TWI575770B

TWI575770B - Patterned substrate

Info

Publication number: TWI575770B
Application number: TW105104695A
Authority: TW
Inventors: Chung-Wei Li; Xin-Shu Peng
Original assignee: Li chong-wei
Priority date: 2016-02-18
Filing date: 2016-02-18
Publication date: 2017-03-21
Also published as: TW201731123A

Description

圖案化基板

本發明是有關於一種圖案化基板，特別是指一種表面具有複數呈不均勻規則排列之凸塊的圖案化基板。

發光二極體(light emitting diode，簡稱為LED)為目前被廣泛使用的照明技術之一，而發光二極體的亮度及發光效率更是學術界及業界主要的發展重點，就發光二極體的磊晶技術而言，圖案化基板(patterned epitaxial substrate)是用以增進發光二極體之出光效率的常見技術手段，習知的圖案化基板，是在其表面形成複數半球狀或角錐狀的凸塊，且該等凸塊是呈均勻規則的分布排列，然而，此種圖案化基板僅能有限地增進發光二極體的出光效率。

因此，本發明之目的，即在提供一種具有複數呈不均勻規則分布排列的凸塊，針對尺寸縮小趨勢來說，能進一步增進發光二極體之出光效率的圖案化基板。

於是，本發明圖案化基板包含複數凸塊列單元，形成於一表面，該等凸塊列單元各沿一第一方向延伸且在一垂直該第一方向的第二方向上等距並排，每一凸塊列單元包括二第一凸塊列，各沿該第一方向延伸且於該第二方向彼此間隔並排，每一第一凸塊列具有複數沿第一方向等距間隔排列之第一凸塊，定義每一第一凸塊的一位於該第一凸塊之底面幾何中心的第一中心，且任意二緊鄰之第一凸塊的第一中心之間相互間隔一中心距離，及一第二凸塊列，在該等第一凸塊列之間沿該第一方向延伸，且其中一該第一凸塊列的第一凸塊與其中另一該第一凸塊列的第一凸塊以該第二凸塊列呈線對稱，每一第二凸塊列具有複數沿該第一方向排列，且彼此等距間隔之凸塊組，每一凸塊組具有二沿該第一方向間隔排列之第二凸塊，定義每一凸塊組的一位於該凸塊組的第二凸塊之間的凸塊組中心，每一凸塊組之第二凸塊以該凸塊組之凸塊組中心呈第一方向對稱，且任意二彼此緊鄰之凸塊組的凸塊組中心之間距離為三倍該中心距離。

在一些實施態樣中，定義每一第二凸塊的一位於該第二凸塊之底面幾何中心的第二中心，每一凸塊組之第二凸塊的第二中心間的距離為該中心距離。

在一些實施態樣中，每一凸塊列單元之第二凸塊，是與該凸塊列單元之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列。

在一些實施態樣中，意二彼此緊鄰之該等第一凸塊列，其中一該第一凸塊列之第一凸塊，與其中另一該第一凸塊列之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列。

在一些實施態樣中，任意一第二凸塊之第二中心，與緊鄰該第二凸塊之任意一第一凸塊之第一中心之間的距離為該中心距離。

在一些實施態樣中，定義一代表每一第一凸塊之最大底部寬度的第一底寬、一代表每一第一凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第一高度、一代表每一第二凸塊之最大底部寬度距離的第二底寬，及一代表每一第二凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第二高度，該第一底寬之範圍為0.2微米至3.2微米，且該第一高度不小於該第一底寬的二分之一，該第二底寬等於該第一底寬，且該第二高度等於該第一高度。

在一些實施態樣中，該中心距離小於3微米。

在一些實施態樣中，每一第二凸塊列還具有複數分別位於該等凸塊組之間的第三凸塊，定義每一第三凸塊的一位於該第三凸塊之底面幾何中心的第三中心、一代表每一第三凸塊之最大底部寬度距離的第三底寬，及一代表每一第三凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第三高度，該第三底寬小於該第一底寬，該第三高度不小於該第三底寬的二分之一且不大於該第一高度。

在一些實施態樣中，每一第二凸塊列之該等第二凸塊的第二中心及該等第三凸塊的第三中心沿該第一方向等距間隔排列。

在一些實施態樣中，任意一該第三凸塊之第三中心，與緊鄰該第三凸塊之任意一該第二凸塊之第二中心之間的距離為該中心距離。

在一些實施態樣中，該圖案化基板包含複數凸塊列單元，形成於一表面，該等凸塊列單元各沿一第一方向延伸且在一垂直該第一方向的第二方向上並排，每一凸塊列單元包括二第一凸塊列，各沿該第一方向延伸且於該第二方向彼此間隔並排，每一第一凸塊列具有複數沿第一方向排列且彼此接觸之第一凸塊，定義每一第一凸塊的一位於該第一凸塊之底面幾何中心的第一中心，且任意二緊鄰之第一凸塊的第一中心之間相互間隔一中心距離，及一第二凸塊列，在該等第一凸塊列之間沿該第一方向延伸，且其中一該第一凸塊列的第一凸塊與其中另一該第一凸塊列的第一凸塊以該第二凸塊列呈線對稱，每一第二凸塊列具有複數沿該第一方向排列，且彼此等距間隔之凸塊組，每一凸塊組具有二沿該第一方向排列且彼此接觸之第二凸塊，定義每一凸塊組的一凸塊組中心，每一凸塊組之第二凸塊以該凸塊組之凸塊組中心呈第一方向對稱，且任意二彼此緊鄰之凸塊組的凸塊組中心之間距離為三倍該中心距離。

在一些實施態樣中，其中，每一凸塊列單元之第二凸塊，是與該凸塊列單元之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列，任一第二凸塊與緊鄰該第二凸塊之第一凸塊彼此接觸，且該第二凸塊之第二中心，與緊鄰該第二凸塊之任意一第一凸塊之第一中心之間的距離為該中心距離。

在一些實施態樣中，任意二彼此緊鄰之該等第一凸塊列，其中一該第一凸塊列之第一凸塊，與其中另一該第一凸塊列之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列，且該等第一凸塊列之第一凸塊彼此接觸。

在一些實施態樣中，定義一代表每一第一凸塊之最大底部寬度的第一底寬、一代表每一第一凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第一高度、一代表每一第二凸塊之最大底部寬度距離的第二底寬，及一代表每一第二凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第二高度，該第一底寬之範圍為0.2微米至3.2微米，且該第一高度不小於該第一底寬的二分之一，該第二底寬等於該第一底寬，該第二高度等於該第一高度。

本發明之功效在於：該圖案化基板的該等第一凸塊及該等第二凸塊是呈非均勻的規則分布排列，相較於習知圖案化基板之態樣，尤其尺寸往奈米等級發展時，更能進一步增進發光二極體之出光效率。

在本發明被詳細描述之前，應當注意在以下的說明內容中，類似的元件是以相同的編號來表示。

參閱圖1至圖4，為本發明圖案化基板之一第一實施例，該圖案化基板可應用於發光二極體之製作，並包含形成於一表面2之複數凸塊列單元1，該表面2可供發光二極體的磊晶發光層製作其上。該等凸塊列單元1各沿一第一方向(圖中為橫向)延伸且在一垂直該第一方向的第二方向(圖中為縱向)上等距並排，每一凸塊列單元1包括二各沿該第一方向延伸且於該第二方向彼此間隔並排之第一凸塊列11，及一位於該等第一凸塊列11之間且沿該第一方向延伸第二凸塊列12。

參閱圖2、圖3及圖4，在該第一實施例中，每一第一凸塊列11具有複數沿第一方向等距間隔排列之第一凸塊111，定義每一第一凸塊111的一位於該第一凸塊111之底面幾何中心的第一中心112，任意一該凸塊列單元1中的其中一該第一凸塊列11的第一凸塊111，與其中另一該第一凸塊列11的第一凸塊111以該第二凸塊列12呈線對稱，換句話說，在任意一該凸塊列單元1中，該第二凸塊列12是排列在該等第一凸塊列11之中央，且其中一該第一凸塊列11之第一凸塊111的第一中心112，是與其中另一該第一凸塊列11之第一凸塊111的第一中心112在該第二方向上相互對齊。任意二緊鄰之第一凸塊111的第一中心112之間相互間隔一中心距離D，該中心距離D之較佳範圍為0.2微米至3微米間。定義一代表每一第一凸塊111之最大底部寬度的第一底寬W1，及一代表每一第一凸塊111之頂點與該表面2之間垂直距離的第一高度H1，該第一底寬W1之較佳範圍對應該中心距離D可為0.2微米至3.2微米之間，在該第一實施例中，該等第一凸塊111之底面為圓形，且該第一底寬W1小於該中心距離D，也就是說，任意二彼此緊鄰之第一凸塊111為彼此間隔，且該第一高度H1大於或等於該第一底寬W1的二分之一。

在該第一實施例中，每一第二凸塊列12具有複數沿該第一方向排列，且彼此等距間隔之凸塊組121，每一凸塊組121具有二沿該第一方向間隔排列之第二凸塊122。也就是說，第二凸塊列12中的第二凸塊12是透過兩兩為一組的凸塊組121呈規則均勻分布，但第二凸塊12本身並未呈現均勻分布，而是在每兩個第二凸塊12之間便有一個未形成凸塊結構的空間(見圖4)。定義每一凸塊組121的一位於該凸塊組121的第二凸塊122之間的凸塊組中心123、每一第二凸塊122的一位於該第二凸塊122之底面幾何中心的第二中心124、一代表每一第二凸塊122之最大底部寬度距離的第二底寬W2，及一代表每一第二凸塊122之頂點與該表面2之間垂直距離的第二高度H2，每一凸塊組121之第二凸塊122以該凸塊組121之凸塊組中心123呈第一方向對稱，且任意二彼此緊鄰之凸塊組121的凸塊組中心123之間距離為三倍該中心距離D。也就是說，二凸塊組121之間存在一明顯的間隔，每一凸塊組121之第二凸塊122的第二中心124間的距離為該中心距離D，且任意一第二凸塊122之第二中心124，與緊鄰該第二凸塊122之任意一第一凸塊111之第一中心112之間的距離為該中心距離D，該第二底寬W2等於該第一底寬W1，且該第二高度H2等於該第一高度H1。換句話說，在該第一實施例中，該等第一凸塊111與該等第二凸塊122的尺寸是相同的，但其尺寸可視狀況而調整。

在該第一實施例中，每一凸塊列單元1之第二凸塊122，是與該凸塊列單元1之第一凸塊111在該第二方向上呈交錯排列，且任意二彼此緊鄰之該等第一凸塊列11，其中一該第一凸塊列11之第一凸塊111，與其中另一該第一凸塊列11之第一凸塊111在該第二方向上呈交錯排列。

綜合上述實施方式可知，本實施例的圖案化基板是以該凸塊列單元1為基本單位，在該表面2上形成多個不均勻但規則排列分布的第一凸塊111及第二凸塊122，並可視需要彈性配置該等凸塊列單元1的數量以及該等第一凸塊111、該等第二凸塊122的配置數量。而且，在圖3、圖4中該等第一凸塊111、該等第二凸塊122雖是呈現為半球形，但在不同實施方式中兩者也可以是半橢圓形、圓錐形、圓柱形、角錐形、角柱形等不同形狀，不以特定形貌為限。如此一來，根據前述實施方式，藉由本實施例的圖案化基板進行發光二極體的製作，相較於具有小尺寸均勻規則分布之凸塊且可磊晶的圖案化基板，該中心距離D愈小，則能提升的亮度愈多。

參閱圖5及圖6，為本發明圖案化基板之一第二實施例，該第二實施例與該第一實施例不同之處在於：每一第二凸塊列12還具有複數分別位於該等凸塊組121之間的第三凸塊125，也就是說在該第二凸塊列12中，該等第二凸塊122與該等第三凸塊125是以兩個、一個、兩個、一個的方式連續排列。

在該第二實施例中，該等第三凸塊125是以尺寸小於該等第二凸塊122的方式實施。定義每一第三凸塊125的一位於該第三凸塊125之底面幾何中心的第三中心126、一代表每一第三凸塊125之最大底部寬度距離的第三底寬W3，及一代表每一第三凸塊125之頂點與該表面2之間垂直距離的第三高度H3，該第三底寬W3較佳為小於該第一底寬W1，該第三高度H3較佳為大於或等於該第三底寬W3的二分之一且小於或等於該第一高度H1。也就是說，該等第三凸塊125之底面面積必定小於該等第一凸塊111，但該等第三凸塊125之高度可以是矮於該等第一凸塊111或是與該等第一凸塊111等高。每一第二凸塊列12之該等第二凸塊122的第二中心124及該等第三凸塊125的第三中心126沿該第一方向等距間隔排列，且任意一該第三凸塊125之第三中心126，與緊鄰該第三凸塊125之任意一該第二凸塊122之第二中心124之間的距離為該中心距離D。

參閱圖7、圖8及圖9，為本發明圖案化基板之一第三實施例，該第三實施例與該第一實施例不同之處在於：每一第一凸塊列11的第一凸塊111為彼此接觸地排列，每一第二凸塊列12屬同一凸塊組121內的第二凸塊122亦為彼此接觸地排列，此外，每一第二凸塊列12的第二凸塊122，與該第二凸塊列12兩側之第一凸塊列11的第一凸塊111彼此接觸，且任意二彼此緊鄰之第一凸塊列11的第一凸塊111間亦彼此接觸。也就是說，在該第三實施例中，該中心距離D、該第一底寬W1及該第二底寬W2皆相等。

綜上所述，本發明圖案化基板之該第一實施例具有非均勻分布的該等第一凸塊111及第二凸塊122，而該第二實施例還具有尺寸較小之該等第三凸塊125，相較於習知之圖案化基板能進一步增進發光二極體之出光效率，故確實能達成本發明之目的。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，凡是依本發明申請專利範圍及專利說明書內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內。

1‧‧‧凸塊列單元
11‧‧‧第一凸塊列
111‧‧‧第一凸塊
112‧‧‧第一中心
12‧‧‧第二凸塊列
121‧‧‧凸塊組
122‧‧‧第二凸塊
123‧‧‧凸塊組中心
124‧‧‧第二中心
125‧‧‧第三凸塊
126‧‧‧第三中心
2‧‧‧表面
D‧‧‧中心距離
W1‧‧‧第一底寬
H1‧‧‧第一高度
W2‧‧‧第二底寬
H2‧‧‧第二高度
W3‧‧‧第三底寬
H3‧‧‧第三高度

本發明之其他的特徵及功效，將於參照圖式的實施方式中清楚地呈現，其中：圖1是本發明圖案化基板之一第一實施例的一部分俯視圖，說明複數凸塊列單元之排列方式；圖2是該第一實施例之一部分俯視圖，說明單一個凸塊列單元中的二第一凸塊列及一第二凸塊列之排列方式；圖3是該第一實施例之一第一凸塊列的一部分側視剖面示意圖；圖4是該第一實施例之一第二凸塊列的一部分側視剖面示意圖；圖5是本發明圖案化基板之一第二實施例的一部分俯視圖；圖6是該第二實施例之一第二凸塊列的一部分側視剖面示意圖；圖7是本發明圖案化基板之一第三實施例的一部分俯視圖；圖8是該第三實施例之一第一凸塊列的一部分側視剖面示意圖；及圖9是該第三實施例之一第二凸塊列的一部分側視剖面示意圖。

1‧‧‧凸塊列單元

11‧‧‧第一凸塊列

111‧‧‧第一凸塊

112‧‧‧第一中心

12‧‧‧第二凸塊列

122‧‧‧第二凸塊

124‧‧‧第二中心

2‧‧‧表面

Claims

一種圖案化基板，包含：複數凸塊列單元，形成於一表面，該等凸塊列單元各沿一第一方向延伸且在一垂直該第一方向的第二方向上等距並排，每一凸塊列單元包括二第一凸塊列，各沿該第一方向延伸且於該第二方向彼此間隔並排，每一第一凸塊列具有複數沿第一方向等距間隔排列之第一凸塊，定義每一第一凸塊的一位於該第一凸塊之底面幾何中心的第一中心，且任意二緊鄰之第一凸塊的第一中心之間相互間隔一中心距離，及一第二凸塊列，在該等第一凸塊列之間沿該第一方向延伸，且其中一該第一凸塊列的第一凸塊與其中另一該第一凸塊列的第一凸塊以該第二凸塊列呈線對稱，每一第二凸塊列具有複數沿該第一方向排列，且彼此等距間隔之凸塊組，每一凸塊組具有二沿該第一方向間隔排列之第二凸塊，定義每一凸塊組的一位於該凸塊組的第二凸塊之間的凸塊組中心，每一凸塊組之第二凸塊以該凸塊組之凸塊組中心呈第一方向對稱，且任意二彼此緊鄰之凸塊組的凸塊組中心之間距離為三倍該中心距離。
如請求項1所述的圖案化基板，其中，定義每一第二凸塊的一位於該第二凸塊之底面幾何中心的第二中心，每一凸塊組之第二凸塊的第二中心間的距離為該中心距離。
如請求項2所述的圖案化基板，其中，每一凸塊列單元之第二凸塊，是與該凸塊列單元之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列。
如請求項3所述的圖案化基板，其中，任意二彼此緊鄰之該等第一凸塊列，其中一該第一凸塊列之第一凸塊，與其中另一該第一凸塊列之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列。
如請求項4所述的圖案化基板，其中，任意一第二凸塊之第二中心，與緊鄰該第二凸塊之任意一第一凸塊之第一中心之間的距離為該中心距離。
如請求項5所述的圖案化基板，其中，定義一代表每一第一凸塊之最大底部寬度的第一底寬、一代表每一第一凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第一高度、一代表每一第二凸塊之最大底部寬度距離的第二底寬，及一代表每一第二凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第二高度，該第一底寬之範圍為0.2微米至3.2微米，且該第一高度不小於該第一底寬的二分之一，該第二底寬等於該第一底寬，且該第二高度等於該第一高度。
如請求項6所述的圖案化基板，其中，該中心距離小於3微米。
如請求項7所述的圖案化基板，其中，每一第二凸塊列還具有複數分別位於該等凸塊組之間的第三凸塊，定義每一第三凸塊的一位於該第三凸塊之底面幾何中心的第三中心、一代表每一第三凸塊之最大底部寬度距離的第三底寬，及一代表每一第三凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第三高度，該第三底寬小於該第一底寬，該第三高度不小於該第三底寬的二分之一且不大於該第一高度。
如請求項8所述的圖案化基板，其中，每一第二凸塊列之該等第二凸塊的第二中心及該等第三凸塊的第三中心沿該第一方向等距間隔排列。
如請求項9所述的圖案化基板，其中，任意一該第三凸塊之第三中心，與緊鄰該第三凸塊之任意一該第二凸塊之第二中心之間的距離為該中心距離。
一種圖案化基板，包含：複數凸塊列單元，形成於一表面，該等凸塊列單元各沿一第一方向延伸且在一垂直該第一方向的第二方向上並排，每一凸塊列單元包括二第一凸塊列，各沿該第一方向延伸且於該第二方向彼此間隔並排，每一第一凸塊列具有複數沿第一方向排列且彼此接觸之第一凸塊，定義每一第一凸塊的一位於該第一凸塊之底面幾何中心的第一中心，且任意二緊鄰之第一凸塊的第一中心之間相互間隔一中心距離，及一第二凸塊列，在該等第一凸塊列之間沿該第一方向延伸，且其中一該第一凸塊列的第一凸塊與其中另一該第一凸塊列的第一凸塊以該第二凸塊列呈線對稱，每一第二凸塊列具有複數沿該第一方向排列，且彼此等距間隔之凸塊組，每一凸塊組具有二沿該第一方向排列且彼此接觸之第二凸塊，定義每一凸塊組的一凸塊組中心，每一凸塊組之第二凸塊以該凸塊組之凸塊組中心呈第一方向對稱，且任意二彼此緊鄰之凸塊組的凸塊組中心之間距離為三倍該中心距離。
如請求項11所述的圖案化基板，其中，定義每一第二凸塊的一位於該第二凸塊之底面幾何中心的第二中心，每一凸塊組之第二凸塊的第二中心間的距離為該中心距離。
如請求項12所述的圖案化基板，其中，每一凸塊列單元之第二凸塊，是與該凸塊列單元之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列，任一第二凸塊與緊鄰該第二凸塊之第一凸塊彼此接觸，且該第二凸塊之第二中心，與緊鄰該第二凸塊之任意一第一凸塊之第一中心之間的距離為該中心距離。
如請求項13所述的圖案化基板，其中，任意二彼此緊鄰之該等第一凸塊列，其中一該第一凸塊列之第一凸塊，與其中另一該第一凸塊列之第一凸塊在該第二方向上呈交錯排列，且該等第一凸塊列之第一凸塊彼此接觸。
如請求項14所述的圖案化基板，其中，定義一代表每一第一凸塊之最大底部寬度的第一底寬、一代表每一第一凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第一高度、一代表每一第二凸塊之最大底部寬度距離的第二底寬，及一代表每一第二凸塊之頂點與該表面之間垂直距離的第二高度，該第一底寬之範圍為0.2微米至3.2微米，且該第一高度不小於該第一底寬的二分之一，該第二底寬等於該第一底寬，該第二高度等於該第一高度。