TW200945620A - Light-emitting device with reflection layer and structure of the reflection layer - Google Patents

Description

200945620 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種發光元件，尤指一種具反射層之發光元件，該反 射層具有良好的反射率。 【先前技術】 按’發光二極體（Light Emitting Diode·)是由半導體材料所製 成之發光元件，元件具有兩個電極端子，在端子間施加電壓，通入極小的 〇 電流，經由電子電洞之結合可將剩餘能量以光的形式激發釋出，此即發光 一極體之基本發光原理β發光二極體不同於一般白熾燈泡，發光二極體係 屬冷發光，具有耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間及反應速度快等優 點，再加上其艘積小、_震動、適合量產，料配合應用上的需求製成極 小或陣列式的元 件，目前發光二極體已普遍使用於資訊、通訊及消費性電子產品的指示器 與顯不裝置上，成為日常生活中不可或缺的重要元件。 目則發光二極體為了增加發光效率，於發光二極體結構中設置一反射 層，以反射該發光二極體所發出的光能量，減少光能量損失。習知的反射 ® 層的材料大部分為金屬材料，但該反射層的反射率並不佳，導致被反射的 光能量被發光二極體之其他材料層所吸收，無法提升該發光二極體的發光 效率’而且該反射層會與其他金屬層產生相互擴散的現象。 為了解決上述問題’目前研發出由一金屬材料及一介電材科構成該反射 層’如此該反射層只能改善與其他金屬層產生相互擴散的現象，但仍無法 提尚其反射率’對於該發光二極體之發光效率提升仍有限。 有鐘於上述問題，本發明提供一種不含金屬材料之反射層之結構，該反 射層可應用於各類型的發光二極體，以提升該發光二極體的發光效率。 200945620 【發明内容】 本發明之目的之-，係在於提供-種具反射層之發光元件及其反射層 •之結構’該反射層可提魏好贼射率’纽财縣Μ狀發光效率。 本發明之目的之…録於提供—種具反射層之發光元件及其反射層 之結構，該反射層由複數介電材料構成，不含金屬材料，不會與其他金屬 層產生擴散之狀況。 為了達到上述之目的，本發明係提供一種具反射層之發光元件及其反 射層之結構，該反射層包含複數介電層，該些介電層之材料種類分為兩種 參以上’及該些介電層之厚度分為兩種以上，以產生多種組合方式，進而產 生多種不同結構之該反射層，但該些介電層之材料種類分為兩種及其厚度 分為兩種之組合方式除外。，而該反射層可應用於一垂直型發光二極體或一 覆晶式發光二極體，以形成一種具反射層之發光元件。 【實施方式】 茲為使責審查委員對本發明之結構特徵及所達成之功效有更進一步 之瞭解與認識，謹佐以較佳之實施例及配合詳細之說明，說明如後： 請參閲第一圖’係本發明之一較佳實施例之結構示意圖。如圖所示， Q 本實施例提供一種發光元件’該發光元件1包含一發光二極體10及一反射 層12,該發光二極體10包含一基板101及一磊晶結構103,該磊晶結構103 設於該基板101，該反射層12可依照該發光二極體10之出光方向設置，而 本實施例之該反射層12設於該發光二極體10之該基板101，養與該磊晶結 構103相對。 本實施例所提供之該發光元件1主要特徵在於該反射層12由多種介電 材料構成，並不包含金屬材料，因傳統由金屬材料所構成之反射層之反射 率不高，所以本實施例使用由多種介電材料構成之該反射層12，改善傳統 由金屬材料所構成之反射層之反射率不高之問題，以避免被該反射層12所 反射之光能量被該發光二極體1〇之其他材料吸收’如此可有效提升該發光 200945620 元件1之發光效率。 +為了提升該反射層12之反射率，該反射層12之穿透率协百分之二 十，其厚度介於3_與5000_之間，而 林物嫩⑽m β λ為—種以上及糾度可分為兩種《上。依據上述條件 $ 之财料丨2，喊奴騎12可反料種波段之 ί====細輸㈣瓣。雜該綱

請參閱第二圖’係本發明之另—較佳實施例之反射層之結構示意圖。 如囷所不，承第-圖之實施例，該反射層12由多種介電材料構成本實施 例之該反射層12包含該齡電層’該齡電权㈣義分如種所以 該些介電層包含複數第-介電材料層Α及複數第二介電娜| Β，而該些介 電層中相鄰的該二介電層之材料種類必須為不同，所以該些第—介電材料 層Α及該些第二介電材料層Β交錯設置，其中該介電層之材料選自氣化碎、 氧化鈦、氧鱗、氧魏、氧她、氧彳blg、氧 上述組合之氧錄巾擇其_者；或者選自氮财、氮減、氮化鋅氣化 鈮、氮化钽、氮化鋁、氮化銦、氮化鎂、氮化錫及上述組合之氮化物中擇 其一者。而該些介電層之厚度分為三種厚度，分別為a、b、c，其厚度排列 如第二圖所示，該些介電層之厚度排列可為規則排列，或者為不規則排列， 而本實施例之該些介電層之厚度排列為規則排列，該第一介電材料層A與 該第一介電材料層β之厚度不為一固定值（a、b或c)，但談第一介電材料 層A與該第二介電材料層B之厚度必為三種厚度之一，依據上述條件所構 成之該反射層12與傳統由兩種介電材料構成該反射層不同在於，傳統的該 反射層由兩種介電材料構成，但每種介電材料的厚度為固定的，而本實施 例每一介電材料層之厚度為不固定的，如此本實施例之該反射層12較傳統 的該反射層之反射率更佳’並可反射各種波段之光，進而提升該發光元件1 之發光效率。 200945620 請參閱第三圖’係本發明之另—較佳實施例之反射層之結構示意圖。 如圖所不，承第二圖之實施例，本實施峨供另—種反射層之結構，與 二®之實細獨在於’本實_所提供之槪崎12由三種介電材料構 -成，該反射層12亦包含介電層，介電層包含複數第—介電材 A、複數第二介電材料層B及複數第三介電材料層c，而該些介電層中相鄰 的該二介電層之材料種類必須為不同，所以依該第一介電材料層a、該第二 介電材料層B及該第三介電材料層c之順序反覆設置本實施例之該些第 -介電材料層A、該些第二介電材料層B及該些第三介電材料層^之排列為 規則排列’但該些第-介電材料層A、該些第二介電材料層β及該些第三介 電材料層C之排列亦可為不規則排列。 而該些介電層之厚度分為兩種，該些介電層之兩種厚度為a、b，其厚 度排列請參閱第三圖’該些介電層之厚度排列方式為多種排列方式之二， 該些介電層之厚度排列可為規則排列，或者為不規則排列，而本實施例之 該些介電層之厚度排列為規則排列，該第一介電材料層A、該第二介電材料 層B及該第二介電材料層C之厚度不為-固定值，但該第—介電材料層A、 該第二介電材料層B及該第三介電材料層c之厚度—定為兩種厚度之一， 而該些介電層中相鄰的該二介電層之厚度必須不同，依據上述條件所構成 ❹之該反射層12可反射各種波段之光，並具有高反射率，進而提升該發光元 件之發光效率。 請參閱第四圖，係本發明之另-較佳實_之反射層之結構示意圖。 如圖所示，本實施例亦提供一種反射層之結構，承第三圖之實施例，該反 射層12由二種介電材料構成，並包含該些介電層，該些介電層又包含該些 第一介電材料層A、該些第二介電材料層B及該些第三介電材料層^ ,該些 第一介電材料層A、該些第二介電材料層B及該些第三介電材料層c之排列 為不規則’而且必須滿足相鄰的該二介電層之材料種類為不同之條件。 而該些介電層之厚度分為三種，分別為a、b、c，該些介電層之厚度排 列為不規則（請參閱第四圖）’又必須滿足相鄰的該二介電層之厚度必須不 200945620 同之條件’而該第-介電材料層A、該第二介電材料層B或該第三介電材料 層G之厚度衫種厚狀-’依據上述餅職狀财射層12可反射各 種波段之光，並具有高反射率，進而提升該發光元件之發光效率。 上述第二、二及四圖皆揭露該反射層之結構，除了上述實施例所揭露之 結構之外’該反射層包含該些介電層，並滿足該些介電層之材料種類可分 為兩種以上，及該些介電層之厚度可分為兩種以上之條件，但該些介電層 之材料種類分為兩種及其厚度分為兩種之組合除外，如此可得到具高反射 率之該反射層12。 〃 ❹ 請參閲第五® ’係本發明之另-較佳實施例之發光元件之結構示意圖。 如圖所示，本實施例提供一種發光元件，該發光元件丨包含一發光二極艎 10、一反射層12及一熱傳導層14，該發光二極體10包含一基板1〇1及一 蠢晶結構103’該遙晶結構1〇3設於該基板1〇,該反射層12設於該基板1〇, 並與該磊晶結構103相對，而該熱傳導層14設於該反射層12，並與該基板 10相對，該反射層12之結構如第二、三及四圖之實施例所述，該反射層 12包含該些介電層，並滿足該些介電層之材料種類可分為兩種以上，及該 些介電層之厚度可分為兩種以上之條件，而該反射層12之穿透率小於百分 之二十，其厚度介於3000A與500000A之間。該熱傳導層14之材質為具有 〇 间熱傳導係數之金屬合金，如：金錫合金、銅鶴合金，因本實施例之該發 光元件1之該反射層12由該些介電材料構成，如此有效改良傳統利用金屬 材料所構成之該反射層12與材質為金屬合金之該熱傳導層14會產生互相 擴散之狀況。 _ 請參閲第六圖’係本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖。 如圖所示’承第五圖實施例，該反射層12更設置複數熱傳導通道121，該 發光二極鱧10所產生之熱能藉由該些熱傳導通道傳121導至該熱傳導層14 進行散熱’如此提升該發光元件1之散熱效果。 請參閱第七圖，係本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖。 如圖所示，本實施例亦提供一種發光元件，該發光元件1包含一發光二極 200945620 體10、一承載平台16及一反射層12，該發光二極體10包含一基板101及 一磊晶結構103，該磊晶結構103設於該基板101 ’該反射層12設於該磊 晶結構103，並與該基板1〇1相對，該承載平台16利用複數金屬凸塊18與 設有該反射層12之該磊晶結構103接合，其中該反射層12之穿透率小於 百分之二十，其厚度介於3000A與500000A之間，而該反射層12包含複數 介電層，而該些介電層之材料種類必須包含兩種以上，該些介電層之厚度 分為兩種以上，但該些介電層之材料種類分為兩種及其厚度分為兩種之組 合除外’依照上述所構成之該反射層12可反射各種波段的光，並具有高反 ❺ 射率’以提升該發光元件1之發光效率。 請參閱第八圖，係本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意囷。 如圖所示’承第七圖之實施例’本實施例亦提供一種發光元件，與第七圖 之實施例不同在於，該承载平台16與設有該反射層12之該磊晶結構1〇3 之間設有一支撐層19，以支撐設有該反射層12之該發光二極體1〇。該支 撐層19之材料為有機高分子材料。 請參閱第九圖’係本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖。 如圖所示’本實施例提供一種發光元件，該發光元件1包含一發光二極體 10、一承載平台16及一反射層12，該發光二極體1〇包含一基板ιοί及一 〇 蟲晶結構103，該磊晶結構103設於該基板10，該承載平台16設於該磊晶 結構103之一側，與第七圖之實施例不同在於，該反射層12設於設於該承 載平台16，設有該反射層12之該承載平台16與該磊晶結構1〇3間利用複 數金屬凸塊18接合’而本實施例之發光元件1亦藉由該反射層12之高反 射率，而提升整體之發光效率。 請參閱第十圖’係本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖。 如圖所示，承第九圖之實施例，本實施例亦提供一種發光元件，與第九圖 之實施例不同在於，設有該反射層12之該承載平台16與該磊晶結構1〇3 之間設有一支撐層19，以支撐該發光二極體該支撐層19之材料為有 機高分子材料。 200945620 由上述可知’本發明係提供一種具反射層之發光元件及其反射層之結 構，該反射層利用多種介電材料構成，並不含金屬材料，有效減少該反射 層與其他金屬層相互擴散之情況。而該反射層包含該些介電層，該些介電 層之材料種類分為兩種以上，及其厚度分為兩種以上，以構成多種不同結 構之反射層，而該反射層可反射各種波段的光，並具有高反射率，且可應 用於各種類型之發光二極體，以形成新的發光元件，而該發光元件之發光 效率提高。 綜上所述，本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者， 0 應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申 請，祈鈞局早曰賜准利，至感為禱。 惟以上所述者’僅為本發明之一較佳實施例而已，並非用來限定本發 明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範園所述之形狀、構造、特徵及精 神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範園内。 【圖式簡單說明】 第一圖：本發明之一較佳實施例之發光元件之結構示意圖； 第二圖：本發明之另一較佳實施例之反射層之結構示意圖； © 第二圖：本發明之另一較佳實施例之反射層之結構示意圖； 第四圖：本發明之另一較佳實施例之反射層之結構示意圖； 第五圖：本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖； 第六圖：本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖I 第七圖：本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖； 第八圖：本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖； 第九圓：本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖；以及 第十圖：本發明之另一較佳實施例之發光元件之結構示意圖。 200945620 【主要元件符號說明】 1 發光元件 10 發光二極體 101 基板 103 磊晶結構 12 反射層 121 熱傳導通道 14 熱傳導層 16 ❹ 18 承載平台 金屬凸塊 19 支撐層 A 第一介電材料層 B 第二介電材料層 C 第三介電材料層 a' b' * c厚度

Claims (1)

1. 200945620 十、申請專利範園： 1· 一種具反射層之發光元件，係包含： 一發光二極體；以及 反射層，6又於該發光二極體，並包含複數介電層，且該些介電層之 材料種類分為兩_上及其厚度分為雜以上，其巾該些介電層之 材料分為兩種及其厚度分為兩種之組合除外。 2·如申請專利範圍第1項所述之具反射層之發光元件，其中該反射層之 穿透率係不超過百分之二十。 ❹ *申請專概圍第1項所述之具反騎之發光元件，其中該反射層之 厚度係介於3000A與500000A之間。 3·如申請專利範圍第i項所述之具反射層之發光元件，其中該些介電層 中相鄰的該二介電層之材料種類為不同。 4. 如申請專利範圍第1項所述之具反射層之發光元件，其中該些介電層 之材料選自氧切、&化n彳b# Kbls j 化銦、氧化鎂、氧化錫及上述組合之氧化物中擇其一者。 5. 如申請專利範圍第1項所述之具反射層之發光元件，其中該些介電層 之材料選自氮化石夕、氮化鈦、氮化辞、氮化銳、氮化组、氮化銘、氮 φ 化銦、氮化鎂、氮化錫及上述組合之氮化物中擇其一者。 6. 如申請專利範圍第1項所述之具反射層之發光元件，更包含： 一熱傳導層’設於該反射層，並與該發光二極體相對。 7. 如申請專利範圍第6項所述之具反射層之發光元件，其_中該反射層更 設置複數熱傳導通道。 8. 如申請專利範圍第6項所述之具反射層之發光元件，其中該熱傳導層 之材料係選自金錫合金、銅鎢合金及其他具高熱傳導係數之金屬合金 中擇其一者。 9·如申請專利範圍第1項所述之具反射層之發光元件，其中該發光二極 體包含一蟲晶結構，該反射層設於該磊晶結構。 13 200945620 10. 如申請專利範圍第9項所述之具反射層之發光元件，更包含： 一承載平台，設於該反射層之一側，並利用複數金屬凸塊與設有該反 射層之該蟲晶結構接合。 11. 如申請專利範圍第10項所述之具反射層之發光元件，其中該發光二極 體更包含一基板，該基板設於該磊晶結構，並與該反射層相對。 12·如申請專利範圍第1〇項所述之具反射層之發光元件，其中該承載平台 與設有該反射層之該磊晶結構間設有一支撐層。 13. 如申請專利範圍第12項所述之具反射層之發光元件，其中該支撐層之 ^ 材料為有機高分子材料。 14. 一種具反射層之發光元件，係包含： 一發光二極體，包含一磊晶結構； 一承載平台，設於該磊晶結構之一側；以及 一反射層，設於該承載平台，並利用複數金屬凸塊將該承載平台設有 該反射層之一側與該磊晶結構接合，而該反射層包含複數介電層， 該些介電層之材料種類分為兩種以上及其厚度分為二種以上，除了 該些介電層之材料為兩種及其厚度為兩種之組合之外 15. 如申請專利範圍第14項所述之具反射層之發光元件，其發光二極體更 〇 包含一基板，該基板設於該磊晶結構，並與該承載平台相對。 16. 如申請專利範圍第14項所述之具反射層之發光元件，其中該反射層之 穿透率係不超過百分之二十。 17. 如申請專利範圍第14項所述之具反射層之發光元件，其中該反射層之 厚度係介於3000A與500000A之間。 18·如申請專利範圍第14項所述之具反射層之發光元件其中該些介電層 中相鄰的該二介電層之材料種類為不同。 19.如申請專利範圍帛14項所述之具·層之發光元件，其中該些介電層 之材料選自氧化梦、氧化鈦、氧化鋅、氧化銳、氧化纽、氧化銘、氧 化銦、氧化鎂、氧化錫及上述組合之氧化物中擇其一者。 200945620 20.如申請專利範圍帛14項所述之具反射層讀光元件，其中該些介電層 之材㈣自氣财、氮化鈦、氮化鋅、氮德、纽组、氮化銘、氮 化銦、氮化鎂、氮化錫及上述組合之氮化物中擇其一者。 21·如申請專利範圍帛14項所述之具反射層之發光元件其中該反射層與 該磊晶結構間更設有一支撐層。 22·如申請專利範圍第21項所述之具反射層之發光元件其中該支標層之 材料為有機高分子材料。 23. -種反射層之結構，係包含複數介電層，該些介電層之材料種類分為 ❹ ㊉種以上及其厚度分為二種以上’但健介電之材料為兩種及其厚 度為兩種之組合除外。 24. 如申請專利範圍第23項所述之反射層之結構其中該反射層之穿透率 係不超過百分之二十。 25. 如申請專利範圍第23項所述之反射層之結構，其中該反射層之厚度係 介於3000A與500000A之間。 ’、 26. 如申請專利範圍第23項所述之反射層之結構其中該些介電層中相鄰 的該二介電層之材料種類為不同。 汉如申請專利範圍第23項所述之反射層之結構，其中該些介電層之材料 ❹ 選自氧化矽、氧化鈦、氧化鋅、氧化鈮、氧化鈕、氧化鋁、氧化銦、 氧化鎂、氧化錫及上述組合之氧化物中擇其一者。 饥如申請專利範圍第23項所述之反射層之結構，其中該些介電層之材料 ，自氮切、氮化鈦、氮綺、氮缺、氮触、氮脑、氣化姻、 氮化鎮、氮化踢及上述組合之氮化物中擇其一者。 15