具有梯形側邊斜面的發光二極體結構的製作方法
2023-05-02 08:25:21
專利名稱：具有梯形側邊斜面的發光二極體結構的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種發光二極體結構，尤指一種具有梯形側邊斜面的發光二極體結構。
背景技術：
由於近代石化能源逐漸匱乏，對節能產品需求日益擴大，因此發光二極體(LED)的技術有長足的進步。而在石油價格不穩定的條件之下，全球各個國家積極地投入節能產品的開發，將發光二極體應用於省電燈泡便是此一趨勢下的產物。此外，隨著發光二極體技術的進步，白光或其它顏色(例如藍光)發光二極體的應用也逐漸廣泛，現今其應用已可包括液晶顯示器(IXD)的背光板、印表機、用於計算機的光學連接構件、指示燈、地面燈、 逃生燈、醫療設備光源、汽車儀表及內裝燈、輔助照明、主照明...等。發光二極體除了由於耗電低、不含汞、壽命長、二氧化碳排放量低等優勢外，全球各國政府禁用汞的環保政策，也驅使研究人員投入白光發光二極體的研發與應用。在全球環保風潮方興未艾之際，被喻為綠色光源的發光二極體可符合全球的主流趨勢，如前所指，其已普遍應用於3C產品指示器與顯示裝置之上；而再隨著發光二極體生產良率的提高，單位製造成本也已大幅降低，因此發光二極體的需求持續增加。承前所述，此刻開發高亮度的發光二極體已成為各國廠商的研發重點，然而當前的發光二極體仍存在缺陷，使得發光效率無法達到最佳狀態。於過去技術中，曾選擇採用覆晶式結構或是垂直式電極結構來提升發光效率。由於一般發光二極體是採用將藍寶石基板直接黏在杯座上的封裝方式；然而這樣的封裝方式會使光在輸出時，會受到黏接墊片及金屬打線的阻擋而導致發光亮度降低，因此有採用覆晶式結構來改善光會被阻擋的缺陷。還有一種改善方式則為使用電流阻擋層。一般發光二極體的電流方向為最短路徑，如此將使大部分的電流皆注入P型電極下方的區域。這樣將導致大部分的光聚集在P型電極下方，因而使所產生的光被P型電極所阻擋而無法大量輸出，造成光輸出功率下降。因此，可使用電流阻擋層(Current Blocking Layer)來改善,此方法是使用蝕刻與化學氣相沉積的方式，來將絕緣體沉積於組件結構中。用來阻擋最短的路徑，因此使發光二極體的電流往其餘路徑來流動，進而使組件的光亮度提升。然而，該些方法並非針對發光二極體的發光層是全方向發光的特性，而發光二極體於使用上並非全方向都能採光，因此往非理想出光方向發散的光線將無法被有效利用，形成能量的浪費。因此，本實用新型針對發光二極體結構的做進一步突破，以結構上的特殊設計使光得以由上方大量出光，以提升發光二極體的發光效率。
實用新型內容本實用新型的主要目的，是提供一種具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其具有梯形側邊斜面，使部分發光層所產生的光可經由斜面產生折射，使光能較均勻地發散，提高出光效率。本實用新型的次要目的，是提供一種具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其上層表面積小於下層，因此發光層的側邊部分可以直接向上方出光，而不需經由半導體層的影響而造成光衰減。本實用新型的技術方案是一種具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其是包含:一光學反射層；一 P型半導體層，是設於該光學反射層的上方；一發光層，是設於該P型半導體層的上方；及一 N型半導體層，是設於該發光層的上方；其中，該光學反射層的一底部長度大於該N型半導體層的一頂部。本實用新型中，其中該光學反射層的二側邊是連接於該P型半導體層的二側邊，更進一步與該發光層及該N型半導體層的二側邊相連接，且該光學反射層、該P型半導體層、該發光層與該N型半導體層的二側邊分別呈一平面。本實用新型中，更進一步包含一金屬導電層，是設於該光學反射層的下方。本實用新型中，更進一步包含一基板，是設於該金屬導電層的下方。本實用新型具有的有益效果透過本實用新型的具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，該發光層20所產生的光亮將可集中由發光二極體的上方均勻發散，且減少光行進中所會受到的遮蔽，進而提高發光二極體的出光效率。
圖I :其為本實用新型的一較佳實施例的結構示意圖。圖號對照說明ION型半導體層101頂部20發光層30P型半導體層40光學反射層401底部50金屬導電層60基板70N型電極 80P型電極具體實施方式
為使對本實用新型的結構特徵及所達成的功效有更進一步的了解與認識，用以較佳的實施例及附圖配合詳細的說明，說明如下於先前技術的該些發光二極體結構，其因為發光二極體的發光層所發的光皆為全向性。因此有部份的光可能會向非理想出光方向發射出去，些光對無法提高發光效率而造成浪費。故本實用新型藉由結構上的改良來集中並提升發光效率。且此發光二極體結構應用廣泛，除了一般基礎的發光二極體之外，亦適合用於高壓發光二極體(HVLED)、交流電發光二極體(ACLED)等領域。首先請參考圖1，本實用新型的具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其包含一光學反射層40 P型半導體層30 發光層20 N型半導體層10 ;—底部401及一頂部101。其中，該P型半導體層30，是設於該光學反射層40的上方；該發光層20，是設於該P型半導體層30的上方；及該N型半導體層10，是設於該發光層20的上方；該底部401為該光學反射層40橫切面的下邊緣長度；而該頂部101則為該N型半導體層10橫切面的上邊緣長度。除了上述組件之外，再請參考圖I，本實用新型的具有梯形側邊斜面的發光二極體 結構更進一步包含一金屬導電層50 ;—基板60 N型電極70及一 P型電極80 ;其中，該金屬導電層50是設於該光學反射層40的下方；該基板60是設於該金屬導電層50的下方；該P型電極80是設於該金屬導電層50的上方；而至於該N型電極70，則是設於該N型半導體層10的上方。本實用新型的關鍵技術特徵為透過改變結構而提升發光二極體的發光效率。再請參考圖1，本實用新型中，除了該底部401長度小於該頂部101之外，該光學反射層40的二側邊是連接於該P型半導體層30的二側邊，並更進一步與該發光層20及該N型半導體層10的二側邊相連接。除此之外，該光學反射層40、該P型半導體層30、該發光層20與該N型半導體層10的二側邊分別呈一平面。在此結構之下，本實用新型於該光學反射層40以上至該N型半導體10以下，以橫切面觀之，其為一上窄下寬的梯形結構。而該金屬導電層50的一側邊與該光學反射層40的一側邊相連接，因製程上的結果而亦為一平滑斜面。於前述的結構之下，本實用新型的光亮自發光層20產生後，由於光線是全向性發光，因此有部分的光將往發光二極體的側邊行進，而此些光透過本實用新型於側邊的斜面設計，當部分光欲由側邊平行發散出時，將會受到側邊斜面的影響而發生折射。而該些折射的光可提高發光二極體靠近邊緣部分的光強度，使光發散的範圍更廣且均勻。而除了往兩側平行行進的光線之外，部分光線則是往該發光層20的下方行進，此時透過該光學反射層40的反射功能,原本將由發光二極體下方發散的光將可被直接反射往發光二極體上方行進，回到了理想的出光方向，此亦達到光亮集中出光的效果。至於側邊的斜面結構除了上述折射的功能之外，還有減少該發光層20受到上層其餘層面的遮蔽而遭削弱出光效果的功能。於本實用新型的結構中，該發光層20的邊緣將不會被該N型半導體層10遮蔽；雖然該N型半導體層10可容許光線通過，但多少會有光亮在此層被吸收，使光亮度減少。而透過本實用新型的結構，該發光層20的周邊光線可不受遮蔽而順利出光。除了在設計上針對集中光線方向而為的結構改良之外，本實用新型為使電流可確實導通，因此在該光學反射層40的下方設置有該金屬導電層50。本實用新型於應用時，電流自該P型電極80流入，經位於其下的該金屬導電層50傳導，再向上分別流經該光學反射層40、該P型半導體層30、該發光層20及該N型半導體層10，最後再由該N型電極70導出，故本實用新型的具有梯形側邊斜面的發光二極體結構為一具有可行性的結構。透過此具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，該發光層20所產生的光亮將可集中由發光二極體的上方均勻發散，且減少光行進中所會受到的遮蔽，進而提高發光二極體的出光效率。[0040]綜上所述，僅為本實用新型的較佳實施例而已，並非用來限定本實用新型實施的範圍，凡依本實用新型權利要求範圍所述的形狀、構造、特徵及精神所為的均等變化與修飾，均應包括於 本實用新型的權利要求範圍內。
權利要求1.一種具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其特徵在於，其是包含 一光學反射層； 一 P型半導體層，是設於該光學反射層的上方； 一發光層，是設於該P型半導體層的上方；及 一 N型半導體層，是設於該發光層的上方； 其中，該光學反射層的一底部長度大於該N型半導體層的一頂部。
2.如權利要求I所述的具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其特徵在於，其中該光學反射層的二側邊是連接於該P型半導體層的二側邊，更進一步與該發光層及該N型半導體層的二側邊相連接，且該光學反射層、該P型半導體層、該發光層與該N型半導體層的二側邊分別呈一平面。
3.如權利要求I所述的具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其特徵在於，更進一步包含一金屬導電層，是設於該光學反射層的下方。
4.如權利要求I所述的具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，其特徵在於，更進一步包含一基板，是設於該金屬導電層的下方。
專利摘要本實用新型涉及一種具有梯形側邊斜面的發光二極體結構，可用於諸如一般發光二極體、高壓發光二極體、交流電發光二極體等發光二極體領域；其發光區域非具有垂直側邊，而是為平滑斜面；透過其光學反射層、P型半導體層、發光層與N型半導體層等層面的側邊所共同延續出的平滑面，配合光學反射層的功能，使光線可以由發光二極體的上方均勻出光。且透過暴露出部分發光層的設計，亦減少光線遭遮蔽而遭吸收減弱的效果，進而同時增加發光二極體的出光效率。
文檔編號H01L33/24GK202363508SQ20112045680
公開日2012年8月1日 申請日期2011年11月14日 優先權日2011年11月14日
發明者黃國瑞 申請人:鼎元光電科技股份有限公司竹南分公司