[发明专利]高效率微型LED

权利要求书

1.一种发光二极管，包括：

半导体层内的有源发光层，其中所述半导体层具有台面形状；

衬底，其包括所述半导体层位于其上的第一表面和与所述第一表面相反的输出耦合表面，其中由所述有源发光层产生的光入射到所述输出耦合表面上，并向所述输出耦合表面下游的光学元件传播；和以下中的至少一个：

邻近所述输出耦合表面的第一抗反射涂层；

所述输出耦合表面和所述光学元件之间的折射率匹配材料，其中所述折射率匹配材料的折射率大于或等于所述光学元件的折射率；或者

邻近所述输出耦合表面的二次光学器件。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其中所述台面形状是平面、垂直、圆锥形、半抛物线形或抛物线形中的至少一种，并且所述台面的基底区域是圆形、矩形、六边形或三角形中的至少一种。

3.根据权利要求1-2中任一项所述的发光二极管，还包括在所述台面形状的外表面上的反射器层，其中所述反射器层从所述台面形状的外表面开始依次包括介电钝化层、粘附层、扩散阻挡层和涂层。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的发光二极管，其中所述折射率匹配材料对接耦合到所述光学元件，并且所述光学元件包括波导。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的发光二极管，其中所述半导体层包括与所述衬底相邻的n侧半导体层和与所述有源发光层相对的p侧半导体层。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的发光二极管，其中所述二次光学器件包括具有在所述有源发光层处的焦点的透镜。

7.根据权利要求6所述的发光二极管，其中所述透镜是球面透镜或菲涅耳透镜。

8.根据权利要求6-7中任一项所述的发光二极管，其中所述透镜的直径大于邻近所述衬底的半导体层的直径。

9.根据权利要求6所述的发光二极管，其中所述透镜被蚀刻到所述输出耦合表面中。

10.根据权利要求6所述的发光二极管，其中所述透镜具有沿着所述透镜的横向方向的不同的透镜形状或环状凹陷区域和焦点，所述不同的透镜形状或环状凹陷区域和焦点被配置为将来自所述发光二极管的不同光线组输出耦合在发射锥内，所述发射锥具有小于或等于60°的半峰半宽(HWHM)。

11.根据权利要求1-5中任一项所述的发光二极管，其中所述二次光学器件被配置成发射光束轮廓基本上为顶帽形状并且半峰半宽(HWHM)小于或等于60°的光。

12.根据权利要求6-11中任一项所述的发光二极管，其中所述二次光学器件还包括附加的球面透镜，所述附加的球面透镜被配置为准直由所述台面形状的端面反射的光。

13.根据权利要求6-12中任一项所述的发光二极管，其中所述二次光学器件还包括在与所述输出耦合表面相反的所述透镜的表面上的第二抗反射涂层。

14.根据权利要求1-5中任一项所述的发光二极管，其中所述二次光学器件包括蚀刻到所述输出耦合表面中的光栅，所述光栅包括线性阵列，所述线性阵列以不同于横磁(TM)光的百分比反射横电(TE)光，并且所述发光二极管提供偏振光发射。

15.根据权利要求1-14中任一项所述的发光二极管，其中所述输出耦合表面在垂直于来自所述输出耦合表面的光的发射方向的平面中的线性尺寸小于60μm。

16.根据权利要求1-15中任一项所述的发光二极管，其中所述发光二极管在具有第一角度90°的第一发射锥内具有50％和85％之间的第一光提取效率，并且在具有第二角度10°的第二发射锥内具有2％和6％之间的第二光提取效率。