CN110556463A - 具有分布布拉格反射器的发光二极管芯片 - Google Patents

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Abstract

根据本发明的发光二极管芯片包括：发光结构体，包括活性层；以及分布布拉格反射器(DBR)。该DBR包括相互交替层叠的具有低折射率的第一材料层以及具有高折射率的第二材料层的对。并且，DBR针对从发光结构体发出的光的峰值波长(λ)，包括：第一区域，包括多个对，并且第一材料层以及第二材料层均具有大于0.25λ并且0.3λ以下的光学厚度；最后对，与发光结构体最远；以及第二区域，位于第一区域和最后对之间，并且第一材料层以及第二材料层均具有小于0.25λ的光学厚度，第一区域比第二区域与发光结构体更近，第二区域内的第一材料层与第二材料层相比光学厚度偏差大。

Description

具有分布布拉格反射器的发光二极管芯片
技术领域
本发明涉及一种发光二极管芯片，更详细地，涉及一种为了改善光提取效率而配备有分布布拉格反射器的发光二极管芯片。
背景技术
发出蓝色或者紫外线的氮化镓类的发光二极管已经用于多种应用中，尤其是市场上正在销售发出背光单元或者一般照明等所需的混色光(例如，白色光)的多种发光二极管封装件)。
由于发光二极管封装件的光输出主要依靠发光二极管芯片的光效率，因此正在持续努力改善发光二极管芯片的光效率。例如，进行过在光发出面形成粗糙的表面，或者调节外延层的形状或透明基板的形状而改善光提取效率的努力。
此外，还有如下的方法：在光发出面的反面(例如，基板的下部面)设置Al等金属反射器，来反射向芯片安装面方向传播的光，从而改善发光效率。可以通过利用金属反射器反射光而减少光损失，从而改善光效率。虽然Al等金属反射器对多种波长的入射光具有均匀的反射率而便于使用，但会由于被氧化而容易导致反射率降低，并且金属反射器的反射率相对不高。
据此，正在利用折射率互不相同的材料交替层叠的分布布拉格反射器(DBR：Distributed Bragg Reflector)，从而在实现高反射率的同时实现相对稳定的反射特性。
一般通过将折射率互不相同的高折射物质层和低折射物质层交替层叠而形成DBR。尤其是，通过将分别具有针对各自的中心波长的λ/4的光学厚度(实际厚度×折射率)的高折射物质层和低折射物质层交替层叠，从而可以提供包括中心波长的预定范围的光谱区域(即，阻带(stop band))反射率高的DBR。
DBR一般使用TiO2作为高折射物质层，使用SiO2作为低折射物质层。但是TiO2等高折射物质层表现出：随着波长变短而具有消光系数急剧增加的趋势。图1示出了TiO2根据波长的典型消光系数。从图1可知，TiO2在大约400nm以下随着波长变短，消光系数急剧增加。
此外，图2示出了峰值波长为400nm的发光二极管芯片的典型发射光谱。即使是以特定波长为目标的发光二极管芯片，其发射光谱大致示出10nm以上的半宽度(half-width)，并在大约65nm以上的波长范围发射光。因此，对于峰值波长为400nm的发光二极管芯片所使用的反射器要求对波长比400nm更短的光也具有高反射率。
作为结果，难以设计适合发出大约440nm以下的短波长可见光或者发出波长比其短的近紫外线(大约300nm～大约400nm)的发光二极管芯片的DBR。例如，为了提高反射率，需要增加高折射物质层和低折射物质层的层叠数，但发生由于高折射物质层的光吸收增加而导致整体反射率降低的问题。因此，在短波长可见光或者近紫外线发光二极管芯片中为了提高发光二极管芯片的效率而仍然使用反射率有限的金属反射器。
此外，如果在蓝宝石基板上形成包括活性层的氮化镓类发光结构体，并在基板下表面设置DBR，则从活性层发出的光的一部分会透过基板而到达反射器。此时，光不仅以0度入射角(与反射器垂直)入射，还以多种入射角入射。尤其在使用图案化的蓝宝石基板时，比起垂直的入射角，以倾斜角入射的光量会增加。
图3是示出根据到达基板下表面的光的入射角的相对光输出的曲线图。在此，Ex表示在基板下表面中X方向的入射角，Ez表示基板下表面中与X方向垂直的Z轴方向的入射角。利用具有图案化的蓝宝石基板的发光二极管芯片的实际尺寸，利用时域有限差分(FDTD：Finite-difference time-domain)数据分析将到达基板下表面的光的入射角以10度间隔示出了光输出。
参照图3，在光大致垂直地入射到基板下表面时，即，在入射角为0～10度时的光输出仅为3.5％左右。与此相反地，以20度以上，尤其在20～50度范围的入射角入射的光的输出为大约60％以上，占据到达基板下表面的光输出的大部分。如果使用PSS基板，则光会由于形成在基板上的图案而被散射，从而使到达基板下表面的光的入射角变大。因此，如PSS基板，由于相当多的光以相对较大的入射角到达基板下表面，因此用于在基板下表面将光反射的DBR需要考虑到光的入射角而进行设计。
发明内容
本发明要解决的课题在于，提供一种采用DBR结构而提高发光二极管芯片的光效率的技术。
本发明希望解决的另一课题在于，提供采用了对以多种角度入射的光也具有高的反射率的DBR的发光二极管芯片。
本发明希望解决的另一课题在于，提供可以缓解由于DBR的光吸收而产生的光损失的发光二极管芯片。
根据本发明的一种发光二极管芯片包括：发光结构体，包括活性层；以及分布布拉格反射器(DBR)，布置在所述发光结构体的一侧，从而反射从所述发光结构体发出的光，所述DBR包括交替层叠的具有低折射率的第一材料层以及具有高折射率的第二材料层的对，并且针对从所述发光结构体发出的光的峰值波长(λ)，包括：第一区域，包括多个对，并且第一材料层以及第二材料层均具有大于0.25λ并且0.3λ以下的光学厚度；最后对，与所述发光结构体最远；以及第二区域，位于所述第一区域和所述最后对之间，并且第一材料层以及第二材料层均具有小于0.25λ的光学厚度，所述第一区域比所述第二区域与所述发光结构体更近，所述第二区域内的第一材料层与所述第二材料层相比光学厚度偏差大。
根据本发明的实施例，可以通过采用针对以多种入射角入射的光维持高的反射率的DBR而提供光效率提高的发光二极管芯片。更进一步，可以提供降低了具有高折射率的第二材料层的整体厚度而防止光损失的发光二极管芯片。
附图说明
图1是示出根据波长的TiO2的典型消光系数的曲线图。
图2是示出发光二极管芯片的典型发射光谱的曲线图。
图3是示出根据到达基板下表面的光的入射角的相对光输出的曲线图。
图4a是用于说明根据本发明的一实施例的发光二极管芯片100的剖面图。
图4b是用于说明根据本发明的另一实施例的发光二极管芯片200的剖面图。
图5是用于说明根据本发明的一实施例的DBR结构而示出TiO2/SiO2对的各位置的光学厚度的曲线图。
图6a是示出对入射角为0度的光，设定为8对的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。
图6b是示出对入射角为20度的光，设定为8对的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。
图7a是示出对入射角为0度的光，设定为8对(第一区域)的DBR以及设定为12对(第一区域+第二区域+最后对)的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。
图7b是示出根据对入射角为10度的光，设定为8对(第一区域)的DBR以及设定为12对(第一区域+第二区域+最后对)的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。
图7c是示出对入射角为20度的光，设定为8对(第一区域)的DBR以及设定为12对(第一区域+第二区域+最后对)的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。
图8是用于说明应用了根据本发明的一实施例的发光元件的照明装置的分解立体图。
图9是用于说明应用了根据本发明的另一实施例的发光元件的显示装置的剖面图。
图10是用于说明应用了根据本发明的另一实施例的发光元件的显示装置的剖面图。
图11是用于说明将根据本发明的另一实施例的发光元件应用于前照灯的示例的剖面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。以下介绍的实施例是为了向本领域技术人员充分传达本发明的思想而作为示例提供的。因此，本发明不限于以下所说明的实施例，也可以以其他形态具体化。并且在图中，构成要素的宽度、长度、厚度等可以为了方便而被夸张地示出。贯穿全文相同的附图标记指代相同的构成要素。
根据本发明的一实施例的发光二极管芯片包括：发光结构体，包括活性层；以及分布布拉格反射器(DBR)，布置在所述发光结构体的一侧，从而反射从所述发光结构体发出的光，其中，所述DBR包括相互交替层叠的具有低折射率的第一材料层和具有高折射率的第二材料层的对，针对从所述发光结构体发出的峰值波长(λ)，包括：第一区域，包括多个对，第一材料层以及第二材料层的光学厚度均大于0.25λ且在0.3λ以下；最后对，与所述发光结构体相隔最远；以及第二区域，位于所述第一区域和所述最后对之间，并且第一材料层和第二材料层的光学厚度均小于0.25λ，其中，所述第一区域布置为比所述第二区域与发光结构体更近，所述第二区域内的第一材料层的光学厚度偏差大于所述第二材料层的光学偏差。
本说明书中，术语“光学厚度”表示将相应物质层的实际厚度乘以对从发光结构体发出的光的波长的该物质层的折射率的值。
并且，本说明书中的术语“光学厚度偏差”表示在相同区域内的最大光学厚度和最小光学厚度之间的差异。
通过将所述第一区域内的第一材料层以及第二材料层的光学厚度设定为0.25λ至0.3λ范围内，从而可以提供对以多种入射角度入射的光的反射率高的DBR。更进一步，通过将第二区域的第一材料层以及第二材料层的光学厚度设定为小于0.25λ，从而在增加DBR的反射率的同时，可以缓解通过DBR的各材料层的光吸收。并且，即使入射到DBR的光的入射角改变，所述第二区域也可以防止在阻带内发生涟波(ripple)。
在一实施例，所述第一区域可以包括第一材料层比第二材料层更厚的对以及与此相反的对。
此外，所述第二区域内的第一材料层可以包括具有小于0.25λ并且大于0.25λ-20％的光学厚度的第一材料层以及具有小于0.25λ-40％的光学厚度的第一材料层。与此相反，所述第二区域内的第二材料层可以具有小于0.25λ并且大于0.25λ-10％的光学厚度。更进一步，此外，所述具有大于0.25λ-20％的光学厚度的第一材料层可以具有大于0.25λ-10％的光学厚度。
通过使第二区域内的第一材料层的光学厚度偏差大于第二区域内的第二材料层的厚度偏差，从而在提高DBR的反射率的同时可以改善用于形成DBR的工程稳定性。
此外，所述第二区域内的第二材料层的光学厚度偏差可以小于第一区域内的第二材料层的光学厚度偏差。即，第二区域内的第二材料层可以形成为具有相对均匀的光学厚度。据此，可以简单化具有相对较薄的厚度的第二材料层的形成，从而提高发光二极管芯片制造工艺的稳定性。
所述最后对的第一材料层可以比所述DBR内的其他第一材料层更厚。例如，所述最后对的第一材料层可以具有在80nm至200nm范围内的厚度，更具体地，可以具有在90nm至120nm范围内的厚度。
为了减少第二材料层导致的光损失，所述第一区域的对的数量可以被限制，例如，可以为6对至10对。此外，所述第二区域的对的数量可以是所述第一区域的对的数量的1/2以下。据此，可以通过减少构成DBR的第一材料层以及第二材料层的整体厚度，从而减少由于DBR的光吸收的光损失。
一实施例中，所述发光二极管芯片还可以包括布置在所述发光结构体和所述DBR之间的基板。更进一步，所述基板可以是图案化的蓝宝石基板(PSS)。
而且，所述发光二极管芯片在所述基板和所述DBR之间还可以包括由与所述DBR内的第一材料层相同的材料形成并且比所述第一材料层更厚的界面层。所述界面层减少所述基板底面的粗糙表面对形成在基板底面的DBR的影响。
所述发光二极管芯片还可以包括与所述DBR的最后对接触的金属反射器。金属反射器由于在宽的波长范围内显示出高反射率，因此不仅可以反射从所述发光结构体发出的光，还可以反射通过诸如荧光体等波长变换器进行了波长变换的光。
在其他实施例中，所述发光二极管芯片还可以包括隔着所述发光结构体与所述DBR对向布置的基板。
此外，所述发光结构体可以发出具有440nm以下的峰值波长的可见光或者近紫外线。
本说明书中的“高折射”以及“低折射”是对第一材料层和第二材料层进行对比而示出的折射率差异，低折射率的第一材料层具有低于第二材料层的折射率。一实施例中，所述第一材料层可以是SiO2层，所述第二材料层可以是TiO2层。例如，针对400nm波长的光，SiO2层可以具有大约1.492的折射率，TiO2层可以具有大约2.677的折射率。然而，所述第一材料层以及第二材料层并不限于SiO2层以及TiO2层。只要第一材料层以及第二材料层具有互不相同的折射率且具有透光性，则不仅可以用作绝缘层，还可以用作第一材料层以及第二材料层。然而，由于SiO2以及TiO2等介电层透光率高且易于蒸镀，并且折射率差异相对较大，因此更加适合。
此外，所述DBR的阻带宽度可以在100nm至200nm范围内。本说明书中，方便起见，将术语“阻带”定义为表示在根据波长的反射率光谱中示出90％以上的反射率的反射带区域。
以下，参照附图详细说明本发明的实施例。
图4是用于说明根据本发明的一实施例的发光二极管芯片100的剖面图。
参照图4，发光二极管芯片100包括基板21、发光结构体30、以及DBR43。并且，发光二极管芯片100可以包括缓冲层23、透明电极31、第一电极垫33、第二电极垫35、电流组断层39、界面层41以及表面层45。
基板21只要是透明基板，便不受特别限制，可以是例如蓝宝石基板或者SiC基板。基板21可以是适合生长氮化镓类的化合物半导体层的生长基板。例如，基板21可以如图案化的蓝宝石基板(PSS)，在上部面具有预定的图案。由于图案化的蓝宝石对于入射到基板21的底面的光大致具有20度至50度范围内的入射角，因此本发明的DBR可以更适合地发挥其效果。
发光结构体30布置在基板21上部。发光结构体30包括第一导电型半导体层23、第二导电型半导体层29以及在所述第一导电型半导体层25和所述第二导电型半导体层29之间的活性层27。在此，第一导电型和第二导电型是彼此相反的导电型，可以是第一导电型为n型，第二导电型为p型，也可以与此相反。
所述第一导电型半导体层25、活性层27以及第二导电型半导体层29可以由氮化镓类的化合物半导体物质，即，(Al、In、Ga)N形成。所述活性层27的组成元素以及组成比决定为能够发出所需波长的光(例如，紫外线或者蓝色光)。尤其是，所述活性层27可以形成为发出具有440nm以下的峰值波长的可见光或者近紫外线。
所述第一导电型半导体层25和/或第二导电型半导体层29可以如图所示地形成为单一层，但也可以形成为多层结构。并且，活性层27可以形成为单量子阱结构或者多量子阱结构。并且，所述基板21和第一导电型半导体层25之间可以存在缓冲层23。
所述半导体层25、27、29可以使用MOCVD技术或者MBE技术形成，并且可以使用光刻以及蚀刻工艺进行图案化，以使所述第一导电型半导体层25的一部分区域暴露。
此外，透明电极层31可以形成在第二导电型半导体层29上(例如，可以形成为ITO、ZnO或者Ni/Au)。透明电极层31的电阻率低于第二导电型半导体层29，因此使电流分散。第一导电型半导体层25上形成有第一电极垫33(例如，n-电极垫33)，透明电极层31上形成有第二电极垫35(例如，p-电极垫35)。如图所示，p-电极垫35可以通过透明电极层31与第二导电型半导体层29电接触。
电流阻断层39位于电极垫35和第二导电型半导体层29之间。所述电流阻断层39可以位于透明电极31下方，但并不限于此，也可以位于透明电极31上。如果电流阻断层39位于透明电极31和电极垫35之间，则电极垫35可以通过延伸部(未示出)与透明电极31电接触。
所述电流阻断层39反射从活性层27产生并向电极垫35方向传播的光。这种电流阻断层39可以形成为针对从活性层27产生的光具有高反射率，可以形成为例如将TiO2和SiO2等折射率互不相同的介电层交替层叠的分布布拉格反射器。据此，可以防止由于光被所述电极垫35吸收而损失，从而改善发光效率。
DBR 43位于基板21的下部。即，基板21布置在发光结构体30和DBR 43之间。所述DBR 43可以通过将具有第一折射率(低折射率)的第一材料层(例如，SiO2(n：大约1.492@400nm))和具有第二折射率(高折射率)的第二材料层(例如，TiO2(n：大约2.677@400nm))交替层叠而形成。针对DBR 43的具体层叠结构，将在后面参照图5详细说明。
此外，基板21和DBR 43之间可以存在界面层41。界面层41可以由与第一材料层相同材料的层，例如SiO2层形成。界面层41是用于防止形成在基板21的底面的DBR 43受到基板21的底面的表面状态的影响，因此形成为比第一材料层厚。例如，界面层41可以形成为在300nm至500nm的厚度范围，更具体地，可以形成为400nm。
附加地，金属反射层45可以覆盖DBR 43。金属反射层45可以包括例如Al或者Ag等。发光二极管芯片100通过共同采用金属反射层45和DBR，可以对宽波长范围提供相对高的反射率。然而本发明并不限于此，可以省略金属反射层45，从而使DBR 43的最后层成为发光二极管芯片100的下部表面层。
在本实施例，DBR 43布置为相隔基板21与发光结构体30对向。从活性层27产生的光被DBR 43反射，从而向发光二极管芯片100的上方发出。
图4b是用于说明根据本发明的另一实施例的发光二极管芯片200的概略的剖面图。
参照图4b，在本实施例，DBR 53与DBR 43大致相似，但在对发光结构体30与基板21对向布置的方面具有差异。如图所示，DBR 53可以覆盖透明电极层31，并且覆盖第一导电型半导体层25的暴露面。DBR 53将从活性层27产生的光反射到基板21侧。DBR 53的具体结构将在后面参照图5详细说明。
所述发光二极管芯片200可以是例如倒装芯片型发光二极管芯片。因此，透明电极层31、n-电极垫33以及p-电极垫35的具体形状以及位置可以根据倒装芯片型发光二极管芯片而进行适当变形。
如参照图4a以及图4b所说明，DBR 43、53可以形成在基板21的下表面或者发光结构体30上部。虽未在图中示出，但DBR也可以位于基板21和发光结构体30之间。在这种情形下，DBR也可以通过例如半导体层而形成。
图5是用于说明根据本发明的一实施例的DBR结构而示出第一材料层/第二材料层(SiO2/TiO2)对的各位置的光学厚度的曲线图。在此，光学厚度是指针对从发光二极管芯片发出的光的峰值波长的厚度。本说明书中，将从发光二极管芯片发出的光的峰值波长定义为中心波长。
第一材料层和第二材料层的形成顺序并不特别重要，可以根据具体情况而进行更改。例如，如图4a的实施例，在形成与第一材料层(例，SiO2)相同的材料的界面层41的情形下，DBR 43的第一层可以是第二材料层。与此不同地，在省略了界面层41的情形下，DBR 43的第一层可以是第一材料层。并且，如图4b的实施例，在不需要界面层41的情形下，DBR 53的第一层可以是第一材料层或者第二材料层中的任意一个。通常由于SiO2层的粘结力比TiO2层优秀，因此可以将SiO2层作为粘结到基板21或者发光结构体30的层。
此外，形成在DBR 43或者53的表面的最后层为了执行保护DBR 43、53的功能而相对较厚地形成，可以由与第一材料层相同的材料形成。
图5示出了布置在界面层41上的DBR 43的第一层是第二材料层(TiO2层)，最后层是第一材料层(SiO2层)。因此，以第二材料层(TiO2层)/第一材料层(SiO2层)的顺序成对。
此外，参照图5，可以确认DBR的结构被明确区分为第一区域、第二区域以及最后对。在此，第一区域被布置为比第二区域更接近发光结构体30。
(第一区域)
为了提高在中心波长(例：λ：400nm)附近以及波长比中心波长长的光谱区域的反射率，布置了第一区域。第一区域的第一材料层以及第二材料层的光学厚度大致大于0.25λ。
具体地，在第一区域，第一材料层(SiO2层)以及第二材料层(TiO2层)均具有大于0.25λ并且0.25λ+20％(即，0.3λ)以下的光学厚度。因此，在第一区域内的各个对中，第一材料层和第二材料层的厚度差异最大不超过0.05λ。将第二材料层的厚度限制在0.3λ以下，从而可以防止由于第二材料层的光损失。
并且，第一区域内的各个对可以包括第一材料层比第二材料层更厚的对以及与此相反的对。
通过使接近发光结构体30而布置的第一区域的第一材料层以及第二材料层的光学厚度大于0.25λ，从而可以将反射率光谱的阻带向长波长方向移动。据此，对入射角大的光也可以确保高反射率。然而，如果将阻带向长波长方向过度移动，则有可能降低入射角为0度的光的反射率，因此将第一材料层以及第二材料层的厚度限制在0.3λ以下而防止阻带过分移动。
考虑到由于第二材料层的光损失，对第一区域的对的数量进行限制、例如，第一区域的对的数量可以是6对至10对。
(第二区域)
第二区域布置在第一区域和最后对之间。为了减少由于第二材料层的光吸收，并增加DBR的反射率而增加第二区域。第二区域的第一材料层以及第二材料层的光学厚度小于0.25λ。
具体地，在第二区域内，第二材料层(例，TiO2层)具有小于0.25λ且大于0.25λ-20％的光学厚度。更进一步，在第二区域内，第二材料层可以具有大于0.25-10％的光学厚度。并且，所述第二区域内的第二材料层的光学厚度偏差可以小于第一区域内的第二材料层的光学厚度偏差。
此外，在第二区域内，第一材料层(例，SiO2层)的厚度偏差可以大于第二材料层。例如，第一材料层可以包括具有小于0.25λ且大于0.25λ-20％的光学厚度的层以及小于0.25λ-40％的光学厚度的层。更进一步，具有大于0.25λ-20％的光学厚度的第一材料层可以具有大于0.25λ-10％的光学厚度。然而，具有小于0.25λ-40％的光学厚度的第一材料层可以具有大于0.25λ(1-50％)的光学厚度。
虽然可以在第二区域内使折射率高的第二材料层具有大于第一材料层的厚度偏差，但在这种情形下第二材料层的实际厚度会过薄，因此难以实现DBR。例如，具有大约0.13λ的光学厚度的第二材料层(TiO2层)的实际厚度仅为大约20nm，因此难以均匀沉积这种层。与此相反，具有大约0.13λ的光学厚度的第二材料层(SiO2层)的实际厚度为大约36nm，比第二材料层厚。
此外，第二区域的对的数量不超过第一区域的对的数量的1/2。第二区域的对的数量可以是例如，3对至5对。
(最后对)
在DBR 43的最后对，第一材料层作为DBR的最后层而成为DBR的表面层。所述最后层形成为比DBR内的其他第一材料层更厚，例如，可以形成为80nm至200nm范围内的厚度，更具体地，可以形成为90nm至120nm范围内的厚度。
在封装发光二极管芯片100时，所述最后层缓解DBR 43由于安装发光二极管芯片100的安装面的表面状态而受到的影响。
此外，在最后对，第二材料层具有0.25λ左右的光学厚度，可以具有例如，在0.25λ-10％至0.25λ+10％范围内的光学厚度。
通过将第二区域以及最后对增加到第一区域，可以整体提高根据第一区域的反射率。
根据本实施例，通过使布置为与发光结构体30近的第一区域内的第一材料层以及第二材料层具有相对厚的光学厚度，从而可以有效反射从基板以大的入射角入射的光，更进一步，通过增加第二区域以及最后对，可以提高DBR43的整体反射率。
此外，通过使第二区域内的第二材料层的厚度小于0.25λ，可以减少由于第二材料层的光损失。
可以利用Macleod或者Filmstar等模拟工具调节构成DBR的各个层的光学厚度。并且，DBR的各个材料层可以利用离子辅助蒸镀设备形成在基板21的底面或者发光结构体30上部。
图6a以及图6b是分别示出针对入射角为0度以及20度的光，设定为8对的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。在此，比较例示出了第一材料层(SiO2层)以及第二材料层(TiO2层)均设定为0.25λ的光学厚度的DBR，实施例示出了设定为如图5所示的第一区域的第一材料层以及第二材料层(SiO2/TiO2层)的DBR。
首先，参照图6a，针对中心波长400nm，第一材料层以及第二材料层均设定为0.25λ的比较例的DBR示出了对入射角为0度的光以400nm为基准具有150nm左右的阻带的反射率曲线图。与此相反，本实施例的DBR示出了以440nm左右为基准具有大约150nm的阻带的反射率曲线图。
参照图6b可以观察到，针对入射角为20度的光，比较例中，阻带的中心波长为360nm左右，向短波长方向移动了40nm左右，而在实施例中，阻带的中心波长移动至400nm左右。即，针对入射角为20度的光，比较例对400nm附近以及波长比400nm大的长波长的光的反射率低。与此相反，针对入射角为20度的光，实施例使阻带的中心位于大约400nm附近，因此可以针对向反射面以20度的入射角入射的400nm附近的光维持高反射率。
图7a、图7b以及图7c分别是针对入射角为0度、10度以及20度的光，设定为8对(第一区域)的DBR以及设定为12对(第一区域+第二区域+最后对)设定的DBR的根据波长的反射率的模拟曲线图。
正如从图7a、图7b以及7c可知，针对入射角为0度、10度以及20度的所有情形，与前面参照图6a以及图6b而说明的实施例相比，增加第二区域以及最后对，从而可以进一步提高反射率。
虽然将SiO2和TiO2作为第一材料层以及第二材料层的示例，但本发明并不限于这些材料层，还可以使用其他绝缘层或者半导体层。
图8是用于说明应用了根据本发明的一实施例的发光元件(发光二极管芯片)的照明装置的分解立体图。
参照图8，根据本实施例的照明装置包括扩散盖1010、发光元件模块1020以及主体部1030。主体部1030可以收容发光元件模块1020，扩散盖1010可以布置在主体部1030上，从而可以覆盖发光元件模块1020的上部。
主体部1030不受限制，只要是可以收容并支撑发光元件模块1020，从而向发光元件模块1020供应电源的形态即可。例如，如图所示，主体部1030可以包括主体壳体1031、电源供应装置1033、电源壳体1035以及电源连接部1037。
电源供应装置1033收容于电源壳体1035内并与发光元件模块1020电连接，并且可以包括至少一个IC芯片。所述IC芯片可以调节、变换或者控制供应到发光元件模块1020的电源的特性。电源壳体1035可以收容电源供应装置1033而支撑电源供应装置1033，在其内部固定有电源供应装置1033的电源壳体1035可以位于主体壳体1031的内部。电源连接部1037可以布置在电源壳体1035的下端，并与电源壳体1035连接。据此，电源连接部1037可以与电源壳体1035内部的电源供应装置1033电连接，从而起到可以使外部电源供应到电源供应装置1033的通道作用。
发光元件模块1020包括基板1023以及布置在基板1023上的发光元件1021。发光元件模块1020布置在主体壳体1031上部，从而可以电连接到电源供应装置1033。
基板1023不受限制，只要是能够支撑发光元件1021的基板即可，例如，可以是包括布线的印刷电路基板。基板1023可以具有与主体壳体1031上部的固定部相对应的形态，从而稳定固定到主体壳体1031。发光元件1021可以包括上述根据本发明的实施例的发光元件中的至少一个。
扩散盖1010布置在发光元件1021上，并且通过固定在主体壳体1031而可以覆盖发光元件1021。扩散盖1010可以具有透光性材质，并且可以通过调节扩散盖1010的形态以及透光性而调节照明装置的指向特性。因此，可以根据照明装置的利用目的以及应用形态而进行多种形态的变形。
图9是用于说明应用了根据本发明的另一实施例的发光元件的显示装置的剖面图。
本实施例的显示装置包括：显示面板2110；背光单元，向显示面板2110提供光；以及面板引导件，支撑所述显示面板2110的下部边缘。
显示面板2110没有特殊的限制，可以是例如包括液晶层的液晶显示面板。显示面板2110的边缘还可以布置有向栅极线供应驱动信号的栅极驱动PCB。在此，栅极驱动PCB也可以不构成于单独的PCB，而形成在薄膜晶体管基板上。
背光单元包括包含至少一个基板以及多个发光元件2160的光源模块。更进一步，背光单元还可以包括底部盖2180、反射片2170、扩散板2131以及光学片2130。
底部盖2180向上开口，从而可以收纳基板、发光元件2160、反射片2170、扩散板2131以及光学片2130。并且，底部盖2180可以与面板引导件结合。基板位于反射片2170的下部，从而布置为被反射片2170所围绕的形态。然而，并不限于此，在表面涂覆有反射物质的情形下，也可以位于反射片2170上。并且，基板形成为多个，从而可以布置为多个基板整齐布置的形态，但并不限于此，也可以形成为单个基板。
发光元件2160可以包括上述根据本发明的所述实施例的发光元件中的至少一个。发光元件2160可以以预定图案规则地排列在基板上。并且，各个发光元件2160上布置有透镜2210，从而可以提高从多个发光元件2160发出的光的均匀性。
扩散板2131以及光学片2130位于发光元件2160上。从发光元件2160发出的光可以经过扩散板2131以及光学片2130而以光源形态供应到显示面板2110。
如此，根据本发明的实施例的发光元件可以应用于如本实施例的直下型显示装置。
图10是用于说明应用了根据本发明的另一实施例的发光元件(发光二极管芯片)的显示装置的剖面图。
根据本实施例的配备有背光单元的显示装置包括：显示面板3210，显示影像；背光单元，布置在显示面板3210的背面而照射光。更进一步，所述显示装置包括：框架支撑显示面板3210并且收纳背光单元；以及盖3240、3280，围绕所述显示面板3210。
显示面板3210并不受特别限制，可以是例如，包括液晶层的液晶显示面板。显示面板3210的边缘还可以布置有向栅极线供应驱动信号的栅极驱动PCB。在此，栅极驱动PCB也可以不构成于单独的PCB，而形成在薄膜晶体管基板上。显示面板3210通过位于其上下部的盖3240、3280而固定，并且位于其下部的盖3280可以与背光单元相连。
向背光单元3210提供光的背光单元包括：下部盖3270，上面的一部分开口；光源模块，布置在下部盖3270的内部一侧；以及导光板3250，与所述光源模块并排设置而将点光变换为面光。并且，本实施例的背光单元还可以包括：光学片3230，位于导光板3250上而扩散光以及集光；反射片3260，布置在导光板3250的下部而向显示面板3210方向反射向导光板3250的下部方向移动的光。
光源模块包括基板3220以及在所述基板3220的一面以预定间隔相隔布置的多个发光元件3110。基板3220不受限制，只要支撑发光元件3110并且电连接到发光元件3110即可，可以是例如印刷电路基板。发光元件3110可以包括至少一个上述根据本发明的实施例的发光元件。从光源模块发出的光入射到导光板3250而通过光学片3230供应到显示面板3210。通过导光板3250以及光学片3230，从发光元件3110发出的点光源可以变形为面光源。
如此，根据本发明的实施例的发光元件可以应用于如本实施例的边缘型显示装置。
图11是用于说明将根据本发明的另一实施例的发光元件(发光二极管芯片)应用于前照灯的示例的剖面图。
参照图11，所述前照灯包括灯主体4070、基板4020、发光元件4010以及盖透镜4050。更进一步，所述前照灯还可以包括放热部4030、支撑架4060以及连接部件4040。
基板4020通过支撑架4060而被固定，从而相隔布置在灯主体4070上。基板4020并没有限制，只要是可以支撑发光元件4010的基板即可，例如可以是如印刷电路基板的具有导电图案的基板。发光元件4010位于基板4020上，并且可以通过基板4020而被支撑以及固定。并且，发光元件4010可以通过基板4020的导电图案而与外部电源电连接。并且，发光元件4010可以包括至少一个上述根据本发明的实施例的发光元件。
盖透镜4050位于从发光元件4010发出的光移动的路径上。例如，如图所示，盖透镜4050可以借助连接部件4040而与发光元件4010相隔布置，并且可以布置在将从发光元件4010发出的光希望提供的方向上。可以通过盖透镜4050调节从前照灯向外发出的光的指向角和/或颜色。此外，连接部件4040在将盖透镜4050与基板4020固定的同时，还可以布置为围绕发光元件4010，从而起到提供发光路径4045的光引导件作用。此时，连接部件4040可以由光反射性物质形成，或者由光反射性物质涂覆。此外，放热部4030可以包括散热针4031和/或散热风扇4033，并且将驱动发光元件4010时产生的热向外排出。
如此，根据本发明的实施例的发光元件可以应用于如本实施例的前照灯，尤其可以应用于车辆用前照灯。
以上，虽然对本发明的多种实施例进行了说明，但本发明并不限于上述多种实施例以及特征，在不脱离根据本发明的权利要求的技术思想的范围内，可以进行多种变形和更改。

Claims (18)

1.一种发光二极管芯片，包括：
发光结构体，包括活性层；以及
分布布拉格反射器，布置在所述发光结构体的一侧，从而反射从所述发光结构体发出的光，
所述分布布拉格反射器包括交替层叠的具有低折射率的第一材料层以及具有高折射率的第二材料层的对，所述分布布拉格反射器包括：
第一区域，包括多个对，并且第一材料层以及第二材料层均具有大于0.25λ并且0.3λ以下的光学厚度；
最后对，与所述发光结构体最远；以及
第二区域，位于所述第一区域和所述最后对之间，并且第一材料层以及第二材料层均具有小于0.25λ的光学厚度，
λ表示从所述发光结构体发出的光的峰值波长，
在所述第二区域内，第一材料层与所述第二材料层相比光学厚度偏差大。
2.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述第一区域包括第一材料层比第二材料层更厚的对以及与此相反的对。
3.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述第二区域内的第一材料层包括具有小于0.25λ并且大于0.25λ-20％的光学厚度的第一材料层以及具有小于0.25λ-40％的光学厚度的第一材料层。
4.如权利要求3所述的发光二极管芯片，其中，
所述第二区域内的第二材料层具有小于0.25λ并且大于0.25λ-10％的光学厚度。
5.如权利要求3所述的发光二极管芯片，其中，
所述具有大于0.25λ-20％的光学厚度的第一材料层具有大于0.25λ-10％的光学厚度。
6.如权利要求3所述的发光二极管芯片，其中，
所述第二区域内的第二材料层的光学厚度偏差小于第一区域内的第二材料层的光学厚度偏差。
7.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述最后对的第一材料层比所述分布布拉格反射器内的其他第一材料层更厚。
8.如权利要求7所述的发光二极管芯片，其中，
所述最后对的第一材料层具有在80nm至200nm范围内的厚度。
9.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述第一区域的对的数量为6对至10对。
10.如权利要求9所述的发光二极管芯片，其中，
所述第二区域的对的数量为所述第一区域的对的数量的1/2以下。
11.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，还包括：
基板，布置在所述发光结构体和所述分布布拉格反射器之间。
12.如权利要求11所述的发光二极管芯片，其中，
所述基板是图案化的蓝宝石基板。
13.如权利要求11所述的发光二极管芯片，其中，还包括：
界面层，在所述基板和所述分布布拉格反射器之间，并且由与所述分布布拉格反射器内的第一材料层相同的材料形成，并且比所述第一材料层相对更厚。
14.如权利要求13所述的发光二极管芯片，其中，还包括：
金属反射器，与所述分布布拉格反射器的最后对接触。
15.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，还包括：
基板，隔着所述发光结构体与所述分布布拉格反射器对向布置。
16.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述发光结构体发出具有440nm以下的峰值波长的可见光或者近紫外线。
17.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述第一材料层是SiO2层，
所述第二材料层是TiO2层。
18.如权利要求1所述的发光二极管芯片，其中，
所述分布布拉格反射器的阻带宽度在100nm至200nm范围内。
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