CN102468419A - 一种高出光率led及其制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高出光率LED，所述的LED（1）的外表面具有复数个微透镜状的球面。本发明还公开了一种高出光率LED的制作方法，包括如下步骤：1）在LED（1）外表面设置定型层；2）所述的LED（1）外表面通过定型层形成微透镜状的复数个球面。本发明解决了现有技术的缺点，提供了一种发光效率高、产品寿命长的高出光率LED及其制作方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种高出光率LED及其制作方法。
背景技术
在高亮的LED结构中，除了有源层(Active Region)及其他层会吸收光之外，必须注意的就是半导体的高折射系数(High Refractive Index)，这将使得LED所产生的光受到局限(Trapped Light)。从有源区所发射的光线在到达半导体与周围空气之界面时，如果光的入射角大于逃逸角锥(Escape Cone)的临界角(Critical Angle)时，则会产生全内反射(Total Internal Reflection)；对于高折射系数的半导体而言，其临界角都非常小，当折射系数为3.3时，其全内反射角则只有17°，所以大部份从有源区所发射的光线，将被局限(Trapped)于半导体内部，这种被局限的光有可能会被较厚的基板所吸收。此外，由于基板的电子与空穴对，会因基板品质不良或效率较低，导致有较大机率产生非辐射复合(Recombine Non-Radiatively)，进而降低LED效率。所以如何从半导体有源区萃取光源，以进而增加光萃取效率(Light Extraction Efficiency)，成为各LED制造商最重要的努力目标。
发明内容
为了克服现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种发光效率高、产品寿命长的高出光率LED及其制作方法。
为达到以上目的，本发明提供了一种高出光率LED，所述的LED的外表面具有复数个具有微透镜功能的球面。
本发明的进一步改进在于，所述的球面的直径为200nm至1000nm。
本发明的进一步改进在于，所述的复数个球面依次连接形成连续的微透镜阵列。
本发明的进一步改进在于，所述的复数个球面的材料为GaN或SiO2。
本发明的另一个目的在于提供一种高出光率LED的制作方法，包括如下步骤
（1）在LED外表面设置定型层；
（2）所述的LED外表面通过定型层形成具有微透镜功能的复数个球面。
本发明的进一步改进在于，所述的定型层为掩膜，通过设置掩膜的方法在所述的LED（1）外表面形成具有微透镜功能的复数个球面。
本发明的进一步改进在于，所述的掩膜为Ni薄膜、光阻掩膜、SiO2掩膜或SiN掩膜中的一种。
本发明的进一步改进在于，所述的定型层为具有复数个微透镜阵列的模具。
本发明的更进一步改进在于，在形成复数个微透镜球面后还包括一个所述的模具与LED相分离的步骤。
本发明的进一步改进在于，在LED外表面设置定型层步骤前还设置有沉积SiO2步骤。
由于采用了以上技术方案，本发明在LED表面设置球面组成的微透镜阵列，光可以通过该微透镜阵列快速逸出LED外面，增加了LED发光效率，是一种发光效率高、产品寿命长的高出光率LED及其制作方法。
附图说明
附图1为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例一中未加工的LED的结构示意图；
附图2为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例一中LED上沉积Ni薄膜后的结构示意图；
附图3为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例一中对Ni薄膜进行退火后结构示意图；
附图4为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例一中对LED进行蚀刻后已成型的LED的结构示意图；
附图5为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例二中未加工的LED的结构示意图；
附图6为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例二中模具的结构示意图；
附图7为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例二中模具对LED进行加工时的结构示意图；
附图8为本发明一种高出光率LED的制作方法实施例二中去除模具后已成型的LED的结构示意图。
其中
1、LED；2、Ni薄膜；3、模具。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
参见附图4，一种高出光率LED，LED1的外表面具有复数个具有微透镜功能的球面，球面的直径为500nm，球面直径较佳的为200nm至1000nm。
为了实现更好的出光效果，还可以将球面制作为复数个球面依次连接形成连续的微透镜阵列，这样LED1外表面每一处都设置了曲面，可以易于LED1内部光的逸出。
以下详细说明高出光率LED的制作方法。
实施例一，参见附图1至附图4，一种高出光率LED的制作方法，首先在LED1外表面通过沉积的方法设置Ni薄膜2，对Ni薄膜2进行退火，在Ni薄膜2上形成复数个设置在LED1外表面的球面微透镜，利用剩余的Ni遮挡LED1，对LED1外表面进行蚀刻，在LED1外表面上形成复数个外表面为球形的微透镜阵列，每个球面的微透镜依次相连接形成球面微透镜阵列。
通常LED1表面是平的，这样只有在逃逸椎体内的光才可以逃逸出。本发明的实施例根据需要在LED1芯片表面形成纳米级的微球阵列，以改变LED1芯片的取出效率，提高LED1的发光效率。
实施例二，参加附图5至附图8，一种高出光率LED的制作方法，首先制作内表面为复数个球面凹陷的模具3，使用制作好的模具3对LED1进行打磨，模具3具有复数个球面凹陷的内表面与LED1的外表面相对，对LED1的外表面进行打磨，因为模具3为球面凹陷形状，所以打磨出的LED1外表面为外凸的球面，最终LED1外表面形成球面微透镜阵列；在形成复数个微透镜球面后将模具3从LED1上取下，模具3与LED1相分离，最终完成一个LED1球面微透镜阵列的制作。
与上一实施例相同，LED1的球面也为纳米级的微球阵列，可以改变LED1芯片的取出效率，提高LED1的发光效率。
需要特别提及的是，按照实施例一和实施例二中介绍的方法制造具有微透镜功能的球面时都是在LED表面上进行，制作出来的球面都是GaN材质的。除此之外，还可以先在LED外表面上沉积SiO2，再对沉积的SiO2利用实施例一中记载的沉积掩膜后蚀刻的方法或是实施例二中用模具打磨的方式进行球面的制作，这种制作方法制作出来的具有微透镜功能的球面的材质为SiO2，在SiO2球面的下方为GaN材质的LED。而且进一步的，不仅可以沉积SiO2，还可以沉积其他可以便于在LED上形成微透镜功能的球面并且利于光线逸出的物质，微透镜功能球面的材料不限定本发明的保护范围。
本实施例中的LED都是GaN材质的，也可以采用其他材料的LED，比如GaAs、GaN或InGaN，LED的材料不限定本发明的保护范围，由各种LED材料形成的具有微透镜功能的球面的材料不同也不应该限定本发明的保护范围。
通过上述实施方式，不难看出本发明是一种发光效率高、产品寿命长的高出光率LED及其制作方法。
以上实施方式只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所做的等效变化或修饰均涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种高出光率LED，其特征在于：所述的LED（1）的外表面具有复数个具有微透镜状的球面。
2.根据权利要求1所述的高出光率LED，其特征在于:所述的球面的直径为200nm至1000nm。
3.根据权利要求1所述的高出光率LED，其特征在于:所述的复数个球面依次连接形成连续的微透镜阵列。
4.根据权利要求1所述的高出光率LED，其特征在于:所述的复数个球面的材料为GaN或SiO2。
5.一种高出光率LED的制作方法，其特征在于：包括如下步骤
1）在LED（1）外表面设置定型层；
2）所述的LED（1）外表面通过定型层形成微透镜状的复数个球面。
6.根据权利要求5所述的高出光率LED的制作方法，其特征在于：所述的定型层为掩膜，通过设置掩膜的方法在所述的LED（1）外表面形成具有微透镜功能的复数个球面。
7.根据权利要求6所述的高出光率LED的制作方法，其特征在于：所述的掩膜为Ni薄膜（2）、光阻掩膜、SiO2掩膜或SiN掩膜中的一种。
8.根据权利要求5所述的高出光率LED的制作方法，其特征在于：所述的定型层为具有复数个微透镜阵列的模具（3）。
9.根据权利要求8所述的高出光率LED的制作方法，其特征在于：在形成复数个微透镜球面后还包括一个所述的模具（3）与LED（1）相分离的步骤。
10.根据权利要求5～9中任一项所述的高出光率LED的制作方法，其特征在于：在LED（1）外表面设置定型层步骤前还设置有沉积SiO2步骤。
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