CN203150598U - 发光组件基板以及发光组件 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种发光组件基板以及发光组件，其中发光组件基板包括蓝宝石基材，此蓝宝石基材包括由多个圆锥体所构成的表面，各个圆锥体高度的范围为1.4μm至1.9μm，各个圆锥体的直径范围为2.4μm至2.9μm，各个圆锥体底部与蓝宝石基材水平表面形成的底角范围为40°至80°，多个圆锥体在蓝宝石基材上为均匀分布且彼此不接触，相邻两个圆锥体顶点间的距离的范围为2.5μm至3.5μm，相邻两个圆锥体底部的距离的范围为0.1μm至0.6μm。进一步地，发光组件基板还包括覆盖在蓝宝石基材上方的一层中介层，以增加磊晶成长的速度，进而增加产出。

Description

发光组件基板以及发光组件

技术领域

本实用新型关于一种发光组件基板以及发光组件，特别是一种具有良好的光萃取效率及加快磊晶速度的发光组件基板。

背景技术

现代发光组件，利用光电效应原理，通过激发的电子与电洞的结合，将电能转换为光的形式，进行量产时使用半导体制程，现代发光组件中最为普遍应用的为发光二极管。发光二极管具有组件寿命长、冷光发光、低耗电量、反应速度快及无需暖灯时间等等优点，且通过半导体制程，使其还具有体积小、坚固耐冲击及容易大量生产等优点，更可根据应用需求而制成数组或是及小型光学组件。

近年来能源价格高涨，追求节能减碳成为全球趋势，为进一步提升发光二极管的应用范围，如何以较低的能源消耗达成较高的发光效率成为学术界及产业界不约而同的研究发展目标。理论上，当电子与电洞结合而发散的光线可以全部辐射至外界，达到100%的发光效率，但是在实际的情况下，发光二极管组件内部的结构及材质会造成各种光线传递的损耗，因而降低光线传递到外界的发光效率。

为提升发光二极管的发光效率，图案化技术已经被应用在蓝宝石基材，例如图1所显示的发光二极管基板100是一种蓝宝石基材110，在蓝宝石基材的表面130配置许多底部150为三角形的三角锥体结构120，以散射由发光二极管内部发出的光线，避免全反射发生，并增加光线穿透出发光二极管表面的机率。为了增加发光效率，三角锥体结构104以最密集的方式组成。

然而，角锥体在散射光线时有其效率的限制，无法达到优化，且图案化蓝宝石基材(pattern sapphire substrate,PSS)目前的发展逐渐趋向高高度及小线宽，因此在密集排列的角锥体底部容易发生相连的现象，增加后续磊晶的困难。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的问题，本实用新型的一个目的在于提供一种发光组件基板，以改善现有的图案化蓝宝石基材的散射效率不佳的问题。

为此，本实用新型提出一种发光组件基板，包括蓝宝石基材，蓝宝石基材包括由多个圆锥体所构成的表面，其中各个圆锥体的高度介于1.4μm至1.9μm之间，各个圆锥体的直径介于2.4μm至2.9μm之间，相邻两个圆锥体顶点间的距离介于2.5μm至3.5μm之间。

进一步地，本实用新型提出的发光组件基板的半径优选为2英寸、4英寸、6英寸、8英寸或12英寸。

进一步地，根据本实用新型提出的发光组件基板，各个圆锥体底部的底角范围为40°至80°之间。

进一步地，根据本实用新型提出的发光组件基板，各个圆锥体在蓝宝石基材上均匀分布且彼此不相接触。进一步地，相邻两个圆锥体底部间的距离的范围为0.1μm至0.6μm之间。

进一步地，其中各个圆锥体的顶点至圆锥体底部任一点之间的连线上的任一点的切线与通过所述连线上任一点的水平线的夹角与所述圆锥体底部任一点的另一切线和蓝宝石基材的水平表面形成的底角的差小于10°。

进一步地地，本实用新型提出的发光组件基板还包含覆盖在蓝宝石基材上方的一层中介层，中介层的材料包括氮化铝。

本实用新型提出一种发光组件，包含蓝宝石基材、第一半导体层、发光层、第二半导体层、第一奥姆电极以及第二奥姆电极。蓝宝石基材包括由多个圆锥体所构成的表面，其中各个圆锥体的高度介于1.4μm至1.9μm之间，各个圆锥体的直径介于2.4μm至2.9μm之间，相邻两个圆锥体顶点间的距离介于2.5μm至3.5μm之间。第一半导体层配置在蓝宝石基材上。发光层配置在第一半导体层上。第二半导体层配置在发光层上；第一奥姆电极接触第一半导体层；第二奥姆电极接触第二半导体层。

进一步地，各个圆锥体底部的底角介于40°至80°之间。

进一步地，多个圆锥体在蓝宝石基材上均匀分布且多个圆锥体彼此不接触。

进一步地，各个圆锥体的顶点至圆锥体底部任一点之间的连线上的任一点的切线与通过所述连线上任一点的水平线的夹角与圆锥体底部任一点的另一切线和蓝宝石基材的水平表面形成的底角的差小于10°。

进一步地，相邻两个圆锥体底部间的距离介于0.1μm至0.6μm之间。

本实用新型的发光组件还包括一层中介层，位在蓝宝石基材与第一半导体层之间。

进一步地，中介层的材料包括氮化铝。

本实用新型提出的发光组件基板，其结构基本上是由多个圆锥体结构所构成的蓝宝石基材作为出光表面，圆锥体的设计可以增加发光组件，例如发光二极管，内部产生的光线透射至外界的效率，并且能够适当增加蓝宝石基材表面的面积，以降低磊晶的难度。此外，本实用新型提出的发光组件基板还包含覆盖在蓝宝石基材上方的一层中介层，可增加磊晶成长的速度，以增加产出。

综上所述，根据本实用新型的发光组件基板以及发光组件，其可具有一个或多个下述优点：

(1)本实用新型的发光组件基板使用由多个圆锥体结构所构成的蓝宝石基材作为出光表面，可以增加光线透射至外界的效率。

(2)本实用新型的发光组件基板包括覆盖在蓝宝石基材上方的一层中介层，可增加磊晶成长的速度，以增加产出。

为使审查员对本实用新型的技术特征及有益效果有更进一步的了解与认识，下面以优选实施例及配合进行详细说明。

附图说明

图1为现有技术的一种发光二极管基板的立体示意图；

图2为本实用新型的发光组件基板的实施例的俯视示意图；

图3为本实用新型的发光组件基板的实施例的侧视示意图；

图4为本实用新型的发光组件基板的实施例的圆锥体斜面倾斜角的示意图；

图5为本实用新型的发光组件基板的实施例的蓝宝石基材覆盖中介层的示意图；以及

图6为本实用新型的发光组件的实施例的剖面图。

【符号说明】

100：       发光组件基板

110、210：  蓝宝石基材

120：       三角锥体

130、230：  表面

150、250：  底部

200：       发光组件基板

220：       圆锥体

240：       顶点

260：       中介层

ang1：      圆锥体底部的底角

ang2：      圆锥体斜面的倾斜角

dia：       圆锥体直径

dis1：      两圆锥体顶点距离

dis2：      两圆锥体底部距离

hi：        圆锥体高度

具体实施方式

以下将参照附图，说明根据本实用新型的发光组件基板以及发光组件，为便于理解，下述实施例中的相同组件以相同的符号标示来说明。

本实用新型公开一种发光组件基板，适用于改善现有图案化蓝宝石基材使用角锥体进行光线散射的效率，以及解决密集排列的角锥体底部发生相连的问题。此发光组件基板包括蓝宝石基材，此蓝宝石基材包括由多个圆锥体所构成的表面。圆锥体的设计可以增加发光组件内部产生的光线透射至外界的效率，并且能够适当增加蓝宝石基材表面的面积，以降低磊晶的难度。此外，本实用新型提出的发光组件基板还包含覆盖在蓝宝石基材上方的一层中介层，可增加磊晶成长的速度，以增加产出。本实用新型的图案化蓝宝石基材的设计可适用于多种发光组件，例如发光二极管。

请参考图2、图3及图4，图2为本实用新型的发光组件基板的实施例的俯视示意图，图3为本实用新型的发光组件基板的实施例的侧视示意图，图4为本实用新型的发光组件基板的实施例的圆锥体斜面倾斜角的示意图。图2中的发光组件基板200包括蓝宝石基材210。此蓝宝石基材210包含由多个圆锥体220所构成的表面230。本实用新型提出的发光组件基板200的半径优选为2英寸、4英寸、6英寸、8英寸或12英寸。

其中，本实用新型的发光组件基板200上各个圆锥体220的直径dia的范围优选为2.4μm至2.9μm。

其中，根据本实用新型提出的发光组件基板200，各个圆锥体220在蓝宝石基材210上均匀分布且彼此不相接触。进一步地，相邻两个圆锥体220的顶点240间的距离dis1的范围优选为2.5μm至3.5μm，相邻两个圆锥体220的底部250间的距离dis2的范围优选为0.1μm至0.6μm。

进一步地，如图4中显示，本实用新型的发光组件基板200上的各个圆锥体220底部的底角范围为40°至80°，且各个圆锥体220的顶点240至圆锥体220的底部250上的任一点之间的连线上的任一点的第一切线与通过所述连线上任一点的水平线的夹角(圆锥体斜面的倾斜角ang2)与此圆锥体220的底部250任一点的第二切线和蓝宝石基材210的水平表面形成的底角(圆锥体底部的底角ang1)的差小于10°。优选的是，第一切线与第二切线位在与蓝宝石基材210的水平表面相垂直的平面上。

进一步地，如图3中显示，本实用新型的发光组件基板200上各个圆锥体220的高度hi的范围为1.4μm至1.9μm。

请参阅图5，图5为本实用新型的发光组件基板的实施例的蓝宝石基材上覆盖中介层的示意图。本实用新型提出的发光组件基板200还包含覆盖在蓝宝石基材210上方的一层中介层60，中介层260的材料包括氮化铝。

总言之，本实用新型的发光组件基板，其结构是由多个圆锥体结构所构成的蓝宝石基材作为出光表面，圆锥体的设计可以加强发光组件内部产生的光线透射至外界的效率，并且能够适当增加蓝宝石基材表面的面积，以降低磊晶的难度。进一步地，本实用新型提出的发光组件基板还包含覆盖在蓝宝石基材上方的一层中介层，可增加磊晶成长的速度，以增加产出。

图6是根据本实用新型的一种发光组件的剖面示意图。

请参照图6，图中使用本实用新型的发光组件基板200的发光二极管作为发光组件的实施例进行说明。发光二极管包括蓝宝石基材200、配置在蓝宝石基材200上的中介层260、配置在中介层260上的第一半导体层300、配置在第一半导体层300上的发光层310、配置在发光层310上的第二半导体层320、接触第一半导体层300的第一奥姆电极330、以及接触第二半导体层320的第二奥姆电极340。中介层260覆盖在蓝宝石基材200上方，可增加磊晶成长的速度，以增加产出。此外，发光二极管根据需要也可不包含中介层260，而是由第一半导体层300直接覆盖在蓝宝石基材200上方，此实施方式仍不脱离本发明的精神与范围。

其中，第一半导体层300、发光层310与第二半导体层320可为III-V族系半导体，如氮化镓系半导体。至于第一奥姆电极330与第二奥姆电极340可各自选自包含镍、铅、钴、铁、钛、铜、铑、金、钌、钨、锆、钼、钽、银及此等的氧化物、氮化物所构成的群中所选出的至少一种合金或多层膜。另外，第一奥姆电极330与第二奥姆电极340也可以各自选自包含铑、铱、银、铝所构成的群中所选出的一种合金或多层膜。

以上所述仅为举例，而非为限制。任何未脱离本实用新型的精神与范畴，而对其进行的等效修改或变更，均应包含在所附的权利要求的范围中。

Claims (17)

1.一种发光组件基板，其特征在于，包括蓝宝石基材，所述蓝宝石基材包括由多个圆锥体所构成的表面，其中各个圆锥体的高度介于1.4μm至1.9μm之间，各个圆锥体的直径介于2.4μm至2.9μm之间，相邻两个圆锥体顶点间的距离介于2.5μm至3.5μm之间。

2.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，所述发光组件基板的半径为2英寸、4英寸、6英寸、8英寸或12英寸吋。

3.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，各个圆锥体底部的底角介于为40°至80°之间。

4.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，所述多个圆锥体在所述蓝宝石基材上均匀分布。

5.如权利要求4所述的发光组件基板，其特征在于，所述多个圆锥体彼此不接触。

6.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，各个圆锥体的顶点至所述圆锥体底部任一点之间的连线上的任一点的切线与通过所述连线上任一点的水平线的夹角与所述圆锥体底部任一点的另一切线和所述蓝宝石基材的水平表面形成的底角的差小于10°。

7.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，相邻两个圆锥体底部间的距离介于0.1μm至0.6μm之间。

8.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，还包括覆盖在所述蓝宝石基材上方的一层中介层。

9.如权利要求1所述的发光组件基板，其特征在于，还包括氮化铝形成的中介层。

10.一种发光组件，其特征在于，包含:

蓝宝石基材，包括由多个圆锥体所构成的表面，其中各个圆锥体的高度介于1.4μm至1.9μm之间，各个圆锥体的直径介于2.4μm至2.9μm之间，相邻两个圆锥体顶点间的距离介于2.5μm至3.5μm之间；

第一半导体层，配置在所述蓝宝石基材上；

发光层，配置在所述第一半导体层上；

第二半导体层，配置在所述发光层上；

第一奥姆电极，接触所述第一半导体层；以及

第二奥姆电极，接触所述第二半导体层。

11.如权利要求10所述的发光组件，其特征在于，各个圆锥体底部的底角介于40°至80°之间。

12.如权利要求10所述的发光组件，其特征在于，所述多个圆锥体在所述蓝宝石基材上均匀分布。

13.如权利要求12所述的发光组件，其特征在于，所述多个圆锥体彼此不接触。

14.如权利要求10所述的发光组件，其特征在于，各个圆锥体的顶点至所述圆锥体底部任一点之间的连线上的任一点的切线与通过所述连线上任一点的水平线的夹角与所述圆锥体底部任一点的另一切线和所述蓝宝石基材的水平表面形成的底角的差小于10°。

15.如权利要求10所述的发光组件，其特征在于，相邻两个圆锥体底部间的距离介于0.1μm至0.6μm之间。

16.如权利要求10所述的发光组件，其特征在于，还包括一层中介层，所述中介层配置在所述蓝宝石基材与所述第一半导体层之间。

17.如权利要求16所述的发光组件，其特征在于，还包括氮化铝形成的中介层。

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