專利名稱：發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極管(LED)是將電流轉(zhuǎn)換為光的半導(dǎo)體發(fā)光器件。最近，LED的亮度增加， 使得LED已經(jīng)被采用為用于顯示裝置、車輛、或者照明裝置的光源。另外，LED能夠通過采 用磷光體或者組合具有各種顏色的LED來呈現(xiàn)具有優(yōu)秀的光效率的白色。從LED發(fā)射的光的波長取決于用于制造LED的半導(dǎo)體材料。這是因?yàn)槿Q于LED 的有源層的能帶，即，取決于表示價(jià)帶和導(dǎo)帶的電子之間的能量差的半導(dǎo)體材料的帶隙來 確定發(fā)射的光的波長。同時(shí)，LED的亮度根據(jù)諸如有源層的結(jié)構(gòu)、用于將光提取到外部的光提取結(jié)構(gòu)、芯 片尺寸、以及包圍LED的成型構(gòu)件的類型的各種條件而被改變。如果改進(jìn)有源層的結(jié)構(gòu)，那 么能夠提高LED的內(nèi)量子效率，從而能夠提高LED的亮度。

發(fā)明內(nèi)容
實(shí)施例提供能夠提高亮度的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝、以及 照明系統(tǒng)。實(shí)施例提供能夠發(fā)射具有各種波長帶的光的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā) 光器件封裝、以及照明系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及在第 一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二有源層的有源層，其中所述第一有源層發(fā)射 具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且第二有源層發(fā)射具有比第一波長帶短的第二 波長帶的光。制造發(fā)光器件的方法包括下述步驟，形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體 層上形成包括第一和第二有源層的有源層；以及在有源層上形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；其中 所述第一有源層發(fā)射具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且第二有源層發(fā)射具有比 第一波長帶短的第二波長帶的光。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝包括發(fā)光器件；封裝主體，該封裝主體用于在其上 安裝發(fā)光器件；以及電極層，該電極層被電氣地連接到發(fā)光器件。該發(fā)光器件包括第一導(dǎo) 電半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、以及在第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二 有源層的有源層，其中所述第一有源層發(fā)射具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且第 二有源層發(fā)射具有比第一波長帶短的第二波長帶的光。根據(jù)實(shí)施例的照明系統(tǒng)包括發(fā)光模塊，該發(fā)光模塊包括襯底和被安裝在襯底上 的發(fā)光器件，其中該發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及在第一和 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二有源層的有源層，并且其中第一有源層發(fā)射具有 440nm至500nm的第一波長帶的光，并且第二有源層發(fā)射具有比第一波長帶短的第二波長帶的光。


圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件的截面圖；圖2A是示出圖1中所示的發(fā)光器件的有源層的示例的截面圖；圖2B是示出圖1中所示的發(fā)光器件的有源層的另一示例的截面圖圖3是示出圖1中所示的發(fā)光器件的有源層的能帶的視圖；圖4是示出根據(jù)圖1中所示的發(fā)光器件的有源層的波長的亮度的圖；圖5是示出硅酸鹽基磷光體的發(fā)光效率的圖；圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件的截面圖；圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件的發(fā)光器件封裝的截面圖；圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的背光單元的分解透 視圖；以及圖9是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的照明系統(tǒng)的透視圖。
具體實(shí)施例方式在實(shí)施例的描述中，應(yīng)該理解的是，當(dāng)層(或膜)、區(qū)域、圖案或結(jié)構(gòu)被稱為在另一 基板、另一層(或膜)、另一區(qū)域、另一墊或另一圖案“上”或“下”時(shí)，它可以“直接”或“間 接”在另一基板上、層(或膜)、區(qū)域、墊或圖案上，或者也可以存在一個(gè)或多個(gè)中間層。已 經(jīng)參考附圖描述了層的這樣的位置。為了方便或清楚起見，附圖中所示的每層的厚度和尺寸可以被夸大、省略或示意 性繪制。另外，元件的尺寸沒有完全反映真實(shí)尺寸。在下文中，將會(huì)參考附圖詳細(xì)地描述根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方 法、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。圖1是示出根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件100的截面圖。參考圖1，發(fā)光器件100包括襯底110、緩沖層115、未摻雜的半導(dǎo)體層120、第一導(dǎo) 電半導(dǎo)體層130、具有第一和第二有源層141和142的有源層140、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150、 透明電極層16、第一電極180以及第二電極170。通過CVD (化學(xué)氣相沉積)、MBE (分子束外延)、濺射、或者HVPE (氫化物氣相外延) 方案能夠在襯底110上形成緩沖層115、未摻雜的半導(dǎo)體層120、第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、有 源層140以及第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150，但是實(shí)施例不限于此。襯底110 可以包括藍(lán)寶石(Al2O3)、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO, Si、GaP、InP、或者 Ge 中的至少一個(gè)。緩沖層115能夠形成在襯底110上以減少襯底110和第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130之間 的晶格錯(cuò)配。例如，緩沖層115可以包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、或者AlInGaN中的至少一 個(gè)。未摻雜的半導(dǎo)體層120能夠形成在緩沖層115上。例如，未摻雜的半導(dǎo)體層120 可以包括未摻雜的GaN層，但是實(shí)施例不限于此。能夠形成緩沖層115或者未摻雜的半導(dǎo)體層120中的至少一個(gè)或者能夠省略緩沖層115和未摻雜的半導(dǎo)體層120。第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130形成在未摻雜的半導(dǎo)體層120上。例如，第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 130可以包括η型半導(dǎo)體層。η型半導(dǎo)體層可以包括具有Μ/ ρ^Ν (0彡χ彡1，0彡y彡1， 0 ^ x+y ^ 1)的組合式的半導(dǎo)體材料。例如，η型半導(dǎo)體層可以包括從由IniUGaN、GaN, AlGaN, InGaN, A1N、以及InN組成的組中選擇的一個(gè)。另外，η型半導(dǎo)體層可以摻雜有諸如 Si、Ge或者Sn的η型摻雜物。另外，通過將三甲基鎵(TMGa)氣體、三乙基鎵(TEGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)?N2) 以及η型摻雜物注入腔體能夠形成第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130。有源層140形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上。有源層140包括第一有源層141和 形成在第一有源層141上的第二有源層142。通過第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130注入的電子(或者空穴)在有源層140處遇到第二導(dǎo) 電半導(dǎo)體層150注入的空穴(或者電子)，使得有源層140能夠基于根據(jù)有源層140的材料 確定的能帶的帶隙發(fā)射光。例如，第一有源層141能夠發(fā)射具有大約440nm至550nm的第一波長帶的藍(lán)光，并 且第二有源層142能夠發(fā)射具有大約380nm至小于440nm的第二波長帶的UV光。有源層140可以包括單量子阱結(jié)構(gòu)、多量子阱(MQW)結(jié)構(gòu)、量子線結(jié)構(gòu)或者量子點(diǎn) 結(jié)構(gòu)中的至少一個(gè)。參考圖1，第二有源層142形成在第一有源層141上，但是實(shí)施例不限于此。S卩，根 據(jù)另一實(shí)施例，第一有源層141能夠形成在第二有源層142上。圖2A是示出有源層140的示例的截面圖。參考圖2A，第一有源層141可以包括多個(gè)第一阱層141a和141c以及第一阻擋層 141b和141d。另外，第二有源層142可以包括多個(gè)第二阱層14 和142c和第二阻擋層 142b 和 142d。如圖2A中所示，第一阱層141a和141c與第一阻擋層141b和141d交替地堆疊， 并且第二阱層14 和142c與第二阻擋層14 和142d交替地堆疊。例如，第一有源層141的第一阱層141a和141c能夠發(fā)射具有440nm至500nm的 波長帶的藍(lán)光并且可以包括hxGai_xN(0彡χ彡1)。另外，第一阻擋層141b和141d可以包 括InyGai_yN(0彡y彡1)，其中χ和y具有y < χ的關(guān)系。第一阱層141a和141c可以具有大約5 □至50 □的厚度wl，并且第一阻擋層141b 和141d可以具有大約10 □至300 □的厚度bl。因此，第一阻擋層141b和141d的厚度bl 與第一阱層141a和141c的厚度wl的比率大約是0. 2至60，優(yōu)選地，wl/bl = 20 □ /IOOD0這時(shí)，第一有源層141的生長溫度大約是700°C至900°C，優(yōu)選地，大約750°C。另外，第二有源層142的第二阱層14 和142c能夠發(fā)射具有380nm至小于440nm 的波長帶的光并且可以包括InxGi^xlN(0 < χ < 1)。另外，第二阻擋層14 和142d可以包 括 Ιηχ2Α1#&1_χ2ιΝ(0 彡 x2 彡 1,0 ^ y ^ 1,0 ^ x2+y ^ 1)，其中 xl 和 x2 具有關(guān)系 x2<xl。第二阱層14 和142c可以具有大約5 □至50 □的厚度w2，并且第二阻擋層142b 和142d可以具有大約10 □至300 □的厚度1^2。因此，第二阻擋層14 和142d的厚度M 與第二阱層14 和142c的厚度w2的比率大約是0. 2至60，優(yōu)選地，W2/Id2 = 15 □/70 D0這時(shí)，第二有源層142的生長溫度是大約700°C至900°C，優(yōu)選地，大約810°C。第二有源層142的生長溫度可以等于或者大于第一有源層141的生長溫度。另外，當(dāng)?shù)诙鍖?4 和142c的銦含量被設(shè)置為xl并且第一阱層141a和141c 的銦含量被設(shè)置為X時(shí)，X和Xl具有關(guān)系Xl < X。由于第二阻擋層142b和142d可以包括 鋁(Al)，因此，如圖3中所示，第二有源層142的帶隙可以大于第一有源層141的帶隙。從第二有源層142發(fā)射的具有第二波長帶的光可以激勵(lì)磷光體，例如，硅酸鹽基 磷光體，從而能夠提高包括發(fā)光器件和磷光體的發(fā)光器件封裝的亮度。盡管優(yōu)選地采用硅 酸鹽基磷光體，但是實(shí)施例可以不限制磷光體的類型。有源層140a可以包括TMGa、TEGa, NH3> N2, TMAl或者TiOn。另外，有源層可以具 有包括IniUGaN、InGaN或者feiN的MQW結(jié)構(gòu)，但是實(shí)施例不限于此。盡管在上面的實(shí)施例中已經(jīng)描述了一個(gè)第一有源層141和一個(gè)第二有源層142， 但是可以取決于發(fā)光器件100的設(shè)計(jì)更改第一和第二有源層141和142的數(shù)目并且實(shí)施例 可以不限制第一和第二有源層141和142的數(shù)目。圖2B是示出有源層140的另一示例的 截面圖。S卩，如圖2B中所示，有源層140包括相互交替堆疊的多個(gè)第一有源層141和第二 有源層142。盡管圖2B示出包括阱層141a和14 以及阻擋層141b和142b的第一有源層 141，但是實(shí)施例不限于此。根據(jù)另一實(shí)施例，第一有源層141可以包括相互交替堆疊的多 個(gè)第一阱層141a和第一阻擋層141b，并且第二有源層142可以包括相互交替堆疊的多個(gè)第 二阱層14 和第二阻擋層142b。第一阻擋層141b直接形成在第一阱層141a上，第二阱層14 直接形成在第一阻 擋層141b上，并且第二阻擋層14 直接形成在第二阱層14 上。在下文中，將會(huì)參考圖3至圖5詳細(xì)地描述有源層140的操作原理。圖3是示出有源層140的能帶的視圖，圖4是示出根據(jù)有源層140的波長的亮度 的視圖，并且圖5是示出硅酸鹽基磷光體的發(fā)光效率的圖。作為示例，在圖3中示出圖2B 中所示的有源層140的能帶。參考圖3，有源層140的能帶包括價(jià)帶VB和導(dǎo)帶CB。有源層140的電子可以屬于價(jià)帶VB和導(dǎo)帶CB中的一個(gè)。具有穩(wěn)定的能量的電子 可以屬于價(jià)帶VB并且通過外部能量激勵(lì)的電子可以屬于導(dǎo)帶CB。屬于導(dǎo)帶CB的電子返回 到價(jià)帶VB同時(shí)生成能量，從而發(fā)射光。這時(shí)，基于導(dǎo)帶CB和價(jià)帶VB的能帶的帶隙確定光 的波長。當(dāng)導(dǎo)帶CB和價(jià)帶VB的能帶具有第一帶隙Tl時(shí)，能夠從第一有源層141發(fā)射第一 光(a)，并且當(dāng)導(dǎo)帶CB和價(jià)帶VB的能帶具有大于第一帶隙Tl的第二帶隙T2時(shí)，能夠從第 二有源層142發(fā)射第二光(b)。如上所述，從第一有源層141發(fā)射的第一光(a)可以具有440nm至500nm的第一 波長帶，并且從第二有源層142發(fā)射的第二光(b)可以具有380nm至小于440nm的第二波 長帶。即，由于第一帶隙Tl小于第二帶隙T2，所以第一波長帶大于第二波長帶。這時(shí)，根據(jù)有源層140的材料可以確定導(dǎo)帶CB和價(jià)帶VB的能帶。由于能夠通過 使用不同的材料形成第一和第二有源層141和142，所以有源層140可以發(fā)射包括具有第一 波長帶的第一光(a)和具有第二波長帶的第二光(b)的光。另外，圖3表示包括相互交替堆疊的第一和第二有源層141和142的有源層140的能帶。能帶可以取決于有源層140的堆疊結(jié)構(gòu)而改變，并且實(shí)施例不限于此。參考圖4，第一光(a)可以在大約440nm至500nm的第一波長帶中具有峰值波長， 并且第二光(b)可以在大約380nm至小于440nm的第二波長帶中具有峰值波長。同時(shí)，亮 度可以取決于有源層140的材料而改變并且實(shí)施例不限于圖4中所示的亮度分布。在下文中，將會(huì)參考圖5描述根據(jù)硅酸鹽基磷光體的波長的發(fā)光效率。在440nm至 500nm的第一波長帶以及在380nm至小于440nm的波長帶中磷光體具有優(yōu)秀的發(fā)光效率。 因此，通過從第一有源層141發(fā)射的第一光(a)和從第二有源層142發(fā)射的第二光(b)激 勵(lì)磷光體使得磷光體發(fā)射光。更加詳細(xì)地，第一光(a)的是藍(lán)光的部分激勵(lì)磷光體以允許 磷光體發(fā)射黃光并且第一光(a)的剩余部分被實(shí)現(xiàn)為藍(lán)光。另外，具有380nm至小于440nm 的波長帶的第二光(b)激勵(lì)磷光體以允許磷光體發(fā)射黃光。即，第一光(a)激勵(lì)磷光體并 且與從磷光體發(fā)射的光混合以產(chǎn)生白光。相反地，第二光(b)激勵(lì)磷光體而沒有與從磷光 體發(fā)射的光混合，從而提高黃光的發(fā)光效率。根據(jù)實(shí)施例，通過具有440nm至500nm的波長帶的藍(lán)光并且通過具有380nm至小 于440nm的短的波長帶的光能夠激勵(lì)磷光體，從而能夠提高磷光體的發(fā)光效率。參考圖5， 380nm至小于440nm的第二波長帶中的發(fā)光效率稍微高于440nm至500nm的第一波長帶中 的發(fā)光效率，從而能夠有效地提高發(fā)光效率。因此，通過使用包括第一和第二有源層141和 142的發(fā)光器件100和磷光體能夠提供具有優(yōu)秀的亮度的發(fā)光器件封裝。第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150形成在有源層140上。例如，第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150可以包 括P型半導(dǎo)體層。P型半導(dǎo)體層可以包括具有h/lyGhuN (Ox彡1，0彡y彡1，0彡x+y彡1) 的組合式的半導(dǎo)體材料。詳細(xì)地，P型半導(dǎo)體層可以包括從由IniUGaN、GaN、AWaN、InGaN、 A1N、以及InN組成的組中選擇的一個(gè)并且能夠被摻雜有諸如Mg的ρ型摻雜物。另外，通過將三甲基鎵(TMGa)氣體、氨氣(NH3)、氮?dú)鈿?以及ρ型摻雜物注入腔 體能夠形成第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150，但是實(shí)施例不限于此。根據(jù)實(shí)施例，與是η型半導(dǎo)體層的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130相鄰的第一有源層141 可以發(fā)射具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且與是ρ型半導(dǎo)體層的第二導(dǎo)電半導(dǎo) 體層150相鄰的第二有源層142可以發(fā)射具有380nm至小于440nm的第二波長帶的光，但 是實(shí)施例不限于此。因此，ρ型摻雜物和η型摻雜物能夠分別被摻雜在第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層130和 150中，但是實(shí)施例不限于此。另外，盡管在附圖中沒有示出，但是第三導(dǎo)電半導(dǎo)體層(未示 出)能夠形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上。因此，發(fā)光器件100可以具有ρη、ηρ、ρηρ以及 ηρη結(jié)結(jié)構(gòu)中的一個(gè)。透明電極層160形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上。透明電極層160可 以包括從由 ΙΤ0、IZO (In-ZnO)、GZO (Ga-ZnO)、AZO (Al-ZnO)、AGZO (Al-Ga ZnO)、IGZO (In-Ga ZnO)、Ir0x、Ru0x、Ru0x/IT0、Ni/Ir0x/Au、或者 Ni/Ir0x/Au/IT0 組成的組中選擇的至少一個(gè)， 但是實(shí)施例不限于此。第二電極170形成在透明電極層160上并且第一電極180形成在第一導(dǎo)電半導(dǎo)體 層130上。這時(shí)，執(zhí)行臺(tái)面蝕刻以暴露第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130并且第一電極180形成在暴 露的第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130上。第一和第二電極170和180將電力提供給發(fā)光器件100。在下文中，將會(huì)描述制造根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件100B的方法。相同的附圖標(biāo) 記將會(huì)被分配給相同的元件并且將會(huì)省略在第一實(shí)施例中已經(jīng)解釋的元件和結(jié)構(gòu)的描述以避免重復(fù)。圖6是示出根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā)光器件100B的截面圖。參考圖6，發(fā)光器件100B包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層130、具有第一有源層141和第二 有源層142的有源層140、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150、反射層162、導(dǎo)電支撐構(gòu)件172、以及第一 電極182。發(fā)光器件100B是垂直型發(fā)光器件，其中導(dǎo)電支撐構(gòu)件172和第一電極182分別被 提供在其底表面和頂表面上。通過在從圖1中所示的發(fā)光器件100移除襯底110之后在第 二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上形成反射層162和導(dǎo)電支撐構(gòu)件172能夠獲得發(fā)光器件100B。通過激光剝離工藝或者蝕刻工藝能夠移除襯底110，但是實(shí)施例不限于此。隨著襯底110被移除，緩沖層115、未摻雜的半導(dǎo)體層120、以及第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層 130的表面可以被暴露并且通過ICP/RIE (感應(yīng)耦合等離子體/反應(yīng)離子蝕刻)工藝可以拋 光暴露的表面。可以部分地或者完全地移除緩沖層115、未摻雜的半導(dǎo)體層120、以及第一導(dǎo)電半 導(dǎo)體層130。反射層162形成在第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層150上。反射層162可以包括從由具有高反 射率的Ag、Ag合金、Al或者Al合金組成的組中選擇的至少一個(gè)。導(dǎo)電支撐構(gòu)件172可以包括從由Ti、Cr、Ni、Al、Pt、Au、W、Cu、Mo或者摻雜有雜質(zhì) 的半導(dǎo)體材料組成的組中選擇的至少一個(gè)。導(dǎo)電支撐構(gòu)件172將電力提供給發(fā)光器件100B 和第一電極182。圖7是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件100和磷光體的發(fā)光器件封裝600的截面 圖。盡管發(fā)光器件封裝600包括根據(jù)第一實(shí)施例的發(fā)光器件100，但是根據(jù)第二實(shí)施例的發(fā) 光器件100B也能夠用于發(fā)光器件封裝600。發(fā)光器件封裝600包括封裝主體201、形成在封裝主體201上的第一和第二電極層 202和203、發(fā)光器件100以及成型構(gòu)件204。封裝主體201可以包括硅、合成樹脂或者金屬材料并且具有帶有傾斜側(cè)壁的腔 體。第一和第二電極層202和203被相互電氣地隔離以將電力提供給發(fā)光器件100。 另外，第一和第二電極層202和203反射從發(fā)光器件100發(fā)射的光以提高光效率并且將從 發(fā)光器件100產(chǎn)生的熱發(fā)散到外部。發(fā)光器件100能夠被安裝在封裝主體201或者第一和第二電極層202和203上。發(fā)光器件100通過引線鍵合方案、倒裝芯片安裝方案或者貼片方案中的至少一個(gè) 電氣地連接到第一和第二電極層202和203。根據(jù)實(shí)施例，發(fā)光器件100的第一和第二電 極180和170通過電線分別電氣地連接到第一和第二電極層202和203，但是實(shí)施例不限于 此。例如，發(fā)光器件100能夠通過電線連接到第一電極層202并且通過貼片方案電氣地連 接到第二電極層203。成型構(gòu)件204包圍發(fā)光器件100以保護(hù)發(fā)光器件100。發(fā)光器件封裝600可以進(jìn)一步包括透鏡205。透鏡205被提供在主體201上以調(diào) 節(jié)從發(fā)光器件封裝600發(fā)射的光的分布。成型構(gòu)件204或者透鏡205中的至少一個(gè)可以包括磷光體。
由于從發(fā)光器件發(fā)射的光包括具有第一波長帶的第一光(a)和具有第二波長帶 的第二光(b)，所以光激勵(lì)提供在成型構(gòu)件204或者透鏡205中的磷光體以調(diào)節(jié)從發(fā)光器件 封裝600發(fā)射的光的顏色同時(shí)提高光的亮度。特別地，具有第二波長帶的第二光(b)能夠有效地激勵(lì)磷光體，從而能夠提高從 發(fā)光器件封裝600發(fā)射的光的亮度。根據(jù)實(shí)施例的多個(gè)發(fā)光器件封裝可以被排列在襯底上，并且包括導(dǎo)光板、棱鏡片、 漫射片或者熒光片的光學(xué)構(gòu)件可以被提供在從發(fā)光器件封裝發(fā)射的光的光學(xué)路徑上。發(fā)光 器件封裝、襯底、以及光學(xué)構(gòu)件可以用作背光單元或者照明系統(tǒng)。例如，照明系統(tǒng)可以包括 背光單元、照明單元、指示器、燈或者街燈。圖8是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件或發(fā)光器件封裝的背光單元1100的分解 透視圖。圖8中所示的背光單元1100是照明系統(tǒng)的示例并且實(shí)施例不限于此。參考圖8，背光單元1100包括底蓋1140、安裝在底蓋1140中的導(dǎo)光構(gòu)件1120、以 及安裝在導(dǎo)光構(gòu)件1120的底表面上或者一側(cè)的發(fā)光模塊1110。另外，反射片1130被布置 在導(dǎo)光構(gòu)件1120的下面。底蓋1140具有具有頂表面開口的盒形狀以在其中容納導(dǎo)光構(gòu)件1120、發(fā)光模塊 1110以及反射片1130。另外，底框1140可以包括金屬材料或者樹脂材料，但是實(shí)施例不限 于此。發(fā)光模塊1110可以包括襯底700和安裝在襯底上的多個(gè)發(fā)光器件封裝600。發(fā)光 器件封裝600將光提供給導(dǎo)光構(gòu)件1120。根據(jù)實(shí)施例，發(fā)光模塊1110包括被安裝在襯底 700上的發(fā)光器件封裝600。然而，也能夠直接安裝發(fā)光器件。如圖8中所示，發(fā)光模塊1110被安裝在底框1140的至少一個(gè)內(nèi)側(cè)上以將光提供 給底框1140的至少一側(cè)。另外，發(fā)光模塊1110能夠被提供在底蓋1140的下面以朝著導(dǎo)光構(gòu)件1120的底表 面提供光。這樣的布置能夠根據(jù)背光單元1100的設(shè)計(jì)而不同地改變并且實(shí)施例不限于此。導(dǎo)光構(gòu)件1120被安裝在底蓋1140中。導(dǎo)光構(gòu)件1120將從發(fā)光模塊110發(fā)射的 光轉(zhuǎn)換為表面光以朝著顯示面板(未示出)導(dǎo)向表面光。導(dǎo)光構(gòu)件1120可以包括導(dǎo)光板。例如，通過使用諸如PMAA(聚甲基丙烯酸甲酯) 的丙烯酸基樹脂、PET (聚對(duì)苯二甲酸乙二酯)、PC (聚碳酸酯)、COC或者PEN(聚鄰苯二甲 酸酯)樹脂能夠制造導(dǎo)光板。光學(xué)片1150可以被提供在導(dǎo)光構(gòu)件1120的上方。光學(xué)片1150可以包括漫射片、聚光片、亮度增強(qiáng)片、以及熒光片中至少一個(gè)。例 如，光學(xué)片1150具有漫射片、聚光片、亮度增強(qiáng)片、以及熒光片的堆疊結(jié)構(gòu)。在這樣的情況 下，漫射片均勻地漫射從發(fā)光模塊1110發(fā)射的光使得能夠通過聚光片將漫射的光聚集在 顯示面板上。從聚光片輸出的光被任意地偏振并且亮度增加片增加從聚光片輸出的光的偏 振的程度。聚光片可以包括水平和/或垂直棱鏡片。另外，亮度增強(qiáng)片可以包括雙亮度增 強(qiáng)膜并且熒光片可以包括包含磷光體的透射膜或者透射板。反射片1130能夠被布置在導(dǎo)光構(gòu)件1120的下方。反射片1130將通過導(dǎo)光構(gòu)件 1120的底表面發(fā)射的光朝著導(dǎo)光構(gòu)件1120的出光表面反射。反射片1130可以包括諸如PET、PC或者PVC樹脂的具有高反射率的樹脂材料，但是實(shí)施例不限于此。圖9是示出根據(jù)實(shí)施例的包括發(fā)光器件或者發(fā)光器件封裝的照明系統(tǒng)1200的透 視圖。圖9中所示的照明系統(tǒng)1200僅用于示出目的并且實(shí)施例不限于此。參考圖9，照明系統(tǒng)1200包括殼體1210、被安裝在殼體1210中的發(fā)光模塊1230、 以及被安裝在殼體1210中的連接端子1220以接收來自于外部電源的電力。優(yōu)選地，殼體1210包括具有優(yōu)秀的散熱性能的材料。例如，殼體1210包括金屬材 料或者樹脂材料。發(fā)光模塊1230可以包括襯底700和被安裝在襯底700上的至少一個(gè)發(fā)光器件封 裝600。根據(jù)實(shí)施例，發(fā)光模塊1110包括被安裝在襯底700上的發(fā)光器件封裝600。然而， 也能夠直接地安裝發(fā)光器件100。襯底700包括被印制有電路圖案的絕緣構(gòu)件。例如，襯底700包括PCB(印刷電路 板)、MC (金屬核)PCB、F (柔性)PCB、或者陶瓷PCB。另外，襯底700可以包括有效地反射光的材料。襯底300的表面能夠被涂有諸如 白色或者銀色的顏色，以有效地反射光。至少一個(gè)根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件封裝600能夠被安裝在襯底700上。每個(gè)發(fā)光器 件封裝600可以包括至少一個(gè)LED (發(fā)光二極管)。LED可以包括發(fā)射具有紅、綠、藍(lán)或者白 色的光的彩色LED和發(fā)射UV光的UV (紫外線)LED?？梢圆煌夭贾冒l(fā)光模塊1230的LED以提供各種顏色和亮度。例如，能夠布置白 色的LED、紅色的LED以及綠色的LED以實(shí)現(xiàn)高顯色指數(shù)(CRI)。另外，熒光片能夠被提供 在從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光的路徑中以更改從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光的波長。例如，如 果從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光具有藍(lán)光的波長帶，那么熒光片可以包括黃色磷光體。在這樣 的情況下，從發(fā)光模塊1230發(fā)射的光通過熒光片使得光被觀察為白光。連接端子1220被電氣地連接至發(fā)光模塊1230以將電力提供給發(fā)光模塊1230。參 考圖9，連接端子1220具有與外部電源插座螺絲耦合的形狀，但是實(shí)施例不限于此。例如， 能夠以通過插入到外部電源或通過電線連接至外部電源的插腳的形式制備連接端子1220。根據(jù)如上所述的照明系統(tǒng)，導(dǎo)光構(gòu)件、漫射片、聚光片、亮度增強(qiáng)片以及熒光片中 的至少一個(gè)被提供在從發(fā)光模塊發(fā)射的光的路徑中，使得能夠?qū)崿F(xiàn)所想要的光學(xué)效果。如上所述，照明系統(tǒng)可以包括能夠降低操作電壓同時(shí)提高光效率的發(fā)光器件封裝 或者發(fā)光器件，使得能夠提高照明系統(tǒng)的可靠性和光效率。實(shí)施例能夠提供能夠提高亮度的發(fā)光器件、制造發(fā)光器件的方法、發(fā)光器件封裝、 以及照明系統(tǒng)。實(shí)施例能夠提供發(fā)光器件和制造發(fā)光器件的方法，其中發(fā)光器件能夠通過調(diào)節(jié)有 源層中的化和々1的組成、有源層的厚度以及有源層的生長溫度來發(fā)射具有各種波長帶的光。在本說明書中對(duì)于“一個(gè)實(shí)施例”、“實(shí)施例”、“示例性實(shí)施例”等的引用意味著結(jié) 合實(shí)施例描述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性被包括在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中。在說明書中， 在各處出現(xiàn)的這類短語不必都表示相同的實(shí)施例。此外，當(dāng)結(jié)合任何實(shí)施例描述特定特征、 結(jié)構(gòu)或特性時(shí)，都認(rèn)為結(jié)合實(shí)施例中的其它實(shí)施例實(shí)現(xiàn)這樣的特征、結(jié)構(gòu)或特性也是本領(lǐng) 域技術(shù)人員所能夠想到的。
雖然已經(jīng)參照本發(fā)明的多個(gè)示例性實(shí)施例描述了實(shí)施例，但是應(yīng)該理解，本領(lǐng)域 的技術(shù)人員可以想到多個(gè)其它修改和實(shí)施例，這將落入本發(fā)明原理的精神和范圍內(nèi)。更加 具體地，在本說明書、附圖和所附權(quán)利要求的范圍內(nèi)的主要內(nèi)容組合布置的組成部件和/ 或布置中，各種變化和修改都是可能的。除了組成部件和/或布置中的變化和修改之外，對(duì) 于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，替代使用也將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光器件，包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及在所述第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二有源層的有源層，其中所述第一有源層發(fā)射具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且所述第二有源 層發(fā)射具有比所述第一波長帶短的第二波長帶的光。
2.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光器件，其中所述第二有源層形成在所述第一有源層上， 或者所述第一有源層形成在所述第二有源層上。
3.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光器件，其中所述第一有源層包括多個(gè)第一有源層，所述 第二有源層包括多個(gè)第二有源層，并且所述第一和第二有源層相互交替堆疊。
4.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光器件，其中所述第二波長帶處于380nm至小于440nm的 范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光器件，其中所述第一有源層包括多個(gè)第一阱層和與所述 第一阱層交替地排列的第一阻擋層，并且所述第二有源層包括多個(gè)第二阱層和與所述第二 阱層交替地排列的第二阻擋層。
6.如權(quán)利要求5中所述的發(fā)光器件，其中每個(gè)第一阻擋層的厚度與每個(gè)第一阱層的厚 度的比率大約從0.2至60。
7.如權(quán)利要求5中所述的發(fā)光器件，其中每個(gè)第二阻擋層的厚度與每個(gè)第二阱層的厚 度的比率大約從0.2至60。
8.如權(quán)利要求5中所述的發(fā)光器件，其中所述第二阱層包括InxlGai_xlN(0≤xl≤1)， 并且所述第二阻擋層包括 Inx2Aly(iai_x2_yN(0 ≤ x2 ≤ 1,0 ≤y ≤ 1,0 ≤ x2+y ≤ 1)，其中 xl 和x2具有關(guān)系x2 <xl。
9.如權(quán)利要求5中所述的發(fā)光器件，其中所述第一阱層包括LxlGiVxN(0≤xl≤1)， 并且所述第一阻擋層包括hy(iai_yN(()≤y≤1)，其中χ和y具有關(guān)系y < χ。
10.如權(quán)利要求5中所述的發(fā)光器件，其中所述第二阱層包括InxlGai_xlN(0≤xl≤1)， 并且所述第一阱層包括InxGai_xN(0≤χ≤1)，其中xl和χ具有關(guān)系χ < χ。
11.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層下面的襯底。
12.如權(quán)利要求11中所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括在所述第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層和所述襯 底之間的緩沖層或者未摻雜的半導(dǎo)體層中的至少一個(gè)。
13.如權(quán)利要求1中所述的發(fā)光器件，進(jìn)一步包括在所述第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層下面的導(dǎo) 電支撐構(gòu)件。
14.一種發(fā)光器件封裝，包括發(fā)光器件，所述發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層、第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層、以及在所述第一 和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二有源層的有源層，其中所述第一有源層發(fā)射具 有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且所述第二有源層發(fā)射具有比所述第一波長帶短 的第二波長帶的光；封裝主體，所述封裝主體用于在其上安裝所述發(fā)光器件；以及電極層，所述電極層被電氣地連接到所述發(fā)光器件。
15. 一種照明系統(tǒng)，包括發(fā)光模塊，所述發(fā)光模塊包括襯底和被安裝在所述襯底上的發(fā)光器件， 其中所述發(fā)光器件包括 第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層； 第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及在所述第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二有源層的有源層，并且 其中所述第一有源層發(fā)射具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且所述第二有源 層發(fā)射具有比所述第一波長帶短的第二波長帶的光。
全文摘要
本發(fā)明涉及發(fā)光器件、發(fā)光器件封裝以及照明系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)施例的發(fā)光器件包括第一導(dǎo)電半導(dǎo)體層；第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層；以及第一和第二導(dǎo)電半導(dǎo)體層之間的包括第一和第二有源層的有源層。第一有源層發(fā)射具有440nm至500nm的第一波長帶的光，并且第二有源層發(fā)射具有比第一波長帶短的第二波長帶的光。
文檔編號(hào)H01L33/48GK102074626SQ20101051579
公開日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月19日
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