CN111640831A - Led芯片结构 - Google Patents
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Abstract
本申请实施例提供了一种LED芯片结构，包括：一衬底，其包括第一衬底部以及第二衬底部，所述第一衬底部的第一侧壁面与下表面垂直，所述第二衬底部设置于所述第一衬底部的下表面上，所述第二衬底部的第二侧壁面相对于所述下表面的法线向内倾斜；发光功能层，其设置于所述第二衬底部的远离第一衬底部的一面上。本申请实施例提供的LED芯片结构通过将衬底的第二衬底部的第二侧壁面设置为倾斜面，从而减小了LED芯片结构的侧面发光的比例，可以提高正面出光率，提高光利用率。
Description
技术领域
本申请涉及LED发光技术领域，具体而言，涉及一种LED芯片结构。
背景技术
对于具有透明衬底的LED芯片，诸如，具有蓝宝石(α相Al2O3)生长衬底的GaN基蓝光(B)、绿光(G)和紫外(UV)LED芯片，以及具有磷化镓(GaP)或蓝宝石等衬底的红光(R)、黄光(Y)或红外(IR)LED芯片；由于透明衬底作为LED芯片的窗口层，透明衬底相对于LED发光层而言具有胶厚的尺寸，会有一定比例的光从倒装芯片侧面出射，同时由于透明衬底材料的折射率一般介于LED发光材料和空气折射率之间，透明衬底与空气较小的折射率差允许光线具有更大出射角度的逃逸锥，所以传统倒装LED芯片相对于正装LED芯片而言具有更大的发光角度。但是，其会导致正面出光比例相对较低，影响光利用率。
针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。
发明内容
本申请实施例的目的在于提供一种LED芯片结构，可以提高LED器件的光输出功率和可靠性，减小了LED芯片结构的侧面发光的比例，可以提高正面出光率，提高光利用率。
第一方面，本申请实施例提供了一种LED芯片结构，包括：
一衬底，其包括第一衬底部以及第二衬底部，所述第一衬底部的第一侧壁面与下表面垂直，所述第二衬底部设置于所述第一衬底部的下表面上，所述第二衬底部的第二侧壁面相对于所述下表面的法线向内倾斜；
发光功能层，其设置于所述第二衬底部的远离第一衬底部的一面上。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述第一侧壁面相对于所述法线的倾斜率保持恒定。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述第一侧壁面包括多级依次连接的倾斜面；沿着远离所述下表面的方向，所述倾斜面与所述法线所夹锐角逐渐变大。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述第一衬底部呈矩形板状；
沿着远离所述第一衬底部的方向上，所述第二衬底部呈横截面逐渐变小。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述第二衬底部呈棱台状。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述第二侧壁面上设置有反射材料层。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述第二侧壁面上涂布有镀银层。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述发光功能层包括电极结构层以及发光层；
所述电极结构层设置于所述第二衬底部的远离所述第一衬底部的一面上，所述发光层设置于所述电极结构层的远离所述衬底的一面上。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述电极结构层包括氮化物异质结构层、自扩散接触电极结构层以及金属电极结构层；
所述氮化物异质结构层设置于所述第二衬底部的远离所述第一衬底部的一面上，所述自扩散接触电极结构层设置于所述氮化物异质结构层上，所述金属电极结构层设置于所述自扩散接触电极结构层上。
可选地，在本申请实施例所述的LED芯片结构中，所述氮化物异质结构层为p型掺杂III族氮化物层。
由上可知，本申请实施例提供的LED芯片结构通过将衬底的第二衬底部的第二侧壁面设置为倾斜面，从而减小了LED芯片结构的侧面发光的比例，可以提高正面出光率，提高光利用率。
本申请的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例提供的LED芯片结构的一种结构示意图。
图2为本申请实施例提供的LED芯片结构的另一种结构示意图。
图3为本申请实施例提供的LED芯片结构的一种光路示意图。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
请参照图1，图1是本申请实施例中的一种LED芯片结构的结构示意图。该LED芯片结构，包括：一衬底10以及发光功能层20。该发光功能层设置于该衬底10上。
其中，该衬底10包括第一衬底部11以及第二衬底部12，所述第一衬底部11的第一侧壁面111与下表面垂直，所述第二衬底部12设置于所述第一衬底部11的下表面上，所述第二衬底部12的第二侧壁面121相对于所述下表面的法线向内倾斜。发光功能层20设置于所述第二衬底部12的远离第一衬底部11的一面上。其中，该衬底10为透明材料制成的，例如蓝宝石等。其中，该第一衬底部11以及该第二衬底部12为一体结构，可以通过对矩形板状的衬底进行侧壁面进行打磨，从而形成该第一衬底部11以及该第二衬底部。
具体地，如图1所示，每一第二侧壁面121相对于所述法线的倾斜率保持恒定，也即是第二侧壁面121与法线的夹角为为a。其中，该第一衬底部11呈11矩形板状；沿着远离所述第一衬底部11的方向上，所述第二衬底部12呈横截面逐渐变小，其大致呈具有四条侧棱的棱台状。
如图3所示，该第二衬底部12的纵向深度也即是刻蚀深度z至少覆盖LED侧向较强出光光强分布区域，第二衬底部12的倾斜的第二侧壁面减少了侧面光的出射，增加了衬底与空气界面的光的反射，将原本射向衬底侧面的光，使之从LED的表面出射。发光层功能20中某一光子（偶极子P）沿不同方向发射的光线路径示意图，光线①、②、③、④、⑥、⑦的出射，全反射和反射路径与现有技术中一致，而光线5射向第二衬底部12的第二侧壁面，经过反射材料层的反射最终从LED表面出射，减小了芯片侧面发光的比例。实际操作中，可以根据LED芯片尺寸、发射光波长、衬底和发光功能层材料折射率等信息可以优化出透明衬底倾斜台面侧面的刻蚀深度z和倾斜角度a，从而减小LED芯片的侧面出光比例。
当然，可以理解地，在一些实施例中，如图2所示，第二侧壁面121包括多级依次连接的倾斜面；沿着远离所述下表面的方向，所述倾斜面与所述法线所夹锐角逐渐变大。当然，其并不限于此，该第二侧壁面121还可以呈圆弧曲面状，或者椭圆曲面状。
优选地，在一些实施例中，该第二衬底部12的第二侧壁面121上设置有反射材料层（图未示）。例如，该第二衬底部12的第二侧壁面121上涂布有镀银层。
具体地，在一些实施例中，该发光功能层20包括电极结构层21以及发光层22；所述电极结构层21设置于所述第二衬底部12的远离所述第一衬底部11的一面上，所述发光层22设置于所述电极结构层21的远离所述衬底10的第二衬底部12的一面上。
其中，该电极结构层21包括氮化物异质结构层、自扩散接触电极结构层以及金属电极结构层；所述氮化物异质结构层设置于所述第二衬底部的远离所述第一衬底部的一面上，所述自扩散接触电极结构层设置于所述氮化物异质结构层上，所述金属电极结构层设置于所述自扩散接触电极结构层上。氮化物异质结构层为p型掺杂III族氮化物层。
由上可知，本申请实施例提供的LED芯片结构通过将衬底的第二衬底部的第二侧壁面设置为倾斜面，从而减小了LED芯片结构的侧面发光的比例，可以提高正面出光率，提高光利用率。
在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。
以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种LED芯片结构，其特征在于，包括：
一衬底，其包括第一衬底部以及第二衬底部，所述第一衬底部的第一侧壁面与下表面垂直，所述第二衬底部设置于所述第一衬底部的下表面上，所述第二衬底部的第二侧壁面相对于所述下表面的法线向内倾斜；
发光功能层，其设置于所述第二衬底部的远离第一衬底部的一面上。
2.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，所述第一侧壁面相对于所述法线的倾斜率保持恒定。
3.根据权利要求2所述的LED芯片结构，其特征在于，所述第一侧壁面包括多级依次连接的倾斜面；沿着远离所述下表面的方向，所述倾斜面与所述法线所夹锐角逐渐变大。
4.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，所述第一衬底部呈矩形板状；
沿着远离所述第一衬底部的方向上，所述第二衬底部呈横截面逐渐变小。
5.根据权利要求4所述的LED芯片结构，其特征在于，所述第二衬底部呈棱台状。
6.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，所述第二侧壁面上设置有反射材料层。
7.根据权利要求6所述的LED芯片结构，其特征在于，所述第二侧壁面上涂布有镀银层。
8.根据权利要求1所述的LED芯片结构，其特征在于，所述发光功能层包括电极结构层以及发光层；
所述电极结构层设置于所述第二衬底部的远离所述第一衬底部的一面上，所述发光层设置于所述电极结构层的远离所述衬底的一面上。
9.根据权利要求8所述的LED芯片结构，其特征在于，所述电极结构层包括氮化物异质结构层、自扩散接触电极结构层以及金属电极结构层；
所述氮化物异质结构层设置于所述第二衬底部的远离所述第一衬底部的一面上，所述自扩散接触电极结构层设置于所述氮化物异质结构层上，所述金属电极结构层设置于所述自扩散接触电极结构层上。
10.根据权利要求9所述的LED芯片结构，其特征在于，所述氮化物异质结构层为p型掺杂III族氮化物层。
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