CN103456758A - 发光二极管模组及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
一种发光二极管模组，包括基板及设置在基板上的多个发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒的底面贴设在基板上。所述每一发光二极管晶粒自底面延伸的侧壁均为粗糙化表面，用以提高发光二极管晶粒侧壁的出光效率。本发明还提供一种发光二极管模组制造方法。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管模组及其制造方法。
背景技术
发光二极管是一种节能、环保、长寿命的固体光源，因此近十几年来对发光二极管技术的研究一直非常活跃，发光二极管也有渐渐取代日光灯、白炽灯等传统光源的趋势。发光二极管发出的光经过其侧面边界时，会因为全反射而被反射到晶粒内部，出光效率较低。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种可提高晶粒侧壁出光效率的发光二极管模组及其制造方法。
一种发光二极管模组，包括基板及设置在基板上的多个发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒的底面贴设在基板上。所述每一发光二极管晶粒自底面延伸的侧壁均为粗糙化表面，用以提高发光二极管晶粒侧壁的出光效率。
一种发光二极管模组制造方法，其包括以下几个步骤：
步骤1，提供一基板，在该基板上成长磊晶层；
步骤2，在磊晶层上沉积一电流扩散层；
步骤3，在电流扩散层上相互间隔设置多个光阻；
步骤4，利用酸性溶液蚀刻光阻间的电流扩散层并进行光阻侧壁的粗糙化；
步骤5，通过经由侧壁粗化后的光阻的遮挡，利用电浆轰击磊晶层，从而蚀刻磊晶层，形成多个发光二极管晶粒，光阻侧壁的粗糙化图案将完全转换至发光二极管晶粒的侧壁上，使发光二极管晶粒的侧壁粗糙化。
上述的发光二极管模组的发光二极管晶粒侧壁为粗糙化表面，从而能够使得发光二极管晶粒的侧壁发生全反射的概率被大幅降低，提高了发光二极管晶粒侧面的出光效率。
附图说明
图1为本发明实施方式中的发光二极管模组俯视图。
图2为图1中的发光二极管模组的发光二极管晶粒放大后的视图。
图3为图1中的发光二极管模组沿III-III方向的截面图。
图4至图9为本发明实施方式中的发光二极管模组制造方法流程图。
主要元件符号说明
| 发光二极管模组 | 100 |
| 基板 | 10 |
| 发光二极管晶粒 | 20 |
| 封装层 | 30 |
| 光阻 | 40 |
| 磊晶层 | 21 |
| 缓冲层 | 211 |
| p型半导体层 | 212 |
| 发光层 | 213 |
| n型半导体层 | 214 |
| 电流扩散层 | 22 |
| 侧壁 | 20a |
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
下面将结合附图，对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1以及图2，本发明实施方式提供的一种发光二极管模组100包括一基板10、设置在该基板10上的多个发光二极管晶粒20以及包覆该多个发光二极管晶粒20的一封装层30。
所述基板10通常由蓝宝石、碳化硅、硅、砷化镓、偏铝酸锂、氧化镁、氧化锌、氮化镓、氮化铝、或氮化铟等材料制成。
所述发光二极管晶粒20与基板10电连接，并且在基板10上成矩阵排列。所述发光二极管晶粒20包括磊晶层21以及设置在该磊晶层21上的电流扩散层22。所述磊晶层21包括缓冲层211、p型半导体层212、发光层213以及n型半导体层214，光线由发光层213发出。所述发光二极管晶粒20的各侧壁20a均为一粗糙化表面。如果发光二极管晶粒20的各表面为一平坦表面，则由发光层213入射到各个表面的大于临界角的部分光线会产生全反射，从而被反射到发光二极管晶粒20内部，造成发光二极管晶粒20的出光效率较低。而粗糙化的侧壁20a能够破坏发光二极管晶粒20内部光线的临界角，使得光线在发光二极管晶粒20的侧壁20a产生全反射的概率大幅降低，大部分光线能够通过侧壁20a射出到外部，从而发光二极管晶粒20的侧壁20a的出光效率较高。在本实施方式中，每一发光二极管晶粒20的粗糙化侧壁20a由多个连续的微小的弧形凹槽构成，该多个连续的弧形凹槽沿发光二极管晶粒20的高度方向延伸，多个连续的弧形凹槽共同构成一波浪状的图案。所述电流扩散层22的上表面也为粗糙化微结构，自发光层213发出的光线在向上射出的过程中经过电流扩散层22的上表面时进行多角度的折射，从而避免电流扩散层22上表面过于平滑而造成的全反射现象，提高发光二极管晶粒20的正向出光的效率。
可以理解的是，所述粗糙化侧壁20a并不限定于本实施方式中的弧形凹槽构成波浪状的图案，也可以为锯齿状图案等。
所述封装层30覆盖在基板10的表面以及多个发光二极管晶粒20上，该封装层30是由参杂有荧光粉的封胶树脂制成，该荧光粉可选自钇铝石榴石、铽钇铝石榴石及硅酸盐中的一种或几种的组合。
可以理解的是，所述基板10的表面也可为粗糙化表面或各式图案化的基板(Patten Sapphire Substrate)，发光二极管晶粒20的出射光会有部分入射到基板10中，从而部分光线会在基板10中发生全反射，而最终被基板10吸收。基板10的粗糙化表面或图案化的基板可以破坏入射到其中的光线的全反射临界角，使得大部分光线能够在基板10中反射后经过基板10的表面射出，降低了光线在基板10中的全反射概率，提高了发光二极管模组100的出光效率。
发光二极管模组100在使用时，由于发光二极管晶粒20的侧壁20a为粗糙化表面，所以入射到发光二极管晶粒20的侧壁20a的光发生全反射的概率较低，发光二极管晶粒20的侧壁20a出光效率较高。而且又由于发光二极管晶粒20的电流扩散层22的上表面也为粗糙化微结构，从而使得发光二极管晶粒20的上表面发生全反射的机率也大幅降低，提高了发光二极管晶粒20的正向出光的效率。
请参阅图3，其为本发明实施方式提供的发光二极管模组100的制造方法流程图。该发光二极管模组100的制造方法包括以下几个步骤：
步骤1，提供一基板10，在该基板10上成长磊晶层21。所述磊晶层21包括缓冲层211、p型半导体层212、发光层213以及n型半导体层214，光线由发光层213发出。
步骤2，在磊晶层21上沉积一电流扩散层22。
步骤3，在电流扩散层22上相互间隔设置多个光阻40。
步骤4，利用酸性溶液蚀刻光阻间的电流扩散层22并进行光阻40侧壁的粗糙化。在本实施方式中，所述酸性溶液为ITO蚀刻液。所述光阻40的粗糙化侧壁的形状具体请参阅图1，该粗糙化侧壁由多个连续的微小弧形凹槽构成，该多个弧形凹槽沿光阻40的高度方向延伸，多个连续的弧形凹槽共同构成一波浪状的图案。
步骤5，通过经由侧壁粗化后的光阻40的遮挡，利用电浆轰击磊晶层21，从而蚀刻磊晶层21，形成多个发光二极管晶粒20，光阻40侧壁的粗糙化图案将完全转换至发光二极管晶粒20上，使发光二极管晶粒20的侧壁20a粗糙化。
步骤6，去除所述光阻40，对电流扩散层22上表面进行粗化以形成微结构，将一封装层30覆盖基板10整个表面以及多个发光二极管晶粒20，从而形成一发光二极管模组100。所述电流扩散层22的粗糙化微结构是采用盐酸、硫酸、草酸、磷酸、氢氟酸等化学溶液进行蚀刻而形成的，还可以采用离子轰击等方式形成。所述封装层30是由参杂有荧光粉的封胶树脂制成，所述荧光粉可选自钇铝石榴石、铽钇铝石榴石及硅酸盐中的一种或几种的组合。
相较于现有技术，本发明的发光二极管模组的发光二极管晶粒侧壁为粗糙化表面，从而能够使得发光二极管晶粒的侧壁发生全反射的概率被大幅降低，提高了发光二极管晶粒侧壁的出光效率。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术构思做出其它各种像应的改变与变形，而所有这些改变与变形都应属于本发明权利要求的保护范围。
Claims (10)
1.一种发光二极管模组，包括基板及设置在基板上的多个发光二极管晶粒，所述发光二极管晶粒的底面贴设在基板上，其特征在于：所述每一发光二极管晶粒自底面延伸的侧壁均为粗糙化表面，用以提高发光二极管晶粒侧壁的出光效率。
2.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述发光二极管晶粒的侧壁由多个连续的弧形凹槽构成，该多个连续的弧形凹槽沿发光二极管晶粒的高度方向延伸，共同构成一波浪状的图案。
3.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述发光二极管模组还包括一覆盖在基板表面及多个发光二极管晶粒上的封装层，该封装层由参杂有荧光粉的封胶树脂制成。
4.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述发光二极管晶粒包括磊晶层以及设置在该磊晶层上的电流扩散层，该磊晶层包括缓冲层、p型半导体层、发光层以及n型半导体层，所述电流扩散层的为粗糙化化微结构。
5.如权利要求1所述的发光二极管模组，其特征在于：所述基板表面为粗糙化表面或所述基板为图案化基板。
6.一种发光二极管模组制造方法，其包括以下几个步骤：
提供一基板，在该基板上成长磊晶层；
在磊晶层上沉积一电流扩散层；
在电流扩散层上相互间隔设置多个光阻；
利用酸性溶液蚀刻光阻间的电流扩散层并进行光阻侧壁的粗糙化；
通过经由侧壁粗化后的光阻的遮挡，利用电浆轰击磊晶层，从而蚀刻磊晶层，形成多个发光二极管晶粒，光阻侧壁的粗糙化图案将完全转换至发光二极管晶粒的侧壁上，使发光二极管晶粒的侧壁粗糙化。
7.如权利要求6所述的发光二极管模组制造方法，其特征在于：所述酸性溶液为ITO蚀刻液。
8.如权利要求6所述的发光二极管模组制造方法，其特征在于：所述光阻的粗糙化侧壁由多个连续的微小弧形凹槽构成，该多个弧形凹槽沿光阻的高度方向延伸，共同构成一波浪状的图案。
9.如权利要求6所述的发光二极管模组制造方法，其特征在于：还包括去除所述光阻，对电流扩散层上表面进行粗化以形成微结构，将一封装层覆盖基板整个表面以及多个发光二极管晶粒，从而形成一发光二极管模组的步骤。
10.如权利要求9所述的发光二极管模组制造方法，其特征在于：所述电流扩散层的粗糙化微结构采用盐酸、硫酸、草酸、磷酸或者氢氟酸化学溶液进行蚀刻而形成，或者采用离子轰击方式形成。
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