TWI244220B - Organic binding light-emitting device with vertical structure - Google Patents
Organic binding light-emitting device with vertical structureInfo
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Description
1244220 五、發明說明（i) 技術領域 本發明係關於一種發光二極體，尤其關於一種垂直結 構之有機黏結發光元件。 發光二極體之應用頗為廣泛，例如，可應用於光學顯 示裝置、交通號誌、資料儲存裝置、通訊裝置、照明裝 置、以及醫療裝置。在此技藝中，目前技術人員重要課 題之一為如何提高發光二極體之亮度，另一重要課題為 如何簡化製程，降低發光二極體之製造成本。 先前技術 於中華民國專利公告第544958號中〔其申請人與本 案相同〕，揭露一種發光二極體及其製法，其藉由一透 明黏結層將一發光二極體疊層及一透明基板黏結在一 起，使得射向該透明基板之光線能夠帶出不被吸收，以 提高發光二極體之亮度。但由於該黏結層不導電，因此 該先前技藝方法僅適用於兩電極位於同一側之發光二極 體，無法應用於電極位於發光二極體上下表面之發光二 極體。又由於兩電極需位於同一側，因此製程中須加上 蝕刻之步驟，將部分之發光二極體疊層移除，不僅浪費 材料，同時增加製程之複雜性。 本案發明人於思考如何解決前述之缺點時，獲得一 發明靈感，認為若藉由一垂直結構之有機黏結發光元 件，其中該元件包含一導電基板，其中該導電基板具有 一凹凸之上表面；一第一金屬層形成於該導電基板之凹
1244220 五、發明說明（2) 凸上表面之上；一有機黏結材料形成於該第一金屬層之 上；一第二金屬層形成於該有機黏結材料之上，其中藉 由導電基板之凹凸上表面使得形成於該凹凸上表面上之 第一金屬層可部份或全部穿透該有機黏結材料，與該第 二金屬層形成歐姆接觸；一反射層形成於該第二金屬層 之上；以及一發光疊層形成於該反射層之上。如此，即 可解決前述之黏接層不導電，無法應用於垂直結構之發 光二極體之問題，同時製造程序中不需要經過蝕刻步驟 形成電極，簡化製程，降低製造成本。 發明内容 本發明之主要目的在於提供垂直結構有機黏結層之 發光二極體，使得發光疊層及導電基板形成歐姆接觸， 使得電流能夠導通。由於此製法無前述先前技藝之問 題，因而能夠達到簡化製程，降低成本之目的。 依本發明一較佳實施例一種垂直結構之有機黏結發 光元件，包含一導電基板，其中該導電基板具有一凹凸 之上表面；一第一金屬層形成於該導電基板之凹凸上表 面之上；一有機黏結材料形成於該第一金屬層之上；一 第二金屬層形成於該有機黏結材料之上，其中藉由晶片 壓合使得形成於該凹凸上表面上之第一金屬層可部份或 全部穿透該有機黏結材料，與該第二金屬層形成歐姆接 觸；一反射層形成於該第二金屬層之上；以及一發光疊 層形成於該反射層之上。另外，藉由該第一及第二金屬
1244220 五、發明說明（3) 層以增加與黏結材 前诫墓雪货/抖之間之黏結力 前述導電基板 Si 、 SiC 、 Ge 、 Matrix C o in p 〇 s 一種材料或其它可°、’ M M L」戰體所構成材料組群中之至 料載體係於一具有代替之材料，其中該金屬基質複合材 質，使得該金屬基之載體中充填入適合之金屬基 數或熱膨脹係數$ f複^材料載體具有可調變之熱傳係 亞胺（P I )、笨并g城，前述黏結材料係包含選自於聚醢 材料組群中之至^ :烧（BCB)或過氟環丁烷（PFCB)所構成 In、Sn、Al、Au 1 ρ—種材料；前述之反射層係包含選自t、Zn、Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、 'U t 係包含選自 Gap、GaAsP、AlGaAs、 Al、Mo及金屬基質複合材料（Metal s， MMC)載體所構成材料組群中之至少
AuBe 、AuGe
Cr 、 PbSn
Pd 料組群中之至少—w 、ru〇il、AuZn或氧化銦錫所構成材 自Ti及Cr所構成松^材料；前述之第一金屬層係包含選 二金屬層係包含選，τ組群中之至少一種材料；前述之第 InGaN 及 A1InGaN;3/;l 材自 A1GaInP、GaN、 吓構成材枓組群中之至少一種材料。 實施方式 承上处f爹閱圖1 ’俊本發明一較佳實施例垂直姓谨之右嬙 黏結發光元件1 ，包 直結構之有機 上之一導雷美} 第電極20、形成於該第一電極 而之 基板10 ,其中該導電基 面、形成於該導電其^；ηπΛρ志品L 凹凸上表 110、形成於該兒―基板凹凸上表面上之一第一金屑層 金屬層上之一有機黏結材料1 2 2、形
1244220 五、發明說明（4) 成於該有機黏結材料上之一第二金屬層1 1 1 ，其中藉由晶 片壓合使得形成於該凹凸上表面上之第一金屬層可部份 或全部穿透該有機黏結材料，與該第二金屬層形成歐姆 接觸、形成於該第二金屬層上之一反射層1 3、形成於該 反射層上之一透明導電層14、形成於該透明導電層上之 一第一接觸層15、形成於該第一接觸層上之一第一束缚 層1 6、形成於該第一束缚層上之一發光層1 7、形成於該 發光層上之一第二束缚層18、形成於該第二束缚層上之 一第二接觸層1 9、以及形成於該第二接觸層上之一第二 電極2 1 。上述之第一及第二金屬層功能在以強化與黏結 材料間之黏結力；上述凹凸上表面之製造方法可以蝕刻 該導電基板，使其形成一預先圖案之凹凸面；另外該凹 凸上表面亦可以是一不規則之粗糙面。上述之反射層之 功能在提高亮度，因此亦可移除，並不會影響本發明之 實施。 請參閱圖2，依本發明一較佳實施例垂直結構有機黏 結層之發光二極體2，包含一第一電極2 2 0、形成於該第 一電極上之一導電基板210、形成於該導電基板上之一第 一金屬層2120、形成於該第一金屬層上之一有機黏結材 料2 1 1 2、形成於該有機黏結材料上之一第二金屬層 2121、形成於該第二金屬層上之一反射層212、形成於該 反射層上之一透明導電層213、形成於該透明導電層上之 一第一接觸層214 ，其中該第一接觸層具有一凹凸下表
1244220 五、發明說明（5) 面，藉由晶片壓合使得與該凹凸下表面相鄰之透明導電 層，與該透明導電層相鄰之反射層，與該反射層相鄰之 第二金屬層亦具有凹凸面，忒第二金屬層可部份或全部 牙透该有機黏結材料’與1*亥第 金屬層形成歐姆接觸、 形成於該第一接觸層上之一第一束缚層2 1 5、形成於該第 一束缚層上之一發光層216、形成於該發光層上之一第二 束缚層2 1 7、形成於該第二束缚層上之一第二接觸層 218、以及形成於該第一接觸層上之一第二電極221。上 述之第一及第二金屬層功能在以強化與黏結材料間之黏 結力；上述凹凸下表面之製造方法可以蝕刻該第一接觸 層，使其形成一預先圖案之凹凸面；另外該凹凸下表面 亦可以是一不規則之粗糙面；上述之反射層之功能在提 尚亮度，因此亦可移除，並不會影響本發明之實施。 前述導電基板’係包含選自GaP、GaAsP、AlGaAs、
Si、SiC、Ge、Cu、A1、Mo及金屬基質複合材料（Metal Matrix Composites，MMC)載體所構成材料組群中之至少 二Ϊ ίί 其它可代替之材料，其中該金屬基質複合材 材料載體具有可調變之熱傳係 前述黏結材料係包含選自於聚醜 質，使得該金屬i ί==载體中充填人適合之金屬基 數或熱膨服係數特彳咬b 亞胺（P I )、苯并環丁 、”口 ，•丨·，厂 w w s …珊 材料組群中之至少"—％(β(：β)及過氟環丁烷（PFCB)所構成 、、Sn、ΑΙ、AU、Pi_種f料；前述之反射層係包含選自
Ge、Ag'Ti 、Pb'Pd、Cu、
苐9頁 1244220 五、發明說明（6)
AuBe 、AuGe 、Ni 、Cr 、PbSn 、AuZn 及盡儿 ^ 料組群中之至少一種材料；前述之第—金 、構成材 自T i及Cr所構成材料組群中之至少一種村料層^包含選 二金屬層係包含選自Ti及Cr所構成材料組群中前述之第 種材料；前述之透明導電層，係包含選白=之至少一 %曰乳化銦錫、g 化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅及氧化鋅錫所搂 乳 T W W構成材料組 中之至少一種材料；前述第一束缚層，係包含選
AlGalnP、AlInP、A1N、GaN、AlGaN、inGaM；»AiT η
AnbaiN 及AllnGaN 所 構成材料組群中之至少一種材料；前述發光層，係~^ 選自AlGalnP、GaN、InGaN及A1 InGaN所構成材料組^ 之至少一種材料；前述第二束缚層，係包含選自、
AlGalnP 、AlInP 、A1N 、GaN 、AlGaN 、lnGaN 及AlInGaN 所 構成材料組群中之至少一種材料；前述第二接觸層，係 包含選自於GaP 、GaAs 、GaAsP 、InGaP 、AlGaInP 、
AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所構成材料組群中之至少一 種材料；前述第一接.觸層，係包含選自於Gap、GaAs、 GaAsP 、InGaP 、AlGaInP 、AlGaAs 、GaN 、InGaN 及AlGaN 所構成材料組群中之至少一種材料。
雖然本發明之發光二極體已以較佳實施例揭露於 上，然本發明之範圍並不限於上述較佳實施例，應以下 述申請專利範圍所界定為準。因此任何熟知此項技藝 者，在不脫離本發明之申請專利範圍及精神下，當可做 任何改變。
第10頁 1244220
1244220
第12頁 1244220
第13頁 圖式簡單說明 21 0 導 基 板 2 112 有 機 黏 結 材料 2 120 第 一 金 屬 層 2121 第 二 金 屬 層 2 12 反 射 層 213 透 明 導 電 層 214 第 一 接 觸 層 215 第 一 束 縛 層 216 發 光 層 217 第 二 束 縛 層 218 第 一 _ 接 觸 層 220 第 -—r 電 極 22 1 第 電 極
Claims (1)
1244220 六 含 包 少 至 件 元 光 發 結 黏 機 有 之 構 結 圍直 JE垂 專種 請 I 凹一 有 具 層 疊 體 導 半一 第 該 中 其 層 疊 體 導 半- 第 面 表 上 凸 屬 金 1 第一 之 上 面 表 上 凸 凹 層 疊 體 導 半- 第 亥 =0 於 成 形 層 中 其 及， 以層 ; 疊 料體 材導 結半 黏二 機第 有一 一之 之上 上料 層材 屬結 金黏 一機 第有 亥亥 二=口 士\口 於於 成成 形形 金導 一半 第二 之第 上該 面與 表， 上料 凸材 凹結 該黏 於機 成有 形該 得透。 使穿觸 面部接 表全姆 上或歐 凸份成 凹部形 該可層 由層疊 藉屬體 為 層 4 體 導 1半 第 一 圍第 範該 利， 專中 請其 如件 •元 2 > 光 發 結 黏 機 有 之 構 結 直 垂 之 述 所 項 板 基 電 導 含 包 疊 體 導 彳半 第二 圍第 範該 利， 請其 ^1 ， 如件 3元 光 發 結 黏 機 有 之 構 結 直 垂 之 述 所 項 及 以 Ο 層層 光疊 發體 一導 之半 上型 層電 疊導 •，體二 層導第 疊半一 體型之 導電上 半導層 型一光 電第發 導該該 一於於 第成成 一形形 1半 第二 圍第 範該 利， 專中 請其 ^1 ， 如件 4元 光 發 結 黏 機 有 之 構 結 直 之 述 所 項 為 層 疊 體 導 板 基 電 導 光 發 結 黏 機 有 之 構 結 直 >?| 之 述 所 項 IX 第 圍 範 利 專 請 申 如 5
第14頁 1244220 六、申請專利範圍 元件，其中，該第一半導體疊層包含： 一第一導電型半導體疊層； 形成於該第一導電型半導體疊層上之一發光層；以及 形成於該發光層上之一第二導電型半導體疊層。 6. 如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發光 元件，其中，更包含於該有機黏結材料與該第二半導體 疊層之間形成一反射層。 7. 如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發光 元件，其中，更包含於該第一金屬層與該第一半導體疊 層之間形成一反射層。 8. 如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發光 元件，其中，該凹凸上表面為一不規則粗糙面。 9. 如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發光 元件，其中，該第一半導體疊層與該第一金屬層形成歐 姆接觸。 1 0 .如申請專利範圍第6項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，更包含於該有機黏結材料與反射層之間 形成一第二金屬層。
1244220 六、申請專利範圍 1 1 .如申請專利範圍第2項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該導電基板，係包含選自GaP、GaAsP、 AlGaAs、Si、SiC、Ge、Cu、A1、Mo及金屬基質複合材料 載體所構成材料組群中之至少一種材料或其它可代替之 材料。 1 2 .如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該凹凸上表面為一分布式規則蝕刻面。 1 3 .如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該有機黏結材料係包含選自於聚醯亞胺 (PI)、苯并環丁烷（BCB)及過氟環丁烷（PFCB)所構成材料 組群中之至少一種材料。 1 4.如申請專利範圍第1項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第一金屬層係包含選自Ti及Cr所構成 材料組群中之至少一種材料。 1 5 .如申請專利範圍第1 0項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第二金屬層係包含選自Ti及Cr所構成 材料組群中之至少一種材料。 1 6 .如申請專利範圍第6項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該反射層係包含選自In、Sn、A1、Au、
第16頁
1244220 t、申請專利範圍 P t、Zn、Ge、Ag、丁 i、Pb、Pd、Cu、AuBe、AuGe、Ni、 Cr、PbSn、AuZn及氧化銦錫所構成材料組群中之至少一 種材料。 1 7. —種垂直結構之有機黏結發光元件，至少包含： 一導電基板，其中該導電基板具有一凹凸上表面； 形成於該導電基板凹凸上表面上之一第一金屬層； 形成於該第一金屬層上之一有機黏結材料； 形成於該有機黏結材料上之一第二金屬層，其中藉由 該凹凸上表面使得形成於該凹凸上表面上之第一金屬層 可部份或全部穿透該有機黏結材料，與該第二金屬層形 成歐姆接觸；以及 形成於該第二金屬層上之一發光叠層。 1 8. —種垂直結構之有機黏結發光元件，至少包含： 一發光疊層，其中該發光疊層具有一凹凸上表面； 形成於該發光疊層凹凸上表面上之一第二金屬層； 形成於該第二金屬層上之一有機黏結材料； 形成於該有機黏結材料上之一第一金屬層，其中藉由 該凹凸上表面使得形成於該凹凸上表面上之第二金屬層 可部份或全部穿透該有機黏結材料，與該第一金屬層形 成歐姆接觸；以及 形成於該第一金屬層上之一導電基板。
第17頁 1244220 發光疊層之 該 光兀件，其中，更包含於該第二金屬層與 間形成一反射層。 〇 n L , 成：之有機黏結發 2 0、如申請專利範圍第18項所述之垂直結1 叠層之 光兀件，其中，更包含於該第二金屬層與μ 間形成一反射層。 盡直結構之有 2 1 ·如申請專利範圍第丨7項或第丨8項所述 a選自GaP、 機黏結發光元件，其中，該導電基板，係^ 3 基質 GaAsP、AiGaAs、Si、Sic、“、Cu、Al、M〇 載體所構成材料組群中之至少-種材料 白 < 才才料。 面。 先几件，其中，該凹凸上表面為一不規則 2 3 如申 _ ❿ 機黏結發專利範圍第1 7項或第1 8項所述之垂直結構之有 聚醯^ ^ 元件，其中，該有機黏結材料係包含選自於 構成材料& I)、苯并環丁炫（BCB)及過氟環丁烧（PFCB)所 "成群中之至少一種材料。 2 4 ·如申譜 ° I利範圍第1 7項或第1 8項所述之垂直結構之有
第18頁 1244220
/、、申睛專利範圍 機黏結發伞_ Ci"所構成松二件，其中，該第一金屬層係包含選自Ti及 战材料組群中之至少一種材料。 结專利圍第17項或第_18項所述之垂直結構之有 c r所禮占兀件其中，该第一金屬層係包含選自T i及 籌成材料組群中之至少一種材料。 2:·二Vt專利範圍第19項或第20項所述之垂直結構之有 3 A、、°备D光元件，其中，該反射層係包含選自In、Sn、 :广、.Pt、Zn 'Ge、Ag、Ti、Pb、Pd、Cu、AuBe、 中之至少 種材料 AWe、Nl、（；r、PbSn、AuZn及氧化銦錫所構成材料组 2 7 ·如申請專利範圍第丨9項或第2 〇項所述之 機黏結發光元件，其中，更包含於該反射屑盥、、Ό構之有 層之間形成一透明導電層。 9 /、該發光疊 2 8 ·如申請專利範圍第1 7項或第1 8項所述之 機黏結發光元件，其中，該發光疊層係包含· 結構之有 AlGalnP、GaN、InGaN 及AlInGaN 所構成铋^•選自 少一種㈣。 μ抖組群中之至 2 9 ·如申請專利範圍第1 7項所述之垂直結構之 光元件，其中，該導電基板與該第一金屬思有機點結發 層形成歐姆接
第19頁 1244220 六、申請專利範圍 觸。 3 0 .如申請專利範圍第1 7項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第二金屬層與該發光疊層形成歐姆接 觸。 3 1 .如申請專利範圍第1 8項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該發光疊層與該第二金屬層形成歐姆接 觸。 3 2.如申請專利範圍第1 8項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第一金屬層與該導電基板形成歐姆接 觸。 3 3.如申請專利範圍第1 7項或第1 8項所述之垂直結構之有 機黏結發光元件，其中，該發光疊層係包含： 一透明導電層； 形成於該透明導電層上之一第一接觸層； 形成於該第一接觸層上之一第一束缚層； 形成於該第一束缚層上之一發光層； 形成於該發光層上之一第二束缚層；以及 形成於該第二束缚層上之一第二接觸層。
第20頁 1244220 /、、申清專利範圍
3 4 ·申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發光 兀件，其中，該透明導電層包含選自於氧化銦錫、氧化 編錫、氧化銻錫、氧化鋅、氧化鋅錫、Be/Au、Ge/Au及 N i / A u所構成材料組群中之至少一種材料。 3 5 ·如申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件’其中，該第一接觸層係包含選自於Gap、GaAs、 GaAsP 、InGaP 、AlGaInP 、AlGaAs 、GaN 、InGaN 及AlGaN 所構成材料組群中之至少一種材料。 3 6 ·如申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第一束縳層包含選自於A 1 Gal nP、 AllnP、A1N、GaN、AlGaN、InGaN 及 AlInGaN 所構成材料 組群令之至少一種材料。 3 7 ·如申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該發光層係包含選自AlGalnP、GaN、 InGaN及AIInGaN所構成材料組群中之至少一種材料。 3 8 ·如申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第二束缚層係包含選自AlGalnP、 AllnP、A1N、GaN、AlGaN、InGaN 及 AlInGaN 所構成材料 組群中之至少一種材料。
第21頁 1244220 六、申請專利範圍 3 9 .如申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該第二接觸層係包含選自於GaP、GaAs、 GaAsP 、InGaP 、AlGaInP 、AlGaAs 、GaN 、InGaN 及AlGaN 所構成材料組群中之至少一種材料。 4 0 .如申請專利範圍第3 3項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中可包含在該第二接觸層之上形成一透明導 電層。 4 1 .如申請專利範圍第4 0項所述之垂直結構之有機黏結發 光元件，其中，該透明導電層包含選自於氧化銦錫、氧 化錢錫、氧化録錫、氧化鋅、氧化鋅錫、B e / A u、G e / A u 及N i / A u所構成材料組群中之至少一種材料。
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