[發(fā)明專利]具有微鏡體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710003607.5
• 申請(qǐng)日: 2007-01-18
• 公開（公告）號(hào): CN101226974A
• 公開（公告）日: 2008-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 黃添富;花士豪;胡國昌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 財(cái)團(tuán)法人工業(yè)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): H01L33/00
• 分類號(hào): H01L33/00
• 代理公司: 北京律誠同業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 梁揮;祁建國

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有微鏡體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，特別是涉及一種提供平面光源的發(fā)光二極管芯片。

背景技術(shù)

具有微鏡體結(jié)構(gòu)的發(fā)光芯片可以參考圖1，其為已封裝的發(fā)光二極管芯片100，圖中可見其在透明基板101上依序迭置N型半導(dǎo)體層102(N-typesemi-conductive?layer)、主動(dòng)層104(Active?layer)及P型半導(dǎo)體層106(P-type?semi-conductive?layer)，其次，再將發(fā)光二極管芯片100置于基板110上(例如導(dǎo)線架)，并分別將N型半導(dǎo)體層102與P型半導(dǎo)體層106用導(dǎo)線112，114分別導(dǎo)引至基材110的二個(gè)電極點(diǎn)116，118，之后再將整體封裝一透鏡120，即完成一發(fā)光二極管芯片100；其中，N型半導(dǎo)體層102與P型半導(dǎo)體層106可相互對(duì)調(diào)。

使用時(shí)只要在基材110的二個(gè)電極點(diǎn)116，118加上電流，即可使N型半導(dǎo)體層102與P型半導(dǎo)體層106與主動(dòng)層104間電子空穴交互作用而產(chǎn)生光線122，光線122的波長(zhǎng)與主動(dòng)層104的材料有關(guān)。此產(chǎn)生的光線122經(jīng)反射與折射后由透鏡120發(fā)射出去，因此透鏡120具有導(dǎo)引出光角度及保護(hù)芯片二個(gè)功能。

上述的結(jié)構(gòu)雖能產(chǎn)生光線，但其內(nèi)部的全反射與折射將使得光線從透鏡發(fā)射出去的方向不易控制，通常會(huì)產(chǎn)生如圖2所示的發(fā)光角度與強(qiáng)度分布圖，圖中可以看見此種透鏡120的設(shè)計(jì)使得發(fā)光角度124(光線發(fā)射出去的角度)大約在中心光軸126(0度位置)正/負(fù)35度左右之間，同時(shí)越靠近中心光軸的位置，其強(qiáng)度越強(qiáng)，圖中可以看見光強(qiáng)度較強(qiáng)區(qū)域128約在中心光軸126正/負(fù)12度左右，也就表示此種光源的均勻度不佳，對(duì)于需使用平面光源的應(yīng)用，并不合適。

關(guān)于控制光線發(fā)射方向的技術(shù)請(qǐng)參考圖3，其為美國第6,987,613號(hào)專利所提出的技術(shù)，圖中可以看見其為一芯片倒裝焊式(Flip?chip)的發(fā)光二極管芯片130，在其頂層132上方增設(shè)一個(gè)菲涅耳透鏡層134(Fresnel?lens?layer)，因此，從主動(dòng)層136發(fā)出的光線138即會(huì)在發(fā)光二極管芯片130的內(nèi)部(即圖的左側(cè)面、右側(cè)面、下側(cè)面)形成全反射，而于其出光面(圖的上面)經(jīng)過菲涅耳透鏡層134而發(fā)射出去，由于菲涅耳透鏡層134的特色即為能將光線平行的發(fā)出(即所謂的平準(zhǔn)光)，達(dá)到產(chǎn)生平面光源的目的。

雖然上述第6,987,613號(hào)專利能達(dá)到平面光源的目的，不過由于菲涅耳透鏡層134的制作流程較復(fù)雜，不易生產(chǎn)。

此外，在發(fā)光二極管的光線照射出去的面上制作透鏡的技術(shù)可再參考圖4，其為美國第7,023,022號(hào)專利所提出的概念，主要是在發(fā)光二極管芯片160出光面上設(shè)置微鏡體陣列層162，以使得光線自主動(dòng)層164發(fā)射至微鏡體陣列層162時(shí)不致于全反射，而能穿透出去，提升整體發(fā)光效能，但是對(duì)于光線的方向，并不能提供均勻的平面光源。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有微鏡體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，其在發(fā)光二極管芯片的出光面上迭置一透光層并制成鏡體，借該鏡體的作用，而將發(fā)光二極管發(fā)出的光線在發(fā)光角度內(nèi)予以均勻化，使得最大光強(qiáng)度分布的區(qū)域(靠近光軸的區(qū)域)由光軸附近向外移動(dòng)，使整體發(fā)光區(qū)域變大且均勻化(光強(qiáng)度較強(qiáng))，以提供均勻的平面光源。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種具有微鏡體結(jié)構(gòu)的發(fā)光二極管芯片，包括一發(fā)光結(jié)構(gòu)及一導(dǎo)光鏡體，發(fā)光結(jié)構(gòu)在被施加電流后，即產(chǎn)生光線并從一出光面射出，此出光面具有一中心光軸，而導(dǎo)光鏡體具有一迭置面及一導(dǎo)光面，該導(dǎo)光鏡體以該迭置面迭置于該出光面以由該導(dǎo)光面射出該光線，該導(dǎo)光面具有一以該中心光軸為中心的環(huán)形脊部，以形成一環(huán)形聚光區(qū)域，該導(dǎo)光面自該環(huán)形脊部朝該中心光軸方向內(nèi)凹，以形成一散光區(qū)域。

其中，發(fā)光結(jié)構(gòu)包含至少一N型半導(dǎo)體層、一主動(dòng)層及至少一P型半導(dǎo)體層，該N型半導(dǎo)體層與該P(yáng)型半導(dǎo)體層在被施加該電流后，該主動(dòng)層產(chǎn)生該光線并從該出光面射出。

此外，環(huán)形聚光區(qū)域?qū)⒔?jīng)過該環(huán)形聚光區(qū)域的光線偏折而朝向該中心光軸的方向射出；而散光區(qū)域?qū)⒔?jīng)過該散光區(qū)域的光線偏折而朝向遠(yuǎn)離該中心光軸的方向射出

因此，靠近光軸的光強(qiáng)度較強(qiáng)的區(qū)域能借散光域的偏折而使整個(gè)光強(qiáng)度較強(qiáng)的區(qū)域變大，而光強(qiáng)度較弱的區(qū)域則借環(huán)形聚光區(qū)域的偏折而在中心光軸附近聚焦，以便整體的發(fā)光均勻度提升，以滿足平面光源應(yīng)用的需求。

以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述，但不作為對(duì)本發(fā)明的限定。

附圖說明