发光器件的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种发光器件。该发光器件包括：第一半导体层；第二半导体层；有源层，设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；以及第一光提取层，设置在所述第一半导体层上，并且包括氮化物半导体层。这里，所述第一光提取层包括多个第一层。所述多个第一层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。本发明能够使发光器件的光提取效率得以提高。
【专利说明】发光器件
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2013年7月18日在韩国递交的韩国专利申请N0.10-2013-0084635的优先权，其全部内容以引用的方式合并于此，如同在本文中全部予以阐述。
【技术领域】
[0003]本发明实施例涉及一种发光器件。
【背景技术】
[0004]诸如GaN等II1- V族氮化物半导体具有优越的物理性能和化学性能，就这一点而言，其被认为是用于诸如发光二极管(LED)、激光二极管(LD)、太阳能电池等的半导体光学器件的重要材料。
[0005]由于采用II1- V族氮化物半导体的光学器件发出蓝光波段和绿光波段的光，并且具有高亮度和高可靠性，所述该光学器件被考虑为发光器件的组成材料。
[0006]发光器件的发光效能由内量子效率和光提取效率(也称为外量子效率)决定。
[0007]由于与外部空气、密封材料或衬底相比，组成发光器件的氮化物半导体层具有较大的折射率，所以确定发出的光的入射角范围的临界角会变得较小。因此，大部分在有源层中产生的光被全反射到氮化物半导体层的内表面，由此会产生光损失并且光提取效率会降低。
【发明内容】
[0008]本发明实施例提供一种发光器件，该发光器件表现出提高的光提取效率。
[0009]在一个实施例中，一种发光器件包括:第一半导体层；第二半导体层；有源层，设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；以及第一光提取层，设置在所述第一半导体层上，并且包括氮化物半导体层，其中所述第一光提取层包括多个第一层，并且所述多个第一层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
[0010]发光器件还可以包括第二光提取层，设置在所述第一光提取层与所述第一半导体层之间，并且所述第二光提取层包括氮化物半导体，其中所述第二光提取层包括多个第二层，并且所述多个第二层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
[0011]所述第一光提取层的折射率可以小于所述第一半导体层的折射率。
[0012]所述第二光提取层的折射率可以小于所述第一半导体层的折射率。
[0013]所述多个第一层可以包括氮化物半导体，所述氮化物半导体包括具有相同成分的铝，并且所述多个第一层中铝的量可以是变化的。
[0014]所述多个第二层可以包括氮化物半导体，所述氮化物半导体包括具有相同成分的铝，并且所述多个第二层中铝的量可以是变化的。
[0015]所述多个第一层中铝的量可以随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
[0016]所述多个第二层中铝的量可以随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
[0017]相邻的第一层中铝的量的差值可以是10%或更小。
[0018]所述第一半导体层可以包括与所述第一层的材料相同的材料，并且所述第一半导体层中铝的量可以小于所述第一层的每个层中的铝的量。
[0019]所述第一和第二光提取层可以包括含有铝的氮化物半导体，并且所述第一和第二光提取层中铝的量可以大于所述第一半导体层中铝的量。
[0020]所述第一层中每个层的厚度可以是λ/(4*n)的倍数，这里，λ是光的波长，并且η是所述第一层中每个层的折射率。所述第一层可以包括三至六层。
[0021]发光器件还可以包括:第一电极，设置在所述第一半导体层上；以及第二电极，设置在所述第二半导体层下面，其中所述第二电极包括设置在所述第二半导体层下面的欧姆层、设置在所述欧姆层下面的反射层以及设置在所述反射层下面的支撑层。
[0022]发光器件还可以包括:衬底，设置在所述第一半导体层下面；第一电极，设置在所述第一半导体层上；以及第二电极，设置在所述第二半导体层上。
[0023]在另一实施例中，一种发光器件包括:第一半导体层；第二半导体层；有源层，设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；第一光提取层，设在所述第一半导体层上，并且包括不平坦部分，其中所述不平坦部分包括多个凸起部分和凹下部分；以及第二光提取层，设置在所述第一光提取层与所述第一半导体层之间；其中所述第一光提取层的所述凸起部分包括多个第一层，其中所述多个第一层是InAlGaN、AlGaN或AlN中的任意一种，以及其中所述多个第一层中每个层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。所述凸起部分的侧壁角可以是58°至65°。
[0024]所述多个第一层的每个层中的铝的量可以随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
[0025]所述第二光提取层可以包括多个第二层，所述多个第二层是InAlGaN、AlGaN或AlN中的任意一种，并且所述多个第二层中每个层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
[0026]所述多个第二层的每个层中铝的量随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。所述凸起部分可以包括圆锥、棱锥、穹顶、截头锥或截断多棱锥形状。
[0027]在另一实施例中，一种发光器件封装包括:封装体；第一导电层和第二导电层，设置在所述封装体上；以及发光器件，与所述第一导电层和所述第二导电层电连接，其中所述发光器件包括第一半导体层、第二半导体层、设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的有源层、以及设置在所述第一半导体层上并且包括氮化物半导体层的第一光提取层，以及其中所述第一光提取层包括多个第一层，并且所述多个第一层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
【专利附图】
【附图说明】
[0028]将参考以下附图详细描述配置和实施例，附图中类似的附图标记表示类似的元件，并且其中:
[0029]图1是根据实施例的发光器件的剖视图；
[0030]图2是示出图1中示出的光提取层的第一实施例的示意图；
[0031]图3是示出图1中示出的光提取层的第二实施例的示意图；
[0032]图4是示出具有根据第二实施例的光提取层的发光器件的光提取效率的示意图；
[0033]图5是根据另一实施例的发光器件的剖视图；
[0034]图6是示出图5中示出的光提取层的实施例的示意图；
[0035]图7是示出根据实施例的发光器件封装的示意图；
[0036]图8是示出包括根据实施例的发光器件封装的照明设备的示意图；
[0037]图9是示出包括根据实施例的发光器件封装的显示设备的示意图；以及
[0038]图10是示出包括根据实施例的发光器件封装的车头灯(headlamp)的示意图。
【具体实施方式】
[0039]下文中，将参考附图详细描述实施例的。在实施例的下面描述中，将会理解的是，当诸如层(膜)、区域、图案或结构等的元件被称为在另一元件“上”或“下”时，它能够“直接地”在另一元件上或下，或者也可以“间接地”形成为使得还存在中间元件。并且，应该基于附图理解诸如“上”或“下”等术语。
[0040]在附图中，为了解释的清楚和方便，尺寸可以被夸大、省略或示意性地示出。此外，每个元件的尺寸不完全地反映其实际尺寸。整个附图中将使用相同的附图标记以表示相同或类似的部分。下文中，将参考附图描述根据实施例的发光器件。
[0041]图1是根据实施例的发光器件100的剖视图。
[0042]参考图1，发光器件100包括第二电极105、保护层140、电流阻挡层145、发光结构150、钝化层165和第一电极170。
[0043]第二电极105设置在发光结构150下面，也就是在第二半导体层152下面。第二电极105与第一电极170将电力提供给发光结构150。第二电极105可以包括支撑层110、粘结层115、势垒(barrier)层120、反射层125和欧姆层130。
[0044]支撑层110支撑发光结构150。支撑层110可以由金属或半导体材料制成。此外，支撑层110可以由具有优异的导电性和导热性的材料制成。也就是说，支撑层110可以是包括铜(Cu)、铜合金(Cu alloy)、金(Au)、镍(Ni)、.(Mo)和铜-鹤(Cu-W)中的至少一种的金属材料，或者是包括S1、Ge、GaAs、ZnO和SiC中的至少一种的半导体。
[0045]粘结层115可以设置在支撑层110与势垒层120之间。粘结层115可以起到粘结支撑层I1与势垒层120的粘结层的作用。粘结层115可以包括至少一种金属，例如In、Sn、Ag、Nb、Pd、N1、Au和Cu。由于粘结层115被形成以根据粘结方法粘结支撑层110，所以当支撑层110通过电镀或沉积形成时可以省略粘结层115。
[0046]势垒层120可以设置在支撑层110与反射层125之间，以及支撑层110与保护层140之间。因此，可以防止金属离子从粘结层115和支撑层110通过反射层125与欧姆层130扩散进入到发光结构150。例如，势垒层120可以包括至少一种势垒材料，例如N1、Pt、T1、W、V、Fe和Mo，并且可以具有单层结构或多层结构。
[0047]反射层125可以设置在势垒层120上。反射层125反射从发光结构150入射的光，并且就这一点而言，光提取效率得以提高。反射层125可以由包括例如Ag、N1、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au和Hf中的至少一种光反射材料的金属或合金制成。
[0048]反射层125可以具有例如IZ0/N1、AZ0/Ag、IZO/Ag/N1、AZO/Ag/Ni的多层结构，采用诸如IZO (氧化铟锌)、IZTO (氧化铟锌锡)、IAZO (氧化铟铝锌)、IGZO (氧化铟镓锌)、IGTO (氧化铟镓锡)、AZO (氧化招锌)、ATO (氧化铺锡)等透射导电材料(transmissiveconductive material)与金属或合金。
[0049]欧姆层130可以设置在反射层125与第二半导体层152之间。欧姆层130可以与第二半导体层152欧姆接触，就这一点而言，电力可以顺畅地流到发光结构150。
[0050]欧姆层130可以选择性地采用透射导电层和金属形成。例如，欧姆层130可以包括例如Ag、N1、Cr、T1、Pd、Ir、Sn、Ru、Pt、Au和Hf中的至少一种金属，并与第二半导体层152欧姆接触。
[0051]保护层140可以设置在第二电极105的边缘(border)处。例如，保护层140可以设置在欧姆层130的边缘、在反射层125的边缘、在势垒层120的边缘或在支撑层110的边缘处。
[0052]保护层140可以防止发光结构150与第二电极105之间的界面处的脱粘。因此，发光器件100的可靠性会降低。保护层140可以由例如2110、5102、5^4、110!^是正实数)、Al2O3等的非导电材料制成。
[0053]电流阻挡层145可以设置在欧姆层130与发光结构150之间。电流阻挡层145可以通过在发光结构150中分散电流来提高发光效率。
[0054]电流阻挡层145的上表面可以与第二半导体层152接触。电流阻挡层145的下表面、或者下表面和侧面可以与欧姆层130接触。电流阻挡层145可以设置成使得至少一部分电流阻挡层145在垂直方向上与第一电极170交叠。
[0055]电流阻挡层145可以形成在欧姆层130与第二半导体层152之间，或者反射层125与欧姆层130之间，但本公开不限于此。
[0056]发光结构150可以设置在欧姆层130和保护层140上。在分离单元芯片的隔离刻蚀过程中，发光结构150的侧面可以变成斜面。
[0057]发光结构150可以包括第二半导体层152、有源层154、第一半导体层156和光提取层158。
[0058]第二半导体层152、有源层154、第一半导体层156和光提取层158可以顺序地层叠在欧姆层130和保护层上。
[0059]第二半导体层152可以设置在欧姆层130和保护层140上。第二半导体层152可以是诸如II1-V族半导体化合物、I1-VI族半导体化合物等的半导体化合物。第二导电类型的掺杂物可以掺杂在第二半导体层152上。
[0060]第二半导体层152可以是具有分子式InxAlyGanyN(O ^ x ^ UO ^ y ^ I并且O彡x+y彡I)的半导体。例如，第二半导体层152可以包括InAlGaN、GaN, AlGaN, InGaN,AlN和InN中的任意一种。P型掺杂物(例如Mg、Zn、Ca、Sr或Ba)可以掺杂在第二半导体层152上。
[0061]有源层154可以设置在第二半导体层152上。有源层154可以产生从第一半导体层156和第二半导体层152提供的电子和空穴的复合。
[0062]有源层154可以是诸如II1- V族半导体化合物、I1- VI族半导体化合物等的半导体化合物，例如诸如II1- V族化合物半导体、I1- VI族化合物半导体等的化合物半导体。有源层154可以具有单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构、量子点结构或者量子盘(disk)结构。
[0063]有源层154可以具有分子式InxAlyGanyN (O^x^UO^y^l并且O彡x+y彡I)。当有源层154是量子阱结构时，有源层154可以包括具有分子式InxAlyGa1^N(O < x < 1、O彡y彡I并且O彡x+y彡I)的阱层(未示出)和具有分子式InaAlbGa1J(O彡a彡1、O ^ b ^ I并且O彡a+b彡I)的势垒层(未示出)。
[0064]讲层的能隙(energy band gap)可以小于势鱼层的能隙。讲层和势鱼层可以至少一次交替地层叠。
[0065]在每部分中，阱层和势垒层的能隙可以是均匀的，但本公开不限于此。例如，阱层的铟(In)和/或铝(Al)的成分可以是均匀的，并且势垒层的In和/或Al的成分可以是均匀的。
[0066]可选择地，阱层的能隙可以包括逐渐增大或逐渐减小的部分，并且势垒层的能隙可以包括逐渐增大或逐渐减小的部分。例如，阱层中In和/或Al的成分可以逐渐增大或逐渐减小。此外，势垒层中In和/或Al的成分可以逐渐增大或逐渐减小。
[0067]第一半导体层156可以设置在有源层154上。第一半导体层156可以包括诸如II1- V族化合物半导体、I1-VI族化合物半导体等的化合物半导体。第一导电类型的掺杂物可以掺杂在第一半导体层156上。
[0068]第一半导体层156可以是具有分子式InxAlyGa1TyN (O并且0<x+y<l)的半导体。第一半导体层156可以包括含有Al的氮化物半导体，例如InAlGaN、AlGaN或AlN中的任意一种。η型掺杂物(例如S1、Ge、Se或Te)可以掺杂在第一半导体层156上。
[0069]导电包覆层(conductive clad layer)可以设置在有源层154与第一半导体层156之间，或者设置在有源层154与第二半导体层152之间。导电包覆层可以是氮化物半导体(例如 AlGaN、GaN 或 InAlGaN)。
[0070]发光结构150可以还包括第二半导体层152与第二电极205之间的第三半导体层(未示出)。第三半导体层可以具有与第二半导体层152相反的极性。此外，在另一实施例中，第一半导体层156可以是P型半导体层，而第二半导体层152可以是η型半导体层。因此，发光结构150可以包括N-P、P-N、N-P-N和P-N-P结构中的至少一种。
[0071]光提取层158可以包括不平坦的部分。光提取层158可以设置在第一半导体层156 上。
[0072]图2示出图1中示出的光提取层158的第一实施例(158_1)。
[0073]参考图2，光提取层158-1可以由氮化物半导体制成。光提取层158_1可以包括折射率彼此不同的多个层210和220。多个层210和220可以具有顺序地层叠在第一半导体层156上的结构。每个层210和220可以是包括Al的氮化物半导体中的任意一种，例如InAlGaN、AlGaN 或 Α1Ν。
[0074]光提取层158-1可以包括:第一光提取层210，该第一光提取层210具有不平坦部分(以附图标记“103”表示)，该不平坦部分包括突出部分101和凹下部分102 ;以及第二光提取层220,设置在第一光提取层210与第一半导体层156之间。
[0075]光提取层158-1的折射率可以小于第一半导体层156的折射率。
[0076]第一光提取层210的折射率可以小于第一半导体层156的折射率。第二光提取层220的折射率可以小于第一半导体层156的折射率。
[0077]例如，第一半导体层156的折射率可以是2至3，但本公开不限于此。
[0078]此外，光提取层158-1中的Al的量可以大于第一半导体层156中的Al的量。
[0079]第一光提取层210的折射率可以小于第二光提取层220的折射率。此外，第一光提取层210中的Al的量可以大于第二光提取层220中的Al的量。
[0080]第一光提取层210可以包括折射率彼此不同的多个第一层(210-1至210_n，其中η是大于I的自然数)。也就是，突起部分101可以具有折射率彼此不同的多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)层叠的结构。
[0081]第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)可以具有包括突出部分101和凹下部分102的不平坦部分103。不平坦部分103的形状、也就是突出部分101的形状可以是圆锥(cone)、棱锥(pyramid)、穹顶(dome)、截头锥(truncated cone)或截断多棱锥(truncated polygonal pyramid),但本公开不限于此。
[0082]例如，多个第一层(210-1至210-n，其中η是大于I的自然数)的折射率可以从下部朝向上部减小。例如，随着离第一半导体层156的距离增大，第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)中每个层的折射率可以减小。
[0083]第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)可以是氮化物半导体中的任意一种，例如包括Al的InAlGaN、AlGaN或Α1Ν。
[0084]多个第一层(210-1至210-n，其中η是大于I的自然数)中的每个层可以由包括具有相同成份的Al的氮化物半导体制成，但是Al在多个第一层中的量可以不同。
[0085]多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)中的Al的量可以从下部朝向上部增大。例如，随着离第一半导体层156的距离增大，第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)的每个层中Al的量会增大。相邻的第一层中Al的量的差值可以是10%或更小。当相邻的第一层中Al的量的差值大于10%时，光提取效率可能不会显著地提闻。
[0086]第二光提取层220可以包括多个第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)，每个第二层具有不同的折射率。第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)可以是平坦层而不包括不平坦部分。
[0087]例如，多个第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)的折射率可以从下部朝向上部减小。例如，随着离第一半导体层156的距离增大，第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)中的每个层的折射率会减小。
[0088]第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)可以是包括Al的氮化物半导体中的任意一种，例如InAlGaN、AlGaN或A1N。
[0089]第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)中的每个层可以由包括Al (具有相同成份)的氮化物半导体制成，但是多个第二层中Al的量可以不同。
[0090]第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)中的Al的量可以从下部朝向上部增大。例如，随着离第一半导体层156的距离增大，第二层(220-1至220-m，其中m是大于I的自然数)的每个层中Al的量会增大。
[0091]图3示出图1中示出的光提取层158的第二实施例(158-2)。
[0092]参考图3，在光提取层158-2中省略了在图2中示出的第二光提取层220。光提取层158-2仅包括设置在第一半导体层156上的第一光提取层210。
[0093]光提取层158-2可以包括多个第一层(也就是，210-1至210-n，其中η是大于I的自然数)，每个第一层具有不同的折射率。也就是，突出部分101可以具有各层折射率不同的多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)层叠的结构。
[0094]例如，多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)的折射率可以从下部朝向上部减小。例如，随着离第一半导体层156的距离增大，多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)的折射率会减小。
[0095]此外，多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)中的Al的量可以从下部朝向上部增大。例如，随着离第一半导体层156的距离增大，多个第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)中的Al的量会增大。
[0096]例如，光提取层158-2可以包括三至六层第一层(210-1至210-η，即3 SnS 6)。
[0097]为了抗反射，第一层(210-1至210-η，即3彡η彡6)中每个层的厚度可以是入/(4*η)的倍数。这里，λ是光的波长并且η是第一层的折射率。
[0098]在相邻的第一层中Al的量的差值可以是10%或更小。
[0099]图4示出具有根据第二实施例的光提取层158-2的发光器件100的光提取效率。gl代表包括具有相同折射率的不平坦部分结构的发光器件的光提取效率。g2代表第二实施例的光提取效率。
[0100]参考图4，在光提取层158-2中包括的第一层(210-1至210-n，其中η是大于I的自然数)的数目是3。第一层(210-1至210-η，其中η是大于I的自然数)中的每个层的成分是AlGaN。第一半导体层156的折射率是2.49，位于最底下的第一层(210-1)的折射率可以是2.2，位于中间的第一层(210-2)的折射率可以是2.0，位于最上面的第一层(210-3)的折射率可以是1.8。此外，第一层(210-1至210-3)中的每个层的厚度可以是lOOnm。
[0101]不平坦部分的形状，也就是突出部分101的形状可以是棱锥形。当突出部分101的侧壁角度较大时，突出部分101的光提取效率会增大。当突出部分101的侧壁角度是58°至65°时，g2的光提取效率高于gl的光提取效率。
[0102]在第二实施例中，由于增加了包括多个层(各层具有不同的折射率)的光提取层158,所以光提取效率得以提闻。
[0103]为了在电性上保护发光结构150，可以在发光结构150的侧面设置钝化层165。此夕卜，钝化层165可以设置在第一半导体层156的上表面的一部分上或者保护层140的上表面的一部分上。钝化层165可以由例如Si02、S1x, S1xNy> Si3N4或Al2O3的绝缘材料制成。
[0104]第一电极170可以设置在发光结构150上、也就是第一半导体层156上。第一电极170可以是某种图案型式以分布电流。
[0105]图5示出根据另一实施例的发光器件200的剖视图。图6示出图5中示出的光提取层338的实施例。
[0106]参考图5,发光器件200可以包括衬底310、缓冲层320、发光结构330、第一电极342和第二电极344。
[0107]衬底310可以由适合半导体材料生长的材料制成，也就是载体晶片。此外，衬底310可以由具有优异的导热性的材料制成，并且可以是导电衬底或绝缘衬底。例如，衬底310可以是包括蓝宝石(Al2O3)、GaN, SiC, ZnO, S1、GaP、InP、Ga2O3或GaAs中的至少一种的材料。不平坦图案可以形成在衬底310的上表面上。
[0108]为了减小晶格常数差值，可以在衬底310与发光结构330之间设置缓冲层320。缓冲层320可以由I1- VI族化合物半导体制成。
[0109]发光结构330可以是产生光的半导体层。发光结构330可以包括第一半导体层332、有源层334、第二半导体层336和光提取层338。
[0110]第一半导体层332、有源层334和第二半导体层336可以分别与图1中描述的第一半导体层156、有源层154和第二半导体层152相同。
[0111]光提取层338可以包括不平坦部分，以附图标记“205”表示。光提取层338可以设置在第二半导体层336上。
[0112]光提取层338可以包括各层具有不同折射率的多个第一层(338-1至338_m，其中m是大于I的自然数)。多个第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)可以是多个第一层顺序地层叠在第二半导体层336上的结构。多个第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)可以具有包括突出部分201和凹下部分202的不平坦部分205。
[0113]例如，突出部分201可以是各层具有不同折射率的多个第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)层叠的结构。这里，不平坦部分205的形状、也就是突出部分201的形状可以是圆锥、棱锥、穹顶或截头锥形状，但本公开不限于此。
[0114]第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)中的每个层可以是包括Al的氮化物半导体中的任意一种，例如InAlGaN、AlGaN或A1N。
[0115]光提取层338的折射率可以小于第二半导体层336的折射率。
[0116]例如，第二半导体层336的折射率可以是2至3，但本公开不限于此。
[0117]此外，光提取层338中Al的量可以大于第二半导体层336中Al的量。
[0118]例如，多个第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)的折射率可以从下部朝向上部减小。例如，随着离第二半导体层336的距离增大，第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)的折射率会减小。
[0119]此外，多个第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)中的Al的量可以从下部朝向上部增大。例如，随着离第二半导体层336的距离增大，第一层(338-1至338-m，其中m是大于I的自然数)中的Al的量会增大。相邻的第一层中Al的量的差值可以是10%或更小。
[0120]通过移除一部分光提取层338、第二半导体层336、有源层334和第一半导体层332,发光结构330可以暴露一部分第一半导体层332。
[0121]第一电极342可以设置在暴露的第一半导体层332上。第二电极344可以设置在第二半导体层336上。
[0122]尽管在图5中未示出，但可以在光提取层338上设置导电层(未示出)以防止全反射。
[0123]导电层(未示出)可以具有采用透明导电氧化物、也就是ITO (氧化铟锡)、TO (氧化锡)、IZO (氧化铟锌)、ITZO (氧化铟锡锌)、IAZO (氧化铟铝锌)、IGZO (氧化铟镓锌)、IGTO (氧化铟镓锡)、AZO (氧化铝锌)、ATO (氧化锑锡)、GZO (氧化镓锌)、IrOx、RuOx、RuOx/ΙΤ0、N1、Ag、Ni/IrOx/Au或Ni/Ir0x/Au/IT0中的至少一种的单层或多层结构。
[0124]根据另一实施例的发光器件可以包括具有与图2所示的相同结构的光提取层。
[0125]根据实施例的发光器件200可以通过光提取层338提高光提取效率。
[0126]图7示出根据实施例的发光器件封装。
[0127]参考图7,发光器件封装包括封装体510、第一导电层512、第二导电层514、发光器件520、反射板530、导线522、524和树脂层540。
[0128]封装体510可以由诸如娃基晶片级封装、娃酮(silicone)衬底、碳化娃(SiC)、氮化铝(AlN)等具有优异的绝缘性能和导热性的衬底制成。封装体510可以是多个衬底层叠的结构。但是，实施例不限于之前描述的封装体510的材料、结构和形状。
[0129]在封装体510的上表面的一侧区域处，封装体510可以具有由侧面和底面构成的空腔。这里，空腔的侧壁可以是倾斜的。
[0130]考虑到发光器件的散热或配备，第一导电层512和第二导电层514设置在封装体510的表面处以彼此电绝缘。发光器件520与第一导电层512和第二导电层514电连接。这里，发光器件520可以是实施例100和200中的任意一种。
[0131]可以在封装体510的空腔的侧壁处设置反射板530，使得反射板530朝向从发光器件520发出的光。反射板530可以是光反射材料。例如，反射板530可以通过金属涂覆形成，或者反射板530可以是金属片。
[0132]树脂层540围绕位于封装体510的空腔内部的发光器件520，以保护发光器件520免受外部环境影响。树脂层540可以由诸如环氧树脂或硅酮的无色或透明聚合树脂材料制成。树脂层540可以包括荧光体以改变从发光器件520发出的光。
[0133]可以在衬底上阵列布置多个根据实施例的发光器件封装。诸如导光板、棱镜片、扩散片等的光学构件可以设置在发光器件封装的光路上。发光器件封装、衬底和光学构件可以起到背光单元的作用。
[0134]根据另一实施例，可以采用结合上述实施例描述的发光器件或发光器件封装来实施显示设备、指示设备或照明系统。例如，照明系统可以包括灯或路灯。
[0135]图8示出包括根据实施例的发光器件的照明设备。
[0136]参考图8，照明设备可以包括盖1100、光源模块1200、散热器1400、电源1600、内壳1700和托座(socket) 1800。此外，根据实施例的照明设备可以包括构件1300和固定器1500中的至少一个。
[0137]光源模块1200可以包括根据实施例的发光器件(100或200)或者发光器件封装。
[0138]盖1100可以具有灯泡(bulb)形或者半球形形状。此外，盖1100可以是内部中空的，或者一部分盖1100可以是开口的。盖1100可以光学地与光源模块1200结合。例如，盖1100可以扩散、散射或激发从光源模块1200提供的光。盖1100可以是一种光学构件。盖1100可以结合到散热器1400。盖1100可以具有结合到散热器1400的结合部分。
[0139]盖1100的内表面可以涂覆有乳白色涂料(milky paint)。乳白色涂料可以包括扩散光的扩散材料。盖1100的内表面的粗糙度可以大于盖1100的外表面的粗糙度。这将充分地散射和扩散来自光源模块1200的光,从而将光发送到外部。
[0140]盖1100的材料可以是玻璃、塑料、聚丙烯(polypropylene、PP)、聚乙烯(polyethylene、PE)、聚碳酸酯(polycarbonate、PC)等。这里,聚碳酸酯的耐光性、耐热性和强度是优异的。盖1100可以是透明的使得可以从外部看到光源模块1200，但本公开不限于此。盖1100也可以是不透明的。盖1100可以通过吹塑成型(blow molding)形成。
[0141]光源模块1200可以设置在散热器1400的一侧。从光源模块1200产生的热可以被引导至散热器1400。光源模块1200可以包括光源部件1210、连接板1230和连接器1250。
[0142]构件1300可以设置在散热器1400的上表面上。构件1300具有导向槽1310，其中插入多个光源部件1210和连接器1250。导向槽1310可以与光源部件1210的基板和连接器1250相对应，或者与光源部件1210的基板和连接器1250 —起被布置。
[0143]构件1300的表面可以被漆上或者涂上光反射材料。
[0144]例如，构件1300的表面可以被漆上或者涂敷白色涂料。构件1300可以朝盖1100反射光，该光是在盖1100的内表面处被反射并且向光源模块1200返回的光。因此，根据实施例的照明设备的发光效率可得以提高。
[0145]例如，构件1300可以由绝缘材料制成。光源模块1200的连接板1230可以包括导电材料。因此，可以在散热器1400与连接板1230之间形成电接触。构件1300可以由绝缘材料制成以防止连接板1230与散热器1400之间的电短路。散热器1400可以接收和发散来自光源模块1200的热量和来自电源1600的热量。
[0146]固定器(holder) 1500堵塞住内壳1700中的绝缘部分1710的接收凹部(receiving recess) 1719。因此，容纳在内壳1700的绝缘部分1710中的电源1600可以被密封。固定器1500可以具有导向突起部分1510。导向突起部分1510可以具有电源1600的突起部分1610插入的孔。
[0147]电源1600处理或者转换外部提供的电信号以提供至光源模块1200。电源1600可以被容纳在内壳1700的接收凹部1719中。电源1600可以用内壳1700的固定器1500来密封。电源1600可以包括突出部分1610、导向部分1630、基座1650和延伸部分1670。
[0148]导向部分1630可以是从基座1650的一侧向外突出的形状。导向部分1630可以被插入到固定器1500中。多个元件可以设置在基座1650的一侧上。例如，元件可以包括将外部电源提供的交流(AC)电力转换成直流(DC)电力的直流(DC)转换器、控制光源模块1200的驱动的驱动芯片、用以保护光源模块1200的静电放电(ESD)保护器件等，但本公开不限于此。
[0149]延伸部分1670可以具有在基座1650的另一侧向外突起的形状。延伸部分1670可以被插入在内壳1700的连接部分1750的内部，并且可以从外部接收电信号。例如，延伸部分1670的宽度等于或小于内壳1700的连接部分1750的宽度。“+导线”和导线”各自的一端可以电连接到延伸部分1670。“+导线”和导线”各自的另一端可以电连接到托座1800。
[0150]在内壳1700的内部，可以包括具有电源1600的模塑部。模塑部通过硬化模塑液体形成。因此，通过模塑部，电源1600可以被固定在内壳1700的内部。
[0151]图9示出包括根据实施例的发光器件封装的显示设备。
[0152]参考图9，显示设备(由附图标记“800”表示)可以包括底盖810、设置在底盖810上的反射板820、发出光的发光模块830和835、设置在反射板820的前面并将发光模块830和835发出的光导向至显不设备的前方的导光板840、包括设置在导光板840前面的棱镜片850和860的光学片、设置在光学片前面的显示面板870、与显示面板870连接并且向显示面板870提供图像信号的图像信号输出电路872、以及设置在显示面板870前面的滤色镜(color filter) 880。这里，背光单元可以包括底盖810、反射板820、发光模块830和835、导光板840和光学片。
[0153]发光模块830和835可以包括安装在基板830上的发光器件封装835。这里，基板830可以由PCB等制成。发光器件封装835可以是图7中示出的实施例。
[0154]底盖810可以容纳显示设备800中的组成元件。反射板820可以被设置为分离元件(如图7所示)，或者可以通过在导光板840的后表面上或底盖810的前表面上涂覆具有高反射率的材料而形成。
[0155]这里，反射板820可以由具有高反射率并且能够被形成为超薄结构的材料制成。聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate, PET)可以用于反射板820。
[0156]导光板830可以由聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate, PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚乙烯(PE)等制成。
[0157]第一棱镜片850可以通过在基底膜的一个表面上涂覆表现出透光性和弹性的聚合物而形成。第一棱镜片850可以具有棱镜层，该棱镜层以重复图案的形式具有多个三维结构。这里，图案可以是脊线(ridges)和谷线(valleys)重复的条形型式。
[0158]第二棱镜片860可以具有与第一棱镜片850相似的结构。第二棱镜片860可以被配置成使得在第二棱镜片860的基底膜的一个表面上形成的脊线和谷线的定位方向垂直于在第一棱镜片850的基底膜的一个表面上形成的脊线和谷线的定位方向。这样的配置用于将从光源模块830和835以及反射板820传送的光均匀地朝面板870的整个表面分散。
[0159]尽管在图9中未不出，扩散片可以设置在导光板840与第一棱镜片850之间。扩散片可以由聚酯(polyester)和聚碳酸基(polycarbonate-based)材料制成。扩散片可以通过折射和散射将来自背光单元的入射光的入射角扩大到最大。扩散片可以包括含有光扩散剂的支撑层、以及形成在光发出面(朝向第一棱镜片)和光入射面(朝向反射片)上的第一和第二层，并且也可以不包括第一层和第二层。
[0160]根据实施例，光学片可以由扩散片、第一棱镜片850和第二棱镜片860构成。但是，光学片可以包括其它组合，例如，微透镜阵列，扩散片和微透镜阵列的组合、以及棱镜片和微透镜阵列的组合。
[0161]液晶显示面板可以用作显示面板870。进一步地，可以提供其它种类需要光源的显示器件来取代液晶显示面板870。
[0162]图10示出包括根据实施例的发光器件封装的车头灯900。参考图10，车头灯900包括发光模块901、反射镜902、遮光屏(shade)903和透镜904。
[0163]发光模块901可以包括设置在基板(未示出)上的发光器件封装(未示出)。这里，发光器件封装可以是图7中示出的实施例。
[0164]反射镜902可以将从发光模块901投射的光911反射到固定方向，例如向前912。
[0165]遮光屏903设置在反射镜902与透镜904之间。遮光屏903是通过阻挡或反射一部分在被反射镜902反射之后被引导至透镜904的光而形成设计者需要的光分布图案的构件。因此，遮光屏903的一侧部分903-1的水平高度和另一部分903-2的水平高度可能彼此不同。
[0166]从发光模块901投射的光在被反射镜902和遮光屏903反射之后经过透镜904，从而被引导至车身前方。透镜904可以向前折射被反射镜902反射的光。
[0167]结合实施例描述的特定的特点、结构或效果包括在本公开的至少一个实施例中，但是不必包括在所有实施例中。此外，本公开的任何具体实施例的特定的特点、结构或效果可以以任何适合的方式与一个或多个其它实施例结合，或者可以被本发明实施例所属领域的技术人员改变。因此，将会理解的是，与这样的结合或改变有关的内容落入本公开的精神和范围之内。
[0168]从上述描述明显可见的是，根据实施例可以提高光提取效率。
[0169]结合实施例描述的特定的特点、结构或效果包括在本公开的至少一个实施例中，但是不必包括在所有实施例中。此外，本公开的任何具体实施例的特定的特点、结构或效果可以以任何适合的方式与一个或多个其它实施例结合，或者可以被本发明实施例所属领域的技术人员改变。因此，将会理解的是，与这样的结合或改变有关的内容落入本公开的精神和范围之内。
【权利要求】
1.一种发光器件，包括: 第一半导体层； 第二半导体层； 有源层，设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间；以及 第一光提取层，设置在所述第一半导体层上并且包括氮化物半导体层， 其中所述第一光提取层包括多个第一层，并且所述多个第一层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
2.根据权利要求1所述的发光器件，还包括: 第二光提取层，设置在所述第一光提取层与所述第一半导体层之间，并且包括氮化物半导体， 其中所述第二光提取层包括多个第二层，并且所述多个第二层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
3.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一光提取层的折射率小于所述第一半导体层的折射率。
4.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第二光提取层的折射率小于所述第一半导体层的折射率。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述多个第一层包括氮化物半导体，所述氮化物半导体包括具有相同成分的铝，并且所述多个第一层中铝的量是变化的。
6.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述多个第二层包括氮化物半导体，所述氮化物半导体包括具有相同成分的铝，并且所述多个第二层中铝的量是变化的。
7.根据权利要求5所述的发光器件，其中所述多个第一层中铝的量随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
8.根据权利要求6所述的发光器件，其中所述多个第二层中铝的量随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
9.根据权利要求7所述的发光器件，其中在相邻的第一层中铝的量的差值是10%或更小。
10.根据权利要求5所述的发光器件，其中所述第一半导体层包括与所述第一层的材料相同的材料，并且所述第一半导体层中铝的量小于各个所述第一层中铝的量。
11.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述第一和第二光提取层包括含有铝的氮化物半导体，并且所述第一和第二光提取层中铝的量大于所述第一半导体层中铝的量。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述多个第一层中每个层的厚度是入/(4*η)的倍数，这里，λ是光的波长，并且η是所述多个第一层中每个层的折射率。
13.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述多个第一层包括三至六层。
14.根据权利要求1至13中任一项所述的发光器件，还包括: 第一电极，设置在所述第一半导体层上；以及 第二电极，设置在所述第二半导体层下面， 其中所述第二电极包括设置在所述第二半导体层下面的欧姆层、设置在所述欧姆层下面的反射层、以及设置在所述反射层下面的支撑层。
15.根据权利要求1至13中任一项所述的发光器件，还包括: 衬底，设置在所述第一半导体层下面； 第一电极，设置在所述第一半导体层上；以及 第二电极，设置在所述第二半导体层上。
16.—种发光器件,包括: 第一半导体层； 第二半导体层； 有源层，设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间； 第一光提取层，设置在所述第一半导体层上，并且包括不平坦部分，所述不平坦部分包括多个凸起部分和凹下部分；以及 第二光提取层，设置在所述第一光提取层与所述第一半导体层之间， 其中所述第一光提取层的凸起部分包括多个第一层， 其中所述多个第一层是InAlGaN、AlGaN或AlN中的任意一种，以及 其中所述多个第一层中每个层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
17.根据权利要求16所述的发光器件，其中所述凸起部分的侧壁的角度是58°至65。。
18.根据权利要求16所述的发光器件，其中所述多个第一层的每个层中铝的量随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
19.根据权利要求16所述的发光器件，其中所述第二光提取层包括多个第二层，所述多个第二层是InAlGaN、AlGaN或AlN中的任意一种，并且所述多个第二层中每个层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
20.根据权利要求19所述的发光器件，其中所述多个第二层的每个层中铝的量随着离所述第一半导体层的距离增大而增大。
21.根据权利要求16所述的发光器件，其中所述凸起部分包括圆锥、棱锥、穹顶、截头锥或截断多棱锥形状。
22.一种发光器件封装，包括: 封装体； 第一导电层和第二导电层，设置在所述封装体上；以及 发光器件，与所述第一导电层和所述第二导电层电连接， 其中所述发光器件包括第一半导体层、第二半导体层、设置在所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的有源层、以及设置在所述第一半导体层上并且包括氮化物半导体层的第一光提取层，以及 其中所述第一光提取层包括多个第一层，并且所述多个第一层的折射率随着离所述第一半导体层的距离增大而减小。
【文档编号】H01L33/44GK104300062SQ201410344553
【公开日】2015年1月21日 申请日期:2014年7月18日 优先权日:2013年7月18日
【发明者】成演准, 张正训, 丁圣勋 申请人:Lg伊诺特有限公司