42。在图3中示出锥体光学特征44的截面，尽管可以形成许多其它适合的特征。图6和7图示了一些其它光学特征。
[0032]光学特征44的深度可以超过针对45度角锥体的经单个化的LED的宽度的一半以实现宽TIR角。例如，锥体的深度可以大约为0.5_。光学特征的其它形状可以制作得更浅并且利用更薄的晶片42。
[0033]在一个实施例中，通过光学特征44的反射是通过TIR。在另一实施例中，诸如银或铝之类的反射金属的薄层沉积(例如通过溅射)在光学特征44之上。反射金属可以仅几微米厚。在这样的情形中，生长衬底晶片42可以更薄。介电层还可以形成为光学特征44之上的布拉格反射体以充当镜体。
[0034]如图4中所示，然后可以通过使用常规技术在粗糙化的表面43之上外延生长LED半导体层。这样的基于GaN的LED可以具有与关于图1所述的相同的层28，30和32。然后形成金属导体34、阳极接触件12和阴极接触件14以形成倒装芯片LED。
[0035]所得LED晶片然后通过例如激光蚀刻或划片接着断裂来单个化。在图4中示出单个化线48，包括切口。单个化LED晶片的许多适合的方式是已知的。
[0036]如图5中所示，所得LED管芯50安装在反射杯20中，如关于图1所描述的。裸LED管芯50可以可选地在安装于杯20中之前安装在图6中所示的鲁棒的基板51上。基板51充当热扩散器并且提供大得多且鲁棒的底接触件52以用于附接到杯电极16和18。然而，这样的基板51向模块添加了高度和成本。
[0037]杯20然后填充有包括灌注在透明或半透明包封粘合剂材料25 (诸如硅树脂或环氧树脂)中的磷光体粉末26的材料。材料25然后被固化。(多个)磷光体粉末的(多个)类型、磷光体粉末26的密度以及磷光体层的厚度确定由LED光和磷光体光的组合所发射的总体颜色。
[0038]如图5中所示，光学特征44将使从有源层30发射的LED光的大多数从LED管芯50的相对大侧壁反射出。因而，LED管芯的所发射的光的大多数将激发处于反射杯表面之上而不是LED管芯50之上的磷光体颗粒。当这些颗粒在所有方向上发射光时，所发射的光的绝大部分将离开模块的顶表面向上发射，或者通过反射杯向上反射。仅所发射的光的小百分比将撞击LED管芯50的有源层30，其中大约15%的光将被有源层30吸收。由有源层30发射的光线46被示出由光学特征44反射并且激发磷光体颗粒47，其中颗粒47发射由杯的反射壁24向上反射的光线48。
[0039]此外，如果晶片42的顶部涂敷有反射膜，诸如反射金属，则由磷光体颗粒发射的撞击在反射膜上的任何光将被重定向远离LED管芯50并且不被吸收。这进一步增加图5的结构的效率。在图5中，这通过激发磷光体颗粒47A的光线46A来图示，磷光体颗粒47A发射反射离开晶片42上的反射膜的光线48A。
[0040]因而，相比于图1的常规结构，存在有源层30对光的吸收的大幅减少，并且以非常少的附加成本改进了效率。
[0041]侧发射LED管芯50通过更均匀地将光扩散到光导中而对背光照明液晶显示器(LCD)也是有用的，其中光导具有棱镜或粗糙化表面以用于朝向LCD屏幕重定向光。由于侧发射LED管芯非常浅，因此光导可以非常薄。LED管芯可以安装在光导中的孔中或沿着其边缘。
[0042]除锥体之外的许多其它光学特征可以形成在生长衬底晶片中。例如，可以使用具有顶点和对称的渐近或抛物面形状的凹坑。
[0043]图7图示了光学特征可以如何为碗形状56，其相比锥体形状可能更易于形成。反射可以通过TIR，或者反射金属可以沉积在碗中。示出经反射的光线57。
[0044]图8图示了光学特征可以如何为凸圆顶形状58。在这样的情形中，LED光在LED顶表面之上折射离开。示出经折射的光线59。
[0045]在另一实施例中，LED管芯50不是倒装芯片。
[0046]在另一实施例中，反射杯中的波长转换材料除磷光体之外，诸如量子点材料。
[0047]虽然已经示出和描述了本发明的特定实施例，但是对本领域技术人员而言将显而易见的是，可以做出改变和修改而不脱离于处于其更宽方面中的本发明，并且因此所附权利要求在其范围内涵盖如落在本发明的真实精神和范围内的所有这样的改变和修改。
【主权项】
1.一种发光结构，包括: 发光二极管(LED)管芯，包括: 具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的生长衬底；以及 外延生长在生长衬底的第一表面之上的半导体层，包括发射光的有源层，有源层具有面向生长衬底的第三表面，其中生长衬底的第二表面在其中形成至少一个光学特征，所述至少一个光学特征将从有源层的第三表面发射的至少光的部分重定向成通过生长衬底的侧壁离开LED管芯。2.权利要求1的结构，其中至少一个光学特征覆盖有反射层，所述反射层将从有源层的第三表面发射的光的部分反射成通过生长衬底的侧壁离开LED管芯。3.权利要求1的结构，其中至少一个光学特征具有成角表面，所述成角表面朝向生长衬底的侧壁重定向光。4.权利要求1的结构，其中至少一个光学特征包括形成在生长衬底中的凹形的、基本上锥体形状。5.权利要求1的结构，其中至少一个光学特征包括形成在生长衬底中的凹形圆形形状。6.权利要求1的结构，其中至少一个光学特征包括朝向生长衬底的侧壁折射光的凸形圆形形状。7.权利要求1的结构，其中生长衬底包括蓝宝石。8.权利要求1的结构，其中生长衬底大于200微米厚。9.权利要求1的结构，其中生长衬底大于500微米厚。10.权利要求1的结构，还包括: 在其中安装LED管芯的反射杯；以及 杯中的覆盖LED管芯的顶部和侧面的波长转换材料。11.权利要求10的结构，其中波长转换材料包括灌注在粘合剂材料中的磷光体颗粒，并且其中从生长衬底的侧壁发射的至少光的部分激发不叠覆LED管芯的磷光体颗粒。12.权利要求1的结构，还包括覆盖LED管芯的顶部和侧面的磷光体材料，其中LED管芯发射蓝光并且磷光体材料发射与蓝光组合的磷光体光。13.权利要求1的结构，其中至少一个光学特征将从有源层的第三表面发射的光的大部分重定向成通过生长衬底的侧壁离开LED管芯。14.一种形成发光结构的方法，包括: 提供具有第一表面和与第一表面相对的第二表面的生长衬底晶片； 形成生长衬底晶片的第二表面中的多个光学特征； 在形成多个光学特征之后，在生长衬底晶片的第一表面之上生长外延层以形成发光二极管(LED)，LED具有发射光的有源层，有源层具有面向生长衬底晶片的第三表面；以及 单个化生长衬底晶片以形成具有生长衬底部分的单独的LED管芯，其中每一个生长衬底部分具有至少一个光学特征，至少一个光学特征将从有源层的第三表面发射的光的大部分重定向成通过生长衬底部分的侧壁离开LED管芯。15.权利要求14的方法，还包括: 将LED管芯之一安装在反射杯中；以及在杯中沉积覆盖LED管芯的顶部和侧面的波长转换材料。
【专利摘要】在相对厚的生长衬底晶片的表面中形成光学特征的阵列。LED层外延生长在生长衬底晶片的相对表面之上。LED层包括朝向生长衬底晶片发射光的有源层。所得LED晶片被单个化以形成具有生长衬底部分的单独的LED管芯，其中每一个生长衬底部分具有至少一个光学特征。光学特征将从有源层发射的光的大部分重定向成通过生长衬底部分的侧壁离开LED管芯。侧发射LED管芯安装在反射杯中并且包封有磷光体材料。LED光因而激发不叠覆LED管芯的磷光体颗粒，因此较少的磷光体光被LED管芯吸收并且效率得以改进。
【IPC分类】H01L33/46, H01L33/00, H01L33/20
【公开号】CN104885235
【申请号】CN201480004483
【发明人】M.M.布特沃思
【申请人】皇家飞利浦有限公司
【公开日】2015年9月2日
【申请日】2014年1月6日
【公告号】EP2943986A1, US20150340566, WO2014108821A1