CN2397607Y

CN2397607Y - 可控制区域电流密度的发光二极管

Info

Publication number: CN2397607Y
Application number: CN99244906U
Authority: CN
Inventors: 庄丰如
Original assignee: Opto Tech Corp
Current assignee: Opto Tech Corp
Priority date: 1999-09-21
Filing date: 1999-09-21
Publication date: 2000-09-20
Anticipated expiration: 2009-09-21

Abstract

一种可控制区域电流密度的发光二极管,主要在正面电极与LED磊晶层之间或背面电极与基板之间另设有一电流阻隔层,如此可将流经LED磊晶层的电流排除在正面电极底下,而可预防发射光源被正面电极吸收或阻隔而降低透光亮度;且因电流阻隔层的位置可置放于适当特定位置,相对也就规划了电流分布线路及欲发亮发光的区域位置,而相对可在特定区域间得到发光亮度效率最高功能。另外,由于电流阻隔层及电极在基板及LED磊晶层制作完成后才一起形成,制作也较简易方便。

Description

可控制区域电流密度的发光二极管

本实用新型涉及一种发光二极管，尤指一种具有电流阻隔层而可控制区域电流密度的发光二极管，其主要是在正面电极与LED磊晶层之间或背面电极与基板之间另设有一电流阻隔层，以规划电流流动分布区域。

发光二极管(LED；Light-Emitting Diode)由于具有寿命长、体积小、发热量低、耗电量小、反应速度快、及单色光发光的特性及优点，所以自1960年代起发展至今，不管在电脑外围设备、时钟显示器、仪器仪表上、或在通信业、信息业及消费性电子产品上都被大量使用。但LED若欲应用在户外时，高亮度特性是必须被要求的，对此行业界都在LED材料上努力发展，欲寻找出一种高亮度发光二极管的新材料，如台湾地区专利公告第291610号《高亮度发光二极管及其制作方法》、第232753号《高亮度发光二极管的制作》、或第275970号《增进亮度、方向性的发光二极管》等。

请参见图1，其为传统发光二极管LED的构造剖视图；一般LED都包括有一基板12、一具有p-n界面的LED磊晶层14、一正面电极16及一背面电极18，而在正面电极16与背面电极18之间流动的电流(如虚线所示)将流经LED磊晶层14，且在p-n界面间发射光源(如箭头实线所示)，藉此执行发光二极管的发光功效。由于电流本身具有以最短线路选择流动的物理特性，故在正面电极16的底下位置将是电流密度较高、发光亮度效率最高的位置，而其他位于非正面电极16底下的位置虽然也有电流流过，但是相对电流流动密度较低、发光亮度也较暗的区域。由于正面电极16一般都会吸收或阻隔光线的穿透，所以在正面电极16底下位置的p-n界面所发射出的正面光将无法穿透而过(如箭头短实线所示)，因此该发光二极管只能藉由侧面光及非正面电极区域的正面光以透射光源，故整个发光亮度的损失极为可观。

对此，美国专利第5,153,889号《Semiconductor light emittingdevice》或台湾地区专利公告第264573号《具有电流阻隔层的发光二极管》中都有比较进步的改进结构技术披露。请参阅图2，其为美国专利第5,153,889号的构造剖视图，其主要结构是由一n型电极28、一n型砷化镓基板22、一由下限制层244、活化层242及上限制层246所构成的双异质结构、一顶层25、一p型电极26及一电流阻隔层20所组合而成，双异质结构可将电流均匀分布，通过整个活化层242，而电流阻隔层20的设置则可让电流避开p型电极26的底下位置，藉此可在其它位置增加其电流密度及发光效率。但是，这种构造的电流阻隔层20是设于磊晶成长制作时，故生产制作上较为繁琐且不方便，增加制作上的困难。因此，如何设计出一种发光二极管构造，不仅具有电流阻隔层以规划电流密度分布区域来增加特定区域的发光亮度，且又可简化制作上的麻烦，长久以来一直是使用者的殷切盼望。

本实用新型的主要目的是提供一种可控制区域电流密度的发光二极管，其主要是在磊晶成长完成后而在欧姆电极制作之前，在LED磊晶层及基板的适当位置上形成一电流阻隔层，在极为简易的制造过程之间即可完成此电流阻隔层，不仅具有电流阻隔层的优点，又不会增加制造过程的麻烦。

本实用新型的次要目的是提供一种可控制区域电流密度的发光二极管，其电流阻隔层可分别设于正面电极及背面电极内，可确实容易地规划电流集中分布的区域位置，而在其特定区域提高其发光亮度效率。

本实用新型的又一目的是提供一种可控制区域电流密度的发光二极管，其电流阻隔层可适应实际需要而设置于相对LED磊晶层与基板的适当位置，可轻易规划欲发光的区域位置来让电流集中通过。

本实用新型的目的是这样实现的：其主要构造包括有：一基板；一成长于该基板上而具有一P-N界面的发光二极管(LED)磊晶层，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源；一形成于LED磊晶层顶层部分表面的正面电流阻隔层；一形成于该正面电流阻隔层上的正面电极，而该正面电极的部分区域可直接连接该LED磊晶层；一形成于基板底层部分表面的背面电流阻隔层；以及一形成于该背面电流阻隔层底层的背面电极，而该背面电极的部分区域可直接连接该基板。

其中背面电流阻隔层的作用面积大于该正面电流阻隔层。

其中该正面电极复盖整个正面电流阻隔层，致使正面电极连接该LED磊晶层的部分区域成环状态样。

其中该正面电流阻隔层可连接LED磊晶层整个侧边，致使正面电极仅有一侧边连接该LED磊晶层。

其中该背面电极复盖整个背面电流阻隔层，致使背面电极连接该基板的部分区域成环状态样。

其中该背面电流阻隔层可连接基板整个侧边，致使背面电极仅有一侧边连接该基板。

其中该LED磊晶层为一双异质结构。

其中该发光二极管也可为一平面型发光二极管，致使背面电极及背面电流阻隔层也是与正面电极与正面电流阻隔层相似，形成于LED磊晶层的顶层部分表面上，而分别成为一第二电极及第二电流阻隔层。

本实用新型的目的也可以是这样实现的：其主要构造包括有：一基板；一成长于该基板上而具有一P-N界面的发光二极管(LED)磊晶层，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源；一形成于该LED磊晶层上部分区域的正面电极；一形成于基板底层部分表面的背面电流阻隔层；以及一形成于该背面电流阻隔层底层的背面电极，而该背面电极的部分区域可直接连接该基板。

其中该LED磊晶层为一双异质结构。

其中该发光二极管也可是一平面型发光二极管，致使背面电极及背面电流阻隔层也形成于LED磊晶层的顶层部分表面上，而分别成为一第二电极及第二电流阻隔层。

本实用新型的目的还可以是这样实现的：其主要构造包括有：一基板；一成长于该基板上而具有一P-N界面的发光二极管(LED)磊晶层，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源；一形成于LED磊晶层顶层部分表面的正面电流阻隔层；一形成于该正面电流阻隔层上的正面电极，而正面电极的部分区域可直接连接该LED磊晶层；以及一形成于基板底层部分表面的背面电极。

其中该LED磊晶层为一双异质结构。

其中该发光二极管也可是一平面型发光二极管，致使背面电极也形成于LED磊晶层的顶层部分表面上，而分别成为一第二电极。

本实用新型是一种具有电流阻隔层而可控制区域电流流动密度的发光二极管构造，其主要是在正面电极与LED磊晶层之间及背面电极与基板之间可选择设有一电流阻隔层，以规划电流流动分布区域。

下面结合较佳实施例及附图详细说明本实用新型的结构、特征及功效。

图1是传统发光二极管的构造剖视图；

图2是另一种传统具有电流阻隔层的发光二极管构造剖视图；

图3是本实用新型一较佳实施例的构造剖视图；

图4是本实用新型另一实施例的构造剖视图；

图5是本实用新型又一实施例的构造剖视图；

图6是本实用新型又一实施例的构造剖视图；

图7是本实用新型又一实施例的构造剖视图；

图8是本实用新型又一实施例的构造剖视图。

首先，请参阅图3，其为本实用新型一较佳实施例的构造剖视图。本实用新型主要构造包括有一基板32、一成长于该基板32上而具有一P-N界面(或N-P界面，如括号所示)的发光二极管(LED)磊晶层34，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源、一形成于LED磊晶层34顶层部分表面的正面电流阻隔层30、一可包复正面电流阻隔层30的正面电极36、以及一形成于基板32底层部分表面的背面电极38。由于该正面电极36的部分区域还可直接连接LED磊晶层34，换言之，正面电极36可隔着正面电流阻隔层30连接该LED磊晶层34的部分区域以成环状态样，故可在正面电极36未受正面电流阻隔层30阻隔的区域与背面电极38之间形成电流分布区域，其电流流动密度相对也集中在此区域内(如虚线所示)，所以可发光的P-N界面区域也主要在非正面电极36的底下范围内发射光源(如箭头实线所示)，所以其正面光将可透射出去而不被正面电极36所吸收或阻隔，当然也就相对提高其特定区域的发光亮度。另外，由于本实用新型的正面电流阻隔层30是在基板32、LED磊晶层34磊晶完成后才予以形成，不必在最繁琐的磊晶制造过程中即急于制作，所以其制造过程相对传统技术将较为简易且方便。

当然，由于本实用新型是在电极形成之前才形成电流阻隔层，所以，该电流阻隔层40也可设于背面电极38与基板32之间，只需该背面电极38除了包复背面电流阻隔层40外，还是需要有部分区域直接连接该基板32，以提供电流流动的一电极。换言之，背面电极38隔着背面电流阻隔层40而连接该基板32的部分区域也成环状态样，如图4所示。

另外，在同样的技术设计下，也可将正面电流阻隔层30及背面电流阻隔层40同时被分别包复于正面电极36与背面电极38之间，如此更可确实控制电流密度分布的区域，如图5所示。且为了控制电流分布区域更加远离正面电极36底下，其背面电流阻隔层40的作用面积大小可大于正面电流阻隔层30。

再者，参阅图6所示的本实用新型的又一实施例示意图；由于发光二极管在诸多使用场合中，并不需要均匀分布而四面发光，只需在其特定区域上，甚至只需在一介面间透光即可，且在此特定区域介面上集中发光亮度。所以本实用新型的正面电流阻隔层302(或背面电流阻隔层402)可适当调整其位置及大小，如图所示，其正面电流阻隔层302连接LED磊晶层34整个侧边(或背面电流阻隔层402连接基板38整个侧边)，如此所有的电流将全部分布在LED磊晶层34及基板32的另一侧面中，所以也就相对增加此特定区域的发光亮度及提高其发光效率。

另外，本实用新型的创作理念也可应用在诸多LED构造中，如应用在中国专利申请第99109772.6号《可提高发光亮度的发光二极管及其制作方法》中，其主要包括有一直接能带间隙型态合金三五族化合物的发光二极管(LED)磊晶层74、一连设于该LED磊晶层74的底层而可将来自LED磊晶层74的入射光进行反射再透射出去的该LED磊晶层74的粘合反射层70、一GaAs薄膜层764、一具有高导电性质的导电基板72、一背面电极76及一正面电极76，其主要是利用一适当导电基板72来取代先前的砷化镓基板764，藉此而可降低发光二极管因砷化镓基板764将吸收的大量发射光源的缺憾，并大幅提升发光二极管所发射出的光源亮度。而本实用新型也可在该粘合反射层70制作时完成其电流阻隔层704，同样可达到其电流密度分布至特定区域及简化制造过程的目的。

最后，请参阅图8所示的本实用新型另一实施例的构造剖视图；如图所示，本实用新型同样可应用在一般平面式的发光二极管中，如以蓝宝石为基板82及具有GaN薄膜层80的蓝光发光二极管，其第一电流阻隔层862(正面电流阻隔层)同样被包复于第一电极86(正面电极)与LED磊晶层84之间，而第二电流阻隔层882(背面电流阻隔层)则被包复于第二电极88(背面电极)与LED磊晶层84之间，随着第一电流阻隔层862及第二电流阻隔层882的配置位置，其电流密度流动区域(如虚线所示)将可集中分布在未被电流阻隔层862、882含盖的LED磊晶层84之间，同样可达到上述实施例的目的。当然，为了致使电流密度分布区域确实为所规划的区域进行，所以其第二电极88除了具有未被第二电流阻隔层882所复盖的区域外，还可沿着LED磊晶层84的侧边而向第一电极86延伸的至少一延伸电极(未显示)，如此其电流流动分布区域将可更确实在规划的区域内以提高其特定区域内且扩大其发光区域范围。

又，在本实用新型的理念下，本实用新型也可应用于双异质结构的发光二极管中，只要其电流阻隔层是在磊晶层完成后形成于电极与LED磊晶层或电极与基板之间即可。

综上所述，本实用新型是有关于一种发光二极管，尤指一种具有电流阻隔层而可控制区域电流流动密度的发光二极管构造，其主要是在正面电极与LED磊晶层之间及背面电极与基板之间可选择设有一电流阻隔层，以规划电流流动分布区域。

然而，以上所述，仅为本实用新型的一较佳实施例而已，并非用来限定本实用新型实施的范围，例如可增加一些窗户层或定层，如磷锢铝镓层等，或在其它薄膜层上增加其它如SiC、AIN、SiO2、InGaN、SnO2、AIInGaP层等，凡是依照本实用新型权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本实用新型的权利要求范围内。

Claims

1、一种可控制区域电流密度的发光二极管，其特征在于：其主要构造包括有：一基板；一成长于该基板上面具有一P-N界面的发光二极管磊晶层，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源；一形成于LED磊晶层顶层部分表面的正面电流阻隔层；一形成于该正面电流阻隔层上的正面电极，而该正面电极的部分区域可直接连接该LED磊晶层；一形成于基板底层部分表面的背面电流阻隔层；以及一形成于该背面电流阻隔层底层的背面电极，而该背面电极的部分区域可直接连接该基板。

2、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中背面电流阻隔层的作用面积大于该正面电流阻隔层。

3、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中该正面电极复盖整个正面电流阻隔层，致使正面电极连接该LED磊晶层的部分区域成环状态样。

4、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中该正面电流阻隔层可连接LED磊晶层整个侧边，致使正面电极仅有一侧边连接该LED磊晶层。

5、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中该背面电极复盖整个背面电流阻隔层，致使背面电极连接该基板的部分区域成环状态样。

6、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中该背面电流阻隔层可连接基板整个侧边，致使背面电极仅有一侧边连接该基板。

7、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中该LED磊晶层为一双异质结构。

8、如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于：其中该发光二极管也可为一平面型发光二极管，致使背面电极及背面电流阻隔层也是与正面电极与正面电流阻隔层相似，形成于LED磊晶层的顶层部分表面上，而分别成为一第二电极及第二电流阻隔层。

9、一种可控制区域电流密度的发光二极管，其特征在于：其主要构造包括有：一基板；一成长于该基板上而具有一P-N界面的发光二极管磊晶层，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源；一形成于该LED磊晶层上部分区域的正面电极；一形成于基板底层部分表面的背面电流阻隔层；以及一形成于该背面电流阻隔层底层的背面电极，而该背面电极的部分区域可直接连接该基板。

10、如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中该背面电极复盖整个背面电流阻隔层，致使背面电极连接该基板的部分区域成环状态样。

11、如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中该背面电流阻隔层可连接基板整个侧边，致使背面电极仅有一侧边连接该基板。

12、如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中该LED磊晶层为一双异质结构。

13、如权利要求9所述的发光二极管，其特征在于：其中该发光二极管也可是一平面型发光二极管，致使背面电极及背面电流阻隔层也形成于LED磊晶层的顶层部分表面上，而分别成为一第二电极及第二电流阻隔层。

14、一种可控制区域电流密度的发光二极管，其特征在于：其主要构造包括有：一基板；一成长于该基板上而具有一P-N界面的发光二极管磊晶层，其P-N界面可在电流通过时产生发射光源；一形成于LED磊晶层顶层部分表面的正面电流阻隔层；一形成于该正面电流阻隔层上的正面电极，而正面电极的部分区域可直接连接该LED磊晶层；以及一形成于基板底层部分表面的背面电极。

15、如权利要求14所述的发光二极管，其特征在于：其中该正面电极复盖整个正面电流阻隔层，致使正面电极连接该LED磊晶层的部分区域成环状态样。

16、如权利要求14所述的发光二极管，其特征在于：其中该正面电流阻隔层可连接LED磊晶层整个侧边，致使正面电极仅有一侧边连接该LED磊晶层。

17、如权利要求14所述的发光二极管，其特征在于：其中该LED磊晶层为一双异质结构。

18、如权利要求14所述的发光二极管，其特征在于：其中该发光二极管也可是一平面型发光二极管，致使背面电极也形成于LED磊晶层的顶层部分表面上，而分别成为一第二电极。