本發(fā)明涉及一種發(fā)光二極管芯片，尤其涉及一種包括分布式布拉格反射器以提高光提取效率的發(fā)光二極管芯片。

背景技術(shù)：

被構(gòu)造成發(fā)射藍(lán)光或UV光的氮化鎵基發(fā)光二極管用于各種應(yīng)用中，特別地，被構(gòu)造成發(fā)射用于背光單元或普通照明的混合光(例如白光)的不同類型的發(fā)光二極管封裝在市場上可買到。

由于發(fā)光二極管封裝件的光輸出通常取決于發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率，所以已經(jīng)作出了連續(xù)嘗試來提高發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。例如，在光出射面的一個表面上形成粗糙表面，或者對外延層或透明襯底的形狀進(jìn)行改進(jìn)，以提高發(fā)光二極管芯片的光提取效率。

可選擇地，將金屬反射器(例如，Al反射器)提供到光出射面的另一表面(例如，襯底的下表面)，以通過反射朝向芯片安裝平面行進(jìn)的光來提高發(fā)光效率?？梢酝ㄟ^使用金屬反射器對光進(jìn)行反射以減少光損耗來改善發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。然而，這種反射金屬可能因為氧化而造成反射不良，并且反射金屬器的反射率比較低。

因此，使用通過交替疊放具有不同折射率的材料而形成的分布式布拉格反射器(DBR)來實(shí)現(xiàn)高反射率，同時確保相對穩(wěn)定的反射特征。

DBR通常通過交替疊放高折射率材料層和低折射率材料層來形成。具體地，在包括中心波長的一定的光譜范圍內(nèi)(即在阻帶中)具有高反射率的DBR可以通過交替疊放高折射率材料層和低折射率材料層來形成，高折射率材料層和低折射率材料層中的各個材料層具有等于λ/4(λ：中心波長)的光學(xué)厚度(實(shí)際厚度×折射率)。

然而，阻帶不能簡單地通過將各自具有等于λ/4的光學(xué)厚度的高折射率材料層和低折射率材料層交替疊放而被充分加寬。為了克服這個問題，阻帶可通過將波長大于中心波長的DBR1與波長小于中心波長的DBR2進(jìn)行疊放而加寬，從而所提供的DBR基本上在整個可見光范圍內(nèi)具有高反射率。DBR每層的厚度可使用諸如Macleod或Filmstar之類的模擬工具進(jìn)行微調(diào)。

圖1是示出了通過使用模擬工具將DBR1和DBR2疊放來設(shè)計具有相對寬的阻帶的DBR的過程的模擬圖。

為了設(shè)計在425納米-700納米的波段內(nèi)具有90％或更高反射率的DBR，首先，參照555納米的中心波長(λ)，設(shè)計在555納米-700納米的波段內(nèi)具有高反射率的DBR1以及在555納米及更短波段內(nèi)具有高反射率的DBR2，并將它們一個在另一個上地疊放。此時，使用模擬工具對DBR1和DBR2中每個材料層的厚度進(jìn)行調(diào)節(jié)，從而實(shí)現(xiàn)在425納米-700納米的波段內(nèi)具有90％或更高反射率的DBR的設(shè)計。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

【技術(shù)問題】

在其中藍(lán)寶石襯底上形成包括有源層的氮化鎵基發(fā)光結(jié)構(gòu)并將DBR提供至襯底的下表面的結(jié)構(gòu)中，從有源層發(fā)射的一些光在穿過襯底后到達(dá)反射器。在這種情況下，光不僅以0°入射角(與反射器成直角)而且以各種入射角進(jìn)入反射器。具體地，在其中藍(lán)寶石襯底是圖案化的藍(lán)寶石襯底的結(jié)構(gòu)中，大于0°的傾斜入射角的光量增加。

圖2是示出取決于到達(dá)襯底下表面的光的入射角的光功率的示意圖。在這個圖中，Ex表示在襯底下表面上的沿X方向的入射角，Ez表示沿垂直于在襯底的下表面上的X方向的Z方向的入射角?；诎▓D案化的藍(lán)寶石襯底的發(fā)光二極管芯片的實(shí)際尺寸，通過時域有限差分(FDTD)數(shù)值分析方法以10°的間隔對基于到達(dá)襯底的下表面的光的入射角的光功率進(jìn)行分析。

參照圖2，以近似直角(即小于0°－10°的入射角)入射到襯底的下表面上的光的光功率小于約3.5％。反之，以20°或更高(具體地，在20°－50°范圍內(nèi))的角度入射的光的光功率約為60％或更高，其占據(jù)了到達(dá)襯底下表面的光的大部分功率。在采用圖案化藍(lán)寶石襯底(PSS)的結(jié)構(gòu)中，光被形成在襯底上的圖案散射，從而增加了到達(dá)襯底的下表面的光的入射角。因此，在采用圖案化的藍(lán)寶石襯底(PSS)的結(jié)構(gòu)中，由于大量的光以較大入射角到達(dá)襯底的下表面，所以必須通過考慮光的入射角來對被構(gòu)造成反射襯底的下表面上的入射光的DBR進(jìn)行設(shè)計。

另一方面，相對于以0°入射角進(jìn)入的光，在寬波長范圍內(nèi)，典型的DBR具有約100％的高反射。然而，隨著入射角的變化，DBR的阻帶朝短波長偏移且阻帶的頻譜帶寬變窄。此外，即使在阻帶內(nèi)，典型DBR受導(dǎo)致反射率降低的波動現(xiàn)象影響。

圖3A、圖3B和圖3C是模擬圖，其表示典型DBR的反射率隨入射角的變化而變化。

參見圖3A、圖3B和圖3C，可以看出隨著入射角增大至20°、25°和30°，阻帶朝短波長偏移并且阻帶的帶寬變窄。例如，在20°的入射角處，阻帶在長波長帶上向左偏移約65nm并且在短波長帶上向左偏移約20nm，因此阻帶的帶寬減少約45nm。此外，在25°的入射角處，阻帶在長波長帶上向左偏移約90nm并且在短波長帶上向左偏移約25nm，因此阻帶的帶寬減少約65nm。另外，在30°的入射角處，阻帶在長波長帶上向左偏移約120nm并且在短波長帶上向左偏移約30nm，因此阻帶的帶寬減少約90nm。同樣地，隨著入射角的增大，阻帶的帶寬預(yù)期將會進(jìn)一步減小。

另一方面，隨著入射角從20°增大到30°，在阻帶中觀察到具有相對低反射率的波動R?？梢钥闯?，波動R中的反射率隨著入射角的增大而逐漸減小。此外，隨著入射角的增大，波動R也朝短波長偏移。因此，例如，即使在阻帶包括450nm的情況下，在發(fā)出具有約450nm的波長(λe)的光的發(fā)光二極管芯片中，對于在20°到50°的入射角處進(jìn)入的光的反射率可因波動R而迅速降低。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種包括DBR的發(fā)光二極管芯片，所述DBR不僅相對于在直角處進(jìn)入的光還相對于在各種入射角處進(jìn)入的光均展現(xiàn)出良好的反射率以改善發(fā)光效率。

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供了一種分布式布拉格反射器，其可防止或抑制在阻帶中生成隨著入射角增大而表現(xiàn)出低反射率的波動。

【技術(shù)方案】

本發(fā)明的示例性實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管芯片，其包括：包括有源層的發(fā)光結(jié)構(gòu)；以及分布式布拉格反射器(DBR)，其布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的一側(cè)處以反射從發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)出的光，其中DBR包括具有高折射率的第一材料層和具有低折射率的第二材料層，所述第一材料層和第二材料層交替地堆疊在彼此上方，且相對于可見范圍的中心波長(λ：554nm)，包括：第一區(qū)域，其中具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一材料層的第一組和具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一材料層的第二組交替地布置；第二區(qū)域，其包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度且連續(xù)布置的第一材料層的第三組；以及第三區(qū)域，其布置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間且包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第一材料層和具有大于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層，第一區(qū)域被放置地比第二區(qū)域更接近發(fā)光結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的另一個示例性實(shí)施例提供一種發(fā)光二極管芯片，其包括：包括發(fā)出具有第一波長的光的有源層的發(fā)光結(jié)構(gòu)；以及分布式布拉格反射器(DBR)，其布置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的一側(cè)處以反射從發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)出的光，其中DBR包括具有低折射率的第一材料層和具有高折射率的第二材料層，所述第一材料層和第二材料層交替地堆疊在彼此上方，且相對于比第一波長長75nm至125nm的第二波長(λ)，包括：第一區(qū)域，其中具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一材料層的第一組和具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一材料層的第二組交替地布置；第二區(qū)域，其包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度且連續(xù)布置的第一材料層的第三組；以及第三區(qū)域，其布置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間且包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第一材料層和具有大于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層，第一區(qū)域被放置地比第二區(qū)域更接近發(fā)光結(jié)構(gòu)。

【有益效果】

根據(jù)示例性實(shí)施例，不僅相對于以直角進(jìn)入的光還相對于以各種入射角進(jìn)入的光，分布式布拉格反射器均展現(xiàn)出良好的反射率，從而改善包括該反射器的發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。具體地，根據(jù)示例性實(shí)施例，DBR可防止或抑制在阻帶中生成隨著入射角增大而表現(xiàn)出低反射率的波動，從而改善發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。另外，借助包括DBR的發(fā)光二極管芯片，發(fā)光二極管封裝以及照明裝置具有改善的發(fā)光效率。

附圖說明

圖1為模擬圖，其示出了使用模擬工具通過堆疊DBR1和DBR2設(shè)計具有相對寬阻帶的DBR的工藝。

圖2為圖表，其描述了取決于到達(dá)襯底下表面的光的入射角的光功率。

圖3A、圖3B和圖3C為模擬圖，其描述了典型DBR的反射率隨入射角的變化的變化。

圖4A為根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片100的剖面圖。

圖4B為根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片200的剖面圖。

圖5為描述了取決于位置的TiO₂/SiO₂對的光學(xué)厚度的圖表，其用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的DBR結(jié)構(gòu)。

圖6A、圖6B和圖6C是描繪如根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例設(shè)計的取決于入射角的DBR的反射率中的變化的模擬圖表。

圖7A為描述了取決于位置的光學(xué)厚度的圖表，其說明了其中具有較高光學(xué)厚度的第一組材料層與具有較小光學(xué)厚度的第二組材料層彼此分離的一個實(shí)例。

圖7B為描述了取決于位置的光學(xué)厚度的圖表，其說明了其中具有較高光學(xué)厚度的第一組材料層和具有較小光學(xué)厚度的第二組材料層被交替地布置的一個實(shí)例。

圖8為描述了取決于入射角的圖7A和圖7B的DBR的反射率的圖表。

圖9為描述了包含根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例的DBR的發(fā)光二極管芯片的光輸出的圖表。

圖10為其上應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的照明裝置的一個示例性實(shí)施例的分解透視圖。

圖11為其上應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的顯示器的一個示例性實(shí)施例的剖面圖。

圖12為其上應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的顯示器的另一示例性實(shí)施例的剖面圖。

圖13為其上應(yīng)用了根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的前燈的一個示例性實(shí)施例的剖面圖。

具體實(shí)施方式

在下文中，將參照附圖詳細(xì)的描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。通過舉例方式提供以下實(shí)施例，以便為那些本發(fā)明涉及的技術(shù)人員充分地傳達(dá)本發(fā)明的精神。相應(yīng)地，本發(fā)明并不限于此處公開的實(shí)施例，還可以以不同的形式來實(shí)施。在附圖中，為了清晰和描述目的，元件的帶寬、長度、厚度等會被夸大。在整個說明書中，相同的參考標(biāo)號表示具有相同或相似功能的相同元件。

根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例，發(fā)光二極管芯片包含：包含有源層的發(fā)光結(jié)構(gòu)；分布式布拉格反射器(DBR)，其被設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的一側(cè)以便反射從發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射的光。在這個示例性實(shí)施例中，DBR包含具有高折射率的第一材料層和低折射率的第二材料層，其中第一材料層和第二材料層彼此交替地堆疊。對于可見范圍的中心波長(λ：554nm)，DBR包含：第一區(qū)域，其中，具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一組第一材料層和具有大于0.25λ-10％以及小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二組第一材料層被交替地布置；第二區(qū)域，其包含光學(xué)厚度小于0.25λ-10％且連續(xù)設(shè)置的第三組第一材料層；和第三區(qū)域，其被設(shè)置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間并且包含具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第一材料層和具有大于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層。第一區(qū)域被放置成比第二區(qū)域更接近發(fā)光結(jié)構(gòu)。

在第一區(qū)域中，第一材料層被分成其光學(xué)厚度大于0.25λ+10％的第一組第一材料層和其光學(xué)厚度接近0.25λ的第二組第一材料層，并且這些組被交替的布置，從而改善DBR在中心波長(λ)附近以及在其波長大于中心波長的光譜范圍中的反射特性。借助這種結(jié)構(gòu)，DBR可以在進(jìn)入DBR的光的各種入射角下防止在阻帶中發(fā)生波動。

另外，第三區(qū)域被設(shè)置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間，從而防止在光譜區(qū)域的中心附近發(fā)生波動。

另一方面，對于寬的光譜范圍內(nèi)的入射光，其中第一區(qū)域被設(shè)置成比第二區(qū)域更靠近發(fā)光結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)可以提高反射效率。這是因為，較短波長的光可以比具有較長波長的光更深地滲透到DBR。

此外，第一組第一材料層可以包括具有小于0.3λ+10％的光學(xué)厚度的第一材料層，第三組第一材料層可具有大于0.2λ-10％的光學(xué)厚度。第一組第一材料層通常具有接近0.3λ的光學(xué)厚度，而第三組第一材料層通常具有接近0.2λ的光學(xué)厚度。因此，第一組第一材料層在比中心波長更長的波長范圍內(nèi)增大反射率，而第三組第一材料層在比中心波長更短的波長范圍內(nèi)增大反射率。

根據(jù)示例性實(shí)施例，第一材料層在第一區(qū)域中的光學(xué)厚度偏差小于第一材料層在第二區(qū)域中的光學(xué)厚度偏差。第一材料層在第一區(qū)域中的光學(xué)厚度偏差通過明確地區(qū)分第一組第一材料層的光學(xué)厚度和第二組第一材料層的光學(xué)厚度而增加。

第一區(qū)域內(nèi)的第二材料層包括具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一組第二材料層和具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二組第二材料層；第二區(qū)域中的第二材料層包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度且連續(xù)設(shè)置的第三組第二材料層；以及，第三區(qū)域中的第二材料層包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第二材料層和具有大于0.25λ且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二材料層。

在第一區(qū)域中，第二材料層可以被分成兩組，就像第一材料層那樣。第二材料層還可以包括第一組第二材料層和第二組第二材料層，其中第一組和第二組可以交替設(shè)置。

第一組第二材料層可以具有小于0.25λ+20％的光學(xué)厚度。此外，第一組第二材料層可以具有小于第一組第一材料層的平均光學(xué)厚度。

通常來說，具有高折射率的材料層具有高于具有低折射率材料層的光吸收率。因此，具有高折射率的第二材料層的光學(xué)厚度可以被調(diào)整為比具有低折射率的第一材料層的光學(xué)厚度小，以減少光吸收所造成的光損失。具體地講，在具有相對較大光學(xué)厚度的第一區(qū)域中，第二材料層的厚度可以相對減小，以實(shí)現(xiàn)對光吸收引起的光損失的有效預(yù)防。

第二材料層在第一區(qū)域中的光學(xué)厚度偏差大于第二材料層在第二區(qū)域中的偏差。在第一區(qū)域中，第二材料層可被分成具有不同光學(xué)厚度的兩組，就像第一材料層那樣。與此相反，在第二區(qū)域中，第二材料層具有基本上類似的光學(xué)厚度，因此具有相對小的厚度偏差。

在一些示例性實(shí)施例中，第三區(qū)域可還包括具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二材料層。此外，DBR還可以包括設(shè)置在第三區(qū)域中、具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層。

第三區(qū)域包括的層少于第一區(qū)域和第二區(qū)域。然而，第三區(qū)域中的層可以具有比第一區(qū)域或第二區(qū)域更多樣的光學(xué)厚度。

在一些示例性實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片還可以包括設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)與DBR之間的襯底。該襯底可以是圖案化藍(lán)寶石襯底(PSS)。光線以20°至50°范圍的入射角度入射到DBR，由此，發(fā)光二極管芯片可以通過根據(jù)本示例性實(shí)施例的DBR維持高反射率。

發(fā)光二極管芯片還可以包括設(shè)置在襯底與DBR之間且由與DBR中第一材料層相同的材料形成的中間層，其中中間層具有比第一材料層更大的厚度。中間層減小了襯底的粗糙底表面對形成在襯底底表面上的DBR的影響。

發(fā)光二極管芯片可以還包括設(shè)置在DBR最上層從而面對中間層的表面層，其中表面層由與DBR中第一材料層相同的材料形成，并且具有大于第一材料層的厚度。表面層防止了在發(fā)光二極管芯片的封裝時DBR被發(fā)光二極管芯片的安裝平面的粗糙表面損壞。

在一些示例性實(shí)施例中，發(fā)光二極管芯片可以還包括設(shè)置在DBR和發(fā)光結(jié)構(gòu)之間以面對DBR的襯底。例如，發(fā)光二極管芯片可以是倒裝芯片發(fā)光二極管芯片，使有源層中產(chǎn)生的光線在被DBR反射之后通過襯底被放出。

在一些示例性實(shí)施例中，有源層可以產(chǎn)生藍(lán)光。具體地講，有源層可以發(fā)射具有425納米至475納米范圍內(nèi)波長的光，例如，具有比中心波長(554納米)短約100納米的波長的藍(lán)光。

如這里使用的，術(shù)語“高折射率”和“低折射率”被用于指示第一材料層的折射率與第二材料層的折射率之間的差異。也就是，低折射率的第一材料層具有比高折射率的第二材料層更低的折射率。在一個示例性實(shí)施例中，第一材料層可以是SiO₂層，且第二材料層可以是TiO₂層。例如，SiO₂層可具有約1.47的折射率，且TiO₂層可具有約2.41的折射率。應(yīng)當(dāng)被理解的是，第一材料層和第二材料層并不限于SiO₂層和TiO₂層。只要第一材料層和第二材料層具有不同的折射率且是光學(xué)透明的，不僅絕緣層而且半導(dǎo)體層可以被用作為第一和第二材料層。這里，例如SiO₂層和TiO₂層的電介質(zhì)層由于其高透光率、易沉積和相對大的折射率差異而是更合適的。

根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例，發(fā)光二極管芯片包括：發(fā)光結(jié)構(gòu)，其包括發(fā)射具有第一波長的光的有源層；以及分布式布拉格反射器(DBR)，其設(shè)置在發(fā)光結(jié)構(gòu)的一側(cè)，以便反射從發(fā)光結(jié)構(gòu)發(fā)射出的光。在這個示例性實(shí)施例中，DBR包括具有低折射率的第一材料層和具有高折射率的第二材料層，其中，第一和第二材料層彼此交替地堆疊。針對比第一波長長75nm到125nm的第二波長(λ)，DBR包括第一區(qū)域，在該第一區(qū)域中，交替地布置有第一組第一材料層和第二組第一材料層，該第一組第一材料層具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度，該第二組第一材料層具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度；第二區(qū)域，該第二區(qū)域包括第三組第一材料層，其具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度且被連續(xù)地布置；以及設(shè)置在第一區(qū)域與第二區(qū)域之間的第三區(qū)域，且該第三區(qū)域包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第一材料層和具有大于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層，其中，與第二區(qū)域相比，第一區(qū)域被設(shè)置的更接近于發(fā)光結(jié)構(gòu)。

在根據(jù)該示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片中，為了DBR的設(shè)計，比從有源層發(fā)射出的光的第一波長長75nm到125nm的第二波長被設(shè)置為參考波長(λ)。第二波長可以比第一波長長100nm。從有源層發(fā)射出的光的波長根據(jù)有源層的材料可能有所不同。因此，該DBR可以參考第二波長(λ)來制作，該第二波長比第一波長長100nm，以便實(shí)現(xiàn)從有源層發(fā)出的光的有效反射，同時還相對于以DBR的各種入射角進(jìn)入DBR的光保持高的反射率。

下面，將參照附圖來更加詳細(xì)地描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例。

圖4A是根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片100的剖視圖。

參考圖4A，該發(fā)光二極管芯片100包括襯底21、發(fā)光結(jié)構(gòu)30和DBR43。該發(fā)光二極管芯片100還可包括緩沖層23、透明電極31、第一電極焊盤33、第二電極焊盤35、電流阻擋層39、中間層41和表面層45。

襯底21可以是任何透明襯底，其可以是但不限于例如藍(lán)寶石襯底或SiC襯底。襯底21可以是適合于GaN基化合物半導(dǎo)體層的生長的生長襯底。例如，襯底21可具有在其上表面形成的預(yù)定圖案，如圖案化的藍(lán)寶石襯底(PSS)。由于圖案化的藍(lán)寶石襯底通常允許光以范圍在20°到50°內(nèi)的入射角進(jìn)入其底表面，因此根據(jù)本發(fā)明的DBR在被應(yīng)用于其上時可以更有效地展示出有利的效果。

發(fā)光結(jié)構(gòu)30設(shè)置在襯底21的上表面上。發(fā)光結(jié)構(gòu)30包括第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25、第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29和介入在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29之間的有源層27。這里，第一導(dǎo)電型和第二導(dǎo)電型是相反的導(dǎo)電類型，且第一導(dǎo)電型為n型和第二導(dǎo)電型為p型，或者反過來。

第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25、有源層27和第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29可以由GaN基化合物半導(dǎo)體材料，也就是(Al,In,Ga)N形成。有源層27的組成元素和組合物被確定，以使得該有源層27可發(fā)射具有期望波長的光，例如，紫外光或藍(lán)光。如圖中所示，第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25和/或第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29可以由單層組成，或可以具有多層結(jié)構(gòu)。此外，有源層27可具有單量子阱結(jié)構(gòu)或多量子阱結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步，緩沖層23可介入在襯底21與第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25之間。

半導(dǎo)體層25、27、29可以由MOCVD或MBE形成，且第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25可以進(jìn)行圖案化處理，以便通過光刻和蝕刻來暴露該第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的一些區(qū)域。

透明電極層31可以使用例如ITO、ZnO或Ni/Au形成在第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29上。透明電極層31具有比第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29更低的電阻率，且因而傳播電流。第一電極焊盤33(例如n型電極焊盤33)形成在第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25上，并且第二電極焊盤35(例如p型電極焊盤35)形成在透明電極層31上。如圖中所示，p型電極焊盤35可以通過透明電極層31電連接至第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29。

在電極焊盤35與第二導(dǎo)電型半導(dǎo)體層29之間設(shè)置有電流阻擋層39。電流阻擋層39可設(shè)置在透明電極層31的下方，或可設(shè)置在透明電極層31之上。在其中電流阻擋層39設(shè)置在透明電極層31與電極焊盤35之間的結(jié)構(gòu)中，電極焊盤35可以通過延伸腿(未示出)電連接至透明電極層31。

電流阻擋層39反射在有源層27內(nèi)生成的且朝向電極焊盤35行進(jìn)的光。這樣一種電流阻擋層39可被形成相對于在有源層27中生成的光具有高的反射率，且可由其中具有不同折射率的電介質(zhì)層(例如TiO₂層和SiO₂層)彼此相互交替地堆疊的分布式布拉格反射器組成。這種結(jié)構(gòu)可以防止由于電極焊盤35的光吸收引起的光損耗，因而提高了發(fā)光二極管芯片的發(fā)光效率。

DBR 43設(shè)置在襯底21的下側(cè)。也就是，襯底21介于發(fā)光結(jié)構(gòu)30與DBR 43之間。DBR 43通過交替地堆疊第一材料層和第二材料層形成，該第一材料層具有第一折射率(低折射率)，例如SiO₂層(n：約1.47)，該第二材料層具有第二折射率(高折射率)，例如TiO₂層(n：約2.41)。以下參考圖5將更詳細(xì)地描述DBR 43的堆疊結(jié)構(gòu)。

中間層41可介入在襯底21與DBR 43之間。中間層41可由與第一材料層相同的材料(例如SiO₂)形成。中間層41用于防止在襯底21的底表面上形成的DBR 43受到襯底21的底表面的表面狀態(tài)的影響，且該中間層41比第一材料層厚。例如，中間層41可具有300nm到500nm的厚度，特別是400nm。

此外，表面層45可形成作為DBR 43的最上層，以便覆蓋DBR 43。表面層45消除了在封裝發(fā)光二極管芯片100時將發(fā)光二極管芯片100安裝于其上的安裝平面的表面狀態(tài)對DBR 43的影響，且被形成相對高的厚度，像中間層41一樣。例如，表面層45可具有300nm到500nm的厚度，特別是400nm。

在這個示例性實(shí)施例中，DBR 43被設(shè)置成面向發(fā)光結(jié)構(gòu)30，且襯底21介入在它們兩者之間。在有源層27中生成的光由DBR 43反射，以從發(fā)光二極管芯片100向上發(fā)射。

圖4B是根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片200的剖視圖。

參考圖4B，在這個示例性實(shí)施例中，DBR 53大致類似于DBR 47，除了DBR 53經(jīng)由發(fā)光結(jié)構(gòu)30被設(shè)置成面向襯底21。如在該圖中所示，DBR 53可覆蓋透明電極層31以及第一導(dǎo)電型半導(dǎo)體層25的暴露表面。DBR 53將在有源層27中生成的光朝向襯底21反射。以下參考圖5將更詳細(xì)地描述DBR 53的結(jié)構(gòu)。

發(fā)光二極管芯片200可以是例如倒裝芯片型發(fā)光二極管芯片。因而，透明電極層31、n型電極焊盤33和p型電極焊盤35的詳細(xì)形狀和位置可以被改進(jìn)以適用于倒裝芯片型發(fā)光二極管芯片。

如參考圖4A和圖4B所描述的，DBR 43和DBR 53可在襯底21的下表面或發(fā)光結(jié)構(gòu)30的上表面上形成。盡管在此未示出，DBR可以介入襯底21與發(fā)光結(jié)構(gòu)30之間。在這個示例性實(shí)施例中，DBR可利用例如半導(dǎo)體層來形成。

圖5為描述了取決于位置的TiO₂/SiO₂對的光學(xué)厚度的圖表，其用于說明根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的DBR結(jié)構(gòu)。在這里，光學(xué)厚度指的是與可視范圍內(nèi)的中心波長(λ：554nm)有關(guān)的厚度。

形成第一材料層和第二材料層的順序并不重要且根據(jù)狀況可能改變。例如，如在圖4A中所示的實(shí)施例中，在中間層41由與第一材料層相同的材料(例如，SiO₂)形成的結(jié)構(gòu)中，DBR 43的第一層可以是第二材料層。可替換地，在中間層41可以省略的結(jié)構(gòu)中，DBR 43的第一層可以是第一材料層。此外，在如圖4B中所示的實(shí)施例中，在不需要中間層41的結(jié)構(gòu)中，DBR53的第一層可以是第一材料層或第二材料層。通常地，由于SiO₂層的粘合強(qiáng)度優(yōu)于TiO₂層的粘合強(qiáng)度，該SiO₂層可以被用作為被粘合至襯底21或發(fā)光結(jié)構(gòu)30的層。

另一方面，形成于DBR 43或53的表面上的表面層45具有相對大的厚度以保護(hù)DBR 43或DBR 53，且可以由與第一材料層相同的材料形成。因此，除了表面層45之外的DBR 43的最后一層通常為第二材料層并且不形成一對。

圖5示出了插入在中間層41和表面層45之間的DBR43，其中DBR 43的第一層和最后一層為第二材料層(TiO₂層)。這里，第二材料層(TiO₂層)/第一材料層(SiO₂層)構(gòu)成一對且最后的第二材料層不會形成一對。

參照圖5，可以確認(rèn)，DBR的結(jié)構(gòu)可以明顯地分成第一區(qū)域、第二區(qū)域和第三區(qū)域。這里，第一區(qū)域比第二區(qū)域更接近于發(fā)光結(jié)構(gòu)30放置，第三區(qū)域介于第一區(qū)域和第二區(qū)域之間。

(第一區(qū)域)

第一區(qū)域用于增加中心波長(λ)附近以及具有比中心波長(λ)更長的波長的光譜區(qū)域中的反射率。因此，在第一區(qū)域中，第一材料層和第二材料層通常具有接近0.25λ或大于0.25λ的光學(xué)厚度。

確切地說，在第一區(qū)域中，第一材料層(SiO₂層)被分成具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一組第一材料層和具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二組第一材料層。第一組第一材料層和第二組第一材料層交替布置。如圖5所示，具有相對大厚度的第一組第一材料層和具有相對小厚度的第二組第一材料層交替布置。第一組第一材料層可以在第二組第一材料層之前形成，反之亦然。

此外，第一組第一材料層通常具有小于0.3λ+10％的光學(xué)厚度。在本示例性實(shí)施例中，第一組包括五個第一材料層，且該第一組中除了第一層之外的四個層具有小于0.3λ+10％的光學(xué)厚度。

在第一區(qū)域中，第二材料層(例如，SiO₂層)包括具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第一組第二材料層和具有大于0.25λ-10％且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二組第二材料層。

第一組第二材料層的光學(xué)厚度與第二組第二材料層的光學(xué)厚度明顯不同。此外，可以看出，盡管第一組第二材料層和第二組第二材料層并非完全交替布置，但第一和第二組第二材料層中的大部分是交替布置的。

另一方面，第一組第二材料層通常具有小于第一組第一材料層的光學(xué)厚度。進(jìn)一步地，第一組第二材料層具有小于第一組第一材料層的平均光學(xué)厚度。由于具有較大折射率的第二材料層顯示出比具有較低折射率的第一材料層更大的光吸收率，故第一組第二材料層可以形成為具有相對小的厚度以降低光損失。

第一組第二材料層可以具有小于0.25λ+20％(即，0.3λ)的光學(xué)厚度。相反地，第一組第一材料層通常具有大于0.25λ+20％的光學(xué)厚度。

另一方面，盡管第二組第二材料層還可具有小于第二組第一材料層的光學(xué)厚度以降低光損失，但由于第二組第二材料層具有小于第一組第二材料層的光學(xué)厚度，故第二組第二材料層的厚度降低不會對光損失降低提供實(shí)質(zhì)效果。因此，第二組第二材料層和第二組第一材料層可基本具有類似的光學(xué)厚度。

(第二區(qū)域)

提供了第二區(qū)域以增加具有比中心波長(λ)更短的波長的光譜區(qū)域中的反射率。因此，在第二區(qū)域中，第一材料層和第二材料層通常具有小于0.25λ的光學(xué)厚度。

確切的說，第二區(qū)域包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度并連續(xù)布置的第三組第一材料層。此外，第三組第一材料層具有大于0.2λ-10％的光學(xué)厚度。

參照圖5，可以清楚地看出，第二區(qū)域中的第一材料層的光學(xué)厚度偏差小于第一區(qū)域中的第一材料層的光學(xué)厚度偏差。由于第一區(qū)域中的第一組第一材料層和第二組第一材料層具有明顯不同的光學(xué)厚度，故第一區(qū)域中的第一材料層具有大于第二區(qū)域中的第一材料層(其通常具有較小的光學(xué)厚度)的光學(xué)厚度。

在第二區(qū)域中，第二材料層包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度并連續(xù)布置的第三組第二材料層。在第二區(qū)域中，僅第一第二材料層(即，第十三對中的第二材料層)具有大于0.25λ-10％的光學(xué)厚度，且所有的其他第二材料層具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度。

(第三區(qū)域)

第三區(qū)域設(shè)置在第一區(qū)域和第二區(qū)域之間以去除在堆疊具有不同反射段的DBR時產(chǎn)生的波動。

第三區(qū)域通常是由很少數(shù)量的對組成。如從圖5中可以看到的那樣，在此示例性實(shí)施例中，第一區(qū)域是由最多數(shù)量的對組成，且第三區(qū)域是由最小數(shù)量的對組成。

確切地說，第三區(qū)域包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第一材料層和具有大于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層。另外，第三區(qū)域可以包括具有大于0.25λ-10％并且小于0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層。

另外，在第三區(qū)域中，第二材料層包括具有小于0.25λ-10％的光學(xué)厚度的第二材料層和具有大于0.25λ并且小于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二材料層。另外，在第三區(qū)域中，第二材料層可以進(jìn)一步包括具有大于0.25λ+10％的光學(xué)厚度的第二材料層。

在由相對較少數(shù)量的對組成的第三層中，第一材料層和第二材料層具有比第一區(qū)域和第二區(qū)域中的材料層更多樣的光學(xué)厚度。

根據(jù)此示例性實(shí)施例，設(shè)置成相對靠近發(fā)光結(jié)構(gòu)30并且反射長波長帶中的光的第一區(qū)域中的第一和第二材料層被分成具有較高光學(xué)厚度的第一組和具有較小光學(xué)厚度的第二組，由此即使在其中入射角增大的情況下也能夠?qū)崿F(xiàn)對產(chǎn)生在阻帶中的波動的消除。

雖然在此示例性實(shí)施例中第一區(qū)域是由9對組成、第二區(qū)域是由7.5對組成且第三區(qū)域是由3對組成，但是應(yīng)當(dāng)理解的是，在其它示例性實(shí)施例中可改變對數(shù)。然而，應(yīng)注意，其中第一區(qū)域中的對數(shù)大于其它區(qū)域中的對數(shù)的結(jié)構(gòu)有利于補(bǔ)償長波長帶中的反射率。

構(gòu)成DBR的層中的每一個的光學(xué)厚度可使用諸如Macleod或Filmstar的模擬工具來調(diào)整。另外，DBR的材料層中的每一個可使用離子輔助沉積設(shè)備形成在襯底21的底面上或發(fā)光結(jié)構(gòu)30的上表面上。

圖6A、6B和6C是描繪如根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例設(shè)計的取決于入射角的DBR的反射率中的變化的模擬圖表。

圖5中示出了DBR的材料層中的每一個的光學(xué)厚度。另外，在取決于入射角的反射率中的變化的模擬中增加了厚度為400nm的SiO₂中間層41和厚度為400nm的SiO₂表面層45，且模擬結(jié)果連同0度入射角下的反射率一起被示出。

參考圖6A、6B和6C，根據(jù)此示例性實(shí)施例的DBR關(guān)于以0°入射角進(jìn)入的光在約410nm至700nm的光譜區(qū)域中展現(xiàn)出90％或更高的反射率。因此，在其中發(fā)光二極管芯片與熒光體一同使用的結(jié)構(gòu)中，從熒光體中產(chǎn)生并且進(jìn)入發(fā)光二極管芯片的光可使用DBR來反射。

另一方面，可以看到的是，隨著入射角增加至20°、25°和30°，阻帶朝短波長移動且阻帶的帶寬變窄。然而，可以看到，根據(jù)此示例性實(shí)施例的DBR在約550nm的波長下保持大致100％的反射率，并且不會在阻帶中產(chǎn)生波動。

因此，可使用根據(jù)此示例性實(shí)施例的DBR來實(shí)現(xiàn)發(fā)光二極管芯片中光的有效反射，該發(fā)光二極管芯片發(fā)射具有例如420nm至500nm的波長的藍(lán)光。

根據(jù)此示例性實(shí)施例，在DBR的第一區(qū)域中，具有較高光學(xué)厚度的第一材料層的第一組和具有較小光學(xué)厚度的第一材料層的第二組交替地布置，且具有較高光學(xué)厚度的第二材料層的第一組和具有較小光學(xué)厚度的第二材料層的第二組也大致上交替地布置。因而，具有其中具有不同光學(xué)厚度的第一和第二材料層交替地布置的結(jié)構(gòu)的DBR可展現(xiàn)出比具有其中第一組和第二組彼此分開的結(jié)構(gòu)的DBR更優(yōu)越的反射特性。這將參考圖7和8更詳細(xì)地描述。

圖7A是描繪取決于位置的光學(xué)厚度的圖表，其說明了其中具有較高光學(xué)厚度的材料層的第一組和具有較小光學(xué)厚度的材料層的第二組彼此分開的一個實(shí)例。圖7B是描繪取決于位置的光學(xué)厚度的圖表，其說明了其中具有較高光學(xué)厚度的材料層的第一組和具有較小光學(xué)厚度的材料層的第二組交替地布置的一個實(shí)例。

各自具有0.3λ的光學(xué)厚度的第一材料層和第二材料層的第一組以及各自具有0.25λ的光學(xué)厚度的第一材料層和第二材料層的第二組可以不同方式布置。例如，第一組和第二組可以被布置成彼此分開(圖7A)或可以交替地布置(圖7B)。在此處，DBR是由8.5對組成。

圖8是描繪圖7A和7B的DBR取決于入射角的反射率的圖表。

參照圖8，圖7A中的DBR提供了其中處于0°入射角下的反射率A-0°不具有清晰邊界的阻帶。相反地，圖7B中的DBR提供了其中處于0°入射角下的反射率B-0°具有清晰邊界的阻帶。如由處于30°入射角下的A-30°和B-30°所指示的那樣，在圖7B中所示的DBR的阻帶具有更清晰的邊界。

相應(yīng)地，可以看出，在具有不同光學(xué)厚度的材料層的布置中，其中具有較大厚度的材料層和具有較小厚度的材料層交替地布置的結(jié)構(gòu)可以改進(jìn)反射特性。

在另一方面，基于FDTD數(shù)值分析，使用典型的DBR和按照本發(fā)明的示例性實(shí)施例的DBR來分析處于芯片級和處于封裝級的光提取率。在這種分析中，DBR設(shè)為設(shè)置在襯底的下表面并且其它部件具有與實(shí)際的發(fā)光二極管芯片相同的尺寸。

從這種分析中，可以看出，在芯片級上，與在使用典型DBR(63.10％)的情況下相比，在使用根據(jù)該示例性實(shí)施例的DBR(63.35％)的情況下總光提取率增加了約0.25％。此外，在芯片級處，在使用典型的DBR的情況下通過襯底的下表面放出的光為0.35％，在使用根據(jù)該示例性實(shí)施例的DBR的情況下降低至0.15％。進(jìn)一步地，可以看出，在封裝級處，與在使用典型DBR(65％)的情況下相比，在使用根據(jù)該示例性實(shí)施例的DBR(65.53％)的情況下總光提取率增加了約0.53％。這種光提取率的增加是在相同的條件下僅通過DBR的改變發(fā)生的，并且是非常顯著的結(jié)果。

圖9示出了使用其上應(yīng)用了典型的DBR(比較示例)和根據(jù)示例性實(shí)施例的DBR(本發(fā)明的示例)的實(shí)際發(fā)光二極管芯片的在芯片級上的光輸出。

參照圖9，在20mA處，比較示例的發(fā)光二極管芯片具有80.83mW的平均光輸出，且本發(fā)明示例的發(fā)光二極管芯片具有81.91mW的平均光輸出。相應(yīng)地，可以看出，發(fā)光二極管芯片的光提取率可以通過改變DBR的設(shè)計來改進(jìn)，由此發(fā)光二極管芯片的光輸出可增加。

在該示例性實(shí)施例中，參照可見光范圍的中心波長(即為554nm的波長)來設(shè)置DBR的每個材料層的光學(xué)厚度。對于配置為發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光二極管芯片，當(dāng)考慮到隨著入射角的增加阻帶朝向短波長移動時，建立以可見光范圍的中心波長為中心波長是有意義的。此外，在其中發(fā)光二極管芯片與熒光體一起使用的結(jié)構(gòu)中，當(dāng)考慮到關(guān)于通過熒光體發(fā)射出的光的反射時，DBR需要參照中心波長進(jìn)行設(shè)計。

然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明不局限于配置為發(fā)射藍(lán)光的發(fā)光二極管芯片且也不局限于包括與發(fā)光二極管芯片一起的熒光體的結(jié)構(gòu)。相應(yīng)地，本發(fā)明還可以應(yīng)用到配置為發(fā)射UV光的發(fā)光二極管芯片，且在這種情況下，可通過考慮從發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光的波長(第一波長)選擇新的參照波長(第二波長)來替代可見光范圍的中心波長。

第二波長可以比第一波長長75nm至125nm。即使當(dāng)隨著入射角的增大阻帶朝向短波長移動時，相對于從發(fā)光二極管芯片發(fā)射的光，DBR可通過以這種方式來設(shè)置第二波長維持高反射率。如果第二波長比第一波長長小于75nm，第一波長太接近于第二波長，從而隨著入射角增加，相對于具有第一波長的光，DBR會經(jīng)歷反射率的減少。如果第二波長比第一波長長125nm或更多，則會難以制造在0°入射角上相對于具有第一波長的光具有高反射率的DBR。具體地說，第二波長比第一波長長約100nm。

除了第二波長設(shè)置為參照波長來替代中心波長554nm之外，第一材料層和第二材料層中的每一個的光學(xué)厚度可設(shè)置為如上所述。

本文中，盡管SiO₂層和TiO₂層分別被示為第一材料層和第二材料層，但應(yīng)該理解，本發(fā)明不限于此，且其它的絕緣層或半導(dǎo)體層也可以用作第一和第二材料層。

圖10是其上應(yīng)用有根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的照明設(shè)備的一個示例性實(shí)施例的分解透視圖。

參照圖10，根據(jù)本實(shí)施例的照明設(shè)備包括擴(kuò)散蓋1010、發(fā)光二極管模塊1020、和主體1030。主體1030可容納發(fā)光二極管模塊1020并且擴(kuò)散蓋1010可以設(shè)置在主體1030上以覆蓋發(fā)光二極管模塊1020的上側(cè)。

主體1030可以具有任何形狀，只要該主體可將電功率供應(yīng)至發(fā)光二極管模塊1020并同時容納和支撐發(fā)光二極管模塊1020。例如，如圖中所示，主體1030可以包括主體外殼1031、電源1033、電源外殼1035以及電源連接段1037。

電源1033被容納在電源外殼1035中以電連接至發(fā)光二極管模塊1020，并且可以包括至少一個IC芯片。IC芯片可以調(diào)節(jié)、改變或控制供應(yīng)給發(fā)光二極管模塊1020的電功率。電源外殼1035可以容納和支撐電源1033。其中固定有電源1033的電源外殼1035可以被設(shè)置在主體外殼1031內(nèi)。電源連接段1037被設(shè)置在電源外殼1035的下端處并且耦合至電源外殼1035。因此，電源連接段1037電連接至電源外殼1035內(nèi)的電源1033并且可以充當(dāng)功率可通過其從外部電源供應(yīng)至電源1033的通道。

發(fā)光二極管模塊1020包括襯底1023以及設(shè)置在襯底1023上的發(fā)光二極管芯片1021。發(fā)光二極管模塊1020可以被設(shè)置在主體外殼1031的上部處并且電連接至電源1033。

可以使用能夠支撐發(fā)光二極管芯片1021的任何襯底作為襯底1023，而不受任何限制。例如，襯底1023可以包括上面形成互連件的印刷電路板。襯底1023可以具有與形成于主體外殼1031的上部處的固定部分相對應(yīng)的形狀，以便穩(wěn)定地固定至主體外殼1031。發(fā)光二極管芯片1021可以包括根據(jù)上述實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片中的至少一個。

擴(kuò)散蓋1010被設(shè)置在發(fā)光二極管芯片1021上并且可以被固定至主體外殼1031上以遮蓋發(fā)光二極管芯片1021。擴(kuò)散蓋1010可以由透光材料形成，且照明設(shè)備的光定向可以通過調(diào)節(jié)擴(kuò)散蓋1010的形狀和光學(xué)透射率而調(diào)整。因而，擴(kuò)散蓋1010可以根據(jù)照明設(shè)備的用途和應(yīng)用場合而修改成各種形狀。

圖11是應(yīng)用有根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的顯示器的一個示例性實(shí)施例的剖面圖。

根據(jù)此實(shí)施例的顯示器包括顯示面板2110、將光供應(yīng)至顯示面板2110的背光單元以及支撐顯示面板2110的下緣的面板導(dǎo)向器。

顯示面板2110沒有特別限制并且可以是(例如)包括液晶層的液晶面板。柵極驅(qū)動PCB可以被進(jìn)一步設(shè)置在顯示面板2110的邊緣處以將驅(qū)動信號供應(yīng)至柵極線。在此處，柵極驅(qū)動PCB可以形成在薄膜晶體管襯底上而非形成在單獨(dú)的PCB上。

背光單元包括光源模塊，其包括至少一個襯底以及多個發(fā)光二極管芯片2160。背光單元可以進(jìn)一步包括底蓋2180、反射片2170、擴(kuò)散板2131以及光學(xué)片2130。

底蓋2180可以在其上側(cè)處敞開以接收襯底、發(fā)光二極管芯片2160、反射片2170、擴(kuò)散板2131以及光學(xué)片2130。另外，底蓋2180可以耦合至面板導(dǎo)向器。襯底可以被設(shè)置在反射片2170下方以被反射片2170包圍。或者，當(dāng)反射材料被涂布至其表面上時，襯底可以被設(shè)置在反射片2170上。另外，多個襯底可以被布置成彼此平行。然而，應(yīng)當(dāng)了解，其它實(shí)施方案也是可行的且光源模塊可以包括單個襯底。

發(fā)光二極管芯片2160可以包括根據(jù)上述實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片中的至少一個。發(fā)光二極管芯片2160可以規(guī)則地以預(yù)定圖案布置在襯底上。另外，透鏡2210可以被設(shè)置在每個發(fā)光二極管芯片2160上以改進(jìn)從多個發(fā)光二極管芯片2160發(fā)出的光的均勻性。

擴(kuò)散板2131和光學(xué)片2130被設(shè)置在發(fā)光裝置2160上。發(fā)射自發(fā)光裝置2160的光可以通過擴(kuò)散板2131和光學(xué)片2130以片狀光的形式被供應(yīng)至顯示面板2110。

以此方式，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片可以應(yīng)用至直接型顯示器，如根據(jù)此實(shí)施例的顯示器這樣。

圖12是應(yīng)用有根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的顯示器的另一個示例性實(shí)施例的剖面圖。

根據(jù)此實(shí)施例的顯示器包括上面顯示圖像的顯示面板3210，以及被設(shè)置在顯示面板3210的后側(cè)處并且將光發(fā)射至顯示面板3210的背光單元。另外，顯示器包括支撐顯示面板3210并且接收背光單元的框架，以及包圍顯示面板3210的蓋3240、3280。

顯示面板3210沒有特別限制，并且可以是例如包括液晶層的液晶面板。柵極驅(qū)動PCB可以被進(jìn)一步設(shè)置在顯示面板3210的邊緣處以將驅(qū)動信號供應(yīng)至柵極線。在此處，柵極驅(qū)動PCB可以形成在薄膜晶體管襯底上而非形成在單獨(dú)的PCB上。顯示面板3210是由被設(shè)置在其上側(cè)和下側(cè)處的蓋3240、3280所固定，且被設(shè)置在顯示面板3210的下側(cè)處的蓋3280可以結(jié)合至背光單元。

將光供應(yīng)至顯示面板3210的背光單元包括其上側(cè)處部分敞開的下蓋3270、設(shè)置在下蓋3270內(nèi)側(cè)的一側(cè)處的光源模塊，以及設(shè)置成平行于光源并且將點(diǎn)狀光轉(zhuǎn)換為片狀光的導(dǎo)光板3250。另外，根據(jù)此實(shí)施例的背光單元可以進(jìn)一步包括設(shè)置在導(dǎo)光板3250上以傳播并且收集光的光學(xué)片3230，以及設(shè)置在導(dǎo)光板3250的下側(cè)處并且將沿導(dǎo)光板3250的向下方向行進(jìn)的光朝顯示面板3210反射的反射片3260。

光源模塊包括襯底3220以及以恒定間隔布置在襯底3220的一個表面上的多個發(fā)光二極管3110。可以使用能夠支撐發(fā)光二極管3110并且電連接至其的任何襯底作為襯底3220，而沒有任何限制。例如，襯底3220可以包括印刷電路板。發(fā)光二極管3110可以包括根據(jù)上述示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片中的至少一個。發(fā)射自光源模塊的光進(jìn)入導(dǎo)光板3250并且通過光學(xué)片3230供應(yīng)至顯示面板3210。導(dǎo)光板3250和光學(xué)片3230將發(fā)射自發(fā)光二極管3110的點(diǎn)狀光轉(zhuǎn)換為片狀光。

以此方式，根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片可以被應(yīng)用于邊緣型顯示器，如根據(jù)此實(shí)施例的顯示器這樣。

圖13是應(yīng)用有根據(jù)本發(fā)明的一個示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片的前燈的一個實(shí)施例的剖面圖。

參考圖13，根據(jù)此實(shí)施例的前燈包括燈體4070、襯底4020、發(fā)光二極管芯片4010以及覆蓋透鏡4050。前燈可以進(jìn)一步包括散熱單元4030、支撐支架4060和連接構(gòu)件4040。

襯底4020是由支撐支架4060固定并且被設(shè)置在燈體4070上方?？梢允褂媚軌蛑伟l(fā)光二極管芯片4010的任何構(gòu)件作為襯底4020，而沒有任何限制。例如，襯底4020可以包括具有導(dǎo)電圖案的襯底，諸如印刷電路板。發(fā)光二極管芯片4010被設(shè)置在襯底4020上并且可以由襯底4020支撐和固定。另外，發(fā)光二極管芯片4010可以通過襯底4020的導(dǎo)電圖案電連接至外部電源。另外，發(fā)光二極管芯片4010可以包括根據(jù)上述示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片中的至少一個。

覆蓋透鏡4050被設(shè)置在發(fā)射自發(fā)光二極管芯片4010的光的路徑上。例如，如圖中所示，覆蓋透鏡4050可以通過連接構(gòu)件4040與發(fā)光二極管芯片4010分隔開并且可以被設(shè)置在發(fā)射自發(fā)光二極管芯片4010的光的供應(yīng)方向上。通過覆蓋透鏡4050，可以調(diào)整由前燈發(fā)射的光的定向角和/或顏色。另一方面，連接構(gòu)件4040被設(shè)置成將覆蓋透鏡4050固定至襯底4020，同時包圍發(fā)光二極管芯片4010，且因此可以用作提供發(fā)光路徑4045的光導(dǎo)。連接構(gòu)件404可以由反光材料形成或上面涂布有反光材料。另一方面，散熱單元4030可以包括散熱鰭片4031和/或散熱風(fēng)扇4033，并且消散發(fā)光二極管芯片4010運(yùn)行時產(chǎn)生的熱。

以此方式，根據(jù)示例性實(shí)施例的發(fā)光二極管芯片可以被應(yīng)用于前燈，尤其是車輛的前燈，如根據(jù)此實(shí)施例的前燈這樣。

雖然本文已經(jīng)描述了某些示例性實(shí)施例，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解的是，這些實(shí)施例僅僅是通過說明方式給定，且在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下可做出各種修改、改變和更改。因此，本發(fā)明的范圍應(yīng)當(dāng)僅僅是由隨附權(quán)利要求書和其等效物限制。