发光二极管芯片的制作方法_2

文档序号:8545325阅读:来源:国知局
管芯片20整体的周边为一种交错的规则形状或不规则的锯齿形,而作为非矩阵的排列。在这种排列下,除了光可以从占据了基板10约60%至80%面积的发光二极管芯片20的上表面输出外,从发光二极管芯片20的侧面输出的光也能被使用。
[0033]将图2、图3与图1相比较,可清楚地得知,在本实施例中,藉由调整发光二极管芯片20的配置,而可在相同的生产成本下,达到最佳的照明效率。
[0034]在本实施例中,发光二极管芯片20以串联的形式连接。请参照图4,图4是本发明一实施例的一种发光二极管芯片的剖面示意图。如图4所示,发光二极管芯片20分布在基板10上,并藉由连结的金属线使彼此电性连接。因为每个发光二极管芯片20的电压约为3.1?3.5伏特,且一组芯片的数量约为18到25个,当芯片以串联的形式连接时,此发光装置的驱动电压在本实施例中约为55.8至87.5伏特。然而,电压最好保持在70?75伏特的较佳电压范围中。此外,除了串联外,发光二极管芯片20亦能视发光装置的实际需求而以并联或串并联的形式连接。
[0035]除了上面描述的实施例外,本发明还揭露了发光二极管芯片20的光输出结构。请参照图5,图5是图4的发光二极管芯片的剖面示意图。如图5所示,发光二极管芯片20包括不透明的P型电极201、透明导电层202、电流阻挡层203、P半导体层204、发光层205、N型电极207、N型半导体层206以及光反射层208。
[0036]其中,光反射层208被设置在基板10上,且位于发光二极管芯片20的底部。N型半导体层206位于光反射层208之上。N型电极207位于N型半导体层206之上。发光层205也位于N型半导体层206上方,但未与N型电极207连接。P型半导体层204位于发光层205上方。透明导电层202位于P型半导体层204之上,且位于发光二极管芯片20的顶部。此外,在透明导电层202内的电流阻挡层203位于P型半导体层204之上。P型电极201位于透明导电层202之上。
[0037]在发光二极管芯片20的结构中,发光层205朝向芯片底部发出的光可藉由发光二极管芯片20的光反射层208反射后向上发出,即可被反射到正确的光输出方向。
[0038]因为一般发光二极管的电流方向是最短的路径,因此大部分的电流会流至非透明P型电极201的下方区域,然后在P型电极201下方产生的光,大部分会被其屏蔽,而导致光输出效率的降低。因此,电流阻挡层203可被用来扩展从电极201流出的电流方向,并且提高发光效率。形成此种结构的制造方法是使用化学气相沉积和蚀刻的方式来沉积绝缘体到装置的结构上,以用于阻断电流的最短路径,而使发光二极管芯片20的电流流经其它路径,进而提高了发光二极管芯片20的亮度或发光效率。
[0039]图6是本发明一实施例的又一种发光二极管芯片的剖面示意图。如图6所示,本实施例的发光二极管芯片30包括N型半导体层206,发光层205,P型半导体层204,电流阻挡层303,透明导电层202,N型电极207和P型电极201。发光层205位于N型半导体层206上。P型半导体层204位于发光层205上。电流阻挡层303位于P型半导体层204上。透明导电层202位于P型半导体层204上,且覆盖电流阻挡层303。N型电极207位于N型半导体层206上,且P型电极201位于与电流阻挡层303相对应的透明导电层202上。举例而言,在本实施例中,透明导电层202的材料包括选自由氧化铟锡(ITO)、氧化锌(ZnO)、氧化铟镓(IGO)、掺铝氧化锌(AZO)、氧化镍(N1)、二氧化钌(Ru02)与石墨烯组成的群组的至少其中之一。此外,在本实施例中,电极201、207的材料,包括选自金属如银、铝、金、铑、铂、钯、镍、铬、铜、钛,和合金如铜铝合金、铜硅铝合金、铝银合金、银镍合金等组成的群组的至少其中之一。
[0040]具体而言,在本实施例中,电流阻挡层303包括多个高折射率层303hl、303h2以及多个低折射率层3031b、30311和30312,其中高折射率层303hl、303h2与低折射率层3031b、30311和30312交互堆栈。如此,藉由交互堆栈高折射率层303hl、303h2与低折射率层3031b、30311和30312来反射从发光层205所发出的光,电流阻挡层303即可形成一个分布式布拉格反射器(Distributed Bragg Reflector, DBR)。
[0041]进一步而言,高折射率层303hl、303h2包括第一高折射率层303hl与第二高折射率层303h2,而低折射率层3031b、30311和30312包括低折射率底层3031b、第一低折射率层30311以及第二低折射率层30312。低折射率底层3031b位于P型半导体层204与第一高折射率层303hl之间。第一低折射率层30311位于第一高折射率层303hl与第二高折射率层303h2之间。第二低折射率层30312位于第二高折射率层303h2与透明导电层202之间。如此,将可藉由调整各高折射率层303hl、303h2与低折射率层3031b、30311与30312的厚度,来提升发光层所发出的光的反射率。
[0042]举例而言,高折射率层303hl、303h2的厚度为0.25 λ/nh,第一低折射率层30311与第二低折射率层30312的厚度为0.25 λ Zn1,低折射率底层3031b的厚度为1.75 λ Zn1,其中λ为发光层205所发出光的波长,nh为这些高折射率层的折射率,且1^为这些低折射率层的折射率。换言之,在本实施例中,低折射率底层3031b的厚度大于其他这些低折射率层30311、30312与这些高折射率层303hl、303h2的厚度。藉由此种配置,从发光层205发出的部分光在射到电流阻挡层303时,将可被电流阻挡层303所反射,从而提高了发光二极管芯片30的光提取效率。此外,在使用发光二极管芯片30的情况下,以大约等于或大于37度的入射角射到电流阻挡层303的光将会因为P型半导体层204与低折射率底层3031b之间的折射率差异而被全反射。
[0043]举例而言,在本实施例中,发光层205发出的光为蓝光,其波长约为450纳米(nm)。此外,高折射率层303hl、303h2的材料包括二氧化钛(T12),且入射光波长约为450nm时,其对蓝光的折射率nh约为2.81-2.82。低折射率层3031b、30311和30312的材料包括二氧化硅(S12),且入射光波长约为450nm时,其对蓝光的折射率Ii1约为1.45-1.49。应注意的是,上述的数值范围仅是用来作为示例,而不用于限制本发明。本领域技术人员可根据从发光层205发出的光的波长或视实际需求来选用具有适当折射率的材料,在此不再赘述。
[0044]此外,电流阻挡层303与P型电极201分别在截面上具有第一宽度Wl与第二宽度W2,且电流阻挡层303的第一宽度Wl大于P型电极201的第二宽度W2。更详细而言,第一宽度Wl与第二宽度W2的比值(W1/W2)大约落在1.4至2.6之间。如此一来,本实施例的发光二极管芯片30的光提取效率、发光效率以及可靠性将可透过发光二极管芯片30中的结构配置而得到提升。应注意的是,上述的数值范围仅是用来作为示例,而不用于限制本发明。以下将搭配图7至图10,来进行进一步的解说。
[0045]图7是图6的发光二极管芯片的一种光路示意图。图8是图6的发光二极管芯片的另一种光路示意图。如图7所示,当部分的光50从发光层205朝P型电极201传递时,未能被电流阻挡层303反射的入射光亦能被透明导电层202与P型电极201所反射,而能提升光的提取效率。另一方面,如图8所示,当部分的光60从发光层205朝P型电极201的邻近区域传递时,会在电流阻挡层303与透明导电层202处折射而穿透电流阻挡层303与透明导电层202,而有助于提升发光效率。如此,发光二极管芯片30的光提取效率与发光效率将可得到提升。
[0046]图9是图6的发光二极管芯片的第一宽度Wl与第二宽度W2之比对光输出效率提升率的曲线图。如图9所示,在本实施例中,当第一宽度Wl与第二宽度W2的比值(W1/W2)大约落在1.4至2.6之间时,光输出效率的提升率会落在0.55%至0.70%之间。换言之,在本实施例中,发光二极管芯片3
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