管98。作為替換， 波導(dǎo)的反射表面92使所有的光改變方向，沿側(cè)面進(jìn)入液晶各個層96 下面的波導(dǎo)部分。
圖11表示發(fā)光二極管98，它的頂部表面與波導(dǎo)的反射表面92鄰 接，產(chǎn)生側(cè)面發(fā)射。將波導(dǎo)的反射體92用于側(cè)面發(fā)射，簡化了發(fā)光二 極管的制造。在圖11中，將次基臺22部分地插入波導(dǎo)84的孔中。
側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管的概念對于緊湊照明器的使用也是有優(yōu)勢 的，例如可用于照相機(jī)的閃光燈，尤其是用在移動電話照相機(jī)的微型閃 光燈中。
圖12表示發(fā)光二極管100的側(cè)面發(fā)射的光是如何收集的以及如何 通過成形的反射表面102 (例如拋物面反射體)被改變方向的。反射體 可以是帶有中心孔的鋁杯，中心孔用于容納發(fā)光二極管100。這樣的設(shè)置在移動電話的緊湊型閃光燈應(yīng)用中是有益的，這里的薄外形的發(fā)射
體和反射光學(xué)元件大幅度地減小了封裝高度。如參照圖2-5描述的， 通過使用一種或多種磷光體，發(fā)光二極管100發(fā)出白光?，F(xiàn)有技術(shù)的 用于移動電話的閃光燈通常是利用菲涅爾透鏡的頂部發(fā)射的發(fā)光二極 管。與這樣的現(xiàn)有技術(shù)系統(tǒng)相比，本發(fā)明是有優(yōu)勢的，并且避免透鏡 的使用。
此外，在使用具有YAG磷光體的藍(lán)色發(fā)光二極管的現(xiàn)有技術(shù)閃光 燈中，磷光體的黃色不太醒目。圖12的閃光燈設(shè)計(jì)避免了 YAG磷光體 層的視覺醒目性問題，這是因?yàn)榉瓷鋵?4覆蓋了磷光體的緣故。通過 允許選擇發(fā)光二極管的頂部表面的顏色，頂部反射體34甚至于給出了 設(shè)計(jì)的機(jī)會，所述的選擇顏色是通過在反射層34的頂部附著任何有顏 色的表面來實(shí)現(xiàn)的-
雖然已經(jīng)詳細(xì)地描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該認(rèn) 識到，在給出了本公開的情況下，在不偏離這里描述的精神和發(fā)明性 構(gòu)思的前提下可以對本發(fā)明進(jìn)行改進(jìn)。因此本發(fā)明的范圍并非旨在受 限于這里說明和描述的特定實(shí)施例。
權(quán)利要求
1、一種發(fā)光器件，包括側(cè)面發(fā)射的非激光的發(fā)光二極管(LED)，所述的發(fā)光二極管包括第一類型的第一半導(dǎo)體層；第二類型的第二半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層之間的有源層，所述有源層具有主表面；與所述第一半導(dǎo)體層接觸的第一電極；與所述第二半導(dǎo)體層接觸的第二電極，所述第一電極和所述第二電極位于所述發(fā)光二極管的第一側(cè)，用于直接連接到次基臺上的電極，所述發(fā)光二極管是倒裝芯片；具有側(cè)面的第一層，所述側(cè)面基本上垂直于所述有源層的主表面，在所述有源層中產(chǎn)生的大部分光通過所述側(cè)面發(fā)射；和在所述第一層上方的反射體，使入射到所述反射體上的基本上所有的光被改變方向回到所述發(fā)光二極管中，所述發(fā)光二極管從所述發(fā)光二極管的所有側(cè)面發(fā)射光，所述發(fā)光二極管的所有側(cè)面基本上垂直于所述有源層的主表面。
2、 權(quán)利要求l的器件，還包括次基臺，所述發(fā)光二極管安裝在所 述次基臺上
3、 權(quán)利要求l的器件，其中所述第一層包括波導(dǎo)。
4、 權(quán)利要求l的器件，其中所述笫一層包括至少一種類型的磷 光體。
5、 權(quán)利要求l的器件，其中所述第一層包括波導(dǎo)，所述發(fā)光二 極管還包括磷光體層，所述磷光體層至少覆蓋在所述發(fā)光二極管的側(cè) 表面上。
6、 權(quán)利要求l的器件，其中所述第一層包括至少一種類型的磷 光體和波導(dǎo)。
7、 權(quán)利要求l的器件，其中所述發(fā)光二極管的發(fā)光側(cè)面的高度 在大約0. 2-0. 4mm之間u
8、 權(quán)利要求l的器件，其中所述笫一層包括Ce: YAG磷光體。
9、 權(quán)利要求l的器件，其中所述第一層至少包括紅色和綠色發(fā) 射磷光體。
10、 權(quán)利要求9的器件，其中所述紅色和綠色發(fā)射磷光體作為 所述第一層的部分形成為不同的層。
11、 權(quán)利要求l的器件，其中所述有源層發(fā)出藍(lán)色光。
12、 權(quán)利要求l的器件，其中所述有源層發(fā)出紫外光。
13、 權(quán)利要求1的器件，其中所述第一層包括磷光體，用于向 下轉(zhuǎn)變所述有源層發(fā)出的光的波長，所述發(fā)光二極管還包括位于所述 第一層和所述第一半導(dǎo)體層之間的二向色鏡，用于將所述磷光體發(fā)出 的光的波長反射回到所述第一層內(nèi)，但是使所述有源層發(fā)出的光的波 長通過。
14、 權(quán)利要求1的器件，其中所述第一層包括波導(dǎo)，所述發(fā)光 二極管還包括磷光體層，位于所述笫一半導(dǎo)體層和所述波導(dǎo)之間。
15、 權(quán)利要求1的器件，其中所述第一層具有外表面，所述第 一層的至少側(cè)壁被粗糙化以便散射光。
16、 權(quán)利要求1的器件，其中所述第一層具有位于所述反射體 之下的頂部表面，所述頂部表面被粗糙化以便散射光。
17、 權(quán)利要求1的器件，還包括背光源，所述背光源包括波導(dǎo)， 在所述波導(dǎo)內(nèi)安裝有所述發(fā)光二極管，以便將來自所述發(fā)光二極管的 側(cè)面發(fā)射耦合到所述波導(dǎo)中。
18、 權(quán)利要求17的器件，其中所述發(fā)光二極管具有側(cè)面平直的 長方形形狀，并且其中所述背光源的波導(dǎo)的側(cè)面相對于所述發(fā)光二 極管的側(cè)面是傾斜的。
19、 權(quán)利要求17的器件，其中所述背光源的波導(dǎo)具有反射側(cè)面。
20、 權(quán)利要求17的器件，還包括在所述背光源上的液晶層，用 于選擇性地控制顯示屏幕中的像素。
21、 權(quán)利要求17的器件，其中在所述第一層上面的反射體是在 所述背光源波導(dǎo)上的反射表面。
22、 權(quán)利要求1的器件，其中在所述第一層上面的反射體是在 所述第一層上形成的。
23、 權(quán)利要求1的器件，還包括包圍所述發(fā)光二極管的彎曲的 反射體，用于使來自所述發(fā)光二極管的側(cè)面發(fā)射光改變方向.
24、 權(quán)利要求23的器件，其中所述發(fā)光二極管是用于照相機(jī)的 閃光燈。
25、 權(quán)利要求l的器件，其中所述發(fā)光二極管發(fā)射白光。
26、 權(quán)利要求1的器件，其中去除了用于所述第一半導(dǎo)體層和 所述第二半導(dǎo)體層的生長村底》
全文摘要
描述了一種薄外形的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管(10)，在這里所有的光都是在大體上平行于發(fā)光有源層(14)表面的相對小的角度內(nèi)有效地發(fā)射。發(fā)光二極管實(shí)現(xiàn)了用于背光照明液晶顯示器的極薄背光源的產(chǎn)生。在一個實(shí)施例中，發(fā)光二極管是倒裝芯片，n和p電極(18)在發(fā)光二極管的同一側(cè)，并將發(fā)光二極管電極側(cè)向下安裝在次基臺(22)上。在發(fā)光二極管的頂部表面上提供反射體(34)，使入射到反射體上的光朝向有源層(14)反射回來并最終通過發(fā)光二極管的側(cè)表面發(fā)出。在半導(dǎo)體層(12、14、16)和反射體之間設(shè)置波導(dǎo)層(30)和/或一個或多個磷光體層，用于增加側(cè)面發(fā)射面積，從而提高效率。可以得到厚度在0.2-0.4mm之間的側(cè)面發(fā)光的發(fā)光二極管。
文檔編號H01L33/50GK101467269SQ200780021525
公開日2009年6月24日 申請日期2007年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2006年6月9日
發(fā)明者G·哈伯斯, J·E·埃普勒, M·R·克雷姆斯, M·皮尤, O·B·什赫金 申請人:飛利浦拉米爾德斯照明設(shè)備有限責(zé)任公司