专利名称：发光二极体光源模组及其制造方法
技术领域：
本发明是关于一种发光二极体光源模组及其制造方法。
背景技术：
发光二极体(LED)是一种固态半导体组件，其利用二极管内分离的二个载子-负电的电子与正电的电洞-相互接合产生的过剩能量以光子形式释放而发光，属于冷光发光。只要在发光二极体组件两端通入极小电流便可发光。LED因其使用的材料不同，其内电子、电洞所占的能阶亦有所不同，能阶的高低差影响结合后光子的能量大小而产生不同波长的光，从而显示不同颜色，如红、橙、黄、绿、蓝或不可见光等。LED产品优点为寿命长、省电、较耐用、耐震、牢靠、适于量产、体积小、反应快。
由结晶半导体制作而成的LED装置被广泛用于显示组件。该种LED装置的基板大部份为III-V族化合物半导体，所谓III-V族化合物半导体，是指元素周期表中的第III主族元素硼、铝、镓、铟、铊与第V主族元素氮、磷、砷、锑、铋相结合生成的化合物半导体，如砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)、氮化镓(GaN)和磷砷化镓(GaAsP)等，其特性为高频、高抗辐射性及高基板绝缘性，可广泛应用于各种通讯类高频电子商品，如行动电话等。其中磷砷化镓(GaAsP)及砷化镓(GaAs)广泛应用于LED领域。
然而，发光二极体产生的光可视角度较窄，于屏幕周围成120度以上的角度观察时则有显像失真现象。且该III-V族化合物半导体亦存在低热传导性缺点，使得发光二极体面光源产生的热量无法快速有效地排出，因此该类LED只能应用于低功率、小屏幕的显示组件，这限制了其进一步应用。
发明内容以下，将以实施例说明一种可获得较宽视角范围，进一步还可提供良好散热性能的发光二极体光源模组以及其制造方法。
该发光二极体光源模组依次包括一基板、一接合层、一发光二极体层和一散射层，该散射层含有纳米二氧化硅粒子。
该发光二极体光源模组的接合层材质为金、铝或银。
以及，提供一种发光二极体光源模组的制造方法，其包括如下步骤提供一辅助基板与一基板；在该辅助基板上形成一发光二极体层；在该基板表面形成一接合层；进行接合制程，将该发光二极体层接合在接合层表面；除去辅助基板；及在该发光二极体层表面沉积一散射层，该散射层中具有纳米二氧化硅粒子。
相较于现有技术，本发明中由发光二极体层发出的光线，部份直接射至散射层，另一部份经反射层反射回散射层，所有射至散射层的光线经散射层中纳米粒子作用后均可改变原来的路径，散射至各个方向，因此可获得较宽的视角范围。
因该接合层的材质为金属，具有良好的导热性能，由发光二极体层产生的热量可被快速传导至基板，该基板的材质为硅，因硅的热传导率高于传统的砷化镓，因而与传统发光二极体灯源相比，其导热性能更好。
另外，因该反射层的高反射作用，使得该发光二极体光源模组光利用率提高，出射光辉度增强。
图1是本发明实施例发光二极体光源模组的结构示意图。
图2是本发明实施例发光二极体光源模组的制作方法示意图。
图3是本发明实施例发光二极体光源模组光线传输机理示意图。
图4是本发明实施例发光二极体光源模组与传统LED光源的光输出特性对比曲线示意图。
图5是本发明实施例发光二极体光源模组散热机理示意图。
具体实施方式请参阅图1，是本发明实施例发光二极体光源模组的结构示意图。该发光二极体光源模组100依次包括一基板110、一透明层120、一反射层130及一接合层140、一发光二极体层150及一散射层160。
其中，该基板110的材质为硅，其表面粗糙度为0.1纳米～0.3纳米。
该透明层120的材质为二氧化硅，其厚度为5纳米～20纳米。该透明层120是采用热氧化或反应性溅镀沉积方法形成。
该反射层130的材质为金属合金AuX，AlY或AgZ，X代表铍、锂、银或铜，Y代表铜、铍或镁，Z代表铍、锂或铝。该反射层130的厚度为10纳米～200纳米，优选20纳米～50纳米，其反射率高于90％。
该接合层140的材质为高传导性金属，如金、铝或银，其厚度为5纳米～20纳米。
该散射层160的厚度为100纳米～500纳米，其主要成分是纳米二氧化硅(SiO2)粒子，该粒子的尺寸为2纳米～20纳米，优选5纳米～10纳米。该散射层160的作用是作为出光面，使光线在该层的纳米粒子作用下产生多重光散射，从而获得更宽范围的光线分布。
请参阅图2，是发光二极体光源模组的制作方法示意图。如图2(a)所示，首先提供一辅助基板170，其材质为砷化镓(GaAs)，还可为磷砷化镓(GaAsP)、砷镓化铝(AlGaAs)等III-V族化合物半导体。于该辅助基板170上均匀地沉积(Deposit)一发光二极体层150，亦可采用旋覆、均匀涂覆、预涂以及化学气相沉积法等方式。
如图2(b)所示，提供一基板110，其材质为硅，并将其表面抛光，使该基板110的表面粗糙度为0.1纳米～0.3纳米。于该基板110表面形成一透明层120，该透明层120的材质为二氧化硅，厚度介于5纳米～20纳米，其是采用热氧化或反应性溅镀沉积而成。
于该透明层120表面沉积一反射层130，该反射层130的材质为金属合金如AuX，AlY或AgZ，X代表铍、锂、银或铜，Y代表铜、铍或镁，Z代表铍、锂或铝。该反射层130的厚度为10纳米～200纳米，优选20纳米～50纳米，其反射率高于90％。该反射层130是以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法沉积而成。
于该反射层130表面以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法形成一接合层140，该接合层140为金属导体层，其材质为金、铝或银，厚度为5纳米～20纳米。
如图2(c)所示，将图2(a)所示的辅助基板170及发光二极体层150反转，并覆于图2(b)所示的接合层140表面，进行接合制程，接合温度为200℃～400℃。140将该发光二极体层150接合于该接合层140表面。
如图2(d)所示，以化学蚀刻、化学机械研磨、溅镀蚀刻或电浆蚀刻等方式除去该辅助基板170。剩余部份为发光二极体层150、接合层140、反射层130、透明层120及基板110。
如图2(e)所示，于该发光二极体层150表面沉积一散射层160，其厚度为100纳米～500纳米。该散射层160中具有纳米二氧化硅粒子，该粒子的尺寸为2纳米～20纳米，优选5纳米～10纳米，其作用是形成多重散射使得光线可被扩散至较宽的角度范围。该散射层160为光出射面，因此可得到较宽视角范围。
如此，完成发光二极体光源模组的制作。
图3是本发明实施例发光二极体光源模组100光线传输机理示意图。图中箭头所示为光线行进方向。由发光二极体层150发出的光线，部份直接射至散射层160，经散射层160中纳米粒子作用后改变原来的路径，散射至各个方向，可获得较宽的视角范围。另一部份射至反射层130，经该反射层130的高反射作用，被充分反射回散射层160，从而使得该发光二极体光源模组100光利用率提高，出射光辉度增强。
图4是本发明实施例发光二极体光源模组与传统LED光源的光输出特性对比曲线示意图。其中横坐标轴代表输入电流(I)，单位为毫安(mA)，纵坐标轴代表辉度(W)。曲线b为本发明实施例发光二极体光源模组的光输出特性，曲线a为传统LED光源的光输出特性。由图中曲线可以看出，本发明发光二极体光源模组具有更高的发光效率。
图5是本发明实施例发光二极体光源模组100散热机理示意图。因该接合层140、该反射层130的材质均为金属，具有良好的导热性能，由发光二极体层150产生的热量可被快速传导至基板110，该基板110的材质为硅，因硅的热传导率高于传统的砷化镓，因而与传统发光二极体灯源相比，其导热性能更好。图中箭头所示为热量传输方向。
因此，本发明实施例发光二极体光源模组可提高出光辉度，并具有良好散热效果。
本发明实施例发光二极体光源模组可用于各类显示产品、电视机、笔记型计算机、手机及汽车电子产品等。
相对于全国电视系统委员会(National Television Systems Committee，NTSC)制式规范而言，一般采用冷阴极萤光灯管的液晶电视只能达到该规范的70％，采用本发明实施例发光二极体光源模组的LED电视系统可达到该制式规范的105％。
权利要求
1.一种发光二极体光源模组，其依次包括一基板、一接合层、一发光二极体层和一散射层，该散射层含有纳米二氧化硅粒子。
2.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该纳米二氧化硅粒子的尺寸为2纳米～20纳米。
3.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该散射层的厚度为100纳米～500纳米。
4.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该基板的材质为硅。
5.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该接合层的材质为金、铝或银。
6.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该接合层的厚度为5纳米～20纳米。
7.如权利要求1所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该发光二极体光源模组进一步包括位于基板与接合层间的一透明层。
8.如权利要求7所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该透明层的材质为二氧化硅。
9.如权利要求7所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该透明层的厚度为5纳米～20纳米。
10.如权利要求7所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该发光二极体光源模组进一步包括位于透明层与接合层间的一反射层。
11.如权利要求10所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该反射层的材质为金属合金。
12.如权利要求11所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该金属合金为Au、AlY或AgZ，其中X代表铍、锂、银或铜，Y代表铜、铍或镁，Z代表铍、锂或铝。
13.如权利要求10所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该反射层的厚度为10纳米～200纳米。
14.如权利要求10所述的发光二极体光源模组，其特征在于，该反射层的反射率为90％以上。
15.一种发光二极体光源模组的制造方法，其包括如下步骤提供一辅助基板与一基板；在该辅助基板上形成一发光二极体层；在该基板表面形成一接合层；进行接合制程，将该发光二极体层接合于接合层表面；除去辅助基板；及在该发光二极体层表面形成一散射层，该散射层中含有纳米二氧化硅粒子。
16.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该辅助基板的材质为III-V族化合物半导体。
17.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该发光二极体层是采用沉积、旋覆、均匀涂覆、预涂或者化学气相沉积法形成。
18.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该接合层是以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法形成。
19.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该接合制程的接合温度为200℃～400℃。
20.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该除去辅助基板的制程是以化学蚀刻、化学机械研磨、溅镀蚀刻或电浆蚀刻方式完成。
21.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该散射层是溅镀沉积而成。
22.如权利要求15所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，形成该接合层前，进一步包括一在该基板表面形成一透明层的步骤。
23.如权利要求22所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该透明层是采用热氧化或反应性溅镀沉积方法形成。
24.如权利要求22所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，在形成透明层后，进一步包括一在该透明层表面形成一反射层的步骤。
25.如权利要求24所述的发光二极体光源模组的制造方法，其特征在于，该反射层是以反应式直流溅镀或者反应式射频溅镀方法形成。
全文摘要
本发明提供一种发光二极体光源模组，其依次包括一基板、一接合层、一发光二极体层和一散射层，该散射层中具有纳米二氧化硅粒子。该发光二极体光源模组进一步包括一位于基板与接合层间的一透明层及一反射层。本发明还提供一种发光二极体光源模组的制造方法，其包括如下步骤提供一辅助基板与一基板；在该辅助基板上形成一发光二极体层；在该基板表面形成一接合层；进行接合制程，将该发光二极体层接合于接合层表面；除去辅助基板；及在该发光二极体层表面沉积一散射层，该散射层中具有纳米二氧化硅粒子。在形成接合层前，该方法进一步包括一在该基板表面形成一接合层及在该接合层表面形成一反射层的步骤。
文档编号H01L33/00GK1925173SQ200510036989
公开日2007年3月7日 申请日期2005年8月29日 优先权日2005年8月29日
发明者陈杰良 申请人:鸿富锦精密工业(深圳)有限公司, 鸿海精密工业股份有限公司