[發明專利]一種GaN基藍、綠光偏振出光二極管的封裝結構

無效

• 申請號: 201110198894.6
• 申請日: 2011-07-15
• 公開（公告）號: CN102244184A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 曹冰;張桂菊;王欽華;黃奎;韓琴;王建峰;任國強;徐科
• 申請（專利權）人: 蘇州大學;蘇州納維科技有限公司
• 主分類號: H01L33/48
• 分類號: H01L33/48;H01L33/58;H01L33/60;H01L33/44
• 代理公司: 蘇州創元專利商標事務所有限公司 32103
• 代理人: 陶海鋒

技術領域

本發明涉及一種發光二極管（LED），特別涉及一種GaN基藍、綠光偏振出光二極管的封裝結構。

背景技術

發光二極管（LED）是一種當在正向方向上被電偏置時以受激方式發光的半導體光源裝置。當前，隨著半導體LED在照明、顯示等領域的廣泛應用，對LED進行出光特性的調控具有著巨大的研究和應用價值，偏振化出光LED是其中一個具有廣闊應用前景的方向，未來將可能在光電子器件、新型光顯示領域有著巨大的市場需求。

例如，在液晶平板顯示領域，LCD已成為顯示行業的主流技術。典型的LCD結構從上到下依次包含上偏振片、彩色濾光片、液晶層、TFT陣列基板、下偏振片和背光模組。液晶顯示器內部是將背光源發射出的光通過偏光片使其“偏振”，再轉換成所看到的影像。光源從光發射直到最后液晶輸出，光的利用按比例遞減，假設其在導光板中損失40％，通過下偏光片損失36％，通過液晶盒損失18％以及表面反射損失1％，由此LED顯示的最終利用率不到5％。但是，如果LED本身就是偏振發光的，則未來LCD的復雜結構就可以部分簡化，所帶來的將不僅是使用上的便利，裝置簡化將帶來的體積和材料耗費也會大大節省。另一方面，正如前面所述，為了獲得偏振光，傳統的方法是使用外置式的偏振片使LED發出的光偏振，這樣有50%以上的光就被直接濾掉了而得不到再利用，從而很大程度上使得LED的光利用效率無法進一步提高。

在本發明做出之前，中國發明專利（CN1547056）“射擊式偏振發光管及其偏振發光陣列”提出了一種射擊式偏振發光管，是將偏振片安裝在發光管前面并用透光膠封裝在殼體內。中國發明專利（CN101088175）“偏振的LED”采用在LED管芯的發光表面或者附近設置介質，并通過該介質使一種偏振態的光優先透射，并同時安置偏振轉換層，包含波片，用于改變被反射偏振光的振動方向，即p光和s光互相轉換。上述發明的技術方案涉及了發光二極的偏振出光，但對實現偏振出光后如何同時提高LED的出光效率并未涉及。

中國發明專利（CN101807653A）“一種偏振發光二極管封裝結構及出光方法”公開了一種偏振發光二極管的封裝結構，LED芯片的發光表面上依次安置波長選擇性薄膜、黃色熒光粉和偏振膜。該結構是針對白光LED設計，所述波長選擇性薄膜用于對藍光85～100%透射，對黃光85～100%反射，所述黃色熒光粉用于將LED發出的藍光激發黃光，混合成白光出射，同時可以將反射光通過熒光粉內的顆粒散射部分退偏振。該技術為針對白光LED設計，未涉及藍、綠光LED。

發明內容

本發明的目的是提供一種LED的封裝結構，使封裝的LED本身發出偏振光，并能使反射光能夠被循環利用，從而提高LED的發光效率。

本發明所采用的技術方案是提供一種GaN基藍、綠光偏振出光二極管的封裝結構，包括安置于基板上的GaN基藍或綠光LED芯片一只或多只，及封裝殼體；在所述LED芯片的出光面的上表面設置有偏振膜；在基板與LED芯片底部之間安置退偏振器，整體封裝于殼體內部。

所述的退偏振器包括采用具有梯度相位差的雙折射材料，或具有退偏振效應的液晶材料；所述的偏振膜為金屬線柵結構或多層介質膜結構。

采用上述技術方案的目的是為了同時提高LED的出光效率和實現偏振出光，其LED芯片的發光原理及過程是：LED芯片發出的藍或者綠光從出光面出射進入偏振膜，由于LED的發光是基本沒有偏振態的自然光，對于偏振膜來說，s和p兩個偏振態的光只有其中一個偏振態能夠通過偏振膜透射出去，另一個偏振態的光則被偏振膜反射，并再次進入LED芯片，大部分光最終會到達LED底面端，這樣被底部安置的退偏振器實現退偏振，并被LED底部基板材料反射后，再次到達表面偏振膜，并再次有部分光能夠出射。同時被反射回的光又一次循環到達底部退偏振器，經退偏振后被反復利用，如此循環。這樣，該LED封裝結構不僅能夠實現偏振態出光，同時反射光也被循環利用，可大大提高LED的出光效率，達到提高LED出光效率和實現偏振出光的雙重目標。

上述技術方案中，所述的金屬納米線柵結構或多層介質膜結構的偏振膜，使s偏振態或p偏振態的其中一種偏振態的光出射，另一種偏振態的光被反射。

所述采用具有梯度位相差的雙折射材料的退偏振器，可以是雙解石、石英、冰洲石等，其原理是：當偏振光通過具有一定梯度位相差的雙折射材料后，使光束在一個微小區域內干涉疊加，從而改變其有序狀態，使出射光的偏振度下降，實現退偏。