[實(shí)用新型]基于熒光陶瓷及雙層納米光柵的偏振白光LED及其封裝結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201620931980.1
• 申請日: 2016-08-24
• 公開（公告）號: CN206163523U
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林雨;王欽華;陳玲華;王淼;胡敬佩;曹冰
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州大學(xué)
• 主分類號: H01L33/50
• 分類號: H01L33/50;H01L33/58;B82Y20/00
• 代理公司: 蘇州創(chuàng)元專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司32103
• 代理人: 陶海鋒,孫周強(qiáng)

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及光學(xué)元件制備技術(shù)，具體涉及一種基于熒光陶瓷及雙層納米光柵結(jié)構(gòu)的GaN基偏振白光LED及其封裝結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著全球能源問題的不斷加劇，節(jié)能環(huán)保已漸漸成為全世界各國發(fā)展的主題。LED（light emitting diode）具有發(fā)光效率高、污染少、節(jié)約能源等特點(diǎn)，在很多應(yīng)用中顯示出巨大優(yōu)勢。而白光二極管（LED）作為一種光源，以其光效高、壽命久的特點(diǎn)在固態(tài)照明、液晶顯示、汽車前照燈等領(lǐng)域應(yīng)用十分廣泛，各國政府和企業(yè)在這方面的投入也越來越大，應(yīng)用前景極為看好。

在白光LED日益發(fā)展的同時(shí)，偏振白光光源作為普通白光的一種功能上的擴(kuò)展，在CCD偏振成像、光學(xué)存儲、光通信、光電探測、平板背光等方面具有特殊的應(yīng)用。尤其是在LCD（liquid crystal display）背光源中能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的非偏振光，這樣可以舍棄目前背光源模組中的下偏振片和增亮片，而舍棄的下偏振片原先要吸收29.3%的光效。顯而易見，偏振白光光源應(yīng)用在LCD中可以降低能耗、提高能量轉(zhuǎn)化效率以及獲得高對比度成像，符合節(jié)能環(huán)保的時(shí)代主題。

在過去幾十年的發(fā)展中，人們對于器件偏振特性的研究不在少數(shù)，但是這些器件主要還是應(yīng)用在紅外波段。對于可見光波段的偏振器件，由于加工工藝限制，很多設(shè)計(jì)的應(yīng)用在可見光范圍的納米結(jié)構(gòu)器件離真正的實(shí)際應(yīng)用還有一段距離。隨著深紫外光刻、電子束曝光、納米壓印、離子束刻蝕等微納米工藝的發(fā)展，微納米級別偏振器件也得到較快的發(fā)展。所以利用納米結(jié)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)高效偏振光（高透射率、高消光比或位相轉(zhuǎn)換）的輸出尤其是偏振白光，對于眾多領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用來說，具有較高的現(xiàn)實(shí)意義。白光LED作為極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦凸庠矗诤芏喾矫娑加袘?yīng)用，近幾年來發(fā)展十分迅速。白光LED行業(yè)做的比較成熟的主要是美國、歐盟還有日本。我國和這些國家主要的差距體現(xiàn)在藍(lán)光芯片和紫外芯片的研制上。目前，主要可以通過三種方式獲取白光LED，第一種是利用“藍(lán)光芯片+熒光粉”的組合方式來形成白光，第二種是利用多種單色光混合形成白光。第三種是多量子阱型。這幾種方法都已能成功產(chǎn)生白光器件。從制作工藝、生產(chǎn)效率及效益等方面來說，目前，可以投入大量生產(chǎn)的還是藍(lán)光芯片和黃色熒光粉這種組合方式。比如日本日亞化學(xué)公司就是利用這種方法將黃色熒光粉與藍(lán)光LED結(jié)合，研發(fā)了白光LED。經(jīng)過了一段時(shí)間的發(fā)展，這種生產(chǎn)方式已成為主流。隨著發(fā)光亮度和功率的不斷提高，傳統(tǒng)的點(diǎn)膠工藝以及有機(jī)封裝材料例如環(huán)氧樹脂，使得器件出光均勻性很難保證，而且不耐高溫，材料容易老化進(jìn)而影響使用壽命。

為了應(yīng)對這些問題，各國將重點(diǎn)放在了熒光材料的研究上，以及進(jìn)一步優(yōu)化LED的封裝方式。目前主要通過表面粗化處理、光子晶體、倒裝技術(shù)、熒光粉層遠(yuǎn)離等方式來提高LED的光提取效率。熒光封裝材料方面，2005年日本電氣玻璃公司制備了用于白光LED的微晶玻璃陶瓷熒光體；荷蘭飛利浦公司2008年報(bào)導(dǎo)了將熒光粉摻雜到氧化鋁多晶陶瓷中，實(shí)現(xiàn)與藍(lán)光芯片的封裝；國內(nèi)中山大學(xué)在YAG單晶中摻雜稀土再與藍(lán)光芯片封裝，得到白光；華南師范大學(xué)則將制備的玻璃熒光體直接用于封裝白光LED。2010年第十屆全球固態(tài)照明國際會(huì)議上，飛利浦公司再次展示了用熒光陶瓷封裝LED的最新成果，獲得顯色指數(shù)達(dá)90的各種色溫的白光。2011年上海國際新光源&新能源照明展覽上日亞公司展出了其采用Ce:YAG透明陶瓷封裝的白光LED產(chǎn)品。2015年上海光機(jī)所研究出的MgAl₂O₄-Ce:YAG透明熒光陶瓷在相關(guān)色溫5000K的條件下，最大流明效率達(dá)到99lm/W。