CN105518879A - 发光元件 - Google Patents
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Abstract
根据实施例公开了一种发光器件,包括:发光结构,包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;以及光提取器,布置在所述发光结构上,所述光提取器包括:具有第一湿蚀刻速率的第一氮化物半导体层,布置在所述第一导电型半导体层上;具有第二湿蚀刻速率的第二氮化物半导体层,布置在所述第一氮化物半导体层上,以及具有第三湿蚀刻速率的第三氮化物半导体层,其中所述第一湿蚀刻速率和所述第三湿蚀刻速率比所述第二湿蚀刻速率低。
Description
技术领域
实施例涉及一种发光器件。
背景技术
由于优异的物理和化学特性,诸如GaN的第III-V族氮化物半导体作为半导体光学器件的基本材料而引人注目,半导体光学器件诸如为发光二极管(lightemittingdiode,LED)、激光二极管(laserdiode,LD)和太阳能电池。
因为第III-V族氮化物半导体光学器件具有蓝色和绿色发光频带并且展示高亮度和优异的可靠性,所以它已经作为发光器件的元件而引人注目。
可以由内量子效率和光提取效率(也称为“外量子效率”)确定发光器件的光效率。
与外界空气、或密封材料或衬底相比较,构成发光器件的氮化物半导体层具有高折射率,由此减小临界角,该临界角确定能够发射光的入射角的范围。为了这个原因,由有源层产生的大量光被全反射至氮化物半导体层,导致光损失和减小的光提取效率。
发明内容
技术问题
实施例提供一种能够均匀地提高光提取效率的发光器件。
技术方案
在一个实施例中,一种发光器件,包括:发光结构,包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;以及光提取部,布置在所述发光结构上,其中所述光提取部包括:第一氮化物半导体层,布置在所述第一导电型半导体层上且具有第一湿蚀刻速率;以及第二氮化物半导体层,布置在所述第一氮化物半导体层上且具有第二湿蚀刻速率,以及具有第三湿蚀刻速率的第三氮化物半导体层,其中所述第一湿蚀刻速率和所述第三湿蚀刻速率比所述第二湿蚀刻速率低。
所述光提取部还可以包括:第一不均匀结构,包括突起和凹部,所述突起具有所述第二氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层堆叠的结构;以及第二不均匀结构,形成在所述第一不均匀结构的所述第三氮化物半导体层上。
所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个可以具有包括铝的组分并且所述第二氮化物半导体层可以具有不包括铝的组分。
所述第一氮化物半导体层至所述第三氮化物半导体层中的每个可以具有包括铝的组分并且所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中每个的铝含量可以大于所述第二氮化物半导体层的铝含量。
所述第一氮化物半导体层的所述组分可以是AlxGa(1-x)N(0<x≤1),所述第三氮化物半导体层的所述组分可以是AlyGa(1-y)N(0<y≤1),并且所述第二氮化物半导体层的所述组分可以是AlzGa(1-z)N(0≤z≤1),其中x和y比z大。
所述第一不均匀结构可以具有规则图案形状,并且所述第二不均匀结构可以具有不规则图案形状。
所述第一不均匀结构的所述凹部可以暴露所述第一氮化物半导体层的上表面。
所述光提取部还可以包括第三不均匀结构,所述第三不均匀结构形成在由所述第一不均匀结构的所述凹部暴露的所述第一氮化物半导体层的所述上表面上。
所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个可以具有5nm至50nm的厚度。
所述第一湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例、以及所述第三湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例可以是1:5至1:100。
所述发光器件还可以包括:第一电极,布置在所述光提取部上;以及第二电极,布置在所述第二导电型半导体层下方。
在另一个实施例中,一种发光器件,包括:发光结构,包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;以及光提取部,布置在所述发光结构上,其中所述光提取部包括:第一氮化物半导体层,布置在所述发光结构上;第一不均匀结构,包括突起和凹部,所述突起包括布置在所述第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层和布置在所述第一氮化物半导体层上的第三氮化物半导体层;以及第二不均匀结构,形成在所述第一不均匀结构的所述第三氮化物半导体层的表面上,其中所述第一氮化物半导体层具有第一湿蚀刻速率,所述第二氮化物半导体层具有第二湿蚀刻速率,所述第三氮化物半导体层具有第三湿蚀刻速率,并且所述第一湿蚀刻速率和所述第三湿蚀刻速率比所述第二湿蚀刻速率低。
所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个可以具有包括铝的组分并且所述第二氮化物半导体层可以具有不包括铝的组分。
所述第一氮化物半导体层至所述第三氮化物半导体层中的每个可以具有包括铝的组分并且所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中每个的铝含量可以大于所述第二氮化物半导体层的铝含量。
所述第一氮化物半导体层的所述组分可以是AlxGa(1-x)N(0<x≤1),所述第三氮化物半导体层的所述组分可以是AlyGa(1-y)N(0<y≤1),并且所述第二氮化物半导体层的所述组分可以是AlzGa(1-z)N(0≤z≤1),其中x和y比z大。
所述第一不均匀结构可以具有规则图案形状,并且所述第二不均匀结构可以具有不规则图案形状。
所述第一不均匀结构的所述凹部可以暴露所述第一氮化物半导体层的上表面。
所述光提取部还可以包括第三不均匀结构,所述第三不均匀结构形成在由所述第一不均匀结构的所述凹部暴露的所述第一氮化物半导体层的所述上表面上。
所述光提取部还可以包括第四不均匀结构,所述第四不均匀结构形成在所述突起的侧表面上。
所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个可以具有5nm至50nm的厚度。
所述第一湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例、以及所述第三湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例可以是1:5至1:100。
所述发光器件还可以包括:第一电极,布置在所述光提取部上;以及第二电极,布置在所述第二导电型半导体层下方。
有益效果
实施例提供一种能够均匀地提高光提取效率的发光器件。
附图说明
图1是示出根据实施例的发光器件的剖视图。
图2至图8示出根据实施例的用于制造发光器件的方法。
图9示出由图5的干蚀刻形成的凹槽的放大视图。
图10示出图1所示的光提取部的第一实施例。
图11示出图1所示的光提取部的第二实施例。
图12示出图1所示的光提取部的第三实施例。
图13示出图1所示的光提取部的第四实施例。
图14示出图1所示的光提取部的第五实施例。
图15示出图1所示的光提取部的第六实施例。
图16A至图16E示出被包含在光提取部中的第一不均匀结构的突起的实施例。
图17A至图17C示出图10所示的第一不均匀结构的突起的其他实施例。
图17D至图17F示出图14所示的第一不均匀结构的突起的其他实施例。
图18示出根据图10所示突起的高度,发光器件的光提取效率的仿真结果。
图19示出根据具有半球形或椭圆半球形突起的高度,发光器件的光提取效率的仿真结果。
图20示出根据具有截头锥形突起的高度,发光器件的光提取效率的仿真结果。
图21示出根据另一个实施例的发光器件封装。
图22示出根据另一个实施例的包括发光器件的照明装置。
图23示出根据另一个实施例的包括发光器件的显示装置。
具体实施方式
下文中,将参照附图和关于实施例的描述清楚地理解实施例。在实施例的描述中,应该理解,当诸如层(膜)、区域、图案或结构的元件被称为在诸如层(膜)、区域、焊盘或图案的另一个元件“上”或“下”时,术语“上”或“下”指元件直接地在另一个元件上方或下方或者也可以存在中间层。还可以理解地是,“上”或“下”是基于附图来确定的。
在附图中,为了方便描述和精确起见,元件的尺寸可以被夸大、省略或示意性示出。另外,元件的尺寸并不意味着元件的实际尺寸。在可能的情况下,贯穿附图将使用相同的附图标记来指代相同的部件。下文中,将参照附图描述根据实施例的发光器件。
图1示出了根据实施例的发光器件100的剖视图。
参照图1,发光器件100包括第二电极205、保护层50、电流阻挡层60、发光结构70、钝化层80、第一电极90和光提取部210。
第二电极205支撑发光结构70并且与第一电极90一起为发光结构70供电。
第二电极205可以包括支撑衬底10、粘合层15、扩散防止层20、反射层30和欧姆层40。
支撑衬底10可以支撑发光结构70。支撑衬底10可以是导电材料,例如包括铜(Cu)、金(Au)、镍(Ni)、钼(Mo)和铜钨(Cu-W)中至少一种的金属,或者包括Si、Ge、GaAs、ZnO和SiC中至少一种的半导体。
粘合层15可以布置在支撑衬底10与扩散防止层20之间,并且可以作用为将支撑衬底10粘附到扩散防止层20。在省略扩散防止层20的情形下,粘合层15可以布置在支撑衬底10与反射层30之间。可替代地,在省略扩散防止层20和反射层30的情况下,粘合层15可以布置在支撑衬底10与欧姆层40之间。
例如,粘合层15可以包括粘合金属,例如,包括Au、Sn、Ni、Nb、In、Cu、Ag和Pd中至少一种的金属或合金。
粘合层15被形成为通过接合来粘附支撑衬底10,并且当通过镀覆或沉积形成支撑衬底10时,可以省略粘合层15。
扩散防止层20可以布置在支撑衬底10与反射层30之间、以及支撑衬底10与保护层50之间,并且可以防止粘合层15和支撑衬底10的金属离子穿过反射层30和欧姆层40,并且扩散至发光结构70。例如,扩散防止层20可以包括屏障材料,例如Ni、Pt、Ti、W、V、Fe和Mo中的至少一种,并且可以是单层或多层。
反射层30可以布置在扩散防止层20上,并且可以反射从发光结构70入射的光以提高光提取效率。反射层30可以由反光材料形成,例如包括Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中至少一种的金属或合金。
使用金属或合金和透光导电材料,反射层30可以形成为多层,例如IZO/Ni、AZO/Ag、IZO/Ag/Ni或AZO/Ag/Ni。
欧姆层40可以布置在反射层30与第二导电型半导体层72之间,并且欧姆接触第二导电型半导体层72,以有助于对发光结构70的电力供给。通过选择性地使用透光导电层和金属可以形成欧姆层40。
例如,欧姆层40可以包括欧姆接触第二导电型半导体层72的金属材料并且金属材料可以例如包括Ag、Ni、Cr、Ti、Pd、Ir、Sn、Ru、Pt、Au和Hf中的至少一种。
保护层50可以布置在第二电极205的边缘处。
如图1所示,保护层50布置在扩散防止层30的边缘处,但不限于此。在另一个实施例中,保护层50可以布置在欧姆层40的边缘处,或反射层30的边缘处、或支撑衬底10的边缘处。
保护层50可以防止由发光结构70与第二电极205之间的界面分离引起的发光器件100可靠性的恶化。保护层50可以由非导电材料形成,例如ZnO、SiO2、Si3N4、TiOx(其中x为正实数)或Al2O3。
电流阻挡层60可以布置在欧姆层40与发光结构70之间,并且可以分散发光结构70内存在的电流,从而提高光学效能。
电流阻挡层60的上表面可以接触第二导电型半导体层72和下表面,或者电流阻挡层60的下表面和侧表面可以接触欧姆层40。
电流阻挡层60可以被布置为使得其至少其一部分在垂直方向上与第一电极90重叠。例如,电流阻挡层62和64可以被布置为使得它们在垂直方向上与第一电极94a和94b部分地重叠。垂直方向可以是从第二导电型半导体层72到第一导电型半导体层76的方向。
电流阻挡层60可以形成在欧姆层40与第二导电型半导体层72之间、或者反射层30与欧姆层40之间。
发光结构70可以布置在欧姆层40和保护层50上。在用于分离为单元芯片的隔离蚀刻工艺(参照图7)中,发光结构70的侧表面可以是倾斜表面。
发光结构70可以包括第二导电型半导体层72、有源层74和第一导电型半导体层76。
第二导电型半导体层72、有源层74、第一导电型半导体层76和光提取部210可以被顺序地堆叠在第二电极205上。
第二导电型半导体层72可以布置在欧姆层40和保护层50上,可以由诸如III-V族或II-VI族半导体化合物的半导体化合物形成,或者可以掺杂有第二导电型掺杂剂。
第二导电型半导体层72可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组分的半导体形成。例如,第二导电型半导体层72可以包括InAlGaN、GaN、AlGaN、InGaN、AlN和InN中的至少一种,并且掺杂有p型掺杂剂(例如,Mg、Zn、Ca、Sr或Ba)。
有源层124可以布置在第二导电型半导体层72上,并且通过由第一导电型半导体层76和第二导电型半导体层72供给的电子和空穴的复合过程创建的能量来产生光。
有源层74可以由半导体化合物(例如,III-V族或II-VI族化合物半导体)形成,并且具有单阱结构、多阱结构、量子线结构、量子点结构或量子盘结构。
有源层74可以具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组分。如果有源层74具有量子阱结构,则有源层74可以包括具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组分的阱层(未示出)以及具有InaAlbGa1-a-bN(0≤a≤1、0≤b≤1、0≤a+b≤1)的组分的势垒层(未示出)。
阱层的能量带隙可以小于势垒层的能量带隙。阱层和势垒层可以交替地堆叠至少一次。
阱层和势垒层的能量带隙在各自的范围内可以是恒定的,但不限于此。例如,阱层的铟(In)和/或铝(Al)的组分可以是恒定的,并且势垒层的铟(In)和/或铝(Al)的组分可以是恒定的。
可替代地,阱层的能量带隙可以包括至少一个逐渐增大或减小的区域并且势垒层的能量带隙可以包括至少一个逐渐增大或减小的区域。例如,势垒层的铟(In)和/或铝(Al)的组分可以逐渐增大或减小,并且势垒层的铟(In)和/或铝(Al)的组分可以逐渐增大或减小。
第一导电型半导体层76可以布置在有源层74上,可以由例如III-V族或II-VI族化合物半导体的化合物半导体形成,并且可以掺杂有第一导电型掺杂剂。
第一导电型半导体层76可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1、0≤y≤1、0≤x+y≤1)的组分的半导体形成。例如,第一导电型半导体层76可以包括包含铝的氮化物半导体,例如InAlGaN、AlGaN和AlN的中的至少一种,并且可以掺杂有n型掺杂剂(例如,Si、Ge、Se或Te)。
导电包覆层可以被布置在有源层74与第一导电型层76之间、或者有源层74与第二导电型半导体层72之间。导电包覆层可以由氮化物半导体形成(例如,AlGaN、GaN或InAlGaN)。
发光结构70还可以包括在第二导电型半导体层72与第二电极205之间的第三导电型半导体层(未示出)。第三导电型半导体层可以具有与第二导电型半导体层72的极性相反的极性。另外,在另一个实施例中,由p型半导体层可以实施第一导电型半导体层76并且由n型半导体层可以实施第二导电型半导体层72。因此,发光结构70可以包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的至少一种。
光提取部210可以布置在发光结构70上以提高光提取效率,并且可以设置有第一氮化物半导体层130、第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115。
光提取部210可以包括不平坦结构,包括至少一个凹部和至少一个突起。包含在光提取部210中的不平坦结构可以具有截头锥体金字塔形、截头锥形、圆锥形、半球形或椭圆半球形,但并不限于此。
图16A至图16E示出被包含在光提取部210中的第一不平坦结构的突起的实施例。光提取部210可以分别具有截头锥体金字塔(例如,截头六边形金字塔)形、截头锥形、圆锥形、半球形或椭圆半球形,如图16A、图16B、图16C、图16D或图16E所示。
图10示出图1所示的光提取部210的第一实施例。
参照图10,光提取部210可以包括第一氮化物半导体层130、第一不平坦结构203和第二部平坦结构206。
第一氮化物半导体层130可以布置在第一导电型半导体层76上。
第一不平坦结构203可以包括被顺序地堆叠在第一氮化物半导体层130上的第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115。
第一不平坦结构203可以具有规则图案形状,但不限于此。
例如,第一不平坦结构203可以具有突起201和凹部202,并且突起201可以具有第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115被堆叠的结构。
第一不平坦结构203的突起201的形状可以是如图16A至图16E所示的截头锥体金字塔形、截头锥形、圆锥形、半球形和椭圆半球形中的任何一种,但不限于此。
例如,图10所示的第一不平坦结构203的突起201的形状可以是截头锥体金字塔和截头锥中的任何一种,但不限于此。
例如,第一不平坦结构203的突起201可以包括上表面和侧表面,其中上表面的形状可以是多边形(例如,矩形或六边形),并且侧表面包括多个表面,其中各个表面可以是多边形形式。侧表面可以是基于上表面倾斜的倾斜表面,并且侧表面与上表面之间的角度可以是直角或钝角,但不限于此。
凹部202可以被突起201包围并且可以具有凹槽结构。例如,凹部202可以是在暴露第一氮化物半导体层130的针孔的形式。
第二不平坦结构206可以形成在第一不平坦结构203的第三氮化物半导体层115的表面上。第二不平坦结构206可以具有不规则的和随机的形状,并且第二不平坦结构206的尺寸可以小于第一不平坦结构203的尺寸。
例如,第二不平坦结构206的突起1的高度可以小于第一不平坦结构203的突起201的高度,并且第二不平坦结构206的凹部2的深度可以小于第一不平坦结构203的凹部2的深度。
第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115的每个的湿蚀刻速率可以低于第二氮化物半导体层120的湿蚀刻速率。
例如,第一或第三氮化物半导体层130或115的湿蚀刻速率与第二氮化物半导体层120的湿蚀刻速率的比例可以为1:5至1:100。
例如,第一至第三氮化物半导体层130、120和115的每个湿蚀刻速率可以是当使用诸如KOH或NaOH溶液的碱性溶液的蚀刻剂湿蚀刻时的湿蚀刻速率。
当湿蚀刻速率的比例小于1:5时,第一和第三氮化物半导体层不能用作蚀刻停止膜,并且由此通过蚀刻可以损坏布置在其下方的发光结构70,并且当湿蚀刻速率的比例超过1:100时,不能形成第二不平坦结构206。
第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115中的每个可以具有5nm至50nm的厚度。第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115中每个的厚度小于5nm,在外延生长过程中可以产生裂纹,并且第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115不能作用为蚀刻停止膜。另外,当第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115中每个的厚度超过50nm时,发光结构70的结晶度可能恶化。
第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115中的每个可以具有包括铝的组分,而第二氮化物半导体层120可以具有不包括铝的组分。
可替代地,第一至第三氮化物半导体层130、120和115中的每个可以具有包括铝的组分,并且第一氮化物半导体层130和第三氮化物半导体层115中每个的铝含量可以大于第二氮化物半导体层120的铝含量。
例如,第一氮化物半导体层130可以具有AlxGa(1-x)N(0<x≤1)的组分,第三氮化物半导体层115可以具有AlyGa(1-y)N(0<y≤1)的组分,并且第二氮化物半导体层120可以具有AlzGa(1-z)N(0≤z≤1)的组分,其中x和y大于z,条件是x等于y或者x与y不相同(x=y或x≠y)。
随着第一至第三氮化物半导体层130、120和115的组分的铝含量增大,湿蚀刻速率可以降低。
在本实施例中,通过第一不平坦结构203和第二不平坦结构206可以提高光提取效率。
图17A到图17C示出图10所示的第一不平坦结构203的突起201的其他实施例201'、201"和201"'。
参照图17A,第一不平坦结构203的突起201'可以具有圆锥形并且具有其中第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115被堆叠的结构。第三氮化物半导体层115可以形成突起201'的顶点并且第二不平坦结构206可以形成在第三氮化物半导体层115的表面上。
参照图17B和图17C,第一不平坦结构203的突起201"或201"'可以具有圆顶形状(例如,图17B所示的半球形、或图17C所示的椭圆半球形)并且可以具有其中第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115被堆叠的结构。第二不平坦结构206可以形成在第三氮化物半导体层115的表面上。
图11示出图1所示的光提取部210的第二实施例210-1。
参照图11,光提取部210-1可以包括第一氮化物半导体层130、第一不平坦结构203-1、第二不平坦结构206和第三不平坦结构208。
第一氮化物半导体层130可以布置在第一导电型半导体层76上。
第一不平坦结构203-1是图10所示的第一不平坦结构203的修改实施例,其可以包括突起201-1和凹部202-1,其中突起201-1具有第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115被堆叠的结构,凹部202-1暴露第一氮化物半导体层130。
例如,突起201-1可以包括彼此间隔开的多个岛状物,并且凹部202-1可以布置在岛状物之间并且暴露第一氮化物半导体层130。
第二不平坦结构206可以形成在第一不平坦结构203-1的第三氮化物半导体层115的表面上。
第三不平坦结构208可以形成在由第一不平坦结构203-1的凹部202-1暴露的第一氮化物半导体层130的表面上。
第二不平坦结构206和第三不平坦结构208中的每个可以具有不规则的和随机的形状,并且其尺寸可以小于第一不平坦结构203-1的尺寸。
与第一实施例相比较,第二实施例还包括第三不平坦结构208,从而进一步提高光提取效率。
图12示出图1所示的光提取部210的第三实施例210-2。
参照图12,不平坦结构210-2是根据第一实施例的不平坦结构210的修改实施例。根据第一实施例的第二不平坦结构206仅仅形成在第三氮化物半导体层115的表面上,而根据第三实施例的第二不平坦结构206-1可以形成在第三氮化物半导体层115的上表面和第二氮化物半导体层120的上表面上。第二不平坦结构206-1的凹部可以暴露第二氮化物半导体层120的上表面。
图13示出图1所示的光提取部210的第四实施例210-3。
参照图13,光提取部210-3是第二实施例210-1的修改实施例。第二实施例的第三不平坦结构208仅仅形成在第一氮化物半导体层130的表面上,而第四实施例的第三不平坦构造208-1形成在第一氮化物半导体层130和第一导电型半导体层76的上表面上。第三不平坦结构208-1的凹部可以暴露第一导电型半导体层76的上表面。
图14示出图1所示的光提取部210的第五实施例210-4。
参照图14,光提取部210-4是第二实施例210-1的修改实施例,并且第五实施例210-4包括第一氮化物半导体层130、第一不平坦结构203-1、第二不平坦结构206、第三不平坦结构208和第四不平坦结构209。
第五实施例210-4除了包括第二实施例210-1的组件之外,还可以包括第四不平坦结构209。
第四不平坦结构209可以形成在第一不平坦结构203-1的突起201-1的侧表面上。例如,第四不平坦结构209可以形成在第二氮化物半导体层120的侧表面上以及第三氮化物半导体层115的侧表面上。第四不平坦结构209可以具有不规则的和随机的形状并且其尺寸可以小于第一不平坦结构203-1的尺寸。
图17D至图17F示出图14所示的第一不平坦结构203-1的突起201-1的其他实施例202'、202"和202"'。
参照图17D,第一不平坦结构203-1的突起202'可以具有圆锥形状,并具有第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115被堆叠的结构。
第三氮化物半导体层115可以形成突起202'的顶点,并且第二不平坦结构206可以形成在第三氮化物半导体层115的表面上和第二氮化物半导体层120的表面上。
参照图17E和图17F,第一不平坦结构203-1的突起202"或202"'可以具有圆顶形状(例如,如图17E所示的半球形或图17F所示的椭圆半球形)并且可以具有第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115被堆叠的结构。第二不平坦结构206可以形成在第三氮化物半导体层115的表面上和第二氮化物半导体层120的表面上。
图15示出图1所示的光提取部210的第六实施例210-5。
参照图15,光提取部210-5是第三实施例210-2的修改实施例,并且可以包括第一氮化物半导体层130、第一不平坦结构203-1、第二不平坦结构206-2和第三不平坦结构208-2。
第二不平坦结构206-2可以形成在第三氮化物半导体层115的上表面上和第二氮化物半导体层120的上表面上,并且具有不规则的和随机的形状。
第三不平坦结构208-1可以形成在第一氮化物半导体层130和第一导电型半导体层76的上表面上,并且具有不规则和随机形状。
图10至图15所示的第一不平坦结构203或203-1的突起201或201-1可以具有截头锥体金字塔形或截头锥形,但不限于此。在另一个实施例中,突起201或201-1的形状可以是图17A至图17C所示的实施例中的任何一个。
图2至图8示出根据实施例用于制造发光器件的方法。
与图1相同的附图标记指示相同的组件,并且将省略或简要描述与上述描述重叠的术语。
参照图2,缓冲层110、第一蚀刻停止层115-1、中间层120-1、第二蚀刻停止层130-1和发光结构515顺序地形成在生长衬底510上。
生长衬底510适合于氮化物半导体单晶在其上生长。例如,生长衬底510可以是蓝宝石衬底、硅(Si)衬底、氧化锌(ZnO)衬底和氮化物半导体衬底、或模板衬底(在其上堆叠有GaAs、GaP、InP、Ge、GaN、InGaN、AlGaN和AlInGaN中的至少一种)中的任意一种。
使用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)或者氢化物气相外延(HVPE)的方法,可以顺序地形成缓冲层110、第一蚀刻停止层115-1、中间层120-1和第二蚀刻停止层130-1、以及发光结构515。发光结构515可以包括第一导电型半导体层76、有源层74和第二导电型半导体层72。
缓冲层110可以被形成为减小生长衬底510与发光结构515之间的晶格失配,并且从而提高发光结构515的结晶度。
缓冲层110可以包括包含铝的氮化物半导体层(例如,AlN或AlGaN)、以及无掺杂的氮化物层(例如,无掺杂的GaN)中的至少一种。
第一蚀刻停止层115-1的第一湿蚀刻速率和第二蚀刻停止层130-1的第二湿蚀刻速率可以低于中间层120-1的第三湿蚀刻速率。
例如,第一蚀刻停止层115-1和第二蚀刻停止层130-1可以是包括铝的氮化物半导体层。中间层120-1可以是不包括铝的氮化物半导体层。可替代地,中间层120-1可以是包括铝的氮化物半导体层,但是可以具有比第一和第二蚀刻停止层115-1和130-1更小的铝含量。
参照图3,被图案化以分割为单个芯片区域的保护层50形成在发光结构515上。保护层50可以被图案化以暴露第二导电型半导体层72的一部分。本文所使用的术语“单个芯片区域”指被划分为用于分离成单独芯片单元的区域。使用掩模图案,保护层50可以通过沉积形成在单个芯片区域的圆周或边缘上。
接下来,电流阻挡层60形成在由保护层50暴露的第二导电型半导体层72上。
例如,非导电材料(例如SiO2)可以形成在第二导电型半导体层72上,并且使用掩模图案(未示出)可以图案化非导电材料以形成电流阻挡层60。当保护层50由非导电材料形成时,保护层50和电流阻挡层60可以由与保护层50相同的材料形成,并且使用相同的掩模图案,保护层50和电流阻挡形成层60可以同时形成。
接下来,第二电极205形成在第二导电型半导体层72和电流阻挡层60上。第二电极205可以包括欧姆层40、反射层30、扩散防止层20、粘合层15和支撑衬底10,如下所述。
欧姆层40形成在第二导电型半导体层72和电流阻挡层60上。例如,欧姆层40可以形成在第二导电型半导体层72上、以及电流阻挡层60的侧表面和上表面上、以及保护层的侧表面和上表面的边缘处。
此外,反射层30形成在欧姆层40上。例如,通过电子束沉积、溅射、以及等离子增强化学汽相沉积(PECVD)中的任意一种方法,可以形成欧姆层40和反射层30。可以形成具有根据所形成区域的各种结构的欧姆层40和反射层30。
此外,扩散防止层20形成在反射层30和保护层50上。扩散防止层20可以被形成为使得其接触反射层30、保护层50、或者欧姆层40。
接下来,使用粘合层15作为介质将支撑衬底10粘附到扩散防止层20。例如,通过在支撑衬底10的一个表面上形成第一粘附金属(未示出),在扩散防止层20的一个表面上形成第二粘附金属(未示出),在高温高压下按压第一粘附金属和第二粘附金属,并且将被按压的第一和第二粘附金属冷却至室温,可以实施支撑衬底到扩散防止层20的粘附。此时,被按压的第一和第二粘附金属可以构成粘合层15。
参照图4,使用诸如激光剥离或化学剥离的方法,将生长衬底510从发光结构515去除。图4示出了翻转了的图3所示的结构。
通过去除生长衬底510,可以暴露与生长衬底510接触的缓冲层110的表面111。
参照图5,掩模图案140形成在缓冲层110的一个表面111上。此时,掩模图案140可以是规则或不规则的图案。
例如,通过光刻工艺,掩模图案140可以形成在缓冲层110上。通过控制掩模图案140的形状和干蚀刻工艺的条件,可以控制凹槽150的形状,并且第一不平坦结构203或203-1的突起可以被形成为具有实施例201、201'、201"和201"'中的任意一种形状。
接下来,使用掩模图案140作为蚀刻掩模,缓冲层110、第一蚀刻停止层115-1和中间层120-1被部分地干蚀刻以形成凹槽150。在这种情况下,凹槽150可以包括多个凹槽并且凹槽可以彼此间隔开。
图9示出由图5的干蚀刻形成的凹槽150的放大视图。
参照图9,掩模图案140可以布置在缓冲层110-1的第一区域S1上并且暴露缓冲层110-1的第二区域S2。
干刻蚀使得能够部分地去除缓冲层110-1的第一区域S1、以及布置在第一区域S1下方的第一蚀刻停止层115-1和中间层120-1,并且能够形成具有侧壁151和底152的凹槽150。
可以保持缓冲层110-1的第二区域S2、以及布置在第二区域S2下方的第一蚀刻停止层115-1的一部分和中间层120-1的一部分(每个通过掩模图案140而避免被蚀刻)。
凹槽150可以穿过缓冲层110-1和第一蚀刻停止层115-1,并且凹槽150的底152可以布置在剩余的第一蚀刻停止层115-1下方。
例如,凹槽150的底152可以布置在第二蚀刻停止层130-1与剩余的第一蚀刻停止层115-1之间。
接下来,参照图6,通过灰化或剥离工艺可以去除剩余掩模图案140。作为除去剩余掩模图案140的结果,可以暴露保留在第一区域S1上的缓冲层110-1。
利用蚀刻掩模,使用第一蚀刻停止层115-1和第二蚀刻停止层130-1来湿蚀刻剩余的缓冲层110-1和剩余的中间层120-1,直到第一蚀刻停止层115-1和第二蚀刻停止层130-1被暴露。
例如,使用诸如KOH或NaOH溶液的碱性溶液作为蚀刻剂,剩余的缓冲层110-1和剩余的中间层120-1可以被湿蚀刻。
由第二蚀刻停止层130-1可以停止剩余的中间层120-1的湿蚀刻。这是因为第二蚀刻停止层130-1的湿蚀刻速率比剩余的中间层120-1的湿蚀刻速率低。
此外,由剩余的第一蚀刻停止层115-1可以停止剩余的缓冲层110-1的湿蚀刻。这是因为,第一蚀刻停止层115-1的湿蚀刻速率比剩余的缓冲层110-1和剩余中间层120-1的湿蚀刻速率低。
图10示出由图6的湿蚀刻形成的光提取部210的实施例。本文中,第一蚀刻停止层115-1可以对应于图1的第三氮化物半导体层,中间层120-1可以对应于图1的第二氮化物半导体层,并且第二蚀刻停止层130-1可以对应于图1的第一氮化物半导体层。
参照图10,通过湿蚀刻,第一不平坦结构203和第二不平坦结构206可以形成在第二蚀刻停止层130-1上。通过湿蚀刻,第一不平坦结构203可以包括剩余的第二氮化物半导体层120和第三氮化物半导体层115,并且第二不平坦结构可以形成在第三氮化物半导体层115的表面上。
通过湿蚀刻可以去除布置在剩余第一蚀刻停止层115-1上的剩余的缓冲层110-1,并且通过湿蚀刻可以暴露剩余的第一蚀刻停止层115-1。
由于剩余的第一蚀刻停止层115-1作用为阻挡湿蚀刻,布置在剩余的第一蚀刻停止层115-1下方的中间层120-1的一部分可以避免被湿蚀刻。
布置在其下的剩余的第一蚀刻停止层115-1和中间层120-1的一部分(每个避免被湿蚀刻)可以构成第一不平坦结构203的突起201。
可以通过湿蚀刻去除布置在凹槽150的底152下方的中间层120-1的另一部分,并且通过湿蚀刻可以暴露第二蚀刻停止层130-1。
通过湿蚀刻去除的布置在凹槽150的底152下方的中间层120-1的另一部分可以构成第一不平坦结构203的凹部202。
由于第二蚀刻停止层130-1作用为阻挡湿蚀刻,布置在第二蚀刻停止层130-1下方的第一导电型半导体层76也可以避免被湿蚀刻。
通过湿蚀刻,具有不规则形状的第二不平坦结构206可以形成在剩余第一蚀刻停止层115-1的表面上。
第二不平坦结构206的尺寸可以小于第一不平坦结构203的尺寸。例如,第二不平坦结构206的突起1的高度可以低于第一不平坦结构203的突起201的高度,并且第二不平坦结构206的凹部2的深度可以小于第一不平坦结构203的凹部202的深度。
在本实施例中,可以通过布置在第一蚀刻停止层115-1与第二蚀刻停止层130-1之间的中间层120-1的厚度来容易地控制第一不平坦结构203的突起201的高度。例如,可以与中间层120-1的厚度成比例地形成第一不平坦结构203的突起201。
由于第一蚀刻停止层115-1和第二蚀刻停止层130-1的湿蚀刻速率低于中间层120-1的湿蚀刻速率,所以在本实施例中,第一不平坦结构203可以被形成为使得突起201的高度和凹部202的深度完全相同,从而均匀地提高整个发光区域的光提取效率。
图11示出由图6的湿蚀刻形成的光提取部210的第二实施例210-1。本文中,第一蚀刻停止层115-1可以对应于图1的第三氮化物半导体层,中间层120-1可以对应于图1的第二氮化物半导体层,并且第二蚀刻停止层130-1可以对应于图1的第一氮化物半导体层。
参照图11,通过湿蚀刻可以暴露第二蚀刻停止层130-1,并且第三不平坦结构208可以形成在通过湿蚀刻所暴露的第二蚀刻停止层130-1的表面上。
例如,通过湿蚀刻形成的第一不平坦结构203-1的突起201-1可以包括彼此间隔开的多个岛状物,并且凹部202-1可以布置在岛状物之间并且暴露第二蚀刻停止层130-1。
图12示出由图6的湿蚀刻形成的光提取部210的第三实施例210-2。参照图12,通过与第一实施例相比增大湿蚀刻的强度或时间,第二不平坦结构206-1可以形成在第一蚀刻停止层115-1和中间层120-1的上表面处。在这种情况下,第二不平坦结构206-1的凹部可以暴露中间层120-1的上表面的一部分。
图13示出由图6的湿蚀刻形成的光提取部210的第四实施例210-3。
通过与第二实施例相比增大湿蚀刻的强度或时间,第三不平坦结构208-1可以形成在第二蚀刻停止层130-1和第一导电型半导体层130-1的上表面处。在这种情况下,第二不平坦结构206-1的凹部可以暴露第一导电型半导体层76的上表面的一部分。
图14示出由图6的湿蚀刻形成的光提取部210的第五实施例210-4。
第一不平坦结构203-1的突起201-1的侧表面可以被湿蚀刻并且通过湿蚀刻可以形成第四不平坦结构209。
图15示出由图6的湿蚀刻形成的光提取部210的第六实施例210-5。
接下来,参照图7,第一蚀刻停止层115-1、中间层120-1、第二蚀刻停止层130-1以及发光结构515沿着单个芯片区域被隔离蚀刻来执行分离成多个发光结构70。
例如,通过诸如感应耦合等离子体(ICP)的干蚀刻可以实施隔离蚀刻,并且通过隔离蚀刻可以暴露保护层50的一部分。
接下来,参照图8,钝化层80形成在保护层50和发光结构70上,并且钝化层80被选择性地去除以暴露光提取部210。例如,布置在发光结构70上的钝化层80可以被选择性地去除以暴露第一蚀刻停止层115-1。此外,第一电极90形成在被暴露的光提取部210的上表面上。
第一电极90可以被形成为具有用于电流扩散的预定图案。
例如,第一电极90可以包括接合有导线(未示出)的焊盘部(未示出)以及被连接至焊盘部的分支电极。分支电极可以包括外部电极92a至92d和内部电极94a到94c。外部电极92a至92d可以布置在发光结构70的边缘处,并且内部电极94a到94c可以布置在外部电极92a至92d内。外部电极92a至92d可以在垂直方向上与保护层80重叠,并且内部电极94a到94c可以在垂直方向上与电流阻挡层60重叠。本文所使用的垂直方向可以指从第二导电型半导体层72延伸至第一导电型半导体层76的方向。
接下来,使用芯片分离工艺,通过分离成单个芯片区域可以制造多个发光器件。在这种情况下,每个发光器件的结构可以对应于图1所示的实施例100。
芯片分离工艺可以是,例如破开(包括使用刀片施加物理力来分离芯片)、激光划线(包括辐射激光至芯片之间的边界以分离芯片)、蚀刻(包括湿蚀刻或者干蚀刻)。
图18示出根据图10所示的突起201的高度,发光器件的光提取效率的仿真结果。x轴表示突起的高度,并且y轴表示光提取效率。
图18所示的光提取部210的第一不平坦结构203的突起201具有如图16A所示的截头六边形金字塔形以及100%的区域填充因子(AFF)。本文中,区域填充因子(AFF)可以是不平坦结构的突起(例如,201)的面积相对于具有形成在其上的不平坦结构(例如,203)的层(例如,130-1)的表面的总面积的比例。
f1可以是当第一不平坦结构203的侧表面的倾斜角为50°时的光提取效率,并且f2可以是当第一不平坦结构203的侧表面的倾斜角是60°时的光提取效率。
本文中,倾斜角可以指截头六边形金字塔的侧表面基于截头六边形金字塔的上(或下)表面倾斜的角度。例如,倾斜角可以是突起201的侧表面基于第一氮化物半导体层130的表面倾斜的角度。
从图18可以看出,根据第一不平坦结构203的形状,提供最佳光提取效率的第一不平坦结构的高度是存在的。
例如,可以看出,在f1的情况下,当第一不平坦结构203的突起201的高度为0.7um至0.9um时,光提取效率为大约0.63至0.64的最大值。
在f2的情况下,当第一不平坦结构203的突起201的高度为1.0um至1.2um时,光提取效率为大约0.6至0.61的最大值。
图19示出根据具有半球形或椭圆半球形的突起的高度,发光器件的光提取效率的仿真结果。x轴表示突起的高度h,并且y轴表示光提取效率。
图19的光提取部210-1可以具有图11所示的岛形,并且在根据高度h示出的f3至f5中的各个突起可以具有半球形或椭圆半球形。
f3具有1.5um的水平半径R和90%的区域填充因子(AFF)。另外,f4具有1.22um的水平半径R和60%的区域填充因子(AFF)。此外,f5具有0.9um的水平半径R和32.6%的区域填充因子(AFF)。
在f3的情况下,当第一不平坦结构的突起的高度h为0.9um到1.0um时,光提取效率为大约0.64的最大值。
此外,在f4的情况下,当第一不平坦结构的突起的高度h为1.3um到1.4um时,光提取效率为大约0.625的最大值。
此外,在f5的情况下,当第一不平坦结构的突起的高度h为1.3um到2.0um时,光提取效率为大约0.57的最大值。
图20示出根据具有截头锥形的突起的高度,发光器件的光提取效率的仿真结果。x轴表示在截头锥的侧壁基于截头锥的下表面倾斜的角度(单壁角度)。
f6表示当区域填充因子(AFF)被设置为90%且截头锥的下表面的半径被设定为3um时,根据截头锥的侧表面的变化角度的光提取效率。f7表示与f6的截头锥的侧表面角度对应的截头锥的高度。本文中,截头锥的高度可以是从截头锥的下表面到截头锥的顶点的距离。
当截头锥的下表面具有预定半径(例如,3um)时,根据截头锥的侧表面的角度可以改变光提取效率,并且可以获得提供最大的光提取效率的截头锥的侧表面的角度以及与其对应的截头锥的高度。
从图20可以看出,当区域填充因子(AFF)被设定为90%且截头锥的下表面的半径被设定为3um时,在截头锥的侧表面的角度为大约52°的情形下,光提取效率被最大化。在这种情况下,可以看出,提供最大光提取效率的截头锥的高度为1.9um。
在本实施例中,可以根据布置在第一蚀刻停止层115-1与第二蚀刻停止层130-1之间的中间层120-1的厚度来容易地控制第一不平坦结构203的突起201的高度。即,在本实施例中,因为中间层120-1的厚度确定不平坦结构的高度,所以可以容易地控制提供最佳光提取效率的第一不平坦结构203的高度。另外,在本实施例中,由于由湿蚀刻形成的第二不平坦结构206和/第三不平坦结构208,可以进一步提高光提取效率。
图21示出根据另一实施例的发光器件封装。
参照图21,发光器件封装包括封装体510、第一金属层512、第二金属层514、发光器件520、反射板530、导线530和树脂层540。
封装体510可以是具有高绝缘性或高导热性的衬底(诸如基于硅的晶片级封装、硅衬底、碳化硅(SiC)衬底或氮化铝(AlN)衬底),并且可以具有其中堆叠有多个衬底的结构。实施例不限于封装体510的上述材料、结构和形状。
封装体510可以具有在封装体510的上表面一侧处具有侧表面和底表面的腔。在这种情况下,腔的侧壁可以是倾斜的。
考虑到发光器件的散热或安装,第一金属层512和第二金属层514被布置在封装体510的表面上,以便彼此电隔离。发光器件520被电连接到第一金属层512和第二金属层514。在这种情况下,发光器件520可以是实施例100。
反射板530可以布置在封装体510的腔的侧壁上,以便沿指定方向引导从发光器件520发射的光。反射板530可以由反光材料形成,例如涂覆金属或金属薄片。
树脂层540包围发光封装体510腔内的发光器件520以保护发光器件520免受外部环境影响。树脂层540可以由无色和透明的聚合物树脂(诸如环氧树脂或硅树脂)形成。树脂层540可以包括荧光体以改变从发光器件520发射的光的波长。
包括根据本实施例的发光器件封装的多个发光器件封装可以布置在衬底上,并且光学构件(诸如导光板、棱镜片、扩散片等)可以布置在发光器件封装的光学路径上。这种发光器件封装、衬底和光学构件可以作用为背光单元。
另一个实施例可由包括根据上述实施例的发光器件或发光器件封装的显示装置、指示装置或照明系统来实施。例如,照明系统可以包括电灯、街灯等。
图22示出根据另一个实施例包括发光器件的照明装置。
参照图22,照明装置可以包括盖1100、光源模块1200、散热器1400、供电单元1600、内壳1700和插座1800。另外,根据本实施例的照明装置还可以包括一个或多个构件1300和保持器1500。
光源模块1200可以包括根据实施例的发光器件100、或者如图17所示的发光封装。
盖1100可以为具有开口的半球形或中空灯泡形。盖1100可以被光学地耦合至光源模块1200。例如,盖1100可以漫射、散射或激发由光源模块1200提供的光。盖1100可以是一类光学构件。盖1100可以被耦合至散热器1400。盖1100可以具有耦合至散热器1400的耦合部。
盖1100的内表面可以涂覆有象牙白色颜料。象牙白颜料可以包括漫射光的光漫射器。盖1100的内表面的表面粗糙度可以大于盖1100的外表面的表面粗糙度。这用于充分地散射和漫射从光源模块1200发射的光,以便将光排放到外部。
盖1100可以由玻璃、塑料、聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)等形成。本文中,聚碳酸酯(PC)具有优异的耐光性、耐热性和强度。盖1100可以是透明的,使得可以从外面看到光源模块1200,但不限于此。可替代地,盖1100可以是不透明的。可以通过吹塑成型方法来形成盖1100。
光源模块1200可以布置在散热器1400的一个表面上。因此,由光源模块1200产生的热被传导至散热器1400。光源模块1200可以包括光源单元1210、连接板1230和连接器1250。
构件1300可以布置在散热器1400的上表面上,并且包括引导凹部1310,光源单元1210和连接器1250插入到引导凹部1310中。引导凹部1310可以对应于或者可以与光源单元1210和连接器1250的衬底对准。
反光材料可以应用于或涂覆在构件1300的表面上。
例如,白色颜料可以应用于或涂覆在构件1300的表面上。构件1300将由盖1100的内表面反射且返回到光源模块1200的光再次朝向盖1100反射。因此,可以提高根据本实施例的照明装置的光效率。
构件1300可以由例如绝缘材料形成。光源模块1200的连接板1230可以包括导电性材料。因此,在散热器1400与连接板1230之间可能发生电气接触。由绝缘材料形成的构件1300可以防止连接板1230与散热器1400之间的电短路。散热器1400接收来自光源模块1200和供电单元1600的热量,并且散发该热量。
保持器1500封闭内壳1700的绝缘部1710的容纳凹槽1719。因此,容纳在内壳1700的绝缘部1710中的供电单元1600可以被紧密地密封。保持器1500可以具有引导突起1510。引导突起1510可以设置有孔,供电单元1600的突起1610穿过该孔。
供电单元1600处理或转换外部供给的电信号,然后将其提供给光源模块1200。供电单元1600可以被容纳在内壳1700的容纳凹槽1719中并且由保持器1500紧密地密封在内壳1700中。供电单元1600可以包括突起1610、引导部1630、基底1650和延伸部1670。
引导部1630从基底1650的一侧向外突出。引导部1630可以被插入保持器1500中。多个元件可以布置在基底1650的一个表面上。例如,元件可以包括AC/DC转换器以将外部电源供给的AC功率转换为DC功率、驱动芯片以控制光源模块1200的驱动、以及静电放电(ESD)保护元件以保护光源模块1200,但不限于此。
延伸部1670可以从基底1650的另一侧向外突出。延伸部1670可以被插入到内壳1700的连接部1750中并且接收来自外部的电信号。例如,延伸部1670的宽度可以等于或小于内壳1700的连接部1750的宽度。正(+)电线和负(-)电线中每个的一端可以被电连接到延伸部1670,并且正(+)电线和负(-)电线中每个的另一端可以被电连接到插座1800。
内壳1700在其中除了包括供电单元1600还可以包括模制部。该模制部是通过硬化模制液体形成的并且用于将供电单元1600固定在内壳1700中。
图23示出根据另一个实施例包括发光器件的显示装置。
参照图23,显示装置800可以包括底盖810、布置在底盖810上的反射板820、发光模块830或835以发射光、导光面板840(布置在反射板820的前方并且将从发光模块830或835发射的光引导至显示装置800的前方)、光学片(包括布置在导光面板840前方的棱镜片850和860)、显示面板870(布置在光学片的前方)、图像信号输出电路872(被连接到显示面板870且将图像信号提供给显示面板870)、以及滤色镜880(布置在显示面板870的前方)本文中,底盖810、反射板820、发光模块830或835,导光面板840和光学片可以构成背光单元。
发光模块可以包括安装在衬底830上的发光器件封装835。本文中,PCB等可以用作衬底830。发光器件封装835可以是图17所示的实施例。
底盖810可以容纳显示装置800内的元件。另外,反射板820可以被提供为单独元件,如附图所示,或者通过为导光面板840的背面或底盖810的前表面提供具有高反射率的材料来设置该反射板820。
本文中,反射板820可以由具有高反射率的材料形成并且可以被用作超薄型,并且可以由聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成。
导光面板840可以由聚丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)或聚乙烯(PE)形成。
通过将透光的和弹性的聚合物应用到支撑膜的表面来形成第一棱镜片850。聚合物可以具有其中重复地形成多个3D结构的棱镜层。本文中,结构可以被设置为其中重复地形成脊和谷的条纹图案,如附图所示。
此外,第二棱镜片860的支承膜的一个表面上脊和谷的方向可以垂直于第一棱镜片850中支撑膜的一个表面上脊和谷的方向。
这用于在显示面板870的各个方向上均匀地分散从光源模块和反射片820透射的光。
尽管未示出,扩散片可以布置在导光面板840与第一棱镜片850之间。扩散片可以由基于聚碳酸酯或聚酯的材料形成,并且通过折射和散射最大程度地增大从背光单元入射的光的投射角。另外,扩散片可以包括具有光漫射器的支撑层、形成在发光表面上(朝向第一棱镜片的方向)和光接收表面(朝向反射片的方向)而不具有光漫射器的第一层和第二层。
在本实施例中,扩散片、第一棱镜片850和第二棱镜片860构成光学片。然而,光学片可以包括其它组合,例如,微透镜阵列、扩散片和微透镜阵列的组合、或棱镜片和微透镜阵列的组合。
作为显示面板870,可以布置液晶显示面板。此外,除了液晶显示面板,可以提供需要光源的其他类型显示装置。
与上述实施例相关地描述的特征、结构和效果等被并入本公开的至少一个实施例中,但不限于仅仅一个实施例。此外,通过组合或修改,本领域技术人员可以在其他实施例中实施与各个实施例相关的特征、结构和效果。因此,关于这种组合和修改的内容应被解释为落入本公开的范围内。
【工业实用性】
实施例可以用于照明装置和显示装置。
Claims (22)
1.一种发光器件,包括:
发光结构,包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;以及
光提取部,布置在所述发光结构上,
其中所述光提取部包括:
第一氮化物半导体层,布置在所述第一导电型半导体层上且具有第一湿蚀刻速率;以及
第二氮化物半导体层,布置在所述第一氮化物半导体层上且具有第二湿蚀刻速率,以及具有第三湿蚀刻速率的第三氮化物半导体层,
其中所述第一湿蚀刻速率和所述第三湿蚀刻速率比所述第二湿蚀刻速率低。
2.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述光提取部还包括:
第一不均匀结构,包括突起和凹部,所述突起具有所述第二氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层堆叠的结构;以及
第二不均匀结构,形成在所述第一不均匀结构的所述第三氮化物半导体层上。
3.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个具有包括铝的组分并且所述第二氮化物半导体层具有不包括铝的组分。
4.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层至所述第三氮化物半导体层中的每个具有包括铝的组分并且所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中每个的铝含量大于所述第二氮化物半导体层的铝含量。
5.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层的组分是AlxGa(1-x)N(0<x≤1),所述第三氮化物半导体层的组分是AlyGa(1-y)N(0<y≤1),并且所述第二氮化物半导体层的组分是AlzGa(1-z)N(0≤z≤1),其中x和y比z大。
6.根据权利要求2所述的发光器件,其中所述第一不均匀结构具有规则图案形状,并且所述第二不均匀结构具有不规则图案形状。
7.根据权利要求2所述的发光器件,其中所述第一不均匀结构的所述凹部暴露所述第一氮化物半导体层的上表面。
8.根据权利要求7所述的发光器件,其中所述光提取部还包括第三不均匀结构,所述第三不均匀结构形成在由所述第一不均匀结构的所述凹部暴露的所述第一氮化物半导体层的所述上表面上。
9.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个具有5nm至50nm的厚度。
10.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例、以及所述第三湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例是1:5至1:100。
11.根据权利要求1所述的发光器件,还包括:
第一电极,布置在所述光提取部上;以及
第二电极,布置在所述第二导电型半导体层下方。
12.一种发光器件,包括:
发光结构,包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;以及
光提取部,布置在所述发光结构上,
其中所述光提取部包括:
第一氮化物半导体层,布置在所述发光结构上;
第一不均匀结构,包括突起和凹部,所述突起包括布置在所述第一氮化物半导体层上的第二氮化物半导体层和布置在所述第一氮化物半导体层上的第三氮化物半导体层;以及
第二不均匀结构,形成在所述第一不均匀结构的所述第三氮化物半导体层的表面上,
其中所述第一氮化物半导体层具有第一湿蚀刻速率,所述第二氮化物半导体层具有第二湿蚀刻速率,所述第三氮化物半导体层具有第三湿蚀刻速率,并且所述第一湿蚀刻速率和所述第三湿蚀刻速率比所述第二湿蚀刻速率低。
13.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个具有包括铝的组分并且所述第二氮化物半导体层具有不包括铝的组分。
14.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层至所述第三氮化物半导体层中的每个具有包括铝的组分并且所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中每个的铝含量大于所述第二氮化物半导体层的铝含量。
15.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层的组分是AlxGa(1-x)N(0<x≤1),所述第三氮化物半导体层的组分是AlyGa(1-y)N(0<y≤1),并且所述第二氮化物半导体层的组分是AlzGa(1-z)N(0≤z≤1),其中x和y比z大。
16.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一不均匀结构具有规则图案形状,并且所述第二不均匀结构具有不规则图案形状。
17.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一不均匀结构的所述凹部暴露所述第一氮化物半导体层的上表面。
18.根据权利要求17所述的发光器件,其中所述光提取部还包括第三不均匀结构,所述第三不均匀结构形成在由所述第一不均匀结构的所述凹部暴露的所述第一氮化物半导体层的所述上表面上。
19.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述光提取部还包括第四不均匀结构,所述第四不均匀结构形成在所述突起的侧表面上。
20.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一氮化物半导体层和所述第三氮化物半导体层中的每个具有5nm至50nm的厚度。
21.根据权利要求12所述的发光器件,其中所述第一湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例、以及所述第三湿蚀刻速率与所述第二湿蚀刻速率的比例是1:5至1:100。
22.根据权利要求12所述的发光器件,还包括:
第一电极,布置在所述光提取部上;以及
第二电极,布置在所述第二导电型半导体层下方。
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