CN2694495Y - 具化合物反射结构的发光二极管 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种具化合物反射结构的发光二极管，其包括有：叠设的反射层，各反射层为分布式布拉格反射层(Distributed BraggReflector，DBR)、基板、一层叠于该基板上的N型半导体层及一层叠于该N型半导体层的表面上的发光层，一层叠于该发光层表面上的P型半导体层，使该各叠设的反射层设置于基板的下方；或将该叠设的反射层设置于基板与N型半导体层之间；通过上述的结构，可使发光二极管于发出光源时，由各反射层分别反射以各种角度射入的光源，而达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度。

Description

具化合物反射结构的发光二极管

技术领域

本实用新型涉及一种具化合物反射结构的发光二极管，尤指一种可使发光二极管于发出光源时，通过各反射层分别反射由各种角度射入的光源，使达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度，而适用于各式显示看板、卖场、展示照明、广告看板及照明具等或类似物品的结构。

背景技术

一现有的发光二极管(如图6所示)，其由一透明基板5、一N型半导体层6、一发光层62及一P型半导体层7所构成，而其中该N型半导体层6层叠于透明基板5上，而该发光层62层叠于N型半导体层6上，而该P型半导体层7层叠于发光层62上，且该N型半导体层6及P型半导体层7上分别具有一电极，使该电极被定义为N型电极61及P型电极71，于是构成一发光二极管。

而当该现有的发光二极管于发光时，该光源有一部分由该N型半导体层6及P型半导体层7的表面射出，而另一部分的光源则由透明基板5的表面射出，而使该N型半导体层6及P型半导体层7的表面仅能射出一部分光源，至于另一部分的光源则由透明基板5表面射出，而使该光源形成散逸的现象，进而导致该发光二极管于使用时的亮度减弱，故无法提供该发光二极管于发光时所实际发出的光源亮度。

另有一现有的发光二极管(如图7所示)，其由一反射层8(或一金属层)、一透明基板5、一N型半导体层6，一发光层62及一P型半导体层7所构成，而其中该N型半导体层6层叠于透明基板5，而该发光层层叠于N型半导体层6上，而该P型半导体层7层叠于发光层62上，且该N型半导体层6及P型半导体层7上分别具有一N型电极61及一P型电极71，而于透明基板5底面则设有该反射层8，于是构成一发光二极管。而通过设于透明基板5底面的单一反射层8，使得光源透过透明基板5时可再反射一部分的光源，然而其虽可减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度，但实际上的光源散逸仍相当严重，故对整体亮度的提升上仍然有限或对现有LED制程及后段封装制程形成干扰。

或有再一现有的发光二极管(如图8所示)，其由一基板90，一层叠于该基板90上的反射层91，一层叠于该反射层91上的N型半导体层92，一层叠于该N型半导体层92上的发光层93，一层叠于该发光层93上的P型半导体层94，一层叠于该P型半导体层94上的窗户层95及一层叠于该窗户层95上的接触层96所构成，且于该基板90与接触层96上分别设置有一电极97、98；由于此一结构的反射层91于基板90上方，可用于反射往下的光原增加出光，但此结构的反射层91其有效的反射角度为20°，所以并不能将全部光源反射，因此，现有的发光二极管仍无法符合目前使用者之所需。

发明内容

本实用新型的主要目的，在于解决现有技术的缺失，避免缺失的存在，本实用新型为一种具化合物反射结构的发光二极管，在于可使发光二极管于发出光源时，通过设于基板底面或上面的各反射层分别反射由各种角度射入的光源，使达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度。

为达上述目的，本实用新型提供一种具化合物反射结构的发光二极管，包括：叠设的反射层，各反射层为分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)；一基板，该基板的底面设于相互叠设的反射层的顶面上；

一N型半导体层，该N型半导体层的底面层叠于上述基板的表面上，且该N型半导体层上具有一N型电极；一发光层，该发光层的底面层叠于上述N型半导体的表面上；一P型半导体层，该P型半导体层的底面层叠于上述发光层的表面上，且该P型半导体层上具有一P型电极；于是，借助此结构，可使该各叠设的反射层设置于基板的下方。

另本实用新型的发光二极管，亦可为：一基板；叠设的反射层，各反射层为分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)，且该叠设的反射层其底面相互叠设于基板的顶面；一N型半导体层，该N型半导体层的底面层叠于上述相互叠设的反射层的顶面上，一发光层，该发光层的底面层叠于上述N型半导体的表面上；一P型半导体层，该P型半导体层的底面层叠于上述发光层的表面上，且该P型半导体层上具有一P型电极；于是，借助此结构，可使该各叠设的反射层设置于基板与N型半导体层之间。

于是，可通过上述的结构，用以提供发光二极管于发出光源时，由各反射层分别反射以各种角度射入的光源，而达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度。

附图说明

图1为本实用新型第一实施例的剖面状态示意图；

图2为本实用新型第一实施例的反射状态示意图；

图3为本实用新型第二实施例的剖面状态示意图；

图4为本实用新型具双反射层的发光二极管与现有具单一反射层的发光二极管两者间的光源入射角度与穿透率的比较曲线示意图；

图5为本实用新型第三实施例的剖面状态示意图；

图6为一现有发光二极管的发光状态示意图；

图7为另一现有发光二极管的发光状态示意图；

图8为再一现有发光二极管的发光状态示意图；

图中符号说明

1、1a、1b   反射层

2、2a       基板

3、3a       N型半导体层

31          N型电极

32、32a     发光层

4、4a       P型半导体层

41、41a     P型电极

5           透明基板

6           N型半导体层

61          N型电极

62          发光层

7           P型半导体层

71          P型电极

8           反射层

90          基板

91          反射层

92          N型半导体层

93          发光层

94          P型半导体层

95          窗户层

96          接触层

97、98      电极

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的具体实施方式。

请参阅图1，为本实用新型二极管的剖面状态示意图、本实用新型的特性图。如图所示，本实用新型为一种具化合物反射结构的发光二极管，其由相互叠设的二反射层1、1a、上基板2、一发光层32、一N型半导体层3及一P型半导体层4所构成，而该各反射层1、1a形成于发光二极管晶粒切割制程前，使该各叠设的反射层1、1a设置于基板2下方，让发光二极管于发出光源时，通过该反射层1及反射层1a分别反射由各种不同角度射入的光源，而达到减少发光二极管光源散逸的现象，提升该发光二极管于使用上的亮度。

上述所提的反射层1、反射层1a为分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)，以形成一反射结构，且该反射层1、反射层1a以数层成对层叠的化合物所构成，而该化合物的材料可为氧化物(oxide)、氮化物(nitride)、碳化物(carbide)及氟化物(fluoride)等材质，使该反射层1、1a为一具有大入射角、高反射率、宽频宽的反射层，且该反射层结构中的DBR依据该发光二极管输出光谱来组成，例如：发光二极管输出光谱介于500nm～520nm时，采用一组光谱500nm的DBR，再加上一组或数组光谱大于500nm的DBR来组成反射结构。

该基板2的底面设于反射层1的顶面上，且该基板2为一透明状。

该N型半导体层3的底面层叠于上述基板2的表面上，且该N型半导体层3上具有一N型电极31。

该发光层32的底面层叠于上述N型半导体层3的表面上，该P型半导体层4的底面层叠于上述发光层32的表面上，且该P型半导体层4上具有一P型电极41；于是，通过上述的结构构成一全新的具化合物反射结构的发光二极管。

请参阅图2、图3，为本实用新型二极管的剖面状态示意图、本实用新型的特性图。如图所示，当本实用新型的发光二极管由发光层32发出光源时，该一部分的光源由该P型半导全层4的表面射出，而另一部分的光源则由基板2的表面穿透至该基板2的底面，此时，该穿透至基板2底面的光源即照射至反射层1的表面，而由于该反射层1为分布式布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)，故可将照射至反射层1表面的光源均匀反射，而使该反射后的光源先由该基板2的底面穿透过该基板2的表面之后，再透过该N型半导体层3及P型半导体层4的底面而由该N型半导体层3及P型半导体层4的表面射出，如此，即可使发光二极管于发出光源时的一部分光源由该反射层1接受后，再进行反射，而同样由发光二极管所发出的光源将有一部分以不同的角度穿透该反射层1，并射至该反射层1a后，方进行反射，而达到大幅减少发光二极管光源散逸的现象，提升该发光二极管于使用上的亮度。

当然本实用新型亦可依实际状况之所需，将该叠设的反射层1、1a再层叠多个反射层1b…等，以通过各反射层分别反射由各种角度射入的光源(如图3所示)，进而大幅减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管整体的亮度，而该反射层1、1a、1b可依所需分别为不同的化合物的材料所制成，而各反射层的厚度亦可搭配调整设置，而使本实用新型的发光二极管得到更好的反射效率，且更能符合实际使用状况的需求。

请参阅图4所示，本实用新型于实际应用上通过叠设的多个反射层设计，而可有效降低发光二极管的光源在不同入射角度时的穿透率，如于入射角度同样在60度时，仅设置单一反射层的发光二极管，其光源穿透率约为73％，而设置双反射层的发光二极管，其光源穿透率约为10％，故设置双反射层的发光二极管可有效减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管整体的亮度，同理可知，设置多个反射层的发光二极管，其光源穿透率将降至更低，故可更有效减少发光二极管的光源散逸，而再提升该发光二极管整体的亮度。

请参阅图5所示，为本实用新型具化合物反射结构的发光二极管的第三实施例的剖面状态示意图，其由一基板2a、叠设的反射层1、1a、一N型半导体层3a、一发光层32a及一P型半导体层4a所构成，且该P型半导体层4a上具有一P型电极41a，而该各反射层1、1a可形成于发光二极管的磊晶制程中，使该各叠设的反射层1、1a设置于基板2a与N型半导体层3a之间，以供发光二极管于发出光源时，由各反射层1、1a分别反射以各种角度射入的光源，而达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度。

其中该叠设的反射层1、1a为分布式布拉格反射层(DistributedBragg Reflector，DBR)，且该反射层以有机金属化学气相磊晶沉积法(MOCVD)成长或分子束磊晶(MBE)成长，以形成一反射结构，而该各反射层1、1a以成对层叠的化合物所构成，而该化合物的材料搭配发光二极管磊晶制程的材料，如在AlGaInP发光二极管中可为AlInP、AlGaInP、AlAs及GaAs等；如在InGaN发光二极管中可为InGaN、AlGaN、GaN等，且该叠设的反射层1、1a其底面相互叠设于基板2a的顶面，又该反射结构中的DBR依据该发光二极管输出光谱来组成，例如：发光二极管输出光谱介于590nm～620nm时，采用一组光谱590nm的DBR，再加一上组或数组光谱大于590nm的DBR来组成反射结构。

另请参阅下列附表一，为本实用新型与现有的反射率与波长的关系图。表中本实用新型反射层1、1a(二种波长组合的布拉格反射镜)与现有三种布拉格反射镜的比较。比较后可知本实用新型同时拥有高的反射率与极宽的带宽。(A、B、C CURVE采自F.A.Kish等人的论文)。

[附表一]

反射率与波长的关系。本新型布拉格反射镜(二种波长组合)与昔有三种布拉格反射镜的比较。同时拥有高反射率与极宽的带宽。(A、B、C curve采自F.A.Kish等人的论文)

由于本实用新型的反射层以布拉格反射(Distributed BraggReflector，DBR)结构为主，而将该叠设的反射层结构于发光二极管晶粒切割制程前形成于基板的底部，或于发光二极管的磊晶制程中形成于基板与N型半导体层之间；使本实用新型可通过布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)与波长关系的特性创作出一种新的结构—叠设的DBR反射层。

因此，本实用新型的具化合物反射结构的发光二极管几乎克服了布拉格反射层(Distributed Bragg Reflector，DBR)因有限的带宽(angularbandwidth)，而不能将光全部反射的缺点；又避免了使用金属反射层，所衍生的制程困难度。通过本实用新型的新结构，可使发光二极管于发出光源时，由各反射层分别反射以各种角度入射的光源，而达到减少发光二极管的光源散逸，提升该发光二极管于使用上的亮度。

惟以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例，当不能以之限定本实用新型实施的范围，即大凡依本实用新型权利要求书所作的均等变化与修饰，皆应仍属本实用新型专利涵盖的范围内。

综上所述，本实用新型具化合物反射结构的发光二极管可有效改善现有结构的种种缺点，使其更具进步、实用性。

Claims (3)

1.一种具化合物反射结构的发光二极管，其特征在于，至少包括：

叠设的反射层，各反射层为分布式布拉格反射层，以形成一反射结构；

一基板，该基板的底面设于相互叠设的反射层的顶面上；

一N型半导体层，形成于上述基板上；

一发光层，形成于该N型半导体层上；

一P型半导体层，披覆于该发光层上。

2.如权利要求1所述的具化合物反射结构的发光二极管，其特征在于，该基板为一透明状基板。

3.一种具化合物反射结构的发光二极管，其特征在于，至少包括：

一基板；

叠设的反射层，各反射层为分布式布拉格反射层，以形成一反射结构，且该反射结构形成于基板上；

一N型半导体层，形成于上述反射结构上；

一发光层，形成于该N型半导体层上；

一P型半导体层，披覆于该发光层上。

Images