发光器件、发光器件封装、以及照明系统的制作方法

专利名称：发光器件、发光器件封装、以及照明系统的制作方法
技术领域：
实施例涉及发光器件、发光器件封装、以及照明系统。
背景技术：
发光二极管(LED)是将电流转换为光的半导体发光器件。由于近年来LED的亮度 得到逐渐地增强，LED被用作用于显示器、车辆、以及照明的光源。而且，通过使用荧光物， 或者通过组合具有各种颜色的LED可以实现具有优秀效率的发射白光的LED。该种LED的亮度取决于诸如能够将光有效地提取到外部的光提取结构、在LED中 使用的半导体材料、芯片尺寸、以及包围LED的制模组件的种类的各种条件。

发明内容
实施例提供具有新结构的发光器件、发光器件封装、以及照明系统。实施例还提供 具有改进的电流扩展效应的发光器件、发光器件封装、以及照明系统。实施例还提供具有被 提高的光提取效率的发光器件、发光器件封装、以及照明系统。在一个实施例中，发光器件包括第一半导体层，该第一半导体层包括多个中空空 间部；第一半导体层上的有源层；以及有源层上的第二导电型半导体层，其中多个中空空 间部中的每一个具有小于第一半导体层的厚度。在另一实施例中，发光器件封装包括主体部；主体部上的第一和第二电极层；以 及发光器件，所述发光器件被布置在主体部上并且被电气地连接到第一和第二电极层，其 中，所述发光器件包括第一半导体层，该第一半导体层包括多个中空空间部；第一半导体 层上的有源层；以及有源层上的第二导电型半导体层，其中多个中空空间部中的每一个具 有小于第一半导体层的厚度。在又一实施例中，照明系统包括衬底；和发光模块，该发光模块包括被布置在衬 底上的发光器件，其中，所述发光器件包括第一半导体层，该第一半导体层包括多个中空 空间部；第一半导体层上的有源层；以及有源层上的第二导电型半导体层，其中，多个中空 空间部中的每一个具有小于第一半导体层的厚度。在附图和下面的描述中阐述一个或者多个实施例的详情。从描述和附图，以及从 权利要求中，其它的特征将变得显而易见。


图1是示出根据第一实施例的发光器件的截面图。图2是示出根据第一实施例的发光器件的修改示例的截面图。图3是示出包括空气透镜的发光器件的亮度A与不包括空气透镜的发光器件的亮 度B之间的差的图。图4至图7是示出制造根据第一实施例的发光器件的方法的视图。图8是根据第二实施例的发光器件的截面图。
图9是根据第三实施例的发光器件的截面图。图10是根据第四实施例的发光器件的截面图。图11是示出根据第四实施例的发光器件的修改示例的截面图。图12是根据第五实施例的发光器件的截面图。图13是根据第六实施例的发光器件的截面图。图14是包括根据实施例的发光器件的发光器件封装的截面图。图15是包括根据实施例的发光器件封装的背光单元的视图。图16是包括根据实施例的发光器件封装的照明单元的视图。
具体实施例方式在实施例的描述中，应当理解的是，当层(或膜)、区域、图案或结构被称为处于衬 底、层(或膜)、区域、垫或图案“上”时，其可以“直接”在另一层或者衬底上，或者也可以存 在中间层。此外，应当理解的是，当层被称为在另一层“下”时，它能够直接地在另一层下， 并且还可以存在一个或者多个中间层。此外，将基于附图来进行对关于各层“上”和“下”的参考。在附图中，为了便于描述和使其清楚，各层的厚度或者尺寸被夸大、省略或示意性 绘制。而且，各个元件的尺寸没有完全反映真实尺寸。在下文中，将会参考附图描述根据实施例的发光器件和制造发光器件的方法。<第一实施例>图1是根据第一实施例的发光器件100的截面图。参考图1，发光器件100包括衬底110、通过中空空间部形成的多个空气透镜115、 第一半导体层130、有源层140、以及第二导电型半导体层150。衬底110 可以是由蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO, Si、GaP、InP、以及 Ge 中的至少一个形成。多个空气透镜115可以被布置在衬底110上。即，多个空气透镜115的下端可以 被布置在衬底110上。缓冲层(未示出)可以被布置在衬底110上，以减少衬底110和第一半导体层130 之间的晶格常数差。在这里，多个空气透镜115可以被布置在缓冲层(未示出)上。例如，多个空气透镜115中的每一个可以具有凸透镜形状。可选地，可以以诸如半 球形、多边柱形、多棱锥形、圆锥体形、圆锥台形、以及棱锥台形(polygonal cone shape)的 形状来不同地对空气透镜进行更改。而且，参考图2，可以在各个空气透镜115的表面上进行粗糙化，以提高发光器件 100的光提取效率。多个空气透镜115可以利用空气来填充，并且被布置在衬底110或者缓冲层(未 示出)的整个表面上，或者被部分地布置在衬底110或者缓冲层(未示出)上。第一半导体层130可以被布置在衬底110和多个空气透镜115上。S卩，多个空气 透镜115可以被布置在第一半导体层130的下表面处。多个空气透镜115被布置在第一半 导体层130内。而且，各个空气透镜115可以具有小于第一半导体层130的厚度和面积，并 且可以通过被填充有空气的空间部形成。
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第一半导体层130可以具有单层结构或者多层结构。在单层结构的情况下，可以 通过第一导电型半导体层实现第一半导体层130。而且，在多层结构的情况下，通过未被掺 杂的半导体层，例如，未被掺杂的GaN层可以实现第一半导体层130，并且第一导电型半导 体层可以被布置在多层结构的上层上。第一半导体层130可以是由具有hxAlfamMO彡χ彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1) 的复合化学式的半导体材料，例如，GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, IniUGaN、以及AUnN中的 至少一个形成。而且，当第一导电型半导体层是η型半导体层时，第一导电型半导体层可以被掺 杂有诸如Si、Ge、Sn、Se、以及Te的η型掺杂物。第一半导体层130具有大约2. 12至大约2. 44的折射率，并且各个空气透镜115 具有大约1的折射率。因此，通过折射率之间的差，可以将从有源层140发射的朝着多个空 气透镜115前进的光有效地和完全地反射到发光器件100的发光表面。而且，多个空气透 镜115中的每个可以具有光散射效应。因此，可以提高发光器件100的光提取效应。有源层140被布置在第一半导体层130上。有源层140可以具有单量子阱结构、 多量子阱(MQW)结构、量子线结构、以及量子点结构中的至少一个。在其中掺杂η型或者ρ型掺杂物的被掺杂的包覆层(clad layer)(未示出)可以 被布置在有源层140的上/下方。通过AKiaN层或者InAKiaN层可以实现包覆层(未示 出)。第二导电型半导体层150被布置在有源层140上。例如，通过ρ型半导体层可 以实现第二导电型半导体层150。ρ型半导体层可以是由具有IraiyGhnNO)彡χ彡1， O彡y彡1，0彡x+y彡1)的复合化学式的半导体材料，例如，InAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、 InGaN、AlN、或者InN来形成。而且，ρ型半导体层可以被掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、以及Ba 的P型掺杂物。ρ型掺杂物和η型掺杂物可以分别被掺杂到第一导电型半导体层和第二导电型半 导体层150中，但是不限于此。而且，尽管未示出，第三导电型半导体层(未示出)可以被 布置在第二导电型半导体层150上。因此，发光器件100可以具有ρη结结构、ηρ结结构、 ρηρ结结构、以及ηρη结结构中的一个。透明电极层160可以被布置在第二导电型半导体层150上。透明电极层160可以 是由 ITO、IZO (In-ZnO)、GZO (Ga-ZnO)、AZO (Al-ZnO)、AGZO (Al-Ga ZnO)、IGZO (In-Ga ZnO)、 IrOx, RuOx, RuOx/1 TO, Ni/IrOx/Au、以及 Ni/Ir0x/Au/IT0 中的至少一个形成，但是其不限于此。第二电极170可以被布置在透明电极层160上，并且第一电极180可以被布置在 第一半导体层130上。第一和第二电极170和180将电力提供给发光器件100。第一实施例可以提供发光器件100，在其中提供了多个空气透镜115，以提高光提 取效率。图3是示出包括多个空气透镜115的发光器件100的亮度A和不包括多个空气透 镜115的发光器件的亮度B之间的差的图。图的χ轴表示具有纳米(nm)的单位的波长，并且图的y轴表示具有mW/sr的单位 的光亮度。
根据该图，可以看出，包括多个空气透镜115的发光器件100的亮度A比不包括多 个空气透镜115的发光器件的B大了大约25%至大约50%。S卩，通过多个空气透镜115，可以提高发光器件100的光提取效率。图4至图7是示出制造根据第一实施例的发光器件100的方法的视图。在图4至 图6中，(a)示出截面图，并且(b)示出平面图。参考图4，多个透镜图案112可以被形成在衬底110上。缓冲层(未示出)可以被形成在衬底110上。在这样的情况下，多个透镜图案112 可以被形成在缓冲层(未示出)上。衬底110 可以是由蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO, Si、GaP、InP、以及 Ge 中的至少一个形成。多个透镜图案112 可以是由 Si02、Si0x、SiN、SiNx、Si0xNy、(ia0、ai0、ITO、W&W* 的至少一个形成。通过诸如光刻工艺、电子束光刻工艺、激光全息、或者深紫外光步进曝光机(deep UV stepper)的光刻工艺，多个透镜图案112可以被形成在衬底110上。可选地，可以执行 等离子体增强化学气相沉积(PECVD)或者溅射工艺，以将透镜图案112生长在衬底110上。 然而，本公开不限于此。尽管多个透镜图案112中的每一个具有图4中的凸透镜形状，但是本公开不限于 此。例如，透镜图案112可以具有半球形、多边柱形、多棱锥形、圆锥体形、圆锥台形、或者棱 锥台形。而且，可以在多个透镜图案112中的每一个的表面上进行粗糙化。参考图4(b)，多个空气透镜112可以被形成在衬底110的整个表面上，或者被部分 地形成在衬底110上。而且，在行和列方向中以预定的距离规则地布置多个透镜图案112，或者在行和列 方向中不规则地布置多个透镜图案112。参考图5(a)，第一半导体生长层130a可以被形成在衬底110上，以部分地暴露多 个透镜图案112中的每一个的上部112a。第一半导体生长层130a可以被生长到小于或者等于多个透镜图案112中的每一 个的高度，以部分地暴露多个透镜图案112中的每一个的上部11加。在这里，第一半导体 生长层130a可以被生长到如下的厚度，在其中当第二半导体生长层(参见图7的附图标记 130b)被形成时，空气透镜(参见图6的附图标记11 没有被丢失或者它的形状没有消失。 即，在生长第一半导体生长层130a，并且容易地移除透镜图案112之后，可以暴露透镜图案 112的上部11 以保持空气透镜115的形状。参考图6，可以移除多个透镜图案112，以形成多个空气透镜115。可以通过多个透镜图案112中的每一个的上部112a，对多个透镜图案112执行蚀 刻工艺，以移除多个透镜图案112，从而形成多个空气透镜115。蚀刻工艺可以是湿蚀刻工艺或者干蚀刻工艺。在湿蚀刻工艺的情况下，HF、Κ0Η、 H2SO4, H2O2, HC1、NaOH, NH4OH,而03、或者BOE (缓冲氧化蚀刻剂)可以被用作蚀刻溶液。然 而，本公开不限于此。通过移除多个透镜图案112形成的多个空气透镜115分别具有开口的上部116。因此，通过开口的上部116蚀刻的多个透镜图案112可以以气体的形式泄出。在这里，通过蚀刻工艺可以完全地移除多个透镜图案112，或者部分地移除多个透 镜图案112以允许多个透镜图案112中的每一个的至少一部分残留，但其不限于此。多个空气透镜115中的每一个可以具有与多个透镜图案112中的每一个相同的形 状。例如，多个空气透镜115中的每一个可以具有诸如凸透镜形、半球形、多边柱形、多棱锥 形、圆锥体形、圆锥台形、以及棱锥台形的各种形状。空气透镜115可以向有源层突出，并且 空气透镜115的下端可以被布置在衬底110上。而且，如图2中所示，可以在空气透镜115中的每一个的表面上进行粗糙化，以提 高发光器件100的光提取效率。通过被填充有空气的空间部可以形成多个空气透镜115，并且将其布置在衬底 110或者缓冲层(未示出)的整个表面上，或者将其部分地布置在衬底110或者缓冲层(未 示出)上。而且，可以在行和列方向中以预定的距离规则地布置多个空气透镜115，或者在行 和列方向中不规则地布置多个空气透镜115。参考图7，第二半导体生长层130b可以被形成在第一半导体生长层130a和多个空 气透镜115上。第一半导体生长层130a和第二半导体生长层130b组成第一半导体层130。第一半导体层130可以具有单层结构或者多层结构。在单层结构的情况下，可以 通过第一导电型半导体层来实现第一半导体层130。而且，在多层结构的情况下，通过未被 掺杂的半导体层，例如，未被掺杂的GaN层可以实现第一半导体层130，并且第一导电型半 导体层可以被布置在多层结构的上层上。即，第一和第二半导体生长层130a和130b可以包括第一导电型半导体层和未被 掺杂的半导体层中的至少一个。第一半导体层130可以是由具有hxAlfamMO≤χ≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1) 的复合化学式的半导体材料，例如，GaN, InN, AlN, InGaN, AlGaN, IniUGaN、以及AUnN中的 至少一个形成。而且，当第一导电型半导体层是η型半导体层时，第一导电型半导体层可以被掺 杂有诸如Si、Ge、Sn、Se、以及Te的η型掺杂物。第一半导体层130具有大约2. 12至大约2. 44的折射率，并且各个空气透镜115 具有大约1的折射率。因此，通过折射率之间的差，可以将从有源层140发射的朝着多个空 气透镜115前进的光有效地和完全地反射到发光器件100的发光表面上。而且，多个空气 透镜115中的每个可以具有光散射效应。因此，可以提高发光器件100的光提取效应。有源层140被布置在第一半导体层130上。有源层140可以具有单量子阱结构、 多量子阱(MQW)结构、量子线结构、以及量子点结构中的至少一个。在其中掺杂了 η型或者ρ型掺杂物的掺杂的包覆层(未示出)可以被布置在有源 层140的上/下方。通过AKiaN层或者InAKiaN层可以实现包覆层(未示出)。第二导电型半导体层150被布置在有源层140上。例如，通过ρ型半导体层可 以实现第二导电型半导体层150。ρ型半导体层可以是由具有IraiyGhnNO)≤χ≤1， O≤y≤1，0≤x+y≤1)的复合化学式的半导体材料，例如，InAlGaN、GaN、AlGaN、AlInN、InGaN, A1N、或者InN形成。而且，ρ型半导体层可以被掺杂有诸如Mg、Zn、Ca、Sr、以及Ba 的P型掺杂物。ρ型掺杂物和η型掺杂物可以分别被掺杂到第一导电型半导体层和第二导电型半 导体层150中，但是其不限于此。而且，尽管未示出，第三导电型半导体层(未示出)可以 被布置在第二导电型半导体层150上。因此，发光器件100可以具有ρη结结构、ηρ结结构、 ρηρ结结构、以及ηρη结结构中的一个。使用诸如金属有机化学气相沉积(MOCVD)方法、化学气相沉积(CVD)方法、等离子 体增强化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)方法、或者氢化物气相外延(HVPE)方法的 方法，可以形成第一导电半导体层130、有源层140、以及第二导电半导体层150。透明电极层160可以被布置在第二导电型半导体层150上。透明电极层160可以 是由 ΙΤ0、IZO (In-ZnO)、GZO (Ga-ZnO)、AZO (Al-ZnO)、AGZO (Al-Ga ZnO)、IGZO (In-Ga ZnO)、 IrOx, RuOx, RuOx/1 TO, Ni/IrOx/Au、以及 Ni/Ir0x/Au/IT0 中的至少一个形成，但是其不限 于此。反射电极层可以被形成在第二导电型半导体层150上。反射电极层可以是由具有 高反射率的银(Ag)、包含银的合金、铝(Al)、或者包含Al的合金中的至少一个形成。第二电极170可以被形成在透明电极层160上，并且第一电极180可以被形成在 第一半导体层130上。可以对发光器件100执行台面蚀刻工艺，以暴露第一半导体层130， 从而形成第一电极180。在这里，第二电极170可以被形成在第二导电型半导体层150上，而没有形成透明 电极层，但是其不限于此。第一和第二电极170和180将电力提供给发光器件180。<第二实施例>在下文中，将会详细地描述根据第二实施例的发光器件200和制造发光器件的方 法。在第二实施例的描述中，将会参考第一实施例描述与第一实施例相同的部分，并且将会 省略它们的重复部分。图8是根据第二实施例的发光器件200的截面图。参考图8，发光器件200包括未被掺杂的半导体层220、多个空气透镜215、第一导 电型半导体层230、有源层M0、以及第二导电型半导体层250。未被掺杂的半导体层220可以被布置在衬底210上。未被掺杂的半导体层220可 以是具有显著地低于第一和第二导电型半导体层230和250的导电性的半导体层。例如， 未被掺杂的半导体层220可以是未被掺杂的GaN层。缓冲层(未示出)可以被插入在衬底210和未被掺杂的半导体层220之间。缓冲 层(未示出)是用于减少衬底210和未被掺杂的半导体层220之间的晶格常数差的层。缓 冲层可以是由feiN、A1N、AlfeiN、hfeiN、以及AlInGaN中的一个形成。多个空气透镜215可以被布置在未被掺杂的半导体层220上。例如，多个空气透镜215中的每一个可以具有凸透镜形状。可选地，可以以诸如半 球形、多边柱形、多棱锥形、圆锥体形、圆锥台形、以及棱锥台形的形状不同地对空气透镜进 行变化。而且，可以在多个空气透镜215中的每一个的表面上进行粗糙化。空气透镜215 可以朝着有源层240突出，并且空气透镜215的下端可以被布置在未被掺杂的半导体层220上。多个空气透镜215可以用空气来填充，并且被布置在未被掺杂的半导体层220的 整个表面上，或者被部分地布置在未被掺杂的半导体层220上。第一导电型半导体层230可以被布置在未被掺杂的半导体层220和多个空气透镜 215上。未被掺杂的半导体层220和第一导电型半导体层230组成第一半导体层。第一导电型半导体层230可以是由具有h/lfamNO)彡χ彡1,0 ^ y ^ 1， O彡x+y彡1)的复合化学式的半导体材料,例如，GaN, InN.AlN, InGaN.AlGaN, InAlGaN,以 及AUnN中的至少一个形成。而且，当第一导电型半导体层230是η型半导体层时，第一导电型半导体层230可 以被掺杂有诸如Si、Ge、Sn、Se、以及Te的η型掺杂物。第一半导体层230具有大约2. 12至大约2. 44的折射率，并且各个空气透镜215 具有大约1的折射率。因此，通过折射率之间的差，可以将从有源层140发射的朝着多个空 气透镜215前进的光有效地和完全地反射到发光器件200的发光表面上。而且，多个空气 透镜215的每个可以具有光散射效应。因此，可以提高发光器件200的光提取效应。〈第三实施例〉在下文中，将会更加详细地描述根据第三实施例的发光器件200Β和制造发光器 件的方法。在第三实施例的描述中，将会参考第二实施例来描述与第二实施例相同的部分， 并且将会省略它们的重复部分。图9是根据第三实施例的发光器件200Β的截面图。参考图9，发光器件200Β包括包括粗糙图案212的衬底210、未被掺杂的半导体 层220、多个空气透镜215、第一导电型半导体层230、有源层Μ0、以及第二导电型半导体层 250。衬底210 可以是由蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO, Si、GaP、InP、以及 Ge 中的至少一个形成。通过蚀刻衬底210可以形成粗糙图案212。另外，Si02、SiOx、SiN、SiNx,Si0xNy、Ga0、ZnO, ITO、或者 W 可以被生长在衬底 210 上，以形成粗糙图案212。未被掺杂的半导体层220可以被布置在衬底210上。例如，未掺杂的半导体层220 可以是未被掺杂的GaN层。缓冲层(未示出)可以被插入在衬底210和未被掺杂的半导体层220之间。多个空气透镜215可以被布置在未被掺杂的半导体层220上。第一导电型半导体层230可以被布置在未被掺杂的半导体层220和多个空气透镜 215 上。第一半导体层230具有大约2. 12至大约2. 44的折射率，并且各个空气透镜215具 有大约1的折射率。因此，由于通过折射率差，从有源层240发射的朝着多个空气透镜215 前进的光的临界角被减小，所以通过多个空气透镜215，被完全地反射到发光器件200Β的 发光表面的光的数量得以增加。而且，由于衬底210包括粗糙图案212，所以被入射到衬底210的光可以被有效地 反射到发光器件200Β的发光表面。
即，通过多个空气透镜215和存储图案212，可以提高发光器件200B的光提取效率。〈第四实施例〉在下文中，将会详细地描述根据第四实施例的发光器件300和制造发光器件的方 法。在第四实施例的描述中，将会参考第一实施例来描述与第一实施例相同的部分，并且将 会省略它们的重复部分。图10是根据第四实施例的发光器件300的截面图。参考图10，发光器件300包括未被掺杂的半导体层320、多个空气透镜315、第一导 电型半导体层330、有源层340、以及第二导电型半导体层350。衬底310 可以是由蓝宝石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO, Si、GaP、InP、以及 Ge 中的至少一个形成。未被掺杂的半导体层320可以被布置在衬底310上。例如，未被掺杂的半导体层 320可以是未被掺杂的GaN层。缓冲层(未示出)可以被插入在衬底310和未被掺杂的半导体层320之间。第一导电型半导体层330可以被布置在未被掺杂的半导体层320上。未被掺杂的 半导体层320和第一导电型半导体层330组成第一半导体层。第一导电型半导体层330可以包括第一层330a和第二层330b。多个空气透镜315可以被布置在第一导电型半导体层的第二层330b和第一层 330a之间。第一半导体层330具有大约2. 12至大约2. 44的折射率，并且各个空气透镜315 具有大约1的折射率。因此，通过折射率之间的差，可以将从有源层340发射的朝着多个空 气透镜315前进的光有效地和完全地反射到发光器件300的发光表面上。而且，多个空气 透镜315中的每个可以具有光散射效应。因此，可以提高发光器件300的光提取效应。参考图11，像第三实施例一样，可以在衬底310上布置粗糙图案312。由于衬底 310包括粗糙图案312，被入射到衬底310的光可以被有效地反射到发光器件300的发光表 面。因此，可以提高发光器件300的光提取效率。〈第五实施例〉在下文中，将会详细地描述根据第五实施例的发光器件400和制造发光器件的方 法。在第五实施例的描述中，将会参考第一实施例来描述与第一实施例相同的部分，并且将 会省略它们的重复部分。图12是根据第五实施例的发光器件400的截面图。参考图12，发光器件400包括包括其顶表面上的图案415的第一半导体层430、 有源层440、第二导电型半导体层450、反射层460、导电支承件470、以及第一电极480。反射层460可以被形成在如第一实施例的图7中所示的第二导电型半导体层450 上，并且导电支承件470可以被形成在反射层460上以使用激光剥离(LLO)工艺来移除衬 底，从而形成发光器件400。因此，发光器件400可以被定义为垂直型发光器件。在这里，图 12示出颠倒了图7的视图的视图。通过移除衬底以形成图案415，从而暴露根据第一实施例的多个空气透镜115。在衬底被移除之后，对第一半导体层430的下表面可以执行使用ICP/RIE(电感耦合等离子/反应离子蚀刻)方式的抛光工艺。在这样的情况下，可以移除图案415中的每 一个的部分，或者将形状改变。通过图案415，可以增加通过作为发光表面的第一半导体层430的下表面发射的 光的数量，以提高发光器件400的光提取效率。图案415中的每一个可以具有凸透镜形状，并且可以在形状中不同地改变以有效 地发射光。例如，图案415可以具有粗糙形状。反射层460可以是由具有高的反射率的银(Ag)、包含Ag的合金、铝(Al)、或者包 含Al的合金中的至少一个形成。导电支承件470可以是由Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、以及Mo中的至少一个形
成，或者可以包括在其中注入杂质的半导体衬底。导电支承件470和第一电极480将电力 提供给发光器件400。〈第六实施例〉在下文中，将会详细地描述根据第六实施例的发光器件500和制造发光器件的方 法。在第六实施例的描述中，将会参考第一实施例来描述与第六实施例相同的部分，并且将 会省略它们的重复部分。图13是根据第六实施例的发光器件500的截面图。参考图13，根据第六实施例的发光器件500包括多个空气透镜515、有源层M0、第 二导电型半导体层550、反射层560、导电支承件570、以及第一电极580。发光器件500可 以被定义为垂直型发光器件。发光器件500不包括第五实施例的图案415。而且，多个空气透镜515可以被布置 在第一半导体层530内。多个空气透镜515中的每一个可以具有凸透镜形状，并且可以在形状中不同地更 改以有效地发射光。例如，可以在多个空气透镜515中的每一个上进行粗糙化。因此，通过 多个空气透镜515可以提高发光器件500的光提取效率。而且，由于多个空气透镜515被布置在第一半导体层530内，并且由于它们的低导 电性而用作电阻器，所以可以对在第一电极580和导电支承件570之间流动的电流进行电 流扩展。图14是包括根据实施例的发光器件封装的发光器件的截面图。参考图14，根据实施例的发光器件封装包括主体部20、被布置在主体部20上的 第一和第二电极层31和32、并且被电气地连接至第一和第二电极层31和32并且布置在主 体部20上发光器件100、以及包围发光器件100的制模件40。尽管在图14中，发光器件封 装包括第一实施例的发光器件100，但是本公开不限于此。例如，发光器件封装可以包括根 据其他实施例的发光器件。主体部20可以是由硅材料、合成树脂材料、或者金属材料形成。而且，被倾斜的表 面可以被布置在发光器件100的周围。第一和第二电极层31和32被相互电隔离，以将电力提供给发光器件100。而且， 第一和第二电极层31和32可以反射在发光器件100中产生的光以增加光效率。另外，第 一和第二电极层31和32可以将在发光器件100中产生的热散发到外部。发光器件100可以被布置在主体部20上，或者第一电极层31或第二电极层32上。图14示例性示出发光器件100，其通过主体部20并且被布置在延伸到主体部20的空腔中 的第二电极层32上。尽管提供了如下的布线方法，在其中发光器件100通过布线被电气地连接到第一 和第二电极层31和32，但是本公开不限于此。例如，可以通过倒装芯片安装方法或者管芯 结合方法来将发光器件100电气地连接到第一和第二电极层31和32。制模件40可以包围发光器件100以保护发光器件100。而且，磷光体可以被包含 在制模件40中，以更改从发光器件100发射的光的波长。根据上述实施例的发光器件中的至少一个可以被安装在一个或者多个发光器件 封装中，但是其不限于此。根据实施例的多个发光器件封装被排列在衬底上。诸如导光板、 棱镜片、扩散片、以及荧光片的光学组件可以被布置在从发光器件封装发射的光的路径上。 发光器件封装、衬底、以及光学组件可以被用作背光单元或者照明系统。例如，照明系统可 以包括背光单元、照明单元、显示装置、灯、以及路灯。图15是包括根据实施例的发光器件封装的背光单元1100的视图。然而，图15的 背光单元1100是照明系统的示例，并且本公开不限于此。参考图15，背光单元1100可以包括底盖1140、布置在底盖1140中的导光件1120、 以及至少布置在导光件1120的下表面或者一侧的发光模块1110。另外，反射片1130被布 置在导光件1120的下面。底盖1140可以具有盒形状，该盒形状具有开口的上侧，以在其中接收导光件 1120、发光模块1110、以及反射片1130。底盖1140可以由金属材料或者树脂材料构成，但 是其不限于此。发光模块1110可以包括衬底700和安装在衬底700上的多个发光器件封装600。 多个发光器件封装600将光提供给导光件1120。尽管在其中将发光器件封装600布置在衬 底700上的发光模块1100被提供作为本实施例中的示例，但是本公开不限于此。例如，可 以直接布置根据实施例的发光器件。如图15中所示，可以将发光模块1110布置在底盖1140的至少一个内表面上。因 此，发光模块1110可以朝着导光件1120的至少一个横向表面提供光。发光模块1110可以被布置在底盖1140内的导光件1120下面，以朝着导光件1120 的下表面提供光。根据背光单元1100的设计能够对该布置进行各种修改，并且因此，本公 开不限于此。导光件1120被布置在底盖1140内。导光件1120可以接收从发光模块1110提供 的光，以产生平面光，从而将平面光导向显示面板(未示出)。导光件1120可以是导光板(LGP)。LGP可以是由聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对 苯二甲酸乙二酯(PET)树脂、聚碳酸酯(PC)树脂、环烯烃共聚合物(COC)树脂、以及聚萘二 甲酸乙二酯(PEN)树脂的树脂基材料中的一个形成。光学片1150可以被布置在导光件1120的上方。例如，光学片1150可以包括散射片、聚光片、亮度增强片、以及荧光片中至少一 种。例如，散射片、聚光片、亮度增强片、以及荧光片可以被堆叠以形成光学片1150。在这样 的情况下，散射片1150均勻地散射从发光模块1110发射的光，并且通过聚光片将散射的光 聚集在显示面板(未示出)上。在此，从聚光片发射的光是被任意地偏振的光。亮度增强片可以增加从聚光片发射的光的偏振的程度。例如，聚光片可以是水平的和/或竖直的棱 镜片。而且，亮度增强片可以包括双亮度增强膜。荧光片可以是包括磷光体的透射膜或者 透射板。反射板1130可以被布置在导光件1120的下方。反射板1130将通过导光件1120 的下表面发射的光朝着导光件1120的发光表面反射。反射板1130可以是由例如PET树脂、PC树脂、或者PVC树脂的具有优秀的反射率 的材料形成，但是其不限于此。图16是示出根据实施例的包括发光器件封装的照明单元的视图。然而，图16的 照明单元1200是照明系统的示例，并且因此，本公开不限于此。参考图16，照明单元1200可以包括箱体1210、布置在箱体1210上的发光模块 1230、以及布置在箱体1210上以接收来自于外部电源的电力的连接端子1220。箱体1210可以是由具有好的散热性能的材料，例如，金属材料或者树脂材料形成。发光模块1230可以包括衬底700和安装在衬底700上的至少一个发光器件封装 600。尽管，将在其中发光器件封装600被布置在衬底700上的发光模块1100提供作为本 实施例的示例，但是本公开不限于此。例如，可以直接布置根据实施例的发光器件100。电路图案可以被印制在电介质上以形成衬底700。例如，衬底700可以包括印刷电 路板(PCB)、金属核PCB、柔性PCB、或者陶瓷PCB。而且，衬底700可以是由有效地反射的材料形成，或者具有对来自其表面的光进 行有效地反射的颜色，例如，白色或者银色。至少一个发光器件封装600可以被安装在衬底700上。发光器件封装600可以包 括至少一个发光二极管(LED)。LED可以包括分别发射具有红色、绿色、蓝色或者白色的光 的彩色LED，和发射UV光的紫外线(UV) LED。发光模块1230可以具有LED的各种组合，以获得颜色效果和亮度。例如，可以相 互组合白光LED、红光LED、绿光LED，以确保高的显色指数。而且，荧光片可以进一步被布置 在从发光模块1230发射的光的路径上。荧光片更改从发光模块1230发射的光的波长。例 如，当从发光模块1230发射的光具有蓝色波长带时，荧光片可以包括黄色磷光体(yellow phosphor)。因此，从发光模块1230发射的光经过荧光片，以最终地发射白光。连接端子1220可以被电气地连接至发光模块1230，以将电力提供给发光模块 1230。参考图16，以插孔的形式，将连接端子1220螺纹耦合到外部电源，但是其不限于此。 例如，连接端子1220可以具有插头的形状，并且因此，被插入在外部电源中。可选地，连接 端子1220可以通过布线而连接到外部电源。如上所述，在照明系统中，导光件、散射片、聚光片、亮度增强片、以及荧光片中的 至少一种被布置在从发光模块发射的光的路径中，以获得想要的光学效应。而且，根据本公开的照明系统包括具有优秀的电流扩展效应和优秀的散热和光提 取效率的发光器件或者发光器件封装。因此，照明系统可以具有优秀的光性能。在本说明书中对于“一个实施例”、“实施例”、“示例性实施例”等的引用意味着结 合实施例描述的特定特征、结构或特性被包括在本发明的至少一个实施例中。在说明书中， 在各处出现的这类短语不必都表示相同的实施例。此外，当结合任何实施例描述特定特征、结构或特性时，都认为结合实施例中的其它实施例实现这样的特征、结构或特性也是本领 域技术人员所能够想到的。 虽然已经参照本发明的多个示例性实施例描述了实施例，但是应该理解，本领域 的技术人员可以想到的多个其它修改和实施例也将落入本发明原理的精神和范围内。更加 具体地，在本说明书、附图和所附权利要求的范围内的主题组合布置的组成部件和/或布 置中，各种变化和修改都是可能性。除了组成部件和/或布置中的变化和修改之外，对于本 领域的技术人员来说，替代使用也将是显而易见的。
权利要求
1.一种发光器件，包括第一半导体层，所述第一半导体层包括多个中空空间部；位于所述第一半导体层上的有源层；以及位于所述有源层上的第二导电型半导体层，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部的厚度小于所述第一半导体层的厚度。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述第一半导体层包括未被掺杂的半导体 层和位于所述未被掺杂的半导体层上的第一导电型半导体层。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部布置在所述未被掺杂 的半导体层处。
4.根据权利要求3所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部 朝着所述有源层突出。
5.根据权利要求3所述的发光器件，包括位于所述第一半导体层下方的衬底。
6.根据权利要求5所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部 的下端布置在所述衬底上。
7.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部布置在所述第一导电 型半导体层处。
8.根据权利要求7所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部 朝着所述有源层突出。
9.根据权利要求8所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部 的下端布置在所述未被掺杂的半导体层上。
10.根据权利要求7所述的发光器件，包括位于所述第一半导体层下方的衬底。
11.根据权利要求7所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部布置在所述第一导电 型半导体层内。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部 具有以下形状中的至少一种凸透镜形、半球形、多边柱形、多棱锥形、圆锥体形、圆锥台形、 以及棱锥台形。
13.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部 的表面是粗糙的。
14.根据权利要求1所述的发光器件，包括位于所述第一半导体层下方的衬底，其中， 在所述衬底上布置有粗糙图案。
15.根据权利要求1所述的发光器件，包括第一电极，所述第一电极电连接到所述第一导电型半导体层；和第二电极，所述第二电极电连接到所述第二导电型半导体层。
16.根据权利要求1所述的发光器件，包括电极，所述电极电连接到所述第一导电型半导体层；和导电支承件，所述导电支承件电连接到所述第二导电型半导体层。
17.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部规则地排列在所述第 一半导体层处。
18.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述多个中空空间部内的空气的折射率小 于所述第一半导体层的折射率。
19.一种发光器件封装，包括 主体部；位于所述主体部上的第一电极层和第二电极层；以及发光器件，所述发光器件布置在所述主体部上，并且电连接到所述第一电极层和第二 电极层，其中，所述发光器件包括第一半导体层，所述第一半导体层包括多个中空空间部； 位于所述第一半导体层上的有源层；以及 位于所述有源层上的第二导电型半导体层，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部的厚度小于所述第一半导体层的厚度。
20.一种照明系统，包括 衬底；和发光模块，所述发光模块包括布置在所述衬底上的发光器件， 其中，所述发光器件包括第一半导体层，所述第一半导体层包括多个中空空间部空气透镜； 位于所述第一半导体层上的有源层；以及 位于所述有源层上的第二导电型半导体层，其中，所述多个中空空间部中的每个中空空间部中的厚度小于所述第一半导体层的厚
全文摘要
本发明提供了一种发光器件、发光器件封装以及照明系统。发光器件包括第一半导体层，该第一半导体层包括多个中空空间部；第一半导体层上的有源层；以及有源层上的第二导电型半导体层。多个空气透镜中的每一个具有小于第一半导体层的厚度。
文档编号H01L33/22GK102074633SQ201010529918
公开日2011年5月25日 申请日期2010年10月28日 优先权日2009年10月28日
发明者韩尚勋 申请人:Lg伊诺特有限公司