具体实施方式
在下文中,将会参考附图详细地描述根据实施例的发光器件、发 光器件封装、以及照明系统。
在下面的描述中,将会理解的是,当层(或膜)被称为在另一层或基板“上”时,它能够直接地在另一层或者基板上,或者也可以存在中间层。此外,将会理解的是,当层被称为在另一层“下”时,它能够直接地在另一层下,并且也可以存在一个或者多个中间层。另外,还将会理解的是,当层被称为两个层“之间”时,它能够是两个层之间的唯一层,或者也可以存在一个或者多个中间层。
(实施例)
图1是沿着图2的线I-I’截取的根据实施例的发光器件的截面图,并且图2是示出根据实施例的发光器件的平面图。
根据实施例的发光器件100包括发光器件结构110,该发光器件结构110包括第一导电半导体层112、有源层114、以及第二导电半导体层116;第二导电半导体层116下面的第二电极120;第一导电半导体层112的第一区域上方的第一纹理结构T;第一导电半导体层112的第一区域上方的A电极150a;以及第一导电半导体层112的第二区域上方的B电极150b。A电极150a和B电极250可以组成第一电极150。
根据实施例的发光器件能够通过调节基于发光器件的第一导电半导体层和第一电极之间的接触区域处的纹理结构的存在的接触电阻来提高电流扩展效应,并且能够通过最小化焊盘电极中的光吸收来增强光提取效率。
图3是示出根据实施例的发光器件的光提取效率的图,并且图4是示出根据实施例的发光器件的电阻的图。
图3示出根据在用作图1中所示的第一导电半导体层112的焊盘 电极的B电极150b下面不具有纹理结构的区域的宽度D的光提取效率。
根据现有技术,由于通过形成在第一电极下面的纹理结构引起的光散射使得增加在第一电极中吸收的光的量,从而光提取效率降低。另外,由于形成在第一电极下面的纹理结构使得表面面积扩大,所以在第一电极中吸收的光的量增加,从而光提取效率降低。
根据实施例,用作焊盘电极并且具有预定的长度的B电极150b形成在没有形成纹理结构T的第一导电半导体层112的预定区域上,使得焊盘电极中吸收的光的量减少,从而提高光提取效率。例如,根据实施例,纹理结构T没有形成在第一导电半导体层112的预定的区域上,其中预定的区域具有与用作被连接至电线的焊盘电极的B电极150b的面积相对应的面积,使得能够提高光提取效率,但是实施例不限于此。例如,不具有纹理结构T的第二区域的宽度D被设置为与用作焊盘电极的B电极150b的宽度W相对应的300μm,使得能够显著地提高光提取效率,但是实施例不限于此。
另外,不具有纹理结构T的第二区域的宽度D处于基于用作第一导电半导体层112的焊盘电极的B电极150b的宽度的±5%的范围内。
图4示出根据第一导电半导体层112中的当在(由P表示的)电极下面形成纹理结构时和当在(由Q表示的)电极下面没有形成纹理结构时的电极之间的距离的电阻。在图4中,X轴表示第一电极150之间的距离x。
根据实施例,由于在用作焊盘电极的B电极150下面没有形成纹理结构,所以发光结构和用作焊盘电极的B电极150b之间的接触电阻变高,使得能够防止在焊盘电极下面出现电流密集。另外,由于纹理结构形成在发光结构的剩余区域上,所以发光结构和A电极150a之间 的接触电阻变低,使得能够改进电流扩展效应。
根据实施例的发光器件和制造发光器件的方法,通过调节基于在发光器件的第一导电半导体层和第一电极之间的接触区域处的纹理结构的存在的接触电阻能够改进电流扩展效应,并且通过最小化焊盘电极中的光吸收能够增强光提取效率。
例如,根据实施例,由于纹理结构没有形成在发光器件的第一导电半导体层和焊盘电极之间的接触区域处,所以能够减少由纹理结构引起的光散射,使得能够减少第一电极中的光吸收。另外,由于接触区域的接触电阻高于其它区域,所以能够防止在焊盘电极下面出现电流密集。
另外,根据实施例的发光器件,纹理结构形成在第一导电半导体层和A电极而不是用作焊盘电极的B电极之间的接触区域处,使得接触电阻减少,从而提高电流扩展效应。
尽管实施例公开了形成在A电极150a下面的第一纹理结构T,但是实施例不限于此。即,根据实施例,纹理结构T能够部分地形成在B电极150b下面以及在A电极150a下面。例如,如果B电极150b下面的第二纹理结构的密度(concentration)低于A电极150a下面的第一纹理结构的密度,那么能够获得类似的效果。
在下文中,将会参考图5至图9描述制造根据实施例的发光器件的方法。
首先,制备第一基板105,如图5中所示。第一基板105包括导电基板或者绝缘基板。例如,第一基板105可以包括Al2O3、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP、Ge、以及Ga2O3中的至少一个。凹凸结构能够形成在第一基板105上,但是实施例不限于此。
第一基板105能够进行湿清洗以移除形成在第一基板105的表面上的杂质。
然后,包括第一导电半导体层112、有源层114以及第二导电半导体层116的发光结构110形成在第一基板105上。
例如,通过MOCVD(金属有机化学气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)、MBE(分子束外延)、或者HVPE(氢化物气相外延)能够形成发光结构110,但是实施例不限于此。
缓冲层(未示出)能够形成在第一基板105上。缓冲层可以减少发光结构110和第一基板105之间的晶格错配。缓冲层可以包括III-V族化合物半导体。例如,缓冲层可以包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、以及AlInN中的至少一个。未掺杂的半导体层能够形成在缓冲层上,但是实施例不限于此。
第一导电半导体层112可以包括掺杂有第一导电掺杂物的III-V族化合物半导体。如果第一导电半导体层112是N型半导体层,那么第一导电掺杂物是诸如Si、Ge、Sn、Se、或者Te的N型掺杂物,但是实施例不限于此。
第一导电半导体层112可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的复合化学式的半导体材料。
另外,第一导电半导体层112可以包括GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、InGaAs、AlInGaAs、GaP、AlGaP、InGaP、AlInGaP、以及InP中的至少一个。
第一导电半导体层112可以包括通过CVD、MBE、溅射或者HVPE形成的N型GaN层。另外,通过将包括诸如硅的n型杂质的硅烷(SiH4)气体、三甲基镓(TMGa)气体、氨气(NH3)、以及氮气(N2)注入腔体能够形成第一导电半导体层112。
有源层114利用通过第一导电半导体层112注入的电子和通过第二导电半导体层116注入的空穴的复合发射具有基于有源层(发光层)114的本征能带确定的能量的光。
有源层114可以包括单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子线结构或者量子点结构中的至少一个。例如,通过注入TMGa气体、NH3气体、N2气体、以及三甲基铟(TMIn)气体能够使有源层114形成有MQW结构,但是实施例不限于此。
有源层114可以具有包括InGaN/GaN、InGaN/InGaN、GaN/AlGaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs以及GaP(InGaP)/AlGaP中的至少一个的阱/阻挡层的对结构,但是实施例不限于此。阱层可以包括具有低于阻挡层的带隙能的材料。
导电包覆层(未示出)能够形成在有源层114的上面和/或下面。导电包覆层可以包括具有高于有源层114的带隙能的AlGaN基半导体。
第二导电半导体层116包括掺杂有第二导电掺杂物的III-V族化合物半导体。例如,第二导电半导体层116可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的复合化学式的半导体材料。详细地,第二导电半导体层116可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP以及AlGaInP组成的组中选择的一个。如果第二导电半导体层116是P型半导体层,那么第二导电掺杂物包括诸如Mg、Zn、Ca、Sr、或者Ba的P型掺杂物。第二导电半导体层116能够被制备为单层或者多层,但是实施例不限 于此。
第二导电半导体层116可以包括能够通过将包括p型杂质(例如,Mg)的(EtCp2Mg){Mg(C2H5C5H4)2}气体、TMGa气体、NH3气体、N2气体注入腔体形成的p型GaN层,但是实施例不限于此。
根据实施例,第一导电半导体层112可以包括N型半导体层,并且第二导电半导体层116可以包括P型半导体层,但是实施例不限于此。另外,如果第二导电半导体层116是P型半导体层,那么诸如具有与第二导电半导体层116相反的极性的N型半导体层(未示出)的半导体层能够形成在第二导电半导体层116上。因此,发光结构110可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、以及P-N-P结结构中的一个。
然后,第二电极层120形成在第二导电半导体层116上。
第二电极层120可以包括欧姆层122、反射层124、结合层(未示出)以及导电支撑基板(未示出)。
例如,第二电极层120的欧姆层122欧姆接触发光结构110以将电力容易地提供给发光结构110。通过堆叠单金属、金属合金、以及金属氧化物能够将欧姆层122制备为多层。
例如,欧姆层122可以包括从由ITO(铟锡氧化物)、IZO(铟锌氧化物)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGZO(铟镓锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)、AZO(铝锌氧化物)、ATO(锑锡氧化物)、GZO(镓锌氧化物)、IZON(IZO氮化物)、AGZO(Al-Ga ZnO)、IGZO(In-Ga ZnO)、ZnO、IrOx、RuOx、NiO、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、Ag、Ni、Cr、Ti、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、以及Hf组成的组中选择的一个,但 是实施例不限于此。
另外,第二电极层120可以包括反射层124以反射从发光结构110入射的光,从而提高光提取效率。
例如,反射层124可以包括从由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、以及Hf组成的组中选择的至少一个的金属或者金属合金。另外,通过使用上面的金属或者金属合金和诸如IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、或者ATO的透射导电材料能够将反射层124制备为多层。例如,反射层124可以具有包括IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni、或者AZO/Ag/Ni的堆叠结构。
另外,如果第二电极层120包括结合层,那么反射层124可以用作结合层或者可以包括阻挡金属或者结合金属。例如,结合层可以包括从由Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag以及Ta组成的组中选择的至少一个。
第二电极120可以包括导电支撑基板(未示出)。导电支撑基板支撑发光结构110以将电力提供给发光结构110。导电支撑基板可以包括具有优秀的导电性的金属、金属合金或者导电半导体材料。
例如,导电支撑基板可以包括从由Cu、Cu合金、Au、Ni、Mo、Cu-W、以及诸如Si、Ge、GaAs、GaN、ZnO、SiGe、以及SiC的载具晶圆组成的组中选择的至少一个。
导电支撑基板可以具有大约30μm至500μm的厚度,其可以取决于发光器件的设计规则而变化。
通过电化学金属沉积方案、镀方案或者使用共熔金属的结合方案能够形成导电支撑基板。
然后,如图6中所示,移除第一基板105使得暴露第一导电半导体层112。通过激光剥离方案或者化学剥离方案能够移除第一基板105。另外,通过物理碾磨第一基板105能够移除第一基板105。
然后,如图7和图8a中所示,第一纹理结构T形成在第一导电半导体层112的第一区域上。
例如,如图7中所示,形成掩模图案190以挡住第一导电半导体层112的第二区域。之后焊盘电极形成在第二区域。掩模图案190可以包括光刻胶图案或者氮化物层图案,但是实施例不限于此。
根据实施例,具有预定长度的B电极150b形成在没有形成第一纹理结构T的第一导电半导体层112的第二区域上,使得能够减少焊盘电极中吸收的光的量,从而提高光提取效率。例如,根据实施例,纹理结构T没有形成在第一导电半导体层112的预定区域上,其中预定的区域具有与用作被连接至电线的焊盘电极的B电极150b的面积相对应的面积,使得能够提高光提取效率,但是实施例不限于此。
例如,不具有纹理结构的第二区域的面积处于基于用作第一导电半导体层112的焊盘电极的B电极150b的面积的±5%的范围内,但是实施例不限于此。
然后,通过使用掩模图案190作为掩模在第一导电半导体层112的第一区域上形成第一纹理结构T。例如,通过湿蚀刻或者干蚀刻能够在第一导电半导体层112的第一区域上形成第一纹理结构T。然后,移除掩模图案190。
根据实施例,纹理结构可以包括周期图案,诸如图8A中所示的周期的凹凸或者光子晶体(未示出)。
如果形成在第一导电半导体层112的表面上的孔或者凹凸具有空间周期性,那么它们被称为光子晶体。诸如周期、蚀刻深度、孔尺寸以及晶格布置的光子晶体的参数可以与光提取效率紧密相关。
根据实施例的光子晶体可以包括混合周期光子晶体结构(未示出)。混合周期光子晶体结构是指其中具有小周期的第二光子晶体结构被填充在具有大周期的第一光子晶体结构的间隔中。
根据实施例,与单周期光子晶体结构相比较,对于各种入射角,混合周期光子晶体结构都可以确保高折射效率。即,能够提高光提取效率。
另外,根据实施例,纹理结构可以包括如图8B中所示的非周期粗糙结构。
然后,如图9中所示,A电极150a形成在第一导电半导体层112的第一区域上,并且B电极150b形成在第一导电半导体层112的第二区域上。
例如,A电极150a形成在第一导电半导体层112的第一纹理结构T上,并且B电极150b形成在第一导电半导体层112的第二区域上,其中没有形成第一纹理结构T。
根据实施例,由于纹理结构没有形成在发光结构的焊盘电极下面,所以能够防止在焊盘电极下面出现电流密集。另外,由于纹理结构形成在发光结构的剩余区域上,所以发光结构和第一电极之间的接触电阻变低,使得能够提高电流扩展效应。
同时,尽管实施例公开形成在A电极150a下面的第一纹理结构T, 但是实施例不限于此。即,根据实施例,纹理结构T能够部分地形成在B电极150b下面以及A电极150a下面。例如,如果B电极150b下面的第二纹理结构的密度低于A电极150a下面的第一纹理结构的密度那么能够获得类似的效果。
然后,为了实现白色LED,红色、绿色以及蓝色LED被封装,黄色磷光体(例如,YAG或者TAG)被添加到蓝色LED或者红色/绿色/蓝色磷光体被添加到UV LED。
根据实施例的发光器件和制造发光器件的方法,通过调节基于发光器件的第一导电半导体层和第一电极之间的接触区域处的纹理结构的存在的接触电阻能够改进电流扩展效应,并且通过最小化焊盘电极中的光吸收能够增强光提取效率。
例如,根据实施例,由于纹理结构没有形成在发光器件的第一导电半导体层和焊盘电极之间的接触区域处,所以能够减少纹理结构引起的光散射,使得能够减少第一电极中的光吸收。另外,由于接触区域的接触电阻高于其它区域,所以能够防止在焊盘电极下面出现电流密集。
另外,根据实施例的发光器件,纹理结构形成在第一导电半导体层和A电极而不是用作焊盘电极的B电极之间的接触区域处,使得接触电阻减少,从而改进电流扩展效应。
图10是示出包括根据实施例的发光器件的发光器件封装200的视图。
参考图10,发光器件封装200包括封装主体205;第三和第四电极层213和214,该第三和第四电极层213和214形成在封装主体205上;发光器件100,该发光器件100被设置在封装主体205上,并且电 气地连接到第三和第四电极层213和214;以及成型组件240,该成型组件240包围发光器件100。
封装主体205可以包括硅、合成树脂或者金属材料。倾斜表面可以形成在发光器件100的周围。
第三和第四电极层213和214被相互电气地隔离以将电力提供给发光器件100。另外,第三和第四电极层213和214反射从发光器件100发射的光以提高光效率并且将从发光器件100生成的热散发到外部。
能够采用图1中所示的垂直型发光器件作为发光器件100,但是实施例不限于此。例如,横向型发光器件能够被用作发光器件100。
发光器件100能够被安装在封装主体205上或者第三和第四电极层213和214上。
通过引线键合方案、倒装芯片安装方案以及贴片方案中的至少一个将发光器件100电气地连接到第三电极层213和/或第四电极层214。根据实施例,发光器件100通过电线230电气地连接到第三电极层213,并且通过贴片方案电气地连接到第四电极层214。
成型组件240包围发光器件100以保护发光器件100。另外,成型组件240可以包括磷光体以改变从发光器件100发射的光的波长。
多个根据实施例的发光器件封装可以排列在基板上,并且包括导光板、棱柱片、漫射片或者荧光片的光学组件可以被提供在从发光器件封装发射的光的光学路径上。发光器件封装、基板、以及光学组件可以用作背光单元或者照明单元。例如,照明系统可以包括背光单元、照明单元、指示器、灯、或者街灯。
图11是示出根据实施例的照明单元1100的透视图。图11中所示的照明单元1100是照明系统的示例,并且实施例不限于此。
参考图11,照明单元1100包括壳体1110、安装在壳体1110中的发光模块1130、以及连接端子1120,该连接端子1120被安装在壳体1110中以接收来自于外部电源的电力。
优选地,壳体1110包括具有优秀的散热性能的材料。例如,壳体1110包括金属材料或者树脂材料。
发光模块1130可以包括基板1132和安装在基板1132上的至少一个发光器件封装200。
基板1132包括印制有电路图案的绝缘组件。例如,基板1132包括PCB(印制电路板)、MC(金属核)PCB、F(柔性)PCB、或者陶瓷PCB。
另外,基板1132可以包括有效地反射光的材料。基板1132的表面能够涂有诸如白色或者银色的预定的颜色以有效地反射光。
至少一个发光器件封装200能够被安装在基板1132上。每个发光器件封装200可以包括至少一个LED(发光二极管)。LED可以包括发射具有红色、绿色、蓝色或者白色的光的彩色LED和发射UV光的UV(紫外线)LED。
发光模块1130的LED能够不同的布置以提供各种颜色和亮度。例如,能够以不同的构造布置白色LED、红色LED以及绿色LED以实现高显色指数(CRI)。
连接端子1120被电气地连接到发光模块1130以将电力提供给发光模块1130。参考图11,连接端子1120具有与外部电源插座螺纹耦合的形状,但是实施例不限于此。例如,能够以插入外部电源或者通过布线连接至外部电源的插头的形式制备连接端子1120。
图12是示出根据实施例的背光单元1200的分解透视图。图12中所示的背光单元1200是照明系统的示例并且实施例不限于此。
根据实施例的背光单元1200包括导光板1210;发光模块1240,该发光模块1240用于将光提供给导光板1210;反射组件1220,该发射组件1210被定位在导光板2110的下方;以及底盖1230,该底盖1230用于在其中容纳导光板1210、发光模块1240、以及反射组件1220,但是实施例不限于此。
导光板1210漫射光以提供表面光。导光板1210包括透明材料。例如,通过使用诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的丙烯酸基树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、COC或者PEN(聚萘二甲酸乙二酯)树脂能够制造导光板1210。
发光模块1240将光提供给导光板1210的横向侧,并且用作包括背光单元的显示装置的光源。
发光模块1240能够与导光板1210相邻地定位,但是实施例不限于此。详细地,发光模块1240包括基板1242和被安装在基板1242上的多个发光器件封装200,并且基板1242能够与导光板1210相邻,但是实施例不限于此。
基板1242可以包括具有电路图案(未示出)的印制电路板(PCB)。另外,基板1242还可以包括金属核PCB(MCPCB)或柔性PCB(FPCB),但是实施例不限于此。
另外,发光器件封装200被布置在基板1242上使得发光器件封装200的出光表面与导光板1210隔开预定距离。
反射组件1220被布置在导光板1210的下方。反射组件1220将向下行进通过导光板1210的底表面的光朝着导光板1210反射,从而提高背光单元的亮度。例如,反射组件1220可以包括PET、PC或者PVC树脂,但是实施例不限于此。
底盖1230可以在其中容纳导光板1210、发光模块1240、以及反射组件1220。为此,底盖1230具有带有开口的上表面的盒形状,但是实施例不限于此。
通过使用金属材料或者树脂材料通过按压工艺或者挤压工艺能够制造底盖1230。
如上所述,根据实施例的照明系统包括发光器件封装,使得能够提高照明系统的可靠性。
在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中,在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外,当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时,都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领域技术人员所能够想到的。
虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例,但是应该理解,本领域的技术人员可以想到多个其它修改和实施例,这将落入本发明原理的精神和范围内。更加具体地,在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主要内容组合布置的组成部件和/或布置中,各 种变化和修改都是可能的。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外,对于本领域的技术人员来说,替代使用也将是显而易见的。