薄外形侧面发光的发光二极管制造技术

描述了一种薄外形的侧面发光的发光二极管（１０），在这里所有的光都是在大体上平行于发光有源层（１４）表面的相对小的角度内有效地发射。发光二极管实现了用于背光照明液晶显示器的极薄背光源的产生。在一个实施例中，发光二极管是倒装芯片，ｎ和ｐ电极（１８）在发光二极管的同一侧，并将发光二极管电极侧向下安装在次基台（２２）上。在发光二极管的顶部表面上提供反射体（３４），使入射到反射体上的光朝向有源层（１４）反射回来并最终通过发光二极管的侧表面发出。在半导体层（１２、１４、１６）和反射体之间设置波导层（３０）和／或一个或多个磷光体层，用于增加侧面发射面积，从而提高效率。可以得到厚度在０．２－０．４ｍｍ之间的侧面发光的发光二极管。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及使用非激光的发光二极管(LED)的照明设备，更加具 体地说，涉及对于使用侧面发光的发光二极管的背光源和其它类似照 明设备进行改进的技术。
技术介绍
在移动电话、个人数字助理(PDA)、膝上型计算机、台式监视器 和电视应用中，常常使用液晶显示器(LCD)。本专利技术的一个实施例涉 及需要背光源的彩色透射型液晶显示器，在这里背光源可以使用一个 或多个发光二极管，发出白色或彩色光u发光二极管与激光二极管的 区别在于发光二极管发出不相干的光。在许多小型的显示器中，如对于移动电话、个人数字助理和其它 设备，重要的是显示器很薄u进而，由于这样的小型显示器通常是电 池操作的，所以重要的是，来自发光二极管的光要高效地耦合到液晶 显示器的背面。在大致平行于电路板的方向发出大多数光的发光二极管是公知 的，并且已经用在背光源中。这在小型设备中是空间有效的，因为向 LED供电的电路板平行于液晶显示器u侧面发射的光耦合到背光源波导 的侧面中，使发光二极管的高度在使背光源更薄的过程中成为一个限 制因素。一种类型的侧面发光的发光二极管是顶部发光的发光二极管， 该发光二极管被封装从而使发光二极管的发光有源层垂直于电路板的 表面。通过在常规的发光二极管上方提供侧面发光的透镜，使光仅通 过透镜的侧面反射出去，也可以制造侧面发光的发光二极管。这些类 型的侧面发光的发光二极管不具有薄外形(low profile).因此，需要薄外形的侧面发光的发光二极管，以及加入这样的发 光二极管的高效背光源
技术实现思路
为了产生改进的背光源以便对液晶显示器进行背光照明，在这里 描述了各种不同的非激光的发光二极管设计。背光源还可以用于其它的照明应用u发光二极管是侧面发光的，在大体上平行于发光有源层表面的相对小的角度内，有效地发出所有的光。不使用透镜产生侧面 发射。发光二极管具有薄外形，使背光源极薄。发光二极管包括n-型层、p-型层、和夹在n-型层和p-型层之间的 有源层。发光二极管是倒装芯片，它的n和p电极在发光二极管的同 一侧'在发光二极管的与电极侧相反的表面上，形成数目任意的其它层， 其中包括对有源层发出的光进行波长转变的磷光体层、光散射层、波 导层、二向色镜和其它层。在这些其它层的上面提供反射体，使入射 到反射体的光朝向有源层被反射回来并且最终从发光二极管的侧表面 发射出去。重要的是，在半导体层和反射体之间提供附加层，以增加 侧面发射面积，从而增加提取效率。磷光体层可以是红、绿、蓝、YAG、 或磷光体的组合u将发光二极管电极侧向下安装在次基台上。然后使次基台被表面 安装在与电源耦合的印刷电路板上。最终的发光二极管具有极薄的外形，因为它是倒装芯片并且不使 用透镜进行侧面发射u发光二极管可以发出白光或任何其它颜色的光。描述了一种背光源，所述的背光源包括薄的聚合物波导，所述的 波导具有底部反射表面和顶部发射表面。液晶层定位在波导的顶部表 面上。将大体上正方形的侧面发光的发光二极管插入背光源中的开口， 在这里发光二极管的发光侧面相对于波导的反射后侧壁成大约45度的 角度。从发光二极管发出的光有效地耦合到波导，并且通过波导的顶 部向液晶层反射出去。附图说明图1是按照本专利技术的第一实施例的发光二极管的侧视图； 图2是按照本专利技术的第二实施例的发光二极管的侧视图； 图3是按照本专利技术的第三实施例的发光二极管的侧视图； 图4是按照本专利技术的第四实施例的发光二极管的侧视图； 图5是按照本专利技术的第五实施例的发光二极管的侧视图；图6是按照本专利技术的第六实施例的发光二极管的断面图； 图7是表示侧面发光的发光二极管的优选位置的薄背光源的自上 而下视图8是在这个背光源中图7的发光二极管的近视图； 图9、 10和11是在图7的背光源中的不同类型发光二极管的侧视 剖面图12是安装在杯形反射体中的侧面发光的发光二极管的剖面图。 用相同的数字代表各个附图中相似或相同的元件。具体实施例方式本专利技术的实施例包括薄外形的側面发光的发光二极管，可以实现 液晶显示器应用和其它应用的薄背光源结构。图l是側面发光的发光二极管10的第一实施例的侧视图。在一个 实施例中，侧发光表面的厚度是O. 2-0. 4mm。在另一个实施例中，侧发 光表面的厚度为0. 2-0. 6mm。本专利技术可应用到任何材料系统构成的发光二极管，例如 Al InGaP (通常用于发射红到黄光)或GaN (通常用于发射绿到紫外光)。 在起始生长衬底上形成发光二极管，所述起始生长衬底如蓝宝石、SiC、 或GaAs，取决于要形成的发光二极管的类型。在一般情况下，先形成 n-型层12，而后形成有源层14，然后再形成p-型层16。对于p-型层 16进行蚀刻，以便露出下面的n-型层14的一部分。然后在发光二极 管的表面上形成反射金属电极18 (如银、铝、或合金)从而与n-型层 和p-型层接触。当二极管正向偏置时，有源层14发光，发光的波长由 有源层的组分决定。形成这样的发光二极管是公知的，不需要更加详 细地描述。在美国专利No. 6828596 (授予Steigerwald等人)和美国专 利No. 6876008 (授予Bhat等人)中描述了所有可见波长的发光二极管 的形成、在次基台上安装这样的发光二极管和经由印刷电路板向发光 二极管供电，这两个专利都转让给本专利技术受让人，并且在这里参照引 用。发光二极管的半导体层的总厚度通常小于IOO微米(0. l毫米)。 然后将发光二极管安装在次基台22上，成为倒装芯片。次基台22 包含金属电极24，金属电极24是经由焊球26焊接到或者超声焊接到发光二极管上的金属18上的。还可以使用其它类型的接合。次基台电 极24电连接到(例如经由通孔)位于次基台底部的焊盘上，使得次基 台可以被表面安装到与电源耦合的印刷电路板上，次基台22可以由任 何合适的材料形成，例如陶瓷、硅、铝等。如果次基台材料是导电的， 要在次基台材料上方形成绝缘层，并且在绝缘层上方形成金属电极图 案。次基台的作用是机械支撑，在发光二极管芯片上的精巧的n和p 电极与电源之间提供电接口，并且可以提供散热。如果使用多个发光 二极管作为光源，次基台还提供发光二极管之间的相互连接。次基台 是公知的。为使发光二极管IO具有极薄的外形，并且为了防止光被生长村底 吸收，可以去掉生长衬底，例如通过CMP。在一个实施例中，生长村底 的去除是在发光二极管安装在它们的次基台上之后并且在发光二极管 和次基台被切割之前进行。在有选择地去除生长衬底之后，在n-型层12上形成光学元件，所 述光学元件强化了发光二极管IO的侧面发射。在一个实施例中，光学 元件包括透明的波导层30、加入了反射颗粒或者粗糙/棱镜表面的 散射层32和顶部反射层34。波导层30可以由任何合适的、透明的或 半透明的有机或无机材料形成。下层36可以是二向色镜或单向镜，从 而使由反射层34向下反射的光不会被半导体层吸收。如果生长衬底是透明的，如蓝宝石，可以在生长衬底上形成光学 层，蓝宝石衬底在这里用作波导。生长衬底的厚度也可以减小而不被 全部去除。这些光学层可以包括平面的磷光体层，用于转换有源层14发出的 光的波长。平面的磷光体层可以预先形成为陶瓷片，并且将其固定到 发光二极管层上，或者，磷光体颗粒可以是例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种发光器件，包括：　侧面发射的非激光的发光二极管（ＬＥＤ），所述的发光二极管包括：　第一类型的第一半导体层；　第二类型的第二半导体层；　在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层，所述有源层具有主表面；　 　与所述第一半导体层接触的第一电极；　与所述第二半导体层接触的第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述发光二极管的第一侧，用于直接连接到次基台上的电极，所述发光二极管是倒装芯片；　具有侧面的第一层，所述侧面基本上垂直于所述有 源层的主表面，在所述有源层中产生的大部分光通过所述侧面发射；和　在所述第一层上方的反射体，使入射到所述反射体上的基本上所有的光被改变方向回到所述发光二极管中，所述发光二极管从所述发光二极管的所有侧面发射光，所述发光二极管的所有侧面基本 上垂直于所述有源层的主表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2006-6-9 11/423,4191、一种发光器件，包括侧面发射的非激光的发光二极管(LED)，所述的发光二极管包括第一类型的第一半导体层；第二类型的第二半导体层；在所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层，所述有源层具有主表面；与所述第一半导体层接触的第一电极；与所述第二半导体层接触的第二电极，所述第一电极和所述第二电极位于所述发光二极管的第一侧，用于直接连接到次基台上的电极，所述发光二极管是倒装芯片；具有侧面的第一层，所述侧面基本上垂直于所述有源层的主表面，在所述有源层中产生的大部分光通过所述侧面发射；和在所述第一层上方的反射体，使入射到所述反射体上的基本上所有的光被改变方向回到所述发光二极管中，所述发光二极管从所述发光二极管的所有侧面发射光，所述发光二极管的所有侧面基本上垂直于所述有源层的主表面。2、 权利要求l的器件，还包括次基台，所述发光二极管安装在所 述次基台上 3、 权利要求l的器件，其中所述第一层包括波导。4、 权利要求l的器件，其中所述笫一层包括至少一种类型的磷 光体。5、 权利要求l的器件，其中所述第一层包括波导，所述发光二 极管还包括磷光体层，所述磷光体层至少覆盖在所述发光二极管的侧 表面上。6、 权利要求l的器件，其中所述第一层包括至少一种类型的磷 光体和波导。7、 权利要求l的器件，其中所述发光二极管的发光侧面的高度 在大约0. 2-0. 4mm之间u8、 权利要求l的器件，其中所述笫一层包括Ce: YAG磷光体。9、 权利要求l的器件，其中所述第一层至少包括红色和绿色发 射磷光体。10、 权利要求9的器件，其中所述红色和绿色发射磷光体作为 所述第一层的部分形成为不同的层。11、 权利要求l的器件，其中所述有源层发出蓝色光。12、 权利要求l...

【专利技术属性】
技术研发人员：G哈伯斯，JE埃普勒，MR克雷姆斯，M皮尤，OB什赫金，
申请(专利权)人：飞利浦拉米尔德斯照明设备有限责任公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]