TWI459591B - 發光裝置、發光裝置封裝及照明設備 - Google Patents

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TWI459591B
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Description

發光裝置、發光裝置封裝及照明設備
本發明係關於一種發光裝置、一種發光裝置封裝，及一種照明設備。
III-V族氮化物半導體係係因為物理及化學特性而專注在發光裝置，如發光二極體(light emitting diodes，LEDs)或雷射半導體(laser diodes，LDs)。氮化物為基底的發光裝置產生光係使用位在一N型氮化鎵(GaN)半導體層與一P型氮化鎵半導體層間之一主動層的能隙(energy bandgap)。現在，係應用具有綠、紅、藍波長來產生光線的氮化物基底的發光裝置，並使用適當選擇的磷光劑以發射出白光。
發光裝置的應用範圍係從傳統的移動式設備改變到電視、液晶監視器(MNTs)的背光單元(backlight units)，及一般照明設備。為了要將發光裝置應用到電視、液晶監視器及一般照明設備，是需要一指定電位的靜電放電(ESD)容許度(tolerance)，一般靜電放電電位的容許度為-2kV。
靜電放電(ESD)係意謂數千伏特的靜電放電，或當電子設備接觸到一充電物體時產生更多伏特的靜電放電，且可能損壞電源供應裝置提供電力給發光裝置及其他多樣與發光射被相同的電子設備。
一般而言，氮化物為基底的發光裝置無法具有-2kV的靜電放電容許度電位。因此，如果一發光裝置應用於如背光單元的設備的話，一齊納二極體(Zener diode)係附加到一發光裝置封裝的一側，因此允許發光裝置利用齊納二極體而具有靜電放電容許度。
然而，當齊納二極體附加在發光裝置封裝以便允許氮化物為基底的發光裝置具有靜電放電容許度時，齊納二極體係位在鄰近發光裝置處，也因此影響發光裝置的亮度。再者，若齊納二極體的表面形成黑色者，則齊納二極體係當成一黑體(black body)，因此吸收從發光裝置發射出來一部分的光線，藉此降低發光裝置的亮度。另外，齊納二極體係容置在封裝中，藉此增加整體封裝的製造成本。
因此，本發明係針對上述問題，提供一種發光裝置，其係具有靜電放電高容許度，而無須在一封裝中裝設任何獨立的靜電放電裝置，且避免因靜電放電防護所造成的順向壓降(forward voltage drop)。
再者，本發明亦提供一種發光裝置，其係在改善靜電放電的容許度時，將亮度的降低最小化。
為達上述目的，本發明係提供一種發光裝置，包含：一支撐件(support member)；以及一發光結構(light emitting structure))，設置在該支撐件上，且包括一第一導電半導體層(first conductive semiconductor layer)、一第二導電半導體層(second conductive semiconductor layer)及插置在該第一導電半導體層與該第二導電半導體層之間的一主動層(active layer)；其中，該主動層包括：至少一量子井層(at least one quantum well layer)及至少一阻障層(at least one barrier layer)；至少一電位阻障層(at least one potential barrier layer)，位在該第一導電半導體層與一第一量子井層之間，最接近該第一導電半導體層，且在該至少一量子井層外；以及一無參雜阻障層(undoped barrier layer)，形成在該至少一電位阻障層與該第一量子井層之間，並具有不同於該至少一阻障層的一厚度。
該發光裝置更包括一電位補償層(potential compensation layer)，位在該第二導電半導體層與一第二量子井層之間，最接近該第二導電半導體層，且在至少一量子井層外。
該電位補償層具有一厚度(thickness)，該厚度係大於該至少一電位阻障層的厚度並小於該無參雜阻障層的厚度。
該電位補償層具有與該至少一阻障層相同的厚度。
該無參雜阻障層具有一厚度，該厚度係為該至少一阻障層厚度的1.5到7.5倍。
該無參雜阻障層具有一厚度，該厚度係為該至少一電位阻障層厚度的7.5到100倍。
該至少一電位阻障層包括氮化銦(InN)。
該電位補償層至少具有下列一材質：碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)。
該電位補償層具有一厚度，係為30~150。
該至少一電位阻障層具有一厚度，係為3.5~40。
該至少一電位阻障層係為二電位阻障層。
該氮化銦的濃度為80%~100%。
為達上述目的，本發明更提供一種發光裝置，包括：一支撐件；以及一發光結構，設置在該支撐件上，且包括一第一導電半導體層、一第二導電半導體層及插置在該第一導電半導體層與該第二導電半導體層之間的一主動層；其中，該主動層包括：一發光層，係具有相交互形成的複數個量子井層及複數個阻障層；一電位阻障層，位在該該發光層與該第一導電半導體層之間，以在靜電放電從第一導電半導體層持續到發光層期間將時間延遲；以及一無參雜阻障層，形成在該發光層與該電位阻障層之間，以使電位阻障層與發光層相互隔絕。
該發光裝置可更進一步包括一電位補償層，以補償由電位阻障層所造成的順向壓降。
該電位阻障層可擴散載子，以從第一導電半導體層傳播到發光層。
該電位補償層可具有一厚度，該厚度係大於該電位阻障層的厚度並小於該無參雜阻障層的厚度。
該電位補償層具有與該等阻障層相同的厚度。
該發光裝置可更進一步包括一第二無參雜阻障層，且該第二無參雜阻障層係可設置在該電位補償層與該發光層之間，以將該電位補償層及該發光層相互隔絕。
該電位阻障層可包括氮化銦。
雖然本發明使用了幾個較佳實施例進行解釋，但是下列圖式及具體實施方式僅僅是本發明的較佳實施例；應說明的是，下面所揭示的具體實施方式僅僅是本發明的例子，並不表示本發明限於下列圖式及具體實施方式。
在實施例的描述之前，須明白的是，如一層(膜)、區域、圖案或結構的一元件，係表示形成在如一基板、層(膜)、區域、墊片(pad)或圖案的另一元件之上或是正上方，其可直接在另一元件上方或正上方，或者是間接地在其間形成有中介元件(intervening elements)。再者，每一層的上方或正上方係根據圖式所繪製加以敘述。
在下文中，實施例係參考相對應所附的圖式進行詳細的說明。
圖1係表示本發明發光裝置的橫截面剖視圖。
請參考圖1，本實施例的一發光裝置100係包括一支撐元件110、形成在支撐元件110上的一無參雜氮化鎵層120，以及形成在無參雜氮化鎵層120上的一發光結構130，發光結構130具有一第一半導體層131、一主動層132，及一第二半導體層133。主動層132包括一電位阻障層134及一第一無參雜阻障層135。
支撐元件110可由透光元件所製成，如藍寶石(Al2 O3 )、氮化鎵(GaN)、氧化鋅(ZnO)及氧化鋁(AlO)，但並不以此為限。更甚者，支撐元件110可由氮化矽(SiC)所製成，係比藍寶石所製成的具有更高的導熱性(heat conductivity)。為了提升光萃取效率，較佳者，支撐元件110具有一折射率(refractive index)，其係小於第一半導體層131。
一圖案化的藍寶石基板(PSS)結構係可設置在支撐元件110的上表面，以增加光萃取效率。本實施例的支撐元件110係可以或無須包括圖案化藍寶石基板結構。
製造發光裝置之後，支撐元件110可經由一製程(process)被一矽材質(silicon material)所取代，矽材質係具有絕佳導熱性，而製程係如覆晶接合製程(flip chip bonding process)。在本實施例中，由藍寶石所製的支撐元件110係將於後敘述。因此，支撐元件110可為一藍寶石基板。為了要提升光萃取效率，較佳者，支撐元件110具有一折射率，其係小於第一半導體層131。
用以降低在支撐元件110與第一半導體層131之間的晶格缺陷(lattice mismatch)，並用以允許第一半導體層131易於長在支撐元件110上的一緩衝層(buffer layer) 112，係可設置在支撐元件110上。緩衝層112可形成在一低溫大氣下，且可由以下材質所製：GaN、InN、AlN、AlInN、InGaN、AlGaN及InAlGaN。
緩衝層112係可長在支撐元件110上而當成是一單一晶體(single crystal)，且長成如單一晶體的緩衝層112係可改善長在緩衝層112上之第一半導體層131的結晶度(crystallinity)。
無參雜氮化鎵層120係形成在緩衝層112上。
形成無參雜氮化鎵層120以便改善第一半導體層131的結晶度。無參雜氮化鎵層120係與第一半導體層131相同，除了無參雜氮化鎵層120並未參雜一N型參雜物(N-type dopant)，也因此具有低於第一半導體層131的導電性。
用以將第一半導體層131之晶格缺陷最小化的一插入層(insertion layer) 122，係形成在無參雜氮化鎵層120上。
亦即，插入層122當作是一品管層(quality control layer)，且可由AlGaN或AlGaN並附加銦(insium，In)所製成。
包括第一半導體層131、主動層132及第二半導體層233的發光結構130，係形成在插入層122上。
在下文中，發光結構130會被描述成包括第一半導體層131、第二半導體層133及插置在在第一半導體層131與第二半導體層133之間以產生光線的主動層132。
第一半導體層131係形成在插入層122上。例如，第一半導體層131係可為一N型半導體層，且N型半導體層可由具有化學式Inx Aly Ga1-x-y N(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)的半導體材料所製，其係可選自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN及AlInN，且參雜有一N型參雜物，例如Si、Ge、Sn、Se或Te。
主動層132係形成在第一半導體層131上。
主動層132係可形成為一單一量子井結構或多量子井結構、使用III-V族混合物半導體材料的一量子線(quantum wire)結構或一量子點結構。長成主動層132的製程條件(process conditions)係如下所述。例如，由InGaN所製的主動層132長成厚度為120到1200，係藉由將NH3、TMGa及TMin提供在第一半導體層131上，並於一長成溫度780℃使用氮氣當作載流氣體(carrier gas)。在此，主動層132可具有多層的一疊層結構，係藉由調整InGaN相對元素的莫耳比(molar ratio)來長成。
若是主動層132係形成為一量子井結構，主動層132可形成為一單一量子井結構或多量子井結構，其係具有化學式為Inx Aly Ga1-x-y N(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)的一或若干量子井層，及具有化學式Ina Alb Ga1-a-b N(0≦a≦1，0≦b≦1，0≦a+b≦1)的一或若干阻障層。量子井層可由具有小於阻障層之能隙的材料所製。
一導電披覆層(conductive clad layer，圖未示)係可形成在主動層132上及/或下。導電披覆層(圖未示)係可由AlGaN為基底的半導體且具有大於主動層132之能隙的材料所製。
若主動層132形成為一多量子井結構，電位阻障層134係形成在主動層132鄰近第一半導體層131的區域。電位阻障層134具有高於主動層132之多個阻障層的一電位阻障(potential barrier)，且具有阻抗(resistance)，係從第一半導體層131或靜電放電所提供的載子(如電子)而來。
例如，電位阻障層134係形成有3.5~40的厚度，且較佳者，其厚度為10。在此，較佳者，電位阻障層134係形成在700~800℃溫度下3.5~40/m的比率下。
電位阻障層134係可形成在主動層132接近第一半導體層131的區域。再者，電位阻障層134可接觸第一半導體層131、取代接近第一半導體層131的一量子井層、額外地形成在接近第一半導體層131的量子井層上，或形成在第二接近第一半導體層131之量子井層的位置且在主動層132之量子井層外的位置，但電位阻障層134的位置並不以此為限。
因此電位阻障層134可藉由增加最接近第一半導體層131之量子井層的InN濃度來形成，或是形成包括InN的一層並與量子井層分離。
再者，依據本實施例發光裝置之環境使用二或更多電位阻障層134者，可由發光裝置產生靜電放電等級(ESD level)，或一靜電需求(electrostatic requirement)形成在主動層132。
當包含在電位阻障層134中InN的濃度增加時，電位阻障層134的阻抗傾向於增加，其阻抗係載子從第一半導體層131傳播到主動層132。若包含InN的電位阻障層134夠薄的話，載子會藉由電位阻障層134而適當地擴散，且均勻地散開到主動層132。
當電位阻障層134抵抗載子傳播時，從第一半導體層131傳播到主動層132的載子係藉由電位阻障層134進行擴散。因此，從主動層132之量子井層的電位阻障層134傳播的載子，係可均勻地分散整個量子井層。此係增加主動層132的發光效率，藉此改善本實施例之發光裝置的發光效率。
電位阻障層134係延遲並沿著第一半導體層131從一第一電極142開頭分散靜電放電。電位阻障層134係形成大於量子井層及形成主動層132之阻障層的電位阻障(potential barrier)，且以延遲應用在使用高電位阻障之靜電放電速度的電流，藉此將主動層132的損害最小化。
當靜電放電在一小段時間沿著一單一路徑穿經主動層132時，靜電放電的破壞力(destructive power)為最大。為了將靜電放電對主動層132所造成的損害最小化，較佳者，在靜電放電穿經主動層132期間的時間作最大的延遲，並提供沿著靜電放電行進的到主動層132的複數條路徑。因此，電位阻障層134需要形成高於量子井層與阻障層之電位阻障。為此目的電位阻障層134包括一高Inn濃度，較佳者為80%到100%。在此，InN濃度可為質量濃度(concentration by mass)、體積濃度(concentration by volume)及莫耳比濃度(concentration by molar ration)。
當應用靜電放電時，電位阻障層134係可當作電阻的功能。當靜電放電穿經主動層132時，使用當作電阻之電位阻障層134所產生的一單一路徑者，靜電放電很難穿經主動層132。因此，靜電放電不會沿著在電位阻障層134的一單一路徑而傳播，但卻沿著二或更多路徑傳播。當靜電放電沿著複數條路徑而不是單一路徑傳播時，可以降低靜電放電導致主動層132的損害。
第一無參雜阻障層135係形成在電位阻障層134與量子井層之間。
第一無參雜阻障層135並未參雜P型或N型參雜物，因此可具有比參雜有P型或N型參雜物之量子井層或阻障層更高的電阻值，且第一無參雜阻障層135係由GaN或InGaN所製成。第一無參雜阻障層135係位在電位阻障層134與量子井層之間，比避免在電位阻障層134與量子井層之間直接接觸。第一無參雜阻障層135具有大於電位阻障層134的厚度，較佳者，其厚度為50到300，更佳者，其厚度為150到200，藉此以允許電位阻障層134與量子井層足夠地相互遠離。第一無參雜阻障層135係具有電位阻障層134之7.5到100倍的厚度。
位在電位阻障層134與量子井層之間的第一無參雜阻障層135，係避免在電位阻障層134與量子井層之間的直接接觸，並允許電位阻障層134與量子井層足夠地相互遠離，藉此以避免包含有InN的電位阻障層134穿透鄰近的量子井層，也因此避免提升量子井層的電位等級(potential level)及造成量度的降低。
電位補償層(圖未示)係可形成在主動層132。電位補償層(圖未示)係形成在阻障層最接近第二半導體層133或是阻障層第二接近第二半導體層133的一位置，其係在主動層132的阻障層之外，並在阻障層參雜有Si。
一緩衝層(圖未示)係可形成在主動層132上。緩衝層(圖未示)可具有5到40的厚度。
第二半導體層133可為P型半導體層以便將電洞注入到主動層132。第二半導體層133係可由具有化學式Inx Aly Ga1-x-y N(0≦x≦1，0≦y≦1，0≦x+y≦1)之半導體材料所製，例如可選自下列材料：GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN及AlInN，且參雜有一P型參雜物，如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba。
如上所述的第一半導體層131、主動層132、緩衝層(圖未示)及第二半導體層133，係可使用不同方法形成，如MOVCD、CVD、PECVD、MBE、HVPE及濺鍍(sputtering)，但並不以此為限。
在第一半導體層131及第二半導體層133中導電參雜物的參雜濃度係為均勻或非均勻。亦即，複數個半導體層131、133可具有不同參雜濃度，但並不以此為限。
一透光電極層140及一第二電極144係形成在第二半導體層133上。
透光電極層140包括下列至少其中之一：Ito、Izo(In-ZnO)、GZO(Ga-ZnO)、AZO(Al-ZnO)、AGZO(Al-GaZnO)、IGZO(In-GaZnO)、IrOx 、RuOx 、RuOx /ITO、Ni/IrOx /Au及Ni/IrOx /Au/ITO，且將主動層132所產生的光線傳送到外側。再者，透光電極層140係形成在第二半導體層133之上表面上的一區域或所有區域，藉此避免電流叢聚(current crowding)。
第二電極133可形成在透光電極層140的上表面上，或藉由移除透光電極層140某些部分以形成一開口，以便第二電極144接觸到第二半導體層133，但其形成的方式並不以此為限。
一光萃取結構150係形成在發光結構130的上表面上。
光萃取結構150係可形成在透光電極層140的上表面上，形成在第二半導體層133上表面上，但並不以此為限。
光萃取結構150係可形成在透光電極層140或第二半導體層133之上表面上的某些區域或所有區域。光萃取結構150係藉由一蝕刻製程所實現來形成在透光電極層140或第二半導體層133之上表面上的至少一區域。如此的一蝕刻製程包括一濕及/或乾蝕刻製程。透過蝕刻製程，透光電極層140或第二半導體層133之上表面具有由光萃取結構150所形成的粗糙度，其具有0.1μm到3μm的高度。具有隨機尺寸的粗糙度係可不規則地形成，但並不以此為限。粗糙度意謂一不平坦的上表面，且包括至少一紋理圖案(texture pattern)、一凹凸圖案(concave-convex pattern)及一不平坦圖案(uneven pattern)。
粗糙度的橫截面係可具有不同形狀，例如圓柱體(cylinder)、多角稜柱體(polyprism)、圓錐體(cone)、聚稜錐體(polypyramid)、截圓錐體(circular truncated cone)及截頭稜錐體(frustum of a pyramid)，較佳者，係具有圓錐形(conical shape)或聚稜錐形(polypyramidal shape)。
光萃取結構150可由PEC方法所形成，但並不以此為限。當光萃取結構150形成在透光電極層140或第二半導體層133的上表面上時，係避免由主動層132產生光線進入到主動層132的再吸收(re-absorption)或由透光電極層140或第二半導體層133上表面所造成的全反射光線的發射光線，藉此有助於發光裝置100之光萃取效率的改善。
第一半導體層131的某些區域係藉由移除主動層132及第二半導體層133的某些區域而暴露，且第一電極142係形成在第一半導體131上表面上的暴露區域。亦即，第一半導體層131係以其上表面面對主動層132且以其下表面面對支撐元件110，第一半導體131的上表面包括暴露區域，且第一電極142係設置在第一半導體層131之上表面的暴露區域。
第一半導體層131某些區域的暴露係可使用一特定蝕刻製程來實現，但並不以此為限。如蝕刻製程，係可使用濕蝕刻製程或乾蝕刻製程。
第一電極142及第二電極144係可由導電材料所製，例如，可從下列選擇其一：In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu及WTi，或其合金，且形成一單一層或多層結構。但並不以此為限。
圖2係表示圖1中主動層的詳細剖視圖。
請參考圖2，主動層132包括複數個量子井層132a、132c、一阻障層132b、一電位阻障層134及第一無參雜阻障層135。
雖然圖2繪示二量子井層132a、132c，但量子井層的數量可為三層、四層或更多。相同地，交錯地形成在量子井層132a、132c間之阻障層132a的數量係可根據量子井層的數量而決定。
為了分散從第一半導體層131行進到主動層132的載子或靜電放電，或為了降低其行進速度(proceeding velocity)，較佳地，電位阻障層134係形成在相對於第二半導體層133而言更接近第一半導體層131處。若其他電位阻障層係進一步提供在主動層132者，電位阻障層可額外地位在量子井層的位置，但並不以此為限。
第一無參雜阻障層135係形成在最接近第一半導體層131的第一量子井層132a與電位阻障層134之間。藉此，第一無參雜阻障層135將電位阻障層134及量子井層132a、132c相互隔絕。若包含InN之電位阻障層134的高濃度係穿過量子井層132a、132c者，量子井層132a、132c的電位等級變成類似於阻障層132b的電位等級，因此量子井層132a、132c可無須產生足夠量的光線。因此，第一無參雜阻障層135可具有一足夠厚度，以避免包含InN的電位阻障層134穿過量子井層132a、132c。較佳者，第一無參雜阻障層135具有50到300的厚度。
第一無參雜阻障層135係與其他阻障層132b材料相同以形成在主動層132。然而，為了避免InN穿過量子井層132a、132c，第一無參雜阻障層135具有阻障層132b之厚度的1.5到7.5倍。
圖3係表示靜電放電之一移動路徑的參考視圖。
請參考圖3，靜電放電係提供外部電壓並透過第一電極142而引進到發光裝置100，並從第一電極142經由第一半導體層131而行進到主動層142。
當靜電放電透過第一電極142被引進到發光裝置100時，若靜電放電係集中在主動層132的一區域者，可增加主動層的損害，且若靜電放電並未集中在主動層132的一區域者，可降低主動層的損害。
第一半導體層131當作是一通道(channel)，用以透過第一電極142提供驅動電力(drive power)，因此對靜電放電而言為無電阻，且形成主動層132之阻障層的電位阻障相對於靜電放電而言是微弱的。因此，除第一半導體層131之外，較佳者，係形成一分離層(separate layer，圖未示)以改變靜電放電的移動路徑，且無需靜電放電的集中而分散靜電放電。
當產生靜電放電或引進到主動層132時，大部分擋住靜電放電的適當區域係相對於在主動層132與第一半導體層131之間的一區域。然而，若抵制靜電放電的一分離層形成在如此一區域者，係降低引進到主動層132的載子，因此可降低主動層132的亮度。
因此，電位阻障層123需具有小厚度。較佳者，電位阻障層134係埋置在主動層132，係如上所述的實施例。
圖4及圖5係表示本發明分散靜電放電方法的參考視圖。
首先，圖4係為一參考視圖，繪示若一電位阻障層134形成在主動層132者之分散靜電放電的方法。請參考圖4，當靜電放電從第一半導體層131行進到主動層132時，電位阻障層134抵制靜電放電且降低靜電放電的行進速度(proceeding velocity)，藉此，將靜電放電初始通過路徑分成複數條路徑
如圖4所示，靜電放電係沿著由電位阻障層134所分成的二路徑P1及P2而行進。相較於靜電放電沿一單一路徑行進，當靜電放電進入到主動層132時，沿著二分開的路徑P1及P2行進的靜電放電係降低破壞力。圖4係繪示靜電放電沿著路徑P1及P2行進。然而，二路徑P1及P2係概念上的繪示，但圖4並不表示靜電放電僅沿著二路徑P1及P2。亦即，靜電放電的路徑係可為複數條，而不以此為限。
再者，圖5係為一參考視圖，繪示若二電位阻障層134a及134b形成在主動層132者之分散靜電放電的方法。
請參考圖5，靜電放電的初始路徑係藉由第一電位阻障層134a而分成二路徑P3及P4，之後，二路徑P3及P4係藉由第二電位阻障層134b而再次分成四路徑P5、P6、P7及P8。
靜電放電的初始路徑係藉由二電位阻障層134a及134b而分成路徑P3~P8，且相較於靜電放電沿著一單一路徑行進，靜電放電沿著每一分開的路徑行進之破壞力係已足夠地降低。在此，雖然圖5繪示二電位阻障層134a及134b，但電位阻障層的數量可為二、三或更多。然而，若電位阻障層的數量連續的增加致使曾佳靜電放電的路徑數量者，則從第一半導體層131行進到在主動層132之量子井層的載子移動會被限制，且因為以電位阻障層取代再主動層132的量子井層而造成亮度會被降低。因此，電位阻障層取代在主動層132之量子井層的數量(例如，二電位阻障層134a及134b)，較佳地，係依據本實施例發光裝置所需求的亮度及靜電放電容許度的等級來決定。
再者，圖5係繪示靜電放電的初始路徑係最終藉由二電位阻障層134a及134b而分成四路徑P5~P8。然而，四路徑P3~P8係概念上地繪示，但並不以此為限。亦即，如圖5所示的靜電放電四路徑P3~P8係意謂其數量係大於如圖4所示靜電放電路徑P1及P2的數量。
圖6係表示本發明利用電位阻障層擴散載子之方法的概念視圖。
請參考圖6，電位阻障層134形成靜電放電或從主動層132行進到第一半導體層131之載子的一電位阻障。
電位阻障層134造成載子沿著複數條路徑行進到主動層132，而無須將載子直接地供應到主動層132。電位阻障層134造成載子行進期間的時間延遲，且載子行進時間的延遲係允許載子沿著不同路徑而均勻地分散。
藉由電位阻障層134傳播的載子係均勻地分散到整個主動層132，因此均勻地分散到整個主動層132的量子井層，藉此增加主動層132的發光效率。
圖7係表示本發明主動層之電位阻障的概念視圖。
請參考圖7，主動層QB的一電位阻障Eb係設定為大於阻障層B1及B2的電位阻障Ec。例如，若一發光裝置發射出藍光者，量子井層Q1、Q2及Q3係由InGaN所製，且阻障層B1及B2係由GaN所製，因此阻障層B1及B2的能隙係大於量子井層Q1、Q2及Q3的能隙。在此，係可選擇阻障層B1及B2與量子井層Q1、Q2及Q3，致使阻障層B1及B2的能隙係大於量子井層Q1、Q2及Q3的能隙，且其詳細的組成可依據發射出之光線波長而有所不同，但並不以此為限。
電位阻障層QB係可由大於阻障層B1及B2之能隙的材料所製。例如，電位阻障層QB如上所述係包含InN，且較佳者，在電位阻障層QB的InN濃度為80%~100%。在此，InN的濃度係可為質量濃度、體積濃度及莫耳比濃度。
若是載子為電洞者，如圖7所示，載子係從一右側位置行進到量子井層Q1、Q2及Q3，因此電位阻障層QB對載子而言沒有阻抗。電位阻障層QB係鄰近第一半導體層131形成，因此對靜電放電有阻抗。
既然靜電放電係由電位阻障層QB的電位阻障所阻擋，則靜電放電穿經電位阻障層QB的時間會被延遲。如此的時間延遲係允許靜電放電被分散到整個主動層132，以避免靜電放電快速地進入到量子井層Q1、Q2及Q3，藉此降低量子井層Q1、Q2及Q3的損耗。
圖8係表示本發明發光裝置之靜電放電與良率之間關係的曲線圖。
請參考圖8，此曲線圖的水平軸係代表供應到發光裝置的靜電放電電壓值，且曲線圖的垂直軸代表良率(yield)。
一般而言，集中在相同產線製造的發光裝置係視為具有相同特性。若執行某些發光裝置的一取樣測試(或全測)者，當個別的發光裝置可承受的靜電放電為-4,560V時，全部發光裝置的良率為80%。
當發光裝置之靜電放電承受電壓降低時，良率亦跟著降低。
如曲線圖所示，可瞭解的是，當發光裝置具有靜電放電容許度約-3,000V時，發光裝置的良率小於60%。
圖9A係表示本發明發光裝置另一實施例的橫截面剖視圖，圖9B表示圖9A中主動層的詳細橫截面剖視圖。
請同時參考圖9A及9B，本實施例的發光裝置100包括一支撐元件110、形成在支撐元件110上的一無參雜氮化鎵層120及形成在無參雜氮化鎵層120上的發光結構130，發光結構130包括一第一半導體層131、一主動層132及一第二半導體層133。主動層132包括一電位阻障層134、一第一無參雜阻障層135及一電位補償層137。
一緩衝層112係形成在支撐元件110上，一透光電極層140、一光萃取結構150及一第二電極144係形成在第二半導體層133上。第一半導體層131的某些區域係藉由移除主動層132及第二半導體層133的某些區域而暴露，且第一電極142係形成在第一半導體層131之上表面上的暴露區域。
本實施例的支撐元件110、緩衝層112、無參雜氮化鎵層120、第一半導體層131、主動層132、第二半導體層133、電位阻障層134、第一無參雜阻障層135、透光電極層140、光萃取結構150及第一與第二電極142及144，係大致上相等於前一實施例結構，故不再在此贅述。
主動層132更包括電位補償層137，係形成在主動層132。
電位阻障層134及第一無參雜阻障層135係可當作電阻的功能，以驅動經由第一與第二電極142及144所提供的電壓。藉由電位阻障層134及第一無參雜阻障層135之順向電壓Vf的損耗，係需要增加發光裝置100所有驅動電壓。
當維持靜電放電足夠的容許度而無須增加發光裝置100的驅動電壓時，為了提升主動層132的發光效率，主動層132更包括電位補償層137。
電位補償層137係形成在一阻障層132d最接近第二半導體層133的一位置，或是形成在一阻障層132b第二接近第二半導體層133的一位置，藉由在阻障層132b及132d從參雜IV族元素其中之一選出，如C、Si、Ge及Sn。電位補償層137係改善阻障層132b及132d的平整度，且降低一內部電場。
本實施例係繪示IV族元素中之Si應用到電位補償層137。
此電位補償層137之低內部電場係抵銷由電位阻障層134及第一無參雜阻障層135壓降的順向電壓Vf，藉此避免本實施例發光裝置100中由電位阻障層134及第一無參雜阻障層135所造成之順向電壓Vf的增加。
電位補償層137可具有類似於或等於阻障層132b及132d的厚度，且小於第一無參雜阻障層135的厚度。較佳者，電位補償層137具有30~150的厚度。
電位補償層137係形成在接近第二半導體層133的一區域。電位補償層137係增加經由使用Si參雜而在原子等級之阻障層132b及132d的平整度，並降低由阻障層132b及132d所產生的阻抗，藉此降低內部電場。再者，電位補償層137係可形成在主動層132或分開地形成在主動層132與第二半導體層133之間，並補償由電位阻障層134及第一無參雜阻障層135所造成之順向電壓Vf的損耗。
藉由增加包含在電位補償層137中的InN濃度，且增加如電洞之載子的注入效率，係可對其補償。
圖10A係表示本發明發光裝置再一實施例的橫截面剖視圖，圖10B係表示圖10A中主動層的詳細橫截面剖視圖。
請同時參考圖10A及10B，本實施例的發光裝置100包括一支撐元件110、形成在支撐元件110上的一無參雜氮化鎵層120及形成在無參雜氮化鎵層120上的一發光結構130，發光結構130包括一第一半導體層131、一主動層132及一第二半導體層133。主動層132包括一電位阻障層134、一第一無參雜阻障層135、一電位補償層137及一第二無參雜阻障層138。
第二無參雜阻障層138係形成在電位補償層137下。
第二無參雜阻障層138係可由與如上所述之第一無參雜阻障層135之相同材料所製。亦即，第二無參雜阻障層138可參雜GaN或InGaN所製，以便相對於參雜有一P型或N型參雜物之量子井層或阻障層而言，具有較高的電阻性(electrical resistance)。
第二無參雜阻障層138係設置在最接近第二半導體層133的一第二量子井層132c及電位補償層137之間，藉此避免在電位補償層137與量子井層132a及132c之間的直接接觸。
位在電位補償層137與量子井層132c之間的第二無參雜阻障層138，係避免在電位補償層137與量子井層132a及132c之間的直接接觸，並允許電位補償層137與量子井層132a及132c足夠地相互分離，藉此避免包含在電位補償層137中的InN穿透到相鄰的量子井層132a及132c，因此避免提升量子井層132a及132c之電位等級以及降低亮度。
雖然上述實施例係例示地繪示水平架構的發光裝置，這些實施例已可應用到垂直架構的發光裝置或覆晶架構(flip chip)的發光裝置。
圖11A~11C係表示本發明發光裝置之一實施例的橫截面剖視圖；圖12A~12C係表示圖11A-11C之主動層相對應的詳細橫截面剖視圖。
請同時參考圖11A~11C，本實施例的發光裝置300係包括一支撐元件310、形成在支撐元件310上的一第一電極層320、形成在第一電極層320上的一發光結構330以及形成在第二半導體層333上的一第二電極層344，發光結構330包括一第一半導體層331、一主動層332及一第二半導體層333。主動層332包括一電位阻障層334及一第一無參雜阻障層335。
支撐元件310可由具有絕佳導熱性之一材質或一導電材質所製，或者是為由金屬或導電陶瓷所製的一支撐板。支撐元件310係可形成一單一層結構或包括二層或更多的一多層結構。
亦即，支撐元件310係可由下列金屬其中之一所製：Au、Ni、W、Mo、Cu、Al、Ta、Ag、Pt及Cr，或包括從中選擇二或更多種金屬之合金，或者是可藉由疊層不同材料所形成。再者，支撐元件310可一載體晶元(carrier wafer)，係由Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe、GaN或Ga2 O3 所製。
如此的支撐元件310係有助於由發光裝置300所產生的熱進行釋放，藉此改善發光裝置300的熱穩定性(thermal stability)。
第一電極層320係形成在支撐元件310上。第一電極層320包括以下至少其一：一歐姆層(圖未示)、一反射層(圖未示)及一接著層(圖未示)。例如，第一電極層320可形成一歐姆層/反射層/接著層的疊層結構、一歐姆層/反射層的疊層結構或一反射層(包括一歐姆接觸材料)/接著層的疊層結構，但並不以此為限。例如，第一電極層320可形成一結構，此結構係一反射層與一歐姆層依序地疊置在一絕緣層上。
反射層(圖未示)係設置在歐姆層(圖未示)與絕緣層(圖未示)之間，且可由具有絕佳反射率的材質所製，例如選自以下材料：Ag、Ni、Au及Hf，或其選擇性地組合，或者是形成使用上述材料以及如IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO及ATO之透光導電材料的一多層結構。再者，反射層(圖未示)可形成一IZO/Ni疊層結構、一AZO/Ag疊層結構、一IZO/Ag/Ni疊層結構或一AZO/Ag/Ni疊層結構。再者，反射層(圖未示)可由獲得與發光裝置300(例如第二半導體層331)歐姆接觸的材料所製，歐姆層(圖未示)可以省略，但反射層(圖未示)並不以此為限。
歐姆層(圖未示)與發光裝置300的下表面獲得歐姆接觸，且形成一層或複數個圖案。歐姆層(圖未示)可選擇地由一發光導電層或金屬所製。例如，歐姆層(圖未示)可形成一單一層結構或一多層結構，多層結構係選自下列至少其一：ITO、IZO、IZTO、IAZO、IGZO、IGTO、AZO、ATO、GZO、IrOx 、RuOx 、RuOx /ITO、Ni、Ag、Ni/IrOx /Au及Ni/IrOx /Au/ITO。歐姆層(圖未示)係當作有助於將載子注入到第一半導體層331，但不一定是必須的。
第一電極層320可包括接著層(圖未示)接著層(圖未示)可由一阻障金屬或一接著金屬所製，例如選自以下至少其一：Ti、Au、Sn、Ni、Cr、Ga、In、Bi、Cu、Ag及Ta，但並不以此為限。
發光結構330包括第一半導體層331、主動層332及第二半導體層333，主動層332係形成在第一半導體層331與第二半導體層333之間。
第一半導體層331可為參雜有一P型參雜物的一P型半導體層，第二半導體層333可為參雜有一N型參雜物的一N型半導體層。這分別的P型半導體層與N型半導體層係大致地等於前述實施例所述，故不再在此贅述。
再者，若主動層332形成如圖11A及12A所示之一多量子井結構者，則電位阻障層334係形成在接近第二半導體層333的一區域處。
電位阻障層334可形成在主動層332最接近第二半導體層333的一區域處。
再者，電位阻障層334可形成在一位置，此位置係一量子井層332a最接近第二半導體層333而在主動層332之複數個量子井層332a及332c之外。或者，電位阻障層334可形成在一位置，此位置係一量子井層332c第二接近第二半導體層332而在複數個量子井層332a及332c之外。但並不以此為限。
第一無參雜阻障層335係形成在電位阻障層334與量子井層332a及332c之間。
第一無參雜阻障層335係由GaN所製，其具有比量子井層332a及332c或參雜有一P型或N型參雜物之阻障層332b更高的電阻值，且設置在電位阻障層334與量子井層332a及332c之間，以避免在電位阻障層334與量子井層332a及332c之間的直接接觸。
再者，如圖11B及12B所示，一電位補償層337可形成在主動層332。電位補償層337係形成在一阻障層332d最接近第一半導體層331的一位置，或一阻障層332b第二接近第一半導體層331的一位置，並藉由用Si參雜在阻障層而在主動層331的阻障層332b及332d之外。
再者，如圖11C及12C所示，一第二無參雜阻障層338可形成在電位補償層337上。第二無參雜阻障層338係由與第一無參雜阻障層335相同材料所製，避免在電位補償層337上方的電位補償層337與量子井層332a及332c之間的直接接觸。
電位阻障層334、第一與第二無參雜阻障層335及338，以及電位補償層337係大致上相等於前述實施例的結構，故不再在此贅述。
一透光電極層340、一光萃取結構342及第二電極層344係形成在第二半導體層333上。
透光電極層340係可由以下其中之一所製成：ITO、IZO、GZO、AZO、AGZO、IGZO、IrOx 、RuOx 、RuOx /ITO、Ni/IrOx /Au及Ni/IrOx /Au/ITO，並形成在第二半導體層333上表面上，藉此避免電流叢聚。
第二電極層344包括至少一接觸墊(pad)及/或電極(electrode)，其係具有一已指定圖案。第二電極層344可設置在第二半導體層336的一中央區域、一邊緣區域或一角落區域，但並不以此為限。
第二電極層344可形成一單一層或多層結構，其係使用導電材料，例如從下列選擇其一：In、Co、Si、Ge、Au、Pd、Pt、Ru、Re、Mg、Zn、Hf、Ta、Rh、Ir、W、Ti、Ag、Cr、Mo、Nb、Al、Ni、Cu及WTi，或其合金。
第二電極層344可形成在透光電極層340上表面上，或是藉由移除透光電極層340某些部分形成若干開口來形成，以便第二電極層344接觸第二半導體層333，但並不以此為限。
光萃取結構342係形成在發光結構330上表面上。
光萃取結構342形成在第二半導體層333上表面上，或形成在發光結構330上之透光電極層340上表面上，但並不以此為限。
光萃取結構342可形成在透光電極層340或第二半導體層333上表面上之某些區域或全部區域。光萃取結構342係藉由在透光電極層340或第二半導體層333上表面的至少一區域執行一蝕刻製程所形成。如此的一蝕刻製程包括一濕及/或乾蝕刻製程。經由蝕刻製程，透光電極層340的上表面或第二半導體層333的上表面具有粗糙度，粗糙度係形成具有0.1μm~0.3μm之高度的光萃取結構342。具有隨機尺寸的粗糙度可不規則地形成，但並不以此為限。粗糙度意謂一不平均上表面，並包括至少一紋理圖案、一凹凸圖案及一不平坦圖案。
粗糙度的橫截面係可具有不同形狀，例如圓柱體(cylinder)、多角稜柱體(polyprism)、圓錐體(cone)、聚稜錐體(polypyramid)、截圓錐體(circular truncated cone)及截頭稜錐體(frustum of a pyramid)，較佳者，係具有圓錐形(conical shape)或聚稜錐形(polypyramidal shape)。
光萃取結構342可由PEC方法所形成，但並不以此為限。當光萃取結構342形成在透光電極層340或第二半導體層333的上表面上時，係避免由主動層332產生光線進入到主動層332的再吸收(re-absorption)或由透光電極層340或第二半導體層333上表面所造成的全反射光線的發射光線，藉此有助於發光裝置300之光萃取效率的改善。
一保護層(passivation layer，圖未示)可形成在發光結構330的側表面或上表面上。保護層(圖未示)係由一絕緣材質所製。
圖13A~13C係表示本發明具有發光裝置之發光裝置封裝另一實施例的透視圖及橫截面剖視圖。
請同時參考圖13A~13C，本實施例的發光裝置封裝500包括提供一容室520的一本體510、裝設在本體510上的第一與第二導線框架540及550、電性連接第一與第二導線框架540及550的一發光裝置530，以及填滿容室520以覆蓋發光裝置530的一密封劑(圖未示)。
本體510可由下列至少一樹脂材質所製：PPA、Si、Al、AlN、一液晶多分子如PSG、PA9T、SPS、Al2 O3 、BeO及PCB。再者，本體510可藉由射出成型或蝕刻來形成，但並不以此為限。
本體510的內表面為傾斜的。從發光裝置530射出之光線的一反射角可根據本體510之傾斜內表面的角度而改 變，藉此實現射到外側之光線的一方向角之調整。
當降低光線的方向角時，係增加射到外側之光線的匯聚，且當增加光線的方向角時，係降低射到外側之光線的匯聚。
如從最頂部所示，本體510的容室520可具有不同形狀，包括圓形、矩形、多角形、橢圓形及具有弧形角落的形狀，但並不以此為限。
發光裝置530裝設在第一導線框架540上。發光裝置530可為發射紅光、綠光、藍光或白光的一發光裝置，或發射紫外光的一紫外光發光裝置，但並不以此為限。再者，可以裝設至少一發光裝置530。
如發光裝置530，水平發光裝置的電性端點係形成在發光裝置上表面上，垂直發光裝置的電性端點係形成在發光裝置上表面及下表面，或覆晶發光裝置亦可應用。
本實施例的發光裝置530包括一電位阻障層(圖未示)、一無參雜阻障層(圖未示)及/或一電位補償層(圖未示)，其係形成在主動層(圖未示)，因此可改善發光裝置530及發光裝置封裝500的發光效率。
再者，發光裝置530具有靜電放電容許度，因此齊納二極體(圖未示)可不必裝設在發光裝置封裝500。因此，可避免由齊納二極體所造成的亮度降低，因此可以改善發光裝置封裝500的發光效率。再者，可以降低發光裝置封裝500的製造成本。
密封劑(圖未示)填滿容室520以便覆蓋發光裝置530。
由矽、環氧樹脂或其他樹脂材料所製的密封劑(圖未示) 填滿容室520，並使用紫外光或熱來凝固。
再者，密封劑(圖未示)可包括一磷光劑，並依據從發光裝置530發射之光線的波長來選擇一種磷光劑，以允許發光裝置封裝500射出白光。
如磷光劑，可依據從發光裝置530射出之光線的波長來選擇藍光、藍綠光、綠光、黃綠光、黃光、黃紅光、橙光及紅光磷光劑。
亦即，磷光劑係由從發光裝置530發射出的第一光線所激發，因此產生不同波長的第二光線。例如，若發光裝置530為藍光發光二極體且磷光劑為黃光磷光劑者，黃光磷光劑係由黃光所激發且產生黃光，且發光裝置封裝500係透過混合由藍光發光二極體激發的藍光及由黃光發光二極體所激發的黃光來提供白光。
相似地，若發光裝置530為一綠光發光二極體者，係使用一紫紅色磷光劑或同時使用藍光與紅光磷光劑，且若發光裝置530為一紅色發光二極體者，係使用藍綠色磷光劑或同時使用藍光及綠光磷光劑。
這些磷光劑可為熟知的YAG為基底、TAG為基底、硫化物為基底、矽酸鹽為基底、氮化物為基底、碳化物為基底、氮硫化物為基底、硼酸鹽為基底、氟化物為基底或磷酸鹽為基底的磷光劑。
第一及第二導線框架540及550可由金屬所製，如選自以下至少其一：Ti、Cu、Ni、Au、Cr、Ta、Pt、Sn、Ag、P、Al、In、Pd、Co、Si、Ge、Hf、Tu及Fe，或其合金。再者，第一及第二導線框架540及550係可形成一單一層 或多層結構，但並不以此為限。
第一及第二導線框架540及550係相互分離，因此也相互電性絕緣。發光裝置530裝設在第一及第二導線框架540及550上，且透過直接接觸或如一焊接元件(圖未示)並具有高導電性之金屬而電性連接到第一及第二導線框架540及550。再者，發光裝置530可經由線接合(wire bonding)電性連接到第一及第二導線框架540及550，但並不以此為限。因此，當一電源連接到第一及第二導線框架540及550時，電力回供應到發光裝置530。另一方面，複數個導線框架(圖未示)可裝設在本體510內，且電性連接到發光裝置530，但並不以此為限。
請參考圖13C，本實施例的發光裝置封裝500包括一光學片580，且光學片580包括一基底部582及一稜鏡圖案584。
基底部582係為一支撐元件，係形成在稜鏡圖案584上。基底部582可由具有絕佳熱穩定性的透明材質所製，例如，可選自包含下列族群：聚乙烯(polyethylene)、對苯二甲酸(terephthalate)、聚碳酸酯(polycarbonate)、聚丙烯(polypropylene)、聚苯乙烯(polystyrene)及聚環氧(polyepoxy)，但並不以此為限。
再者，基底部582可包括磷光劑(圖未示)。例如，基底部582可藉由硬化一材質來形成基底部582，係在磷光劑(圖未示)均勻地分散在材料中的條件下形成。在此狀況下，磷光劑(圖未示)可均勻地分布到整個基底部582。
具有三維形狀以便折射或匯聚光線的稜鏡圖案584係由丙烯酸樹脂(acryl resin)所製成。
稜鏡圖案584包括複數個線性稜鏡，係平行地以在基底部582一表面之一方向設置，且線性稜鏡沿著垂直線性稜鏡軸向方向的橫截面係為矩形。
既然稜鏡圖案584具有匯聚光線的影響，若稜鏡片580貼附到如圖6C的發光裝置封裝500者，則稜鏡片580改善光線的直線性，因此改善從發光裝置封裝500發射出之光線的亮度。
再者，稜鏡圖案584可包括一磷光劑(圖未示)。
獲得均勻地將磷光劑(圖未示)分散的稜鏡圖案584，係藉由混合磷光劑及丙烯酸樹脂形成一糊劑及成泥漿態，之後再將其凝固。
若稜鏡圖案584包括磷光劑(圖未示)，則改善從發光裝置封裝500發射的光線之均勻度與分散度，且獲得與藉由稜鏡圖案584之光線匯聚影響相同的由磷光劑(圖未示)的一分散影響，藉此能夠改善發光裝置封裝500的一方向角。
本實施例之複數個發光裝置封裝500的一矩陣係可裝設在依基板上，且如導光板、稜鏡片、擴散片的光學元件係可設置在發光裝置封裝500的光學路徑上。這些發光裝置封裝、基板及光學元件係可形成一照明單元。其他實施例係實現一顯示設備、一指示設備或一照明設備，其係本實施例前述的包括發光裝置或發光裝置封裝。例如，照明設備可包括一檯燈或一路燈。
圖14A係表示本發明有發光裝置封裝之照明設備之一實施例的透視圖，圖14B係表示圖14A沿線段C-C’的橫截面剖視圖。
請同時參考圖14A及14B，本實施例的照明設備600包括一本體610、連接到本體610的一蓋體630及分別位在本體610兩側的一端蓋650。
一發光裝置模組640連接到本體610的下表面，且本體610由具有絕佳導電性及散熱特徵的一金屬所製，以便經由本體610上表面將由發光裝置封裝644所射出之光線所產生的熱釋放到外側。
發射出多顏色光線的發光裝置封裝644係裝設在一印刷電路板642上的多列上。各發光裝置封裝644係裝設在相同分離距離或在需要的不同分離距離，藉此能夠調整照明設備600的亮度。
特別地是，發光裝置封裝644包括一發光裝置(圖未示)，且本實施例的發光裝置(圖未示)包括一電位阻障層(圖未示)、一無參雜阻障層(圖未示)及/或一電位補償層(圖未示)，其係形成一主動層(圖未示)，藉此改善發光裝置封裝644及照明設備600的發光效率。
再者，發光裝置(圖未示)具有靜電放電容許度，因此一齊納二極體(圖未示)無須裝設在發光裝置封裝644上。因此，可避免尤齊納二極體(圖未示)所造成的亮度降低，也因此可以改善發光裝置封裝644及照明設備600的發光效率。再者，可降低發光裝置封裝644及照明設備600的製造成本。
蓋體630可形成圓形，以便圍繞本體610的下表面，但並不以此為限。
蓋體630保護其中的發光裝置模組640免受外部物體影響。再者，蓋體630可包括擴散粒子，以避免由發光裝置封裝644所產生光線之眩光，並均勻地散熱到外側，且一稜鏡圖案可形成在蓋體630一內表面或一外表面至少其中之一。再者，一磷光劑可供應到蓋體630一內表面或一外表面至少其中之一。
既然由發光裝置封裝644所產生的熱已經透過蓋體630釋放到外側，所以蓋體630需要具有絕佳的透光性及具有足夠的抗熱性，以便承受由發光裝置封裝644所產生的熱。因此，較佳者，蓋體630可由PET、PC或PMMA所製。
端蓋650係分別位在本體610兩端，並可用於密封一電源(圖未示)。再者，電源引腳652係形成在端蓋650上，因此照明設備600可直接地插入終端(terminals)，其端子係移除依傳統的日光燈，而無須任何分離裝置。
圖15係表示本發明具有發光裝置封裝之液晶顯示設備的分解透視圖。
圖15係繪示一邊緣型液晶顯示設備700，其包括一液晶顯示面板710及提供光線給液晶顯示面板710的一背光單元770。
液晶顯示面板710使用由背光單元770所提供的光線來顯示一影像。液晶顯示面板710包括一彩色濾光基板712及一薄膜電晶體基板714，其係相對設置以便液晶層插置其中。
彩色濾光基板712係實現透過液晶顯示面板710顯示一影像的色彩。
薄膜電晶體基板714透過驅動膜717而電性連接到印刷電路板718，其係有複數個電路部分設置在其上。薄膜電晶體基板714將由印刷電路板718所提供的驅動電壓供應到液晶層，其係響應由印刷電路板718所供應的一驅動信號。
薄膜電晶體基板714包括薄膜電晶體及形成在為透明材料所製之基板上的畫素電極，透明材料之基板例如玻璃或塑膠。
背光單元770包括輸出光線的一發光裝置模組720、將從發光裝置模組720提供的光線轉換到表面光線且將表面光線提供到液晶顯示面板710的一導光板730、將從導光板730所提供之光線的亮度分布均勻化且改善光線垂直入射性質的複數個膜752、766、764，以及將從導光板730後部分發射出的光線反射回導光板730的一反射片740。
發光裝置模組720包括複數個發光裝置封裝724及一印刷電路板722，引刷電路板722上設置有複數個發光裝置封裝724所形成的矩陣。
特別地是，發光裝置封裝724包括一發光裝置(圖未示)，發光裝置(圖未示)包括一電位阻障層(圖未示)、一無參雜阻障層(圖未示)及/或一電位補償層(圖未示)，其係形成主動層(圖未示)，藉此改善發光裝置封裝724及背光單元770的發光效率。
再者，發光裝置(圖未示)具有靜電放電容許度，因此齊納二極體(圖未示)可不必裝設在發光裝置封裝724。因此，可避免由齊納二極體所造成的亮度降低，因此可以改善發光裝置封裝724及背光單元770的發光效率。再者，可以降低發光裝置封裝724及背光單元770的製造成本。
背光單元770的複數個膜752、766、764包括將從導光板730入射到液晶顯示面板710的光線擴散的一擴散膜766、匯聚分散光線以改善光線垂直入射特性的一稜鏡膜752，以及保護稜鏡膜752的一保護膜764。
圖16係表示本發明具有發光裝置封裝之液晶顯示設備的分解透視圖。本實施例液晶顯示設備的某些部份大致上等於如圖15所示的實施例，故不再在此贅述。
圖16係繪示一直接型液晶顯示設備800，其係包括一液晶顯示面板810及提供光線給液晶顯示面板810的一背光單元870。
液晶顯示面板810係與如圖15所示的液晶顯示面板710相同，故不再在此贅述。
背光單元870包括複數個發光裝置模組823、一反射片824、容置發光裝置模組823及反射片824的一下底盤830，及設置在發光裝置模組823上的一擴散片840與複數個光學膜860。
每一發光裝置模組823包括複數個發光裝置封裝822及一印刷電路板821，印刷電路板821上設置有複數個發光裝置封裝822所形成的矩陣。
特別地是，發光裝置封裝822包括一發光裝置(圖未示)，請發光裝置(圖未示)包括位在一主動層(圖未示)上及/或下的一中間層(圖未示)，藉此改善發光裝置(圖未示)、發光裝置封裝822及液晶顯示設備800的發光效率。
再者，發光裝置(圖未示)具有靜電放電容許度，因此齊納二極體(圖未示)可不必裝設在發光裝置封裝822。因此，可避免由齊納二極體所造成的亮度降低，因此可以改善發光裝置封裝822及背光單元870的發光效率。再者，可以降低發光裝置封裝822及背光單元870的製造成本。
反射片824係反射由發光裝置封裝822朝液晶顯示面板810發射的光線，藉此改善光線的實用效率。
由發光裝置模組823所產生的光線係入射到擴散片840上，且複數個光學膜860係設置在擴散片840上。複數個光學膜860包括一擴散膜866、一稜鏡膜850及一保護膜864。
雖然本發明以相關的較佳實施例進行解釋，但是這並不構成對本發明的限制。應說明的是，本領域的技術人員根據本發明的思想能夠構造出很多其他類似實施例，這些均在本發明的保護範圍之中。
100．．．發光裝置
110．．．支撐元件
112．．．緩衝層
120．．．無參雜氮化鎵層
122．．．插入層
130．．．發光結構
131．．．第一半導體層
132．．．主動層
132a．．．量子井層
132b．．．阻障層
132c．．．(第二)量子井層
132d．．．阻障層
133．．．第二半導體層
134．．．電位阻障層
134a．．．電位阻障層
134b．．．電位阻障層
135．．．第一無參雜阻障層
137．．．電位補償層
138．．．第二無參雜阻障層
140．．．透光電極層
142．．．第一電極
144．．．第二電極
150．．．光萃取結構
300．．．發光裝置
310．．．支撐元件
320．．．第一電極層
330．．．發光結構
331．．．第一半導體層
332．．．主動層
332a．．．量子井層
332b．．．阻障層
332c．．．量子井層
332d．．．阻障層
333．．．第二半導體層
334．．．電位阻障層
335．．．第一無參雜阻障層
336．．．第二半導體層
337．．．電位補償層
338‧‧‧第二無參雜阻障層
340‧‧‧透光電極層
342‧‧‧光萃取結構
344‧‧‧第二電極層
500‧‧‧發光裝置封裝
510‧‧‧本體
520‧‧‧容室
530‧‧‧發光裝置
540‧‧‧第一導線框架
550‧‧‧第二導線框架
580‧‧‧光學片(稜鏡片)
582‧‧‧基底部
584‧‧‧稜鏡圖案
600‧‧‧照明設備
610‧‧‧本體
630‧‧‧蓋體
640‧‧‧發光裝置模組
642‧‧‧印刷電路板
644‧‧‧發光裝置封裝
650‧‧‧端蓋
652‧‧‧電源引腳
700‧‧‧液晶顯示設備
710‧‧‧液晶顯示面板
712‧‧‧彩色濾光基板
714‧‧‧薄膜電晶體基板
717．．．驅動膜
718．．．印刷電路板
720．．．發光裝置模組
722．．．印刷電路板
724．．．發光裝置封裝
730．．．導光板
740．．．反射片
752．．．稜鏡膜
764．．．保護膜
766．．．擴散膜
770．．．背光單元
800．．．液晶顯示設備
810．．．液晶顯示面板
821．．．印刷電路板
822．．．發光裝置封裝
823．．．發光裝置模組
824．．．反射片
830．．．下底盤
840．．．擴散片
850．．．稜鏡膜
860．．．光學膜
864．．．保護膜
866．．．擴散膜
870．．．背光單元
B1．．．阻障層
B2．．．阻障層
Eb．．．電位阻障
Ec．．．電位阻障
P1~P8．．．路徑
Q1．．．量子井層
Q2．．．量子井層
Q3．．．量子井層
QB．．．主動層
Vf．．．順向電壓
圖1　係表示本發明發光裝置的橫截面剖視圖。
圖2　係表示圖1中主動層的詳細剖視圖。
圖3　係表示靜電放電之一移動路徑的參考視圖。
圖4　係表示本發明分散靜電放電方法的參考視圖。
圖5　係表示本發明分散靜電放電方法的參考視圖。
圖6　係表示本發明利用電位阻障層擴散載子之方法的概念視圖。
圖7　係表示本發明主動層之電位阻障的概念視圖。
圖8　係表示本發明發光裝置之靜電放電與良率之間關係的曲線圖。
圖9A　係表示本發明發光裝置另一實施例的橫截面剖視圖。
圖9B　係表示圖9A中主動層的詳細橫截面剖視圖。
圖10A係表示本發明發光裝置再一實施例的橫截面剖視圖。
圖10B係表示圖10A中主動層的詳細橫截面剖視圖。
圖11A-11C　係表示本發明發光裝置之一實施例的橫截面剖視圖。
圖12A-12C　係表示圖11A-11C之主動層相對應的詳細橫截面剖視圖。
圖13A係表示本發明具有發光裝置之發光裝置封裝另一實施例的透視圖。
圖13B係表示本發明具有發光裝置之發光裝置封裝另一實施例的橫截面剖視圖。
圖13C係表示本發明具有發光裝置之發光裝置封裝該實施例的橫截面剖視圖。
圖14A係表示本發明有發光裝置封裝之照明設備之一實施例的透視圖。
圖14B係表示本發明有發光裝置封裝之照明設備之一實施例的橫截面剖視圖。
圖15　係表示本發明具有發光裝置封裝之液晶顯示設備的分解透視圖。
圖16　係表示本發明具有發光裝置封裝之液晶顯示設備的分解透視圖。
100．．．發光裝置
110．．．支撐元件
112．．．緩衝層
120．．．無參雜氮化鎵層
122．．．插入層
130．．．發光結構
131．．．第一半導體層
132．．．主動層
133．．．第二半導體層
134．．．電位阻障層
135．．．第一無參雜阻障層
140．．．透光電極層
142．．．第一電極
144．．．第二電極
150．．．光萃取結構

Claims (14)

  1. 一種發光裝置，包含：一支撐件(support member)；以及一發光結構(light emitting structure))，設置在該支撐件上，且包括一第一導電半導體層(first conductive semiconductor layer)、一第二導電半導體層(second conductive semiconductor layer)及插置在該第一導電半導體層與該第二導電半導體層之間的一主動層(active layer)；其中，該主動層包括：至少一量子井層(at least one quantum well layer)及至少一阻障層(at least one barrier layer)；至少一電位阻障層(at least one potential barrier layer)，位在該第一導電半導體層與一第一量子井層之間，最接近該第一導電半導體層，且在該至少一量子井層外；以及一無參雜阻障層(undoped barrier layer)，形成在該至少一電位阻障層與該第一量子井層之間，並具有不同於該至少一阻障層的一厚度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，更進一步包括一電位補償層(potential compensation layer)，位在該第二導電半導體層與一第二量子井層之間，最接近該第二導電半導體層，且在至少一量子井層外。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中，該電位補償層具有一厚度(thickness)，該厚度係大於該至少一 電位阻障層的厚度並小於該無參雜阻障層的厚度。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中，該電位補償層具有與該至少一阻障層相同的厚度。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發光裝置，其中，該無參雜阻障層具有一厚度，該厚度係為該至少一阻障層厚度的1.5到7.5倍。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光裝置，其中，該無參雜阻障層具有一厚度，該厚度係為該至少一電位阻障層厚度的7.5到100倍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，該至少一電位阻障層包括氮化銦(InN)。
  8. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中，該電位補償層至少具有下列一材質：碳(C)、矽(Si)、鍺(Ge)、錫(Sn)。
  9. 如申請專利範圍第2項所述的發光裝置，其中，該電位補償層具有一厚度，係為30~150Å。
  10. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，該至少一電位阻障層具有一厚度，係為3.5~40Å。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的發光裝置，其中，該至少一電位阻障層係為二電位阻障層。
  12. 如申請專利範圍第7項所述的發光裝置，其中，該氮化銦的質量濃度、體積濃度、或莫耳比濃度為80%~100%。
  13. 一種發光裝置封裝，包括：一本體(body)； 一第一導線框架及一第二導線框架(lead frame)，係均形成在該本體上；一發光裝置，裝設在該本體上，且電性連接到該第一導線框架及該第二導線框架；其中，該發光裝置包含：一支撐件(support member)；以及一發光結構(light emitting structure))，設置在該支撐件上，且包括一第一導電半導體層(first conductive semiconductor layer)、一第二導電半導體層(second conductive semiconductor layer)及插置在該第一導電半導體層與該第二導電半導體層之間的一主動層(active layer)；其中，該主動層包括：至少一量子井層(at least one quantum well layer)及至少一阻障層(at least one barrier layer)；至少一電位阻障層(at least one potential barrier layer)，位在該第一導電半導體層與一第一量子井層之間，最接近該第一導電半導體層，且在該至少一量子井層外；以及一無參雜阻障層(undoped barrier layer)，形成在該至少一電位阻障層與該第一量子井層之間，並具有不同於該至少一阻障層的一厚度。
  14. 一種照明設備，包括：一本體(body)；若干發光裝置模組(light emitting device modules)，設置 在該本體上以便相對應數量的發光設備(light emitting device)設置在各該發光裝置模組上；其中，各該發光裝置包括：一支撐件(support member)；以及一發光結構(light emitting structure))，設置在該支撐件上，且包括一第一導電半導體層(first conductive semiconductor layer)、一第二導電半導體層(second conductive semiconductor layer)及插置在該第一導電半導體層與該第二導電半導體層之間的一主動層(active layer)；其中，該主動層包括：至少一量子井層(at least one quantum well layer)及至少一阻障層(at least one barrier layer)；至少一電位阻障層(at least one potential barrier layer)，位在該第一導電半導體層與一第一量子井層之間，最接近該第一導電半導體層，且在該至少一量子井層外；以及一無參雜阻障層(undoped barrier layer)，形成在該至少一電位阻障層與該第一量子井層之間，並具有不同於該至少一阻障層的一厚度。
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