[实用新型]一种高指向性的发光二极管芯片

说明书

本实用新型公开了一种高指向性的发光二极管芯片，包括n型半导体层、发光层和p型半导体层的发光二极管外延结构、衬底、n型电极、侧面高反射结构；其中：所述衬底与n型半导体层连接，所述n型半导体层与发光层连接，所述发光层与p型半导体层连接，所述n型半导体层上制备有n型电极。本实用新型的优点在于：在发光二极管芯片的侧面沉积高反射结构，该高反射结构为透明介电层和高反射金属层组合结构或者为高反射多层膜结构，通过发光二极管芯片侧面的高反射金属层或高反射多层膜来改变发光二极管中横向的平行于出光面的光线的出光方向，使绝大部分光线从出光面的法线方向射出从而改善发光二极管光的指向性。

技术领域

本实用新型涉及发光二极管生产技术领域，尤其涉及一种高指向性的发光二极管芯片。

背景技术

随着半导体发光技术的不断发展，发光二极管(LED)已被广泛的应用于显示装置和固态照明设备。然而一些应用中(局部照明设备或显示装置)需要作为光源的发光二极管的指向性越高越好。

常规的发光二极管芯片，包括正装结构，倒装结构以及垂直结构，其有源层所发出的光朝向多个方向。发光二极管芯片发出的光一部分从出光面发出，还有一部分的光从发光二极管芯片的侧面发出，对于一些需要光源高度指向性的应用,常规的发光二极管芯片出光角度过大,存在不足。另外，在超高解析度显示装置的应用中，相邻的发光二极管芯片发出的光之间相互交错影响，将严重影响显示效果。在目前热门研究的mini发光二极管以及微型发光二极管(Micro LED)等小尺寸发光二极管芯片，由于侧面的面积占总发光面积比例相对较大，导致其发光的指向性更差。目前增加发光二极管指向性的方式多是通过改变封装方法或封装结构的设计，或者照明装置的设计来达成，比较容易导致生产成本的增加或生产工艺的复杂性。

实用新型内容

(一)解决的技术问题

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种高指向性的发光二极管芯片，解决了现有技术中发光二极管芯片出光角度过大，相邻的发光二极管芯片发出的光之间相互交错影响，严重影响显示效果的问题。

(二)技术方案

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：一种高指向性的发光二极管芯片，包括n 型半导体层、发光层和p型半导体层的发光二极管外延结构、衬底、n型电极、侧面高反射结构；其中：所述衬底与n型半导体层连接，所述n型半导体层与发光层连接，所述发光层与p型半导体层连接，所述n型半导体层上制备有n型电极，所述高反射结构形成于所述n 型半导体层、发光层、p型半导体层、衬底的侧面。

进一步地，所述n型半导体层、发光层和p型半导体层组成的发光二极管外延结构为氮化镓(GaN)基发光二极管外延层。

进一步地，所述高反射结构采用透明介电层与高反射金属层组合结构，其中高反射金属层采用金(Au)、铝(Al)、银(Ag)或其合金之一。

进一步地，所述高反射结构采用透明介电层与高反射金属层组合结构时，在沉积所述高反射金属层之前先沉积一层透明介电层，用于避免所述高反射金属层与所述发光二极管的外延层短路，所述透明介电层材料为氧化硅、氮化硅、氮化镁、氧化钛、氧化锆中的一种。

进一步地，所述高反射结构采用高反射多层膜结构时，则不需要先沉积透明介电层，高反射多层膜为高低折射率交替的介质多层膜，每层膜厚为发光二极管芯片波长的 1/4，对于蓝光发光二极管芯片常采用二氧化硅(SiO₂)和二氧化钛(TiO₂)交替生长的多层膜作为高反射结构。

进一步地，对于正装结构的发光二极管，在蓝宝石的背面直接沉积高反射金属层或高反射多层膜。

进一步地，对于倒装结构或垂直结构的发光二极管芯片，在p型半导体层上直接沉积高反射金属层。

进一步地，所述高反射结构和反射层的沉积采用电子束蒸发方法实现。