TWI620344B - 高效率發光二極體 - Google Patents

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TWI620344B TW105113675A TW105113675A TWI620344B TW I620344 B TWI620344 B TW I620344B TW 105113675 A TW105113675 A TW 105113675A TW 105113675 A TW105113675 A TW 105113675A TW I620344 B TWI620344 B TW I620344B
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李俊熙
金起賢
孫成壽
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Abstract

本發明揭露一種發光二極體，包含：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其與第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於發光結構體的下表面上；以及第二電極，其與第二導電型半導體層電連接，其中第二電極包含：第一反射金屬層，其與第二導電型半導體層相接；及第二反射金屬層，其覆蓋電流阻斷層的下表面與第一反射金屬層的下表面，且與第二導電型半導體層的一部分相接；且第二反射金屬層與第二導電型半導體層之間的接觸電阻大於第一反射金屬層與第二導電型半導體層之間的接觸電阻。

Description

高效率發光二極體
本發明是有關於一種發光二極體，特別是有關於一種包含反射金屬層而光提取效率得到改善的發光二極體。
發光二極體(LED)是將電能轉換為光的固體狀態元件。發光二極體廣泛地應用於背光單元的各種光源、照明設備、信號盤、大型顯示器等。隨著照明用LED市場擴大且其應用範圍擴大到高電流、高功率裝置，需要開發一種用以提高電極電連接外部結構(例如模組)至LED之半導體層的可靠性且提高發光二極體的光提取效率的電極技術。
本發明所欲解決的課題在於提供一種可藉由防止障壁金屬層的光吸收以改善光提取效率的發光二極體。
本發明所欲解決的另一課題在於提供一種在第二導電型 半導體層的下表面上包含具有不同電接合特性的區域以改善電流分散效率的發光二極體。
本發明所欲解決的又一課題在於提供一種防止連接到第二導電型半導體層的電極剝離以改善可靠性的發光二極體。
本發明的一實施例的發光二極體包含：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於所述第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於所述活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其與所述第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於所述發光結構體的下表面上；及第二電極，其與所述第二導電型半導體層電連接；所述第二電極包含：第一反射金屬層，其與所述第二導電型半導體層相接；及第二反射金屬層，其覆蓋所述電流阻斷層的下表面與所述第一反射金屬層的下表面，且與所述第二導電型半導體層的一部分相接；且所述第二反射金屬層與所述第二導電型半導體層之間的接觸電阻可大於所述第一反射金屬層與所述第二導電型半導體層之間的接觸電阻。
本發明的另一實施例的發光二極體包含：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於所述第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於所述活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其位於所述發光結構體的上表面上，與所述第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於所述發 光結構體的下表面上；及第二電極，其位於所述發光結構體的下表面上，與所述第二導電型半導體層電連接；所述第二電極包含：第一反射金屬層，其與所述第二導電型半導體層相接；及第二反射金屬層，其覆蓋所述電流阻斷層的下表面與所述第一反射金屬層的下表面；且所述電流阻斷層與所述第二反射金屬層之間的接著力可大於所述電流阻斷層與所述第一反射金屬層之間的接著力。
根據本發明的實施例，發光二極體的第二導電型半導體層的下表面可包含具有不同電接合特性的區域，從而可改善電流分散效率。由此，可減少順向電壓，增加輸出電力。另外，可通過電流阻斷層與第二反射金屬層之間的較高接著力以防止第二電極的剝離，從而可改善發光二極體的可靠性。
110‧‧‧發光結構體
111‧‧‧第一導電型半導體層
111a‧‧‧第一側面
111b‧‧‧第二側面
112‧‧‧活性層
113‧‧‧第二導電型半導體層
113a‧‧‧第一區域
113b‧‧‧第二區域
113c‧‧‧第三區域
120‧‧‧第一電極
121‧‧‧接合墊
122‧‧‧上部延伸部
130‧‧‧電流阻斷層
130a、170a‧‧‧開口部
141‧‧‧第一反射金屬層
142‧‧‧第二反射金屬層
143‧‧‧障壁金屬層
143a‧‧‧Ni層
143b‧‧‧Ti層
150‧‧‧接著性物質
160、1023、3220、4020‧‧‧基板
170‧‧‧絕緣層
1010‧‧‧擴散罩
1020‧‧‧發光元件模組
1021、2160、3110、4010‧‧‧發光二極體
1030‧‧‧主體部
1031‧‧‧主體外殼
1033‧‧‧電源供給裝置
1035‧‧‧電源外殼
1037‧‧‧電源連接部
2110、3210‧‧‧顯示面板
2130、3230‧‧‧光學片
2131‧‧‧擴散板
2170、3260‧‧‧反射片
2180‧‧‧底罩
2210‧‧‧透鏡
3240、3280‧‧‧罩蓋
3250‧‧‧導光板
3270‧‧‧下部罩蓋
4030‧‧‧散熱部
4031‧‧‧散熱銷
4033‧‧‧散熱風扇
4040‧‧‧連接部件
4045‧‧‧發光路徑
4050‧‧‧罩蓋透鏡
4060‧‧‧支撐架
4070‧‧‧燈主體
I‧‧‧部分
P‧‧‧突出部
R‧‧‧粗糙表面
圖1(a)及圖1(b)是用以說明本發明的一實施例的發光二極體的俯視圖。
圖2是用以說明本發明的一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖3是圖2的發光二極體的部分I的放大圖。
圖4(a)及圖4(b)是對本發明的一實施例的發光二極體與習知的發光二極體的性能進行比較的圖表。
圖5是用以說明本發明的另一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖6是用以說明本發明的又一實施例的發光二極體的剖面圖。
圖7是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於照明裝置的分解立體圖。
圖8是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於顯示裝置的剖面圖。
圖9是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於顯示裝置的剖面圖。
圖10是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於頭燈的剖面圖。
以下，參照附圖，詳細地對本發明的實施例進行說明。以下所述的實施例是為了可將本發明的思想充分地傳達給本發明所屬技術領域具有通常知識者而提供的示例。因此，本發明並不限定於以下所說明的實施例，也能夠以其他形態具體化。並且，在附圖中，為方便起見，也可誇張地表示構成要素的寬度、長度、厚度等。另外，在記載為一個構成要素處於其他構成要素的「上部」或「上」的情況下，不僅包含各部分處於其他部分的「正上部」或「正上方」的情況，而且還包含在各構成要素與其他構成要素之間 介置有另一構成要素的情況。在整篇說明書中，相同的參照符號表示相同的構成要素。
本發明的一實施例的發光二極體包含：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於所述第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於所述活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其與所述第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於所述發光結構體的下表面上；及第二電極，其與所述第二導電型半導體層電連接；所述第二電極包含：第一反射金屬層，其與所述第二導電型半導體層相接；及第二反射金屬層，其覆蓋所述電流阻斷層的下表面與所述第一反射金屬層的下表面，且與所述第二導電型半導體層的一部分相接；且所述第二反射金屬層與所述第二導電型半導體層之間的接觸電阻可大於所述第一反射金屬層與所述第二導電型半導體層之間的接觸電阻。
所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層隔開。
所述第二反射金屬層包含Al層，所述Al層可與所述電流阻斷層、所述第一反射金屬層及所述第二導電型半導體層相接。
所述發光二極體還包含位於所述第二反射金屬層的下表面上的障壁金屬層，所述障壁金屬層可包含Ni。
所述電流阻斷層包含與所述第二導電型半導體層相接的第一區域，所述第一反射金屬層包含與所述第二導電型半導體層相接的第二區域，所述第二反射金屬層包含與所述第二導電型半 導體層相接的第三區域，所述第一區域、所述第二區域及所述第三區域可分別具有不同的電接合特性。
所述第三區域與所述第二反射金屬層可具有肖特基接合特性。
所述第三區域的面積可小於所述第二區域的面積。
所述第二反射金屬層的一部分可覆蓋所述電流阻斷層的側面。
所述電流阻斷層的側面可包含傾斜面。
所述第二反射金屬層的突出部較所述發光結構體的側面突出。
所述發光二極體還可包含位於所述發光結構體的上表面及側面上的絕緣層。
所述電流阻斷層的一部分可位於所述突出部的上表面上。
所述絕緣層與所述電流阻斷層可彼此相接。
所述絕緣層與所述電流阻斷層可由相同的物質形成。
在一些實施例中，所述第一電極可包含電極墊及上部延伸部，所述上部延伸部可包含與所述電流阻斷層重疊的區域。另外，在所述上部延伸部與所述電流阻斷層重疊時，所述電流阻斷層的寬度大於所述上部延伸部的寬度，以使所述電流阻斷層的部分在寬度方向上位於所述上部延伸部的兩側上方。特別是，在寬度方向上位於所述上部延伸部的兩側上方的所述電流阻斷層的部 分的寬度與所述上部延伸部的寬度相同或大於所述上部延伸部的寬度。通過將電流阻斷層的寬度設為上部延伸部的寬度的3倍以上，可使電流均勻地分散到發光二極體的廣闊區域，由此可提高光輸出。
本發明的另一實施例的發光二極體包含：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於所述第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於所述活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其位於所述發光結構體的上表面上，與所述第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於所述發光結構體的下表面上；及第二電極，其位於所述發光結構體的下表面上，與所述第二導電型半導體層電連接；所述第二電極包含：第一反射金屬層，其與所述第二導電型半導體層相接；及第二反射金屬層，其覆蓋所述電流阻斷層的下表面與所述第一反射金屬層的下表面；且所述電流阻斷層與所述第二反射金屬層之間的接著力可大於所述電流阻斷層與所述第一反射金屬層之間的接著力。
所述第二反射金屬層可包含Al。
所述第二反射金屬層的一部分覆蓋所述電流阻斷層的側面，可使所述電流阻斷層從所述第一反射金屬層分離。
圖1(a)、圖1(b)、圖2、圖3、圖4(a)及圖4(b)是用以說明本發明的一實施例的發光二極體的俯視圖、剖面圖及圖表。圖1(a)是從發光二極體的上部觀察所得的俯視圖，圖1 (b)是從上部觀察發光二極體中的下文將說明的第二反射金屬層的下部結構所得的俯視圖。圖2是表示與圖1(a)及圖1(b)的A-A'線對應的部分的剖面的剖面圖，圖3是圖2的部分I的放大圖。圖4(a)是對本發明的一實施例的發光二極體的順向電壓與習知的發光二極體的順向電壓進行比較的圖表，圖4(b)是對本發明的一實施例的發光二極體的輸出電力與習知的發光二極體的輸出電力進行比較的圖表。
參照圖1(a)、圖1(b)、圖2及圖3，本實施例的發光二極體包含發光結構體110、第一電極120、電流阻斷層130、第二電極，進而，還可包含絕緣層170及基板160。
發光結構體110可包含：第二導電型半導體層113；活性層112，其位於第二導電型半導體層113的上表面上；及第一導電型半導體層111，其位於活性層112的上表面上。第一導電型半導體層111、活性層112及第二導電型半導體層113可包含Ⅲ-V類化合物半導體，例如可包含如(Al、Ga、In)N的氮化物類半導體。第一導電型半導體層111可包含n型摻雜劑(例如Si)，第二導電型半導體層113可包含p型摻雜劑(例如Mg)。另外，也可與上述內容相反。活性層112可包含多量子阱結構(MQW)，能夠以射出所期望的峰值波長的光的方式確定其組成比。活性層112特別是可選擇InGaN井層以射出藍色光或近紫外線。
發光結構體110可藉由在成長基板(未圖示)上依序積層第一導電型半導體層111、活性層112、及第二導電型半導體層 113而形成。成長基板可為任何能夠使第一導電型半導體層111、活性層112、及第二導電型半導體層113在其上成長的基板，例如可為藍寶石基板、碳化矽基板、氮化鎵基板、氮化鋁基板、矽基板等。具體而言，在本實施例中，成長基板可為經圖案化的藍寶石基板(PSS)。成長基板可從發光結構體去除，在此情況下，發光結構體110的上表面可具有與基板的圖案對應的形狀。具體而言，在成長基板包含彎曲的圖案的情況下，發光結構體110的上表面也可包含彎曲的形狀。
發光結構體110的側面可包含傾斜面。參照圖2，所述傾斜面可與所述第一導電型半導體層111的下表面具有90°以下的角度，例如可為60°。發光結構體110的傾斜面發揮改善在發光結構體110形成的光的外部射出的作用。傾斜面可通過用以將發光二極體個別化的切割製程而形成，或可通過蝕刻製程形成。
第一電極120可位於發光結構體110的上表面上。第一電極120可為至少一個以上，可與第一導電型半導體層111電連接。第一電極120可為Ni、Al、Au、Cr等的單層結構或複合層結構。第一電極120可通過在發光結構體110的上表面上沉積金屬物質並對其進行圖案化而形成。
第一電極120的下表面與第一導電型半導體層111的上表面相接。在第一導電型半導體層111的上表面包含圖案的情況下，第一電極120的上表面可包含與第一導電型半導體層111的上表面的圖案對應的形狀。例如，在第一導電型半導體層111的 上表面包含彎曲的圖案的情況下，位於所述彎曲的圖案上的第一電極120的上表面也可包含彎曲的形狀。在此情況下，當導線接合到第一電極120時，導線可通過第一電極120的上表面的形狀而穩定地接著到第一電極120。
第一電極120可包含至少一個接合墊121及上部延伸部122。
接合墊121發揮使施加在發光結構體110的電流向外部流出的作用。在本實施例中，接合墊121能夠以與發光結構體110的一側面鄰接的方式定位。具體而言，第一導電型半導體層111包含第一側面111a、及位於與第一側面111a相反方向的第二側面111b，接合墊121能夠以與第一側面111a鄰接的方式定位。在本實施例中，接合墊121為兩個，但並非必須限定於此，也可為一個或三個以上。
上部延伸部122能夠從接合墊121延伸。上部延伸部122發揮防止施加在發光二極體的電流集中到接合墊121附近的作用。具體而言，上部延伸部122的一部分可沿第一導電型半導體層111的四個側面而定位。進而，上部延伸部122的另一部分可位於鄰接於第二側面111b的上部延伸部122與接合墊121之間。
電流阻斷層130可位於發光結構體110的下表面上。電流阻斷層130的至少一部分可在垂直方向上與第一電極120重疊。電流阻斷層130可包含與第二導電型半導體層113相接的第一區域113a。電流阻斷層130可發揮防止施加在發光二極體的電 流集中到第一電極120周圍的半導體層而降低電流分散效率的作用。另外，第一區域113a可在垂直方向上與第一電極120重疊。在此情況下，可更有效地改善電流集中現象。特別是，通過使電流阻斷層130的寬度寬於上部延伸部122的寬度，可使電流有效地分散而改善光輸出。特別是，在使電流阻斷層130與上部延伸部122重疊時，在寬度方向上位於上部延伸部122的兩側上的電流阻斷層130的寬度至少可超過上部延伸部122的寬度。因此，電流阻斷層130的寬度可超過上部延伸部122的寬度的3倍，此時，光輸出大幅提高。例如，在第一電極120的上部延伸部122的寬度為15μm的情況下，電流阻斷層130的寬度超過約45μm，上部延伸部122可配置於電流阻斷層130的中央區域的上部。然而，如果電流阻斷層130的寬度過大，則順向電壓增加，因此優選為將電流阻斷層130的寬度調節為上部延伸部122的寬度的4倍以下。調節上部延伸部122及配置在其下方的電流阻斷層130的寬度的情況可應用於上部延伸部122的所有區域，也可應用於一部分區域。特別是，相較位於發光二極體的邊緣的上部延伸部122及電流阻斷層130，寬度調整可應用於位於發光二極體的內側的上部延伸部122及電流阻斷層130，例如將鄰接於第二側面111b的上部延伸部122的部分與接合墊121連接的上部延伸部122。
電流阻斷層130可具有絕緣性且可包含絕緣性物質。例如，電流阻斷層130可包含SiOx或SiNx，或者還可包含積層折射率不同的絕緣性物質層而形成的分佈布拉格反射器(DBR)。亦 即，電流阻斷層130可對具有固定波長的光具有透光性，也可具有光反射性。電流阻斷層130也可使用化學氣相沉積(CVD)等技術形成為單層或多層。
電流阻斷層130可包含使第二導電型半導體層113露出的至少一個開口部130a。參照圖1(b)，開口部130a可為四邊形，但並不限定於此，也可為圓形。開口部130a可使用罩幕形成，或在沉積電流阻斷層130後通過蝕刻形成，但並不限定於此。
電流阻斷層130的側面可包含傾斜面。參照圖2及圖3，電流阻斷層130的下表面與電流阻斷層130的側面所形成的角度可大於90°且小於180°。在電流阻斷層130的側面包含傾斜面的情況下，下文將述的第二反射金屬層142中的覆蓋電流阻斷層130的側面的部分沿電流阻斷層130側面的傾斜面而定位，從而可使在活性層112產生的光更有效地向發光結構體110的上部反射。另外，所述結構可增加電流阻斷層130與第二反射金屬層142之間的接合面積，因此可提高發光二極體的機械可靠性。
第二電極可位於發光結構體110的下表面。第二電極可與第二導電型半導體層113電連接。第二電極可包含第一反射金屬層141、第二反射金屬層142及障壁金屬層143。
第一反射金屬層141可與第二導電型半導體層113相接。進而，第一反射金屬層141可與第二導電型半導體層113形成歐姆接觸。第一反射金屬層141包含通過開口部130a而與第二導電型半導體層113形成歐姆接觸的第二區域113b。第一反射金 屬層141能夠以與電流阻斷層130隔開的方式定位。
第一反射金屬層141可包含使在發光結構體110產生的光反射的金屬或合金。例如，第一反射金屬層141可包含Ag、Ag合金、Ni/Ag、NiZn/Ag、TiO/Ag、Ni/Ag/Ni/Ti層，可進行沉積及圖案化而形成。特別是，在第二導電型半導體層113為p型半導體層時，Ni層與第二導電型半導體層113形成歐姆接觸。Ni層對在發光結構體110產生的光的反射率較低而使Ag的反射率下降，因此Ni層厚度較薄。第一反射金屬層141可利用電子束蒸鍍法、真空沉積法、濺鍍法(sputter)或有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)等技術形成。
第二反射金屬層142可覆蓋電流阻斷層130及第一反射金屬層141。具體而言，第二反射金屬層142能夠覆蓋電流阻斷層130的下表面與側面、及第一反射金屬層141的下表面與側面。第二反射金屬層142可與電流阻斷層130及第一反射金屬層141相接。進而，第二反射金屬層142可通過開口部130a而與第二導電型半導體層113的一部分相接。具體而言，第二反射金屬層142包含第三區域113c，所述第三區域113c在第一反射金屬層141及電流阻斷層130之間而與第二導電型半導體層113的下部露出的區域相接。
第二反射金屬層142可位於電流阻斷層130與下文將述的障壁金屬層143之間及/或第一反射金屬層141與障壁金屬層143之間。
第二反射金屬層142可包含反射率與第一反射金屬層141的金屬不同的其他金屬。具體而言，在第一反射金屬層141包含Ag的情況下，第二反射金屬層142可包含Al。Ag的反射率為約98.9%，Al的反射率為約90.3%。
參照圖1(a)及圖1(b)、圖2及圖3，第一區域113a、第二區域113b及第三區域113c可分別具有不同的電接合特性，進而，也可具有不同的反射特性。具體而言，根據第一區域113a、第二區域113b及第三區域113c的不同的電接合特性而各區域的接觸電阻會不同。
第三區域113c(即，第二反射金屬層142)與第二導電型半導體層113的接觸電阻可大於第二區域113b(即，第一反射金屬層141)與第二導電型半導體層113的接觸電阻。因此，第二反射金屬層142不僅可執行使光反射的作用，而且可同時執行使電流分散而減少順向電壓的作用。
第二反射金屬層142可由功函數大於第一反射金屬層141的金屬形成。具體而言，第二反射金屬層142可與第二導電型半導體層113實現肖特基接合。如果電流阻斷層130與第二導電型半導體層113相接的第一區域113a面積變廣，則會縮小在第二電極反射的面積而降低光提取效率。相反地，如果第一區域113a變窄，則發光二極體的電流分散效率變低。在第二反射金屬層142在第三區域113c實現肖特基接合的情況下，大部分電流可通過歐姆接觸的第二區域113b而施加到第二電極。另外，第三區域113c 可同時發揮使在發光結構體110產生的光反射的作用，因此如上所述的結構既可將電流阻斷層130的面積最小化又可改善電流分散效率及光提取效率。
而且，可使用包含Al的第二反射金屬層142，並且使第二反射金屬層142與第二導電型半導體層113實現歐姆接觸。然而，在此情況下，為了使第二反射金屬層142與第二導電型半導體層113實現歐姆接觸，需要在700度以上的高溫下進行熱處理製程。此時，會發生發光結構體110因熱而受損的問題。然而，在本發明的實施例中，只要第二反射金屬層142具有光反射特性，則容許所述第二反射金屬層142肖特基接合到第二導電型半導體層113，而並非歐姆接觸到第二導電型半導體層113。因此，可省略所述第二反射金屬層142的熱處理製程，可將在發光結構體110產生的光中的通過第二電極而反射的光量最大化。亦即，與無第二反射金屬層142的情況相比，可增加可反射光的第二電極的有效面積，因此可改善光提取效率。
第三區域113c的面積可小於第二區域113b的面積。因此，與第二導電型半導體層113肖特基接合的第三區域113c的面積較小，故而可減少發光二極體的整體電阻，因此順向電壓Vf會變得更低。
另一方面，在電流阻斷層130包含分佈布拉格反射器(DBR)的情況下，電流阻斷層130可反射較廣的波段的光。特別是，在從活性層112射出近紫外線等光的情況下，也可利用分 佈布拉格反射器(DBR)進行反射，從而可改善光提取效率。另一方面，位於電流阻斷層130的下方的第二反射金屬層142反射透過電流阻斷層130的光而改善光提取效率。特別是，在電流阻斷層130為分佈布拉格反射器(DBR)的情況下，所述第二反射金屬層142可與電流阻斷層130一同反射從活性層112發出的幾乎所有波段的光。例如，在從活性層112發出的光為近紫外線的情況下，可利用所述電流阻斷層130與第二反射金屬層142保持較高的反射率。進而，所述第二反射金屬層142與電流阻斷層130的組合對以各種入射角入射到電流阻斷層130的光也可保持較高的反射率。
另一方面，第二反射金屬層142與電流阻斷層130之間的接著力可大於第一反射金屬層141與電流阻斷層130之間的接著力。具體而言，在第一反射金屬層141包含Ag、第二反射金屬層142包含Al的情況下，第二反射金屬層142的Al與電流阻斷層130之間的接著力可大於第一反射金屬層141的Ag與電流阻斷層130之間的接著力。第二反射金屬層142的一部分可覆蓋電流阻斷層130的下表面及側面。因此，可通過第二反射金屬層142反射透過電流阻斷層130的下表面及側面的光。而且，第二反射金屬層142可代替與電流阻斷層130接著力較弱的第一反射金屬層141而與電流阻斷層130相接，因此可改善第二電極從電流阻斷層130剝離的問題，從而發光二極體的可靠性提高。
第二反射金屬層142可利用電子束蒸鍍法、真空沉積法、 濺鍍法(sputter)或有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)等技術形成。
障壁金屬層143可位於第二反射金屬層142的下表面上。障壁金屬層143可通過第二反射金屬層142而遠離第一反射金屬層141及電流阻斷層130。在障壁金屬層143與電流阻斷層130相接的情況下，通過電流阻斷層130的光可吸收到障壁金屬層143中。然而，具有相對高於障壁金屬層143的反射率的第二反射金屬層142配置到電流阻斷層130與障壁金屬層143之間，因此可防止光被障壁金屬層143吸收而損失的情況。
障壁金屬層143發揮防止第一反射金屬層141的Ag向第一反射金屬層的外部擴散的作用。障壁金屬層143可由Ni、Cr、Ti、Pt、Au或所述Ni、Cr、Ti、Pt、Au的複合層形成。例如，參照圖3，障壁金屬層143可包含反覆積層Ni層143a及Ti層143b而成的結構。所述障壁金屬層143、特別是Ni層143a對從活性層112射出的光的吸收率較高，故而需防止從活性層112射出的光入射到Ni層143a。為此，本發明的實施例將第二反射金屬層142配置到電流阻斷層130與障壁金屬層143之間，另外，以第二反射金屬層142與第二導電型半導體層113相接的方式配置而防止Ni層143a與第二導電型半導體層113直接接觸。障壁金屬層143可利用電子束蒸鍍法、真空沉積法、濺鍍法(sputter)或有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)等技術而形成。
本發明的發光二極體還可包含絕緣層170。絕緣層170 可位於發光結構體110的上表面及側面上。絕緣層170發揮保護發光結構體110免受外部衝擊及污染物質的影響的作用。絕緣層170可包含使第一電極120露出的至少一個開口部170a。第一電極120可通過開口部170a露出到外部而連接到導線等。絕緣層170可包含SiOx或SiNx，但並非必須限定於此。進而，絕緣層170可為與電流阻斷層130相同的物質。
本發明的發光二極體還可包含基板160。基板160可位於障壁金屬層143的下表面上。基板160可發揮保護障壁金屬層143的作用。另外，基板160可發揮為了從發光結構體110分離基板(未圖示)而支撐發光結構體110的作用。基板160可包含Cu等導電性金屬。參照圖2，基板160可通過接著性物質150而位於障壁金屬層143的下表面上。接著性物質150可包含AuSn等接合金屬。
參照圖4(a)及圖4(b)，表示本發明的發光二極體與習知的發光二極體相比，順向電壓Vf及輸出電力(Power)提高。具體而言，使用本發明的發光二極體作為實施例，使用除不包含第二反射金屬層142以外與本發明的發光二極體相同的習知發光二極體作為比較例。各發光二極體的尺寸為1000μm×1000μm，第一反射金屬層141由Ni/Ag/Ni/Ti(3Å/2000Å/200Å/3000Å)構成，電流阻斷層130由SiO2(8000Å)構成，障壁金屬層143由Ti/Ni(14層，1.4μm)及Au(50Å)構成，實施例還包含第二反射金屬層142，第二反射金屬層142由Al(2000Å)構成。
參照圖4(a)，實施例的順向電壓為3.041V，比較例的順向電壓為3.104V，因此可知本發明的發光二極體的順向電壓減少。另外，參照圖4(b)，實施例的輸出電力為621.6mW，比較例的輸出電力為615.7mW，因此可知本發明的發光二極體的輸出電力增加。這表示可通過第二反射金屬層142而改善光提取效率。
另一方面，將上部延伸部122的寬度固定為15μm，將電流阻斷層130的寬度變為23μm、30μm、50μm及70μm而測定順向電壓(Forward Voltage，Vf)及光輸出。以將電流阻斷層的寬度設為23μm為基準，呈隨著電流阻斷層130的寬度增加而光輸出提高的傾向，且Vf也略微增加。特別是，在電流阻斷層130的寬度為50μm時，Vf表現出小於1%的微小增加，但光輸出表現出約3.2%的較高增加。
圖5是用以說明本發明的另一實施例的發光二極體的剖面圖。圖5的發光二極體與通過圖1(a)、圖1(b)、圖2及圖3說明的發光二極體相似，但在第一導電型半導體層111的上表面包含粗糙表面R的方面存在差異。粗糙表面R發揮防止在發光結構體110形成的光在第一導電型半導體層111的上表面反射而返回到發光二極體內部的作用，因此可改善發光二極體的光提取效率。具體而言，第一導電型半導體層111的上表面的不與第一電極120相接的部分可包含粗糙表面R。在發光結構體110的上表面上的定位第一電極120的部分、即第一導電型半導體層111的上表面與第一電極120的下表面相接的部分包含粗糙表面R的情 況下，第一電極120的物質會沿粗糙表面R而過深地擴散至發光結構體110內部。在此情況下，會降低發光二極體的內部量子效率，產生發光二極體的可靠性下降的問題。
圖6是用以說明本發明的又一實施例的發光二極體的剖面圖。圖6的發光二極體與通過圖1(a)、圖1(b)、圖2及圖3而說明的發光二極體相似，但在第二反射金屬層142的側面較發光結構體110的側面突出的方面存在差異。具體而言，第二反射金屬層142可包含較發光結構體110的側面突出的突出部P。第二反射金屬層142的上表面面積可大於發光結構體110的下表面面積。因此，可由第二反射金屬層142反射通過發光結構體110的側面射出的光中的一部分而使其朝向發光二極體的上部。因此，可改善光提取效率。
參照圖6，電流阻斷層130的一部分可位於突出部P的上表面上。由此，可保護突出部P的上表面免受外部衝擊及污染物質的影響。進而，絕緣層170與電流阻斷層130可彼此相接。具體而言，絕緣層170的一部分可與位於突出部P的上表面的電流阻斷層130相接。在此情況下，從絕緣層170的側面及電流阻斷層130的側面到發光結構體110的距離會變大，因此可更有效地防止外部污染物質的滲透，更有效地保護發光結構體110免受外部衝擊的影響。進而，絕緣層170與電流阻斷層130可由相同的物質形成。例如，在電流阻斷層130為SiO2的情況下，絕緣層170也可為SiO2。在此情況下，可通過絕緣層170與電流阻斷層130 之間的較強接著力而有效地防止絕緣層170或電流阻斷層130的剝離，可更有效地防止外部污染物質向發光二極體內部滲透。
圖7是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於照明裝置的分解立體圖。
參照圖7，本實施例的照明裝置包含擴散罩1010、發光元件模組1020及主體部1030。主體部1030可容納發光元件模組1020，擴散罩1010能夠以可覆蓋發光元件模組1020的上部的方式配置到主體部1030上。
主體部1030可為任何形態，只要可容納及支撐發光元件模組1020並對發光元件模組1020供給電源。例如，如圖所示，主體部1030可包含主體外殼1031、電源供給裝置1033、電源外殼1035、及電源連接部1037。
電源供給裝置1033容納於電源外殼1035內而與發光元件模組1020電連接，可包含至少一個積體電路(Integrated Circuit，IC)晶片。所述IC晶片可對供給到發光元件模組1020的電源的特性進行調節、轉換或控制。電源外殼1035可容納支撐電源供給裝置1033，內部固定有電源供給裝置1033的電源外殼1035可位於主體外殼1031的內部。電源連接部1037可配置到電源外殼1035的下端而與電源外殼1035連結。由此，電源連接部1037可與電源外殼1035內部的電源供給裝置1033電連接而發揮可將外部電源供給到電源供給裝置1033的通路作用。
發光元件模組1020包含基板1023、及配置在基板1023 上的發光二極體1021。發光元件模組1020在主體外殼1031的上部而可電連接到電源供給裝置1033。
基板1023可為任何基板，只要可支撐發光二極體1021，例如可為包含配線的印刷電路板。基板1023可具有與主體外殼1031的上部的固定部對應的形態，以便可穩定地固定到主體外殼1031。發光二極體1021可包含本發明的所述實施例的發光二極體中的至少一個。
擴散罩1010配置到發光二極體1021上，可固定到主體外殼1031而覆蓋發光二極體1021。擴散罩1010可具有透光性材質，可調節擴散罩1010的形態及透光性而調節照明裝置的指向特性。因此，擴散罩1010可根據照明裝置的利用目的及應用形態而修飾為各種形態。
圖8是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於顯示裝置的剖面圖。
本實施例的顯示裝置包含：顯示面板2110；背光單元，其向顯示面板2110提供光；及面板導件，其支撐所述顯示面板2110的下部邊緣。
顯示面板2110並無特別限定，例如可為包含液晶層的液晶顯示面板。在顯示面板2110的邊緣，還可配置向所述閘極線供給驅動信號的閘極驅動印刷電路板(Printed Circuit Board，PCB)。此處，閘極驅動印刷電路板也可不形成於單獨的PCB上而形成到薄膜電晶體基板上。
背光單元包含光源模組，所述光源模組包含至少一個基板及多個發光二極體2160。進而，背光單元還可包含底罩2180、反射片2170、擴散板2131及光學片2130。
底罩2180向上部開口而可收納基板、發光二極體2160、反射片2170、擴散板2131及光學片2130。另外，底罩2180可與面板導件結合。基板能夠以位於反射片2170的下部並由反射片2170包圍的形態配置。然而，並不限定於此，在表面塗布有反射物質的情況下，基板也可位於反射片2170上。另外，多個基板能夠以並列配置的形態配置，但並不限定於此，也可形成為單個基板。
發光二極體2160可包含本發明的所述實施例的發光二極體中的至少一個。發光二極體2160可按照固定的圖案規則性地排列到基板上。另外，可在各個發光二極體2160上配置透鏡2210而提高從多個發光二極體2160射出的光的均勻性。
擴散板2131及光學片2130位於發光二極體2160上。從發光二極體2160射出的光可經由擴散板2131及光學片2130而以面光源形態供給到顯示面板2110。
如上所述，本發明的實施例的發光二極體可應用於如本實施例的直下式(direct type)顯示裝置。
圖9是用以說明將一實施例的發光二極體應用於顯示裝置的剖面圖。
本實施例的具備背光單元的顯示裝置包含：顯示面板 3210，其顯示圖像；及背光單元，其配置到顯示面板3210的背面而照射光。進而，所述顯示裝置包含：框架，其支撐顯示面板3210，且收納背光單元；及罩蓋3240、3280，其包覆所述顯示面板3210。
顯示面板3210並無特別限定，例如可為包含液晶層的液晶顯示面板。在顯示面板3210的邊緣，還可配置向所述閘極線供給驅動信號的閘極驅動印刷電路板。此處，閘極驅動印刷電路板也可不形成於單獨的PCB上而形成到薄膜電晶體基板上。顯示面板3210由位於其上下部的罩蓋3240、3280固定，位於下部的罩蓋3280可與背光單元連結。
向顯示面板3210提供光的背光單元包含：下部罩蓋3270，其上表面的一部分開口；光源模組，其配置在下部罩蓋3270內部的一側；及導光板3250，其與所述光源模組並列定位而將點光源轉換為面光源。另外，本實施例的背光單元還可包含：光學片3230，其位於導光板3250上而使光擴散及聚集；及反射片3260，其配置到導光板3250的下部而使向導光板3250的下部方向行進的光向顯示面板3210方向反射。
光源模組包含基板3220、及以固定間隔隔開而配置在所述基板3220的一面的多個發光二極體3110。基板3220只要為支撐發光二極體3110且電連接在發光二極體3110的基板則無限制，例如可為印刷電路板。發光二極體3110可包含至少一個本發明的所述實施例的發光二極體。從光源模組射出的光入射到導光板3250而通過光學片3230供給到顯示面板3210。從發光二極體 3110射出的點光源可通過導光板3250及光學片3230而變形為面光源。
如上所述，本發明的實施例的發光二極體可應用於如本實施例的側入式(edge type)顯示裝置。
圖10是用以說明將本發明的一實施例的發光二極體應用於頭燈的剖面圖。
參照圖10，所述頭燈包含燈主體4070、基板4020、發光二極體4010及罩蓋透鏡4050。進而，所述頭燈還可包含散熱部4030、支撐架4060及連接部件4040。
基板4020由支撐架4060固定而配置到燈主體4070上。基板4020只要為可支撐發光二極體4010的基板則無限制，例如可為如印刷電路板的具有導電圖案的基板。發光二極體4010位於基板4020上，可由基板4020支撐及固定。另外，發光二極體4010可通過基板4020的導電圖案而與外部的電源電連接。另外，發光二極體4010可包含至少一個本發明的所述實施例的發光二極體。
罩蓋透鏡4050位於從發光二極體4010射出的光移動的路徑上。例如，如圖所示，罩蓋透鏡4050可通過連接部件4040遠離發光二極體4010而配置，且可配置到將從發光二極體4010射出的光提供到所需位置的方向。可通過罩蓋透鏡4050而調節從頭燈向外部射出的光的指向角及/或色調。另一方面，連接部件4040除將罩蓋透鏡4050與基板4020固定以外，還可發揮以包圍發光二極體4010的方式配置而提供發光路徑4045的導光體作 用。此時，連接部件4040可由光反射性物質形成、或由光反射性物質塗佈。另一方面，散熱部4030可包含散熱銷4031及/或散熱風扇4033，使在驅動發光二極體4010時產生的熱向外部釋出。
如上所述，本發明的實施例的發光二極體可應用於如本實施例的頭燈、特別是車用頭燈。

Claims (17)

  1. 一種發光二極體，包括：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於所述第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於所述活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其與所述第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於所述發光結構體的下表面上；以及第二電極，其與所述第二導電型半導體層電連接，其中所述第二電極包含：第一反射金屬層，其與所述第二導電型半導體層相接；以及第二反射金屬層，其覆蓋所述電流阻斷層的下表面及所述第一反射金屬層的下表面，且與所述第二導電型半導體層的一部分相接，所述第二反射金屬層與所述第二導電型半導體層之間的接觸電阻大於所述第一反射金屬層與所述第二導電型半導體層之間的接觸電阻，其中所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層隔開，且所述第二導電型半導體層的下表面在所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層之間被暴露出來，且其中所述第二反射金屬層和在所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層之間被暴露出來的所述第二導電型半導體層的下表面相接。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中所述第二反射金屬層包含Al層，所述Al層與所述電流阻斷層、所述第一反射金屬層及所述第二導電型半導體層相接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，更包括位於所述第二反射金屬層的下表面上的障壁金屬層，所述障壁金屬層包含Ni。
  4. 如申請專利範圍第2項所述的發光二極體，其中所述電流阻斷層包含與所述第二導電型半導體層相接的第一區域，所述第一反射金屬層包含與所述第二導電型半導體層相接的第二區域，所述第二反射金屬層包含與所述第二導電型半導體層相接的第三區域，所述第一區域、所述第二區域及所述第三區域分別具有不同的電接合特性。
  5. 如申請專利範圍第4項所述的發光二極體，其中所述第三區域與所述第二反射金屬層形成肖特基接合。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的發光二極體，其中所述第三區域的面積小於所述第二區域的面積。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中所述第二反射金屬層的一部分覆蓋所述電流阻斷層的側面。
  8. 如申請專利範圍第7項所述的發光二極體，其中所述電流阻斷層的側面包含傾斜面。
  9. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中所述第二反射金屬層的突出部較所述發光結構體的側面突出。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的發光二極體，更包括位於所述發光結構體的上表面及側面上的絕緣層。
  11. 如申請專利範圍第10項所述的發光二極體，其中所述電流阻斷層的一部分位於所述突出部的上表面上。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的發光二極體，其中所述絕緣層與所述電流阻斷層彼此相接。
  13. 如申請專利範圍第12項所述的發光二極體，其中所述絕緣層與所述電流阻斷層由相同的物質形成。
  14. 如申請專利範圍第1項所述的發光二極體，其中所述第一電極包含電極墊及上部延伸部，所述上部延伸部包含與所述電流阻斷層重疊的區域，在所述上部延伸部與所述電流阻斷層重疊時，所述電流阻斷層的寬度大於所述上部延伸部的寬度，以使所述電流阻斷層的部分在寬度方向上位於所述上部延伸部的兩側上方，且在寬度方向上位於所述上部延伸部的兩側上方的所述電流阻斷層的部分的寬度與所述上部延伸部的寬度相同或大於所述上部延伸部的寬度。
  15. 一種發光二極體，包括：發光結構體，其包含第二導電型半導體層、位於所述第二導電型半導體層的上表面上的活性層、及位於所述活性層的上表面上的第一導電型半導體層；至少一個第一電極，其位於所述發光結構體的上表面上，與所述第一導電型半導體層電連接；電流阻斷層，其位於所述發光結構體的下表面上；以及第二電極，其位於所述發光結構體的下表面上，與所述第二導電型半導體層電連接； 其中所述第二電極包含：第一反射金屬層，其與所述第二導電型半導體層相接；以及第二反射金屬層，其覆蓋所述電流阻斷層的下表面與所述第一反射金屬層的下表面，所述電流阻斷層與所述第二反射金屬層之間的接著力大於所述電流阻斷層與所述第一反射金屬層之間的接著力，其中所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層隔開，且所述第二導電型半導體層的下表面在所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層之間被暴露出來，且其中所述第二反射金屬層和在所述第一反射金屬層與所述電流阻斷層之間被暴露出來的所述第二導電型半導體層的下表面相接。
  16. 如申請專利範圍第15項所述的發光二極體，其中所述第二反射金屬層包含Al。
  17. 如申請專利範圍第15項所述的發光二極體，其中所述第二反射金屬層的一部分覆蓋所述電流阻斷層的側面，使所述電流阻斷層從所述第一反射金屬層分離。
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