專(zhuān)利名稱(chēng)：：具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，特別是涉及一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管及其制備方法。
背景技術(shù)：
：發(fā)光二極管具有體積小、效率高和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在交通指示、戶(hù)外全色顯示等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。尤其是利用大功率發(fā)光二極管(LEDs)可實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體固態(tài)照明，引起人類(lèi)照明史的革命，從而逐漸成為目前光電子學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。為了獲得高亮度的LED，關(guān)鍵要提高器件的外量子效率。目前，芯片光提取效率是限制器件外量子效率的主要因素，其主要原因是LED芯片半導(dǎo)體材料與環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料以及空氣與環(huán)氧樹(shù)脂封裝材料之間的折射率差別較大，導(dǎo)致有源區(qū)產(chǎn)生的光在不同折射率材料界面發(fā)生全反射而不能導(dǎo)出芯片。當(dāng)光入射到折射率為nl和n2兩種物質(zhì)的界面上時(shí)，入射角01和折射角02遵守斯涅耳定則，則nlsin01二n2sin62。發(fā)光二極管的半導(dǎo)體材料的折射率很高，這種晶體與空氣交界的臨界角為ei二sin-1(1/nl)，入射角大于臨界角時(shí)形成全反射。就在4it立體角內(nèi)各向均勻發(fā)射的復(fù)合發(fā)光而言，臨界角內(nèi)的光只占l/4n12。正入射時(shí)，在界面上的反射比，可見(jiàn)n2與ril相差越大，界面反射損失越高。LED芯片半導(dǎo)體材料折射率一般為2.33.6，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于環(huán)氧樹(shù)脂的折射率，所以LED芯片發(fā)出的光經(jīng)過(guò)半導(dǎo)體材料與環(huán)氧樹(shù)脂材料界面和環(huán)氧樹(shù)脂與空氣界面后，界面反射損失很大，出光效率下降。例如環(huán)氧樹(shù)脂的折射率約為1.5，綠光LED用半導(dǎo)體材料GaP的折射率約為3.45，正入射時(shí)半導(dǎo)體材料和環(huán)氧樹(shù)脂的界面反射損失為=15.5%，環(huán)氧樹(shù)脂和空氣的界面反射損失為=4%，所以LED芯片發(fā)出的光經(jīng)過(guò)兩個(gè)界面后，界面反射引起的光能損失約為20%。
發(fā)明內(nèi)容4本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管及其制備方法，利用分別介于LED發(fā)光芯片與封裝膠體之間以及封裝膠體與空氣之間的兩種增透薄膜，減少界面損失，從而極大的提高LED的外量子效率。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，包括LED發(fā)光芯片、反光碗和LED發(fā)光芯片的引出導(dǎo)線，LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，LED發(fā)光芯片和反光碗封裝于封裝膠體內(nèi)；所述LED發(fā)光芯片的出光面鍍有電介質(zhì)氧化物增透薄膜；LED發(fā)光芯片、電介質(zhì)氧化物增透薄膜、封裝膠體組成的膜系結(jié)構(gòu)為Subl/(HL)'n/Sub2，Subl為L(zhǎng)ED發(fā)光芯片的半導(dǎo)體材料，Sub2為封裝膠體，L為鍍膜的低折射率電介質(zhì)氧化物材料，H為鍍膜的高折射率電介質(zhì)氧化物材料，2n為膜層總數(shù)，n=l-60;L、H均為電介質(zhì)材料中的鈦、鉭、鉿、硅、鋯、錫、鋅、鍺、鋁中的一種的氧化物。作為改進(jìn)，所述增透薄膜為氧化鈦、氧化鉭、氧化鉿、氧化硅、氧化鉿、氧化錫、氧化鋅、氧化鍺、氧化鋁中的兩種材料以折射率的高、低順序交替鍍膜而成。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的封裝膠體出光面具有MGF2材料鍍膜而成的光學(xué)增透薄膜。作為進(jìn)一步改進(jìn)，所述的封裝膠體出光面具有AL203、HF02和MGF2依次鍍膜而成的光學(xué)增透薄膜。本發(fā)明提供了一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管的制備方法，包含以下一(l)在LED發(fā)光芯片出光面上鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備。(2)用上述方法處理過(guò)的LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，用封裝膠體封裝。(3)在封裝膠體出光面上鍍MGF2，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備。本發(fā)明還提供了一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包含以下步驟(1)在LED發(fā)光芯片出光面上鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備。(2)用上述方法處理過(guò)的LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，用封裝膠體封裝。(3)在封裝膠體出光面上依次鍍AL203、HF02和MGF2，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備。作為改進(jìn)，上述兩種制備方法所述的真空蒸鍍并離子輔助成膜方式包括冷鍍或熱鍍，溫度在5(TC30(TC之間。本發(fā)明的具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，在LED發(fā)光芯片出光面和封裝膠體出光面分別鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜和光學(xué)增透薄膜，此種結(jié)構(gòu)減少了反射界面光的損失，從而提高LED的外量子效率。圖1為本發(fā)明的具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管的結(jié)構(gòu)示意圖中1-LED發(fā)光芯片，2-電介質(zhì)氧化物增透薄膜，3-環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體，4-光學(xué)增透薄膜，5-LED發(fā)光芯片的引出導(dǎo)線，6-反光碗。圖2為本發(fā)明具體實(shí)施例1中LED發(fā)光芯片的出光面所鍍?cè)鐾副∧?duì)LED發(fā)光芯片出射光的反色光譜圖3為本發(fā)明具體實(shí)施例2中LED發(fā)光芯片的出光面所鍍?cè)鐾副∧?duì)LED發(fā)光芯片出射光的反色光譜圖4為本發(fā)明具體實(shí)施例3中LED發(fā)光芯片的出光面所鍍?cè)鐾副∧?duì)LED發(fā)光芯片出射光的反色光譜圖。具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖，下面對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步描述。一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，包括LED發(fā)光芯片1、反光碗6和LED發(fā)光芯片的引出導(dǎo)線5，LED發(fā)光芯片1置于反光碗6內(nèi)，LED發(fā)光芯片1和反光碗6封裝于環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3內(nèi)；所述LED發(fā)光芯片1的出光面鍍有電介質(zhì)氧化物增透薄膜2;LED發(fā)光芯片1、電介質(zhì)氧化物增透薄膜2、環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3組成的膜系結(jié)構(gòu)為Subl/(HLrn/Sub2，Subl為L(zhǎng)ED發(fā)光芯片1的半導(dǎo)體材料，Sub2為環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3，L為鍍膜的低折射率電介質(zhì)氧化物材料，H為鍍膜的高折射率電介質(zhì)氧化物材料，2n為膜層總數(shù)，n=l-60;L、H均為電介質(zhì)材料中的鈦、鉭、鉿、硅、鋯、錫、鋅、鍺、鋁中的一種的氧化物。電介質(zhì)氧化物增透薄膜2為氧化鈦、氧化鉭、氧化鉿、氧化硅、氧化鉿、氧化錫、氧化鋅、氧化鍺、氧化鋁中的兩種材料以折射率的高、低順序交替鍍膜而成；環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3出光面鍍有光學(xué)增透薄膜4。實(shí)施例1:在GaN基藍(lán)光(470士20nm)LED發(fā)光芯片1的出光面鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜2，該增透薄膜由TA205材料和AL203材料組成，總層數(shù)為10，厚度約為lum;在環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3的出光面鍍光學(xué)增透薄膜4，光學(xué)增透薄膜4由MgF2材料組成，厚度為0.13um。鍍膜后，LED發(fā)光芯片1和環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3之間的反射損耗可以降低10%左右，環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3和空氣之間的反射損耗可以降低4%左右。電介質(zhì)氧化物增透薄膜2的膜系結(jié)構(gòu)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage7</column></row><table>實(shí)施例2:在GaP基綠光(525士20nm)LED發(fā)光芯片1的出光面鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜2，該增透薄膜由TI02材料和AL203材料組成，總層數(shù)為12，厚度約為lum;在環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3的出光面鍍光學(xué)增透薄膜4，光學(xué)增透薄膜4由AL203、HF02和MGF2材料組成，厚度約為0.3um。鍍膜后，LED發(fā)光芯片1和環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3之間的反射損耗可以降低15%左右，環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3和空氣之間的反射損耗可以降低4%左右，總的光效可以提高約20%。電介質(zhì)氧化物增透薄膜2的膜系結(jié)構(gòu)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>實(shí)施例3.在GaAs基紅光(625士20nm)LED發(fā)光芯片1的出光鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜2，該增透薄膜由TI02材料和AL203材料組成，層數(shù)為14,厚度約為2um;在環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3的出光面鍍光學(xué)增透薄膜4，光學(xué)增透薄膜4由AL203、HF02和MGF2材料組成，厚度約為0.3um。鍍膜后，LED發(fā)光芯片1和環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3之間的反射損耗可以降低17%左右，環(huán)氧樹(shù)脂封裝膠體3和空氣之間的反射損耗可以降低3%左右，總的光效可以提高約20%。光學(xué)增透薄膜4的膜系結(jié)構(gòu)與實(shí)施例2相同。電介質(zhì)氧化物增透薄膜2的膜系結(jié)構(gòu)如下表<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>最后，還需要注意的是，以上列舉的僅是本實(shí)用新型的具體實(shí)施例子，顯然，本實(shí)用新型不限于以上實(shí)施例子，還可以有許多變形。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能從本實(shí)用新型公開(kāi)的內(nèi)容直接導(dǎo)出或聯(lián)想到的所有變形，均應(yīng)認(rèn)為是本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。權(quán)利要求1、一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，其特征在于包括LED發(fā)光芯片、反光碗和LED發(fā)光芯片的引出導(dǎo)線，LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，LED發(fā)光芯片和反光碗封裝于封裝膠體內(nèi)；所述LED發(fā)光芯片的出光面鍍有電介質(zhì)氧化物增透薄膜；LED發(fā)光芯片、電介質(zhì)氧化物增透膜、封裝膠體組成的膜系結(jié)構(gòu)為Sub1/(HL)^n/Sub2，Sub1為L(zhǎng)ED發(fā)光芯片的半導(dǎo)體材料，Sub2為封裝膠體，L為鍍膜的低折射率電介質(zhì)氧化物材料，H為鍍膜的高折射率電介質(zhì)氧化物材料，2n為膜層總數(shù)，n＝1-60；L、H均為電介質(zhì)材料中的鈦、鉭、鉿、硅、鋯、錫、鋅、鍺、鋁中的一種的氧化物。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，其特征在于所述電介質(zhì)氧化物增透膜為氧化鈦、氧化鉭、氧化鉿、氧化硅、氧化鉿、氧化錫、氧化鋅、氧化鍺、氧化鋁中的兩種材料以折射率的高、低順序交替鍍膜而成。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，其特征在于所述的封裝膠體出光面具有MGF2材料鍍膜而成的光學(xué)增透薄膜。4、根據(jù)權(quán)利要求l所述的具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，其特征在于所述的封裝膠體出光面具有AL203、HF02和MGF2依次鍍膜而成的光學(xué)增透薄膜。5、一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包含以下步驟(1)在LED發(fā)光芯片出光面上鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備；(2)用上述方法處理過(guò)的LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，用封裝膠體封裝；(3)在封裝膠體出光面上鍍MGF2，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備。6、一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，包含以下步驟(1)在LED發(fā)光芯片出光面上鍍電介質(zhì)氧化物增透薄膜，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備；(2)用上述方法處理過(guò)的LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，用封裝膠體封裝；(3)在封裝膠體出光面上依次鍍AL203、HF02和MGF2，采用真空蒸鍍并離子輔助成膜方式制備。7、根據(jù)權(quán)力要求5或6所述的一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管的制備方法，其特征在于，所述真空蒸鍍并離子輔助成膜方式包括冷鍍或熱鍍，溫度在50。C300。C之間。全文摘要本發(fā)明涉及發(fā)光二極管領(lǐng)域，旨在提供一種具有增透效應(yīng)薄膜的發(fā)光二極管，包括LED發(fā)光芯片、反光碗和LED發(fā)光芯片的引出導(dǎo)線，LED發(fā)光芯片置于反光碗內(nèi)，LED發(fā)光芯片和反光碗封裝于封裝膠體內(nèi)；所述LED發(fā)光芯片的出光面鍍有電介質(zhì)氧化物增透薄膜；LED發(fā)光芯片、電介質(zhì)氧化物增透薄膜、封裝膠體組成的膜系結(jié)構(gòu)為Sub1/(HL)^n/Sub2，Sub1為L(zhǎng)ED發(fā)光芯片的半導(dǎo)體材料，Sub2為封裝膠體，L為鍍膜的低折射率電介質(zhì)氧化物材料，H為鍍膜的高折射率電介質(zhì)氧化物材料，2n為膜層總數(shù)，n＝1-60；L、H均為電介質(zhì)材料中的鈦、鉭、鉿、硅、鋯、錫、鋅、鍺、鋁中的一種的氧化物。文檔編號(hào)H01L33/00GK101621106SQ200910101320公開(kāi)日2010年1月6日申請(qǐng)日期2009年7月30日優(yōu)先權(quán)日2009年7月30日發(fā)明者李曉艷,樂(lè)王,坤袁,金尚忠申請(qǐng)人:中國(guó)計(jì)量學(xué)院