專利名稱：發(fā)光二極體光源模組及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種發(fā)光二極體光源模組及其制造方法。
背景技術(shù)：
發(fā)光二極體(LED)是一種固態(tài)半導(dǎo)體組件，其利用二極管內(nèi)分離的二個載子-負(fù)電的電子與正電的電洞-相互接合產(chǎn)生的過剩能量以光子形式釋放而發(fā)光，屬于冷光發(fā)光。只要在發(fā)光二極體組件兩端通入極小電流便可發(fā)光。LED因其使用的材料不同，其內(nèi)電子、電洞所占的能階亦有所不同，能階的高低差影響結(jié)合后光子的能量大小而產(chǎn)生不同波長的光，從而顯示不同顏色，如紅、橙、黃、綠、藍(lán)或不可見光等。LED產(chǎn)品優(yōu)點為壽命長、省電、較耐用、耐震、牢靠、適于量產(chǎn)、體積小、反應(yīng)快。
由結(jié)晶半導(dǎo)體制作而成的LED裝置被廣泛用于顯示組件。該種LED裝置的基板大部份為III-V族化合物半導(dǎo)體，所謂III-V族化合物半導(dǎo)體，是指元素周期表中的第III主族元素硼、鋁、鎵、銦、鉈與第V主族元素氮、磷、砷、銻、鉍相結(jié)合生成的化合物半導(dǎo)體，如砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、氮化鎵(GaN)和磷砷化鎵(GaAsP)等，其特性為高頻、高抗輻射性及高基板絕緣性，可廣泛應(yīng)用于各種通訊類高頻電子商品，如行動電話等。其中磷砷化鎵(GaAsP)及砷化鎵(GaAs)廣泛應(yīng)用于LED領(lǐng)域。
然而，發(fā)光二極體產(chǎn)生的光可視角度較窄，于屏幕周圍成120度以上的角度觀察時則有顯像失真現(xiàn)象。且該III-V族化合物半導(dǎo)體亦存在低熱傳導(dǎo)性缺點，使得發(fā)光二極體面光源產(chǎn)生的熱量無法快速有效地排出，因此該類LED只能應(yīng)用于低功率、小屏幕的顯示組件，這限制了其進(jìn)一步應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容以下，將以實施例說明一種可獲得較寬視角范圍，進(jìn)一步還可提供良好散熱性能的發(fā)光二極體光源模組以及其制造方法。
該發(fā)光二極體光源模組依次包括一基板、一接合層、一發(fā)光二極體層和一散射層，該散射層含有納米二氧化硅粒子。
該發(fā)光二極體光源模組的接合層材質(zhì)為金、鋁或銀。
以及，提供一種發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其包括如下步驟提供一輔助基板與一基板；在該輔助基板上形成一發(fā)光二極體層；在該基板表面形成一接合層；進(jìn)行接合制程，將該發(fā)光二極體層接合在接合層表面；除去輔助基板；及在該發(fā)光二極體層表面沉積一散射層，該散射層中具有納米二氧化硅粒子。
相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明中由發(fā)光二極體層發(fā)出的光線，部份直接射至散射層，另一部份經(jīng)反射層反射回散射層，所有射至散射層的光線經(jīng)散射層中納米粒子作用后均可改變原來的路徑，散射至各個方向，因此可獲得較寬的視角范圍。
因該接合層的材質(zhì)為金屬，具有良好的導(dǎo)熱性能，由發(fā)光二極體層產(chǎn)生的熱量可被快速傳導(dǎo)至基板，該基板的材質(zhì)為硅，因硅的熱傳導(dǎo)率高于傳統(tǒng)的砷化鎵，因而與傳統(tǒng)發(fā)光二極體燈源相比，其導(dǎo)熱性能更好。
另外，因該反射層的高反射作用，使得該發(fā)光二極體光源模組光利用率提高，出射光輝度增強(qiáng)。

圖1是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組的制作方法示意圖。
圖3是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組光線傳輸機(jī)理示意圖。
圖4是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組與傳統(tǒng)LED光源的光輸出特性對比曲線示意圖。
圖5是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組散熱機(jī)理示意圖。
具體實施方式請參閱圖1，是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組的結(jié)構(gòu)示意圖。該發(fā)光二極體光源模組100依次包括一基板110、一透明層120、一反射層130及一接合層140、一發(fā)光二極體層150及一散射層160。
其中，該基板110的材質(zhì)為硅，其表面粗糙度為0.1納米～0.3納米。
該透明層120的材質(zhì)為二氧化硅，其厚度為5納米～20納米。該透明層120是采用熱氧化或反應(yīng)性濺鍍沉積方法形成。
該反射層130的材質(zhì)為金屬合金AuX，AlY或AgZ，X代表鈹、鋰、銀或銅，Y代表銅、鈹或鎂，Z代表鈹、鋰或鋁。該反射層130的厚度為10納米～200納米，優(yōu)選20納米～50納米，其反射率高于90％。
該接合層140的材質(zhì)為高傳導(dǎo)性金屬，如金、鋁或銀，其厚度為5納米～20納米。
該散射層160的厚度為100納米～500納米，其主要成分是納米二氧化硅(SiO2)粒子，該粒子的尺寸為2納米～20納米，優(yōu)選5納米～10納米。該散射層160的作用是作為出光面，使光線在該層的納米粒子作用下產(chǎn)生多重光散射，從而獲得更寬范圍的光線分布。
請參閱圖2，是發(fā)光二極體光源模組的制作方法示意圖。如圖2(a)所示，首先提供一輔助基板170，其材質(zhì)為砷化鎵(GaAs)，還可為磷砷化鎵(GaAsP)、砷鎵化鋁(AlGaAs)等III-V族化合物半導(dǎo)體。于該輔助基板170上均勻地沉積(Deposit)一發(fā)光二極體層150，亦可采用旋覆、均勻涂覆、預(yù)涂以及化學(xué)氣相沉積法等方式。
如圖2(b)所示，提供一基板110，其材質(zhì)為硅，并將其表面拋光，使該基板110的表面粗糙度為0.1納米～0.3納米。于該基板110表面形成一透明層120，該透明層120的材質(zhì)為二氧化硅，厚度介于5納米～20納米，其是采用熱氧化或反應(yīng)性濺鍍沉積而成。
于該透明層120表面沉積一反射層130，該反射層130的材質(zhì)為金屬合金如AuX，AlY或AgZ，X代表鈹、鋰、銀或銅，Y代表銅、鈹或鎂，Z代表鈹、鋰或鋁。該反射層130的厚度為10納米～200納米，優(yōu)選20納米～50納米，其反射率高于90％。該反射層130是以反應(yīng)式直流濺鍍或者反應(yīng)式射頻濺鍍方法沉積而成。
于該反射層130表面以反應(yīng)式直流濺鍍或者反應(yīng)式射頻濺鍍方法形成一接合層140，該接合層140為金屬導(dǎo)體層，其材質(zhì)為金、鋁或銀，厚度為5納米～20納米。
如圖2(c)所示，將圖2(a)所示的輔助基板170及發(fā)光二極體層150反轉(zhuǎn)，并覆于圖2(b)所示的接合層140表面，進(jìn)行接合制程，接合溫度為200℃～400℃。140將該發(fā)光二極體層150接合于該接合層140表面。
如圖2(d)所示，以化學(xué)蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨、濺鍍蝕刻或電漿蝕刻等方式除去該輔助基板170。剩余部份為發(fā)光二極體層150、接合層140、反射層130、透明層120及基板110。
如圖2(e)所示，于該發(fā)光二極體層150表面沉積一散射層160，其厚度為100納米～500納米。該散射層160中具有納米二氧化硅粒子，該粒子的尺寸為2納米～20納米，優(yōu)選5納米～10納米，其作用是形成多重散射使得光線可被擴(kuò)散至較寬的角度范圍。該散射層160為光出射面，因此可得到較寬視角范圍。
如此，完成發(fā)光二極體光源模組的制作。
圖3是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組100光線傳輸機(jī)理示意圖。圖中箭頭所示為光線行進(jìn)方向。由發(fā)光二極體層150發(fā)出的光線，部份直接射至散射層160，經(jīng)散射層160中納米粒子作用后改變原來的路徑，散射至各個方向，可獲得較寬的視角范圍。另一部份射至反射層130，經(jīng)該反射層130的高反射作用，被充分反射回散射層160，從而使得該發(fā)光二極體光源模組100光利用率提高，出射光輝度增強(qiáng)。
圖4是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組與傳統(tǒng)LED光源的光輸出特性對比曲線示意圖。其中橫坐標(biāo)軸代表輸入電流(I)，單位為毫安(mA)，縱坐標(biāo)軸代表輝度(W)。曲線b為本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組的光輸出特性，曲線a為傳統(tǒng)LED光源的光輸出特性。由圖中曲線可以看出，本發(fā)明發(fā)光二極體光源模組具有更高的發(fā)光效率。
圖5是本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組100散熱機(jī)理示意圖。因該接合層140、該反射層130的材質(zhì)均為金屬，具有良好的導(dǎo)熱性能，由發(fā)光二極體層150產(chǎn)生的熱量可被快速傳導(dǎo)至基板110，該基板110的材質(zhì)為硅，因硅的熱傳導(dǎo)率高于傳統(tǒng)的砷化鎵，因而與傳統(tǒng)發(fā)光二極體燈源相比，其導(dǎo)熱性能更好。圖中箭頭所示為熱量傳輸方向。
因此，本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組可提高出光輝度，并具有良好散熱效果。
本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組可用于各類顯示產(chǎn)品、電視機(jī)、筆記型計算機(jī)、手機(jī)及汽車電子產(chǎn)品等。
相對于全國電視系統(tǒng)委員會(National Television Systems Committee，NTSC)制式規(guī)范而言，一般采用冷陰極螢光燈管的液晶電視只能達(dá)到該規(guī)范的70％，采用本發(fā)明實施例發(fā)光二極體光源模組的LED電視系統(tǒng)可達(dá)到該制式規(guī)范的105％。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)光二極體光源模組，其依次包括一基板、一接合層、一發(fā)光二極體層和一散射層，該散射層含有納米二氧化硅粒子。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該納米二氧化硅粒子的尺寸為2納米～20納米。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該散射層的厚度為100納米～500納米。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該基板的材質(zhì)為硅。
5.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該接合層的材質(zhì)為金、鋁或銀。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該接合層的厚度為5納米～20納米。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該發(fā)光二極體光源模組進(jìn)一步包括位于基板與接合層間的一透明層。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該透明層的材質(zhì)為二氧化硅。
9.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該透明層的厚度為5納米～20納米。
10.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該發(fā)光二極體光源模組進(jìn)一步包括位于透明層與接合層間的一反射層。
11.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該反射層的材質(zhì)為金屬合金。
12.如權(quán)利要求11所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該金屬合金為Au、AlY或AgZ，其中X代表鈹、鋰、銀或銅，Y代表銅、鈹或鎂，Z代表鈹、鋰或鋁。
13.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該反射層的厚度為10納米～200納米。
14.如權(quán)利要求10所述的發(fā)光二極體光源模組，其特征在于，該反射層的反射率為90％以上。
15.一種發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其包括如下步驟提供一輔助基板與一基板；在該輔助基板上形成一發(fā)光二極體層；在該基板表面形成一接合層；進(jìn)行接合制程，將該發(fā)光二極體層接合于接合層表面；除去輔助基板；及在該發(fā)光二極體層表面形成一散射層，該散射層中含有納米二氧化硅粒子。
16.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該輔助基板的材質(zhì)為III-V族化合物半導(dǎo)體。
17.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該發(fā)光二極體層是采用沉積、旋覆、均勻涂覆、預(yù)涂或者化學(xué)氣相沉積法形成。
18.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該接合層是以反應(yīng)式直流濺鍍或者反應(yīng)式射頻濺鍍方法形成。
19.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該接合制程的接合溫度為200℃～400℃。
20.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該除去輔助基板的制程是以化學(xué)蝕刻、化學(xué)機(jī)械研磨、濺鍍蝕刻或電漿蝕刻方式完成。
21.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該散射層是濺鍍沉積而成。
22.如權(quán)利要求15所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，形成該接合層前，進(jìn)一步包括一在該基板表面形成一透明層的步驟。
23.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該透明層是采用熱氧化或反應(yīng)性濺鍍沉積方法形成。
24.如權(quán)利要求22所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，在形成透明層后，進(jìn)一步包括一在該透明層表面形成一反射層的步驟。
25.如權(quán)利要求24所述的發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其特征在于，該反射層是以反應(yīng)式直流濺鍍或者反應(yīng)式射頻濺鍍方法形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種發(fā)光二極體光源模組，其依次包括一基板、一接合層、一發(fā)光二極體層和一散射層，該散射層中具有納米二氧化硅粒子。該發(fā)光二極體光源模組進(jìn)一步包括一位于基板與接合層間的一透明層及一反射層。本發(fā)明還提供一種發(fā)光二極體光源模組的制造方法，其包括如下步驟提供一輔助基板與一基板；在該輔助基板上形成一發(fā)光二極體層；在該基板表面形成一接合層；進(jìn)行接合制程，將該發(fā)光二極體層接合于接合層表面；除去輔助基板；及在該發(fā)光二極體層表面沉積一散射層，該散射層中具有納米二氧化硅粒子。在形成接合層前，該方法進(jìn)一步包括一在該基板表面形成一接合層及在該接合層表面形成一反射層的步驟。
文檔編號H01L33/00GK1925173SQ200510036989
公開日2007年3月7日 申請日期2005年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月29日
發(fā)明者陳杰良 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司