[发明专利]具有光学反射膜的发光二极管

说明书

本发明涉及发光装置，特别是指一种具有光学反射膜的发光二极管。

众所周知，发光二极管为一种可发光的光电元件，一般发光二极管经P·N接合注入少数载体，使其与多数载体再结合，而成为发出自然光的二极管。P·N接面发光二极管的激发，是利用载体注入的机制发光，欲使发光二极管发光良好，必须有极多的电子-电洞对进行直接复合。当发光二极管施以顺向偏压后，空间电荷层变窄，基于两侧的费米能阶差异，所以P·N两侧的主要载体分别注入N侧及P侧。由于两侧的少数载体大量增加，使得两侧中大量进行电洞一电子对的再复合，故放出足够的光子数。

目前发光二极管的种类大致包含GaAs、GaAs_1-XP_x、GaP等系列。此外，在GaAs_1-XP_x、GaP系列中，掺杂氮原子，亦会改变其发光的颜色。由于发光二极管质量轻、体积小、发光效率优良，因此，可以利用其矩阵式的排列做为符号字幕显示或照明，亦可利用发光二极管做为光纤通讯的光源，也是光耦合器不可缺少的元件。

发光二极管将电能转换成光辐射，通常的操作机制是将载子注入元件的活化区。美国专利号为5,614,734，发明人为Guido揭露一种高效率的LED结构。此结构包含具有复数周期的distributed Bragg reflector(DBR)结构，每一周期包含第一能隙的第一膜层以及第二能隙的第二膜层。第一膜层具有较高的反射系数。发光二极管形成于DBR之上。一般，发光二极管具有单色性波长的特性，至于发光波长的长短，依据可发光的电子转移过程中能量变化而定，目前已经实用的波长包含红外、红、绿、黄、蓝等。

另，美国专利号为6,155,699，发明人为Miller等揭露一种具有DBR结构做为反射层的LED，发明名称为“Efficient phosphor conversion IedStructure。其主要缺陷在于：构造较复杂，且发光效率较低。

本发明的目的在于提供一种具有反射膜的发光二极管，克服现有技术的弊端，达到结构简单及提高发光效率的目的。

本发明的目的是这样实现的：一种具有光学反射膜的发光二极管，它包含基板，其特征在于：第一型态半导体形成于透光基板的第一表面；活性层形成于该第一型态半导体之上；第二型态半导体形成于该活性层之上；光学反射膜形成于第二型态半导体表面上。

该透光基板至少包含石英、玻璃、AI₂O₃、GaN、SiC、ZnSe、GaP、AIN其中之一或其任意组合。该第一型态半导体包含n型半导体膜层。该第二型态半导体包含P型半导体膜层。该光学反射膜为单层结构。该光学反射膜为多层结构。该光学反射膜为组成互异的材质交互重叠的多层结构。该光学反射膜为不同折射率材料所形成的多层结构。该光学反射膜为DBR结构的薄膜。该光学反射膜至少包含金属。该光学反射膜至少包含选自Au、Ag、Cu、Fe、Sn、Al、Be、Cr、Ge、Pd、Ni、Ti、Zn其中之一或其任意组合。该光学反射膜至少包含氮化物。该光学反射膜至少包含选自Ga、AI、In、As、P、Zn、Mg、Si中的一种或其任意组合。该光学反射膜至少包含氧化物。该光学反射膜至少包含选自Si、Ti、Ce、Zr、Mg、Zn、Ta、Th、F中的一种或其任意组合。该光学反射膜至少包含氟化物。该光学反射膜至少包含选自Si、Ti、Ce、Zr、Mg、Zn、Ta、Th、O中的一种或其任意组合。该光学反射膜包含下列材质中的一种或其任意组合：SiO₂、ZnS、TiO、CeO₂、MgF₂、ThOF₂。该光学反射膜包含下列材质中的一种或其任意组合：金属、氮化物、氧化物、氟化物。

本发明的主要优点是具有结构简单及提高发光效率的功效。因为光学反射膜形成于第二型态半导体表面之上，其将穿过透明基板的光反射，用以提升发光的效果。

下面结合较佳实施例和附图进一步说明。

图1为本发明的发光二极管的示意图。

参阅图1，本发明的发光二极管100包含有基板2，基板2为一透光基板，组成材质包含(但不限定于)石英、玻璃、AI₂O₃、GaN、SiC、ZnSe、GaP、AIN等材料。第一型态半导体如n型半导体膜层4形成于上述基板2的第一表面(或正面)上。一活性层6以及第二型态半导体，如P型半导体膜层8，依续堆叠形成于上述n型半导体膜层4。