TWI452730B - 發光二極體 - Google Patents

Description

發光二極體

本發明係關於一種發光二極體，尤指一種具有複數個獨立不相連接的陰負極圖案以及複數個獨立不相連接陽極圖案之發光二極體。

發光二極體因具有環保效果、高光電轉換效率、體積小、壽命長、波長固定與低發熱等優點，已經廣泛的運用於生活環境中。例如，大至城市中的大型顯示看板、街道上的交通號誌，小至電器開關指示燈、螢幕的背光源等，都可以看見逐漸由發光二極體取代傳統光源的趨勢。隨著應用範圍的擴展，對於發光二極體的亮度均勻度的要求亦日益增加。

請參考第1圖。第1圖繪示了習知發光二極體之示意圖。如第1圖所示，習知發光二極體1主要包括一基板10、一N型摻雜層12設置於基板10上、一P型摻雜層14設置於N型摻雜層12上、一主動層16設置於N型摻雜層12與P型摻雜層14之間、一陰極18設置於N型摻雜層12上，以及一陽極20設置於P型摻雜層14上。

影響發光二極體的亮度均勻度與發光效率之主要因素之一為發光二極體的電流分布均勻度。如第1圖所示，習知發光二極體1之陽極20係位於P型摻雜層14上，而陰極18則係位於N型摻雜層12之上。於進行發光時，用以驅動發光二極體1之電流會由陽極20依序流經P型摻雜層14、主動層16、N型摻雜層12與陰極18而構成一迴路。當應用在小尺寸發光二極體時，習知發光二極體1的電流分布尚可獲致均勻的電流分布，而當應用在大尺寸發光二極體時，例如邊長在1000微米以上的發光二極體時，習知發光二極體1的電極設計無產生均勻的電流分布，因而會產生亮度不均與發光效率低的缺點，而仍待進一步的改善。

本發明之目的之一在於提供一種發光二極體，以提升亮度均勻度與發光效率。

本發明提供一種發光二極體，包括一基板、一第一摻雜層設置於基板上、一第一電極與一第二電極設置於第一摻雜層與基板之間、一主動層設置於第一摻雜層上、一第二摻雜層設置於主動層上，以及一第三電極與一第四電極設置於第二摻雜層上。第一電極與第二電極係與第一摻雜層電性連接，以及第三電極與第四電極係與該第二摻雜層電性連接。第一電極與第二電極之圖案不連接，且第三電極與第四電極之圖案不連接。

本發明提供另一種發光二極體，包括一基板、一N型摻雜層設置於基板上、複數個陰極設置於N型摻雜層與基板之間、一主動層設置於N型摻雜層上、一P型摻雜層設置於主動層上，以及複數個陽極設置於P型摻雜層上。陰極係與N型摻雜層電性連接，且各陰極之圖案彼此不連接。陽極係與P型摻雜層電性連接，且各陽極之圖案彼此不連接。

本發明之發光二極體具有複數個迴路區，且各迴路區中利用獨立的陰極與陽極形成獨立的迴路，藉此可使電流分布較均勻，進而提升亮度均勻度與發光效率。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，製作商可能會用不同的名詞來稱呼同樣的元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區別元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區別的基準。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包括」係為一開放式的用語，故應解釋成「包括但不限定於」。再者，為使熟習本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之數個較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容。需注意的是圖式僅以說明為目的，並未依照原尺寸作圖。此外，在文中使用例如”第一”與”第二”等敘述，僅用以區別不同的元件，並不對其產生順序之限制。

請參考第2圖與第3圖。第2圖與第3圖繪示了本發明一較佳實施例之發光二極體的示意圖，其中第2圖繪示了發光二極體之上視示意圖，第3圖繪示了第2圖之發光二極體沿剖線A-A’之剖面示意圖。如第2圖與第3圖所示，本實施例之發光二極體30包括一基板32、一第一摻雜層34設置於基板32上、一主動層36設置於第一摻雜層34上、一第二摻雜層38設置於主動層36上、一第一圖案化電極層設置於第一摻雜層34與基板32之間，以及一第二圖案化電極層設置於第二摻雜層38上。第一圖案化電極層包括複數個電極40，例如一第一電極401與一第二電極402，且第一電極401與第二電極402係與第一摻雜層34電性連接。第二圖案化電極層包括複數個電極42，例如一第三電極421與一第四電極422，且第三電極421與第四電極422係與第二摻雜層38電性連接。電極40,42可分別包括一接觸墊40C,42C，作為後續封裝時電性連接之接點，以連接至外部電路。此外，基板32包括複數個迴路區，例如一第一迴路區331與一第二迴路區332，且第一電極401與第三電極421係對應於第一迴路區331，且第二電極402與第四電極422係對應於第二迴路區332。另外，第一摻雜層34則係對應於第一迴路區331與第二迴路區332，主動層36係對應於第一迴路區331與第二迴路區332，且第二摻雜層38係對應於第一迴路區331與第二迴路區332。

基板32可為藍寶石(sapphire)基板，但不以此為限，例如可以為玻璃、磷化鎵(GaP)、磷砷化鎵(GaAsP)、硒化鋅(ZnSe)、硫化鋅(ZnS)、硒硫化鋅(ZnSSe)或碳化矽(SiC)等基板。第一摻雜層34、主動層36與第二摻雜層38可分別為一磊晶層，例如為氮化鎵(GaN)磊晶層，但不以此為限。電極40,42的材質可為導電性佳的導電材質，例如金屬、合金或金屬氧化物等，但不以此為限，且電極40,42的材質可為單一材質或複合材質。在本實施例中，第一摻雜層34為一N型摻雜層(例如N型氮化鎵層)，而第二摻雜層38為一P型摻雜層(例如P型氮化鎵層)，且在此狀況下，電極40係作為陰極，且電極42係作為陽極，但不以此為限。在本實施例中，第一電極401與第二電極402分別具有一彼此不連接之迴繞圖案，且第三電極421與第四電極422分別具有一彼此不連接之迴繞圖案(如第2圖所示)，其中第一電極401與第三電極421係於第一迴路區331內迴繞，而第二電極402與第四電極422係於第二迴路區332內迴繞，藉此於驅動發光二極體30時，電流分布會較均勻，而可提升亮度均勻度與發光效率。在本發明中，僅管第一電極401與第二電極402分別具有彼此不連接之迴繞圖案，但其可視設計選擇而透過接觸墊40C連接至不同的外部電壓源或是連接至相同的外部電壓源；同理，僅管第三電極421與第四電極422分別具有彼此不連接之迴繞圖案，但其可視設計選擇而透過接觸墊42C連接至不同的外部電壓源或是連接至相同的外部電壓源。另外值得說明的是第一電極401、第二電極402、第三電極421與第四電極422的圖案設計並不以此為限，而可視需要加以變更。例如，電極之間的間距可加以調整。此外，舉例而言，在上視方向觀看，第一電極401與第二電極402可呈現出指間交錯型態的圖案，且第三電極421與第四電極422可呈現出指間交錯型態的圖案。

在本發明中，各陰極與一相對應之陽極形成一迴路，且各迴路係分別為一獨立之迴路。舉例而言，在本實施例中，第一電極401(陰極)與第三電極421(陽極)形成一第一迴路，第二電極402(陰極)與第四電極422(陽極)形成一第二迴路，且第一迴路與第二迴路為兩獨立之迴路。精確地說，本發明將單一發光二極體區分為至少二個迴路區，其中第一摻雜層、主動層36與第二摻雜層38大體上分別為一整面完整的膜層並涵蓋發光二極體的所有迴路區，而各迴路區中則利用獨立的陰極與陽極形成獨立的迴路，藉此可使電流分布較均勻，進而提升亮度均勻度與發光效率。值得說明的是，本發明之發光二極體並不侷限於區分為二個迴路區，而可視發光二極體之尺寸及其它考量區分為三個、四個或更多的迴路區，且於各迴路區中均分別使陰極與相對應之陽極形成獨立的迴路，以達到使電流分布均勻，進而提升亮度均勻度與發光效率的作用。

另外，為了增加發光二極體的出光率，基板32的任一表面亦可選擇性地形成微結構。

本發明之發光二極體並不以上述實施例為限。下文將介紹本發明之另一較佳實施例之發光二極體，且為了便於比較各實施例之相異處並簡化說明，在下文之各實施例中使用相同的符號標注相同的元件，且主要針對各實施例之相異處進行說明，而不再對重覆部分進行贅述。

請參考第4圖。第4圖繪示了本發明另一較佳實施例之發光二極體的示意圖。如第4圖所示，本實施例之發光二極體50另包括一電流散佈層(current spreading layer)52，設置於第二摻雜層38以及陽極例如第三電極421與第四電極422之間。電流散佈層52可為透明導電層例如氧化銦錫，其可進一步增加電流分布的均勻性，以提升亮度均勻度與發光效率。

綜上所述，本發明之發光二極體具有複數個迴路區，且各迴路區中利用獨立的陰極與陽極形成獨立的迴路，藉此可使電流分布較均勻，進而提升亮度均勻度與發光效率。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做之均等變化與修飾，皆應屬本發明之涵蓋範圍。

1．．．發光二極體

10．．．基板

12．．．N型摻雜層

14．．．P型摻雜層

16．．．主動層

18．．．陰極

20．．．陽極

30．．．發光二極體

32．．．基板

331．．．第一迴路區

332．．．第二迴路區

34．．．第一摻雜層

36．．．主動層

38．．．第二摻雜層

40．．．電極

42．．．電極

401．．．第一電極

402．．．第二電極

421．．．第三電極

422．．．第四電極

40C．．．接觸墊

42C．．．接觸墊

50．．．發光二極體

52．．．電流散佈層

第1圖繪示了習知發光二極體之示意圖。

第2圖與第3圖繪示了本發明一較佳實施例之發光二極體的示意圖。

第4圖繪示了本發明另一較佳實施例之發光二極體的示意圖。

30．．．發光二極體

32．．．基板

331．．．第一迴路區

332．．．第二迴路區

40．．．電極

42．．．電極

401．．．第一電極

402．．．第二電極

421．．．第三電極

422．．．第四電極

40C．．．接觸墊

42C．．．接觸墊

Claims (10)

1. 一種發光二極體，包括：一基板，包括一第一迴路區及一第二迴路區；一第一摻雜層，設置於該基板上；一第一電極與一第二電極，設置於該第一摻雜層與該基板之間，其中該第一電極與該第二電極係與該第一摻雜層電性連接，且該第一電極與該第二電極之圖案不連接；一主動層，設置於該第一摻雜層上，其中該主動層對應該第一迴路區及該第二迴路區，該主動層為一整面完整的膜層並覆蓋該第一迴路區與該第二迴路區；一第二摻雜層，設置於該主動層上；以及一第三電極與一第四電極，設置於該第二摻雜層上，其中該第三電極與該第四電極係與該第二摻雜層電性連接，且該第三電極與該第四電極之圖案不連接，其中該第一電極、該第二電極、該第三電極及該第四電極分別包含一接觸墊，該第一電極與該第二電極之該等接觸墊係設置於該發光二極體的一側，且該第三電極與該第四電極的該等接觸墊係設置於該發光二極體的一相對側；其中，該第一電極與該第三電極係對應於該第一迴路區，該第二電極與該第四電極係對應於該第二迴路區，且該第一電極、該第二電極、該第三電極與該第四電極彼此不連接。
2. 如請求項1所述之發光二極體，其中該第一摻雜層係為一N型摻雜層，且該第二摻雜層係為一P型摻雜層。
3. 如請求項2所述之發光二極體，其中該第一電極與該第二電極係為陰極，且該第三電極與該第四電極係為陽極。
4. 如請求項1所述之發光二極體，另包括一電流散佈層(current spreading layer)，設置於該第二摻雜層以及該第三電極與該第四電極之間。
5. 如請求項1所述之發光二極體，其中該第一摻雜層係對應於該第一迴路區與該第二迴路區，且該第二摻雜層係對應於該第一迴路區與該第二迴路區。
6. 如請求項1所述之發光二極體，其中該第一電極與該第二電極分別具有一彼此不連接之迴繞圖案，且該第三電極與該第四電極分別具有一彼此不連接之迴繞圖案。
7. 一種發光二極體，包括：一基板，包括複數個迴路區；一N型摻雜層，設置於該基板上；複數個陰極，設置於該N型摻雜層與該基板之間，其中該等陰極係與該N型摻雜層電性連接，且各該陰極之圖案彼此不 連接；一主動層，設置於該N型摻雜層上，其中該主動層對應該複數個迴路區，該主動層為一整面完整的膜層並覆蓋該複數個迴路區；一P型摻雜層，設置於該主動層上；以及複數個陽極，設置於該P型摻雜層上，其中該等陽極係與該P型摻雜層電性連接，且各該陽極之圖案彼此不連接，各該陰極與各該陽極係對應一對應迴路區；其中各該陽極與各該陰極分別包含一接觸墊，該陽極之該接觸墊係設置於該發光二極體的一側，且該陰極的該接觸墊係設置於該發光二極體的一相對側。
8. 如請求項7所述之發光二極體，另包括一電流散佈層(current spreading layer)，設置於該P型摻雜層以及該等陽極之間。
9. 如請求項7所述之發光二極體，其中該N型摻雜層係對應於該等迴路區，且該P型摻雜層係對應於該等迴路區。
10. 如請求項7所述之發光二極體，其中各該陰極分別具有一彼此不連接之迴繞圖案，且各該陽極分別具有一彼此不連接之迴繞圖案。