CN101986439A - 发光器件 - Google Patents

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Abstract

根据实施例的发光器件包括：第一导电半导体层；有源层，所述有源层在所述第一导电半导体层下；第二导电半导体层，所述第二导电半导体层在所述有源层下；电流阻挡区，所述电流阻挡区在所述第二导电半导体层下；第二电极层，所述第二电极层在所述第二导电半导体层和所述电流阻挡区下；和第一电极层，所述第一电极层在所述第一导电半导体层上，包括布置的向着所述第一导电半导体层突起的突起。

Description

发光器件
相关申请交叉引用
本专利申请要求于2009年7月28日提交的韩国专利申请No.10-2009-0069134的优先权，其全部内容由此以引用方式并入。
技术领域
实施例涉及发光器件。
背景技术
发光二极管(LED)被频繁用作一类发光器件。
近来，发光二极管(LED)的亮度有所增加，使得发光二极管已经用作显示器、汽车和照明单元的光源。另外，发光二极管被实现为具有优良效率的发光器件，其通过使用荧光材料或组合产生各种颜色的发光二极管来发射白光。
利用施加的电力，具有通过堆叠第一导电半导体层、有源层和第二导电层形成的发光结构层的发光二极管从有源层产生光。例如，第一导电半导体层可以是n型半导体层并且第二导电半导体层可以是p型半导体层，相反地，第一导电半导体层可以是p型半导体层并且第二导电半导体层可以是n型半导体层。
同时，在发光二极管中，由于第一导电半导体层的高电阻组件，导致电流在整个有源层上没有均匀提供，并且被集中，大部分流向并围绕在第一导电半导体层上形成的电极层部分及其相邻区。由于如上提及的有限电流，发光二极管的正向电压增加，使得存在电流效率降低的问题。
发明内容
实施例提供了一种具有新结构的发光器件。
实施例提供了通过使电流能够流向有源层的宽广的区而具有改进的电流效率和光效率的发光器件。
根据实施例的发光器件，包括：第一导电半导体层；有源层，所述有源层在所述第一导电半导体层下；第二导电半导体层，所述第二导电半导体层在所述有源层下；电流阻挡区，所述电流阻挡区在所述第二导电半导体层下；第二电极层，所述第二电极层在所述第二导电半导体层和所述电流阻挡区下；以及第一电极层，所述第一电极层在所述第一导电半导体层上，包括布置的向着所述第一导电半导体层突起的突起。
根据实施例的发光器件，包括：第一导电半导体层；有源层，所述有源层在所述第一导电半导体层下；第二导电半导体层，所述第二导电半导体层在所述有源层下；第二电极层，所述第二电极层在所述第二导电半导体层下；以及第一电极层，所述第一电极层在所述第一导电半导体层上，具有焊盘单元和与所述焊盘单元连接的电极单元，其中所述电极单元包括主体和布置在所述主体下的突起；并且所述突起沿着所述主体延伸。
附图说明
图1是根据第一实施例的发光器件的横截面图；
图2是根据第一实施例的从上面的方向观察到的发光器件的图示；
图3是根据第二实施例的发光器件的横截面图；
图4是根据第三实施例的发光器件的横截面图；
图5是示出图2中所示的电极单元的详细形状的图示；
图6是根据第二实施例的发光器件的横截面图；
图7是根据第三实施例的发光器件的横截面图；
图8是示出包括根据实施例的发光器件的发光器件封装的图示；
图9是示出使用根据实施例的发光器件封装或发光器件的背光单元的图示；
图10是使用根据实施例的发光器件或发光器件封装的照明单元的透视图。
具体实施方式
在描述的实施例中，将理解的是，当每个层(或膜)、区、图案或结构被描述为形成在每个层(或膜)、区、图案或结构“上”或“下”时，“上”或“下”可以“直接”或“借助其它层(间接)”形成。另外，将基于附图描述词语“上”或“下”。
在附图中，为了说明的方便和清楚，夸大、省略或示意性示出了每个层的厚度或尺寸。另外，每个组件的尺寸没有完全反应真实尺寸。
下文中，将参照附图描述根据这些实施例的发光器件。
图1是根据第一实施例的发光器件的横截面图，并且图2是从上面观察到的根据第一实施例的发光器件的图示。
参照图1和图2，根据第一实施例的发光器件包括发光结构层，该发光结构层包括第一导电半导体层10、有源层20和第二导电半导体层30。另外，第一电极层60形成在第一导电半导体层10上，并且第二电极层50形成在第二导电半导体层30下。
例如，第一导电半导体层10可以包括n型半导体层，并且n型半导体层可以由半导体材料制成，所述半导体材料选自InAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN、AlN、InN等，其中半导体材料具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化学式并且可以掺杂有n型掺杂物，例如Si、Ge、Sn等。
例如，第二导电半导体层30可以实现为p型半导体层，并且p型半导体层可以由半导体材料制成，例如，所述半导体材料选自InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlN、InN等，其中半导体材料具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化学式并且可以掺杂有n型掺杂物，例如Mg、Zn、Ca、Sr、Ba等。
并且，例如，有源层20可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化学式的半导体材料制成。如果有源层20形成为多量子阱结构，则可以通过堆叠多个阱层和多个势垒层形成有源层20，并且有源层20可以按InGaN阱层/GaN势垒层循环的次序形成。
掺杂有n型或p型掺杂物的包覆层(未示出)可以形成在有源层20上和/或有源层20下。包覆层(未示出)可以被实现为AlGaN层或InAlGaN层。
虽然实施例举例说明了当第一导电半导体层10包括n型半导体层并且第二导电半导体层30包括p型半导体层时，但是，第一导电半导体层10可以包括p型半导体层并且第二导电半导体层30可以包括n型半导体层。
另外，可以在第二导电半导体层30和第二电极层50之间形成与第二导电半导体层10不同的第三导电半导体层。例如，当第二导电半导体层30包括p型半导体层时，第三导电半导体层包括n型半导体层；如果第二导电半导体层30包括n型半导体层，则第三导电半导体层包括p型半导体层。
第一电极层60在垂直方向与第二电极层50叠置。
第一电极层60包括焊盘单元61和电极单元64，电极单元64包括主体62和突起63，主体62布置在第一导电半导体层10上，突起63从主体62向着第一导电半导体层10突起。
主体62的底部与第一导电半导体层10接触，突起63的侧部和底部与第一导电半导体层10接触。
焊盘单元61提供引线结合区，用于将第一导电半导体层10与外部电源连接，电极单元64使得通过焊盘单元61提供的电力能够广泛并且均匀地流向第一导电半导体层10的宽广的区。
电极单元64在第一导电半导体层10上线性延伸，例如，可以布置成窗的形状，所述窗的形状包括如图2所示的由电极单元64包围的至少一个开口。
图3和图4是示出在根据实施例的发光器件中的第一电极层的其它类型的图示。
如图3和图4所示，第一电极层60可以包括电极单元64，该电极单元64被分成三个部分，然后延伸，表面上的电极单元64的形状包括直线形或弯曲形。虽然实施例举例说明了电极单元64被如同手指般划分，但是其也可以被设计成各种形状。
另外，虽然没有示出，但是可以形成多个焊盘单元61，并且电极单元可以连接到每个焊盘单元。
图5是示出图2中所示的电极单元的详细形状的图示。
参照图5，第一电极层60包括焊盘单元61和电极单元64，电极单元64包括主体62和突起63。
突起63可以从焊盘单元61沿着主体62延伸，并且可以形成为与主体62对应的形状。例如，如图2和图5所示，主体62形成为窗的形状，突起63可以对应地也形成为窗的形状，如图4所示，如果主体62被如同手指般划分，则突起63页可以形成为手指的形状。
对于根据第一实施例的发光器件，电极单元64具有主体62和突起63，使得电极单元64和第一导电半导体层10之间的接触区增大，由此减小了电极单元64和第一导电半导体层10之间的电阻。换句话讲，突起63使得通过主体62传输的电力更有效地流过第一导电半导体层10。
突起63可以布置在主体62的中心下，并且其宽度可以小于主体62的宽度。
同时，电流阻挡区40形成在第二导电半导体层30下，并且第二电极层50形成在第二导电半导体层30和电流阻挡区40下。
电流阻挡区40可以由具有低导电率或电绝缘特性的材料制成。例如，电流阻挡区40可以由诸如氧化硅(SiO2)的电绝缘材料或与第二导电半导体层30具有肖特基接触特性的材料制成。另外，电流阻挡区40可以是含有空气的空间。
第二电极层50包括欧姆接触层51、反射层52和导电支撑衬底53。
例如，欧姆接触层51可以由含以下物质中的至少任一种的材料制成：铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)、铟锌锡氧化物(IZTO)、铟铝锌氧化物(IAZO)、铟镓锌氧化物(IGZO)、铟镓锡氧化物(IGTO)、铝锌氧化物(AZO)、锑锡氧化物(ATO)、镓锌氧化物(GZO)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/Au或Ni/IrOx/Au/ITO。
另外，反射层52可以由含Ag或Al的材料制成，并且导电支撑衬底53可以由含Cu、Mo、Ni、Cr、Ti、Al、Pt和Au中的至少任一种的金属制成，或者可以是含Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe或GaN中的至少任一种的导电半导体衬底。
布置第一电极层60，使得其至少一部分在垂直方向与电流阻挡区40叠置。另外，突起63中的至少一部分在垂直方向与电流阻挡区40叠置。
电流几乎不在电流阻挡区40中流动，使得第一电极层60和第二电极层50之间的电流由于电流阻挡区40而流向宽广的区。
具体来讲，根据第一实施例的发光器件包括突起63，用于减小主体62和第一导电半导体层10之间的电阻，从而第一电极层60和第二电极层50之间的电流会由于突起63而有可能更加集中。
然而，因为根据第一实施例的发光器件包括突起63和电流阻挡区40，因此可以防止电流集中在第一电极层60和第二电极层50之间的现象，并且可以减小主体62和第一导电半导体层10之间的电阻。
图6是根据第二实施例的发光器件的横截面图。
在对根据第二实施例的发光器件的说明中，将省略与如以上提及的关于根据第一实施例的发光器件的说明重复的说明。
参照图6，根据第二实施例的发光器件包括具有突起63的电极单元64，所述突起63具有三角形的剖面。
在第一实施例中示出具有矩形剖面的突起63，但是在根据第二实施例的发光器件中示出具有三角形剖面的突起63。换句话讲，根据第二实施例的发光器件中的突起63包括第一倾斜表面和第二倾斜表面。
即使没有示出，突起63的剖面形状也可以形成半圆形的类型。
图7是根据第三实施例的发光器件的横截面图。
在对根据第三实施例的发光器件的说明中，将省略与如以上提及的关于根据第一实施例或第二实施例的发光器件的说明重复的说明。
参照图7，根据第三实施例的发光器件包括具有突起63的电极单元64，该突起63具有三角形的剖面。并且，在突起63和第一导电半导体层10之间形成反射电极单元65。
通过反射在有源层20中产生的来自电极单元64的下侧的入射光，反射电极单元65能够增大发光器件的光学提取效率。反射电极单元65可以由具有诸如Ag或Al这样的高光反射率的金属制成。
具体来讲，通过具有根据有源层20的恒定的倾斜角，反射电极单元65可以有效地反射从有源区20传播的光，这是因为反射电极单元65形成在突起63的倾斜表面上。
反射电极单元65可以形成在主体62的底部以及突起63的倾斜表面中。
如以上所提及的，根据实施例的发光器件可以通过包括突起63的电极单元64向第一导电半导体层10的宽广的区提供低电阻的电流。
另外，对于根据实施例的发光器件，通过将电流阻挡区40布置在与电极单元64相垂直的方向的叠置区上，电流应该能够提供到有源区20的宽广的区，使得发光器件的静电放电(ESD)特性可以得以改善。另外，可以防止由于电流集中在特定区产生发热，使得器件的可靠性根据发热导致的问题可以得以改善。
另外，可以通过由于低电阻导致的低驱动电压来实现根据实施例的发光器件，使得发光器件的电特性可以得以改善。
实施例可以给发光器件提供新的结构。
实施例可以提供发光器件，通过电流流向有源层的宽广的区，所述发光器件具有改进的电流效率和光效率。
图8是示出包括根据这些实施例的发光器件的发光器件封装的图示。
参照图8，根据这些实施例的发光器件封装600包括：封装主体300；第一导电层310和第二导电层320，其形成在封装主体300上；发光器件200，其形成在封装主体300上并且电连接到第一导电层310和第二导电层320；以及模制构件500，其覆盖发光器件200。
封装主体300可以由硅材料、合成树脂材料或金属材料制成，并且倾斜表面可以具有围绕发光器件200的斜坡。
第一导电层310和第二导电层320彼此电隔离，并且向发光器件200提供电力。另外，第一导电层310和第二导电层320可以起到通过反射由发光器件200产生的光而提高光效率的作用，并且还起到将发光器件200产生的热释放到外部的作用。
发光器件200可以形成在封装主体300上，或者在第一导电层310或第二导电层320上。
发光器件200可以通过引线400电连接到第一导电层310和/或第二导电层320，并且实施例示出使用了一条引线。
模制构件500可以通过覆盖发光器件200而保护发光器件200。另外，模制构件500包括荧光物质，由此改变从发光器件200发射的光的波长。
根据实施例的发光器件封装600可以通过使用具有优良光提取效率和电流注入效率的发光器件200而具有优良的光效率。
多个发光器件封装600在荧光物质上排成阵列，并且作为光学构件的光波导、棱镜片、扩散片、荧光片等可以布置在从发光器件封装600发射的光的路径中。发光器件封装、荧光物质和光学构件可以用作背光单元或照明单元，并且照明系统可以例如包括背光单元、照明单元、指示器、灯、街灯。
图9是示出使用根据实施例的发光器件封装或发光器件的背光单元的图示。然而，图9中的背光单元1100是照明系统的一个实例，并且不限于此。
参照图9，背光单元1100可以包括底框架1140、布置在底框架1140内的导光构件1120、布置在导光构件1120的底部或至少一侧的发光模块1110。另外，反射片1130可以布置在导光构件1120下。
底框架1140可以是顶部用于接收导光构件1120、发光模块1110和反射片1130的盒体，并且可以由金属或树脂制成，但是不限于此。
发光模块1110可以包括衬底700和安装在衬底700上的多个发光器件封装600。多个发光器件封装600可以向导光构件1120提供光。虽然实施例举例说明了发光器件封装600形成在发光模块1110的衬底700上，但是也可以直接形成根据实施例的发光器件200。
如图9中所示，发光模块1110可以布置在底框架1140的内侧的至少任一个上，由此向着导光构件1120的至少一个内侧提供光。
然而，发光模块1110可以布置在底框架1140下，由此向着导光构件1120的底侧提供光，并且根据背光单元1100的设计可以按各种方式改变，使得其将不限于此。
导光构件1120可以布置在底框架1140内部。导光构件1120使得从发光模块1110提供的光能够被组合形成一个表面，由此导向显示面板(未示出)。
导光构件1120可以例如是导光面板(LGP)。例如，导光面板可以由一种丙烯酸树脂制成，所述丙烯酸树脂例如是聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸乙酯(PC)、COC和聚萘二甲酸乙二酯(PEN)树脂。
光学片1150可以布置在导光构件1120上。
光学片1150可以包括例如扩散片、会聚片、增亮片和荧光片中的至少一种。例如，通过层合扩散片、会聚片、增亮片和荧光片可以形成光学片1150。在这种情况下，扩散片1150能够均匀地扩散从发光模块1110射出的光，并且扩散光可以通过会聚片聚集到显示面板(未示出)。此时，从会聚片射出的光是随机偏振光，并且增亮片能够增加从会聚片射出的光的偏振度。会聚片可以例如是水平和/或垂直的棱镜片。另外，增亮片可以例如是双增亮膜。另外，荧光片可以是含有荧光物质的透明的板或膜。
反射片1130可以布置在导光构件120下。反射片1130能够将通过导光构件1120的底部发射的光向着导光构件1120的出射表面反射。
反射片1130可以由具有良好反射性的树脂材料制成，所述树脂材料是例如PET、PC、PVC、树脂等，但是将不限于此。
图10是使用根据实施例的发光器件或发光器件封装的照明单元的透视图。然而，图10中的照明单元1200是照明系统的一个实例，但将不限于此。
参照图10，照明单元1200可以包括：壳体1210；发光模块1230，其形成在壳体1210中；以及连接端1220，其形成在壳体1210中并且从外部电源向其提供电力。
壳体1210可以优选地由具有良好散热特性的材料制成，例如，可以由金属材料或树脂材料制成。
发光模块1230可以包括衬底700和安装在衬底700上的至少一个发光器件封装600。实施例示出发光器件封装600形成在发光模块1100的衬底700上，但是可以直接形成根据实施例的发光器件200。
衬底700可以是在绝缘体上印刷有电路图案的衬底，例如，可以包括通用的印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、陶瓷PCB等。
另外，衬底700可以由有效反射光的材料、或具有颜色并在其表面上有效反射光的材料制成，所述颜色例如是白色、银色等。
在衬底700上可以安装至少一个发光器件封装600。发光器件封装600可以分别包括至少一个发光二极管(LED)。发光二极管可以包括分别发射诸如红色、绿色、蓝色或白色的有色光的有色发光二极管以及发射紫外线(UV)的UV发光二极管。
发光模块1230可以被布置成具有各种发光二极管的组合，用于实现亮度和色感。例如，通过组合白色发光二极管、红色发光二极管和绿色发光二极管的组合，其可以被布置成确保高的显色性。另外，荧光片可以布置在从发光模块120发射的光的传播路径上，并且荧光片能够改变从发光模块1230发射的光的波长。例如，如果从发光模块1230发射的光具有蓝色波长范围，则荧光片可以包括黄色荧光物质，并且从发光模块1230发射的光穿过荧光片，并且最终被示出为白光。
连接端1220能够通过电连接到发光模块1230提供电力。如图10中所示，连接端1220被插入并且与插座型的外部电源耦合，然而其将不限于此。例如，连接端1220形成为销型，然后插入到外部电源，或者还可以通过引线连接到外部电源。
在从发光模块发射的光的传播路径上的导光构件、扩散片、会聚片、增亮片和荧光片中的至少任一种可以布置在如以上提及的照明系统，使得可以实现所需的光学效果。
如以上所提及的，通过包括根据实施例的具有良好的光提取效率和电流注入效率的发光器件或发光器件封装，照明系统可以具有优良的光效率。
该说明书中参照“一个实施例”、“实施例”、“实例实施例”等的短语意味着结合实施例描述的特定特征、结构或者特性包括在本发明的至少一个实施例中。说明书中各个位置出现这类短语不必都参照同一实施例。另外，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，表示的是，结合其它实施例实现这类特征、结构或特性在本领域技术人员的范围内。
虽然已经参照实施例的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解的是，本领域技术人员可以进行落入本发明原理的精神和范围内的多个其它修改和实施例。更具体来讲，在本发明、附图和所附权利要求的范围内，对于主题组合布置中的组件部分和/或布置进行各种变化和修改是可行的。除了组件部分和/或布置的变化和修改之外，对于本领域技术人员来讲，可供选择的使用也将是清楚的。

Claims (20)

1.一种发光器件，包括：
第一导电半导体层；
有源层，所述有源层在所述第一导电半导体层下；
第二导电半导体层，所述第二导电半导体层在所述有源层下；
电流阻挡区，所述电流阻挡区在所述第二导电半导体层下；
第二电极层，所述第二电极层在所述第二导电半导体层和所述电流阻挡区下；
第一电极层，所述第一电极层在所述第一导电半导体层上，包括布置的向着所述第一导电半导体层突起的突起。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极层包括焊盘单元和与所述焊盘单元连接的电极单元。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述电极单元包括主体和布置在所述主体下的突起。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其中所述突起的宽度小于所述主体的宽度。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述突起被形成为四角形、三角形或半球形剖面中的任一种的类型。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极层在垂直方向与所述第二电极层叠置。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极层的至少一部分在垂直方向与所述电流阻挡区叠置。
8.根据权利要求1的所述发光器件，其中所述突起的至少一部分在垂直方向与所述电流阻挡区叠置。
9.根据权利要求1所述的发光器件，进一步包括在所述突起和所述第一导电半导体层之间的反射电极单元。
10.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一导电半导体层是具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化学式并且含有n型杂质的半导体层，并且所述第二导电半导体层是具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)的化学式并且含有p型杂质的半导体层。
11.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二电极层包括与所述第二导电半导体层接触的欧姆接触层、在所述欧姆接触层下的反射层、和在所述反射层下的导电支撑衬底。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述电流阻挡区具有电绝缘特性或肖特基接触特性。
13.一种发光器件，包括：
第一导电半导体层；
有源层，所述有源层在所述第一导电半导体层下；
第二导电半导体层，所述第二导电半导体层在所述有源层下；
第二电极层，所述第二电极层在所述第二导电半导体层下；以及
第一电极层，所述第一电极层在所述第一导电半导体层上，具有焊盘单元和与所述焊盘单元连接的电极单元，
其中所述电极单元包括主体和布置在所述主体下的突起；并且所述突起沿着所述主体延伸。
14.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述突起被形成为由所述第一导电半导体层包围。
15.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述突起的宽度小于所述主体的宽度。
16.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述突起被形成为四角形、三角形和半球形剖面中的任一种的类型。
17.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述突起连续地延伸，并且包括直线形状或曲线形状。
18.根据权利要求13所述的发光器件，其中在所述第二导电半导体层和所述第二电极层之间，在与所述第一电极层在垂直方向叠置的位置上形成电流阻挡区。
19.根据权利要求13所述的发光器件，进一步包括在所述突起和所述第一导电半导体层之间的反射电极单元。
20.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述第二电极层包括与所述第二导电半导体层接触的欧姆接触层、在所述欧姆接触层下的反射层、和在所述反射层下的导电支撑衬底。
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