201117427 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種發光元件，特別是指一種發光二 極體。 【先前技術】
參閱圖1，目前水平式發光二極體（Light Emitting Diode ; LED)包含一基材11、一半導體層12，及一電極單 兀13,該基材11是選自藍寶石為材料所構成，該半導體層 12包括一與該基材11連接的n_型半導體膜12ι，及一連接 在该η-型半導體膜121部分表面並與n_型半導體膜I]〗形 成P-n接面（p-n juncti〇n)的p_型半導體膜122，該電極單 疋13具有一形成在該n-型半導體膜121表面的第一電極 131，及一與該ρ_型半導體膜122連接的第二電極132，該 第 一電極131、132可彼此配合提供電能至該半導體層 12，該半導體層12可以光電效應將接受之電能轉換成光能 後向外發出。 由於上述之發光二極體經由該第二電極132注入電流 時，大部分之電流會以最靠近該第二電極132的周圍注入 至該η-型半導體膜121及ρ_型半導體膜l22 _ 接面 (P-n junction)，所以，發光亮度最高處會集中在靠近該第 徑 附近 畑·…η工，I、〜 句。而為了改善電流注入之均句性’目前的作法是在該ρ_ 型^導則m與該第二電極132間形成—透明導電膜， 或是改變電極的形狀，以提升電流注入之均句性。 、 3 201117427 另外，為了在使用上呈現出具有預定的圖案效果會 將上述經出光均勻性改善後之發光二極體再經一具有預定 圖案的遮罩封I’而得到具有預定出光圖案的發光二極體 兀件；而這樣當然會遮擋部份的光而造成出光的浪費及亮 度的降低。 因此，如何使具有圖案化之發光二極體發出的光在出 光區域冗度可有效提升，減低無效光的產生，以提升發光 二極體的光利用效率及應用性一直是不斷改善的方向之 — 0 【發明内容】 因此，本發明之目的，即在提供一種利用電流注入之 不均勻性，限制電流的出光區域，並同時可使出光區域的 亮度可有效提升，而同時達到可圖案化並具有高光利用效 率的發光二極體。 於疋’本發明提供一種發光二極體，包含一基材、一 半導體層、一出光限制層，及一電極單元。 該半導體層可在接受電能後以光電效應將接受之電能 轉換成光能，具有一與該基材連接的第一型半導體膜，及 連接於a亥第一型半導體膜部分表面並向上延伸，且電性 與該第一型半導體膜相反的第二型半導體膜。 該出光限制層形成在該第二型半導膜表面，具有一與 該第二型半導膜表面電連接且可透光的基部，及複數間隔 地形成在該基部上且阻擋光穿過的凸部。 該電極單元包括一形成在該第一型半導體膜表面的第 201117427 電極I蓋該裸露出之基部表面且厚度不小於該等凸 #的透月V電膜’及一與該透明導電膜電連接的第二電 極《玄電極單元可提供電能至該爭導體層，該半導體層在 接受電能後以光電效應將接受之電能轉換成光能向外發 出。 此外，本發明另提供一種發光二極體，包含一導電基 材、-半導體層'-出光限制層，及一電極單元。 該半導體層，可在接受電能後以光電效應將接受之電 能轉換成光能，具有一與該基材連接的第一型半導體膜， 及由》亥苐型半導體膜表面向上延伸且電性與該第一型 半導體膜相反的第二型半導體膜。 該出光限制層形成在該第二型半導體膜表面，具有一 與該第二型半導膜表面電連接且可透光的基部，及複數間 隔地形成在該基部上且阻擋光穿過的凸部。 該電極單元，可與該基材配合提供電能至該半導體 層，該半導體層可在接受電能後以光電效應將接受之電能 轉換成光能向外發出。 本發明之功效在於：利用該出光限制層的凸部設置以 限制出光位置，並可令自該半導體層發出朝向該等凸部行 進之光在碰觸到該等凸部時，經由反射或折射改變光的行 進方向’而讓光線經由反射或折射後由無凸部設置的基部 向外發出，使出光區域亮度增加，並能同時產生預定圖案 之出光型態以提南該發光二極體之光利用效率。 【實施方式】 201117427 有關本發明之前述及其他技術内容、特點與功效，在 以下配合參考圖式之二個較佳實施例的詳細說明中，將可 清楚的呈現。 參閱圖2、圖3,本發明發光二極體的一第一較佳實施 例疋以水平式發光：極體為例作說明，該水平式發光二極 體包含-基材21、-半導體層22、—出光限制層23，及一 電極單元24。 -亥基材21是由絕緣材料構成，由於該基材？！的構成 材料為本技術領域者所周知，㈣，在此不再多加贊述， 於本實施例中該基材21是由藍寶石為材料所構成。 該半導體層22形成在該基材21上，具有一與該基材 21連接的第-型半導體膜221，及—連接在該第—型半導 體膜221部分表面，且電性與該第一型半導體膜如相反 的第二型半導體膜222。 該第一、二型半導體膜221、222為分別選自具有n型 摻雜或P师_ m_v半導料制構成，於本實施例 中’該第-、二型半導體膜221、222是分別選“型摻雜 及P型摻雜之氮化鎵系半導體材料所構成。 該出光限制層23形成在該第二型半導體膜222表面， 2-透明且厚度不大於50A的基部231，及複數形成在 該基部加並呈預定圖案間隔分佈的凸部加，於本實施例 其中’該等凸部232的截面呈三角形，且呈等間隔排列於該 基部231表面。 該等凸部232與該 該基部231是由導電材料所構成 201117427 基部231可為相同材質或不同材質所構成，於本實施例 中，該基部231與該凸部232由銀為材料所構成。 該電極單元24具有-設置在該第—型半導體膜上221 且呈歐姆接觸（Ohmic contact)的第一電極241、一覆蓋該裸 露出之基部231表面且厚度不小於該等凸部232的透明導 電膜242,及一與該透明導電膜242電連接並呈歐姆接觸的 第二電極243，於本實施例中，該第一、二電極241、243 是選自鉑金為材料所構成，該透明導電膜242是由氧化銦 錫（ITO)為材料所構成。 當外界經由該第-、二電極241、242施加電能至該半 導體層22 4半導體層22在接^:電能後可經光電效應將電 能轉換成光能向外輸出，而自該半導體層22向該基部231 發出的光，則會經由該無凸部232設置之基部231向外發 出，並可令自該半導體層22發出朝向該等凸部232行進之 光在碰觸到該等凸冑232時，經由反射或折射改變光的行 進方向，而讓光線經由反射或折射後再由該無凸部232設 置的基部23 1發出。 另外，值得一提的是，該等凸部232亦可由電阻值大 於該透明導電膜的材料或非導電性材料所構成，如此 便可藉由該等凸部232與該透明導電膜242的電阻值差 異，控制電流注入的位置；由於該等凸部232的阻抗對該 透明導電膜242而言相對較大，因此當電流經由該第二電 極243注入時，電流會傾向經由阻值較小的該透明導電膜 242，再經由該基部231注入至該半導體層22中，而使半 [S] 7 201117427 導體層22内載子複合之區域較為集中，而令從該半導體層 22發出的光會集中至靠近該無凸部232設置的基部發 出，以有效提升出光亮度，而部份朝向該等凸部232行進 之光在碰觸到該等凸部232 _，亦可經由反射或折射改變 光的行進方向，而讓光線經由反射或折射後再由該無凸部 232設置的基部231向外發出，故能再進一步提高該發光二 極體之光利用效率，進而提升發光二極體的出光亮度。 參閱圖4’本發明發光二極體的一第二較佳實施例是以 垂直導通式發光二極體的結構作說明，該垂直導通式發光 二極體包含一基材3卜-半導體層32、-出光限制層33， 及一電極單元34。 該基材31是由導電材料構成，由於該基材31的構成 材料為本技術領域者所周知，因此，在此不再多加贅述， 於本實施例中έ亥基材31是由銅為材料所構成。 該半導體層32形成在該基材31上，具有一與該基材 31連接的第一型半導體膜321，及一由該第一型半導體膜 321表面向上延伸且電性與該第一型半導體膜321相反的第 二型半導體膜322。 該第一、二型半導體膜321、322為分別選自具有η型 捧雜或Ρ型摻雜的m_v半導體材料所構成，於本實施例 中，該第一、二型半導體膜321、322是分別選自n型摻雜 及Ρ型摻雜之氮化鎵系半導體材料所構成。 該出光限制層33形成在該第二型半導體膜322表面， 具有一透明且厚度不大於5〇 Α的基部331，及複數形成於 201117427 凸部332，於本實施例 且呈等間隔排列於該 該基部331並呈預定圖案間隔分佈的 中，該等凸部332的截面呈三角形 基部331表面。 該基部33!是由導電材料所構成，該等凸部…與該 基部331可為相同材質或不同材質所構成，於本實施例 中’該基部33i與該凸部332由銀為材料所構成。
該電極單元34具有一覆蓋該裸露出之基部331表面且 厚度不小於該等凸部332的透明導電膜341，及一與該透明 導電膜341電連接並呈歐姆接觸的電極片⑷，於本實施例 中，該透明導電膜341是由氧化銦錫(IT〇)為材料所構成， 該電極片342是選自録為材料所構成，該基材31可與該 電極片342相互配合提供電能至該半導體層32。 當外界經由該基材31與該電極片342施加電能至該半 導體層32 ’ 6亥半導體層32在接受電能後可經光電效應將電 能轉換成光能向外輸出’而藉由該等凸部说的設置，事 先規劃出錢定圖g，限制出光位置，因此，自該半導體 層32向6亥基部331發出的光，則會經由該無凸部332設置 ，基^ 331向外發出’並可令自該半導體層32發出朝向該 等凸部332行進之光在碰觸到該等凸部332時，經由反射 或折射改變光的行進方向，而讓光線經由反射或折射後再 由該無凸部332設置的基部331發出。 >閱圖5，又值得一提的是，上述該垂直導通式發光二 極體可更包含—形成在該基材31與該半導體層32之間的 反射層35’可將朝向該基材31方向行進的光，再經由反射 201117427 或折射後改變行進方向，朝向該基部33丨向外發出而可 更進一步提昇出光區域的亮度。 本發明利用該等設置於該基部上的不透光凸部，事先 規劃出一預定圖案，限制出光位置，並藉由該等凸部將 自該半導體層發出朝向該等凸部行進之光在碰㈣該等凸 部後，經由反射或折射改變光的行進方向，而讓光線再經 由該無凸部設置的基部發出，俾再提升出光亮度，並可再 利用反射層的設置，將朝向該基材方向行進的光，再經由 反射或折射後改變行進方向，而朝向該基部方向行進，a « 此’可減低-般在圖案化過程中所造成之光能的浪費及亮 度的減損’並能同時產生預定圖案之出光型態以提高該發 光二極體之光利用效率’故能更進—步地提昇該發光二極 體之亮度，故確實可達到本發明之目的。 ▲惟以上所述者’僅為本發明之較佳實施例而已，當不 月b以此限定本發明實雜夕益阁 r a貫她之乾圍，即大凡依本發明申請專利 範圍及發明說明内容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍 屬本發明專利涵蓋之範圍内。 · 【圖式簡單說明】 圖1是一示意圖，說明習知水平式發光二極體結構； _圖2是一示意圖，說明本發明第一較佳實施例的發光 一極體結構； 圖3疋局。p放大圖，輔助說明圖2中出光限制層的 结構； 圖4是一示意圖’說明本發明第二較佳實施例的發光 10 201117427 二極體結構；及 圖5是一示意圖，說明具有反射層的該第二較佳實施 例結構。
[S1 11 201117427 【主要元件符號說明】 21 基材 32 半導體層 22 半導體層 321 第一型半導體膜 221 第一型半導體膜 322 第二型半導體膜 222 第二型半導體膜 33 出光限制層 23 出光限制層 331 基部 231 基部 332 凸部 232 凸部 34 電極單元 24 電極單元 341 透明導電膜 241 第一電極 342 電極片 242 透明導電膜 35 反射層 243 第二電極 31 基材 12