CN1734798A

CN1734798A - 具透明导电层的全方位反射器发光二极管

Info

Publication number: CN1734798A
Application number: CNA200410055663XA
Authority: CN
Inventors: 谢明勋; 陶青山; 曾子峰; 倪志鹏
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2004-08-02
Publication date: 2006-02-15
Anticipated expiration: 2024-08-02
Also published as: CN1734798B

Abstract

一种具有透明导电层的全方位反射器(ODR，Omni Directional Reflector)发光二极管，本发明特征在于一透明导电层与金属反射层之间形成一附着层，以增强透明导电层与金属反射层之间的附着力，及增加发光二极管的反射率，进而提高发光二极管发光效率。所述发光二极管至少包含：一基板；一金属反射层；一附着层，形成于该金属反射层之上；一透明导电层，形成于该附着层之上；一LED叠层，形成于该透明导电层之上；以及一介于该基板及该金属反射层之间的一黏结层。

Description

具透明导电层的全方位反射器发光二极管

技术领域

本发明涉及一种全方位反射器(ODR)发光二极管，尤其关于一种具有透明导电层的全方位反射器(ODR)发光二极管。

背景技术

发光二极管的应用颇为广泛，例如，可应用于光学显示装置、交通号志、数据储存装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置。如何提高发光二极管的亮度，是在发光二极管的制造上的重要课题。

Gessmann等人于Proc.SPIE Int.Soc.Opt.Eng.4996 139(2003)中公开一种具有全方位反射器(ODR，Omni Directional Reflector)的发光二极管构造及其制法，于蓝宝石基板上成长GaN LED叠层，于该GaN LED叠层上镀上一层透明导电层ITO(氧化铟锡)，再于该透明导电层ITO上包覆一层Ag，形成GaN/ITO/Ag的ODR-LED结构，该GaN/ITO/Ag的ODR-LED结构比传统以Ni-Au作为电流分散层的GaN LED结构具有更佳的光反射率，故可提高GaNLED亮度，然而，因ITO本身与Ag之间的附着性不佳，导致该GaN/ITO/Ag的ODR-LED产生容易剥落(Peeling)的缺点，同时，因该GaN/ITO/Ag的ODR-LED在蓝光短波长范围反射率较小，以至于具有在短波长范围的亮度无法有效提高的缺点。

一现有可加强ITO与Ag间附着力的技术是在ITO与Ag之间加入一层Cr，但因Cr本身具有吸光的特性，反射率差，导致元件无法有效提高亮度。

发明内容

鉴于上述ODR-LED发明具有ITO本身与Ag之间的附着性不佳、蓝光短波长范围反射率较小，在蓝光短波长范围的亮度无法有效提高的缺点，以及ITO/Cr/Ag或者ITO/Cr/Al结构的发光二极管具有Cr本身吸光、反射率差，导致元件无法有效提高亮度的缺点，本发明的主要目的是要解决ITO/Cr/Ag或者ITO/Cr/Al结构的元件无法有效提高亮度的缺点，本发明另一目的是改善ODR-LED的ITO与Ag之间的附着性不佳的缺点，本发明又一目的是改善ODR-LED在短波长范围的反射率，以提供有效提高发光二极管亮度的构想。

为解决上述发明的缺点，本案发明人提出一个发明概念，认为若于GaN/ITO/Ag的ODR-LED的ITO与Ag之间，形成一附着层，该附着层与透明导电层之间及该附着层与金属之间的附着力优于ODR-LED之ITO与Ag之间的附着力，将可改善ITO与Ag之间的附着力不佳的缺点，充分发挥ODR-LED具有比传统以Ni-Au作为电流分散层的GaN LED结构更佳的光反射率特性，以有效提高发光二极管亮度。

为达到上述目的，本发明提供一种具有透明导电层的全方位反射器的发光二极管，包含一基板、形成于该基板上的一黏结层、形成于该黏结层上的一金属反射层、形成于该金属反射层上的一附着层、形成于该附着层上的一透明导电层，其中，该透明导电层的上表面包含一第一表面区域与一第二表面区域、形成于该第一表面区域上的一第一接触层、形成于该第一接触层上的一第一束缚层、形成于该第一束缚层上的一发光层、形成于该发光层上的一第二束缚层、形成于该第二束缚层上的一第二接触层、形成于该第二接触层上的一第一接线电极、以及形成于该透明导电层第二表面区域上的一第二接线电极；其中，包含于该基板及该黏结层之间形成一反应层、或于该黏结层及该金属反射层之间形成一反应层、亦或者同时于该基板及该黏结层之间及于该黏结层及该金属反射层之间各形成一反应层，以增强黏结面的作用力。

前述基板，包含选自于GaAs、AlGaAs、GaAsP、GaP、Si、SiC、金属、蓝宝石、GaN、AlN、ZnO、MgO及玻璃所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料；前述黏结层包含选自于聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烷(BCB)及过氟环丁烷(PFCB)所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料；前述金属反射层，包含选自于Al及Ag所构成材料组群中的至少一种材料；前述附着层选自SiNx、SiO2、SiO及TiO2所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料；前述透明导电层包含选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料；前述第一接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第一束缚层包含AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述发光层包含AlGaInP、InGaP、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第二束缚层包含选自于AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第二接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料。

本案发明人于实验中得到与此发明概念相同结果。

图1显示ITO/Al及ITO/Ag的ODR-LED结构所制造的发光二极管，其反射率与波长之间的关系图，由图1得知，其结构在蓝光短波长范围反射率较小，在波长445nm其反射率介于0.53到0.65之间，具有在蓝光短波长范围的亮度无法有效提高的缺点。

图2显示ITO/Cr/Ag或者ITO/Cr/Al结构所制造的发光二极管，其反射率与波长之间的关系图，由图2得知，其结构所得到的反射率比ITO/Al及ITO/Ag的ODR-LED结构所制造的发光二极管更小，在波长445nm其反射率介于0.27到0.58之间，发光效率更差。

图3显示本发明所提供的ITO/附着层/Al及ITO/附着层/Ag的ODR-LED结构所制造的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其反射率与波长之间的关系图，由图3得知，在波长445nm其反射率介于0.79到0.94之间，在反射率最小的波段430nm左右，其反射率介于0.75到0.90之间，较ITO/Al及ITO/Ag的ODR-LED结构与ITO/Cr/Ag或者ITO/Cr/Al结构所制造的发光二极管具有较大的反射率及较高的发光效率，同时其在蓝光短波长范围反射率并未有显著的下降，可充分改善ITO/Al及ITO/Ag的ODR-LED在蓝光短波长范围的反射率较小及亮度无法有效提高的缺点。

附图说明

图1为一关系图，显示ITO/Al及ITO/Ag的ODR-LED结构所制造的发光二极管，其反射率与波长之间的关系图；

图2为一关系图，显示ITO/Cr/Ag或者ITO/Cr/Al结构所制造的发光二极管，其反射率与波长之间的关系图；

图3为一关系图，显示ITO/附着层/Al及ITO/附着层/Ag的ODR-LED结构所制造的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其反射率与波长之间的关系图；

图4为一示意图，显示依本发明一优选实施例的一种具有透明导电层的全方位反射器发光二极管构造；

图5为一示意图，显示依本发明另一优选实施例的一种具有透明导电层的全方位反射器倒装芯片发光二极管构造；

图6为一示意图，显示依本发明又一优选实施例的一种具有透明导电层的全方位反射器倒装芯片发光二极管构造。

附图标记说明

8 第一接线电极 9 第二接线电极

10 基板 11 黏结层

12 金属反射层 13 附着层

14 透明导电层 15 第一接触层

16 第一束缚层 17 发光层

18 第二束缚层 19 第二接触层

110 透明基板 111 第一接触层

112 第一束缚层 113 发光层

114 第二束缚层 115 第二接触层

116 具有分布式几何图案的附着层

具体实施方式

实施例1

请参阅图4，依本发明一优选实施例具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，包含一基板10、形成于该基板上的一黏结层11、形成于该黏结层上的一金属反射层12、形成于该金属反射层上的一附着层13、形成于该附着层上的一透明导电层14，其中，该透明导电层的上表面包含一第一表面区域与一第二表面区域、形成于该第一表面区域上的一第一接触层15、形成于该第一接触层上的一第一束缚层16、形成于该第一束缚层上的一发光层17、形成于该发光层上的一第二束缚层18、形成于该第二束缚层上的一第二接触层19、形成于该第二接触层上的一第一接线电极8、以及形成于该透明导电层第二表面区域上的一第二接线电极9。

实施例2

请参阅图5，依本发明另一优选实施例具有透明导电层的全方位反射器倒装芯片发光二极管(Flip-Chip)，包含一透明基板110，形成于该透明基板下的第一接触层111，其中，该第一接触层的下表面包含一第一表面区域与一第二表面区域、形成于该第一接触层的第一表面区域下的一第一束缚层112、形成于该第一束缚层下的发光层113、形成于该发光层下的第二束缚层114、形成于该第二束缚层下的第二接触层115、形成于该第二接触层下的透明导电层14、形成于该透明导电层下的具有分布式几何图案的附着层116、形成于该具有分布式几何图案的附着层下的金属反射层12、形成于该金属反射层下的一第一接线电极8、以及形成于该第一接触层第二表面区域下的一第二接线电极9。

实施例3

请参阅图6，依本发明又一优选实施例具有透明导电层的全方位反射器倒装芯片发光二极管(Flip-Chip)，其结构与前一优选实施例相似，其不同处在于上述透明基板为透明基板与黏结层的结合，包含一透明基板110，形成于该透明基板下的一黏结层11、形成于该黏结层下的一透明导电层14，其中，该透明导电层的下表面包含一第一表面区域与一第二表面区域、形成于该透明导电层的第一表面区域下的第一接触层111、形成于该第一接触层下的一第一束缚层112、形成于该第一束缚层下的发光层113、形成于该发光层下的第二束缚层114、形成于该第二束缚层下的第二接触层115、形成于该第二接触层下的透明导电层14、形成于该透明导电层下的具有分布式几何图案的附着层116、形成于该具有分布式几何图案的附着层下的金属反射层12、形成于该金属反射层下的一第一接线电极8、以及形成于该透明导电层第二表面区域下的一第二接线电极9。

前述基板，包含选自于GaAs、AlGaAs、GaAsP、GaP、Si、SiC、金属、蓝宝石、GaN、AlN、ZnO、MgO及玻璃；前述透明基板，包含选自于GaP、SiC、蓝宝石、GaN、ZnO及MgO所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料；前述黏结层包含选自于聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烷(BCB)及过氟环丁烷(PFCB)所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料，前述金属反射层，包含选自于Al及Ag所构成材料组群中的至少一种材料，前述附着层选自SiNx、SiO2、SiO及TiO2所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料；前述透明导电层包含选自于氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料；前述第一接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第一束缚层包含AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述发光层包含AlGaInP、InGaP、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第二束缚层包含AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第二接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第一接触层包含选自于GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第一束缚层包含AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述发光层包含GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第二束缚层包含AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料；前述第二接触层包含选自于GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料。

上述仅为用以说明本发明概念的优选实施例，本发明的范围不限于该等优选实施例，凡依本发明概念所做的变更，皆属本发明申请专利的范围。

Claims

1.一种具有透明导电层的全方位反射器的反射层，至少包含：

一透明导电层；

一金属反射层；以及

介于该透明导电层及该金属反射层之间的一附着层。

2.一种具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，至少包含：

一基板；

一金属反射层；

一附着层，形成于该金属反射层之上；

一透明导电层，形成于该附着层之上；

一LED叠层，形成于该透明导电层之上；以及

一介于该基板及该金属反射层之间的一黏结层。

3.一种具有透明导电层的全方位反射器倒装芯片发光二极管，至少包含：

一透明基板，其中，该透明基板亦可以是透明基板与黏结层的结合；

一LED叠层，形成于透明该基板下；

一透明导电层，形成于该LED叠层之下；

一具有分布式几何图案的附着层，形成于该透明导电层之下；以及

一金属反射层，形成于该附着层之下。

4.如权利要求2所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，包含于该基板及该黏结层之间形成一反应层、或于该黏结层及该金属反射层之间形成一反应层、亦或者同时于该基板及该黏结层之间及于该黏结层及该金属反射层之间各形成一反应层。

5.如权利要求4所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该反应层包含选自于SiNx、Ti或Cr所构成材料组群中的至少一种材料。

6.如权利要求2所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，还包含于该LED叠层上方形成一透明导电层。

7.如权利要求1、2、3或6所述的具有透明导电层的全方位反射器的反射层或发光二极管，其中，该透明导电层包含选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成材料组群中的至少一种材料。

8.如权利要求1、2或3所述的具有透明导电层的全方位反射器的反射层或发光二极管，其中，该附着层选自SiNx、SiO2、SiO及TiO2所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

9.如权利要求1、2或3所述的具有透明导电层的全方位反射器的反射层或发光二极管，其中，该金属反射层包含选自于Al及Ag所构成材料组群中的至少一种材料。

10.如权利要求2所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该基板系包含选自于GaAs、AlGaAs、GaAsP、GaP、Si、SiC、金属、蓝宝石、GaN、AlN、ZnO、MgO及玻璃所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

11.如权利要求3所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该透明基板包含选自于GaP、SiC、蓝宝石、GaN、ZnO及MgO所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

12.如权利要求2或3所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该黏结层包含选自于聚酰亚胺(PI)、苯并环丁烷(BCB)及过氟环丁烷(PFCB)所构成材料组群中的至少一种材料或其它可代替的材料。

13.如权利要求2或3所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该LED叠层包含：

一第一接触层；

一第一束缚层，形成于该第一接触层之上；

一发光层，形成于该第一束缚层之上；

一第二束缚层，形成于该发光层之上；以及

一第二接触层，形成于该第二束缚层之上。

14.如权利要求13所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该第一接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料。

15.如权利要求13所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该第一束缚层包含AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料。

16.如权利要求13所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该发光层包含AlGaInP、InGaP、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料。

17.如权利要求13所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该第二束缚层包含AlGaInP、AlInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlGaInN所构成材料组群中的至少一种材料。

18.如权利要求13所述的具有透明导电层的全方位反射器发光二极管，其中，该第二接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成材料组群中的至少一种材料。