CN103094445A - 具不均匀侧边的发光二极管结构 - Google Patents
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Abstract
本发明是有关于一种具不均匀侧边的发光二极管结构，可用于诸如一般发光二极管、高压发光二极管、交流电发光二极管等发光二极管领域；其发光区域的侧边透过蚀刻的手段，制作为具有凹入部和凸出部交错的不均匀表面；在其结构可达到较大的侧边出光面积之下，发光二极管的发光效率得以提升。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光二极管结构，尤指一种具有不均匀侧边以提高出光效率的发光二极管结构。
背景技术
由于近代石化能源逐渐匮乏，对节能产品需求日益扩大，因此发光二极管(LED)的技术有长足的进步。而在石油价格不稳定的条件之下，全球各个国家积极地投入节能产品的开发，将发光二极管应用于省电灯泡便是此一趋势下的产物。此外，随着发光二极管技术的进步，白光或其它颜色(例如：蓝光)发光二极管的应用也逐渐广泛。随着发光二极管的技术日益成熟，应用的领域也越来越多。发光二极管在照明上的一些应用，包括住宅领域：壁灯、夜灯(这部分应用的亮度要求不高，因此是最早使用发光二极管光源的领域)、辅助照明灯、庭园灯、阅读灯；设施领域：紧急指示灯，医院用病床灯；商店领域：聚光灯、崁灯、桶灯、灯条；户外领域：建筑外观、太阳能灯；以及灯光表演等。
发光二极管除了由于耗电低、不含汞、寿命长、二氧化碳排放量低等优势外，全球各国政府禁用汞的环保政策，也驱使研究人员投入白光发光二极管的研发与应用。在全球环保风潮方兴未艾之际，被喻为绿色光源的发光二极管可符合全球的主流趋势，如前所指，其已普遍应用于3C产品指示器与显示设备之上；而再随着发光二极管生产良率的提高，单位制造成本也已大幅降低，因此发光二极管的需求持续增加。
承前所述，此刻开发高亮度的发光二极管已成为各国厂商的研发重点，然而当前的发光二极管仍存在缺陷，使得发光效率无法达到最佳状态。
于过去技术中，曾选择采用覆晶式结构或是垂直式电极结构来提升发光效率。由于一般发光二极管是采用将蓝宝石基板直接黏在杯座上的封装方式；然而这样的封装方式会使光在输出时，会受到黏接垫片及金属打线的阻挡而导致发光亮度降低，因此有采用覆晶式结构来改善光会被阻挡的缺陷。
还有一种改善方式则为使用电流阻挡层。一般发光二极管的电流方向为最短路径，如此将使大部分的电流皆注入P型电极下方的区域。这样将导致大部分的光聚集在P型电极下方，因而使所产生的光被P型电极所阻挡而无法大量输出，造成光输出功率下降。因此，可使用电流阻挡层(Current Blocking Layer)来改善，此方法是使用蚀刻与化学气相沉积的方式，来将绝缘体沉积于组件结构中。用来阻挡最短的路径，因此使发光二极管的电流往其余路径来流动，进而使组件的光亮度提升。
然而，该些方法并非针对发光二极管的总出光面积做提升，因此本发明针对发光二极管结构的做进一步突破，使发光二极管的侧边具有更大的出光面积，藉以提升发光二极管的发光效率。
发明内容
本发明的主要目的，是提供一种具不均匀侧边的发光二极管结构，其是发光区域侧边具有凹入部和凸出部交错而不均匀的表面，而透过该不均匀边缘所提供的大出光面积，可增加出光效率。
为了达到上述的目的，本发明公开了一种具不均匀侧边的发光二极管结构，其包含：一基板；一N型半导体层，是设于该基板的上方；一发光层，是设于该N型半导体层的上方；及一P型半导体层，是设于该发光层的上方；其中，该N型半导体层的一上部、该发光层及该P型半导体层的侧边边缘具有复数个凹入部与复数个凸出部，该些凹入部与该些凸出部是交错排列。
除此之外，于本发明中，其中该凹入部为一圆弧或为一凹角，该些凹角的内角度介于0°～160°之间。
另于本发明中，更进一步包含一透明导电层，是设于该P型半导体层的上方，其中该透明导电层的材质为铟锡氧化物；一全向反射镜，是设于基板的下方；一P型电极，是设于该P型半导体层的上方；及一N型电极，是设于该N型半导体层的上方。
附图说明
图1：其为本发明的一较佳实施例的剖面示意图；
图2：其为本发明的一较佳实施例的俯视示意图；
图3：其为本发明的另一较佳实施例的立体示意图；
图4：其为本发明的再一较佳实施例的立体示意图；及
图5：其为本发明的一较佳实施例的剖面示意图。
【图号对照说明】
10基板 20N型半导体层
21上部 30发光层
40P型半导体层 50P型电极
60N型电极 71凹入部
72凸出部 80全向反射镜
90透明导电层
具体实施方式
为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解与认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：
于先前技术的该些发光二极管结构，虽曾尝试以增加各种特殊层面，例如透明导电层、电流阻断层等方式以使电流散布均匀而增加发光效率，但该些为电流控制上的调整，于结构上的改良调整则需另行解决，故本发明提供一种透过改良结构形体，进而提升发光二极管出光效率的发光二极管结构。且此发光二极管结构应用广泛，除了一般基础的发光二极管之外，亦适合用于高压发光二极管(HVLED)、交流电发光二极管(ACLED)等领域。
首先，请参考图1本发明的具不均匀侧边的发光二极管结构，其是包含一基板10；一N型半导体层20；一上部21；一发光层30；及一P型半导体层40。
其中，该N型半导体层20，是设于该基板10的上方，且其结构上具有一上部21；该发光层30，是设于该上部21的上方；而该P型半导体层40，是设于该发光层30的上方。
除了上述组件之外，本发明的具不均匀侧边的发光二极管结构更进一步包含一P型电极50及一N型电极60；其中，该P型电极50设置于该P型半导体层40上方，该N型电极60则设置于该N型半导体层20的上方。
于本发明中，关键技术特征为该发光层30及该P型半导体层40的侧边边缘并非平滑，而是凹凸崎岖状。请参考图2；该P型半导体层40为俯视时可见的上层结构，透过蚀刻的技术手段，其侧边边缘为凹入部71和凸出部72交错排列，进而使侧边边缘呈非平滑的凹凸崎岖状。除此之外，其下方的发光层30(未见于图中)的侧边边缘亦为凹入部71和凸出部72交错排列。由于侧边为非平面，因此该发光层30及该P型半导体层40的侧边比在相同直线距离长度下的平面边缘结构更长，因此可保有更大的出光面积。而基于该发光层30侧边出光面积的提升，因此可获得到有更好的出光效率。
对于该些凹入部71和凸出部72，其可为一圆弧或是一凹角结构，且为了让出光面积的提升为显著，凹角结构的内角度是介于0°～160°之间，避免角度过钝而近似于平面。
请参考图3，于本发明的此一较佳实施例中，凹入部71和凸出部72在蚀刻后皆形成圆弧状犹如波浪的结构；而于图4，其为本发明的另一较佳实施例，当中的凹入部71和凸出部72在蚀刻后则皆形成凹角状，形成如锯齿般的边缘。于此些结构中，发光层30和P型半导体层40的侧边的面积皆因其特殊结构而提升，因此本发明拥有较好的出光效果。
除上述结构之外，请参考图5，本发明可更进一步包含一全向反射镜80及一透明导电层90，其中，该全向反射镜80是设于该基板10的下方；而该透明导电层90是设于该P型半导体层40的上方。
该全向反射镜80为ODR(Omnidirectional reflector)，其制做为二氧化钛与二氧化硅重复堆栈而成。其功能在于无论以任何偏振态或任何角度入射的光，都会被该全向反射镜80反射。因此，若该发光层30所全向发散的光往基板10方向行进，即可透过该全向反射镜80的反射，将光重新导向发光二极管的上方的理想的出光方向，提升出光效率。
至于该透明导电层90，其的材质为铟锡氧化物，为铟氧化物(In2O3)和锡氧化物(SnO2)的混合物，通常质量比为90％的In2O3与10％SnO2。其处于薄膜状态时为透明无色，并且具有导电性。经由电子束蒸发、物理气相沉积，或是溅射沉积技术等方法，可制做出该透明导电层90。透过该透明导电层的设置，该P型电极50所注入的电流可以较均匀地抵达该P型半导体层40，进而使该发光层30能较均匀地出光，提升出光效率。
在此具不均匀侧边的发光二极管结构之下，基于该发光层30及该P型半导体层40的边缘非为均匀平面，其侧面积得以提升，故发光效率受惠于出光面面积增加而有所提高。再配合该全向反射镜80与该透明导电层90的设置，本发明的发光二极管结构可具有良好的发光效率。
综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所为的均等变化与修饰，均应包括于本发明的权利要求范围内。
Claims (9)
1.一种具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于包含：
一基板；
一N型半导体层，是设于该基板的上方；
一发光层，是设于该N型半导体层的上方；及
一P型半导体层，是设于该发光层的上方；
其中，该N型半导体层的一上部、该发光层及该P型半导体层的侧边边缘具有复数个凹入部与复数个凸出部，该些凹入部与该些凸出部是交错排列。
2.如权利要求1所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于该凹入部为一圆弧。
3.如权利要求1所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于该凹入部为一凹角。
4.如权利要求3所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于该凹角的内角度介于0°～160°之间。
5.如权利要求1所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于更进一步包含一透明导电层，是设于该P型半导体层的上方。
6.如权利要求5所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于该透明导电层的材质为铟锡氧化物。
7.如权利要求1所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于更进一步包含一全向反射镜，是设于基板的下方。
8.如权利要求1所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于更进一步包含一P型电极，是设于该P型半导体层的上方。
9.如权利要求1所述的具不均匀侧边的发光二极管结构，其特征在于更进一步包含一N型电极，是设于该N型半导体层的上方。
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