CN103035807A - 发光二极管晶粒及其制作方法、背光模组 - Google Patents

Abstract

一种发光二极管晶粒，包括基板、形成于基板上的第一半导体层、形成于第一半导体层上的发光层、形成于发光层上的第二半导体层、设置于第一半导体层上的第一电极及设置于第二半导体层上的第二电极，所述第一半导体层远离基板的表面包括第一区域及环绕该第一区域的第二区域，所述发光层、第二半导体层及第二电极依次形成于所述第二区域上，所述第一电极形成于所述第一区域上，该第一电极的顶部高出所述发光层远离基板的表面，使得所述发光层朝向第一电极发出的光线经过第一电极的反射而朝向发光二极管晶粒的外侧射出。本发明的发光二极管晶粒在使用中出光均匀。本发明还包括上述发光二极管晶粒的制作方法以及使用该发光二极管晶粒的背光模组。

Description

发光二极管晶粒及其制作方法、背光模组

技术领域

本发明涉及一种发光二极管晶粒及其制作方法，以及使用该发光二极管晶粒的背光模组。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种可将电流转换成特定波长范围的光的半导体元件。发光二极管以其亮度高、工作电压低、功耗小、易与集成电路匹配、驱动简单、寿命长等优点，从而可作为光源而广泛应用于照明领域。

现有的发光二极管晶粒通常包括基板以及在基板表面生长的半导体发光结构。半导体发光结构主要朝向其正面射出光线，使得发光二极管晶粒正对的方向获得的光线较多，而发光二极管晶粒的侧向获得的光线较少，及光强较小。在一些工作场合，如使用发光二极管晶粒的背光模组中，往往需要发光二极管晶粒的出光均匀，即需要加强发光二极管晶粒的侧向光强。通常，会通过在发光二极管晶粒上加设透镜来改变其出光效果。然而，这种方式同样带来工序及生产成本的增加，且使得发光二极管晶粒的整体体积增大，不利于产品的后续使用。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种不需加设透镜而出光均匀的发光二极管晶粒及其制作方法、以及使用该发光二极管晶粒的背光模组。

一种发光二极管晶粒，包括基板、形成于基板上的第一半导体层、形成于第一半导体层上的发光层、形成于发光层上的第二半导体层、设置于第一半导体层上的第一电极及设置于第二半导体层上的第二电极，所述第一半导体层远离基板的表面包括第一区域及环绕该第一区域的第二区域，所述发光层、第二半导体层及第二电极依次形成于所述第二区域上，所述第一电极形成于所述第一区域上，该第一电极的顶部高出所述发光层远离基板的表面，使得所述发光层朝向第一电极发出的光线经过第一电极的反射而朝向发光二极管晶粒的外侧射出。

一种发光二极管晶粒的制作方法，包括以下步骤：提供一基板；在基板上形成第一半导体层；在第一半导体层远离基板的表面上形成一第一区域及环绕该第一区域的第二区域；在所述第一半导体的第二区域上依次形成发光层及第二半导体层；在第一半导体层的第一区域上设置有第一电极并与第一半导体层电连接，其中该第一电极的顶部至少高出所述发光层远离基板的表面；在第二半导体层上设置有第二电极。

一种背光模组包括基座、设置于基座上的若干发光二极管模组及设置于发光二极管模组上方的导光板，所述发光二极管模组包括发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒包括基板、形成于基板上的第一半导体层、形成于第一半导体层上的发光层、形成于发光层上的第二半导体层、设置于第一半导体层上的第一电极及设置于第二半导体层上的第二电极，所述第一半导体层远离基板的表面包括第一区域及环绕该第一区域的第二区域，所述发光层、第二半导体层及第二电极依次形成于所述第二区域上，所述第一电极形成于所述第一区域上，该第一电极的顶部高出所述发光层远离基板的表面，使得所述发光层朝向第一电极发出的光线经过第一电极的反射而朝向发光二极管晶粒的外侧射出。

本发明的发光二极管晶粒在使用中，所述发光层朝向第一电极发出的光线经过第一电极的反射而朝向发光二极管晶粒的外侧射出，这样，通过第一电极将发光层朝向其发出的光线反射汇聚至发光二极管晶粒的外侧，加强了发光二极管晶粒的侧向出光，同时减弱了发光二极管晶粒的正向出光，从而使得本发明的发光二极管晶粒的出光均匀。

附图说明

图1是本发明的发光二极管晶粒的截面示意图。

图2是本发明的背光模组的截面示意图。

主要元件符号说明

发光二极管晶粒	100
		基板	10
第一半导体层	20
		容置部	22
发光层	30
		第二半导体层	40
第一电极	50
		第二电极	60
背光模组	200
		基座	70
发光二极管模组	80
		基底	81
第一电连接部	82
		第二电连接部	83
封装体	84
		导光板	90

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

请参照图1，本发明一实施例的发光二极管晶粒100包括：基板10、形成于基板10上的第一半导体层20、形成于第一半导体层20上的发光层30、形成于发光层30上的第二半导体层40、设置于第一半导体层20上的第一电极50及设置于第二半导体层40上的第二电极60。所述第一半导体层20及第二半导体层40用于提供流动的电子/空穴，使电子与空穴能在介于第一半导体层20及第二半导体层40之间的发光层30相结合而向四周辐射出光子。

上述基板10可由蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化镓(GaN)等材料制成，本实施例中优选为蓝宝石，以控制发光芯片的制造成本。

本实施例中第一半导体层20优选为N型氮化镓层，发光层30优选为多量子阱(muti-quantum well)氮化镓层，第二半导体层40优选为P型氮化镓层。

上述第一半导体层20的中部向下凹陷形成一容置部22。上述发光层30形成于第一半导体层20于容置部22以外的顶面上。上述第二半导体层40形成于发光层30的顶面上。所述发光层30、第二半导体层40均呈环状，并围绕所述容置部22设置。

所述第一电极50由具有较高反射率的金属材料（如银、铝、铬等）制成。该第一电极50设置于第一半导体层20的容置部22内。在本实施例中，该第一电极50位于容置部22的中央。所述第一电极50的顶部高于所述第二半导体层40。可以理解地，所述第一电极50面向发光层30的侧壁面可以为斜面，以获得所需的反射效果。所述第二电极60设置于第二半导体层40的顶面上。该第二电极呈环状，并围绕所述容置部22设置。在本实施例中，所述第二电极60为在第二半导体层40顶面形成的透明导电层，可采用氧化铟锡(ITO)、镍金合金(Ni/Au)等材料制成，优选地采用氧化铟锡，以降低对出光造成的阻碍。

如图1所示，本发明的发光二极管晶粒100在使用中，由发光层30朝向发光二极管晶粒100中部发出的光线部分投射到第一电极50上，该第一电极50由具有较高反射率的金属材料制成，光线经过第一电极50的反射后转为朝向发光二极管晶粒100的外侧射出，这样，通过第一电极50将发光层30朝向其发出的光线反射汇聚至发光二极管晶粒100的外侧，加强了发光二极管晶粒100的侧向出光，同时减弱了发光二极管晶粒100的正向出光，从而使得本发明的发光二极管晶粒100的出光均匀。

以下对本发明一实施例的发光二极管晶粒100的制造方法进行详细说明。该发光二极管晶粒100的制造方法包括如下步骤：

步骤一，提供基板10；

步骤二，在基板10上生长形成有第一半导体层20；

步骤三，由第一半导体层20的顶面向下凹陷形成容置部22；

步骤四，在所述第一半导体层20环绕容置部22的区域上依次形成发光层30及第二半导体层40；

步骤五，在容置部22内设置第一电极50与第一半导体层20电连接，其中该第一电极50的顶部至少高出所述发光层30远离基板10的表面；

步骤六，在第二半导体层40上设置第二电极60与第二半导体层40电连接。

具体地，上述基板10可由蓝宝石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氮化镓(GaN)等材料制成，本实施例中优选为蓝宝石，以控制发光芯片的制造成本。

本实施例中第一半导体层20优选为N型氮化镓层，发光层30优选为多量子阱(muti-quantum well)氮化镓层，第二半导体层40优选为P型氮化镓层。所述第一半导体层20、发光层30及第二半导体层40均可以通过机金属化学气相沉积法(Metal-Organic Chemical Vapor Deposition; MOCVD)、分子束磊晶法(Molecular Beam Epitaxy; MBE)或卤化物化学气相磊晶法(Hydride Vapor Phase Epitaxy; HVPE)等方式生长形成。

所述容置部22通过蚀刻方式在第一半导体层20的中部形成。所述发光层30、第二半导体层40均呈环状，并围绕该容置部22设置。

所述第一电极50由具有较高反射率的金属材料（如银、铝、铬等）制成。该第一电极50设置于第一半导体层20的容置部22内。在本实施例中，该第一电极50位于容置部22的中央。所述第一电极50的顶部高出所述第二半导体层40的顶面。所述第二电极60设置于第二半导体层40的顶面上。该第二电极呈环状，并围绕所述容置部22设置。在本实施例中，所述第二电极60为在第二半导体层40顶面形成的透明导电层，可采用氧化铟锡(ITO)、镍金合金(Ni/Au)等材料制成，优选地采用氧化铟锡，以降低对出光造成的阻碍。

请参考图2，本发明一实施例的背光模组200包括基座70、设置于基座70上的若干发光二极管模组80及设置于发光二极管模组80上方的导光板90。所述发光二极管模组80包括基底81、在所述基底81的表面上设置的第一电连接部82和第二电连接部83、设置在基底81上并与第一电连接部82和第二电连接部83导电性相连的发光二极管晶粒100、及对应盖置发光二极管晶粒100的封装体84。所述发光二极管晶粒100即为上述实施例中的发光二极管晶粒100，因此不再赘述。在本实施例中，发光二极管晶粒100的第一电极50通过导线（未标示）与第一电连接部82电性相连，第二电极60通过另一导线（未标示）与第二电连接部83电性相连。所述导光板90包括入光面（未标示）和出光面（未标示）。所述入光面朝向发光二极管模组80的发光二极管晶粒100设置。入光面可与出光面相对，也可以与出光面相邻。入光面与出光面相对时，该背光模组200可做成直下式背光模组；当入光面与出光面相邻时，该背光模组200可做成侧光式背光模组。

应该指出，上述实施方式仅为本发明的较佳实施方式，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (10)

1.一种发光二极管晶粒，包括基板、形成于基板上的第一半导体层、形成于第一半导体层上的发光层、形成于发光层上的第二半导体层、设置于第一半导体层上的第一电极及设置于第二半导体层上的第二电极，其特征在于：所述第一半导体层远离基板的表面包括第一区域及环绕该第一区域的第二区域，所述发光层、第二半导体层及第二电极依次形成于所述第二区域上，所述第一电极形成于所述第一区域上，该第一电极的顶部高出所述发光层远离基板的表面，使得所述发光层朝向第一电极发出的光线经过第一电极的反射而朝向发光二极管晶粒的外侧射出。

2.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述第一区域由第一半导体层远离基板的表面中部向下凹陷而成。

3.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述第一电极的顶部高出所述第二半导体层远离基板的表面。

4.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述第一电极由银、铝或铬制成。

5.如权利要求1所述的发光二极管晶粒，其特征在于：所述第二电极为在第二半导体层远离基板的表面上形成的透明导电层。

6.一种发光二极管晶粒的制作方法，包括以下步骤：

提供一基板；

在基板上形成第一半导体层；

在第一半导体层远离基板的表面上形成一第一区域及环绕该第一区域的第二区域；

在所述第一半导体的第二区域上依次形成发光层及第二半导体层；

在第一半导体层的第一区域上设置有第一电极并与第一半导体层电连接，其中该第一电极的顶部高出所述发光层远离基板的表面；

在第二半导体层上设置有第二电极。

7.如权利要求6所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于：所述第一区域由第一半导体层远离基板的表面中部向下凹陷而成。

8.如权利要求7所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于：所述第一区域通过蚀刻方式形成。

9.如权利要求6所述的发光二极管晶粒的制作方法，其特征在于：所述第一电极由银、铝或铬制成。

10.一种背光模组，包括基座、设置于基座上的若干发光二极管模组及设置于发光二极管模组上方的导光板，其特征在于：所述发光二极管模组包括权利要求1-5中任意一项所述的发光二极管晶粒。

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