CN102194948A - 发光器件和发光器件封装 - Google Patents

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Abstract

本发明公开发光器件和发光器件封装。该发光器件包括:第一电极;在第一电极上的发光结构,该发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二导电半导体层;在发光结构上的包括多个碳纳米管的纳米管层;以及在发光结构上的第二电极。

Description

发光器件和发光器件封装
本申请要求于2010年3月09日提交的韩国专利申请No.10-2010-0020755的优先权,其通过引用整体合并在此。
技术领域
本发明涉及发光器件和发光器件封装。
背景技术
发光二极管(LED)是一种将电能转换为光的半导体器件。与诸如荧光灯或者辉光灯的传统的光源相比较,LED在功率消耗、寿命、响应速度、安全、以及环保要求方面是有利的。考虑此,已经进行了各种研究以将传统的光源替换为LED。LED越来越多地被用作用于诸如各种灯、液晶显示器、电子标识牌以及街灯的照明装置的光源。
发明内容
实施例提供具有新颖的结构的发光器件和发光器件封装。
实施例提供能够提高光提取效率的发光器件。
根据实施例,发光器件包括:发光结构,该发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二导电半导体层;在发光结构上的包括碳纳米管的纳米管层;在第一和第二半导体层中的一个上的第一电极;以及在第一和第二半导体层中的另一个上的第二电极。
根据实施例,发光器件包括:第一电极,该第一电极包括具有导电性的支撑构件;在第一电极上的包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层的发光结构;在第二半导体层上的纳米管层,其部分地暴露第二半导体层;以及在第二半导体层和纳米管层中的至少一个上的第二电极。
根据实施例,发光器件包括:衬底;在衬底上的发光结构,该发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层;在第一半导体层上的第一电极;在第二半导体层上的纳米管层;在纳米管层上的第二电极;钝化层,该钝化层围绕发光结构;以及在与第二电极相对应的纳米管层和第二半导体层之间的电流阻挡层。
附图说明
图1是示出根据第一实施例的发光器件的侧截面图;
图2至图11是示出根据第一实施例的发光器件的制造工艺的视图;
图12是示出根据第二实施例的发光器件的侧截面图;
图13是示出根据第三实施例的发光器件的侧截面图;
图14是示出根据第四实施例的发光器件的侧截面图;
图15是示出根据第五实施例的发光器件的侧截面图;
图16是示出根据实施例的包括发光器件的发光器件封装的侧截面图;
图17是示出根据实施例的显示设备的分解透视图;
图18是示出根据实施例的显示设备的视图;以及
图19是示出根据实施例的照明设备的透视图。
具体实施方式
在实施例的描述中,将会理解的是,当层(或膜)、区域、图案、或结构被称为在另一衬底、另一层(或膜)、另一区域、另一焊盘、或另一图案“上”或“下”时,它能够“直接”或“间接”在另一衬底、层(或膜)、区域、焊盘或图案上,或者也可以存在一个或多个中间层。已经参考附图描述了层的这样的位置。
出于方便或清楚的目的,附图中所示的每层的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示意性绘制。另外,元件的尺寸没有完全反映真实尺寸。
图1是示出根据第一实施例的发光器件100的侧截面图。
参考图1,根据第一实施例的发光器件100包括第一电极160;在第一电极160上的粘附层158;在粘附层158上的反射层157;在反射层157的顶表面的外围部分上的保护层155;在反射层157上的欧姆接触层156;发光结构145,该发光结构145形成在欧姆接触层56和保护层155上以产生光;在发光结构145的顶表面上的纳米管层135;在发光结构145的侧表面上的钝化层180、以及在纳米管层135上的第二电极170。
第一电极160不仅支撑其上的多个层,而且用作电极。换言之,第一电极160可以包括具有导电性的支撑构件。第一电极160可以与第二电极170一起将电力提供到发光结构145。
第一电极160可以包括从由钛(Ti)、铬(Cr)、镍(Ni)、铝(Al)、铂(Pt)、金(Au)、钨(W)、铜(Cu)、钼(Mo)、铜钨(Cu-W)以及载具晶圆(包括Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe或者GaN)组成的组中选择的至少一个。
第一电极160的厚度可以根据发光器件100的设计而变化。例如,第一电极160的厚度可以处于大约30μm至大约500μm的范围内。
第一电极160可以被镀和/或沉积在发光结构145下面,或者可以以片的形式附着,但是实施例不限于此。
粘附层158可以形成在第一电极160上。粘附层158用作结合层并且形成在反射层157下面。粘附层158接触反射层157以增强反射层157和第一电极160之间的粘附强度。
粘附层158可以包括阻挡金属或者结合金属。例如,粘附层158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。
然而,如果通过镀方案或者沉积方案替代结合方案来形成第一电极160,那么可以不形成粘附层158。
反射层157可以形成在粘附层158上。反射层157反射从发光结构145入射的光以提高发光器件100的发光效率。
反射层157可以包括具有高反射率的材料。反射层157可以包括从由Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au以及Hf,或者包括上述材料的至少两种的合金组成的组中选择的至少一个,但是实施例不限于此。反射层157可以具有包括诸如IZO(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO(Al-Ga-ZnO)、IGZO(In-Ga-ZnO)、IZTO(铟锌锡氧化物)、IAZO(铟铝锌氧化物)、IGTO(铟镓锡氧化物)或者ATO(铝锌氧化物)的透明导电材料以及金属的多层结构。例如,反射层157可以具有诸如IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni或者AZO/Ag/Ni的多层结构。
保护层155可以形成在反射层157的顶表面的外围部分上。换言之,保护层155可以形成在发光结构145、欧姆接触层156以及反射层157之间的外围部分上。
保护层155可以包括电绝缘材料或者具有低于发光结构145的导电性的导电性的材料。例如,保护层155可以包括从由Si02、SixOy、Si3N4、SixNy、SiOxNy、Al2O3以及TiO2组成的组中选择的至少一个。在这样的情况下,保护层155可以防止发光结构145与第一电极160电短路,使得能够提高发光器件100的可靠性。
保护层155可以包括表现优异的粘附强度的金属材料。例如,保护层155可以包括从由Ti、Ni、Pt、Pd、Rh、Ir以及W组成的组中选择的至少一个。在这样的情况下,保护层155增强发光结构145和反射层157之间的粘附强度,使得能够提高发光器件100的可靠性。在以单独的芯片为单位划分多个芯片的激光划片工艺和当执行芯片分离工艺时移除衬底的LLO(LLO)工艺中保护层155不会破碎从而没有出现碎片。因此,能够提高发光器件100的可靠性。另外,当保护层155欧姆接触第一导电半导体层150时,电流流过保护层155。因此,在垂直方向上重叠保护层155的有源层149可以产生光,使得能够更多地提高发光器件100的发光效率。例如,如果第一导电半导体层150是P型半导体层,那么保护层155可以包括欧姆接触P型半导体的Ti、Ni或者W,但是实施例不限于此。
欧姆接触层156欧姆接触发光结构145的第一导电半导体层150,使得电力能够被平滑地提供到发光结构145。
详细地,欧姆接触层156可以选择性地包括透明导电材料或者金属。通过使用从由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)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx/Au以及Ni/IrOx/Au/ITO组成的组中选择的至少一个可以以单层结构或者多层结构实现欧姆接触层156。
同时,如果反射层157欧姆接触发光结构145,那么可以不形成欧姆接触层156。
CBL(电流阻挡层)154可以形成在欧姆接触层156上使得欧姆接触层156接触第一导电半导体层150。CBL 154的至少一部分可以在垂直方向上重叠第二电极170。CBL 154阻挡通过欧姆接触层156提供到第一导电半导体层150的电流。因此,在CBL 154处和在CBL 154的附近能够阻挡电流被提供到第一导电半导体层150。换言之,CBL 154尽可能地阻挡电流沿着第一电极160和第二电极170之间的最短的路径集中。相反地,电流流入欧姆接触层156和第一导电半导体层150之间的除了CBL 154之外的区域,使得电流能够在第一导电半导体层150的整个区域上均匀地流动。因此,能够显著地提高发光效率。
尽管通过CBL 154防止电流沿着第一电极160和170之间的最短路径流动,但是流过CBL 154的外围部分的电流在与CBL 154相邻的第一导电半导体层150中的第一和第二电极160和170之间的最短路径上流动。因此,流过第一电极160和第二电极170之间的最短路径的电流量可以与通过其它电流路径在第一导电半导体层150中流动的电流量相类似或者相同。
CBL 154可以包括具有低于欧姆层156的导电性的导电性的材料或者具有电绝缘性能的材料、或者与第一导电层150形成肖特基接触的材料。例如,CLB 154可以包括从由ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、ZnO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、Ti、Al以及Cr组成的组中选择的至少一个。
同时,CBL 154可以被布置在欧姆接触层156和第一导电半导体层150之间,或者被布置在反射层157和欧姆接触层156之间,但是实施例不限于此。
另外,CBL 154可以形成在形成在欧姆接触层156中的凹陷内部,从欧姆接触层156突出,或者形成在从欧姆接触层156的顶表面到其底表面的孔内部,但是实施例不限于此。
CBL 154防止电流集中在第一和第二电极160和170之间的最短路径上,使得能够提高发光器件100的发光效率。
发光结构145可以形成在欧姆接触层156和保护层155上。
发光结构145可以包括III至V族元素的多个化合物半导体材料。
发光结构层145可以包括第一导电半导体层150、在第一导电半导体层150上的有源层140、以及在有源层上的第二导电半导体层130。
第一导电半导体层150可以形成在保护层155、欧姆接触层156以及CBL 154的一部分上。第一导电半导体层150可以包括包含P型掺杂物的P型半导体层。P型半导体层可以包括III至V族元素的化合物半导体材料。例如,P型半导体层可以包括从由GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP以及AlGaInP组成的组中选择的一个。P型掺杂物可以包括Mg、Zn、Ga、Sr或者Ba。第一导电半导体层150可以具有单层结构或者多层结构,但是实施例不限于此。
第一导电半导体层150将多个载流子提供到有源层140。
有源层140形成在第一导电半导体层150上,并且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一个,但是实施例不限于此。
如果有源层140具有量子阱结构,那么有源层140可以具有单量子阱结构,该单量子阱结构包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)的组成式的阱层,和具有InaAlbGa1-a-bN(0≤a≤1,0≤b≤1,0≤a+b≤1)的组成式的势垒层。阱层可以包括具有低于势垒层的能带隙的能带隙的材料。
有源层140可以具有包括III至V族元素的化合物半导体材料的阱层和势垒层的堆叠结构。组成有源层140的化合物半导体材料可以包括GaN、InGaN或者AlGaN。因此,有源层140可以包括InGaN阱/GaN势垒层、InGaN阱/AlGaN势垒层、或者InGaN阱/InGaN势垒层的堆叠结构,但是实施例不限于此。
有源层140可以通过从第一和第二导电半导体层112和116提供的空穴和电子的复合产生具有与根据有源层140的半导体材料确定的带隙相对应的波长的光。
尽管未示出,导电包覆层可以形成在有源层140上和/或下面。包覆层可以包括AlGaN基半导体。例如,掺杂有P型掺杂物的P型包覆层被布置在第一导电半导体层150和有源层140之间,并且掺杂有N型掺杂物的N型包覆层可以被布置在有源层140和第二导电半导体层130之间。
导电包覆层防止被提供到有源层140的多个空穴和电子被传输到第一和第二导电半导体层150和130。因此,由于导电包覆层使得更大量的提供到有源层140的空穴和电子相互复合,从而能够提高发光器件100的发光效率。
第二导电半导体层130可以形成在有源层140上。第二导电半导体层130可以包括包含N型掺杂物的N型半导体层。第二导电半导体层130可以包括III至V族元素的化合物半导体材料。例如,第二导电半导体层130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。N型掺杂物可以包括Si、Ge、Sn、Se或者Te。第二导电半导体层130可以具有单层结构或者多层结构,但是实施例不限于此。
粗糙结构132可以形成在第二导电半导体层130的顶表面上以提高光提取效率。粗糙结构132可以是通过湿法蚀刻工艺形成的随机图案或者通过构图工艺形成的诸如光子晶体结构的周期图案,但是实施例不限于此。
粗糙结构132可以周期性地具有凹形和凸形。凹形和凸形可以具有圆表面或者收敛于顶点的两个相对的倾斜表面。
例如,粗糙结构132可以具有光子晶体结构以选择性地透射或者反射具有特定波长带的光。粗糙结构132可以具有大约50nm至大约3000nm的周期,但是实施例不限于此。
同时,具有与第一导电半导体层150的极性相反的极性的半导体层可以形成在第一导电半导体层150下面。第一导电半导体层150可以包括P型半导体层,并且第二导电半导体层130可以包括N型半导体层。相反地,第一导电半导体层150可以包括N型半导体层,并且第二导电半导体层130可以包括P型半导体层。因此,发光结构145可以具有N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构、以及P-N-P结结构中的至少一个。
包括CNT(碳纳米管)的纳米管层135可以形成在发光结构145的第二导电半导体层130的顶表面上。
碳纳米管是具有通过相互链接由六个碳组成的六边形形成的管的形状的纳米尺寸的碳结构。碳纳米管表现高导电性和导热性,并且具有透明的光学性能。通过电弧放电方案、激光气化方案、等离子体增强化学气相沉积方案、热化学气相沉积方案、气相生长方案、电解方案、以及火焰合成方案中的至少一个形成碳纳米管,但是实施例不限于此。
通过在发光结构145上涂覆多个碳纳米管可以形成纳米管层135,或者可以以膜的形式制备纳米管层135并且将其附着到发光结构145。
例如,纳米管层135可以是具有处于大约10nm至大约10μm的范围内的厚度的薄膜。纳米管层135可以具有根据形成在第二导电半导体层130的顶表面上的粗糙结构132的形状的图案。
因为纳米管层135形成在发光结构145的顶表面上并且具有高导电性,所以纳米管层135将电流均匀地扩展到发光结构145,使得能够防止电流集中在第二电极170和第二电极170的外围部分上。因此,能够提高发光器件100的光提取效率。为了最大化电流的扩展,优选地,纳米管层135必须形成为与发光结构145的顶表面的面积的至少70%相对应的面积或者必须具有预定的图案,但是实施例不限于此。
因为纳米管层135具有高导热性,所以从发光结构145发射的热可以被有效地散发到外部。
尽管纳米管层135是透光的,但是因为纳米管层135的折射率可以小于发光结构145的折射率,所以能够由于折射率差而提高光提取效率。
因为纳米管层135允许电流被平滑地提供到半导体和金属,所以纳米管层135可以减少第二电极170和第二导电层130之间的接触电阻。
钝化层180可以至少形成在发光结构145的侧表面上。详细地,钝化层180的一端形成在第二导电半导体层130的顶表面的外围部分处,并且钝化层180的相反端通过经过或者跨过发光结构145的侧表面可以延伸到保护层155的顶表面,但是实施例不限于此。换言之,钝化层180可以通过第一导电半导体层150、有源层140以及第二导电半导体层130的侧表面从保护层155的顶表面延伸到第二导电半导体层130的顶表面的外围部分。
钝化层180可以防止发光结构145与诸如外部电极的导电构件电短路。例如,钝化层180可以包括绝缘材料,其包括SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、TiO2或者Al2O3,但是实施例不限于此。
第二电极170可以形成在纳米管层135上。
第二电极170可以具有包括从由Au、Ti、Ni、Cu、Al、Cr、Ag以及Pt组成的组中选择的至少一个的多层结构或者单层结构。
在下文中,将会详细地描述根据第一实施例的制造发光器件的方法。
图2至图11是示出根据第一实施例的发光器件的制造工艺的视图。
参考图2,发光结构145可以形成在生长衬底110上。
例如,生长衬底110可以包括从由蓝宝石(Al2O3)、SiC、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP以及Ge组成的组中选择的至少一个,但是实施例不限于此。
从生长衬底110顺序地生长第二导电半导体层130、有源层140以及第一导电半导体层150,从而形成发光结构145。
例如,通过MOCVD(金属有机化学气相沉积)方案、CVD(化学气相沉积)方案、PECVD(等离子体增强化学气相沉积)方案、MBE(分子束外延)方案以及HVPE(氢化物气相外延)方案中的一个可以形成发光结构145,但是实施例不限于此。
同时,缓冲层(未示出)或者未掺杂的半导体层(未示出)可以额外地地形成在发光结构145和生长衬底110之间以减少发光结构145和生长衬底110之间的晶格常数错配。
缓冲层可以包括从由InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlInN、AlN、以及InN组成的组中选择的一个,但是实施例不限于此。
参考图3,保护层155和CBL 154可以形成在发光结构145的顶表面上。
保护层155可以形成在第一导电半导体层150上的芯片边界区域,即,第一和第二芯片T1和T2之间的边界区域处。其后,第一和第二芯片区域T1和T2可以进行划片工艺使得第一和第二芯片区域T1和T2相互分离,从而制造单元发光器件。因此,每个芯片区域T1或者T2可以被定义为用于单元发光器件的获取的区域。
通过使用掩模图案可以在第一和第二芯片区域T1和T2之间的边界区域的附近形成保护层155。因为图3是2D截面视图,所以图3示出保护层155形成在第一和第二芯片区域T1和T2之间的仅边界区域的附近。然而,实际上,保护层155可以形成在一个芯片区域和与该芯片区域相邻的所有芯片区域之间的所有边界区域的附近。当在平面图中看时,保护层155可以具有环形、回路形状或者框架形状。通过诸如溅射方案、电子束沉积方案以及PECVD(等离子体增强化学气相沉积)方案的各种沉积方案可以形成保护层155。
保护层155防止发光结构145与第一电极160电气短路,或者增强发光结构145和反射层157之间的粘附强度,从而能够提高发光器件100的可靠性。
CBL 154可以形成在第一导电半导体层150上,其至少一部分垂直地重叠要在后续工艺中形成的第二电极170。
CBL 154和保护层155可以包括相同的材料并且可以通过相同的工艺同时形成,或者可以包括不同的材料并且可以彼此分离地形成。
CBL 154可以具有比保护层155的厚度薄的厚度。换言之,保护层155的顶表面可以比CBL 154的顶表面高。
通过沉积方案或者镀方案可以形成CBL 154和保护层155。
保护层155和CBL 154可以具有电绝缘性或者可以包括肖特基接触第一导电半导体层150的材料。换言之,保护层155和CBL 154可以包括从由ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、ZnO、SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、Al2O3、TiOx、Ti、Al、以及Cr组成的组中选择的至少一个。
参考图4,欧姆接触层156形成在第一导电半导体层150和CBL154上,并且反射层157可以形成在欧姆接触层156和保护层155上。
CBL 154被构造为填充欧姆接触层156。
通过电子束沉积方案、溅射方案以及PECVD(等离子体增强化学气相沉积)方案中的一个可以形成欧姆接触层156和反射层157。
参考图5,粘附层158可以形成在反射层157上,并且第一电极160可以形成在粘附层158上。
通过粘附层158可以稳固地结合第一电极160。同时,如果通过沉积方案或者镀方案形成第一电极160,那么可以不形成粘附层158。
参考图6,在将衬底110旋转180度之后,可以移除生长衬底110。
通过LLO(激光剥离)方案、CLO(化学剥离)方案以及物理磨削方案可以移除生长衬底110。
LLO工艺是将激光束照射到生长衬底110和第二导电半导体层130之间的界面,从而衬底110能够与第二导电半导体层130分离。
化学蚀刻工艺包括移除衬底110使得暴露第二导电半导体层130的湿法蚀刻工艺。
通过使用物理磨削从顶表面顺序地磨削生长衬底110使得暴露第二导电半导体层130。
可以额外地执行清洁工艺以移除在移除衬底110之后剩余在第二导电半导体层130的顶表面上的衬底110的残余。清洁工艺可以包括使用氧气或者氮气的灰化处理或者等离子体处理。
当生长衬底110被移除时,能够暴露第二导电半导体层130的顶表面。
参考图7,沿着第一和第二芯片区域T1和T2之间的边界区域执行隔离蚀刻工艺以分离包括发光结构145的单元芯片区域。通过隔离蚀刻工艺可以暴露第一和第二芯片区域T1和T2之间的边界区域105的保护层155。
通过隔离蚀刻工艺可以倾斜发光结构145的侧表面。
同时,粗糙结构132可以形成在发光结构145的顶表面上,即,第二导电半导体层130的顶表面上。
隔离蚀刻工艺可以包括诸如ICP(电感耦合等离子体)的干法蚀刻工艺。
粗糙结构132可以通过湿法蚀刻工艺具有随机图案,或者可以根据掩模图案具有光子晶体结构,但是实施例不限于此。
参考图8,钝化层180形成在发光结构145的至少侧表面上,以及在第一和第二芯片区域T1和T2之间的保护层155上。换言之,钝化层180接触第一和第二芯片区域T1和T2之间的边界区域105的保护层的顶表面。钝化层180可以通过经过或者跨过第一导电半导体层150、有源层140以及第二导电半导体层130延伸到第二导电半导体层130的顶表面的外围部分。
钝化层180防止发光结构145与诸如外部电极的导电支撑构件电短路。钝化层180可以包括绝缘材料,其包括SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、TiO2或者Al2O3,但是实施例不限于此。
通过诸如电子束沉积方案和PECVD方案或者溅射方案的各种沉积工艺可以形成钝化层180。
在已经形成钝化层180之后通过使用钝化层180作为掩模可以在第二导电半导体层130的顶表面上形成粗糙结构132。
换言之,可以在形成钝化层180之前,或者在已经形成钝化层180之后,形成粗糙结构132。
参考图9,纳米管层135可以形成在发光结构145的顶表面上,即,第二导电半导体层130上。
通过诸如旋涂或者浸涂方案的涂覆方案可以形成纳米管层135,或者可以以膜的形式制备纳米管层并且将其附着到发光结构145。然而,实施例不限于此。
纳米管135可以选择性地形成在第二导电半导体层130的顶表面上。例如,纳米管层135可以形成在第二导电半导体层130的整个区域上或者在具有与第二导电半导体层130的面积的至少70%相对应的面积的区域上。
参考图10,第二电极170可以形成在纳米管层135上。可以镀或者沉积第二电极170。
参考图11,执行芯片分离工艺以切割第一和第二芯片区域T1和T2之间的边界区域,从而将多个芯片划分为单个芯片的单元。因此,能够制造根据实施例的发光器件100。
芯片分离工艺可以包括通过使用刀片施加物理力来划分芯片的断裂工艺、通过将激光束照射到芯片边界区域来划分芯片的激光划片工艺、以及包括湿法蚀刻工艺或者干法蚀刻工艺的蚀刻工艺,但是实施例不限于此。
图12是示出根据第二实施例的发光器件100A的侧截面图。
根据第二实施例的发光器件100A具有与第一实施例相同的结构,不同之处在于纳米管层的形状。因此,相同的附图标记将会被分配给与第一实施例的元件相同的第二实施例的元件,并且其详述将会被省略。
参考图12,根据第二实施例的发光器件100A包括第一电极160;在第一电极160上的粘附层158;在粘附层158上的反射层157;在反射层157的顶表面的外围部分上的保护层155;在反射层157上的欧姆接触层156;发光结构145,该发光结构145形成在欧姆接触层156和保护层155上以产生光;纳米管层135a,该纳米管层135a选择性地形成在发光结构145的顶表面上;在发光结构145的侧表面上的钝化层180;以及在发光结构145上的第二电极170a。
第二电极170a可以直接地接触发光结构145的顶表面,即,第二导电半导体层130的顶表面。
为此,在选择性地移除与用于第二电极170a的区域相对应的纳米管层135a之后,在纳米管层135a的移除的区域处形成第二电极170a使得第二电极170a直接地接触第二导电半导体层130。
在第二电极170a已经形成在第二导电半导体层130上之后,在第二电极170a周围的第二导电半导体层130上通过使用掩膜可以形成纳米管层135a,但是实施例不限于此。换言之,纳米管层135a围绕第二电极170a。
图13是示出根据第三实施例的发光器件100B的侧截面图。
根据第三实施例的发光器件100B具有与第一实施例相同的结构,不同之处在于纳米管层的形状。因此,相同的附图标记将会被分配给与第一实施例的元件相同的第三实施例的元件,并且其详情将会被省略。
参考图13,根据第三实施例的发光器件100B包括第一电极160;在第一电极160上的粘附层158;在粘附层158上的反射层157;在反射层157的顶表面的外围部分上的保护层155;在反射层157上的欧姆接触层156;发光结构145,该发光结构145形成在欧姆接触层156和保护层155上以产生光;纳米管层135b,该纳米管层135b选择性地形成在发光结构145的顶表面上;在发光结构145的侧表面上的钝化层180;以及在纳米管层135b上的第二电极170。
可以在第二电极170和第二导电半导体层130之间的区域处形成纳米管层135b,以便于减少第二电极170和第二导电半导体层130之间的接触电阻。换言之,纳米管层135b可以具有与第二电极170的面积相同的面积。
为此,在构图纳米管层135b之后,第二电极170可以仅形成在纳米管层135b上。
在顺序地形成纳米管层135b和第二电极170之后,顺序地并且选择性地移除第二电极170和纳米管层135b,使得可以形成具有相同的尺寸和相同的图案的第二电极170和纳米管层135b。
图14是示出根据第四实施例的发光器件100C的侧截面图。
根据第四实施例的发光器件100C具有与第一实施例的结构相同的结构,不同之处在于第二电极170b形成在第二导电半导体层130和纳米管层135c上。因此,相同的附图标记将会被分配给与第一实施例的元件相同的第四实施例的元件,并且其详情将会被省略。
参考图14,在根据第四实施例的发光器件100C中,第二电极170b的底表面可以接触第二导电半导体层130和纳米管层135c。
为此,可以移除纳米管层135c的一部分以暴露第二导电半导体层130。第二电极170b经过纳米管层135c使得第二电极170b重叠纳米管层135c的一部分。
第二电极170b接触第二导电半导体层130,并且经过纳米管层135c以从第二导电半导体层130延伸到纳米管层135c的顶表面。另外,第二电极170b可以形成在纳米管层135c的一部分处以重叠纳米管层135c的一部分。
图15是示出根据第五实施例的发光器件200的侧截面图。
参考图15,根据第五实施例的发光器件200包括生长衬底210;在生长衬底210上的包括第一导电半导体层212、有源层214以及第二导电半导体层216的发光结构220;在第一导电半导体层212上的第一电极230;在第二导电半导体层216上的纳米管层250;在纳米管层250上的第二电极260;以及在至少发光结构220的外围部分处的钝化层270。
生长衬底210可以包括蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、Si、GaP、InP以及Ge中的至少一个。
发光结构220可以包括III至V族元素的化合物半导体材料。
第一导电半导体层212可以包括掺杂有N型掺杂物的N型半导体层,并且第二导电半导体层216可以包括掺杂有P型掺杂物的P型半导体层,但是实施例不限于此。
纳米管层250可以形成在第二导电半导体层216上。
纳米管层250扩展从第二电极260提供的电流使得电流能够被提供到第二导电半导体层216的整个区域。
第二电极260可以从第二导电半导体层216延伸,同时经过纳米管层250。
在这样的情况下,被提供到直接地接触第二电极260的第二导电半导体层216的电流量大于通过纳米管层250提供到第二导电半导体层216的电流量。因此,从有源层214的整个区域均匀地发射光。
因此,CBL 240可以形成在直接地接触第二电极260的第二导电半导体层216上。CBL 240具有大于至少两个第二电极160的面积的尺寸。从第二电极260提供的电流可以通过CBL 240以最小量提供或者可以由于CBL 240而根本不提供。相反地,在通过纳米管层250已经扩展从第二电极260提供的电流之后,电流可以均匀地提供到第二导电半导体层216。因此,从有源层214发射均匀的光使得能够提高发光器件200的发光效率。
钝化层270可以形成在除了第一和第二电极230和260之外的发光结构220的外围部分处。例如,钝化层270可以形成在第一导电半导体层212的侧表面的外围部分、有源层214的侧表面的外围部分、第二导电半导体层215的外围部分以及第二导电半导体层215的顶表面上。
钝化层270可以包括绝缘材料,其包括SiO2、SiOx、SiOxNy、Si3N4、TiO2或者Al2O3,但是实施例不限于此。
尽管未示出,纳米管层250没有形成在通过第二电极260形成的贯通孔中,而是可以以纳米管层250至少覆盖CBL的整个区域的方式形成在CBL上。换言之,在形成纳米管层以覆盖CBL的整个区域之后,第二电极可以形成在与CBL相对应的纳米管层上。CBL可以形成在与第二电极相对应的纳米管层和第二半导体层之间。因此,第二电极没有接触CBL。
尽管未示出,粗糙结构可以形成在第二导电半导体层216上。
图16是根据实施例的包括发光器件的发光器件封装30。
参考图16,发光器件封装30包括主体20、被安装在主体20中的第一和第二电极层31和32、被提供在主体20中并且电连接到第一和第二电极层31和32的发光器件100以及围绕主体20上的发光器件100的成型构件40。
主体20可以包括硅、合成树脂或者金属材料。当从顶部看时,主体20具有带有开口的上部并且形成有倾斜内壁的空腔。
第一和第二电极层31和32相互电隔离并且经过主体20。详细地,第一和第二电极层31和32的一端被布置在空腔50中并且第一和第二电极层31和32的另一端附着到主体20的外表面并且暴露到外部。
第一和第二电极层31和32将电力提供到发光器件100并且通过反射从发光器件100发射的光提高光效率。此外,第一和第二电极层31和32将从发光器件100产生的热散发到外部。
发光器件100能够被安装在主体20上或者第一或者第二电极层31或32上。
发光器件100的布线60可以电连接到第一和第二电极层31和32中的一个,但是实施例不限于此。在这样的情况下,没有连接到布线60的电极层可以电连接到发光器件100的后表面。
成型构件40围绕发光器件100以保护发光器件100。另外,成型构件40可以包括荧光(luminescent)材料以通过荧光材料改变从发光器件100发射的光的波长。
根据实施例的发光器件或者发光器件封装能够被应用于照明单元。照明单元具有多个发光器件或者多个发光器件封装的阵列结构。照明单元可以包括如图17和图18中所示的显示装置和图19中所示的照明装置。另外,照明单元可以包括照明灯、信号灯、车辆的头灯以及电子标识牌。
图17是示出根据实施例的显示装置的分解透视图。
参考图17,显示装置1000包括导光板1041;发光模块1031,该发光模块1031用于将光提供给导光板1041;反射构件1022,该反射构件1022设置在导光板1041的下方;光学片1051,该光学片1051设置在导光板1041上方;显示面板1061,该显示面板1061设置在光学片1051上方;以及底盖1011,该底盖1011用于容纳导光板1041、发光模块1031以及反射构件1022。然而,实施例不限于上述结构。
底盖1011、反射片1022、导光板1041以及光学片1051可以组成照明单元1050。
导光板1041扩散从发光模块1031提供的光以提供表面光。导光板1041可以包括透明材料。例如,导光板1041可以包括诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)的丙烯基树脂、PET(聚对苯二甲酸乙二酯)、PC(聚碳酸酯)、COC(环烯烃共聚合物)以及PEN(聚邻苯二甲酸酯)树脂中的一个。
发光模块1031被布置在导光板1041的一侧处以将光提供给导光板1041的至少一侧。发光模块1031用作显示装置的光源。
提供至少一个发光模块1031以直接或间接地从导光板1041的一侧提供光。发光模块1031可以包括根据实施例的发光器件封装30和基板1033。发光器件封装30被布置在基板1033上同时以预定的间隔相互隔开。基板1033可以包括印刷电路板(PCB),但是实施例不限于此。另外,基板1033还可以包括金属核PCB(MCPCB)或者柔性PCB(FPCB),但是实施例不限于此。如果发光器件封装30被安装在底盖1011的侧面上或者散热板上,那么可以省略基板1033。散热板部分地接触底盖1011的顶表面。因此,从发光器件封装30产生的热能够通过散热板发射到底盖1011。
另外,发光器件封装30被布置为发光器件封装30的出光表面与导光板1041隔开预定的距离,但是实施例不限于此。发光器件封装30可以将光直接或者间接地提供给是导光板1041的一侧的光入射表面,但是实施例不限于此。
反射构件1022被布置在导光板1041的下方。反射构件1022朝着显示面板1061反射通过导光板1041的底表面向下行进的光,从而提高显示面板1061的亮度。例如,反射构件1022可以包括PET、PC或者PVC树脂,但是实施例不限于此。反射构件1022可以用作底盖1011的顶表面,但是实施例不限于此。
底盖1011可以在其中容纳导光板1041、发光模块1031以及反射构件1022。为此,底盖1011具有容纳部分1012,其具有带有开口的顶表面的盒形状,但是实施例不限于此。底盖1011能够与顶盖(未示出)耦接,但是实施例不限于此。
能够通过使用金属材料或者树脂材料通过按压工艺或者挤出工艺制造底盖1011。另外,底盖1011可以包括具有优异的导热性的非金属材料或者金属材料,但是实施例不限于此。
例如,显示面板1061是包括彼此相对的第一和第二透明基板和插入在第一和第二基板之间的液晶层的LCD面板。偏振板能够附着到显示面板1061的至少一个表面,但是实施例不限于此。显示面板1061通过阻挡从发光模块1031产生的光或者允许光从其经过来显示信息。显示装置1000能够被应用于各种便携式终端、笔记本计算机的监视器、膝上电脑的监视器以及电视。
光学片1051被布置在显示面板1061和导光板1041之间并且包括至少一个透射片。例如,光学片1051包括扩散片、水平和垂直棱镜片和亮度增强片中的至少一个。扩散片扩散入射光,水平和垂直棱镜片将入射光集中在显示面板1061上,并且亮度增强片通过重新使用丢失的光提高亮度。另外,保护片能够被设置在显示面板1061上,但是实施例不限于此。
导光板1041和光学片1051能够被设置在发光模块1031的光路径中作为光学构件,但是实施例不限于此。
图18是示出根据实施例的显示装置的截面图。
参考图18,显示装置1100包括底盖1152、其上布置发光器件封装30的基板1120、光学构件1154以及显示面板1155。
基板1120和发光器件封装30可以组成发光模块1060。另外,底盖1152、至少一个模块1060以及光学构件1154可以组成照明单元(未示出)。
底盖1151可以设置有容纳部分1153,但是实施例不限于此。
光学构件1154可以包括透镜、导光板、扩散片、水平和垂直棱镜片以及亮度增强片中的至少一个。导光板可以包括PC或者PMMA(甲基丙烯酸甲酯)。导光板能够被省略。扩散片扩散入射光,水平和垂直棱镜片将入射光集中在显示面板1155上,并且亮度增强片通过重新使用丢失的光提高亮度。
光学构件1154被布置在发光模块1060的上方以将从发光模块1060发射的光转换为表面光。另外,光学构件1154可以扩散或者收集光。
图19是示出根据实施例的照明装置的透视图。
参考图19,照明装置1500包括外壳1510;发光模块1530,该发光模块1530被安装在外壳1510中;以及连接端子1520,该连接端子1520被安装在外壳1510中以从外部电源接收电力。
优选地,外壳1510包括具有优异的散热性能的材料。例如,外壳1510包括金属材料或者树脂材料。
发光模块1530可以包括基板1532,和被安装在基板1532上的发光器件封装30。发光器件封装30被相互隔开或者以矩阵的形式布置。
基板1532包括印有电路图案的绝缘构件。例如,基板1532包括PCB、MCPCB、FPCB、陶瓷PCB、FR-4基板。
另外,基板1532可以包括有效地反射光的材料。涂层能够形成在基板1532的表面上。这时,涂层具有有效地反射光的白色或者银色。
至少一个发光器件封装30被安装在基板1532上。每个发光器件封装30可以包括至少一个LED(发光二极管)芯片。LED芯片可以包括发射具有红、绿、蓝或者白色的可见光的LED,和发射UV光的UV(紫外线)LED。
发光模块1530的发光器件封装30能够不同地组合以提供各种颜色和亮度。例如,能够布置白色LED、红色LED以及绿色LED以实现高显色指数(CRI)。
连接端子1520电连接到发光模块1530以将电力提供给发光模块1530。连接端子1520具有与外部电源插座螺旋耦合的形状,但是实施例不限于此。例如,能够以被插入到外部电源的插头的形式制备连接端子1520或者通过布线将连接端子1520连接到外部电源。
根据实施例,制造发光器件的方法包括下述步骤:制备包括导电支撑构件的第一电极;在第一电极上形成包括第一半导体层、有源层以及第二半导体层的发光结构;在发光结构上形成包括多个碳纳米管的纳米管层;以及在发光结构上形成第二电极。
根据实施例,纳米管层形成在发光结构上以均匀地扩展电流,从而防止电流集中。因此,能够提高发光器件的发光效率。
根据实施例,纳米管层形成在发光结构上,使得通过纳米管层能够快速地散发从发光结构发射的热。
根据实施例,形成具有小于发光结构的折射率的折射率的纳米管层,从而由于发光结构和纳米管层之间的折射率差使得能够提高发光器件的光提取效率。
根据实施例,纳米管层形成在发光结构和电极之间使得能够减少发光结构和电极之间的接触电阻。因此,提供到电极的电流能够更加平滑地流到发光结构。
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。

Claims (15)

1.一种发光器件,包括:
发光结构,所述发光结构包括第一半导体层、有源层以及第二导电半导体层;
在所述发光结构上的包括碳纳米管的纳米管层;
在所述第一和第二半导体层中的一个上的第一电极;以及
在所述第一和第二半导体层的另一个上的第二电极。
2.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述纳米管层具有处于大约10nm至大约10μm的范围内的厚度。
3.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述纳米管层形成在与所述发光结构的顶表面的面积的至少70%相对应的面积处。
4.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述纳米管层被构图,并且所述第二电极具有与所述纳米管层的面积相同的面积。
5.根据权利要求4所述的发光器件,其中所述纳米管层被布置在所述第二电极和所述第二半导体层之间。
6.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第二电极接触所述第二半导体层。
7.根据权利要求6所述的发光器件,其中所述第二电极被构图,并且所述纳米管层形成在所述第二半导体层上并且包围所述第二电极。
8.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述纳米管层具有小于所述发光结构的折射率的折射率。
9.根据权利要求1所述的发光器件,进一步包括在所述发光结构上的凹凸结构。
10.根据权利要求9所述的发光器件,其中所述纳米管层具有与所述凹凸结构相对应的形状。
11.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一电极包括具有导电性的支撑构件。
12.根据权利要求1所述的发光器件,进一步包括在所述第一电极和所述发光结构之间的欧姆接触层和反射层中的至少一个。
13.根据权利要求12所述的发光器件,进一步包括电流阻挡层,所述电流阻挡层被布置在所述反射层和所述欧姆接触层中至少一个和所述发光结构之间并且在垂直方向中部分地重叠所述第二电极。
14.根据权利要求12所述的发光器件,进一步包括在所述反射层和所述发光结构之间的外围部分处的保护层。
15.根据权利要求1所述的发光器件,进一步包括在所述发光结构的至少侧表面上的钝化层。
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