CN105720153A - 一种提高背光源亮度的衬底 - Google Patents

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陈凯轩
张永
卓祥景
姜伟
方天足
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    • H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers

Abstract

本发明公开一种提高背光源亮度的衬底，在衬底表面设置多个凸起的立体图案，在多个凸起的立体图案之间的衬底表面上设置凹陷的立体图案，从而在衬底表面设置多个凹陷的立体图案。本发明可以获得更好的单向性光源，且有效提高发光效率。

Description

一种提高背光源亮度的衬底
技术领域
本发明涉及LED技术领域，尤其是指一种提高背光源亮度的衬底。
背景技术
发光二极管具有低功耗、尺寸小和可靠性高等优点，作为新一代光源受到青睐。随着氮化镓基蓝绿发光二极管技术不断进步，使得LED在各个应用领域得到空前的发展。
衬底作为发光二极管的基底，也是提高LED外量子效率的一个重要途径。现有技术中，通过在衬底表面制造凸起的PSS图案，提高发光二极管的外延层晶体质量，以及提高发光二极管的反光面积。PSS技术是侧向外延（ELOG）技术的一项衍生技术。ELOG技术是通过增加横向生长速度使得位错弯曲不再延伸到生长表面，从而降低位错密度的一项技术。由于ELOG技术需要SiO2或者SiNx等作为掩模，生长过程需要中断且生长周期较长，而且生长掩膜还会带来生长表面的沾污等等。2000年，美国Ashby等人在带有条形结构的蓝宝石衬底生采用了单步生长GaN的方法，在衬底的沟槽区域发现了GaN的悬挂臂外延，这就是PSS技术的雏形。2001年日本Tadatomo等人提出了使用干法刻蚀制备具有周期性条纹的PSS，有效地提高了外量子效率。
然而，该PSS技术应用在背光源需要更好的单向性，为了获得更好的单向性光源，且提高发光二极管的外量子效率，本案由此而产生。
发明内容
本发明的目的在于提供一种提高背光源亮度的衬底，以获得更好的单向性光源，且有效提高发光效率。
为达成上述目的，本发明的解决方案为：
一种提高背光源亮度的衬底，在衬底表面设置多个凸起的立体图案，在多个凸起的立体图案之间的衬底表面上设置凹陷的立体图案，从而在衬底表面设置多个凹陷的立体图案。
进一步，多个凸起的立体图案规则排布。
进一步，多个凸起的立体图案按矩阵规则排布，横向与纵向并排平行设置。
进一步，在每四个相邻的凸起的立体图案之间的衬底表面的中心位置设置至少一个凹陷的立体图案。
进一步，凹陷的立体图案包含圆锥形、子弹头形、三角锥形或者四角锥形等多边锥形。
进一步，凹陷的立体图案的深度为2-20nm。
进一步，凹陷的立体图案横截面的直径范围为0.2-0.4um。
一种提高背光源亮度的衬底的制作方法，包括以下步骤：
一，提供衬底，在衬底上通过掩膜、光刻，形成凸起的立体状光刻胶图形；
二，采用ICP蚀刻，把立体状光刻胶图形转移至衬底表面，形成凸起的立体图案（PSS图形）；
三，在衬底上通过掩膜、光刻，形成凹陷的立体状光刻胶图形；
四，采用ICP蚀刻，把立体状光刻胶图形转移至衬底表面，形成凹陷的立体图案（PSS图形），形成相邻凸起的立体图案之间设置凹陷的立体图案的衬底。
进一步，多个凸起的立体图案规则排布。
进一步，多个凸起的立体图案按矩阵规则排布，横向与纵向并排平行设置。
进一步，在每四个相邻的凸起的立体图案之间的衬底表面的中心位置设置至少一个凹陷的立体图案。
进一步，凹陷的立体图案包含圆锥形、子弹头形、三角锥形或者四角锥形等多边锥形。
进一步，凹陷的立体图案的深度为2-20nm。
进一步，凹陷的立体图案横截面的直径范围为0.2-0.4um。
采用上述方案后，本发明在衬底表面设置多个凹陷的立体图案，提高了衬底的反光面积，有效提高发光二极管的发光效率；且采用凹陷的立体图案能有效置换光的传播方向变为相反传播方向，进而使得有源区发出的垂直射向衬底的光翻转成垂直出射的光，有效提高发光二极管的单向性。
附图说明
图1是本发明的俯视图；
图2是本发明的主视图；
图3a是本发明在衬底形成凸起的光刻胶图形的俯视图；
图3b是本发明在衬底形成凸起的光刻胶图形的主视图；
图4是本发明把凸起的光刻胶图形转移至衬底表面的主视图；
图5是本发明形成凸起的立体图案的主视图；
图6a是本发明在衬底上形成凹陷的光刻胶图形的主视图；
图6b是本发明在衬底上形成凹陷的光刻胶图形的俯视图；
图7是本发明把凹陷的光刻胶图形转移至衬底表面的主视图。
标号说明
衬底1凸起的立体图案2
凹陷的立体图案3。
具体实施方式
以下结合附图及具体实施例对本发明做详细描述。
参阅图1及图2所示，本发明揭示的一种提高背光源亮度的衬底，在衬底1表面设置多个凸起的立体图案2，在多个凸起的立体图案2之间的衬底1表面上设置凹陷的立体图案3，从而在衬底1表面设置多个凹陷的立体图案3。所述衬底1优选为蓝宝石衬底，可以为其它衬底。
在衬底1表面设置多个凹陷的立体图案3，提高了衬底1的反光面积，有效提高发光二极管的发光效率；采用凹陷的立体图案3能有效置换光的传播方向变为相反传播方向，进而使得有源区发出的垂直射向衬底1的光翻转成垂直出射的光，有效提高发光二极管的单向性。
本实施例中，多个凸起的立体图案3规则排布，如图1所示，多个凸起的立体图案3按矩阵规则排布，横向与纵向并排平行设置，进一步提高了衬底1的反光面积，有效提高发光二极管的发光效率。如图1所示，在每四个相邻的凸起的立体图案2之间的衬底表面的中心位置设置至少一个凹陷的立体图案3。
凹陷的立体图案3包含圆锥形、子弹头型、三角锥形等规则图形。采用圆锥形、子弹头型、三角锥形等规则图形，有利于不同角度的光在凹陷的立体图形的界面上形成反射及出光。
凹陷的立体图案3的深度为2-20nm。采用2-20nm的深度范围，避免对外延材料的底层工艺及材料质量造成大的影响。较浅的深度有利于外延材料的快速愈合。但深度过小会造成反光效果变弱。因此，需要在保证外延晶体质量的前提下，把凹陷的立体图案3深度尽量做深。
凹陷的立体图案3横截面的直径范围为0.2-0.4um。凹陷的立体图案3横截面的的直径偏大会造成外延生长缓冲层时，由于衬底1相邻的凸起的立体图案2之间的衬底表面的面积过小而造成缓冲层无法有效愈合PSS衬底1凸起的立体图案2，造成光电性能变差。而凹陷的立体图案3横截面的直径偏小又会导致达不到设计的效果。
如图3a至图7所示，本发明揭示的一种提高背光源亮度的衬底的制作方法，包括以下步骤：
步骤一，如图3a及图3b所示，提供一蓝宝石衬底1，在蓝宝石衬底1上通过掩膜、光刻，形成凸起的圆台锥形的立体状的光刻胶图形。
步骤二，如图4所示，采用ICP蚀刻，把圆台锥形的立体状光刻胶图形转移至衬底表面，如图5所示，形成凸起的立体图案2（PSS图形）。
步骤三，如图6a及图6b所示，在蓝宝石衬底1上通过掩膜、光刻，形成子圆锥形的凹陷的立体状光刻胶图形。
步骤四，如图7所示，采用ICP蚀刻，把圆锥形的立体状光刻胶图形转移至衬底表面，形成凹陷的立体图案3（PSS图形），从而形成相邻的凸起的PSS立体图案之间设置凹陷的PSS立体图案的PSS衬底，如图1及图2所示。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非对本案设计的限制，凡依本案的设计关键所做的等同变化，均落入本案的保护范围。

Claims (7)

1.一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：在衬底表面设置多个凸起的立体图案，在多个凸起的立体图案之间的衬底表面上设置凹陷的立体图案，从而在衬底表面设置多个凹陷的立体图案。
2.如权利要求1所述的一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：多个凸起的立体图案规则排布。
3.如权利要求2所述的一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：多个凸起的立体图案按矩阵规则排布，横向与纵向并排平行设置。
4.如权利要求3所述的一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：在每四个相邻的凸起的立体图案之间的衬底表面的中心位置设置至少一个凹陷的立体图案。
5.如权利要求1所述的一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：凹陷的立体图案包含圆锥形、子弹头形、三角锥形或者四角锥形。
6.如权利要求1所述的一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：凹陷的立体图案的深度为2-20nm。
7.如权利要求1所述的一种提高背光源亮度的衬底，其特征在于：凹陷的立体图案横截面的直径范围为0.2-0.4um。
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