CN113826223A - 半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置，半导体发光元件包括半导体发光序列层和绝缘反射层，绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对均包括一第一材料层及一第二材料层，第一材料层的折射率小于第二材料层的折射率，其中，在m1对介质对层中，第一材料层的光学厚度均大于第二材料层的光学厚度，n≥m1≥0.5n。绝缘反射层的上述设置使其能够对半导体发光序列层发出的小角度(例如角度介于0～20°)光进行反射，大角度(例如角度介于45°～90°)光进行透射。由此可以大大减少半导体发光元件的正面出光，增加侧面出光，并且能够提高半导体发光元件的亮度。

Description

半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置

技术领域

本发明涉及半导体器件领域，具体地，涉及一种半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置。

背景技术

随着Mini背光应用的兴起，大角度Mini LED愈发受到市场青睐，由于其发光角度大，更易实现面板均匀性，相较于传统LED芯片，大角度Mini LED在背光应用端排列更稀疏且不需要额外透镜二次配光，极大降低了成本。但是Mini半导体发光元件的出光角度的控制是其技术路线上的一个重点及难点。为了保证芯片的大角度发光，目前大角度LED芯片多数采用在在芯片出光面蒸镀金属、DBR等反射层来控制光从芯片的侧边出射，以达到大角度出光的目的。但光在芯片中来回反射的过程中会被外延层、金属等吸收，这就造成芯片的出光效率大幅降低。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置。通过改进DBR结构中材料层的光学厚度，控制半导体发光元件的正面出光和侧面出光的比例，能够保证大角度出光的同时，提高半导体发光元件的亮度。

为实现上述目的及其它相关目的，本发明提供了一种半导体发光元件，其包括半导体发光序列层和绝缘反射层，所述绝缘反射层包括n对介质对层，每一所述介质对层均包括一第一材料层及一第二材料层，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率；

其中，在m1对介质对层中，所述第一材料层的光学厚度均大于所述第二材料层的光学厚度，0.5n≤m1≤n，n和m1均为大于0的自然数。

可选地，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层的第一材料层的光学厚度与所述第二材料层的光学厚度的差值至少为60nm。

可选地，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第一材料层的光学厚度介于80nm～220nm。

可选地，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第二材料层的光学厚度介于20nm～70nm。

可选地，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第一材料层的光学厚度大于λ/4，其中，λ为所述半导体发光序列层辐射的光的峰值波长。

可选地，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第二材料层的光学厚度小于λ/4，其中，λ为所述半导体发光序列层辐射的光的峰值波长。

可选地，λ介于420nm～460nm之间。

可选地，在所述n对介质对层中，所述m1对介质对层依次连续堆叠。

可选地，在所述的n对介质对层中，所述的m1对介质对不连续堆叠。

可选地，在所述n对介质对层中，有m2对介质对层满足：每一对介质对层的第一材料层的光学厚度小于所述第二材料层的光学厚度，其中m2为大于等于1的自然数。

可选地，m2为小于等于0.4n的自然数。

可选地，所述m2对介质对层中，每一对介质对层中的所述第一材料层的光学厚度介于80nm～220nm，所述第二材料层的光学厚度在200nm以上。

可选地，所述m2对介质对层中，所述第二材料层的光学厚度介于200nm～700nm。

可选地，所述n介于3～25。

可选地，所述m1等于n。

可选地，所述m2大于等于2。

可选地，所述半导体发光序列层的第一面侧与所述绝缘反射层之间具有透明的衬底。

可选地，所述半导体发光序列层的第二面侧还设置有第二绝缘反射层。

可选地，所述第二绝缘反射层包括重复堆叠的反射层，并且所述第二绝缘反射层中重复堆叠的介质对层的对数大于所述绝缘反射层中重复堆叠的介质对层的对数，或者所述第二绝缘反射层的绝对厚度大于所述的绝缘反射层的绝对厚度。

可选地，所述半导体发光元件还包括不同极性的金属焊盘，所述半导体发光序列层具有相对的两面，其中所述绝缘反射层位于所述位半导体发光序列层的第一面侧，不同极性的所述金属焊盘位于与所述第一面相对的所述半导体发光序列层的第二面侧。

本发明一可选实施例提供的半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，所述绝缘反射层至少布置在所述半导体发光序列层的第一表面上，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于30°的光具有第一反射率，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角大于30°的光具有第二反射率，其中所述第一反射率大于所述第二反射率。

可选地，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于20°的光的反射率至少为90％。

可选地，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于30°的光的反射率至少为90％。

可选地，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角大于等于50°的光的反射率小于等于10％。

可选地，所述的半导体发光序列层能提供峰值波长介于420nm～460nm之间的光辐射。

本发明另一可选实施例提供的半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，所述绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对层包括一第一材料层及一第二材料层，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率，并且n对介质对层中m2对介质对层满足：每一个介质对层的所述第一材料层的光学厚度小于所述第二材料层的光学厚度，2≤m2≤n，其中n和m2均为自然数。

本发明又一可选实施例提供的半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，所述绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对层包括一第一材料层及一第二材料层，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率，其中，所述n对介质对层中的m2对介质对层中，每一对介质对层中所述第二材料层的光学厚度大于200nm，2≤m2＜n，其中n和m2均为自然数，并且n大于等于3。

可选地，在所述m2对介质对层中，每一对的所述第二材料层的光学厚度大于200nm小于700nm，2≤m2＜5。

可选地，其中m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第二材料层的光学厚度小于70nm，m1为大于m2的自然数。

本发明的另一实施例提供一种半导体发光元件，包括半导体发光序列层、绝缘反射层和不同极性的金属焊盘，所述绝缘反射层位于半导体发光序列层的第一面侧，不同极性的所述金属焊盘位于半导体发光序列层与所述第一面侧相对的第二面侧，所述绝缘反射层对600nm～700nm之间的至少一个波长处的光具有至少50％的反射率。

本发明的另一实施例提供一种半导体发光器件，其包括：

封装支架；以及

固定在所述封装支架上的半导体发光元件，所述半导体发光元件为本发明提供的所述半导体发光元件。

根据本发明的第三方面，提供了一种显示装置，包括多个半导体发光元件，所述半导体发光元件为本发明提供的所述半导体发光元件。

如上所述，本发明提供的半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置，至少具备如下有益技术效果：

本发明的半导体发光元件包括半导体发光序列层和绝缘反射层，绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对层均包括一第一材料层及一第二材料层，第一材料层的折射率小于第二材料层的折射率，其中，在m1对介质对中，第一材料层的光学厚度均大于第二材料层的光学厚度，n≥m1≥0.5n。绝缘反射层的上述设置使其能够对半导体发光序列层发出的小角度(例如角度介于0～20°)光进行反射，大角度(例如角度介于45°～90°)光进行透射。

由此，降低了正面小角度的光线出光率，提高了侧面出光效率，增大了半导体发光元件的出光角，并且大角度光线从半导体发光元件的正面出光，降低了光被外延层、金属层等吸收，提升芯片光效。另外，在上述绝缘反射层的n对介质对层中，有m2对介质对层满足：每一对介质对层的第一材料层的光学厚度小于所述第二材料层的光学厚度。这样的设置使得DBR结构在保证对上述小角度光进行全反射、大角度光进行全透射的前提下，还能够保证对波长在650nm左右的激光具有高反射率，由此在对半导体发光元件进行切割时，有利于切割机台对芯片的调焦。

本发明的半导体发光器件包括封装支架、以及安装在封装支架的半导体发光元件。其中，半导体发光元件为本发明提供的半导体发光元件，因此本发明的半导体发光器件同样具有上述优点。

由本发明的上述半导体发光器件形成的显示装置的侧面出光率得以提升，改善了显示装置的显示效果。

附图说明

图1a显示为传统LED芯片的结构示意图。

图1b显示为图1a所示的传统LED芯片的出光角示意图。

图2a现有技术中形成有DBR结构的半导体发光元件中DBR结构对外延层发出的光的反射示意图。

图2b显示为图1所示的LED芯片的出光角示意图。

图3显示为本发明实施例一提供的半导体发光元件的结构示意图。

图4显示为图3所示的绝缘反射层中第一材料层和第二材料层的光学厚度示意图。

图5显示为图4所示的绝缘反射层对不同角度的入射光的反射率的示意图。

图6显示为具有图5所示的绝缘反射层的半导体发光元件中半导体发光序列层辐射的光的出射路径示意图。

图7显示为具有图5所示的绝缘反射层的半导体发光元件的出光角示意图。

图8显示为本发明实施例二提供的半导体发光元件中的绝缘反射层中第一反射层和第二反射层的光学厚度示意图。

图9显示为本发明实施例三提供的半导体发光器件的结构示意图。

图10显示为本发明实施例四提供的显示装置的结构示意图。

附图标记列表

10 衬底 200 半导体发光元件

11 外延层 201 衬底

12 反射层 202 半导体发光序列层

L1 外延层发出的小角度的光 2021 第一半导体层

L2 外延层发出的大角度的光 2022 发光层

100 绝缘反射层 2023 第二半导体层

101 介质对层 203 第二绝缘反射层

1011 第一材料层 204 第一电极

1012 第二材料层 205 第二电极

300 半导体发光器件 206 第一电极焊盘

301 封装支架 207 第二电极焊盘

302 封装凹槽 O 中心轴线

303 电极层 α 旋转角度

304 半导体发光元件 S1 第一区域

305 电极 S2 第二区域

306 封装胶体 4011 第一电极

400 显示装置 4012 第二电极

401 电路基板

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，虽图示中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的形态、数量、位置关系及比例可在实现本方技术方案的前提下随意改变，且其组件布局形态也可能更为复杂。

如图1a所示，在传统倒装LED芯片中，外延层11的外侧形成反射层12，使得外延层11发出的光自衬底10的背面出射。如图1b所示，此时LED芯片的出光角较小，无法实现良好的出光效果。为了保证芯片大角度发光，如图2a所示，目前大角度LED芯片在衬底10的背面外侧(出光面侧)和衬底10正面的外延层11外侧均形成有反射层12，该反射层可以包括分布式布拉格反射(DBR)结构和金属层(未详细示出)，该反射层12对外延层发出的光进行反射。众所周知，外延层发出的光的角度是不同的，例如存在0～45°的小角度的光L1及45°～90°的大角度的光L2。现有技术中，上述反射层12对小角度和大角度的光均进行全反射，此时LED芯片的出光角度如图2所示，LED芯片的出光角较小，侧向出光较弱。LED芯片的出光角受限，光型差。另外，如图2a所示，在衬底10的背面外侧和正面的外延层11外侧的反射层的作用下，外延层发出的光在芯片中被来回反射，这一过程中，光会被外延层、金属层等吸收，造成芯片的光效大幅降低，LED芯片的亮度损耗较大，无法满足显示或者照明等需求。

为了解决上述问题，本发明提供一种特殊设计的DBR结构，现通过以下实施例进行详细描述。

实施例一

本实施例提供一种半导体发光元件，该半导体发光元件为倒装型半导体发光元件。如图3所示，本实施例的半导体发光元件200包括半导体发光序列层202以及第一绝缘反射层100。半导体发光序列层202具有相对的两面，其中半导体发光序列层202的第一面侧设置有绝缘反射层100，与第一面相对的第二面侧设置有第一电极204和第二电极205，第一电极204与第一半导体层2021电连接，第二电极205与第二半导体层2023电连接。上述第一电极204上方还形成与其电性连接的第一电极焊盘206，第二电极205的上方形成有与其电性连接的第二电极焊盘207，第一电极焊盘206和第二电极焊盘207为不同的极性，能够实现半导体发光元件100与其他外部结构(例如封装基板、电路基板等)的电性连接。

在可选实施例中，半导体发光序列层202与绝缘反射层100之间还设置有衬底201，半导体发光序列层202位于衬底201的正面，此时，绝缘反射层100设置在衬底201的背面。衬底201为透明衬底，能够允许半导体发光序列层202的光透过衬底到达绝缘反射层100的表面。

在可选实施例中，上述衬底201可以是蓝宝石衬底，进一步地，可以是图形化蓝宝石衬底。上述半导体发光序列层201包括多层，例如，至少包括依次形成在衬底正面的第一半导体层2021、发光层2022及第二半导体层2023，在衬底201的正面与第一半导体层2021之间还可以形成缓冲层(未图示)。

第一半导体层2021可为包括n型InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x＜1、0≤y＜1并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且n型杂质可为硅(Si)。例如，第一半导体层2021可包括n型GaN。第二半导体层2023可为包括p型InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x＜1、0≤y＜1并且0≤x+y＜1)的氮化物半导体层，并且p型杂质可为镁(Mg)。例如，根据示例性实施例，第二半导体层2023可具有单层结构，或者可具有包括具有不同成分的层的多层结构。发光层2022可具有量子阱层与量子势垒层以交替方式堆叠的多量子阱(MQW)结构。例如，量子阱层和量子势垒层可为具有不同成分的InxAlyGa1-x-yN(其中0≤x≤1、0≤y≤1并且0≤x+y≤1)。例如，量子阱层可为InxGa1-xN，其中0＜x≤1，而量子势垒层可为GaN或者AlGaN。发光层2022不限于MQW结构，还可以具有单量子阱(SQW)结构。

第一半导体层2021与衬底之间还可以包括缓冲层，缓冲层可包括InxAlyGa1-x-yN，其中0≤x≤1并且0≤y≤1。例如，缓冲层可包括GaN、AlN、AlGaN或者InGaN。例如，可通过将多个层组合或者通过逐渐改变其成分来设置缓冲层。

在可选实施例中，上述第一半导体层2021可以是N型GaN层，第二半导体层2023为P型GaN层。发光层2022可以是InxGa1-xN(其中0＜x≤1)与GaN或者与AlGaN的重复堆叠层。该发光层2022提供的光辐射为单一峰值波长的光辐射，例如根据发光照明或者液晶显示应用，峰值波长介于420nm～460nm之间。

如图3所示，本实施例的绝缘反射层100包括n对依次堆叠的介质对层101，每一个介质对层101包括一第一材料层1011及一第二材料层1012，即，绝缘反射层100在半导体发光序列层一侧或者，具体的衬底一侧，由第一材料层1011以及第二材料层1012重复交替堆叠形成，上述绝缘反射层形成DBR结构。

在本实施例中，第一材料层1011的折射率小于第二材料层1012的折射率，形成第一材料层1011和第二材料层1012的材料均可以是氧化物，例如诸如SiO₂、SiN、SiOxNy、TiO₂、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN或TiSiN的氧化物或者氮化物。如图3所示，形成第一材料层1011的可以是折射率在1.48的SiO₂，形成第二材料层1012的可以是折射率为2.64的TiO₂。

本实施例的DBR结构的介质对层101的数量为n对，n为3～25。

为了保证大角度出光的同时，提高半导体发光元件的亮度，本发明提出，对DBR结构进行特殊设计，使DBR结构同时具有反射以及透射功能，并且对反射角度范围和透射角度范围进行合理分配。即，当半导体发光序列层202发射入射光入射至该DBR时，对小角度的入射光进行全反射，由此可增加半导体发光元件的侧面出光量，减少正面漏光量，同时对大角度入射光进行全透射，可减少大角度的部分光被吸收，从而提高半导体发光元件的出光特性。具体的，为了达到上述的目的，在如图3所示的DBR结构的介质对层101中，第一材料层1011的光学厚度大于第二材料层1012的光学厚度。

其中，在n对介质对层中，有m1对介质对层，该ml对介质对层中，所述第一材料层的光学厚度均大于所述第二材料层的光学厚度，0.5n≤m1≤n，n和m1均为大于0的自然数。

图4所示的光学厚度设计作为一个实施例，具有该光学厚度设计的DBR结构(即，绝缘反射层101)能够对来自半导体发光元件200的半导体发光序列层202的不同角度范围的光具有不同的反射率。该光学设计可以实现，如图5所示的反射效果，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于30°的光具有第一反射率，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角大于30°的光具有第二反射率，其中所述第一反射率大于所述第二反射率。其中DBR结构对入射角介于0～20°的小角度入射光的反射率为90％以上，即小角度入射光几乎被全反射，进一步的，对0～30°的小角度入射光的反射率为90％以上；对于入射角介于45°～90°的大角度入射光的反射较低，例如低于10％，即大角度入射光几乎被全透射，例如绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角大于等于50°的光的反射率小于等于10％。

具体地，图4所示的光学厚度设计作为一个实施例，较佳的，该ml对介质对层中，每一对介质对层的每一所述第一材料层的光学厚度与所述第二材料层的光学厚度的差值至少为60nm。第一材料层的光学厚度与第二材料层的上述光学厚度差异值将导致大角度光透射率降低。

优选的，ml对介质对层中所述的第一材料层的光学厚度不必全部相等，可以根据光学反射率后者透射率进行适当调整。优选的，ml对介质对层中至少两层所述的第一材料层的光学厚度不相等；或者ml对介质对层中至少两层所述的第二材料层的光学厚度不相等。例如，第一材料层的厚度可以自半导体发光序列层的一侧开始沿着堆叠方向逐渐增大或者逐渐减小或者呈现至少厚度起伏高低的分布情况。例如，第二材料层的厚度可以自半导体发光序列层的一侧开始沿着堆叠方向逐渐增大或者逐渐减小或者呈现至少厚度起伏高低的分布情况。

优选的，该ml对介质对层中，每一个介质对中的第一材料层的光学厚度大于λ/4，第二材料层的光学厚度小于λ/4。其中，λ为所述半导体发光序列层辐射的光的峰值波长，λ介于420nm～460nm之间。过高的第一材料层的光学厚度或者过低的第二材料层的光学厚度将导致大角度光透射率降低。

在可选实施例中，第一材料层1011的光学厚度范围介于80nm～220nm，第二材料层1012的光学厚度范围介于20nm～70nm。

可以参照图7，由于DBR结构的反射对101中的第一材料层1011和第二材料层1012的光学厚度具有上述光学厚度的差异值，半导体发光序列层202发射的入射光入射至该DBR结构时，实现反射范围以及透射范围的合理分配与控制，其中小角度入射光被全反射，由此显著增加半导体发光元件的侧面出光量，LED芯片的出光角增加，侧面出光较强，减少正面漏光量；大角度入射光被全透射，可减少大角度的部分光被吸收，从而提高半导体发光元件的出光特性。

如图6所示，在半导体发光元件200的出光面侧(即半导体发光序列层的第一面侧)定义以法线O以及围绕该中心轴线的入射角α，其中，法线O垂直于半导体发光序列层的第一面。法线O与入射角α限定的区域为第一区域S1，旋转角α与第一面限定的区域为第二区域S2。半导体发光元件200的半导体发光序列层202发出的光中，入射角例如(0～30°之间)的入射光L1入射至衬底201背面的第一绝缘反射层100时被第一绝缘反射层100全反射，反射后的小角度入射光入射至第二反射层203，同样被全反射，经多次全反射之后经衬底背面出射。而由半导体发光序列层202发出的大角度入射光L2入射至衬底201背面的第一绝缘反射层100时不会被反射而是全部透射出去，例如入射角在45°～90°之间的光。

本实施例中，半导体发光元件的第一电极204和第二电极205可包括诸如银(Ag)、铝(Al)、镍(Ni)、铬(Cr)和透明导电氧化物(TCO)中的一种或多种材料。

第一电极焊盘206和第二电极焊盘207可分别连接至第一电极204、第二电极205，以用作半导体发光元件的外部连接端子。例如，第一电极焊盘和第二电极焊盘可包括Au、Ag、Al、Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或其共晶金属。第一电极焊盘和第二电极焊盘可按照所谓的倒装半导体发光元件键合方式安装在其上设置有诸如引线框的布线电极的板上。

同样参照图3，该半导体发光元件200正面的半导体发光序列层202上方还可以形成第二反射层203，该第二反射层203同样可以是包括多个介质对层的DBR结构，每一个介质对层同样包括依次叠置的第一材料层和第二材料层，通过对第一材料层和第二材料层的光学厚度的设计，使得该第二反射层对半导体发光序列层202发出的光进行全反射。

较佳的，绝缘反射层100的厚度小于第二反射层203的厚度，绝缘反射层中介质层对的对数小于第二反射层中介质层对的对数；绝缘反射层100一般介于0.5～3微米，介质层对的对数为3～15对，第二反射层203的厚度介于1.5～6微米，介质层对的对数为10～25对。第二反射层203是为了尽量将半导体发光序列层202发出的小角度以及大角度的光全反射至衬底一侧进行出光。绝缘反射层100进行选择性反射，因此绝缘反射层100的绝对厚度可以小于第二反射层203的绝对厚度，绝缘反射层中的介质对层的对数可以小于第二反射层203中介质对层的对数，绝缘反射层100较薄，介质层对对数较少，可以减少芯片劈裂崩边的风险，尤其是降低绝缘反射层100形成在衬底一侧时芯片劈裂、崩边的风险。

较佳的，所述的衬底的厚度为不超过100微米。较佳的，不超过80微米。因此，在上述第一绝缘反射层结构和第二DBR结构的共同作用下，半导体发光序列层在所述第一区域内自所述绝缘反射层透过的光的量小于在所述第二区域内自所述绝缘反射层透过的光的量。如图7所示，由此实现半导体发光元件更好的侧向出光，半导体发光元件的亮度也相应得到提升。

实施例二

本实施例提供一种半导体发光元件，可同样参照图3，本实施例的半导体发光元件同样包括半导体发光序列层和绝缘反射层(DBR结构)100包括n对介质对层101，在DBR结构100中，介质对的数量可以是3～15对。每一对介质对层101均包括依次叠置的第一材料层1011及第二材料层1012。

本实施例的半导体发光元件与实施例一的半导体发光元件的相同之处不再赘述，不同之处在于：

本实施例的半导体发光元件背面的DBR结构100，不仅对半导体发光序列层辐射的光进行部分反射和部分透射，还对第二种波长的光进行至少一定比例的反射。该第二种波长的光不同于半导体发光序列层辐射的光的峰值波长，该第二种波长的光的辐射波长长于半导体发光层辐射的光的峰值波长，例如隐形切割时用于对焦的激光。

需要说明的时，半导体发光元件制作时，在制作完成各层材料层之后，需要将半导体发光元件的半成品通过激光隐形切割分离形成多个独立的成品半导体发光元件。由于小尺寸的发光元件，通常具有衬底厚度较薄的发光元件，特别是厚度不大于80μm的发光元件，在分离之前，所述衬底厚度较薄，容易引起整个待切割的元件翘曲不平整，切割时，用于隐形切割的激光(波长介于1000nm～1300nm之间)容易无法对准衬底内的目标厚度位置，导致隐形切割失效。

因此本发明提出在激光隐形切割技术中加入一种相较于用于隐形切割的激光更短的另外一束激光，并且配合特殊的DBR结构设计，可以对该另外一束激光进行反射，有利于切割机台对焦，实现精确隐切。

具体的，如图8所示，在本实施例的半导体发光元件背面的DBR结构100的n对介质对层的m1对介质对层中，第一材料层1011的光学厚度均大于第二材料层1012的光学厚度，其中m1满足：0.5n≤m1＜n，n的取值同样为3～15，m1为大于1的自然数。

在可选实施例中，上述m1个介质对层在绝缘反射层100中依次连续叠置。在上述m1个介质对层中，第一材料层的光学厚度与其最邻近的第二材料层的光学厚度的差值至少为60nm，例如介于60nm～150nm。在可选实施例中，在上述m1个介质对层中，第一材料层1011的光学厚度介于80nm～200nm，第二材料层1012的光学厚度小于70nm，优选地，介于20nm～70nm。

在上述n个介质对层中，有m2个介质层对满足：每一个介质对层的第一材料层的光学厚度小于第二材料层的光学厚度，其中m2为大于等于2的自然数，更进一步地，m2为小于等于0.4n的自然数，优选地m2取值大于等于2。上述m2个介质层对可以对该另外一束激光进行反射，有利于切割机台对焦，实现精确隐切。

在上述m2个介质对层中，第一材料层1011的光学厚度介于80nm～200nm，第二材料层1012的光学厚度在200nm以上，例如介于200nm～700nm，优选地，介于300nm～600nm，较佳的m2≥2，且m2＜5。

上述m2个介质对层满足，第二材料层的光学厚度显著大于第一材料层的厚度，能够对一定波长的激光进行有效反射。

可选的，上述m1个介质对层的至少两对在绝缘反射层100中可以被与m2个介质对层的至少一对间隔叠置，即ml个介质对层的至少两对可以不相邻叠置。

本实施例中，所述的激光的发光波段介于600nm～700nm之间。该波长的激光为对衬底进行隐切时的激光，例如波长在650nm左右。如图8所示，本实施例的DBR结构对该激光的反射率在50％以上，例如60％～70％或者70％～80％或者80～100％。

如图8所示，当DBR结构包括12个介质对层时，其中有7个介质对层中第一材料层的光学厚度大于第二材料层的光学厚度，5个介质对层中第一材料层的光学厚度小于第二材料层的光学厚度。

因此，当对衬底上形成有该DBR结构的半导体发光元件进行隐切时，该DBR能够对隐切激光进行反射，有利于切割机台的对焦。如上所述，本实施例的半导体发光元件背面的第一绝缘反射层不仅能够对半导体发光序列层发出的小角度入射光全反射、大角度入射光全透射，插入m2对介质对，还能够对一定波长的激光进行有效反射。由此，在沿衬底背面对半导体发光元件进行激光隐切时，该第一绝缘反射层结构对隐切激光进行反射，有利于切割机台对焦，实现精确隐切。

同样参照图3，该半导体发光元件200正面的半导体发光序列层202上方还可以形成第二反射层203，该第二反射层203同样可以是包括多个介质对层的DBR结构，每一个介质对层同样包括依次叠置的第一材料层和第二材料层，通过对第一材料层和第二材料层的光学厚度的设计，使得该第二反射层对半导体发光序列层202发出的光进行全反射。

较佳的，绝缘反射层100的绝对厚度小于第二反射层203的绝对厚度，绝缘反射层中介质对层的对数小于第二反射层中介质对层的对数；绝缘反射层100一般介于0.5～3微米，介质对层的对数为3～15对，第二反射层203的厚度介于1.5～6微米，介质对层的对数为10～25对。第二反射层203是为了尽量将半导体发光序列层202发出的小角度以及大角度的光全反射至衬底一侧进行出光。绝缘反射层100进行选择性反射，因此绝缘反射层100的厚度可以小于第二反射层203的厚度，绝缘反射层中的介质对层的对数可以小于第二反射层203中介质对层的对数，并且绝缘反射层100较薄，介质层对对数较少，可以减少芯片劈裂崩边的风险，尤其是降低绝缘反射层100形成在衬底一侧时芯片劈裂、崩边的风险。

较佳的，所述的衬底的厚度为不超过100微米。较佳的，不超过80微米。

实施例三

本实施例提供一种半导体发光器件，如图9所示，本实施例提供的半导体发光器件300包括：

封装支架301以及固定至封装支架301的半导体发光元件304。该封装支架301可以是任意适合安装固定半导体发光元件的封装支架，封装支架301包括固晶区。如图9所示，在本实施例的可选实施例中，封装支架包括封装凹槽302(可替代的是，封装支架也可以是平面型的支架)，封装支架301的固晶区设置在封装凹槽302内，该封装凹槽用于容纳并安装半导体发光元件。封装凹槽302的底部设置有电极层303，该电极层302包括间隔设置的两个电极305，分别与半导体发光元件的电极连接。

本实施例中的半导体发光元件304可以是实施例一或实施例二提供的半导体发光元件100，具体结构可参照实施例一及实施例二的描述，在此不再赘述。

同样参照图9，当封装支架301具有封装凹槽302时，该半导体发光器件还包括封装胶体306，其覆盖半导体发光元件304并填充封装支架301的封装凹槽302。

本实施例的发光器件具有实施例一或实施例二提供的半导体发光元件，因此具有良好的侧向出光以及较高的亮度。

实施例四

本实施例提供一种显示装置，如图10所示，该显示装置400包括电路基板401以及电性连接至电路基板的多个半导体发光元件，在本实施例中，该半导体发光元件为实施例一或实施例二提供的半导体发光元件100。同样如图10所示，电路基板401具有多组焊盘，每一组焊盘包括第一焊盘4011和第二焊盘4012，半导体发光元件100的第一电极焊盘206和第二电极焊盘207分别电性连接至第一焊盘4011和第二焊盘4012。例如可以通过导电胶将半导体发光元件100的第一电极焊盘206和第二电极焊盘207粘结至第一焊盘4011和第二焊盘4012。图10中，多个半导体发光元件100在电路基板上呈矩阵排列，可以理解的是，可以根据实际的显示需要将半导体发光元件100以任意适合的方式布置在电路基板上。

实施例五

本实施例提供一种照明装置，该照明装置采用本发明实施例或实施例二提供的半导体发光元件100。

如上所述，本发明提供的半导体发光元件、半导体发光器件及显示装置，至少具备如下有益技术效果：

本发明的半导体发光元件包括半导体发光序列层和绝缘反射层，绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对层均包括一第一材料层及一第二材料层，第一材料层的折射率小于第二材料层的折射率，其中，在m1对介质对中，第一材料层的光学厚度均大于第二材料层的光学厚度，n≥m1≥0.5n。绝缘反射层的上述设置使其能够对半导体发光序列层发出的小角度(例如角度至少介于0～20°，或者进一步地介于0～30°)的光进行反射，大角度(例如角度介于45°～90°)光进行透射。

由于正面小角度的光线出光率显著降低，提高了侧面出光效率，增大了半导体发光元件的出光角，并且大角度光线从半导体发光元件的正面出光，降低了光被外延层、金属层等吸收，提升芯片光效另外，在上述绝缘反射层的n对介质对层中，有m2对介质对层满足：每一对介质对层的第一材料层的光学厚度小于所述第二材料层的光学厚度。这样的设置使得DBR结构在保证对上述小角度光进行全反射、大角度光进行全透射的前提下，还能够保证所述绝缘反射层对600nm～700nm之间的至少一波长处的光具有至少50％的反射率，例如在波长为650nm左右的激光具有至少50％的反射率，由此在对半导体发光元件进行切割时，有利于切割机台对芯片的调焦。

本发明的半导体发光器件包括封装支架、以及安装在封装支架的半导体发光元件。其中，半导体发光元件为本发明提供的半导体发光元件，因此本发明的半导体发光器件同样具有上述优点。

由本发明的上述半导体发光器件形成的显示装置的侧面出光率得以提升，改善了显示装置的显示效果。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。

Claims (32)

1.一种半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，其特征在于，所述绝缘反射层包括n对介质对层，每一所述介质对层均包括一第一材料层及一第二材料层，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率；

其中，在m1对介质对层中，所述第一材料层的光学厚度均大于所述第二材料层的光学厚度，0.5n≤m1≤n，n和m1均为大于0的自然数。

2.根据权利要求1所述的一种半导体发光元件，其特征在于，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层的每一所述第一材料层的光学厚度与所述第二材料层的光学厚度的差值至少为60nm。

3.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第一材料层的光学厚度介于80nm～220nm。

4.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第二材料层的光学厚度介于20nm～70nm。

5.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述m1对介质对层中，每一个介质对层中的所述第一材料层的光学厚度大于λ/4，其中，λ为所述半导体发光序列层辐射的光的峰值波长。

6.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第二材料层的光学厚度小于λ/4，其中，λ为所述半导体发光序列层辐射的光的峰值波长。

7.根据权利要求5或6所述的半导体发光元件，其特征在于，λ介于420nm～460nm之间。

8.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述n对介质对层中，所述m1对介质对层依次连续堆叠。

9.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述的n对介质对层中，所述的m1对介质对不连续堆叠。

10.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，在所述n对介质对层中，有m2对介质对层满足：每一对介质对层的第一材料层的光学厚度小于所述第二材料层的光学厚度，其中m2为大于等于1的自然数。

11.根据权利要求10所述的半导体发光元件，其特征在于，m2为大于0且小于等于0.4n的自然数。

12.根据权利要求10所述的半导体发光元件，其特征在于，所述m2对介质对层中，每一对介质对层中的所述第一材料层的光学厚度介于80nm～220nm，所述第二材料层的光学厚度在200nm以上。

13.根据权利要求12所述的半导体发光元件，其特征在于，所述m2对介质对层中，所述第二材料层的光学厚度介于200nm～700nm。

14.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述n介于3～25。

15.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，所述m1等于n。

16.根据权利要求10所述的半导体发光元件，其特征在于，所述m2大于等于2。

17.根据权利要求16所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光序列层的第一面侧与所述绝缘反射层之间具有透明的衬底。

18.根据权利要求16所述的半导体发光元件，其特征在于，所述半导体发光序列层的第二面侧还设置有第二绝缘反射层。

19.根据权利要求18所述的半导体发光元件，其特征在于，所述第二绝缘反射层包括重复堆叠的反射层，并且所述第二绝缘反射层中重复堆叠的介质对层的对数大于所述绝缘反射层中重复堆叠的介质对层的对数，或者所述第二绝缘反射层的绝对厚度大于所述的绝缘反射层的绝对厚度。

20.根据权利要求1所述的半导体发光元件，其特征在于，还包括不同极性的金属焊盘，所述半导体发光序列层具有相对的两面，其中所述绝缘反射层位于所述半导体发光序列层的第一面侧，不同极性的所述金属焊盘位于与所述第一面侧相对的所述发光序列层的第二面侧。

21.一种半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，其特征在于，所述绝缘反射层至少布置在所述半导体发光序列层的第一表面上，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于30°的光具有第一反射率，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角大于30°的光具有第二反射率，其中所述第一反射率大于所述第二反射率。

22.根据权利要求21所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于20°的光的反射率至少为90％。

23.根据权利要求21所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角小于等于30°的光的反射率至少为90％。

24.根据权利要求21所述的半导体发光元件，其特征在于，所述绝缘反射层对所述半导体序列层辐射的入射角大于等于50°的光的反射率小于等于10％。

25.根据权利要求21所述的半导体发光元件，其特征在于，所述的半导体发光序列层提供峰值波长介于420nm～460nm之间的光辐射。

26.一种半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，其特征在于，所述绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对层包括一第一材料层及一第二材料层，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率，并且n对介质对层中m2对介质对层满足：每一个介质对层所述第一材料层的光学厚度小于所述第二材料层的光学厚度，2≤m2≤n，其中n和m2均为自然数。

27.一种半导体发光元件，包括半导体发光序列层和绝缘反射层，其特征在于，所述绝缘反射层包括n对介质对层，每一介质对层包括一第一材料层及一第二材料层，所述第一材料层的折射率小于所述第二材料层的折射率，其中，所述n对介质对层中的m2对介质对中，每一对介质对层满足：每一对介质对中所述第二材料层的光学厚度大于200nm，2≤m2＜n，其中n和m2均为自然数，并且n大于等于3。

28.根据权利要求25的半导体发光元件，其特征在于，在所述m2对介质对层中，每一对的所述第二材料层的光学厚度大于200nm小于700nm，2≤m2＜5。

29.根据权利要求25的一种半导体发光元件，其特征在于，在所述n对介质对层的m1对介质对层中，每一对介质对层中的所述第二材料层的光学厚度小于70nm，其中m1为大于m2的自然数。

30.一种半导体发光元件，包括半导体发光序列层、绝缘反射层和不同极性的金属焊盘，所述绝缘反射层位于半导体发光序列层的第一面侧，不同极性的所述金属焊盘位于与所述第一面侧相对的所述半导体发光序列层的第二面侧，其特征在于，所述绝缘反射层对600nm～700nm之间的至少一个波长处的光具有至少50％的反射率。

31.一种半导体发光器件，其特征在于，包括：

封装支架；以及

固定在所述封装支架上的半导体发光元件，所述半导体发光元件为权利要求1～26中任一项所述的半导体发光元件。

32.一种显示装置，其特征在于，包括多个半导体发光元件，所述半导体发光元件为权利要求1～30中任意一项所述的半导体发光元件。

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