[发明专利]具有微镜体结构的发光二极管芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有微镜体结构的发光二极管芯片，特别是涉及一种提供平面光源的发光二极管芯片。

背景技术

具有微镜体结构的发光芯片可以参考图1，其为已封装的发光二极管芯片100，图中可见其在透明基板101上依序迭置N型半导体层102(N-typesemi-conductive layer)、主动层104(Active layer)及P型半导体层106(P-type semi-conductive layer)，其次，再将发光二极管芯片100置于基板110上(例如导线架)，并分别将N型半导体层102与P型半导体层106用导线112，114分别导引至基材110的二个电极点116，118，之后再将整体封装一透镜120，即完成一发光二极管芯片100；其中，N型半导体层102与P型半导体层106可相互对调。

使用时只要在基材110的二个电极点116，118加上电流，即可使N型半导体层102与P型半导体层106与主动层104间电子空穴交互作用而产生光线122，光线122的波长与主动层104的材料有关。此产生的光线122经反射与折射后由透镜120发射出去，因此透镜120具有导引出光角度及保护芯片二个功能。

上述的结构虽能产生光线，但其内部的全反射与折射将使得光线从透镜发射出去的方向不易控制，通常会产生如图2所示的发光角度与强度分布图，图中可以看见此种透镜120的设计使得发光角度124(光线发射出去的角度)大约在中心光轴126(0度位置)正/负35度左右之间，同时越靠近中心光轴的位置，其强度越强，图中可以看见光强度较强区域128约在中心光轴126正/负12度左右，也就表示此种光源的均匀度不佳，对于需使用平面光源的应用，并不合适。

关于控制光线发射方向的技术请参考图3，其为美国第6,987,613号专利所提出的技术，图中可以看见其为一芯片倒装焊式(Flip chip)的发光二极管芯片130，在其顶层132上方增设一个菲涅耳透镜层134(Fresnel lens layer)，因此，从主动层136发出的光线138即会在发光二极管芯片130的内部(即图的左侧面、右侧面、下侧面)形成全反射，而于其出光面(图的上面)经过菲涅耳透镜层134而发射出去，由于菲涅耳透镜层134的特色即为能将光线平行的发出(即所谓的平准光)，达到产生平面光源的目的。

虽然上述第6,987,613号专利能达到平面光源的目的，不过由于菲涅耳透镜层134的制作流程较复杂，不易生产。

此外，在发光二极管的光线照射出去的面上制作透镜的技术可再参考图4，其为美国第7,023,022号专利所提出的概念，主要是在发光二极管芯片160出光面上设置微镜体阵列层162，以使得光线自主动层164发射至微镜体阵列层162时不致于全反射，而能穿透出去，提升整体发光效能，但是对于光线的方向，并不能提供均匀的平面光源。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有微镜体结构的发光二极管芯片，其在发光二极管芯片的出光面上迭置一透光层并制成镜体，借该镜体的作用，而将发光二极管发出的光线在发光角度内予以均匀化，使得最大光强度分布的区域(靠近光轴的区域)由光轴附近向外移动，使整体发光区域变大且均匀化(光强度较强)，以提供均匀的平面光源。

为了实现上述目的，本发明提供了一种具有微镜体结构的发光二极管芯片，包括一发光结构及一导光镜体，发光结构在被施加电流后，即产生光线并从一出光面射出，此出光面具有一中心光轴，而导光镜体具有一迭置面及一导光面，该导光镜体以该迭置面迭置于该出光面以由该导光面射出该光线，该导光面具有一以该中心光轴为中心的环形脊部，以形成一环形聚光区域，该导光面自该环形脊部朝该中心光轴方向内凹，以形成一散光区域。

其中，发光结构包含至少一N型半导体层、一主动层及至少一P型半导体层，该N型半导体层与该P型半导体层在被施加该电流后，该主动层产生该光线并从该出光面射出。

此外，环形聚光区域将经过该环形聚光区域的光线偏折而朝向该中心光轴的方向射出；而散光区域将经过该散光区域的光线偏折而朝向远离该中心光轴的方向射出

因此，靠近光轴的光强度较强的区域能借散光域的偏折而使整个光强度较强的区域变大，而光强度较弱的区域则借环形聚光区域的偏折而在中心光轴附近聚焦，以便整体的发光均匀度提升，以满足平面光源应用的需求。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明