TW200824161A - LED system and method - Google Patents

Description

200824161 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於發光二極體（"LED")。更特定言之，本文 中所描述之系統及方法的實施例係關於增加或控制led之 光輸出。甚至更特定言之，實施例係關於藉由成形led基 板之部分而增加或控制LED之光輸出。 【先前技術】 發光二極體（"LED")普遍存在於電子設備中。其用於數 位顯示、發光系統、電腦及電視、蜂巢式電話及各種其他 設備。LED技術之發展已導致產生使用一或多個lED而產 生白光的方法及系統。LED技術之發展已導致產生產生比 先前技術更多之光子及因而產生更多光的LED。此等兩種 技術發展之頂點為LED用於補充或替代許多習知光源（例 如，白熾燈泡、螢光燈泡或鹵素燈泡），非常像電晶體替 代電腦中之真空管。 產生包括紅色、綠色及藍色之大量色彩的led。一種產 生白光之方法涉及紅色LED、綠色LED及藍色LED彼此結 合使用。由紅色、綠色及藍色（RGB)LED之組合而製成的 光源將產生由人眼感知為白光的光。因為人眼具有三種類 型之色彩感受器（每-類型對藍色、綠色或紅色敏感），所 以此發生。 第二種由LED源產生白光之方法為自單色(例如，藍色) 短波長LED產生光，且將該光之一部分撞擊於鱗光體或類 似光子轉換材料上。磷光體吸收較高能量短波長光波且再 125283.doc 200824161 發射較低能量較長波長光。舉例而言，若選擇一發射在黃 色區（在綠色與紅色之間）中之光的磷光體，則人眼將此光 感知為白光。因為黃光刺激眼睛中之紅色與綠色感受器， 所以此發生。其他材料（諸如奈米粒子或其他類似光致發 光材料）可用於以大致相同之方式產生白光。 亦可使用一紫外線（UV)LED及三個獨立RGB磷光體產生 白光。白光亦可由一藍色LED及一黃色LED而產生且亦可 組合使用藍色LED、綠色LED、黃色LED及紅色LED而產 生。 對於LED之結構的當前工業實踐為使用一基板（通常為 單晶體藍寶石或碳化矽），將諸如GaN* InGaN之材料層沈 積於該基板上。一或多個層（例如，GaN或InGaN)可允許光 子產生及電流傳導。通常，將氮化鎵（GaN)之第一層施加 至基板表面以形成一自基板之晶體結構至允許光子產生或 電流傳導的摻雜層之晶體結構的過渡區域。此通常繼之以

GaN之 N摻雜層。下一層可為 一 InGaN、AlGaN、AlInGaN 或其他化合物半導體材料層，其產生光子並以所需材料摻 雜以產生光之所要的波長。下一層通常為GaN之p摻雜 層。此結構藉由蝕刻及沈積來進一步修改以產生用於與設 備電連接的金屬位點。 在LED之操作期間，如在一傳統二極體中，額外電子自 一 N型半導體移動至p型半導體中之電子電洞。在lEE)中， 在化合物半導體層中釋放光子以在此過程期間產生光。 在一典型製造製程中，基板以晶圓形式製造且將該等層 125283.doc 200824161 施加至晶圓之表面。一旦該等層經摻雜或經蝕刻且已使用 所提及之各種製程界定所有特徵，個別LED便與晶圓分 開。LED通常為具有直邊之正方形或矩形。此可引起顯著 之效率損失且可使所發射之光具有一不良發射圖案。通常 ' 將一獨立光學設備（諸如一塑膠圓蓋（plastic dome))置放於 ’ · LED上以達成一更為所需之輸出。 • 在幾乎所有LED應用中，需要最大化對應於給定功率輸 入之光輸出，該光輸出為一通常以對於白光及較長波長之 • 光的每瓦流（lumens per watt)(lm/W)或對於諸如藍光之較 短波長之光的每瓦毫瓦（milliwatts per watt)(mW/W)表示之 量。現有LED技術可嘗試增加此比，此比通常稱為”總效 率"或”插座效率"。然而，現有LED技術仍經受不良之總效 率及低提取效率。 【發明内容】 本發明係關於一具有一經成形以達成比先前LED更高效 ^ 率之基板的LED。LED之實施例的側壁可經成形以使得使 用全内反射最大化LED之光輸出且可經成形以達成一所要 的亮度分布。此外，LED之出射面可經選擇以使輻射率守 恒。 、 LED之一實施例包括一可操作以產生光之量子井區及一 具有一與該量子井區之間的介面的成形基板。由量子井區 所產生之光穿過在量子井區與成形基板之間的介面以進入 成形基板。成形基板具有一與該介面相對且距該介面一定 距離之出射面。經由介面進入成形基板的光之一部分經由 125283.doc 200824161 出射面而射出該成形基板。根據一實施例，出射面為使對 應於射出成形基板之光的一所要半角之輻射率守怪所必需 的最小面積之至少70%。此外，LED可具有一組側壁，其 中定位並成形每一側壁，使得具有一自介面至該側壁之直 線透射路徑的射線之至少大多數以小於或等於出射面處之 臨界角的出射面處之入射角反射至出射面。LED之另一實 施例包含一 LED，該LED包含一可操作以產生光之量子井 區及一具有一與該量子井區之間的介面的成形基板。該成 形基板可包含一與該介面机對並與該介面相距一定距離之 出射面。可成形該基板，使得經由該介面進入成形基板之 光的一部分將經由該出射面而射出成形基板。該出射面可 具有使自成形基板所投射之光的一所要半角之輕射率守恆 所必需的最小面積之至少70%。該成形基板可進一步包含 一組側壁，其中定位並成形每一側壁，使得具有一自介面 至該侧壁之直線透射路徑的射線之至少一部分以小於或等 於出射面處之臨界角的出射面處之入射角反射至出射面。 出射面之面積、距離及側壁形狀可經選擇以以在1〇度與6〇 度之間的半角投射光。 又一實施例可包括一LED，該LED包含一可操作以產生 光之量子井區及一具有一與該量子井區之間的介·面的成形 基板。成形基板可包含一與該介面相對且距該介面一定距 離之出射面。可成形該基板，使得經由該介面進入成形基 板之光的一部分將經由該出射面而射出成形基板。 125283.doc 200824161 該出射面可具有 一在由 φ^22ω2 所 界定之最小面積的

鄕内之面積，其中Φι為穿過介面之光通量；φ2為射出出 射面之光通量且等於Φι;Ωι為藉以光穿過介面之有效立體 角且Ω2為藉以光離開出射面之有效立體角；Αι為介面之面 積；m為成形基板之折射率且〜為成形基板外部的介質之 折射率。此外’距離為至少—最小距離，使得具有一自介 面至出射面的直線透射路徑之所有射線具有一小於或等於 出射面處之臨界角的入射角。基板亦可包含一組侧壁，其 中定位並成形每一側壁’使得具有一自介面至該側壁的直 線透射路徑之射線之至少-部分以小於或等於出射面處之 臨界角的出射面處之入射角反射至出射面。 又一實施例可包括一 LED，該LED包含一可操作以產生 光之量子井區及-具有一與該量子井區之間的介面的成形 基板，其中由量子井區所產生之光穿過該介面。該基板可 包含至少兩個出射面，其中可成形該基板，使得經由該介 面進入該成形基板之光的一部分將經由至少兩個出射面而 射出該成形基板。至少兩個出射面具有一為使輻射率守恆 所必需的最小面積之至少70%的組合面積。該成形基板亦 可包含一組側壁，其中定位並成形每一側壁，使得具有一 自該介面至該側壁之直線透射路徑的射線之至少大多數以 小於或等於出射面處之臨界角的出射面處之入射角反射至 兩個或兩個以上出射面之一出射面。 系統及方法之實施例提供一 LED，該LED藉由以一所要 125283.doc -10- 200824161 的半角及光輸出輪廓投射光同時使亮度守恆而提供優於先 岫技術之技術優點。舉例而言，實施例可高效地提供在j 〇 度至60度半角（或其他半角）中之光。 實施例藉由提供具有均勻或接近均勻亮度分布之光輸出 而提供又一優點。 由實施例所提供之又一優點為可以一所要的形狀及光輸 出輪廓來投射光。 【實施方式】

圖中說明實施例，相同數字用於指代不同圖式之相同及 相應部分。 成形基板LED之實施例可經成形，以使得增加或成形自 LED發射之光。根據一實施例，成形基板，使得由之 里子井區所產生之光的全部或絕大多數透射出LED之基板 =出射面。為A，可確定出射面尺寸（㈣以考慮輕射率 守恆原理。在一實施例中，出射面可為最小尺寸，該最小 尺寸允許經由在量子井區與基板之間的介面進入該基板的 光之全部或絕大多數射出該出射面，藉此組合使輻射率守 恆之所需與減少尺寸（特定言之，出射面之尺寸）之所需。 此外，基板之侧壁可經成形，使得反射或全内反射（"tir") 使入射於基板侧壁上之光束朝出射面反射並以一小於或等 於臨界角之角入射於該出射面上。因*匕’減少或消除歸因 於出射面處之™的光損失。在另—實施例中，為確保撞 擊側壁之光被反射於基板内且不通過該側帛，亦可使用一 反射光的反射性材料塗佈基板之一側壁或多個側壁以防止 125283.doc 11 200824161 光經由側壁而射出。 雖然理論上由led之量子井所產生之光的1GG%射出出射 面，但是各種實施例可使較少量的光射出該出射面同時仍 提供對先前LED光發射的顯著改良。舉例而言，自led之 出射表面所發射之光可以大約79%之效率（歸因於厶乃折射 率之碳化矽基板材料的費涅損失而存在約21%之效率損失） 以一所要的亮度輪廓、射出輪廓或其他光輸出輪廓以1〇度 至60度之錐形半角自出射表面而發射。 當光自較高折射率之介質穿過較低折射率之介質時發生 費涅損失（例如，在兩種介質之間的介面處（諸如led之出 射面與空氣或其他介質處）之損失）。藉由下式描述法向入 射費涅損失： (N1-N2)2)/((N1+N2)2) ^ 其中％及1為兩種介質之折射率。作為一實例，對於一具 有碳化砍基板之LED，Νι=2·73(接近碳化矽之I〇R)， N2=i(接近空氣之I0R)，從而產生約21·5〇/〇之費涅損失。若 LED在量子井區中使用GaN，則在量子井區（Νι=2·49)與碳 化矽基板（Ν2=2·73)之間的介面處之費涅損失將為〇%。在 出射面-空氣（exit face to air)介面處之費涅損失可減少或 以抗反射塗層來克服。 如上文所描述，led基板之出射面可經成形以使輻射率 守恆。（在單一介質内或自一介質至另一介質）沿光學路徑 的光之通過（passage)由輻射率守恆定律（亦稱為亮度定理） 來控制，該定律由Etendue等式表達： 125283.doc -12- 200824161 [等式1]

Etendue 等式:—_J_= _^a_ NX ΚΑΆ Φι=區域1之光通量（流明）

N!=區域1之介質的I0R A!=區域1之入口的面積 Ωρ完全含有區域1之光的立體角（立體弧度） Φπ區域2之光通量（流明）

义=區域2之介質的IOR

八2=區域2之入口的面積 Ώ2 -完全含有區域2之光的立體角（立體弧度） 成形基板之出射面的面積可經選擇以使對應於所要的半 角之自量子井進入基板的光之輻射率守恆。因此，光可以 一所要的半角高效地發射。此不同於傳傳統led 以一並非為許多應用所需之半角來發射光，因此需要額外 光學設備以成形該光；且因為出射面大的不足以使輻射率 守恆’所以發射一相當數量百分比之光經過側壁；同時亦 經受歸因於光從未離開基板之吸收損失。 此外，藉由Snell定律控制光自一折射率之介質至一 i K)R之介質的通過。Sneil定律界定如自介面表面之法= 測的光線之進人（a—)角與該光線離開該介面的脫= 角之間的關係，其為兩種介質之折射率的函數。 [等式2]

Snell 定律：％ sii^A) = ' sin(@2) Θ，接近介面表面之射線的入射角

Νι =介質1之IOR 125283.doc -13- 200824161 脫離介面表面之射線的折射角

N2=介質2之IOR 在光自較兩IRO之"貝至較低IOR之介質的通過之狀況 下，將光線可以其撞擊介質之間的介面表面並仍可通過該 介面的最大角稱為臨界角。根本而言，若光通過介面並進 入較低IOR之介質，則自較高I0R之介質起始的光必須以 ' 不超過臨界角之角接近介質介面。舉例而言，在一由基板 籲 及量子井區組成之LED中，基板介質與量子井介質可形成 一由量子井區所產生之光穿過的介面。以大於臨界角的角 接近之射線將在介質之間的介面處被反射回較高之介 質中且將不會進入較低IOR之介質中。此被稱為全内反射 (’，TIR’，）。 在一典型LED中，量子井區具有一約為2.49之IOR。當 將此等層建構於一具有1.77之I〇R的藍寶石基板上時，可 藉由應用Snell定律及亮度定理而固有地限制透射至藍寶石 _ 内之光。對於具有碳化矽基板（其可具有約2.73之IOR)之 LED ’量子井區具有一比碳化矽低的I〇R(例如，約2 49)， 且因此Snell定律不阻止任何所產生之光進入碳化矽中。 在傳統LED中’碰撞基板·空氣介面之光的相當一部分 將歸因於TIR而被截留於基板中。在一些狀況下，獨立光 學設備（例如，固體塑膠圓蓋或透鏡）用於增加光自基板進 入其中的介質之IOR，從而減少基板中之TIR。此等獨立 光學設備可仍經受歸因於TIR之損失，且圓蓋之提取效率 仍然相對較低。此外，在形成Led後，圓蓋之使用需要在 125283.doc -14- 200824161 製造中增加步驟。另一方面，成形基板LED之實施例可經 成形以最小化或消除歸因於基板之出射面處之TIR的光損 失。根據一實施例，基板之出射面可與與量子井區之間的 介面間隔一定距離，使得至出射面的具有直接透射路徑之 射線並不在出射面處經歷TIR。此外，側壁可經成形以以 小於臨界角之出射面處之入射角將碰撞側壁之射線反射至 出射面，因而允許所有經内反射之射線亦脫離LED基板之 出射面。 圖1A為一 LED 20之一實施例的圖解表示，該LED 20包 括一基板10及量子井區15(其可包含一或多個摻雜層或摻 雜區域）。量子井區15包括一發光區25，其通常為一諸如

InGaN或AlInGaP或AlGaN之化合物半導體。來自量子井區 15之光子可經由介面50進入基板1〇。Led 20可為一線焊 LED、覆晶LED或此項技術中已知或開發的其他lED。基 板10與量子井區15形成側壁60、側壁65或其他側壁。換言 之，量子井區15根據基板1〇而成形。led 20進一步包括出 射面55,出射面55可在製造製程之容限内大體上與介面咒 形狀相同，大體上平行於介面5〇並大體上旋轉地對齊於介 面50。出射面55之面積可根據以下輻射率守恆（有時稱為 冗度寸良）專式來選擇以使對應於一所要的半角之亮度守 恆： —ΦΛ2Ω2 -4 [等式 1] Φι=穿過介面50之光通量； 125283.doc -15- 200824161 射出出射面55之光通量，因亮度守恆，故Φι=φ Ωρ藉以光穿過介面50之有效立體角； Ωπ藉以光離開出射面55之有效立體角 Αρ介面50之面積 A2==出射面55之面積 ηι =基板10之材料的折射率； 空氣或其他介質）的折射 ηπ基板10外部之物質（例如 鲁 ，

形輪廓為一具有相等長度之邊的矩形輪廓。 根據等式12A2為對應於給定輸出錐角或發射半角的使 輕射率守恆的最小可能尺寸H為使輻射率守但，A2 至少應為自等式1所轉定之尺寸，但可更大。舉例而言， 可將A2製造的稍微大一點以補償製造製程，之容限、量子 Α2表示出射面55之最小表面積，使得根據上述 守怪。舉例而言，假定·.量子井區15形成lmm正方形，使 得介面50具有一約1平方毫米之面積；nmne; ‘3 ; Ω2 = 1 ’則a2必須為至少9 3987咖2(亦即，出射面 Μ之最小尺寸，使得可自出射面55發射對應於—所要的半 角之穿過介面50之全部光)以使輻射率守怪。雖然在此實 例中’給疋有效立體角，但是下文結合圖6a至圖π論述 用於確定對應於所要半角之仏及〜的方法。綠意，正方 井區15之尺寸或形狀方面的誤差或其他因素。 在八中使得a2大於由等式以斤確定之值的狀況下’通量 字寸良但射出率（定義為每單位面積之通量）可自最大可 125283.doc -16 - 200824161 達值減少。 然而’為減少出射面之面積，a2儘可能小可能係較佳 的。舉例而言，A2可在使輻射率守恆所需的最小面積之 内。若可犧牲某一光功率（光通量），則Μ可小於由輕射 率守怪所指定的尺寸。作為—實例，對於具有―丨_乘^ 正方形介面50之—實施例，出射面55可為25 _2至5 匪2(例如，4.62 mm2)。作為另一實例，對於一具有3 _ X .3 mm介面50之實施例，出射面55可為2瓜爪2至$ mm2(例如，.42 mmV然、而，應注意，先前實例中所提供 的尺寸範圍係僅以實例來提供’且各種實施例可具有小於 或大於實例範圍之各種尺寸。然而，較佳地，W如由等 幻所確定之值的至少鳩。此外，出射面55之形狀可不 同於介面5 0之形狀。 介面50與基板10之出射面55之間的距離（本文中稱為"高 度"，儘管該距離可在非垂直的其他方向中延伸）可經選擇 以減少或最小化直接自介面5G傳播至出射表面55的光線之 TIR。當光以-大於臨界角的入射角入射於表面上時發生 TIR，臨界角藉由下式來界定： nlSin(ec)=n2sin(90) [等式 2] 其中nf基板10之IOR ; n2=基板10之出射面之外部的介質（例如，空氣或其他物 質）之IOR ;及 臨界角。 舉例而言，若’ |lUc=：34.4度。因此，基 125283.doc • 17- 200824161 板ι〇之高度可經選擇以將入射於出射表面55上之射線的臨 界角限制至一在垂直於出射表面55與小於或等於臨界角之 間的範圍。 參看圖2及圖3，圖2為自入射於表面55(表示為在距點57 不同距離處的表面Wa、55b及55c)上之點57傳播的一組射 線之圖解表示。在表面55a之實例中，一些射線（例如，射 線56)以大於臨界角入射於表面55a上，從而引起歸因於 TIR之光損失。相反，在表面551>之實例中，將以臨界角或 務微小於臨界角入射於表面55b上的一些射線（例如，射線 57)將改為入射於側壁上。防止此等射線之損失（若須要）可 使側壁設計之複雜性增加。此外，額外高度需要更多空間 容納LED(亦即，因為LED較高）。最終，在表面5氕之狀況 下，處於臨界角或小於臨界角之射線入射於表面55丄上而 將大於出射表面55c上之臨界角的射線改為入射於側壁 上。如下文所論述，TIR或反射可用於導引入射於側壁上 之射線射出表面55c。 根據一實施例，用於選擇高度之限制射線為傳播自介面 50至出射面55之最長直線距離的射線且以臨界角入射於出 射面55上。可存在可經選擇為限制射線之一個以上射線。 在正方形或矩形組態中，此為在介面5〇之拐角處進入基板 10並以直線傳播至出射面55之斜對角使得射線將以臨界角 入射於出射面5 5上的射線。 圖3提供基板10之俯視圖及正方形組態之限制射線59的 圖解表示。雖然在較佳實施例中，基板1〇之高度經選擇以 125283.doc -18- 200824161 將入射於出射面55上之射線的臨界角限制至一在垂直於出 射面55與小於或等於臨界角之間的範圍，儘管其他高度之 使用可降低LED 20之效率，但可選擇其他高度。在一實施 例中，里子井區與基板之間的介面與基板之出射面之間的 距離了在使具有自介面至出射面之直線透射路徑的所有射 線具有一小於或等於臨界角的出射面上之入射角的最小高 度之5%内。 返回至圖1A，在選定介面5〇之尺寸及形狀、出射面乃之 尺寸及形狀、介面50與出射面55之間的距離的邊界條件之 情況下，基板10之側壁（例如，側壁6〇、側壁65及其他側 壁）可經成形以將入射於側壁之内側上的光導引至出射面 55以產生一所要的光輸出輪廓（例如，一亮度輪廓、射出 率輪廓或其他光輸出輪廓）。雖然對於多數應用而言，所 要的亮度輪廓為均勻的或接近均勻，但是藉由改變側壁之 局度及形狀可達成其他分布輪廓。 一般而言，確定側壁形狀，使得入射於侧壁上之任何射 線被反射至出射面55並以臨界角或更小的角入射於出射面 55上（亦即’使得並不存在歸因於出射面55處之内反射的 損失）。此在圖1A中藉由射線7〇來展示，射線7〇具有相對 於側壁65之入射角75,入射角75大於，使得射線70被反 射至出射面55並具有一小於或等於〇。的入射角8〇。雖然， 在一實施例中，侧壁經成形，使得碰撞側壁之内表面的所 有射線經歷全内反射至出射面55並以臨界角或更小角入射 於出射面55上’但是可使用允許某—損失之其他侧壁形 125283.doc •19· 200824161 狀。 轉至圖IB，圖1B為LED 20之另一實施例之圖解表示。 LED 20包含一基板1〇及一量子井區15。量子井區15包括一 發光區25 ’其通常為一諸如inGaN或AlInGaP或AlGaN之化 合物半導體。來自量子井區15之光子可經由介面5〇進入基 板10。在圖1B中，因為量子井區未經成形以適當導引光至 ;ι面50及/或出射面55，所以量子井區中可存在歸因於tir 的更多相失。雖然在圖1A及圖1B之實施例中，一些侧壁 形狀可並不將由LED 20產生之所有光導引出出射面55，但 是未射出出射面55之部分光將自侧壁65發射且可靠近出射 面55而發射，因而允許由LED 20產生之光被有用地俘獲。 圖4A為一 LED或一用於確定側壁形狀的LED之基板的模 型之橫截面之圖解表示。可使用電腦輔助設計確定側壁形 狀。側壁之模型可在電腦辅助設計套件及模擬運行中建立 以確定一適當侧壁形狀。 根據一實施例，可將每一側壁分成n個刻面，而每一刻 面為一平面截面。舉例而言，側壁1〇〇由十五個平面刻面 l〇2a-102o而非一連續曲面組成。可反覆地調整每一刻面 之臺畺並分析所得分布輪廓直至如下文所描述達成一滿专 輪廓為止。雖然使用十五個刻面之實例，但是可將每_侧 壁分成任何數目之刻面，包括二十個或更多之刻面。 可關於在基板内反射射線之某一子集而分析每一刻面。 可將關注之此區域定義為”角距，，（angular suMense)。可根 據自預定點發射之射線的角度來界定刻面之角距。較^ 125283.doc -20 - 200824161 地，因為具有刻面上之最高入射角的射線不大可能在刻面 處經歷TIR，所以所選點為將產生此等射線之點。舉例而 σ ’在一具有一正方形介面區域之基板中，此將為一在介 面之相對邊緣上的點。 根據一實施例，對於一選定之、、α2及高度，可確定將 入射於一給定側壁（例如，側壁100)上而先前未由另一侧壁 反射的任何射線之最大角95。在此實例中，自點115發射 的射線11〇建立對於侧壁100之最大角95。若最大角95為48 度且存在侧壁1〇〇之15個刻面，則每一刻面（假定角距平均 分布）將對應於角95之3.2度帶（例如，第一刻面將為自點 115以0-3.2度之角95發射的射線入射於其上的區域，第二 刻面將為在點U5處以3·2-6 4度之角％發射的射線入射於 其上的區域，等等）。 對於每一刻面，可設定射出角、刻面尺寸、傾角或刻面 之其他參數，使得入射於刻面上之所有射線經歷並被 反射至出射表面55，使得其以一小於或等於臨界角之入射 角入射於出射表面55上。較佳地，亦成形側壁，使得在橫 截面圖中所觀察到的射線僅碰撞側壁一次。然而，可存在 來自截面（plane of the section)外之側壁的額外反射。對於 το整的3D刀析，技擊罪近拐角之第一側壁的射線可接著再 反彈至鄰近第一側壁之第二侧壁，並自其處反彈至出射 面。可執行曲線擬合或其他數字分析以建立一最佳擬合所 要的刻面之-曲侧壁形狀。在圖4种，側壁1〇5為(例：) 曲面而非一組平面刻面。 125283.doc -21- 200824161 為最佳化每一刻面之變量，可建立一模擬偵測器平面 120。偵測器平面120可包括X個（number)偵測器以獨立地 記錄入射功率。可執行通過基板之光的模擬且分析如由偵 測器平面120所接收之亮度及輻照度分布。若亮度及輻照 度分布不滿足一特定應用，則可調整角及刻面之角距，產 •生一新的曲面並重新執行模擬直至達到一滿意之亮度輪 廓、射出率輪廓或其他光輸出輪廓為止。可分析額外偵測 器平面以確保滿足近場與遠場圖案。或者，可使用刻面而 非曲面來執行模擬且在達到一所要的光輸出輪廓後確定表 面曲線。在又一實施例中’侧壁可仍為刻面且不產生曲 面。 根據另一實施例，可基於每一平面刻面表示拋物線之一 部分的線性近似之多個拋物線而選擇侧壁形狀。舉例而 言，圖4B為LED之一部分400之圖解表示。在圖化中，描 繪一假設射線410，該假設射線41〇自拋物線415之焦點412 φ 發射並與側壁420相交，使得其歸因於TIR而被反射離開側 壁420且以小於臨界角的射出角44〇穿過基板以與出射面 430相交並射出基板至空氣或其他介質中。如自圖沾所見 到的自基板至空氟轉移時，如由Snell定律所描述射線 410穹曲。由於自拋物線確定側壁之切點且因為入射及反 射離開側壁之射線在相同介質中，所以射線將平行於拋物 線之光軸。因此，光以半角45〇投射。可調整界定側壁42〇 之形狀的角距’使得假設射線4丨〇反射離開側壁42〇，使得 射線410以一所要的射出角44〇穿過出射面43 〇或以一所要 125283.doc -22- 200824161 的半角450投射光。 在一實施例中，當製造一側壁或計算側壁之角距時，因 為靠近基底（base)處弦對反射的影響更大或更劇烈，所以 朝向侧壁之基底（亦即，較靠近量子井區）可使用較精細之 弦，且因此較精細之弦允許側壁具有較佳TIR特性，而距 基底較遠（其中弦之影響較小），弦可較粗糙。因此，朝向 成形基板LED之基底，侧壁之刻面可在數值上較大。在一 實施例中，一側壁可具有20或更多個刻面，而在側壁之基 底處刻面較精細，其中該等刻面大致為一或多個弦。 一刻面可為抛物線415之一部分417的線性近似。可調整 抛物線415之參數直至部分417達成入射於部分417上的所 有射線反射至出射面430之所要的目標為止，使得該等射 線具有一小於臨界角之射出角44〇。每一刻面可由一具有 不同參數之拋物線形成。因此，一角距之刻面可係基於一 拋物線而非一毗鄰刻面。舉例而言，一 2〇個刻面之側壁可 係基於20個不同拋物線。 Θ 4C 為说明可使用諸如 Micros〇ft Excei(Micr〇s〇ft& Excels Redmond, Washington-based Microsoft Corporation 的商標）之電腦程式界定側壁之刻面的圖解表示。 Microsoft Excel中之圖形製作特徵可用於建立側壁形狀之 圖形（在125處所示）。相同之一般形狀可用於每一側壁或不 同形狀可用於不同側壁。可在（例如）Zemax光學設計程式 中刀析一具有特定側壁形狀（或具有一基於特定刻面之彎 曲側土形狀）之成形基板（Zemax為Zemax Devei〇pment 125283.doc -23- 200824161

Corporation 〇f Belleviie，Washingt〇n之商標）。可在心職乂 中進行電腦模擬以產生一射線執跡及一亮度與輻照度分布 輪廓。若所得亮度與輻照度輪廓具有一不滿意之分布或成 形基板之透射效率太低，則可調整各種刻面之變量且再次 執行模擬。可藉由使用電腦程式自動執行此過程以自動地 調整刻面變量。 更特定言之，圖4C描繪一電子表格5〇〇,其可用於藉由 角距之詳細說明而設計一如圖表51〇所示之側壁形狀。投 射半角行550含有對應於圖4B之投射半角45〇的複數個角。 射出角行540a(以弧度表示）及54〇b(以度表示）含有對應於 圖4B之射出角440的複數個射出角。更特定言之，行54〇a 中之角的全部或子集可為小於臨界角之角，使得以彼等角 與出射面相交的光線穿過出射面，從而射出基板。行54〇a 及540b可用於推導出抛物線焦點行56〇，焦點行56〇含有界 定不同抛物線之複數個焦點。角距行565含有複數個角（以 弧度表示）’該等角界定角距之範圍’其可與拋物線焦點 订560結合使用以界定側壁之形狀，使得來自量子井區之 射線反射離開側壁以以小於臨界角射出出射面。使用抛物 線焦點行560及角距行565中所含有之值，可推導0行57〇及 半控行575，其中行57〇及575中之相應值對應於角距之所 要的拋物線上的點。接著，0行57〇及半徑行575可用於推 導大致為角距之拋物線的侧壁上之點的笛卡兒座標(例 如，座標轉換行577)。 舉例而言，使用者可指定LED尺寸（亦~，在基板與量 125283.doc •24- 200824161 子井區之間的介面之面積）及材料折射率。使用一具有尺 寸為1及折射率為1.77之LED之實例，可根據以下描述填寫 螢幕500中之一列。使用者可在行550中指定一在空氣（假 定空氣為LED將操作於其中的介質）中之射出角。在第一列 之實例中，使用者已選擇55.3792度。可將基板中之射出 角計算為 sin(55.3792/180*7c)/1.77或.4649323弧度（行 540a)。 可將行 540b計算為 asin(.4649323)/Ti* 180=27.2058407。可 將拋物線之焦點計算為1(尺寸）/2*(l+cos(7r/2-27_2058407/ 180*π))=.732466。可基於下一行中之數字（表示特定刻面 之相對尺寸）將角距行565計算為（90-27·7058047)/2〇 = 3.1 14708。可使用刻面之一選定數目（在此實例中為20)計 算Θ行570。舉例而言，在第一列中將Θ計算為（90-27.7058407)+3，1 14708*20=124.5883。可將第一刻面之拋 物線的半徑（行 575)計算為 2*.732466/(l+cos(124.5883/ 180*π))。對於第一列，可根據如下所述計算座標轉換行 577 之内容：x=-3.3885*cos(124.5883/180*tc)=1.923573 ; y=-3.3885*sin(124.5883/180*π)=2.789594 ^ X=1.923573*cos (27·7058407/180*π)+2.789594ϋη(27·7058407/180*π) ; Υ= 2.789594*cos(27.7058407/180*π)-1.923 573 *sin(27.705 8407/ 180*π)-1(尺寸）/2 = 1.075452 且 Υ’=-Υ。可接著將 X，Υ座標 用作Excel中之形狀擬合曲線圖的資料點輸入。舉例而 言，圖表510係基於X及Y行中之資料點（圖表510中，將Y 行值用作X轴座標並將X行值用作y軸座標）。除X及Y值 外，還可設定一起始值（例如，.5及0)。可將來自圖表510 125283.doc -25· 200824161 之形狀輸入至光學設計套件及模擬運行中。若模擬不令人 滿意，則使用者可調整電子表格500中之值直至達成一滿 思輪廊為止。 在一實施例中，當達成滿意的光透射效率及輻照度及亮 又輪廓時’可產生—具有—具有特定參數之基板的[仙。 圖4D中展示此LED之實例，圖4D提供一具有一基板的乙肋 之實鉍例的一圖解表示，該基板具有經成形以引起TIR 使得射線自侧壁反射至出射表面的側壁。在此實施例中， 母一側壁之形狀為如由各種刻面所界定的多個外形表面之 疊加。雖然為便於製造可執行一曲線擬合，但是其他實施 例可保持刻面側壁。雖然在圖4財，量子井區之區域經展 八為正方开^或矩形，但是此係作為說明且並非為限制性。 牛例而σ，里子井區之區域的形狀可為多種形狀之任一 者，例如，圓形、矩形、三角形。同樣，LED之出射面的 形狀可為多種形狀之任一者，例如，圓形、矩形、三角 形0 =回至圖1A及圖1B，如上文關於圖丨八及圖⑸所描述， 確定對於基板10的各種邊界條件（特定言之，基板10之出 射面55之面積)’使得光守怪。可自上述等幻確定出射面 55之最小面積，其取決於各種有效立體角。通常，基於自 理想源所得到之等式確定光的有效立體角，理想源作為朗 伯發射器而輻射但因為所關注之距離遠大於源之尺寸所以 ，被作為點來處理。朗伯發射器之所觀測的輻射亮度（通 篁/立體狐度）隨與源之法線所成之角乘該角之餘弦而改 125283.doc -26- 200824161 變。因為儘官輻射率（通量/立體弧度/mq在所有方向中保 持相同，但是si為所觀測之與法線所成的角增加至9〇度所 以發射器之有效面積減少至零，所以此發生。在完整半球 上對此結果之積分導致產生一等於π立體弧度之投射立體 角值。 轉至圖5，假定給定半徑（R)之球130環繞點源132(在此 實例中，點源132大致為一在一相對較大距離處之朗伯

源）求之半球的技射面積為πΙΙ2且完整球之投射面積為 2伙2。此模型可用於設計LED，因為一在量子井區與基板 之間的介面可經模型化為一朗伯發射器，使得自一中心位 於介面上之假設半球上的任何點來看，介面上之給定點將 具有相同輻射率。可使用圓134之半徑（Rc)計算作為由所關 注之射束立體角所對著的平面圓表面（例如，表面136)之面 積A3，半徑（Re)為自法向射線至與球表面之相交點的距 離。對於射束之一給定半角Θ 137，心為以球半徑）與角㊀之 正弦的積，使得 [等式 3] 面積等於： [等式4A] A3=^Rc2=7c(R*Sin(e))2 面積A;為當立體角與球相交時立體角之投射面積。面積 As除以半球之投射面積（Ah=7cR2)且商乘以完整半球之投射 立體角（等於π)以獲得投射立體角Ω，使得： 所要的固體角之投射面積 [等式4Β] (半球之投射面積） 125283.doc 200824161 [等式4CJ [等式5] Ω=(π)*[{π(Κ*8ίη(θ))2}/(πκ2)] =7i*Sin2(9) 對於圖1之介面50，例如，θ為9〇度，導致一投射立體角 π*81η2(90)=π，且對於所要的30度半角，投射立體角為 0Sin2(3O)=7r/4。將Ω^Ω2之此等值用於等式1，可確定對 應於任何半角之Α2。

在上述實例中，使用自經模型化為一點源之朗伯源得到 的等式確定立體角。此等等式並不考慮以下事實：光可經 由一可為正方形、矩形、圓形、橢圓形或其他形狀的介面 自一夏子井區進入一基板。雖然上述方法可得出立體角之 一良好的估計（若須要，則可稍後基於經驗或電腦模擬測 試來調整該估計），但是可使用確定有效立體角之其他方 法0 圖6Α至圖6Ε描述用於確定LED之基板的有效立體角之另 種方法。圖6A為一成形基板160之一介面15〇與一出射面 15 5(圖6B中所示）及一光投射至其上之假設目標平面156的 一實施例之圖解表示。圖6A說明有效源起點152、中心法 線153及有效輸出起點ι54之位置的實例。為了進一步論 述，假定介面150之中心處於笛卡爾座標系中之〇，〇，〇。 目標平面156表示所得圖案之參數（例如，由其他光學設備 使用的尺寸及半角）。根據一實施例，對角線處之半角（圖 6B中展示為…）為起始點。舉例而言，若在目標平面156處 之所要的光具有一最大為30度之半角，則正方形表面基板 或矩形表面基板之〜為：^度。可接著根據下式確定成形基 125283.doc -28- 200824161 板160中之半角（標記為|^且亦在圖6C中展示）： ^SmCaO^n^inCPO [等式 6] 其中η!為成形基板16〇之1〇尺； h為光自成形基板160投射於其中的材料（通常為空氣）之 IOR ； 〜為在基板外部的介質（通常為空氣）中之出射面處之半 ^ 角； β 1為棊板中之所要的半角。 ⑩ 舉例而言，若所要的半角αι為30度，且具有1011為177 的成形基板正投射至具有1011為1之空氣中，則βι = 1641 度。可對自入口面15〇之長邊及短邊上的點投射之射線執 行類似計算。舉例而言，如圖6Β及圖6C中所示，可確定 對於自介面150上的一邊緣之中心傳播至出射面ι55之相對 邊緣之中心的射線之α2&β2。（臨界角與16·41相同，但卜與 β2不同’猎由成形基板之邊及南度的幾何尺寸（ge〇metry) • 來確定β2)。 使用計算出之角，可確定有效點源之位置。對於一長度 為li之正方形介面150，有效點源將位於χ=〇，γ=〇且 [等式7] 其中Zeps為有效點源自成形基板160之入口面150移動的 距離。 假定F!與單位半徑之球相交，可根據下列各式計算自有 效點源至點Fi*?〗之距離X、Y及Z : 125283.doc -29- 200824161 χΡΐ==00δ(ψι)δίη(β1) [等式 8]

Ypi-sinCYOsinCPO [等式 9] ZFi=cos(p1) [等式 l〇]

Xf2==0 [等式 11] Υρ2==〇〇8(ψ2)*8ίη(β1) [等式 12] ZF2=cos(p1) [等式 13] 其中Ψι為χ-γ平面中之對角射線的角（對於正方形為 度）且其中對於一自平行於如圖6C中所示的X軸之邊的中點 投射之射線，ψ2=90度。如圖6A中所示，因為156與球面在 四個點處相交且角β2之量值小於臨界角βι之量值，所以基 於具有角Pi之對角線至邊射線之平面上的投影來計算^之 值。基於先前計算出之幾何尺寸的類似方法可用於確定其 他點（例如，舉例而言，可基於點匕及！^之位置及在目標平 面15 6處光之所要半角來確定點Tl及丁2之位置）。 圖6D說明對角射線及來自經投射於一對應於出射面i55 之球159及一對應於目標面156之球161上的短邊之一射 線。對於出射面155，在球159處邊緣射線之交點投射於出 射面155之平面上形成橢圓段。同樣，目標面之邊緣處的 折射射出線之投射與球161相交。舉例而言，圖6E指出位 於由目面1 5 6之邊緣16 3所形成之平面中的射線鱼球161 相交而成之圓形交會（在162處展示），及該交會在目標平面 156上之投影（在164處展示）。藉由計算環繞目標面之正方 形的橢圓段之每一者的面積及將該面積添加至目標面之面 積’吾人得到目標面之總投射面積。可使用等式4B來確定 125283.doc -30- 200824161 對應於目標平面之有效立體角。同樣地，藉由使用球159 及由射線於其上形成之橢圓段，可確定LED之有效立體 角。舉例而έ，根據上文所述確定總投射面積且將總投射 面積作為Η所要的立體角之投射面積，，插入等式4Β中。 作為一說明性實例，使用上述方法以使用一具有一具有 一正方形介面及出射面之基板的LEDg3〇度之半角投射光， 而產生一至空氣中之目標的〇·552立體弧度之有效立體 角相反，使用具有30度半角投射技術要求的傳統圓形投 射面積將產生- 0.785立體弧度之有效立體角。當將此等 值接著用於等式1時，對於給定之職及通量，傳統（圓形） 計算產生一尺寸約小30%之所需出射面積。若吾人將使用 此方法設計一系統，則可適用之物理學（亦即，輕射率守 恆）將使得相對於最佳設計而言減少3〇%的光輸出。相反， 使用上文描述之校正的有效立體角計算一出射面面積，其 將產生比使用圓形計算可達成之光輸出多㈣的光輸出。 儘官上文描述確定LED之有效立體角的特定方法，但是 可使用此項技術中已知或開發的任何方法。或者，可以經 驗方法確定使光守恒之最小表面積。此外，雖然上文最小 表面積計算假定光正經過在量子井區與基板之間的介面之 整個表面而進人基板’但是在實際設備中，光並非可以一 平均分布經過介面之整個表面而進入基板。可調整出射面 之最小面積的計算以考慮穿過介面之光的實際分布，而非 完全基於介面之面積的尺寸來調整。在一實施例中，可將 光經由其而進入基板的介面之實際面積用作A】。 125283.doc -31 - 200824161 LED之實施例可視基板材料及費涅損失而以一高達89〇/〇 之理論效率（意謂在有11%的費涅損失的情況下在所要的半 角中發射進入基板之光的89%)將光投射至一 10度至6〇度之 所要錐角中。在沒有費涅損失的情況下效率可為1 〇〇%。 甚至在僅70%效率情況下，LED之實施例提供比其他led 技術更大的效率’同時亦允許在近場與遠場處之均勻或接 近均勻的亮度分布。 可藉由將抗反射塗層塗佈至基板之出射面而克服在基 板-空氣（或其他介質）介面處之費涅損失。可使用的抗反射 塗層為一般一習此項技術者將瞭解的任何塗層且包括單層 MgO或MgF、多層塗層或其他抗反射塗層。藉由使用抗反 射塗層，可減少或消除費涅損失，從而增加LED之光輸出 效率。 LED之一實施例可具有一個以上出射面。舉例而言，一 成形基板可允許由LED產生之大體上所有光脫離LED，但 經由一個以上單一出射面而射出。圖7為具有一個以上出 射面之LED 700之-實例的圖解表示。在圖7中，展示led 之出射面710a及71〇b。—具有—個以上出射面之led可將 光發射至-大於半球之立體角中。為最大化射出出射面之 光’具有-個以上單一出射面的基板之側壁可具有多個曲 面或有刻面之表面（faceted surface)。 對於一具有兩個或兩個以上出射面2LED，led之發射 立體角可大於一半球（且投射立體角將大於…。若替代一單 一平面出射面，則此之-實例將為：LED具有—構成四面 125283.doc •32- 200824161 准之出射面集合。若LED之基板之側壁經成形以將經由介 面進入基板之光導引至四個出射面中之一者，以使得以一 ;臨界角之角才里擊出射面，則進入基板之所有光可經 由四個出射面中之一者而脫離LED。 、：於錐體之面並非在一平面中，而是彼此成角度，所以 、/、出射面所成之臨界角撞擊該出射面的任何射線將折 射至90度之射出角。這樣界定之總立體角空間將接著為 ⑩ 四個出射面之角關係之函數。為滿足etendue等式，此實例 中之四個出射面將必須具有一至少等於使用該結構之有效 立體角所汁算出的值之總表面積。 可仍以此方式建構此多出射面結構以使輻射率守恆。亦 卩藉由使總投射出射面面積等於計算出的值，並藉由設 計侧壁以提供光之均勻分布至出射面之每一部分，可使輻 射率寸恆。若使出射面大於所需值，則進入基板之光可經 由出射面而射出，而發光亮度相應減少。 # /、有夕個出射面之成形基板的另一實施例為其中成形 基板之側壁自身為出射面的一成形基板。視給定光線之進 入點而疋’光線可以一不大於臨界角之角撞擊一給定側 並通過該側壁，或其可以一大於臨界角之角撞擊並經 内發射至另一面或側壁。 右设計侧壁出射面及侧壁，使得自介面上之任__點進入 基板之任何射線通過—侧壁出射面，則進入基板之所有光 將射出該基板。 具有多個出射面之成形基板LED可適用於其中需要大面 125283.doc -33- 200824161 積發射的一般發光應用。此等led可結合將導引由LED產 生之光至較小立體角中的額外透鏡或反射器元件一起使 用0 具有多個出射面或其中側壁充當出射面之成形基板的潛 在優點在於LED可具有一較小體積或可具有一更易於製造 的开少狀（諸如平面而非曲面）。 可以LED之陣列形式配置led。LED之陣列可用於產生 所要數量的光及所要的光圖案。舉例而言，可以一正方形 ⑩ 或其他开》狀配置LED。使用LED之陣列以產生所要數量之 光可比使用一單一 LED更有效或可消耗更少空間。可在製 造期間形成LED之陣列。舉例而言，LED之陣列可由相同 晶圓形成。在圖8A中，LED陣列8〇〇包含由相同晶圓形成 之LED 810a-81〇c。晶圓材料82〇經移除以形成led 81〇卜 810c。LED 810a在點830a處保持附著至led 81〇b。同樣， LED 810b在點830b處保持附著至[ED 810c。因此，藉由 φ 選擇性移除基板材料，可形成LED之陣列。圖8表示形成 LED之陣列的一種方法且其為說明性的且並非為限制性 . 的。如熟習此項技術者將瞭解的用於形成LED之陣列的其 他方法係在本發明之範疇内。 使用LED之陣列的一優點在於陣列中之多個led之成形 基板可比具有相同光輸出量的單一LED之成形基板薄。此 外’杈小LED之陣列可比單一 LED更有效；亦即，消耗某 一數里的輸入功率之較小LED之陣列可比相同出射面尺寸 及輸入功率之單一大LED產生更多的光。 125283.doc -34- 200824161 因為LED之一些實施例可使用比傳統LED厚的基板，所 以一保持設備可用於使一在LED封裝内之LED牢靠。（例 如’經模製之塑膠、金屬或其他材料的）一機械附著設備 可使在LED封裝或其他結構内之一 led或多個LED牢靠且 接觸一 LED以產生一法向力以將該led保持在原位。可藉 由附著没備與LED之間的摩擦力防止側向移動。該設備可 具有與基板相同之IOR，使得當射出基板之射線通過附著 汉備時該等射線並不偏離。附著設備可包括第二光學設 備’諸如透鏡、材料層或射出基板之光通過其的其他面。 因此’附著設備可額外地起作用以成形或進一步界定輸出 射束。圖9A至圖9C為可用於使LED 910牢靠的保持設備 900a-900c之各種實例的圖解表示。圖9B之保持設備9〇〇b 包括一可進一步聚焦來自LED 91〇之光的透鏡92〇b。圖9C 之保持設備900C包括一可進一步聚焦來自LED 91〇之光的 反射聚焦設備920c。在一實施例中，發射聚焦設備92〇c為 一複合式拋物線集中器 一或多種方法可用於成形或形成一 LED或LED之基板。 如下文所描述之成形一基板之方法為例示性的且包含多種 可用方法之子集。下文描述之方法及用於LED或光學工業 之其他方法可用於生產LED。可單獨或組合使用以藉由移 除材料而成形LED或基板的方法包括蝕刻、雷射切除、水 喷射切割、超音波移除及機械移除。 蝕刻描述以一高度受控方式移除基板材料使得產生適當 7狀之化予製程。通常存在兩種類型钱刻方法：濕式餘 125283.doc -35- 200824161 气韻刻。濕式餘刻涉及使用液相姓刻劑以移除基板 材料。在乾式餘刻、電漿㈣及反應式離子㈣中，離子 經產生亚將其賦予至基板上。那種情;兄下，&於化學反應 或粒子動量’自基板中移除材料。 以基板材料（其可進一步包括包含量子井區之材料）之晶 圓開始可將光阻之特定圖案沈積於晶圓之一側面上。接 者餘刻"亥曰曰圓。覆蓋有光阻的晶圓上之位置將不被餘刻， 而’又有光阻之位置將使材料被移除。存在調整製程以達成 在光阻之邊緣處之所要外形的許多方式。舉例而言，可在 蝕刻製程期間塗佈並接著犧牲地移除較厚光阻層，或可結 合光阻使用其他犧牲層。隨時間逝去藉由蝕刻劑以此方式 移除此等層，以產生LED基板之所要的外形。此可用於準 確地钱刻晶圓，以產生成形基板。另—種方式為使用多種 抗蝕劑及多個蝕刻步驟。每一光阻及蝕刻步驟可用於移除 一小層材料。可使用多個小步驟，得到所要的3D形狀。 圖10為蝕刻之實例的圖解表示。在圖10中，晶圓1000經 蝕刻以形成成形基板l〇3〇a-i〇3〇c。將光阻1〇1〇塗佈至呈 一所要的圖案形式之晶圓1000的表面，使得晶圓1〇〇〇之表 面之一部分以光阻1010來覆蓋。在塗佈光阻1〇1〇後，將蝕 刻劑塗佈至塗佈光阻的晶圓1000之相同表面。蝕刻劑移除 基板材料1020，從而形成成形基板1〇3〇a—1〇3〇c。可將光 阻及蝕刻劑塗佈於連續層及圖案中以達成一所要的侧壁形 狀。 蝕刻參數可基於基板材料。蝕刻速率視蝕刻劑及基板而 125283.doc -36- 200824161 改變。對於用於LED應用中之基板材料（諸如，藍寶石及碳 化石夕）’使用反應式離子#刻之钱刻速率可自每分鐘25〇 nm變化至每分鐘2·5 μπι，為商業生產之目的蝕刻速率可較 慢。碳化矽係在上述蝕刻速率之上端而藍寶石係在下端。 雷射切除為使用高功率雷射以藉由移除或排出量子井區 或基板材料而產生LED之製程。每一雷射脈衝將僅移除微 小1材料。可使用母一隨後脈衝來轉換雷射以移除材料。 藉由在X-Y及Z方向中轉換，可移除一 3D形狀。雷射切除 之實施例可用於比蝕刻更快地成形基板。使用已知技術， 雷射切除可在碳化矽及藍寶石中每分鐘移除約5〇〇 ^1^至1 mm厚〇 圖11為雷射切除之圖解表示。雷射1110可施加至晶圓 1100以切除基板材料1120，從而形成成形基板U3〇a_ 1130b 〇 水噴射可用於切除一晶圓以形成一所要形狀之基板。在 水噴射切除之一實施例中，水之短脈衝可用於在多個階段 中切除一晶圓。藉由其水之脈衝用於切除一晶圓的製程可 類似於上文關於雷射切除所描述之製程。在水喷射切除之 一實施例中，水噴射可用於以某一角完全切開晶圓，接著 =角稍微偏移且水噴射用於以稍微高一點的角切開晶圓， =〜產生所要形狀之基板。在另一實施例中，水喷射可 有磨料（例如，工業金剛石粒子）以增加切除材料之速 率 〇 另一選擇為藉由研磨、碾磨、鋸割、超音波研磨、拋 125283.doc -37- 200824161 光、鑽孔或機械移除之其他系統或方法 *万去而機械地移除材 刀片接著用於鋸割晶圓。當鋸割刀片切割時，鋸割刀片之 旋轉可拋光基板侧壁。每一切割形成相鄰基板之側壁。根 據一實施例，鋸將首先在一軸中進行多次切割且接著垂直 料。存在藉由機械移除而移除材料以成形一或多個的 多種方法。舉例而言’鋸割刀片(通常為—金剛石研磨輪) 可用於將晶圓分割成多個LED或基板。鋸割刀片預備且有 -或多個侧壁之相反形狀’考慮刀片在移除製程期間將發 生的較小材料損失（亦即，刀片尺寸開始可稍微大一點）。

於該軸進行切割以形成成形基板。可在多個階段中進行材 料之機械移除。 圖12A至圖12B為使用鋸割刀片形成LED之圖解表示。在 圖12A中，將一具有成形基板之所要側壁之相反形狀的鋸 割刀片1210施加至晶圓1200。圖12B展示在完全擠入晶圓 1200中時之鋸割刀片1210，形成側壁122〇&及122〇1)。圖 13A及圖13B為在將鋸割刀片121〇施加至晶圓12〇〇後的晶 圓1200之俯視圖之圖解表示。在機械移除基板材料後，成 形基板可經拋光以增加在成形基板内之TIr。 雖然已個別地描述切除材料之晶圓以形成成形基板的上 述方法，但是可組合上述方法。舉例而言，可能使用機械 移除與水喷射切除之組合以確保一適當彎曲之側壁形狀。 同樣，可視基板材料而視情況使用自晶圓中移除基板材料 以產生LED的方法與技術之各種其他組合。另外，諸如超 音波加工之其他方法可用於形成成形基板。超音波研磨亦 125283.doc -38- 200824161 可用於成形基板。在超音波研磨之實施例中，具有一或多 個LED之相反形狀的工具預備有磨料並與基板材料接觸同 時工具被超音波地振動以產生對基板材料之洗滌/磨損作 用’使得材料被移除且產生成形基板。 雖然上文實施例描述由材料之晶圓形成LED，但是用於 產生LED之成形基板可由基板材料之板而形成且可個別地 由基板材料而成形。 在LED之一實施例中，可個別地產生led。舉例而言， 一個別成形基板可安裝於一接納工具中，使得其被準確地 定位。側壁可由保護器（諸如，抗蝕劑材料、接納工具中 之防護結構或其他保護器）來保護。可將所要的磊晶層沈 積於成形基板之基底上，因而產生一led。以另外實例說 明’個別成形基板可由諸如高溫玻璃之可模製材料製成。 可接著藉由使用低溫磊晶生長方法將所要的磊晶層沈積於 基底上而將玻璃成形結構發展為一 LED。 在一些狀況下，可需要使用led產生白光。此可藉由將 來自單色（例如，藍色）短波長LED之光碰撞於磷光體或其 他粒子上來實現，其他粒子吸收光並再發射人眼感知為白 光之在一波長中之光。磷光體或其他粒子可與LED之實施 例一起使用以產生白光。圖14展示LED 20之一實施例。可 將磷光體或其他粒子置放於量子井區15與基板1〇之間的介 面50處。在此狀況下，進入基板1〇之光將為如由人眼所看 到的白光。亦可將磷光體置放於基板！ 〇之出射面5 5之後。 根據一實施例，一層粒子可塗佈出射面55。根據其他實施 125283.doc -39- 200824161 例，粒子可在接觸出射面或偏離出射面之另一塊材料上。 舉例而言，磷光體可在密封（但並不接觸）LED 2〇之出射面 55的透鏡之内表面上。 塗佈LED之出射面或表面可具有可允許簡化白光led製 造之製造優點，其可接著減少白光LED製造之成本。舉例 而言，可以一含有可受激而發射白光之磷光體或其他粒子 的層（亦即，一粒子塗層）塗佈成形基板LED將由其形成的 晶圓的側面。可切除未以粒子塗層塗佈的晶圓之側面。當 晶圓已被切除以產生多個LED時，LED將具有一具有產生 白光所必需的粒子塗層之出射面。此外，因為一成形基板 將進入基板之光的絕大多數導引至一已知出射面或表面， 所以塗佈一特定出射面或表面可在產生白光方面非常有 效。因此，成形基板之使用可消除對以一粒子塗層塗佈 LED之侧壁或侧壁之一部分的需要。因此，將並不需要個 別地將粒子塗層塗佈至每一 led。將粒子塗層塗佈至晶圓 之一側可比將粒子塗層塗佈至個別LED便宜。可設計基板 之側壁’使得可部分地或全部地再利用藉由與粒子塗層相 互作用而反向散射至基板中的光。使用奈米粒子結合led 以產生白光允許最小化光之偏轉，因而最小化反向散射之 光並最大化自出射面所發射之光。 在LED之量子井區中產生的熱引起磷光體粒子或奈米粒 子之降級。在當前LED中，磷光體保形地塗佈LED晶片。 熱後度在晶片處最高，且因此填光體經受極大的熱。在具 有一具有一在出射面上之填光體塗層之成形基板的LED之 125283.doc -40- 200824161 實施例中’因為出射面因基板之高度而與熱產生量子井區 遠離，所以減少填光體之降級。因此，具有一厚基板及一 因此與量子井區遠離之出射面的LED可比現有設計更長久 地產生所要品質之白光。 LED之實施例的潛在應用包括蜂巢式電話顯示發光。現 有系統通常使用三個具有填充磷光體之密封劑材料的側面 ， 發射藍色LED以產生白光。LED之侧面通常為不透明的且 所產生之光的大百分比由侧壁吸收。此導致超過5 %之光 _ 因吸收而損失。另外，密封劑與空氣之介面處折射率變化 建立對於以大於臨界角撞擊介面的射出射線之條件。 此導致在介面處之損失大致為44%。成形基板LED之實施 例可傳遞所產生光之80%至光導，從而導致非常大的系統 亮度改良。 LED之實施例的另一潛在應用為作為一蜂巢式電話閃光 燈來使用。現有系統通常使用具有高斯能量分布之LED， φ 其產生一在影像中心之非常亮的區域及在邊緣處的暗區 域，從而引起標的物之不均勻發光。此外，現有閃光單元 t射束形狀為®形’而由⑽相機所俘獲之影像為矩形。 此外在封51彳與空氣之介面處折射率變化建立對於以大於 _ ㉟界角撞擊介面的射出射線之TIR條件。此導致在介面處 之損失，該等損失為射出立體角之函數。另一方面，咖 之只知例可傳遞矩形或正方开》閃光，從而將進入之基 板的光之80%均句分布地提供至影像區域。與先前技術 LED閃光系統相比，此導致更均句之場景照明及更高位準 125283.doc -41· 200824161 的照明。 LED之實施例的另一潛在應用為用於液晶顯示器”LCD” 背光。傳統LCD系統使用紅色LED、綠色LED及藍色LED 之線性陣列。將來自LED之光導引至一混合光導中以提供 色彩及亮度之均勻性。通常，LED具有一置放於LED上之 ' 圓蓋且光由橢圓形反射器來俘獲以將該光導引至光導。雖 - 然橢圓形反射器適用於點源，但是LED並非為點源且一些 射線將不會到達光導内之焦點。此外，由於以大於1 80度 • 發射來自圓蓋密封劑之某一光，所以某一光係由基板、 PCB板及其他組件來吸收。此外，因為圓蓋相對於圓蓋中 之空腔的尺寸而言比較大，所以某一百分比的光通常被折 射。因為此等損失為倍增性的，所以自LED起始發射的僅 一百分比之光實際到達光導。 另一方面，LED之實施例可將高達80%的進入LED之基 板的光以所要的錐角提供至光導（假定存在費涅損失）。因 _ 此，較低功率LED可用於達成與當前系統中可能結果相同 的結果或可以相同功率消耗位準傳遞更多光。的確，在一 些實施例中，可並不需要光導且LED之陣列可用於直接地 自背後照亮LCD。

• LED之實施例的另一潛在使用係在汽車頭燈、閃光燈、 數位光處理（"DLP”）系統及其他設備中。LED之形狀可經 選擇，以使得提供所要的投射錐形及射束輪廓。此外， LED與聚光透鏡或其他光學設備（諸如在題為"SEPARATE OPTICAL DEVICE FOR DIRECTING LIGHT FROM AN 125283.doc •42· 200824161 LED”之美國專利申請案第11/649,018號中所描述的主要光 學設備（"POD"))之組合允許窄立體角（大約0.1立體弧度或 更小）之發射同時使輻射率守恆且在非常小的體積中如此 做。此組合可適用於閃光燈、聚光燈或任何其他窄射束應 用。 在題為"SEPARATE OPTICAL DEVICE FOR DIRECTING LIGHT FROM AN LED，’之美國專利申請案第11/649,018號 中，描述一主要光學設備（"POD")。本文中所描述的系統 及方法之實施例不同於P0D設備且提供比POD設備更顯著 之優點。POD設備為一結合LED —起使用以聚焦自LED發 射之光的被動光學元件。P0D設備自身不能產生光並導引 由其他源所產生之光。pod通常由具有〗〇R為約1 ·5的材料 製成。因此，可自LED進入P0D設備之光的數量係由自 LED材料至POD設備材料的IOR之變化所限制。相反’本 發明係關於一自身收集並導引在其自身S子井中所產生之 光的LED。理論上可俘獲並導引LED之基板中的所有光。 若基板材料具有一高於或等於量子井區材料之1〇11的 IOR，則可俘獲旅導引由LED之量子井所產生的全部光。 使用POD設備的情況下，此可係不可能的。成形一 LED以 俘獲並導引由LED之量子井自身所產生的光導致產生一可 在不需要額外光學組件的情況下用於终多應用的早一 LED 〇 圖15A及圖15B為由單一晶圓1500製成的多晶粒之布局 的另一實施例之圖解表示。在此狀況下’除極大減少側壁 -43- 125283.doc 200824161 之切割深度外，晶粒更緊密地裝在一起且侧壁形狀由已經 描述之方法的任一者而形成。舉例而言，對於先前實施例 中之一 3 mm厚晶圓，侧壁形狀將被切割2·75 mm深而保 留.25 mm以保持所有晶粒在一起。在圖15之實例中，切割 深度僅為約1 mm，留下約2 mm以保持晶粒在一起。此建 立一更加堅固之晶圓以用於在製造中處理，且允許晶粒更 緊密地裝在一起。此導致每晶圓晶粒數比每晶圓很多晶粒 要夕大約1.5至2·4倍。在對晶圓之所有操作完成後，例如 藉由至Π】石以薄鑛割刀片（約〇 · 1 mm寬）鋸割晶粒而將晶 粒分開。由鋸割刀片產生之表面可與該區域中之所意欲的 侧壁形狀非常接近，且可提供一足夠光滑之表面，使得無 需另外操作。或者，可執行對個別晶粒之隨後操作以完成 成形及拋光側壁之該部分。 雖然本發明描述特定實施例，但是應瞭解該等實施例為 說明性的且本發明之範疇不限於此等實施例。可對上文描 述之實施例進行許多改變、修改、添加及改良。舉例： s ’所提供的各種範圍及大小係以實例來提供且咖可使 用其他大小操作於其他範圍内。以實例說明之，雖然已關 於藍寶石及碳切描述成形基板，但是可制允許光通過 的其他基板。舉例而言’基板可由玻璃或金剛石製成。在 :實施例中，基板可由可模製玻璃模製而成，卩而提供一 郎省成本及易於成形之基板。預期此等變化、修改、添加 及改良屬於如在以下t請專利範圍巾轴描述的本發明之 範缚0 125283.doc -44 - 200824161 【圖式簡單說明】 圖1A至圖1B為LED之實施例的圖解表示·， 圖2為自一點傳播至在距該點不同距離處之表面、 射線之圖解表示； ’ 圖3提供LED之實施例的俯視圖之圖解表示· 圖4A為用於確定側壁形狀之LED之模却的伊典 主一· 冑生的杈截面之圖解 圖4B為LED之侧壁之一部分的實施例之圖解表示； 圖4C為說明可使用一電腦程式界定側壁之刻面的圖解表 示； ~ 圖4D為具有經成形以引起TIR使得射線自側壁反射至出 射表面的側壁之LED之實施例的圖解表示； 圖5為用於估計有效立體角之一實施例的圖解表示； 圖6A至圖6E為描述用於估計有效立體角之另一實施例 的圖解表示； 圖7為LED之一實施例的圖解表示； 圖8A至圖8B為LED之陣列之實施例的圖解表示； 圖9 A至圖9 C為保持設備之實施例的圖解表示； 圖1 〇為蝕刻之實施例之功能表示； 圖11為雷射切除之實施例之功能表示； 圖12A至圖12B為鋸割之實施例之功能表示； 圖13A至圖13B為已藉由鑛割而使基板成形的晶圓之實 施例的圖解表示； 圖14為LED之一實施例的圖解表示：且 125283.doc -45- 200824161 圖15A及圖15B為晶圓之另一實施例的圖解表示。 【主要元件符號說明】 10 基板 15 量子井區

20 LED 25 發光區 50 介面 55 出射面/表面

55a、55b、5 5c 表面 56 射線 57 點/射線 5 9 限制射線 60、65 側壁 70 射線 75 入射角 80 入射角 95 角 100 側壁 102a、102b、102c、102d、 平面刻面 102e、102f、102g、102h、 102i、102j、102k、102卜 102m、102n、102o 105 侧壁 no 射線 125283.doc -46- 200824161

115 點 120 模擬偵測器平面 130 球 132 點源 134 圓 136 表面 137 給定半角Θ 150 介面 152 有效源起點 153 中心法線 154 有效輸出起點 155 出射面 156 假設目標平面 159 球 160 成形基板 161 球 162 圓形交會 163 邊緣 164 交會之投影 400 LED之一部分 410 假設射線 412 焦點 415 拋物線 417 拋物線之一部分 125283.doc -47- 200824161

420 侧壁 430 出射面 440 射出角 450 半角 500 電子表格 510 圖表 540a、540b 射出角行 550 投射半角行 560 抛物線焦點行 565 角距行 570 Θ行 575 半徑行 577 座標轉換行 700 LED 710a、710b 出射面 800 LED陣列 810a、810b、810c LED 820 晶圓材料 830a、830b 點 900 LED 900a、900b、900c 保持設備 910 LED 920 b 透鏡 920c 反射聚焦設備 125283.doc -48 - 200824161 1000 晶圓 1010 光阻 1020 基板材料 1030a、1030b、1030c 成形基板 1100 晶圓 1110 雷射 1120 基板材料 1130a、1130b 成形基板 1200 晶圓 1210 鋸割刀片 1220a、1220b 側壁 1500 晶圓 125283.doc 49-

Claims (1)

1. 200824161 十、申請專利範圍： L 一種發光二極體（LED)，其包含： 一可操作以產生光之量子井區；及 一具有一與該量子井區之間的介面的成形基板，其中 由該篁子井區產生之光穿過該介面，該成形基板包含： 一與該介面相對且與該介面相距一定距離之出射 面，其中該基板經成形以使得經由該介面進入該成形基 板之該光的一部分將經由該出射面而脫離該成形基板， 且其中該出射面具有用以保留具有所要半角之自該成形 基板投射之光之輻射輝度所必需的最小面積之至少 70〇/〇 ;及 一組側壁，其中每一側壁經定位及成形以使得具有 一自該介面至該侧壁之直線透射路徑的射線中之至少大 多數反射至該出射面，且該出射面處之一入射角小於或 等於該出射面處之一臨界角。

   2.如請求則之咖’其中該量子井區係以與該基板等形的 方式而成形。 3 · 如請求項1之LED，直中讀中舢；石、曰上 ，、甲这出射面至少具有用以保留輻射 輝度所必需之該最小面積。 4.如請求項1之LED，其中該介面為矩形形狀且其中光藉以 離開該出射表面之有效立體角經確定以慮及該介面:該 5. 如請求項1之LED’其中該距離係在—最小距離之观以 内’以使得具有一自該介面至該出射面之直線透射路徑 125283.doc 200824161 的所有射線具有一小於或等於該出射面處之該臨界角的 入射角。 6·如請求項1之LED，其中每一侧壁經定位及成形以使得具 有一自該介面至該側壁之直線透射路徑的射線中之至少 80扁反射至該出射面，且該出射面上之一入射角小於或 等於該出射面處之該臨界角。 7·如明求項1之LED，其中該侧壁之該等形狀經選擇以產生 一所要的光輸出輪廓。 8·如明求項1之LED，其中該出射面平行於該介面並旋轉地 對齊於該介面，且其中該出射面具有與該介面之一形狀 相同的形狀及縱橫比。 9. 如请求項1之LED，其進一步包含一能發射所要的波長以 產生白光之光致發光材料層。 10. —種LED，其包含： 一可操作以產生光之量子井區； _ /、有與該里子井區之間的介面的成形基板，該成 形基板包含： , 一與該介面相對且與該介面相距一定距離之出射 面’其中該基板經成形，以使得經由該介面進入該成形 — 基才反之該光的-部分將經㈣出射面而脫離該成形基 板’且其中該出射面具有用以保留具有所要半角之自該 成形基板投射之光之輻射輝度所必需的一最小面積之至 少 70% ; -組側壁’其中每_側壁經定位及成形，以使得具 125283.doc 200824161 有一自該介面至該側壁之直線透射路徑的射線中之至少 戸刀反射至該出射面，且該出射面處之一入射角小於 或等於該出射面處之一臨界角； 中該出射面之該面積、距離及側壁形狀經選擇以 投射具有一在10度至60度之間的半角之光。 U·如請求項1〇2LED，其中該介面具有一矩形形狀且其中 光藉以離開該出射面之有效立體角經確定以慮及該介面 之該形狀的面積。 12·如請求項10之LED，其中該距離係在一最小距離之腦 以内，以使得具有一自該介面至該出射面之直線透射路 獲的所有射、線具有一小於或等於該出#面處之該臨界角 的入射角。 13 =請求項10之LED.，其中每-側壁經定位及成形，以使 得具有-自言亥彳面至該侧壁之直線透射路徑的射線中之 至少80%反射至該出射表面，且該出射面上之一入射角 小於或等於該出射面處之該臨界角。 14, 如請求項1G之LED，其中該出射面具有與該介面之一形 狀相同的形狀及縱橫比，且其中該出射面平行於該介面 且旋轉地對齊於該介面。 15· 16· 如請求項10之LED，盆推一丰4人 a心 兵進步包含一能發射所要的波長 以產生白光之光致發光材料層。 如Μ求項10之LED ’宜·中·J3L北阳/么 μ ，、甲这里子井區係以與該基板等形 的方式而成形。 17·如請求項1〇之LED，艾中贫相,|辟夕4松… ，、T忑侧壁之該等形狀經選擇以產 125283.doc 200824161 生一所要的光輸出輪廓D •如π求項10之LED，其中該出射面至少具有用以保留韓 射輝度所必需之該最小面積。 19· 一種LED，其包含： 一可操作以產生光之量子井區； 一具有一與該量子井區之間的介面的成形基板，該成 形基板包含： 一與該介面相對且與該介面相距一定距離之出射 面，其中： 該基板經成形，以使得經由該介面進入該成形基 板之該光的一部分將經由該出射面而脫離該成形基板； 該出射面具有一在由所界定之一最小面 φ】"22ω2 積的30%以内之面積，其中Φι為穿過該介面之光通量； Φ2為脫離該出射面之光通量且等於％ ;Ωι為光藉以穿過 該介面之該有效立體角且為％為光藉以離開該出射面之 该有效立體角；Al為該介面之該面積；⑴為該成形基板 之折射率且η!為該成形基板外部的介質之折射率； 該距離為至少一最小距離，以使得具有一自該介 面至該出射面之直線透射路徑的所有射線具有一小於或 等於該出射面處之一臨界角的入射角；及 一組侧壁，其中每一側壁經定位及成形，以使得具 有一自該介面至該側壁之直線透射路徑的射線中之至少 一部分反射至該出射面，且該出射面處之一入射角小於 125283.doc 200824161 或專於該出射面處之該臨界角。 20.如凊求項19之LED，其中該出射面之該面積、距離及側 壁形狀經選擇以便以至少鳩的效率及一所要的光輸出 輪廓投射具有一在10度至6〇度之間之半角的光。 21·如明求項19之LED，其中該量子井區係以與該基板等形 的方式而成形。 22.如明求項19之LED，其中該介面具有一矩形形狀且其中 光藉以離開該出射表面之該有效立體角經確定以慮及該 介面之該正方形形狀。 23·如請求項19iLED，其進一步包含一能發射所要的波長 以產生白光之光致發光材料層。 24·如明求項19之LED，其中該側壁之該等形狀經選擇以產 生一所要的光輸出輪廓。 25. —種LED，其包含： 一可操作以產生光之量子井區；及 一具有一與該量子井區之間的介面的成形基板，其中 由該量子井區產生之光穿過該介面，該成形基板包含： 至少兩個出射面，其中該基板經成形，以使得經由 該介面進入該成形基板之該光之一部分將經由該至少兩 個出射面而脫離該成形基板，且其中該至少兩個出射面 有用以保留轄射輝度所必需的一最小面積之至少7Q% 的組合面積；及 一組側壁，其中每一側壁經定位及成形，以使得具 有一自該介面至該側壁之直線透射路徑的射線中之至少 125283.doc 200824161 大多數反射至該兩個或兩個以上出射面中之—出射面， 且該出射面處之一入射角小於或等於該出射面處之一臨 界角。 26. —種製造一 LED之方法，其包含： 確定該LED之一成形基板部分之一出身，面的一尺寸， 其具有用以保留具有所要半角之自該led所投射之光之 幸田射輝度所必需的一最小面積之至少70% ; 確定一在該出射面與一介面之間的距離，該介面係在 該LED之該成形基板部分與一量子井區之間； 確定該LED之該成形基板部分之一組侧壁的形狀及位 置，以使得定位並成形每一側壁以使具有一自該介面至 該側壁之直線透射路徑的射線中之至少大多數反射至該 出射面，且該出射面處之一入射角小於或等於該出射面 處之一臨界角；及 根據該出射面之該經確定之尺寸、該組側壁之形狀及 位置及在该出射面與該介面之間的距離而形成該led之 該基板部分。 27·如請求項26之方法，在已形成該成形基板部分後在該成 形基板部分上沈積一或多個層以形成該lEd之該量子井 區。 28·如請求項26之方法，其進一步包含： 提供一基板及用於該LED之一量子井區的一或多個 層； 自該基板中移除材料以形成該LED之該成形基板部 125283.doc -6- 200824161 分。 29. 如μ求項28之方法，其中自該基板中移除材料進一步包 S使用超曰波移除製程、雷射切除或水噴射切割中之 一者移除材料。 30. 如請求項28之方法，其中自該基板中移除材料進一步包 含使用一具有—與該LED之一成形基板部分之一所要形 狀相反之形狀的刀片切割或研磨該基板。 31. 如請求項28之方法，其中自該基板中移除材料進一步包 含餘刻該基板。 32. 如請求項28之方法’其進__步包含在自該基板中移除材 料之前用一光致發光層塗佈該基板。 33. 如請求項26之方法，其進一步包含結合成形該基板而成 形該LED之該量子井區。 34·如請求項26之方法，其中該LED經成形以達成一所要的 光輸出輪廓。 35. 如請求項26之方法，其中該出射面之該尺寸經選擇以至 少具有用以保留輻射輝度所必需的該最小面積。 36. —種成形一LED之方法，其包含： 提供一包含一基板及用於該LED之一量子井區的一或 多個層的晶圓； 研磨該基板以形成該LED之一成形基板部分； 其中該成形基板部分經成形以包含： 一與該LED之該量子井區之介面相對且與該介面相 距一定距離的出射面，該出射面具有用以保留具有所要 125283.doc -7- 200824161 半角之自該成形基板所投射之光之輻射輝度所必需的一 最小面積之至少70% ;及 一組側壁，其中每一侧壁經定位及成形，以使得具 有一自該介面至該侧壁之直線透射路徑的射線中之至少 大夕數反射至該出射面，且該出射面處之一入射角小於 或等於該出射面處之一臨界角。 37·如請求項36之方法，其中研磨該基板包含用一成形金剛 石研磨輪來研磨該基板。 3 8.如請求項36之方法，其中研磨該基板包含： 沿一第一軸線至少部分地穿透該基板而在該基板中劃 出多個切割道；及 沿一與該第一軸線成一角度的第二轴線至少部分地穿 透該基板而在該基板中劃出多個切割道以建置多個led 之成形基板部分。 39·如請求項36之方法，其進一步包含結合成形該基板來成 形該LED之該量子井區。 40·如請求項36之方法，其中該LED經成形以達成一所要的 光輸出輪廓。 41·如請求項36之方法，其中該出射面具有用以保留輻射輝 度所必需的該最小面積。 42· —種成形一 LED之方法，其包含·· 提供一包含一基板及用於該LED之一量子井區之一或 多個層的晶圓； 飿刻該基板以形成該LED之一成形基板部分； 125283.doc 200824161 其中該成形基板部分經成形以包含·· 一與該LED之該量子井區之介 和對且與該介面相 距一定距離的出射面，該出射面呈右 ，、有用以保留具有所要 半角之自該成形基板所投射之光之鲸 軸射輝度所必需的一 最小面積之至少70% ;及 -組側壁’其中每一侧壁經定位及成形，以使得呈 有-自該介面至該側壁之直線透射路徑的射線中之至少

   大多數反射至該出射面，且該出射面處之—入射角小於 或等於該出射面處之一臨界角。 43.如請求項42之方法’其中餘刻該基板進一步包含乾式钱 刻該基板。 44·如請求項42之方法，其中#刻該基板進—步包含濕式餘 刻該基板。 45. 如請求項42之方法，其中餘刻該基板進—步包含使用一 多蝕刻抗蝕劑蝕刻製程來蝕刻該基板。 46. 如請求項42之方法，其進一步包含結合成形該基板來成 形該LED之該量子井區。 47·如明求項42之方法，其中該LED經成形以達成一所要的 光輸出輪廓。 月求項42之方法，其中該出射面經成形以至少具有用 以保留輻射輝度所必需的該最小面積。 49· 一種製造一 LED之方法，其包含： 提供一基板及用於該LED之一量子井區之一或多個 層； 125283.doc 200824161 自該基板中移除材料以形成該LED之一成形基板部 刀’該成形基板部分包含： 具有一組合面積之兩個或兩個以上出射面，該組合 面積為用以保留具有所要半角之自該LEE)所投射之光之 輕射輝度所必需的一最小面積之至少70% ;及 '^ 叫王您疋1丑汉凤形，以使得具

   有:自該介面至該侧壁之直線透射路徑的射線中之至少 大夕數反射至該兩個或兩個 以上出射面中之一出射面， 且該出射面處之一入身+岛t 界角。 ；或等於該出射面處之一臨 50. 如凊求項49之方法， 至少為用以保留韓 其中該兩個或兩個以上出射面呈有 射輝度所必需之最小面積的面積。

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