用于反射來自發(fā)光二極管的多波長光的分布式布拉格反射器的制造方法
【專利摘要】一種藍(lán)光LED具有透明基板以及位于基板背面上的反射器結(jié)構(gòu)。反射器結(jié)構(gòu)包括具有配置成反射黃光以及藍(lán)光的層的分布式布拉格反射器（DBR）結(jié)構(gòu)。在一個(gè)范例中，DBR結(jié)構(gòu)包括其中層的厚度較大的第一部分，且包括其中層的厚度較小的第二部分。總體的反射器結(jié)構(gòu)除對于波長介于440nm至470nm的第一范圍中的光具有大于97.5%的反射率以外，對于波長介于500nm至700nm的第二范圍中的光也具有大于90%的反射率。
【專利說明】用于反射來自發(fā)光二極管的多波長光的分布式布拉格反射器
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請依據(jù)美國專利法35U.S.C.§ 119主張于2011年9月I日提交的，申請?zhí)枮?61/530，385,發(fā)明名稱為 “Distributed Bragg Reflector for Reflecting Light ofMultiple Wavelengths from an LED”的美國臨時(shí)專利申請的優(yōu)先權(quán),其主題通過引用并入。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明總體上涉及發(fā)光二極管(LED)，尤其涉及具有良好地反射藍(lán)光與黃光的反射器結(jié)構(gòu)的藍(lán)光LED。
【背景技術(shù)】
[0004]圖1 (現(xiàn)有技術(shù))為一種所謂白光LED組件I的簡化截面圖。組件I包括橫向的藍(lán)光LED裝置2。藍(lán)光LED裝置2的有源層3在所有方向上發(fā)出光，并且光在LED裝置內(nèi)任意反彈。相當(dāng)量(大約50%)的光向下形進(jìn)。如果向下行進(jìn)的光4沒有向上反射回來以使得光4可以從LED裝置頂部表面逃逸，而是被固晶粘結(jié)劑或鋁核心PCB吸收，則總體白光LED組件的發(fā)光效率將變差。
[0005]橫向LED裝置的結(jié)構(gòu)需要實(shí)質(zhì)上對于藍(lán)光來說是透明的藍(lán)寶石基板5。據(jù)此，反射器結(jié)構(gòu)6被放置在透明基板5的背面上(也就是圖中的底面)，以將朝向下方向中行進(jìn)的光反射。反射器結(jié)構(gòu)6反射向下行進(jìn)的光，將此光傳回通過透明基板并且通過LED裝置的外延層。然后反射光脫離LED裝置并且到達(dá)嵌入在例如硅酮(silicone)的封裝內(nèi)的熒光體(phosphor) 7。熒光體吸收藍(lán)光的一部分并發(fā)熒光，從而再發(fā)出波長較長的光，包括綠光、黃光與紅光。因此，從總體LED組件I所發(fā)出的總體光譜稱為白光。此白光為組件產(chǎn)生的有用光。
[0006]反射器結(jié)構(gòu)6可為單一層的高反射金屬，例如銀。遺憾的是，銀具有污染以及電遷徙的問題。基于此理由及其它理由，例如圖1的LED裝置2的LED裝置可具有反射器結(jié)構(gòu)，此結(jié)構(gòu)包括全內(nèi)反射(TIR)層8、分布式布拉格反射器(DBR)結(jié)構(gòu)9以及反射金屬底層10。這些層的組合在反射性方面優(yōu)于高反射金屬的單一反射鏡層。
[0007]根據(jù)斯涅耳(Snell)定律，從具有較高折射率的材料以大于臨界角的角度朝向具有較低折射率的材料行進(jìn)的光將反射回到較高折射率的材料內(nèi)且無任何能量耗損。此機(jī)制是已知的全內(nèi)反射(TIR)。TIR層8用于反射以大于臨界角的角度射向反射器的藍(lán)光。反射器結(jié)構(gòu)的兩個(gè)下方部分9和10 (DBR和反射金屬層)提供用于反射任何通過TIR層的殘留光。
[0008]在其最簡單的形式中，DBR為介電材料的四分之一波疊置體。四分之一波疊置體由多個(gè)層的疊置體構(gòu)成，其中制成這些層的材料從疊置體往下逐層交替。這些材料選擇為使得從疊置體往下為交替層具有高折射率的層、低折射率的層、然后高折射率的層，以此類推。針對從疊置體的頂部進(jìn)入疊置體的給定波長的光，上層制成為具有四分之一波長的厚度，其中此波長為光通過該層時(shí)光的波長。由等式λ=ν/?.給出光的波長λ、頻率f和速度V。光離開一個(gè)介質(zhì)進(jìn)入另一個(gè)介質(zhì)時(shí)，光的速度與波長會(huì)改變，但是頻率不變。因此，制作上層的材料確定了光在介質(zhì)內(nèi)的速度V。因此，材料也影響上層內(nèi)光的波長入。
[0009]每一材料都具有折射率Π。折射率η為光在真空中的速度與光在介質(zhì)中速度的比例。由等式λ = λ0/η給出光在介質(zhì)內(nèi)的波長，其中λ ο為光在真空中的波長。光通過空氣的速度接近光在真空內(nèi)的速度，因此光在空氣中的波長接近光在真空中的波長。在考慮DBR對于入射角在零度與臨界角之間的光的反射率時(shí)，DBR的設(shè)計(jì)波長λ ο通常比LED發(fā)射波長長。例如，對于450nm的LED，最優(yōu)DBR設(shè)計(jì)波長大約是510nm。關(guān)系式QWOT=A 0/4 n用于確定一層介質(zhì)內(nèi)的四分之一波長，其中H為制成層的材料的折射率。如此，疊置體的各個(gè)層的材料的折射率用于確定疊置體的每一層的厚度，使得每一層厚度為四分之一波長。
[0010]光進(jìn)入疊置體并且通過上層，然后光的一部分從上層與疊置體內(nèi)往下的下一層間的界面反射。部分光往下行進(jìn)到疊置體的下一層至下一個(gè)界面。如果界面為從低折射率介質(zhì)至高折射率介質(zhì)，則從界面反射的任何光都將具有180度的相偏移。在另一方面，如果界面為從高折射率介質(zhì)至低折射率介質(zhì)，則任何反射光都不具有相偏移。每一界面導(dǎo)致部分反射光傳遞進(jìn)入疊置體。相偏移結(jié)合疊置體的層厚度，使得從界面反射的光的部分全都返回彼此同相的疊置體的上表面。反射越多，則越多界面將相長干涉結(jié)合到疊置體的頂部上。結(jié)果是分布式布拉格反射器在已知為阻帶(stop-band)的有限光譜范圍內(nèi)具有高反射率。最后在反射器結(jié)構(gòu)6的底部為反射金屬層10。
[0011]圖2 (現(xiàn)有技術(shù))為記載基于設(shè)計(jì)波長510nm的，圖1中現(xiàn)有技術(shù)LED裝置2的分布式布拉格反射器的各層的厚度與材料的表。兩行之間的線上的Π記號(hào)表示:兩行材料之間的界面反射的光具有180度的相位偏移。上方SiO2層的厚度為4101埃，并且為TIR層
8。DBR結(jié)構(gòu)9包括三個(gè)周期，每一周期具有厚度為447埃的第一層TiO2以及厚度820埃的第二層Si02。
[0012]圖3為顯示具有圖2內(nèi)所述反射器設(shè)計(jì)的正常入射反射率光譜的曲線圖。光譜阻帶的中央大約為510nm，并且阻帶的短波長側(cè)對準(zhǔn)450nm。根據(jù)理論計(jì)算，光入射角從表面法線朝反射器的掠過角增加時(shí)，反射率光譜朝向短波長藍(lán)移。反射器經(jīng)過最優(yōu)化，以確保波長450nm的光在寬入射角范圍上具有高反射率。圖4A為具有450nm波長的光到達(dá)反射器上點(diǎn)11時(shí)，反射器結(jié)構(gòu)6的反射率相對于入射角的曲線圖。入射角介于O與58度之間的光由DBR和金屬反射器反射,而入射角大于58度的光由TIR層反射。為了以所有入射角評(píng)估反射器的總反射率，定義歸一化角度反射率。參照圖B，假設(shè)光從所有方向以一致的角度分布，傳輸朝向反射器上的點(diǎn)11。考慮以入射角Θ到達(dá)點(diǎn)11的入射到點(diǎn)11的光量。許多不同的光線實(shí)際上以此入射角到達(dá)點(diǎn)，在此光線可以認(rèn)為以圓錐形進(jìn)入點(diǎn)。圖4B內(nèi)所示的圓錐12的上唇代表入射角Θ的光線的原點(diǎn)的圓形。因此，在點(diǎn)11上一度入射角比零度入射角有更多光入射?？紤]以較大角度的較大量的光，并且確定零度(正交)到90度(掠角)的對應(yīng)反射光總量。然后通過將角度反射率(圖4A)與入射角的正弦依賴性積分并且歸一化至完美角度反射率光譜，來計(jì)算歸一化角度反射率。此分析針對給定波長，例如450nm的光執(zhí)行，以比較反射器針對圖1中白光LED組件的LED所發(fā)出的藍(lán)光的性能。以此方式分析時(shí)，圖1的LED裝置的現(xiàn)有技術(shù)反射器結(jié)構(gòu)對于入射藍(lán)光(具有450nm的波長)具有大約97%的反射率。因此，大部分往下行進(jìn)的藍(lán)光4反射回反射器，使得其可以從LED裝置出射。包括DBR9的反射器結(jié)構(gòu)比例如銀的反射金屬的簡單反射鏡層更有效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013]藍(lán)光LED裝置具有包含銦、鎵和氮的有源層。有源層配置成發(fā)出準(zhǔn)單色并且非相干的藍(lán)光。藍(lán)光LED還具有透明基板(基于上對可見光透明)以及設(shè)置于基板的背面上的反射器結(jié)構(gòu)。反射器結(jié)構(gòu)包括分布式布拉格反射器(DBR)結(jié)構(gòu)，其具有配置為反射綠光、黃光、紅光以及藍(lán)光的多個(gè)層。在一個(gè)范例中，DBR結(jié)構(gòu)包括其中層的厚度相對較大的第一部分，并且也包括其中層的厚度相對較小的第二部分。總體反射器結(jié)構(gòu)除對于波長介于440nm至470nm的第一范圍中的光具有大于97.5%的歸一化角度反射率以外，對于波長介于500nm至700nm的第二范圍中的光具有大于95%的歸一化角度反射率。反射器結(jié)構(gòu)反射從透明基板傳輸至反射器結(jié)構(gòu)的光，使得總體LED裝置對于波長范圍從500nm至700nm的光具有大于85%的光子回收效率(PRE)。
[0014]以下詳細(xì)說明中描述進(jìn)一步細(xì)節(jié)以及具體實(shí)施例和技術(shù)。本
【發(fā)明內(nèi)容】
并不用于限定本發(fā)明。本發(fā)明由權(quán)利要求限定。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]附圖例示本發(fā)明的實(shí)施例，其中同樣的編號(hào)代表同樣的組件。
[0016]圖1 (現(xiàn)有技術(shù))為傳統(tǒng)的所謂白光LED的簡化截面圖。
[0017]圖2 (現(xiàn)有技術(shù))為記載圖1的現(xiàn)有技術(shù)LED裝置的分布式布拉格反射器的各層的厚度與構(gòu)造材料的表。
[0018]圖3 (現(xiàn)有技術(shù))為圖1的現(xiàn)有技術(shù)LED裝置的反射器結(jié)構(gòu)在法線入射角上的入射光波長相對其反射率的曲線圖。
[0019]圖4A (現(xiàn)有技術(shù))為圖1的現(xiàn)有技術(shù)LED裝置的反射器結(jié)構(gòu)的反射率相對于到達(dá)反射器上的點(diǎn)的具有450nm波長的光的入射角的曲線圖。
[0020]圖4B (現(xiàn)有技術(shù))為例示涉及確定歸一化角度反射率的考慮的概念圖。
[0021]圖5為根據(jù)一個(gè)創(chuàng)新方面的白光LED組件的圖式。
[0022]圖6為圖5的白光LED組件內(nèi)的藍(lán)光LED裝置的簡化截面圖。
[0023]圖7為記載圖5和圖6的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)的各層的厚度與構(gòu)造材料的表。
[0024]圖8為反射率相對垂直于圖5至圖7的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)的反射器表面的入射光波長的曲線圖。
[0025]圖9為比較圖5至圖7的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)與圖1至圖4的現(xiàn)有技術(shù)反射器結(jié)構(gòu)在波長為450nm以及波長為580nm時(shí)的歸一化角度反射率的表。
[0026]圖10為比較(在450nm、580nm以及630nm時(shí))圖5至圖7的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)的所測量的PRE值與圖1至圖4的現(xiàn)有技術(shù)反射器結(jié)構(gòu)的所計(jì)算PRE值的表。
[0027]圖11為在藍(lán)光LED上形成反射器結(jié)構(gòu)的方法的流程圖，反射器結(jié)構(gòu)針對波長在介于500nm至700nm的范圍以及介于440nm至470nm的另一范圍的光表現(xiàn)出高歸一化角度反射率?！揪唧w實(shí)施方式】
[0028]在此將詳細(xì)參考本發(fā)明的某些具體實(shí)施例，其范例將在所附的附圖中示出。
[0029]圖5為根據(jù)一個(gè)創(chuàng)新方面的白光LED組件20的簡化截面圖。白光LED組件20包括藍(lán)光LED裝置21、鋁核心PCB22、一對線接合23和24以及一定量的熒光體25。如圖所示，熒光體的顆粒懸浮在硅酮的圓頂結(jié)構(gòu)內(nèi)。LED裝置21包括外延層部分，其(尚有其它部分未示出)包括P型層26、有源層27、n型層28、緩沖層29以及兩個(gè)金屬電極30和31。層26-28由氮化鎵材料制成，并且有源層包括銦，使得有源層發(fā)出在GaN藍(lán)光LED領(lǐng)域中已知所謂的藍(lán)光。該光是準(zhǔn)單色并且非相干的。在本范例中，有源層27發(fā)出的光的波長具有相對窄的帶寬，并且集中在大約450nm。
[0030]外延層設(shè)置于透明基板32上。透明基板32由透明材料制成，例如藍(lán)寶石、SiC,GaN或A1N。在本范例中，透明基板32為藍(lán)寶石基板?；?2下方為創(chuàng)新的反射器結(jié)構(gòu)34。反射器結(jié)構(gòu)34包括全內(nèi)反射(TIR)層35、一多層分布式布拉格反射器(DBR)結(jié)構(gòu)36以及反射金屬層37。TIR層35以及DBR36的低折射率層可由低折射率介電材料制成，例如SiO2, MgF2或CaF2,并且DBR36的高折射率層可由高折射率介電材料制成，例如Ti02、ZnSe,Si3N4、Nb205或Ta205。反射金屬層37可由任何反射金屬制成，例如鋁、銀、銠、鉬或鎳。反射器結(jié)構(gòu)34設(shè)置于基板的與外延層相對的一側(cè)的基板的“背面”上。圖6為圖5的白光LED組件20的藍(lán)光LED裝置21的更詳細(xì)截面圖。
[0031]如傳統(tǒng)上所認(rèn)知的，從LED的有源層發(fā)出的光有一半朝下行進(jìn)。在本范例中具有大約450nm的波長的光應(yīng)由反射器結(jié)構(gòu)往上反射回去，如以上【背景技術(shù)】部分中說明的。此光在圖5中由線38和39表示。
[0032]根據(jù)一個(gè)創(chuàng)新方面，現(xiàn)在認(rèn)識(shí)到，光40的一部分往上行進(jìn)脫離LED裝置并且到達(dá)熒光體25，但是隨后由熒光體下轉(zhuǎn)成波長較長的光。然后此已轉(zhuǎn)換光41的一部分朝向LED裝置返回，以進(jìn)入LED裝置。由熒光體射回在LED裝置的光一般在介于500nm至700nm的范圍內(nèi)，并且在此簡稱為“黃光”。此光在圖5由線41-42表示。相對于上面結(jié)合圖1至圖4說明的現(xiàn)有技術(shù)反射器結(jié)構(gòu)中，反射器結(jié)構(gòu)并未最優(yōu)化來反射該黃光波長的光，圖5的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)34設(shè)計(jì)成改善此波長的光的反射率。創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)34并非針對僅僅反射藍(lán)光進(jìn)行最優(yōu)化，且并非針對僅僅反射黃光進(jìn)行最優(yōu)化，而是創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)的層配置成以高反射率反射藍(lán)光和黃光兩者。如此，創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)34具有DBR，其實(shí)質(zhì)上最優(yōu)化以用于反射大約450nm的藍(lán)光以及大約580nm的黃光。在一個(gè)范例中，反射器結(jié)構(gòu)34對于波長范圍介于500nm至700nm的第一光(在此稱為黃光)具有超過95.5%的歸一化角度反射率，也對于波長范圍從440nm至470nm的第二光(在此稱為藍(lán)光)具有超過97.5%的歸一化角度反射率。相較于圖1的整體傳統(tǒng)LED組件I的光子效率(每瓦流明)，圖5的總體創(chuàng)新LED組件20的光子效率有所改善，這主要是由于反射器結(jié)構(gòu)34在反射范圍500nm至700nm的光的反射率得到改善。
[0033]設(shè)計(jì)DBR結(jié)構(gòu)34并不像設(shè)計(jì)最優(yōu)化為反射黃光的第一 DBR、設(shè)計(jì)最優(yōu)化為反射藍(lán)光的第二 DBR，然后將兩個(gè)DBR組合成單一合成DBR結(jié)構(gòu)那樣簡單。從DBR結(jié)構(gòu)的一個(gè)部分通過到達(dá)另一部分的光受到相當(dāng)復(fù)雜的影響，這使各個(gè)層的厚度的確定復(fù)雜化，并且DBR并非針對黃光或藍(lán)光整體地進(jìn)行最優(yōu)化，而是簡單來說，DBR34的第一部分43主要用于反射黃光，而DBR34的第二部分44主要用于反射藍(lán)光。第一部分43的層的厚度較大，而第二部分44的層的厚度較小。
[0034]圖7為記載一個(gè)具體實(shí)施例中反射器結(jié)構(gòu)34的各層的厚度與成分的表。行45對應(yīng)于TIR層35。行46對應(yīng)于DBR結(jié)構(gòu)36的第一部分43，并且行47對應(yīng)于DBR結(jié)構(gòu)36的第二部分44。行48對應(yīng)于反射金屬層37。表中的值是針對480nm的設(shè)計(jì)波長。因此，四分之一波光學(xué)厚度(QWOT)值接近行47中的值，表明DBR結(jié)構(gòu)的第二部分44將良好地反射藍(lán)光。
[0035]圖8為整體反射器結(jié)構(gòu)34的法線入射角的反射率49相對波長的曲線圖。該圖將現(xiàn)有技術(shù)反射器的反射率光譜與創(chuàng)新反射器的反射率光譜進(jìn)行比較。創(chuàng)新反射器具有兩個(gè)分開的阻帶特征，表明反射器設(shè)計(jì)的復(fù)雜度。虛線曲線50為圖3的反射率相對波長的曲線50，其為了比較目的而再現(xiàn)于圖8中。
[0036]圖9為闡述比較的表格。針對具有波長580nm從基板通過并進(jìn)入反射器結(jié)構(gòu)的第一光(一般稱為黃光)，圖5至圖7的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)34具有大于95.0%的反射率。針對具有波長450nm從基板通過并進(jìn)入反射器結(jié)構(gòu)的第二光(一般稱為藍(lán)光)，圖5至圖7的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)34具有大于97.5%的反射率。
[0037]參照圖5的白光LED組件20，熒光體吸收從LED裝置21發(fā)出的藍(lán)光，并將其下轉(zhuǎn)成較長波長(500nm-700nm)的光。長波長光從熒光體顆粒各項(xiàng)同性地重新發(fā)出，并且長波長光的某些部分將不可避免地回到LED表面。返回光脫離LED裝置21的可能性稱為光子回收效率(PRE)。從LED裝置發(fā)出的未吸收的藍(lán)光也可由熒光體背向散射，并且返回到LED裝置。利用綜合的光線追蹤模型，以估計(jì)各個(gè)波長光的PRE。氧化銦錫(ITO)的吸收、金屬電極、GaN材料耗損、散射結(jié)構(gòu)以及反射器全都包括在此模擬中。
[0038]模擬使用450nm光、580nm光以及630nm光來進(jìn)行。圖10的表內(nèi)記載反射光的百分比(或“PRE”)。由于LED裝置內(nèi)的光常常會(huì)在裝置內(nèi)多次回彈，則如圖9表格內(nèi)所指出的，在真實(shí)裝置內(nèi)創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)反射器結(jié)構(gòu)之間反射率的相對小的差異被放大。模擬表明從圖1的傳統(tǒng)反射器結(jié)構(gòu)6切換至圖5的創(chuàng)新反射器結(jié)構(gòu)34，導(dǎo)致針對580nm光與630nm光兩者超過5.0%的光子回收效率改善。
[0039]圖11為根據(jù)一個(gè)創(chuàng)新方面的方法100的流程圖。反射器結(jié)構(gòu)形成于藍(lán)光LED裝置的基板背面上(步驟101)。藍(lán)光LED裝置的有源層配置成發(fā)出波長大約440-470nm的光，其中反射器結(jié)構(gòu)在波長從500nm至700nm的光中具有大于95.0%的歸一化角度反射率。在一個(gè)特定范例中，反射器結(jié)構(gòu)針對波長440-470nm的光也具有大于97.5%的歸一化角度反射率。在一個(gè)特定范例中，步驟101中形成的反射器結(jié)構(gòu)為圖5和圖6的反射器結(jié)構(gòu)34，其中此反射器結(jié)構(gòu)34具有TIR層、DBR結(jié)構(gòu)以及圖7中所揭示厚度與構(gòu)造材料的金屬底層。
[0040]雖然上面已經(jīng)針對指示的目的描述某些特定具體實(shí)施例，不過本專利文件的教示具有通用的應(yīng)用性，并且不受限于上述的特定具體實(shí)施例。因此，在不偏離權(quán)利要求所述的本發(fā)明的范圍，可實(shí)現(xiàn)所描述具體實(shí)施例許多特征的許多修改、調(diào)整以及組合。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管(LED)裝置，包括: 基板；以及 反射器結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述基板下方，所述反射器結(jié)構(gòu)包括: 低折射率全內(nèi)反射層(TIR)，設(shè)置于所述基板下方； 分布式布拉格反射器(DBR)，設(shè)置于所述TIR下方；以及 反射金屬層，設(shè)置于所述DBR下方，其中所述DBR包括第一多個(gè)周期以及第二多個(gè)周期，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第一厚度的高折射率介電材料的第一層，以及具有第二厚度的低折射率介電材料的第二層，并且其中所述第二多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第三厚度的所述高折射率介電材料的第一層，以及具有第四厚度的所述低折射率介電材料的第二層。
2.如權(quán)利要求1所述的LED裝置，其中所述高折射率介電材料取自由以下構(gòu)成的組:TiO2, ZnSe, Si3N4, Nb2O5和Ta2O5 ;并且其中所述低折射率介電材料取自由以下構(gòu)成的組:S i O2、MgF2 和 CaF2。
3.如權(quán)利要求1所述的LED裝置，其中所述反射器結(jié)構(gòu)對于從所述基板傳輸至所述反射器結(jié)構(gòu)的第一光具有大于90%的反射率，并且其中所述第一光具有介于500nm至700nm的第一范圍中的波長。
4.如權(quán)利要求 3所述的LED裝置，其中所述反射器結(jié)構(gòu)對于從所述基板傳輸至所述反射器結(jié)構(gòu)的第二光具有大于90%的反射率，并且其中所述第二光具有介于440nm至470nm的第二范圍中的波長。
5.如權(quán)利要求1所述的LED裝置，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)的所述第一層為厚度大約75nm的二氧化鈦，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)的所述第二層為厚度大約138nm的二氧化硅，其中所述第二多個(gè)周期中的每一個(gè)的所述第一層為厚度大約46nm的二氧化鈦，且其中所述第二多個(gè)周期中的每一個(gè)的所述第二層為厚度大約85nm的二氧化硅。
6.如權(quán)利要求5所述的LED裝置，其中所述DBR的所述第一多個(gè)周期的二氧化鈦層與所述TIR接觸。
7.如權(quán)利要求5所述的LED裝置，其中所述DBR的所述第二多個(gè)周期的二氧化鈦層與所述第一多個(gè)周期的二氧化硅層接觸。
8.如權(quán)利要求1所述的LED裝置，其中所述TIR為單個(gè)二氧化硅層。
9.如權(quán)利要求5所述的LED裝置，其中所述TIR為比所述DBR的任一二氧化硅層厚的單個(gè)二氧化硅層。
10.如權(quán)利要求1所述的LED裝置，其中所述反射金屬層由取自由以下構(gòu)成的組中的金屬制成:招、銀、銠、鉬以及鎳。
11.如權(quán)利要求1所述的LED裝置，其中所述基板為透明基板。
12.一種發(fā)光二極管(LED)裝置，包括: 基板； 有源層，配置成發(fā)出波長低于500nm的第二光，其中所述有源層包括銦和鎵；以及 反射器結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述基板的與所述有源層相對的一側(cè)，其中所述反射器結(jié)構(gòu)包括分布式布拉格反射器(DBR)，其中所述反射器結(jié)構(gòu)對于從所述基板傳輸并到達(dá)所述反射器結(jié)構(gòu)的第一光，具有大于90.0%的反射率，并且其中所述第一光具有介于500nm至700nm的范圍中的波長。
13.如權(quán)利要求12所述的LED裝置，其中所述DBR包括: 第一多個(gè)周期，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第一厚度的第一材料的第一層，以及具有第二厚度的第二材料的第二層；以及 第二多個(gè)周期，其中所述第二多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第三厚度的所述第一材料的第一層，以及具有第四厚度的所述第二材料的第二層。
14.一種發(fā)光二極管(LED)裝置，包括: 基板； 有源層，配置成發(fā)出波長低于500nm的光，其中所述有源層包括銦和鎵；以及構(gòu)件，用于反射從所述基板傳輸至所述構(gòu)件的光，以使得整體LED裝置對于波長介于500nm至700nm范圍中的光表現(xiàn)出大于85%的光子回收效率(PRE)。
15.如權(quán)利要求14所述的LED裝置，其中所述PRE為當(dāng)所述LED裝置被波長介于500nm至700nm范圍中的光照射時(shí)從所述LED裝置反射的光的百分比。
16.如權(quán)利要求14所述的LED裝置，其中所述構(gòu)件包括金屬層、設(shè)置于所述金屬層與所述基板之間的分布式布拉格反射器(DBR)結(jié)構(gòu)以及設(shè)置于所述DBR與所述基板之間的低折射率全內(nèi)反射(TIR)層。
17.一種制造方法，包括: 在藍(lán)光LED結(jié)構(gòu)上形成反射器結(jié)構(gòu)，其中所述藍(lán)光LED結(jié)構(gòu)包括藍(lán)寶石基板以及有源層，其中所述有源層配置成發(fā)出波長為大約440nm至470nm的第二光，其中所述反射器結(jié)構(gòu)對于從所述藍(lán)寶石基板傳輸至所述反射器結(jié)構(gòu)的第一光具有大于90.0%的反射率,并且其中所述第一光具有大約500nm至700nm的波長。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中形成所述反射器結(jié)構(gòu)包括: 形成第一多個(gè)周期，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)包括厚度大約75nm的二氧化鈦的第一層，以及厚度大約138nm的二氧化硅的第二層；以及 形成第二多個(gè)周期，其中所述第二多個(gè)周期中的每一個(gè)包括厚度大約46nm的二氧化鈦的第一層，以及厚度大約85nm的二氧化硅的第二層。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中形成所述反射器結(jié)構(gòu)包括: 形成與所述基板接觸的低折射率全內(nèi)反射層(TIR)； 形成與所述TIR層接觸的分布式布拉格反射器(DBR)；以及 形成與所述DBR接觸的反射金屬層。
20.一種發(fā)光二極管(LED)裝置，包括: 基板；以及 反射器結(jié)構(gòu)，設(shè)置于所述基板下方，所述反射器結(jié)構(gòu)包括: 低折射率全內(nèi)反射層(TIR)，設(shè)置于所述基板下方； 分布式布拉格反射器(DBR)，設(shè)置于所述TIR下方；以及 反射金屬層，設(shè)置于所述DBR下方，其中所述DBR包括第一多個(gè)周期以及第二多個(gè)周期，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第一厚度的第一高折射率介電材料的第一層，以及具有第二厚度的第一低折射率介電材料的第二層，其中所述第二厚度大于所述第一厚度，其中所述第二多個(gè)周期 中的每一個(gè)包括具有第三厚度的第二高折射率介電材料的第一層，以及具有第四厚度的第二低折射率介電材料的第二層，并且其中所述第四厚度大于所述第三厚度。
21.如權(quán)利要求20所述的LED裝置，其中所述第一高折射率介電材料取自以下構(gòu)成的組:Ti02、ZnSe, Si3N4, Nb2O5和Ta2O5 ;其中所述第二高折射率介電材料取自以下構(gòu)成的組:Ti02、ZnSe、Si3N4、Nb2O5和Ta2O5 ;其中所述第一低折射率介電材料取自以下構(gòu)成的組:Si02、MgF2和CaF2 ;并且其中所述第二低折射率介電材料取自以下構(gòu)成的組:Si02、MgF2和CaF2。
22.—種制造方法，包括: 在藍(lán)光LED結(jié)構(gòu)的基板的背面上形成反射器結(jié)構(gòu)，其中所述藍(lán)光LED結(jié)構(gòu)具有配置成發(fā)出大約450nm的藍(lán)光的有源層,其中所述反射器結(jié)構(gòu)包括分布式布拉格反射器(DBR),并且其中所述DBR被基本上最優(yōu)化以用于反射大約450nm的藍(lán)光以及大約580nm的黃光。
23.一種發(fā)光二極管(LED)裝置，包括: 基板；以及 與所述基板接觸的反射器結(jié)構(gòu)，所述反射器結(jié)構(gòu)包括: 與所述基板接觸的低折射率全內(nèi)反射層(TIR)； 與所述TIR接觸的分布式布拉格反射器(DBR);以及 與所述DBR接觸的反射金 屬層，其中所述反射器結(jié)構(gòu)對于從所述基板傳輸至所述反射器結(jié)構(gòu)的第一光具有大于90.0%的反射率，并且其中所述第一光具有介于從500nm至700nm的第一范圍內(nèi)的波長。
24.如權(quán)利要求23所述的LED裝置，其中所述DBR包括: 第一多個(gè)周期，其中所述第一多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第一厚度的第一材料的第一層，以及具有第二厚度的第二材料的第二層；以及 第二多個(gè)周期，其中所述第二多個(gè)周期中的每一個(gè)包括具有第三厚度的所述第一材料的第一層，以及具有第四厚度的所述第二材料的第二層。
【文檔編號(hào)】H01L33/10GK103650172SQ201280028532
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日:2011年9月1日
【發(fā)明者】林朝坤 申請人:東芝技術(shù)中心有限公司