TWI397199B - 用於製造經偏光發光二極體之封裝技術 - Google Patents

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Description

用於製造經偏光發光二極體之封裝技術
本發明係關於一種用於製造經偏光發光二極體之封裝技術。
發光二極體(LEDs)最近30年來已被用來作為指示燈、局部照明及光學發射器,以及其它諸多應用。最近10年內,以AlInGaN為主的高亮度藍色和綠色LED已被開發出來,並開始出現在一般照明和全彩顯示的應用中。
在LED的製造方面,由於傳統LED是發射非相干及非經偏光,因此在把晶粒裝到一LED封裝上時,並沒有必要定義該LED封裝之一特定的晶粒方向。在一般的LED製造中,晶粒方向只在分割一LED晶圓時才有其重要性,這就是為什麼在一晶圓上形成微影圖案時要將該圖案沿著結晶方向對齊的原因。此一對齊步驟使晶粒能夠被可靠地分割而獲致較高的產出率。
當AlInGaN LED是製備於一絕緣基板(例如藍寶石)上時,一LED晶粒的一側上會放置2個電接觸,此情況中,就金屬接觸的正極和負極位置而言,晶粒相對於封裝的方向是很重要的。這些為了獲得可靠的晶粒分割和電接觸而進行的對齊步驟對於任何半導體裝置而言是通常的作業,不只是在LED的製造上有必要。然而,就發光的性質而言,LED晶粒之對齊從未在製造時被考慮到。
與用於光電產業中的其它半導體相比,內部電偏極化是 (Al,In,Ga)N系統的一種獨特性質,此一性質來自於(Al,In,Ga)N材料系統的六面體結晶學結構。圖1為一般性六面體纖鋅礦結晶結構100的示意圖,圖上標示出較重要的典型結晶平面102、104、106、108連同主結晶軸或結晶方向110、112、114、116,其中的填充圖案是用來表現102、104和106等平面,並非代表結構100的材料。
該六面體結構中產生電偏極化的原因是其沿c-軸缺乏反對稱。例如,在如圖2所示的GaN例子中,沿c-軸上,鎵原子(陽離子,帶正電荷)和氮原子(陰離子,帶負電荷)是交錯配置的,整體而言維持電中性。然而,由於缺乏反對稱,因此當這些原子偏離其沿c-軸相對的理想位置時,沿此軸便有一內部電場。由於AlInGaN系統中的原子通常不會維持在它們的理想位置上,所以沿c-軸幾乎總是有此一偏極化場。因此,c-面被稱為極性面。沿a-軸或m-軸等任何一軸並無偏極化場,因為沿這些軸有反對稱的特徵。因此,a-面和m-面稱為非極性面。對這些面而言,代表偏極化場方向和強度的偏極化向量與這些面平行,因為淨偏極化向量與c-軸平行。
AlInGaN材料一般是沿c-方向(沿c-軸的方向)成長,因而是長在c-面上。長在c-面上的LED,其所發射光線的偏極化很小而可忽略。在此面上,偏極化場不具面內分量,且在一LED之一量子井(QW)結構之c-面內的等向性機械應力不會改變QW中載子重組的自然現象。
最近已有可能在a-面和m-面上製備AlInGaN LED。這些LED展現線性偏極化光發射。偏極化場是在該平面的特定方向(c-方向)上,且QW中的應力是各向異性的,因為基板和QW之間在該平面的2個垂直方向上的晶格不匹配程度不同。本發明之創作人已經證實,從這些非極性LED所發射的光線在與c-軸垂直的方向上受到線性偏極化。
經過線性偏極化的光線是一種電磁波,其僅在與其傳播方向垂直之一平面內有電場。非偏極化光的電場平均分布於與其傳播方向垂直之各平面的各方向上。偏極化光的一種主要應用是作為液晶顯示器(LCD)的背光,此處使用LED的好處是,相較於傳統的冷陰極螢光燈管,其體積小巧且節省能源。
製備於一半極性面上之(Al,In,Ga)NLED亦已被證實會發射偏極化光。偏極化向量的投影,其與c-軸平行,係落在半極性面上,與非極性面的情況類似。
此技術領域需要製造經偏光LED及封裝該等LED的簡單方法。本發明可滿足這些需要。
本發明揭示至少一種經偏光發光二極體(LED),其包含至少一個指示一光線偏極化方向的記號。該LED可裝在相對於一封裝之一較佳方向上,以使得從該封裝所發射光線的偏極化方向很明顯。封裝可包括至少一個指示光線偏極化方向的額外記號。
該LED上的記號及該封裝上的額外記號係用於互相對齊。該記號係在晶粒分割前在該LED上放置或定義,且該額外記號係在對齊之前在該封裝上放置或定義。該LED上之記號由一微影圖案、一電極形狀或圖案、一不對稱的晶粒形狀、晶粒上之一切口或晶粒上之一刮痕構成。該封裝上之額外記號由一電極形狀或圖案、一不對稱的封裝形狀、該封裝上之一切口或該封裝上之一刮痕構成。LED可安裝於一運用該光線偏極化之陣列、外部電路或系統中,且該外部電路或系統可具有一類似的記號。
本發明亦揭示一種製造至少一種經偏光發光二極體(LED)之方法,該方法包括在該LED上指示一光偏極化方向。該光偏極化方向可從LED之結晶學方向的知識決定。該方法可包括以一相對於一封裝之較佳方向連接該LED,以使得從該封裝所發射光線的偏極化方向很明顯。該方法可進一步包括於該封裝上指示該光偏極化方向。
該指示可包括在該LED上放置或定義一記號以及在該封裝上放置或定義至少一額外記號以供互相對齊之用。該方法可包括在LED晶粒分割之前於每一晶粒上放置或定義至少一記號,以及在對齊之前於每一封裝上定義或放置至少一額外記號。該LED上之記號可由一微影圖案、一電極形狀或圖案、一不對稱晶粒形狀、晶粒上之一切口或晶粒上之一刮痕構成。該封裝上之額外記號可由一電極形狀或圖案、一不對稱封裝形狀、該封裝上之一切口或該封裝上之一刮痕構成。該方法可進一步包括,在其中要安裝該LED之一外部電路或系統上指示光偏極化方向,或匹配多個晶粒的方向。
本發明亦揭示一種具有至少一與方向有關的發射特徵的LED,其包含至少一指示該LED之一方向的記號,在該方向上,該與方向有關之發射特徵為一最大值。本發明亦揭示一種用於製造具有一與方向有關之發射特徵之LED的方法。
以下參考附圖來說明較佳具體實施例,這些附圖構成本發明之一部分,其中係針對本發明可據以實施之一特定的具體實施例作說明。應瞭解,可採用其它具體實施例且結構可作改變,並不脫離本發明之範疇。
概觀
實驗證明,以鋁銦鎵氮[(Al,In,Ga)N]為主的非極性及半極性LED會發射偏極化光。傳統的LED只發射非偏極化光,然而一般認為,偏極化光在特定的應用上,包括例如用於液晶顯示器(LCD)的背光,有其用途。
要運用從LED所發射的偏極化光,很重要的一點是必須對偏極化方向保持追蹤,直到在一外部系統中的製造程序完成為止。不幸的是,個別LED裝置晶粒的結晶學方向無法經由光學觀察輕易決定。
要利用經偏光發射,必須把LED晶粒裝在相對於LED封裝之一較佳方向上,以便在處理該封裝裝置或將它應用於一外部系統時,從該封裝裝置所發射光線的偏極化方向很清楚。本發明提供一種簡單方便的方法來可靠地將經偏光LED、LED封裝以及要應用該等經偏光LED之外部電路組件定向。
術語
在此有必要澄清本說明書中所使用的術語,這些術語是按照此一特定研究領域中氮化鎵相關材料的習慣。在本發明中,電偏極化性及光偏極化性兩者都是重要的概念,雖然都稱為"偏極化性",但它們是不同的物理現象。電偏極化性係關於偏極化向量及內部偏極化電場,且係起因於一特定材料系統的結晶學結構。此情況中,材料被稱為"極性"材料。若一材料不具有內部電偏極化性,則稱該材料為"非極性"材料。光偏極化性與電磁波發射有關,此光線通常稱為"偏極化光"。光偏極化性之概念係基於電磁波如何在空間中傳播。
極性材料之各結晶學平面中,具有一與該平面垂直之偏極化向量者,稱為"極性面"。具有一與該平面平行之偏極化向量者,稱為"非極性面"。具有一與該平面夾其它任何角度者稱為"半極性面"。當此一用語(極性、非極性、或半極性)套用於一裝置(例如LED)時,意指該裝置係在該(極性、非極性、或半極性)結晶面上製備。
技術說明
LED之經偏光發射直到最近才被確定。此現象如圖3所示,圖中與一傳統的c-面InGaN LED進行比較。c-面LED所發射的光線,其偏極化小到可以忽略。從m-面InGaN LED發射的光線,偏光器每旋轉180度就變強,表示其為線性偏極化光。於90度或其它角度上並不發生重複性的強度變化。在m-面InGaN LED中,特定方向有較強的光線強度,該方向在LED晶粒之結晶學方向的定義上為<11-20>,一般稱為a-方向。此情況下,將LED晶粒的方向(其決定了偏極化的方向)與一外部系統所採用光線的方向對齊變得很重要。
由於傳統LED並不發射與晶粒方向有關的光線,因此應用或製造上並未注意到發光特徵方面的問題。圖4顯示一此類實例,圖示為一傳統LED晶粒(400),其具有電極(402),該等電極為對稱的正方形,因此在製造時顯然不在乎晶粒的方向。
由於一LED晶粒、一LED封裝及一例如液晶顯示器之用到光偏極化性的外部電路或系統之間有必要互相對齊,因此明確指出光偏極化性的方向很有幫助。然而,個別晶粒的結晶學方向不容易經由光學觀測決定。本發明透過簡易的方法達成這項目的,而能可靠且高產能地製造LED單元。
本發明藉由在每一個組件上放置一個供互相對齊的記號來達成指示方向的目的。該記號可以很容易地用肉眼、顯微鏡、影像辨識系統或其它方法看到。如此省下了生產中為了確認偏極化性方向而必須操作每一顆LED晶粒的程序,使得封裝LED、電路或系統的整個製程變成很簡單。
圖5顯示一具有一與方向有關之發射特徵之LED之一具體實施例,其包括至少一指示該LED之一方向的記號,在該方向上該與方向有關之發射特徵為一最大值。此圖中,該與方向有關之發射特徵為光偏極化性,且該LED為一經偏光發射二極體,其包含一指示一光偏極化方向的記號及一與一封裝(506)互相對齊的晶粒(500)。此例中,該m-面InGaN LED晶粒(500)之矩形的形狀指示出結晶學c-軸<0001>與短邊(502)平行,且a-軸<11-20>與長邊(504)平行。由於結晶學方向(或方位)指示出發射光線的偏極化方向,因此該矩形為一偏極化性方向記號。本例之標頭封裝(506)具有3個電極(508),其嵌入的位置係使得從觀察該等電極可明確或清楚知道該封裝的旋轉方位。LED晶粒(500)可以一相對於封裝(506)之較佳的方向裝到該封裝上,例如,使晶粒記號的長邊(504)實質上與通過2個電極(508)的假想線(510)平行,因此從封裝(506)發射的光線其偏極化性很明顯,因為2個與假想線(510)對齊的電極(508)指示了它的方向。因此,藉由定義及使用該矩形的晶粒形狀作為一第一記號,以及該等電極(508)作為一額外記號,便可以用簡單的顯微觀察來執行晶粒安裝,而無需在進行晶粒組裝製程之前先操作LED來確認光偏極化性的方向。因此,藉由對齊該第一記號及該額外記號,晶粒(500)和封裝(506)可與光偏極化性方向相互對齊。
本發明之創作者已經用實驗證明,除了m-面以外,從其它AlInGaN LED結晶學方位或方向也有偏極化光發射,包括a-面和{10-13}面,其為一半極性面。成長於a-面上之LED經證實係發射偏向m-方向<10-10>的光線。成長於半極性面{10-13}上的LED經證實係發射偏向a-方向<11-20>的光線。
基於對這些在經偏光發射的觀察,本發明亦適用於這些LED,且事實上,可適用於成長於(0001)c-面以外之其它任何面上的任何LED。此外,光偏極化性與LED發光的顏色無關。因此,本發明可適用於任何顏色的LED,包括藍、綠、紅及白色,只要該LED具有與方向有關的發光特徵。
方向記號
本發明之較佳具體實施例包括在晶粒分割前以及在對齊前於LED晶粒及封裝上放置或定義記號,以便製造時不必為了每一單一晶粒上的光偏極化性而必須確認晶粒方向。LED晶粒上的記號可為微影圖案、一電極形狀或圖案、一不對稱晶粒形狀、晶粒上之一切口或一刮痕等。同樣地,封裝上的記號可為金屬電極形狀或圖案的一部分、一不對稱封裝形狀、該封裝上之一切口或一刮痕等。其中將安裝LED晶粒或已封裝好之LED的外部電路或系統亦可具有一類似的記號,以便組裝、製造或生產時很容易就可以相對於光偏極化性進行對齊,而不需要確認每一單一LED晶粒或已封裝好之LED上的光偏極化性。
前述說明顯示於圖6A至6D的例子中,其中圖6A顯示一傳統或先前的技術,圖6B、6C和6D顯示本發明之具體實施例。
圖6A顯示一先前技術之包含一LED晶粒(600)的具體實施例,該LED上有一圓形電極(602),一LED封裝(604)具有2個用於電連接到該LED的電極(606)。
圖6B中,於LED晶粒(600)上定義了一個記號(608),其長邊(610)平行於偏極化方向(612)。LED封裝(604)上有一記號(614),其具有一長邊(616)。LED晶粒(600)可相對於封裝(604)以一較佳方向裝到該封裝上,例如使晶粒記號(608)的長邊(610)平行於封裝記號(614)的長邊(616),如此則LED所發射光線的偏極化方向(612)便很明顯或被指示出,因為它與清楚可見的長邊(616)平行。以此方式,記號(608)和長邊(616)兩者都與光偏極化方向互相對齊。
圖6C中,LED包含一例如電極(602)的橢圓形特徵或記號,其長邊沿偏極化光(612)的方向。LED封裝(604)亦具有橢圓形電極(606),其為拉長的形狀,可當作記號。LED晶粒(600)可相對於封裝(604)以一較佳方向裝到該封裝上,例如使橢圓形電極(602)的長邊平行於以橢圓形電極(606)作為之記號的長邊,如此則LED所發射光線的偏極化方向(612)便很明顯或被指示出,因為它與清楚可見的以橢圓形電極(606)作為之記號的長邊平行。以此方式,以電極(602)作為之記號和以橢圓形電極(606)作為之記號兩者都與光偏極化方向互相對齊。
圖6D中,LED晶粒記號由晶粒(600)之一矩形的形狀構成,其長邊(618)平行於經偏光方向(612)。LED封裝(604)為一矩形的形狀,其具有一長邊(620)。LED晶粒(600)可相對於封裝(604)以一較佳方向裝到該封裝上,例如使晶粒的長邊(618)與封裝(604)的長邊(620)互相平行,如此則LED所發射光線的偏極化方向便很明顯或被指示出,因為它與清楚可見的長邊(620)平行。
製程步驟
圖7說明一用於製造至少一經偏光發光二極體(LED)的方法,或用於製造至少一具有至少一與方向有關之發射特徵之LED的方法。
方塊700的步驟決定一LED所發射光線的偏極化方向,其係基於LED之結晶學方向的知識。此步驟可包括決定一LED晶圓之一結晶學方位的方向。
方塊702代表指示該LED之方向的步驟,在此方向上,與方向有關的特徵係一最大值。在經偏光LED的例子中,此步驟包括指示一光偏極化方向。該步驟可包括於一封裝上指示光偏極化方向。該指示可包括在該LED上放置或定義至少一記號,以及在該封裝上放置或定義至少一額外記號,以便互相對齊。該LED上之記號可由一微影圖案、一電極形狀或圖案、一不對稱晶粒形狀、晶粒上之一切口、或晶粒上之一刮痕構成。該封裝上之額外記號可由一電極形狀或圖案、一不對稱封裝形狀、該封裝上之一切口,或該封裝上之一刮痕構成。該步驟可進一步包括在一其中將安裝該LED之外部電路或系統上指示該光偏極化方向。可在晶粒分割前於每一LED晶粒上放置或定義至少一記號,以及在對齊前於每一封裝上放置或定義至少一額外記號,如此則製造時不需要為了每一單一晶粒上的光偏極化方向而必須確認晶粒的方向。
方塊704代表以相對於一封裝或外部系統(例如一液晶顯示單元)之一較佳方向將該LED裝到該封裝或外部系統上,如此則從該封裝或外部系統所發射光線的偏極化方向便很明顯。此步驟可包括把該LED與其中將安裝該LED之外部電路或系統互相對齊。該LED可安裝在一運用光偏極化性的外部電路或系統,且該外部電路或系統具有類似的記號供互相對齊。該方法可進一步包括匹配複數個LED晶粒的方向,或安裝複數個LED以形成一LED陣列。
以上步驟可視需要增加或省略或以不同的順序進行。
可能的修改及製更
本發明之一可能的修改為一用於其它種類LED晶粒的記號,該等LED晶粒並不一定發射偏極化光,但它們的晶粒中具有方向特徵,例如具有表面紋理的LED。本發明之創作人已經開發出表面粗糙的LED,其尚未顯示與方向有關的發射特徵,但在這些表面粗糙的LED上加上方向性特徵是有可能的。此情況下,記號在製造時將很有用。
所謂的光晶目前尚在發展當中,在未來,它們將會與LED晶粒整合。這些LED將會具有與方向有關的發射特徵,例如強度,記號將很有用。
對於成長於所謂的磊晶橫向過成長(ELO)基板上的LED而言,記號也可能有用。其它類似的技術包括Facet-Initiated ELO(FIELO,NEC)、Facet-Controlled ELO(FACELO,Mie大學)、Dislocation Elimination by Epitaxial growth with inverse-pyramidal Pits(DEEP,Sumitomo)、Pendeoepitaxy(PENDEO,北卡羅萊納州立大學,由Nitronex授權)、Cantilever Epitaxy(CE,Sandia)、Lateral Overgrowth From Trenches(LOFT,Hewlett Packard)以及Selective Area Lateral Epitaxy(SALE,南加州大學)。所有這些LED的基板和磊晶層之間都有微米大小的條紋特徵。這些由於從該等條紋的反射或甚至繞射,而可具有與方向有關的發光強度。由於該等條紋一般而言是透明的,用肉眼很難看到,因此生產時用記號來決定晶粒的方向將很有幫助。
與方向有關的發射特徵係由LED所發射光線之一特徵(例如強度、偏極化性或其它特徵),其與該LED相對於一與該LED成長所在的面(一般為c、m或a面)垂直的軸的方向有關。可用一記號來定義或標示出該特徵係一最大值時的方向。
本發明之一特別應用為例如一液晶顯示器(LCD)之外部系統的背光。LCD是平板顯示器方面正在成長中的技術,由於它們並非自發光的裝置,因此其顯示單元中必須有一光源。大部分的應用現在都正在從冷陰極螢光燈管改變成LED,因此可以預期這部分的LED市場將會增加。
LCD係基於光偏極化性的技術,如圖8所示。一薄層的液晶以如同於一電控制偏極化轉子的方式工作。當線性經偏光入射至一液晶層(800)上時,可讓該光線通過或藉由施加一電壓(802)利用電力操作液晶來阻擋該光線。一LCD單元需要有一與至少一線性偏光器(806)結合的光源(804),偏光器(806)為一塑膠板,其用於將光源的光線中不受歡迎之偏極化化的成分濾掉。該單元亦包含至少一對齊膜(808)。偏光器(806)的穿透率一般是80%,因此有20%因為該偏光器而損失掉。若將一包含至少一經偏光LED的光源(804)應用到LCD上,則不再需要該(等)偏光器(806),如此可大幅提高顯示器的亮度。此外,顯示器單元的重量可以降低。可在該LCD上放置或定義一記號,使得該LCD和經偏光LCD可與光偏極化方向互相對齊。
不論LCD是大(例如電視螢幕)還是小(例如行動電話的螢幕),都是使用複數個LCD來獲得足夠的亮度。要使用一LED陣列來作為線性偏極化光源,必須使每一個晶粒的方向互相匹配。要把這些LED陣列製造成偏極化光源,使用本發明之標記技術將使整個製程,從晶粒連接成為封裝到最終顯示單元的組裝,更為簡單及可靠。
參考文獻
下列參考係以引用的方式併入本文中:1. N.F.Garder等人,"於m-面InGaN-GaN多量子井發光二極體之電致發光中的偏極化各向異性"Appl.Phys.Lett.86,111101(2005)。本論文描述針對經偏光發射之一實驗性觀察,但未討論裝置之LED封裝,亦未討論經偏光之應用。
2. B.Rau等人"M面GaN/(Al,Ga)N量子井之自發射的面內偏極化各向異性"Appl.Phys.Lett.77,3343(2000)。本論文以光致發光實驗描述從m-面量子井(QW)產生的光偏極化性。其並未說明任何電致發光或二極體操作。
3. P.Waltereit等人"用於有效的白色發光二極體之無靜電場的氮化物半導體"Nature 406,865(2000)。本論文描述從非極性裝置高效率發光的可能性,相較於極性裝置。
結論
此部分對本發明之較佳具體實施例的說明作出結論。前面基於解說及說明之目的,對本發明之一或多個具體實施例作了說明。該等說明並非最詳盡或要將本發明限於所揭示的精確形式。可以根據前述教導放置許多的修改與變化,基本上並不偏離本發明的精神。本發明之範疇並非受限於此一詳細說明,而是受後附申請專利範圍的限制。
100...結晶結構
102...結晶平面
104...結晶平面
106...結晶平面
108...結晶平面
110...結晶方向
112...結晶方向
114...結晶方向
116...結晶方向
400...晶粒
402...電極
500...晶粒
502...短邊
504...長邊
506...封裝
508...電極
510...假想線
600...晶粒
602...電極
604...封裝
606...電極
608...記號
610...長邊
612...偏極化方向
614...記號
616...長邊
618...長邊
620...長邊
800...液晶層
802...電壓
804...光源
806...偏光器
808...對齊膜
現在請參考下列圖式,各圖式中相同的參考數字代表相應的部分:圖1示意性地顯示一通常的六面體結晶結構及重要的結晶平面。
圖2顯示一GaN結晶之原子排列,其中空心圓為鎵,實心圓為氮。
圖3顯示從m-面InGaN LED發射之偏極化光與從c-面LED發射之可忽略偏極化的光線的實驗結果比較。
圖4為Cree Inc.所製造之傳統LED晶粒,圖示為c-面InGaN LED,晶粒尺寸為300 μm x 300 μm。
圖5顯示一安裝於一封裝上之具有一與方向有關之發射特徵的非極化LED晶粒。
圖6A至6D示意性地顯示傳統及有做記號的LED封裝。
圖7說明一用於製造一經偏光發光二極體的方法。
圖8說明LED之操作原理,其中,在一傳統的技術中,偏極化光係在通過第一偏光器之後得到。
500...晶粒
502...短邊
504...長邊
506...封裝
508...電極
510...假想線

Claims (17)

  1. 一種經偏光發光二極體(LED)裝置,包括:至少一個LED,用以發射偏極化光,並包含至少一個指示該LED之一光偏極化方向的具有一外部形狀的第一記號;以及一封裝,用以含納該LED,並包含至少一個指示該封裝之一光偏極化方向的包含一電極的第二記號;其中該LED係藉由將具有該外部形狀的該第一記號與包含該電極的該第二記號相對齊以配置於該封裝內部。
  2. 如請求項1之經偏光LED裝置,其中該LED係以相對於該封裝之一方向安裝,使得從該LED所發射光線的光偏極化方向被指示出。
  3. 如請求項1之經偏光LED裝置,其中具有該外部形狀的該第一記號係在晶粒分割之前於該LED上放置或定義,且包含該電極的該第二記號係在對齊前於該封裝上放置或定義。
  4. 如請求項1之經偏光LED裝置,其中該LED上之具有該外部形狀的該第一記號係包括一微影圖案、一電極形狀或圖案、一不對稱的晶粒形狀、該晶粒上之一切口,或該晶粒上之一刮痕。
  5. 如請求項1之經偏光LED裝置,其中該封裝上之包含該電極的該第二記號係包括一電極形狀或圖案、一不對稱封裝形狀、該封裝上之一切口、或該封裝上之一刮痕。
  6. 如請求項1之經偏光LED裝置,其中該LED係安裝於一運 用該光偏極化性之外部電路或系統內,且該外部電路或系統係包含至少一個指示該外部電路或系統之一光偏極化方向的第三記號,其中該封裝係藉由將包含該電極的該第二記號與該第三記號相對齊以配置於該外部電路或系統內部。
  7. 如請求項1之經偏光LED裝置,其中該封裝係含納一由該等經偏光LED所構成的陣列。
  8. 一種用於製造一經偏光發光二極體(LED)裝置的方法,包括:獲得至少一個LED,其用以發射偏極化光,並包含至少一個指示該LED之一光偏極化方向的具有一外部形狀的第一記號;獲得一封裝,用以含納該LED,並包含至少一個指示該封裝之一光偏極化方向的包含一電極的第二記號;以及藉由將具有該外部形狀的該第一記號與包含該電極的該第二記號相對齊而將該LED配置於該封裝內部。
  9. 如請求項8之方法,其中該光偏極化方向係根據該LED之結晶學方向而決定。
  10. 如請求項8之方法,其中該LED係以相對於一封裝之一方向安裝,使得從該LED所發射光線的偏極化方向被指示出。
  11. 如請求項10之方法,其中具有該外部形狀的該第一記號係在晶粒分割前被放置或定義於該LED上,以及包含該電極的該第二記號係在對齊前被放置或定義於每一封裝 上。
  12. 如請求項10之方法,其中該LED上的具有該外部形狀的該第一記號係包括一微影圖案、一電極形狀或圖案、一不對稱的晶粒形狀、該晶粒上之一切口、或該晶粒上之一刮痕。
  13. 如請求項10之方法,其中該封裝上之包含該電極的該第二記號係包括一電極形狀或圖案、一不對稱的封裝形狀、該封裝上之一切口、或該封裝上之一刮痕。
  14. 如請求項8之方法,其中該LED係安裝於一運用該光偏極化性之外部電路或系統內,且該外部電路或系統係包含至少一個指示一光偏極化方向的第三記號,其中該封裝係藉由將包含該電極的該第二記號與該第三記號相對齊以配置於該外部電路或系統內部。
  15. 如請求項8之方法,其中該封裝係含納一由該等經偏光LED所構成的陣列。
  16. 一種發光二極體(LED)裝置,包括:至少一個發光二極體,其具有至少一個與方向有關之發射特徵,並包含至少一個指示出該LED之一方向的具有一外部形狀的第一記號,於該方向上,該與方向有關之特徵為一最大值;以及一封裝,用以含納該LED,並包含至少一個指示出該封裝之一方向的包含一電極的第二記號,於該方向上,該與方向有關之特徵為一最大值;其中該LED係藉由將具有該外部形狀的該第一記號與 包含該電極的該第二記號相對齊以配置於該封裝內部。
  17. 一種用於製造至少一發光二極體(LED)裝置的方法,包括:獲得至少一個發光二極體,其具有一與方向有關之發射特徵,並包含至少一個指示出該LED之一方向的具有一外部形狀的第一記號,於該方向上,該與方向有關之特徵為一最大值;以及獲得一封裝,其用以含納該LED,並包含至少一個指示出該封裝之一方向的包含一電極的第二記號,於該方向上,該與方向有關之特徵為一最大值;其中該LED係藉由將具有該外部形狀的該第一記號與包含該電極的該第二記號相對齊以配置於該封裝內部。
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Families Citing this family (41)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7842527B2 (en) * 2006-12-11 2010-11-30 The Regents Of The University Of California Metalorganic chemical vapor deposition (MOCVD) growth of high performance non-polar III-nitride optical devices
US8044417B2 (en) * 2008-02-01 2011-10-25 The Regents Of The University Of California Enhancement of optical polarization of nitride light-emitting diodes by increased indium incorporation
US8278128B2 (en) * 2008-02-01 2012-10-02 The Regents Of The University Of California Enhancement of optical polarization of nitride light-emitting diodes by wafer off-axis cut
TWI397199B (zh) * 2005-06-21 2013-05-21 Japan Science & Tech Agency 用於製造經偏光發光二極體之封裝技術
JP2009070893A (ja) * 2007-09-11 2009-04-02 Rohm Co Ltd 発光装置及びその製造方法
JP5263771B2 (ja) * 2007-11-12 2013-08-14 学校法人慶應義塾 面発光装置及び偏光光源
JP2009123803A (ja) * 2007-11-13 2009-06-04 Sanyo Electric Co Ltd 発光ダイオード装置
US8125579B2 (en) * 2007-12-19 2012-02-28 Texas Instruments Incorporated Polarized light emitting diode and use thereof
US20110180781A1 (en) * 2008-06-05 2011-07-28 Soraa, Inc Highly Polarized White Light Source By Combining Blue LED on Semipolar or Nonpolar GaN with Yellow LED on Semipolar or Nonpolar GaN
JP2010027924A (ja) * 2008-07-22 2010-02-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Iii族窒化物発光ダイオード
US8284810B1 (en) 2008-08-04 2012-10-09 Soraa, Inc. Solid state laser device using a selected crystal orientation in non-polar or semi-polar GaN containing materials and methods
WO2010017294A1 (en) 2008-08-05 2010-02-11 The Regents Of The University Of California Tunable white light based on polarization sensitive light-emitting diodes
US8247886B1 (en) * 2009-03-09 2012-08-21 Soraa, Inc. Polarization direction of optical devices using selected spatial configurations
US8299473B1 (en) 2009-04-07 2012-10-30 Soraa, Inc. Polarized white light devices using non-polar or semipolar gallium containing materials and transparent phosphors
EP2418696A4 (en) * 2009-04-09 2014-02-19 Panasonic Corp NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT ELEMENT, LIGHTING DEVICE, LIQUID CRYSTAL DISPLAY DEVICE, METHOD FOR PRODUCING A NITRIDE SEMICONDUCTOR LIGHT ELEMENT AND METHOD FOR PRODUCING A LIGHTING DEVICE
US8791499B1 (en) 2009-05-27 2014-07-29 Soraa, Inc. GaN containing optical devices and method with ESD stability
CN102460739A (zh) * 2009-06-05 2012-05-16 加利福尼亚大学董事会 长波长非极性及半极性(Al,Ga,In)N基激光二极管
US9000466B1 (en) 2010-08-23 2015-04-07 Soraa, Inc. Methods and devices for light extraction from a group III-nitride volumetric LED using surface and sidewall roughening
US8502465B2 (en) 2009-09-18 2013-08-06 Soraa, Inc. Power light emitting diode and method with current density operation
US9293644B2 (en) 2009-09-18 2016-03-22 Soraa, Inc. Power light emitting diode and method with uniform current density operation
US9583678B2 (en) 2009-09-18 2017-02-28 Soraa, Inc. High-performance LED fabrication
US8933644B2 (en) 2009-09-18 2015-01-13 Soraa, Inc. LED lamps with improved quality of light
WO2011070770A1 (ja) 2009-12-09 2011-06-16 パナソニック株式会社 窒化物系半導体発光素子、照明装置、液晶表示装置および照明装置の製造方法
US20110182056A1 (en) * 2010-06-23 2011-07-28 Soraa, Inc. Quantum Dot Wavelength Conversion for Optical Devices Using Nonpolar or Semipolar Gallium Containing Materials
US10147850B1 (en) 2010-02-03 2018-12-04 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US8740413B1 (en) 2010-02-03 2014-06-03 Soraa, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US20110186874A1 (en) * 2010-02-03 2011-08-04 Soraa, Inc. White Light Apparatus and Method
US8905588B2 (en) 2010-02-03 2014-12-09 Sorra, Inc. System and method for providing color light sources in proximity to predetermined wavelength conversion structures
US9450143B2 (en) 2010-06-18 2016-09-20 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US8313964B2 (en) 2010-06-18 2012-11-20 Soraa, Inc. Singulation method and resulting device of thick gallium and nitrogen containing substrates
US8293551B2 (en) 2010-06-18 2012-10-23 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing triangular or diamond-shaped configuration for optical devices
US8786053B2 (en) 2011-01-24 2014-07-22 Soraa, Inc. Gallium-nitride-on-handle substrate materials and devices and method of manufacture
US8686431B2 (en) 2011-08-22 2014-04-01 Soraa, Inc. Gallium and nitrogen containing trilateral configuration for optical devices
US8912025B2 (en) 2011-11-23 2014-12-16 Soraa, Inc. Method for manufacture of bright GaN LEDs using a selective removal process
EP2823515A4 (en) 2012-03-06 2015-08-19 Soraa Inc LIGHT-EMITTING DIODES WITH MATERIAL LAYERS WITH LOW BREAKING INDEX TO REDUCE LIGHT PIPE EFFECTS
US8971368B1 (en) 2012-08-16 2015-03-03 Soraa Laser Diode, Inc. Laser devices having a gallium and nitrogen containing semipolar surface orientation
DE102012217967A1 (de) 2012-10-01 2014-04-03 Carl Zeiss Microscopy Gmbh Konfokales Mikroskop mit frei einstellbarer Probenabtastung
US9978904B2 (en) 2012-10-16 2018-05-22 Soraa, Inc. Indium gallium nitride light emitting devices
US8802471B1 (en) 2012-12-21 2014-08-12 Soraa, Inc. Contacts for an n-type gallium and nitrogen substrate for optical devices
US8994033B2 (en) 2013-07-09 2015-03-31 Soraa, Inc. Contacts for an n-type gallium and nitrogen substrate for optical devices
US9419189B1 (en) 2013-11-04 2016-08-16 Soraa, Inc. Small LED source with high brightness and high efficiency

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0629155A (ja) * 1992-05-12 1994-02-04 Kuraray Co Ltd 電解コンデンサー用セパレーター
US6072197A (en) * 1996-02-23 2000-06-06 Fujitsu Limited Semiconductor light emitting device with an active layer made of semiconductor having uniaxial anisotropy
US20030089899A1 (en) * 2000-08-22 2003-05-15 Lieber Charles M. Nanoscale wires and related devices

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04291474A (ja) * 1991-03-20 1992-10-15 Tokyo Electric Co Ltd バーコードスキャナ
JPH06291155A (ja) * 1993-03-31 1994-10-18 Victor Co Of Japan Ltd ダイボンディング装置
JP3258221B2 (ja) * 1995-12-26 2002-02-18 沖電気工業株式会社 位置合わせ用の認識マークおよびその形成方法、認識マークおよび発光部の形成の兼用マスク、位置合わせ用の認識マークを用いた位置合わせ方法
JP3816176B2 (ja) * 1996-02-23 2006-08-30 富士通株式会社 半導体発光素子及び光半導体装置
JP3599917B2 (ja) * 1996-09-30 2004-12-08 三洋電機株式会社 半導体レーザ装置
JP3235571B2 (ja) * 1998-09-03 2001-12-04 日本電気株式会社 活性層と位置決めマークとの相対位置を測定する測定方法
JP4296644B2 (ja) * 1999-01-29 2009-07-15 豊田合成株式会社 発光ダイオード
US20020123163A1 (en) * 2000-04-24 2002-09-05 Takehiro Fujii Edge-emitting light-emitting semiconductor device and method of manufacture thereof
JP3722693B2 (ja) * 2000-11-28 2005-11-30 シャープ株式会社 半導体レーザ素子及びその製造方法
US7808011B2 (en) 2004-03-19 2010-10-05 Koninklijke Philips Electronics N.V. Semiconductor light emitting devices including in-plane light emitting layers
TWI233220B (en) * 2004-06-18 2005-05-21 Chi Mei Optoelectronics Corp Light emitting diode package
TWI397199B (zh) * 2005-06-21 2013-05-21 Japan Science & Tech Agency 用於製造經偏光發光二極體之封裝技術

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0629155A (ja) * 1992-05-12 1994-02-04 Kuraray Co Ltd 電解コンデンサー用セパレーター
US6072197A (en) * 1996-02-23 2000-06-06 Fujitsu Limited Semiconductor light emitting device with an active layer made of semiconductor having uniaxial anisotropy
US20030089899A1 (en) * 2000-08-22 2003-05-15 Lieber Charles M. Nanoscale wires and related devices

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Publication number Publication date
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