CN105449070A - 一种发光二极管的透明导电层结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种发光二极管的透明导电层结构，应用于一发光二极管上，该发光二极管包含堆叠在一起的一N型电极、一N型半导体层、一发光层、一P型半导体层、一电流阻挡层、一透明导电层与一P型电极，其中该电流阻挡层设于该P型电极与该P型半导体层之间，且隔绝该P型电极与该P型半导体层直接接触，该透明导电层设于该P型电极与该电流阻挡层之间，且连接该P型电极与该P型半导体层，并该透明导电层于对应该P型电极的处设置多个空洞，据此通过减少该透明导电层的面积，而减少该透明导电层的吸光量，其可增加该发光层的激发光的出光量，进而提升发光二极管的发光效率。

Description

一种发光二极管的透明导电层结构

技术领域

本发明涉及发光二极管，特别是指可增加发光效率的发光二极管。

背景技术

发光二极管(LightEmittingDiode,LED)中主要由发光的半导体材料多重磊晶而成，以蓝光发光二极管为例。其主要是由氮化镓基(GaN-based)磊晶薄膜组成，堆叠形成三明治结构的发光主体，而为了有效取出发光主体所产生的激发光，同时增加发光效率，发光二极管依据其结构可以分为水平式、垂直式与覆晶式发光二极管等等。

请参阅图1所示，为一种现有水平式发光二极管1，其包含一反射层2、一N型半导体层3、一N型电极4、一发光层5、一P型半导体层6、一电流阻挡层(CurrentBlockLayer；CBL)7、一透明导电层8与一P型电极9。其中该N型电极4与该P型电极9供输入一电压差10，而驱使该N型半导体层3、该发光层5与该P型半导体层6的三明治结构产生激发光11，而该反射层2用于反射该激发光11，让该激发光11集中由同一侧射出。

又为了避免不透光的该P型电极9遮挡过多的激发光11，造成光取出效率低下，该P型电极9的面积有一定的限制，然而该P型电极9太小时，又会造成通过该发光层5的电流过于集中，而造成该发光层5的发光均匀度与效率皆不佳，因此为了维持该发光层5的发光均匀度与效率，同时减少该P型电极9的遮蔽面积，该P型电极9需要配合可导电且透明的该透明导电层8来使用(或者直接使用该透明导电层8作为该P型电极9)，当电流由该P型电极9导入后，即可以通过该透明导电层8而扩散以提升该发光层5的发光均匀度与效率。

然而，事实上大部分的电流仍然会延着最短路径，亦即由该P型电极9直接朝下通过该透明导电层8，其导致该透明导电层8的扩散效果相当有限，因此为了增加该透明导电层8的扩散效果，现有技术会于该透明导电层8与该P型半导体层6之间，对应该P型电极9的区域，设置该电流阻挡层7，该电流阻挡层7可以阻隔电流通过，因此其可以强迫电流绕过该电流阻挡层7，而于该透明导电层8处扩散出来，借以提升该发光层5的发光均匀度与亮度。

而该透明导电层8一般为使用氧化铟锡(ITO)，虽归属于透明材质，然而氧化铟锡的透明度事实上并不高，亦即氧化铟锡会吸光，对于前述结构而言，利用氧化铟锡制成的该透明导电层8，虽可以帮助电流分散，而提升光均匀度与发光效率，但是其仍然会造成相当的光损失，尤其当该激发光11于该发光二极管1内多次反射时，而经过该透明导电层8多次时，其造成的光损失亦相当的可观。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种发光二极管的透明导电层结构，局部去除该透明导电层，借以减少该透明导电层的面积，进而减少该透明导电层的吸光量，因而可增加该发光层的激发光的有效出光量，进而提升发光二极管的发光效率。

经由以上可知，为达上述目的，本发明提供一种发光二极管的透明导电层结构，应用于一发光二极管上，该发光二极管包含堆叠于一基板的一反射层、一N型电极、一N型半导体层、一发光层、一P型半导体层、一电流阻挡层、一透明导电层与一P型电极，其中该反射层位于该基板上，该N型半导体层位于该反射层上，该N型半导体层上分区分别连接该N型电极与该发光层，该P型半导体层位于该发光层上，该电流阻挡层位于该P型半导体层上，且图案对应并完整涵盖该P型电极，该透明导电层覆盖该电流阻挡层且连接该P型半导体层，而该P型电极位于该透明导电层上，该透明导电层于对应该P型电极的区域开设多个空洞。

其中，该透明导电层设置该多个空洞的区域更延伸至对应该电流阻挡层。

其中，该多个空洞的宽度与该电流阻挡层的宽度比为0.1～1倍。

其中，该P型电极区分为接触该透明导电层的一接触区与不接触该透明导电层的一非接触区，且该非接触区的面积为该接触区的0.15％～80％。

其中，该多个空洞具有固定的尺寸面积，且该发光二极管的尺寸越大，该多个空洞的数量越多。

其中，该多个空洞均匀的散布于对应该P型电极的区域上。

其中，该P型电极区分为连结在一起的一P型接点与一P型延伸电极，该多个空洞开设于对应该P型接点与该P型延伸电极的区域上。

其中，该P型接点为圆形，而该P型延伸电极为长条形。

其中，于该多个空洞的区域，该P型电极为直接接触该电流阻挡层。

其中，该透明导电层为氧化铟锡、掺杂铝的氧化锌与掺杂氟的氧化锡的任一种制成。

由于对应该P型电极的区域，其为遮蔽区域，根本无法穿透出光，然而其可以通过多次反射而出光，因而本发明的优点在于，通过局部移除对应该P型电极区域的该透明导电层，仅保留部分的该透明导电层来电性连结该P型电极，即可以通过减少该透明导电层的面积，而减少该透明导电层的吸光量，进而增加整体的出光效率。

以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。

附图说明

图1为现有发光二极管结构图。

图2A为本发明发光二极管结构俯视图。

图2B为本发明图2A的2B-2B结构断面示意图。

图2C为本发明图2A的2C-2C结构断面示意图。

图3为本发明发光二极管结构断面图。

图4为本发明零度角的入射仿真数据图。

图5为本发明30度角的入射仿真数据图。

其中，附图标记：

1：水平式发光二极管2：反射层

3：N型半导体层4：N型电极

5：发光层6：P型半导体层

7：电流阻挡层8：透明导电层

9：P型电极10：电压差

11：激发光

100：发光二极管20：基板

21：反射层22：N型电极

23：N型半导体层24：发光层

25：P型半导体层26：电流阻挡层

27：透明导电层28：P型电极

281：P型接点282：P型延伸电极

29：空洞30：激发光

具体实施方式

兹有关本发明的详细内容及技术说明，现以实施例来作进一步说明，但应了解的是，该等实施例仅为例示说明之用，而不应被解释为本发明实施的限制。

请参阅图2A、图2B与图2C所示，本发明为一种发光二极管的透明导电层结构，应用于一发光二极管100上，该发光二极管100包含堆叠于一基板20的一反射层21、一N型电极22、一N型半导体层23、一发光层24、一P型半导体层25、一电流阻挡层26、一透明导电层27与一P型电极28，其中该反射层21位于该基板20上，该N型半导体层23位于该反射层21上，该N型半导体层23上分区分别连接该N型电极22与该发光层24，该P型半导体层25位于该发光层24上，该电流阻挡层26位于该P型半导体层25上，且图案对应并完整涵盖该P型电极28，该透明导电层27覆盖该电流阻挡层26且连接该P型半导体层25，而该P型电极28位于该透明导电层27上。

本发明的该透明导电层27于对应该P型电极28的区域开设多个空洞29，因此其仅保留部分的该透明导电层27与该P型电极28电性连结，为了电性上的考虑，与该P型电极28电性连结的该透明导电层27亦不能太少，若该P型电极28区分为接触该透明导电层27的一接触区与不接触该透明导电层27的一非接触区，则该非接触区的面积为该接触区的0.15％～80％，为较佳的设计。

此外，该透明导电层27设置该多个空洞29的区域更可以延伸至对应该电流阻挡层26，亦即对应该电流阻挡层26的该透明导电层27皆可以设置该多个空洞29，其可进一步的减少该透明导电层27的面积。在不影响电性的前提下，最大程度缩减该透明导电层27的面积，可以帮助出光效率的增加。该多个空洞29(即非接触区)的宽度与该电流阻挡层26的宽度比为0.1～1倍，为较佳的设计。

而为了制作上的便利性，该多个空洞29为具有固定的尺寸面积，且当该发光二极管100的尺寸越大，该多个空洞29的数量可以越多，其借由增加该多个空洞29的数量，来因应该发光二极管100的尺寸变化。又为了电性上的考虑，该多个空洞29为均匀的散布于对应该P型电极28的区域上。

若该P型电极28为区分为连结在一起的一P型接点281与一P型延伸电极282，则该多个空洞29可以开设于对应该P型接点281与该P型延伸电极282的区域上，亦即该多个空洞29可以设置于该P型接点281或该P型延伸电极282之上皆可，且在实施上，该P型接点281一般为圆形，而该P型延伸电极282则多为长条形，圆形的该P型接点281为供连结外部电压，而长条形的该P型延伸电极282，可以帮助分散电流。

此外，在实际实施结构上，本发明的结构为一层一层堆叠制造而成，而该P型电极28为该透明导电层27形成该多个空洞29之后，才堆叠形成于该透明导电层27上，因此于该多个空洞29的区域，该P型电极28为直接接触该电流阻挡层26上。

又本发明的该透明导电层27可以为金属薄膜，例如:铝(Al)、金(Au)、银(Ag)、Ni(镍)、铜(Cu)等等或透明导电氧化物薄膜，例如:氧化铟锡(In₂O₃:Sn，简写ITO)、掺杂铝的氧化锌(ZnO:Al，简写AZO)、掺杂氟的氧化锡(SnO₂:F，简写FTO)的任一种来制成，而该基板20一般为选用如硅等的导热性佳的材质制成，该反射层21可以为银、铝等高反射材质制成，或是由两种不同折射率交互堆叠而成的布拉格反射层(DBR)，而该N型电极22与该P型电极28一般是使用铜等金属制成，而该N型半导体层23、该发光层24与该P型半导体层25则为氮化镓基(GaN-based)磊晶参杂不同金属而制成，该电流阻挡层26一般则是使用二氧化硅等透明氧化物制成。

请再参阅图3、图4与图5所示，为本发明的发光二极管结构断面图与仿真数据图，其显示激发光30于不同入射角度的反射率数据，其数据分为具有该透明导电层27(实线L1)与没有该透明导电层27(虚线L2)，以零度入射角(垂直入射)为例，如图4所示，可知在波长430～440纳米(nm)的波段，具有该透明导电层27(实线L1)的反射率只有约45％，没有该透明导电层27(虚线L2)的反射率可以上升约85％，而相同的，于30度入射角中，如图5所示，具有该透明导电层27(实线L1)的反射率约在60～80％之间，而没有该透明导电层27(虚线L2)的反射率可以上升至75～85％之间。

如上述的数据，可以清楚的发现，通过移除该透明导电层27，确实可以增加该激发光30的反射率，亦即可以减少该透明导电层27的吸光率，因而其整体的出光效率即可以增加，更详细的说，本发明于该透明导电层27于对应该P型电极28的区域开设该多个空洞29，当该发光层24所产生的激发光30，入射该透明导电层27对应该P型电极28的区域时，若为入射该多个空洞29的区域，其可以避免该透明导电层27的吸光，且可以有效反射该激发光30，而该激发光30反射后，再经由该反射层21的反射，即可由不具有该P型电极28之处射出而出光。

纵上所述，本发明技术的特点及功效至少包含：

1.通过局部移除对应该P型电极区域的该透明导电层，仅保留部分的该透明导电层来电性连结该P型电极，可以通过减少该透明导电层的面积，让发光层的激发光通过多次反射而出光时，可以减少该透明导电层的吸光量，进而增加最后的光取出效率。

2.于对应该P型电极区域的该透明导电层，设置该多个空洞，有效提升该处的光反射率，让入射该P型电极的激发光可以有效被反射，以通过多次反射而出光，进而增加整体的出光效率。

当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明权利要求的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光二极管的透明导电层结构，应用于一发光二极管上，该发光二极管包含堆叠于一基板的一反射层、一N型电极、一N型半导体层、一发光层、一P型半导体层、一电流阻挡层、一透明导电层与一P型电极，其中该反射层位于该基板上，该N型半导体层位于该反射层上，该N型半导体层上分区分别连接该N型电极与该发光层，该P型半导体层位于该发光层上，该电流阻挡层位于该P型半导体层上，且图案对应并完整涵盖该P型电极，该透明导电层覆盖该电流阻挡层且连接该P型半导体层，而该P型电极位于该透明导电层上，其特征在于：

该透明导电层于对应该P型电极的区域开设多个空洞。

2.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该透明导电层设置该多个空洞的区域更延伸至对应该电流阻挡层。

3.根据权利要求2所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该多个空洞的宽度与该电流阻挡层的宽度比为0.1～1倍。

4.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该P型电极区分为接触该透明导电层的一接触区与不接触该透明导电层的一非接触区，且该非接触区的面积为该接触区的0.15％～80％。

5.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该多个空洞具有固定的尺寸面积，且该发光二极管的尺寸越大，该多个空洞的数量越多。

6.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该多个空洞均匀的散布于对应该P型电极的区域上。

7.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该P型电极区分为连结在一起的一P型接点与一P型延伸电极，该多个空洞开设于对应该P型接点与该P型延伸电极的区域上。

8.根据权利要求7所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该P型接点为圆形，而该P型延伸电极为长条形。

9.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，于该多个空洞的区域，该P型电极为直接接触该电流阻挡层。

10.根据权利要求1所述的一种发光二极管的透明导电层结构，其特征在于，该透明导电层为氧化铟锡、掺杂铝的氧化锌与掺杂氟的氧化锡的任一种制成。