可提高亮度的發光組件的製作方法
2023-09-24 03:14:25
專利名稱：可提高亮度的發光組件的製作方法
技術領域：
本發明是有關於一種發光組件，尤指一種可提高亮度的發光組件，藉由將反射層設置於透光供電基板上，藉此以提高發光組件的發光亮度。
背景技術：
發光二極體(LED；Light-Emitting Diode)由於具備有壽命長、體積小、耗電量少、反應速度快、無熱輻射及單色性發光的特性及優點，因此被廣泛應用於指示燈、廣告看板、交通號誌燈、汽車車燈、顯示器面板、通訊器具、消費電子等各項產品中。
按，習用發光組件是如圖1所示，主要是於一供電基板19上設置有一發光二極體13(LED)。該發光二極體13是為層疊的第一材料層131及第二材料層133，並分別於第一材料層131及第二材料層133的部分表面上設置有一第一電極171及一第二電極173。該第一電極171及第二電極173是分別透過一導電黏固層18的設置，而與供電基板19的第一供電電路191及第二供電電路193電性相連接，藉此以對發光二極體13提供一電源訊號。
其中，第一材料層131與第二材料層133是分別為一N型半導體材料及一P型半導體材料，並於第一材料層131及第二材料層133的交接位置自然形成有一PN接口。當第一電極171與第二電極173之間存在有一電壓差時，將致使該發光二極體13產生一色光源(正向光源L1及背向光源L2)。
又，為了增加發光二極體13的發光亮度，一般會在發光二極體13的表面設置有一反射層15，藉此可將發光二極體13的光源導出。例如，於第二材料層133的表面設有一反射層15，則該發光二極體13所產生的正向光源L1將直接穿透第一材料層131及透光基板11而至發光二極體13外部；背向光源L2則經由反射層15的反射而引導至發光組件10外部，藉此以提高發光組件11的發光亮度。
於實際應用時，發光二極體13是處在一高溫的環境下，例如，於發光二極體13的製程或使用時所產生的高溫，將有可能會造成反射層15與第二材料層133的結構相混合併遭受破壞，進而影響反射層15的反射效率，致使發光組件10的亮度無法有效提升。
又，背向光源L2是經由反射層15的反射而引導至發光組件10外部，並穿透第一材料層131、PN接口及第二材料層133，致使背向光源L2的亮度被上述材料吸收。當然，亦會因為背向光源L2發光角度的不同，而在透光基板11與反射層15之間形成一全反射的情形，並於多次穿透第一材料層131、第二材料層133及/或PN接口後，方致使背向光源L2導出發光組件10。其中，背向光源L2在多次穿透第一材料層131、第二材料層133及/或PN接口後，更將會造成背向光源L2的強度衰減，進而導致背向光源L2的導出效率不佳。
發明內容
為此，如何設計出一種可提高亮度的發光組件，不僅可有效提高發光二極體的背向光源導出效率，並可避免背向光源有衰減的情形發生，此即為本發明的發明重點。
本發明的主要目的，在於提供一種可提高亮度的發光組件，可有效解決上述習用構造所遭遇的困難。
本發明的次要目的，在於提供一種可提高亮度的發光組件，其中是使得反射層不與發光二極體直接接觸，藉此以避免反射層與第二材料層的材料相互摻雜，以維持反射層的結構的完整。
本發明的又一目的，在於提供一種可提高亮度的發光組件，其中該透光供電基板是選擇由一具高導熱是數的材質所製成，藉此有利於將發光二極體於發光過程中所產生的熱量加以導出。
本發明的又一目的，在於提供一種可提高亮度的發光組件，其中發光二極體所產生的背向光源是由透光供電基板上所設置的反射層所導出，可避免背向光源反覆穿透第一材料層、第二材料層及PN接口時，所造成背向光源的能量及亮度的損失。
本發明的又一目的，在於提供一種可提高亮度的發光組件，其中發光二極體與透光供電基板之間是設置有一透光層，藉此以提高背向光源由發光二極體導入透光供電基板的效率。
為達成上述目的，本發明提供一種可提高亮度的發光組件，其主要構造是包括有至少一發光二極體，是包含有一第一材料層及一第二材料層的層疊，並於第一材料層上設置有至少一第一電極，而第二材料層上則設置有至少一第二電極；一透光供電基板，透光供電基板上是設置有至少一第一供電電路及至少一第二供電電路，其中第一供電電路是與第一電極電性相連接，而第二供電電路則與第二電極電性相連接；及一反射層，是設置於透光供電基板的下表面。
又，本發明亦提供另一種可提高亮度的發光組件，主要是包括有一透光供電基板，並於透光供電基板的上表面設置有至少一發光二極體，而透光供電基板的下表面則設置有一反射層。
圖1為習用發光組件的剖面示意圖。
圖2為本發明可提高亮度的發光組件一較佳實施例的剖面示意圖。
圖3為本發明又一實施例的剖面示意圖。
圖4為本發明又一實施例的剖面示意圖。
圖5為本發明又一實施例的剖面示意圖。
附圖標記說明10發光組件；11透光基板；13發光二極體；131第一材料層；133第二材料層；15反射層；171第一電極；173第二電極；18導電黏固層；19供電基板；191第一供電電路；193第二供電電路；20發光組件；21透光基板；23發光二極體；231第一材料層；233第二材料層；25反射層；271第一電極；273第二電極；28導電黏固層；29透光供電基板；291第一供電電路；293第二供電電路；30發光組件；32附著層；34透光層；36透光導電層；40發光組件；42障蔽層；451第一反射層；453第二反射層；48導電黏固層；481黏固層；50發光組件；521絕緣層；523障蔽層；55反射層；59透光供電基板；591第一供電電路；593第二供電電路。
具體實施例方式
首先，請參閱圖2所示，是為本發明可提高亮度的發光組件一較佳實施例的剖面示意圖。如圖所示，本發明所述的發光組件20，主要是於一透光供電基板29上表面設置有至少一發光二極體(LED)23，而透光供電基板29的下表面則設置有一反射層25。該發光二極體23是為第一材料層231及第二材料層233的層疊。而第一材料層231及第二材料層233是分別為一N型半導體材料及一P型半導體材料，並於第一材料層231與第二材料層233交界處自然形成有一PN接口。
透光供電基板29是選擇由一具透光特性的材質，且其熱膨脹是數是與發光二極體23的熱膨脹是數相近，藉此將有利於進行發光二極體23與透光供電基板29的設置，並可避免因溫度上升而造成發光二極體23與透光供電基板29有分離的情形發生。又，除了考慮透光供電基板29的透光特性及熱膨脹是數外，同時亦可選擇一具有良好導熱效率的材質作為透光供電基板29的材料，以有利於將發光二極體23在發光過程中所產生的熱量導出，例如，透光供電基板29的熱傳導是數是大於35w/m.k。藉此透光供電基板29是可選擇由藍寶石(sapphire)或碳化矽(SiC)的其中的一材質所製成者。
第一材料層231的部分表面上是設置有至少一第一電極271，而第二材料層233的部分表面上則設置有至少一第二電極273。其中，第一電極231是透過導電黏固層28的使用，而與透光供電基板29上所設置的第一供電電路291相連接；第二電極233亦透過導電黏固層28的使用，而與透光供電基板29上所設置的第二供電電路293相連接。藉由第一供電電路291及第二供電電路293所提供的電源訊號，將致使發光二極體23達到發光的目的。又，導電黏固層28是可為錫球、共金、金對金、金球對金或金球對金屬材質所組成。
透光供電基板29上是設置有一反射層25，例如，反射層25是設置於透光供電基板29的下表面，而第一供電電路291及第二供電電路293則設置於透光供電基板29的上表面。此時，發光二極體23所產生的正向光源L1將直接穿透第一材料層231及透光基板21，至發光組件20外部。而背向光源L2將穿透第二材料層233及透光供電基板29，並經由透光供電基板29上所設置的反射層25的反射，而引導至發光組件20外部。
由於反射層25是設置於透光供電基板29上，藉此將可避免反射層25如習用構造一般，容易與發光二極體23的第二材料層233相互摻雜，以維持反射層25的結構的完整性及反射效率，並有利於將發光二極體23所產生的背向光源L2導出。又，背向光源L2是由反射層25的反射所導出，將可避免如習用構造一般，背向光源L2因單次或反覆穿透第一材料層(131)、第二材料層(133)及PN接口所造成背向光源L2的能量及亮度的損失。
反射層25是可為一具反射特性的金屬層，例如，由鋁、銀等材質所構成。當然，於本發明另一實施例中，該反射層25亦可為一具高反射率的光子晶體結構(photonic crystal)或一具高反射率多層膜反射鏡，例如由TiO2、SiO2、Al2O3及其組合式的其中的一材質所製成，而有利於反射層25的反射效率的提升。
發光二極體23的材料是可選擇為一氮化合物、一四元化合物或一三元化合物，而透光基板21則可選擇為一透光性良好的材質，如藍寶石、碳化矽、磷化鎵、磷砷化鎵、硒化鋅、硫化鋅及硒硫化鋅的其中的一。
再者，請參閱圖3所示，是為本發明可提高亮度的發光組件又一實施例的剖面示意圖。如圖所示，本發明所述的發光組件30主要是將一發光二極體23以一反裝晶片(Flip Chip)方式設置於一透光供電基板29上。其中，發光二極體23的第二材料層233是透過一透光導電層36，而與第二電極273電性相連接。藉由透光導電層36的設置將有利把第二電極273所供給的電源訊號平均分散於第二材料層233，以提高發光二極體23的發光面積及均勻度。
發光二極體23及透光供電基板29之間是設置有一透光層34，並藉由控制透光層34的折射率，例如，使得透光層34的折射率n2介於第二材料層233(或透光導電層36)的折射率n1及透光供電基板29的折射率n3之間。以提高背向光源L2由發光二極體23導入透光供電基板29內部的比例，進而有利於提高背向光源L2的導出效率。當然，透光層34亦可選擇由一與透光供電基板29相同的材質所製成者。
又，透光供電基板29的下表面是透過一附著層(adhesion layer)32的使用而完成反射層25的設置。特別當反射層25是選擇由一金屬材質所製成時，藉由附著層32的設置將更有利提高反射層(金屬反射層)25與透光供電基板29的附著度。其中，附著層32是可選擇由氧化鋁或氧化矽等材料所製成。
接續，請參閱圖4所示，是為本發明又一實施例的剖面示意圖。如圖所示，本發明所述的發光組件40主要是將發光二極體23的第一電極271及第二電極273，透過共金或、金對金、金球對金或金球對金屬方式分別設置於透光供電基板29的第一供電電路291及第二供電電路293上，例如，導電黏固層48是選擇為一共金材質。並於第一供電電路291及第二供電電路293下方依序設置有一障蔽層42及一第一反射層451，換言的，於第一供電電路291與透光供電基板29及第二供電電路293與透光供電基板29之間，是存在有障蔽層42及第一反射層451。
又，於透光供電基板29的下表面是設置有一第二反射層453，藉此有部分的背向光源L2將會在第一反射層451及第二反射層453之間反覆進行全反射，直到將背向光源L2導出發光組件40。其中，透光供電基板29對背向光源L2而言是具有高穿透率的特性，因此即便背向光源L2反覆穿透該透光供電基板29，亦不容易造成背向光源L2能量及亮度的耗損，而有利於提高背向光源L2的導出效率。當然，第一反射層451及第二反射層453是可選擇由相同的材質所製成者。
於本發明所述的實施例中，第一反射層451與第一供電電路291及第二供電電路293之間是設置有一障蔽層42，然而於本發明另一實施例中亦可選擇不設置有障蔽層42。換言的，是將第一反射層451直接設置於第一供電電路291及第二供電電路293上。當然，第一供電電路291及第二供電電路293亦可選擇為一具反射特性的材質，藉此將可在不設置有第一反射層451及障蔽層42的條件下，達到反射背向光源L2的目的。
透光供電基板29的下表面是設置有第二反射層453，而第二反射層453上是可增設有一黏固層481，藉此將有利於將發光組件40與其它裝置進行黏合。又，該第一反射層451的設置區域是可加以延伸，而不局限於第一供電電路291、第二供電電路293及/或障蔽層42的垂直延伸位置。
最後，請參閱圖5所示，是為本發明又一實施例的剖面示意圖。如圖所示，本發明所述的發光組件50主要是於一透光供電基板59上設置有至少一發光二極體23。其中透光供電基板59是可選擇由一具透光導電特性的材質所製成，例如，碳化矽(SiC)。並可直接透過透光導電基板59對發光二極體23的第一電極271或第二電極273進行供電。
於本發明所述的實施例中，是將第一供電電路591及第二供電電路593設置於透光供電基板59的不同表面，並使得第一供電電路591與第一電極271電性相連接，而第二供電電路593則與第二電極273電性相連接。例如，將第二供電電路593及反射層55設置於透光供電基板59的下表面，而將第一供電電路591設置於透光供電基板59的上表面，並於第一供電電路591與透光供電基板59之間增設有一絕緣層521。
此時，是可對透光供電基板59下表面所設置的第二供電電路593輸入一電源訊號，該電源訊號將經由透光供電基板59而傳遞至第二電極273。由於第一供電電路591與透光供電基板59之間是存在有該絕緣層521，致使存在於透光供電基板59內的電源訊號，將不至於傳遞至第一供電電路591，亦不會造成發光二極體23有短路的情形發生。
當然，亦可再對第一供電電路591及第二供電電路593的設置位置進行調整，例如，將第一供電電路591及反射層55設置於透光供電基板59的下表面，而將第二供電電路593設置於透光供電基板59的上表面，並於第二供電電路593與透光供電基板59之間設置有該絕緣層521。
又，是可於反射層55上依序設置有一障蔽層523及一黏固層481，換言的，是於黏固層481與反射層55之間增設有該障蔽層523。藉此將可於粘固層481設置時，有效維持反射層55的結構的完整性及反射效率。
於本發明上述所有實施例中，發光二極體23皆設置於一透光基板21上，然而，於實際應用時是可將發光二極體23上所設置的透光基板21加以移除。
惟以上所述者，僅為本發明的一較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施的範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於本發明的申請專利範圍內。
權利要求
1.一種可提高亮度的發光組件，是包括有至少一發光二極體，是包含有一第一材料層及一第二材料層的層疊，並於該第一材料層上設置有至少一第一電極，而該第二材料層上則設置有至少一第二電極；以及一透光供電基板，該透光供電基板上是設置有至少一第一供電電路及至少一第二供電電路，其中該第一供電電路是與該第一電極電性相連接，而該第二供電電路則與該第二電極電性相連接，其特徵在於還包括一反射層，是設置於該透光供電基板的下表面。
2.如權利要求1所述的發光組件，其中該發光二極體及該透光供電基板之間是設置有一透光層。
3.如權利要求2所述的發光組件，其中該透光層的折射率是介於該第二材料層的折射率及該透光供電基板的折射率之間，又，該透光層及該透光供電基板由相同的材質所製成。
4.如申請專利範圍第1項所述的發光組件，其中該第二材料層與該第二電極之間尚設置有一透光導電層。
5.如權利要求1所述的發光組件，其中該發光二極體的第一電極及第二電極，是透過一導電黏固層的設置，而分別與該透光供電基板的第一供電電路及第二供電電路相連接，又，該導電黏固層是可選擇為錫球、共金材質、金球對金及金球對金屬的其中的一。
6.如權利要求1所述的發光組件，其中該反射層上是設置有一黏固層，而反射層及該黏固層之間則設有一障蔽層。
7.如權利要求1所述的發光組件，其中該透光供電基板與該第一供電電路及該第二供電電路之間是增設有一反射層，而該反射層與該第一供電電路及該第二供電電路之間是設置有一障蔽層。
8.如權利要求1所述的發光組件，其中該第一供電電路及該第二供電電路是設置於該透光供電基板的上表面，並分別與該發光二極體的第一電極及第二電極相連接，而該反射層是設置於該透光供電基板的下表面。
9.如權利要求1所述的發光組件，其中該透光供電基板是由一具透光導電特性的材質所製成，而該第一供電電路是設置於該透光供電基板的上表面，並於該第一供電電路及該透光供電基板之間設置有一絕緣層；該第二供電電路及該反射層則設置於該透光供電基板的下表面，且該第二供電電路是透過該透光供電基板而與該第二電極電性相連接。
10.如權利要求1所述的發光組件，其中該透光供電基板是由一具透光導電特性的材質所製成，而該第二供電電路是設置於該透光供電基板的上表面，並於該第二供電電路及該透光供電基板之間設置有一絕緣層；該第一供電電路及該反射層則設置於該透光供電基板的下表面，且該第一供電電路是透過該透光供電基板而與該第一電極電性相連接。
11.如權利要求1所述的發光組件，其中該發光二極體上是設置有一透光基板，而該反射層及該透光供電基板之間則增設有一附著層，又，該透光供電基板是選擇為藍寶石及碳化矽的其中的一，而該反射層則選擇為金屬層、多層膜反射鏡及光子晶粒結構的其中的一。
全文摘要
本發明是有關於一種發光組件，尤指一種可提高亮度的發光組件，主要是使得一發光二極體上的第一電極及第二電極，分別與一透光供電基板上的第一供電電路及第二供電電路電性相連接，而達到對發光二極體進行供電的目的，又於透光供電基板的另一表面上設置有一反射層，其中發光二極體所產生的背向光源將直接穿透發光二極體及透光供電基板，並經由透光供電基板上所設置的反射層導出發光二極體及透光供電基板，藉此以提高發光組件的發光亮度。
文檔編號H01L23/498GK1851949SQ20061008302
公開日2006年10月25日 申請日期2006年5月29日 優先權日2006年5月29日
發明者林三寶 申請人:林三寶