CN101673788B - 发光元件 - Google Patents

Abstract

一种发光元件、背光模组装置及照明装置，该发光元件包含第一覆盖层、第二覆盖层、有源层位于第一覆盖层与第二覆盖层之间、各向异性导电层位于第一覆盖层或第二覆盖层之上以及电极设置于各向异性导电层之上。上述发光元件的结构设计，可以使由电极所输入的电流，通过各向异性导电层的作用，均匀的分散至整个发光元件，以增加发光效率。

Description

发光元件

技术领域

本发明关于一种发光元件，特别是一种具有各向异性导电层的发光二极管元件。

背景技术

发光二极管(Light-emitting Diode；LED)是利用半导体材料的电子与空穴结合时，其能阶转变所产生的能量变化而释放出光的原理所制作而成。

由于发光二极管具有体积小、寿命长、驱动电压低、耗电量低、反应速度快、耐震性佳等优点，而被广泛应用于如汽车、电脑、通讯与消费电子产品等领域之中。

一般发光二极管的结构，具有一外延发光叠层，其包含一第一覆盖层、一有源层及一第二覆盖层，其中有源层位于第一覆盖层与第二覆盖层之间；另设置电极于外延发光叠层的上方。由于电极与外延发光叠层只有一小部分的接触，使得电流容易局限在所接触部分的区域，导致电流由电极流入外延发光叠层中的有源层时，只集中在电极正下方的位置，造成水平方向上的分布并不均匀，无法完全利用有源层的发光面积，而影响发光二极管的发光效率。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种可以使电流均匀分布的发光二极管元件。

本发明的发光二极管元件，包括一第一覆盖层、一有源层、和一第二覆盖层，其中有源层位于第一覆盖层与第二覆盖层之间；一第一各向异性导电层位于第一覆盖层上；以及一第一电极，设置于第一各向异性导电层之上。

上述的第一各向异性导电层，可使电流于与第一覆盖层相平行的方向均匀分布，从而避免电流进入有源层时被局限在部分特定的区域。如此一来，通过上述发光二极管中电流均匀分布的特点，可以增加元件的发光效率。其中，第一各向异性导电层可以是单层结构，其于第一覆盖层平行方向的导电率高于与第一覆盖层垂直方向的导电率；或者是一双层结构，包含一高导电率层与一低导电率层，其中低导电率层的导电效果随着与第一电极的距离增加而增大。本发明还可以包含一第二各向异性导电层，位于第一各向异性导电层与第一覆盖层之间，其中第二各向异性导电层的材料组成与第一各向异性导电层的材料组成相异。

为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。

附图说明

图1为本发明第一实施例的发光二极管的示意图；

图2为本发明第二实施例的发光二极管的示意图；

图3为本发明第三实施例的发光二极管的示意图；

图4为本发明第四实施例的发光二极管的示意图；

图5为本发明第五实施例的发光二极管的示意图；

图6为图5所示发光二极管的各向异性导电层及第一电极的局部剖面放大图；

图7为本发明第六实施例的发光二极管的各向异性导电层及第一电极的局部剖面放大示意图；

图8为本发明实施例的背光模组结构；

图9为本发明实施例的照明装置。

主要元件符号说明

10、20、30、40、50：发光二极管

11、21、31、41、51：第一覆盖层

12、22、32、42、52：有源层

13、23、33、43、53：第二覆盖层

14、24、34、54、64：各向异性导电层

542、642：低导电率层

5422：高导电率部

5424：低导电率部

544、644：高导电率层

44：第一各向异性导电层

15、25、35、45、55、65：第一电极

16、26、36、46、56：第二电极

37：各向异性导电层

47、382：反射层

384：黏结层

48：第二各向异性导电层

19、29、39、59：基板

49：导电基板

600：背光模组装置

610、710：光源装置

620：光学装置

630、720：电源供应系统

700：照明装置

730：控制元件

具体实施方式

图1所示为本发明第一实施例的水平式发光二极管元件10。发光二极管元件10包含：基板19，往上依序为第二覆盖层13、有源层12、第一覆盖层11以及一各向异性导电层14，各向异性导电层14与第二覆盖层13的上方则具有第一电极15与第二电极16。上述的第一覆盖层11与第二覆盖层13可为三五族半导体或二六族半导体所形成的两者电性相异的半导体层；有源层12可为多重量子阱结构(Multi-Quantum Well)层；基板19可为蓝宝石(Sapphire)基板。

上述的各向异性导电层(Anisotropically Conductive Layer)14可以是一于水平与垂直方向具有不同导电率的导电层；或者是一垂直方向的导电率会随着水平位置变化而不同的导电层。具体于本实施例中，各向异性导电层14其在与第一覆盖层11相平行的方向的导电率大于其与第一覆盖层11相垂直的方向的导电率；或者各向异性导电层14垂直于第一覆盖层11方向的导电率，随着与第一电极15的距离越远则越大。其中，各向异性导电层14可为一纳米结构材料所构成，其材质可以是氧化锌、氧化铟锡及碳纳米管其中之一或其组合。以碳纳米管为例，为了使各向异性导电层14在与第一覆盖层11相平行方向的导电率大于与第一覆盖层11相垂直方向的导电率，可采用化学气相沉积法(Chemical Vapor Deposition)使碳纳米管的生长方向与第一覆盖层11相平行，便可具有此特性。再者，各向异性导电层14亦可由许多细小管材，沿着与第一覆盖层11相平行的方向，以网状编排而成；或者以片状石墨，沿着与第一覆盖层11相垂直的方向堆叠而成。上述的管材可包括碳、锌、铟、硅、锡、镉、镁、钼及钙其中之一或其组合所构成，更例如为碳纤维。

通过本实施例的结构设计，当电流由发光二极管元件10的第一电极15，进入各向异性导电层14时，由于各向异性导电层14与第一覆盖层11相平行方向的导电率高于与第一覆盖层11相垂直方向的导电率，因此于各向异性导电层14中，电流会在与第一覆盖层11相平行方向产生均匀分布，从而避免电流于经过第一覆盖层11进入有源层12时被局限在部分特定区域，以提高发光二极管10的发光效率。

图2所示为本发明第二实施例的发光二极管元件20。发光二极管元件20与发光二极管元件10的结构相似，包括第一覆盖层21、有源层22、第二覆盖层23、各向异性导电层24、第一电极25、第二电极26及基板29；其不同点在于：第一电极25形成于覆盖层21的上方并与各向异性导电层24相接触。同时更可以于第一电极25下方的位置，设置一电流阻障层(图未示)，使电流的分布更加均匀。

图3为本发明第三实施例的发光二极管元件30。发光二极管元件30的结构，除了包括与发光二极管元件10相似的第一覆盖层31、有源层32、第二覆盖层33、第一各向异性导电层34、第一电极35、第二电极36及基板39以外；还包含一第二各向异性导电层37、反射层382及黏结层(AdhesiveLayer)384，设置于第二覆盖层33与基板39之间。本实施例是藉由基板转移工艺所完成，其中基板39的材质为硅(Silicon)基板或金属基板，黏结层384可以是金属黏结层或有机黏结层，第二各向异性导电层37不仅可以进一步使从第二电极36进入的电流，均匀的分散至有源层32，且更具有良好的散热性能，可以改善发光二极管元件30的散热问题。

图4为本发明第四实施例的垂直式发光二极管元件40。其结构包含第一电极45、第一各向异性导电层44、第一覆盖层41、有源层42、第二覆盖层43、反射层47、导电基板49、第二各向异性导电层48及第二电极46。通过此结构的设计，可以使由第一电极45及第二电极46所输入的电流，分别藉由第一各向异性导电层44及第二各向异性导电层48，将电流往水平方向传递，使得通入有源层42的电流更为均匀，以进一步提高发光二极管元件40的发光效率。

图5为本发明第五实施例的发光二极管元件50。发光二极管元件50与发光二极管元件10相似，包括第一覆盖层51、有源层52、第二覆盖层53、各向异性导电层54、第一电极55、第二电极56及基板59；其差异在于：各向异性导电层54是一双层结构，包括低导电率层542与其上方的高导电率层544，其中低导电率层542的导电性随着与第一电极55的距离增加而增大。所以当电流由第一电极55流入各向异性导电层54时，电流会先通过高导电率层544迅速的往水平方向传递，再经由低导电率层542做垂直方向的传导。其中低导电率层542与高导电率层544导电率层可为透明导电层。

具体于本实施例中，请参阅图6，其中低导电率层542由多个高导电率部5422与多个低导电率部5424相间隔排列而成，其中低导电率部5424的间距，随着与电极55的距离增加而增大；高导电率部5422填充于低导电率部5424之间，且高导电率部5422于低导电率层中542的面积比随着与电极55的距离增加而增大。此结构设计，可以使各向异性导电层54的导电性会随着与第一电极55的距离增大而增强，所以当电流从第一电极55进入各向异性导电层54时，会先通过高导电率层544将电流先进行水平方向的传递而避免电流被局限在部分特定的区域，进而可提高发光二极管50的发光效率。可以理解，为便于低导电率层542的制备，高导电率部5422可采用与高导电率层544相同的材质。再者、低导电率部5424也可以是电性绝缘材料所组成。

请参阅图7，所示为本发明第六实施例的发光二极管。第六实施例的发光二极管元件与发光二极管元件50相似，其中各向异性导电层64的导电性能随着与第一电极65的距离增大而增强，且各向异性导电层64包括低导电率层642与位于低导电率层642上的高导电率层644；其不同点在于：低导电率层642由多个间隔设置的区块所构成，且其面积随着与第一电极65的间的距离增加而增大。

综上所述，在本发明的发光二极管中，由于包含各向异性导电层，其可使电流在与第一覆盖层或第二覆盖层相平行方向分布均匀，从而避免电子电流进入有源层时被局限在部分特定的区域，进而可提高发光二极管的发光效率。

图8显示本发明的背光模组结构。其中背光模组装置600包含：由本发明上述任意实施例的发光元件611所构成的一光源装置610；一光学装置620置于光源装置610的出光路径上，将光做适当处理后出光；以及一电源供应系统630，提供上述光源装置610所需的电源。

图9显示本发明的照明装置结构。上述照明装置700可以是车灯、街灯、手电筒、路灯、指示灯等等。其中照明装置700包含：一光源装置710，由本发明上述的任意实施例的发光元件711所构成；一电源供应系统720，提供光源装置710所需的电源；以及一控制元件730控制电源输入光源装置710。

虽然发明已藉各实施例说明如上，然其并非用以限制本发明的范围。对于本发明所作的各种修饰与变更，皆不脱本发明的精神与范围。

Claims (17)

1.一种发光元件，包含

第一覆盖层、有源层、和第二覆盖层，其中该有源层位于该第一覆盖层与该第二覆盖层之间；

第一各向异性导电层，位于该第一覆盖层之上，该第一各向异性导电层由具有水平方向导电率及垂直方向导电率的单一材料所组成，其中该水平方向导电率的方向与该第一覆盖层平行，该垂直方向导电率的方向与该第一覆盖层垂直，且该水平方向导电率大于该垂直方向导电率；以及

第一电极，位于该各向异性导电层之上。

2.如权利要求1所述的发光元件，还包含第二各向异性导电层，其位于该第一各向异性导电层与该第一覆盖层之间，其中该第二各向异性导电层的材料组成与该第一各向异性导电层的材料组成相异。

3.如权利要求1所述的发光元件，其中该第一各向异性导电层由沿着与该第一覆盖层平行的方向生长的纳米结构材料所构成，或由管材沿着与该第一覆盖层平行的方向以网状编排方式所形成，或由片状石墨沿着与该第一覆盖层垂直的方向堆叠而成。

4.如权利要求3所述的发光元件，其中该管材包括碳、锌、铟、硅、锡、镉、镁、钼及钙其中之一。

5.如权利要求3所述的发光元件，其中该管材包括碳纤维。

6.一种发光元件，包含

第一覆盖层、有源层、和第二覆盖层，其中该有源层位于该第一覆盖层与该第二覆盖层之间；

第一各向异性导电层，位于该第一覆盖层之上；以及

第一电极，与该第一各向异性导电层水平并排接触，并同时设置于该第一覆盖层之上，其中该第一各向异性导电层由具有水平方向导电率及垂直方向导电率的单一材料所组成，其中该水平方向导电率的方向与该第一覆盖层平行，该垂直方向导电率的方向与该第一覆盖层垂直，且该水平方向导电率大于该垂直方向导电率。

7.如权利要求6所述的发光元件，其中该第一各向异性导电层由沿着与该第一覆盖层平行的方向生长的纳米结构材料所构成，或由管材沿着与该第 一覆盖层平行的方向以网状编排方式所形成，或由片状石墨沿着与该第一覆盖层垂直的方向堆叠而成。

8.如权利要求7所述的发光元件，其中该管材包括碳、锌、铟、硅、锡、镉、镁、钼及钙其中之一。

9.如权利要求7所述的发光元件，其中该管材包括碳纤维。

10.一种发光元件，包含

第一覆盖层、有源层、和第二覆盖层，其中该有源层位于该第一覆盖层与该第二覆盖层之间；

第一各向异性导电层，位于该第一覆盖层之上，包含第一导电层与第二导电层；以及

第一电极，位于该各向异性导电层之上；

其中该第二导电层与该第一电极接触，且该第一导电层中与该第一电极距离越远的区域，其导电率越大。

11.如权利要求10所述的发光元件，其中该第二导电层材质的导电率大于该第一导电层材质的导电率。

12.如权利要求11所述的发光元件，其中该第一导电层由多个高导电率部与多个低导电率部所组成。

13.如权利要求12所述的发光元件，其中各该高导电率部的面积随着与该第一电极的距离增加而增加。

14.如权利要求12所述的发光元件，其中该高导电率部的材质与该第二导电层相同。

15.如权利要求11所述的发光元件，其中该第一导电层由多个间隔设置的区块所构成，且该些区块各自的面积随着与第一电极的距离增加而增加。

16.一种背光模组装置，包含：

光源装置，由权利要求1～15所述的发光元件任选其一所组成；

光学装置，置于该光源装置的出光路径上；以及

电源供应系统，提供该光源装置所需的电源。

17.一种照明装置，包含：

光源装置，由权利要求1～15项所述的发光元件任选其一所组成；

电源供应系统，提供该光源装置所需的电源；以及

控制元件，控制该电源输入该光源装置。 

Images