光电元件、背光模块装置和照明装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种光电元件、背光模块装置和照明装置。该光电元件包括第一发光结构，可发出第一波长光；以及第二发光结构，可发出第二波长光。其中第一发光结构为纳米柱结构，并具有第一有源层，且第一有源层可吸收第二波长光，而产生第一波长光。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及光电元件，尤其是涉及一种具有纳米柱结构的发光二极管元件。
技术介绍
发光二极管元件(Light-emitting Diode， LED)，具有体积小、寿命长、驱动电压 低、耗电量低、反应速度快、耐震性佳等优点，所以被广泛应用于如背光模块，照明装置等领 域之中。 同时，发光二极管在具有光电转换特性的固态元件里，也是一个相当重要的技术 领域。其结构是由有源层(active layer)，被两种不同电性的覆盖层(p-type & n-type cladding layers)所包夹而成。当于上述两覆盖层上方的接触电极施加驱动电流时，两覆 盖层的电子与空穴会注入有源层，在有源层中复合而放出光线，其光线具全向性，会通过此 发光二极管元件的各个表面而射出。通常，有源层可为单一量子阱结构(SQW)或多重量子 阱结构(MQW)。与单一量子阱结构(SQW)相比，多重量子阱结构(MQW)通常具有较高的光电 转换效率，且即使在电流很小时，它仍可以透过许多能障层及阱层堆叠而成的小能隙结构， 将电流转换为光。 但是多重量子阱结构(MQW)的转换效率，很容易受到晶体品质(crystalquality) 与压电场(piezoelectric field)的影响。例如在氮化镓系列的发光二极管中，为了获得波 长较长的光时，需要增加量子阱内的铟含量，容易增加压电场效应，产生更多的晶格缺陷， 破坏整体的晶体品质，而使得发光二极管的发光效率大幅下降。
技术实现思路
本专利技术提供一种可提高发光效率的光电元件，包括第一发光结构，可发出第一波 长光；以及第二发光结构，可发出第二波长光。其中第一发光结构为纳米柱结构，并具有第 一有源层，且第一有源层可吸收第二波长光，而产生第一波长光。 在本专利技术实施例中，第二发光结构具有第二有源层，第二有源层的能隙大于第一 有源层的能隙。 在本专利技术实施例中，纳米柱结构包括透明绝缘体与多个纳米柱，第一有源层形成 于多个纳米柱内，透明绝缘体填充于多个纳米柱之间。 在本专利技术实施例中，光电元件还包括基板，第一发光结构位于基板上，第二发光结 构位于第一发光结构上。并且光电元件还可包括位于基板与第一发光结构之间的缓冲层。 在本专利技术实施例中，第二发光结构包括与第一发光结构相连的第一覆盖层、第二 覆盖层及位于第一覆盖层与第二覆盖层之间的第二有源层。第二有源层的能隙可大于第一 有源层的能隙。第一覆盖层、第二覆盖层、第一有源层及第二有源层可为氮化镓系列的半导 体。 上述光电元件，第一发光结构具有纳米柱结构，且纳米柱结构中的第一有源层可 吸收第二发光结构发出的光线而产生另一光线，由于纳米柱结构本身的特性，使得第一有源层具有较高的发光效率，因此易于提高光电元件的发光效率。—种背光模块装置包含光源装置，由上述任意一实施例的光电元件所组成；光学装置，置于光源装置的出光路径上；以及电源供应系统，提供光源装置所需的电源。 —种照明装置包含光源装置，由上述任意一实施例的光电元件所组成；电源供应系统，提供光源装置所需的电源；以及控制元件，控制电源输入光源装置。 为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附图，作详细说明如下。附图说明图1为本专利技术第一实施例光电元件结构的示意图 图2为本专利技术第二实施例光电元件结构的示意图 图3为本专利技术第三实施例光电元件结构的示意图 图4为本专利技术第四实施例光电元件结构的示意图 图5为本专利技术第五实施例光电元件结构的示意图 图6为本专利技术实施例的背光模块结构。 图7为本专利技术实施例的照明装置结构。 附图标记说明10、 20、30、40、50、611、711 :光电元件11、 51 :基板12、 22、32、42、52 :第一发光结构 122、222、322、422、522 :第一有源层 324 :透明绝缘体13 、53 :缓冲层14、24、34、34、44、54 :第二发光结构 142、242、442 :n型覆盖层 144、244 :第二有源层 146、246、446 :p型覆盖层 444 :第二纳米柱结构4444 :有源部 521 :外部600 :背光模块装置 620 :光学装置 700 :照明装置4442 :第一端部 4446 :第二端部 523 :中心部 610、710 :光源装置 630、720 :电源供应系统 730 :控制元件具体实施例方式图l为本专利技术第一实施例的光电元件结构的示意图。如图所示，光电元件10为发 光二极管(LED)结构，包括第一发光结构12与第二发光结构14。第一发光结构12可发出 第一波长光；第二发光结构14可发出第二波长光。其中第一发光结构12为纳米柱结构，且 具有第一有源层122，可吸收由第二发光结构14所产生的第二波长光，而产生第一波长光。再者，第一发光结构12也可以包含多个有源层，同时被第二发光结构14所产生的第二波长 光所激发，而产生多个波长不同的光，并进行混光。例如，第二波长光为短波长光，可以激发 第一发光结构12的红色、绿色及蓝色波长的三个有源层，混光后产生白光。 具体于本实施例中，光电元件10还具有基板11及缓冲层13 ;其中缓冲层13、第一 发光结构12及第二发光结构14依次位于基板11上方。再者，第二发光结构14包括n型 覆盖层142、第二有源层144以及p型覆盖层146，其中n型覆盖层142与第一发光结构12 相连，第二有源层144及p型覆盖层146依次位于n型覆盖层142的上方；其中第二发光结 构14的第二有源层144可为量子阱结构，且n型覆盖层142、第二有源层144及p型覆盖层 146可为氮化镓系列的半导体，例如n型覆盖层142的材料为n型氮化镓，p型覆盖层146 的材料为P型氮化镓，第二有源层144为氮化铟镓的量子阱。 第一发光结构12的纳米柱结构中含有多个纳米柱。纳米柱两端分别与缓冲层13 及n型覆盖层142相接。为增加界面相容性，纳米柱两端的材料可分别为与缓冲层13及n 型覆盖层142相近的材料，具体在本实施例中，纳米柱两端的材料分别为氮化镓。每一纳米 柱的轴向中部位置均形成有有源部，有源部可为氮化铟镓量子阱。第一有源层122即由多 个纳米柱中的有源部所一起构成。第一有源层122的能隙可小于第二有源层144的能隙， 即第二有源层144所产生的第二波长光的波长可较第一有源层122所产生的第一波长光的 波长短，例如第二有源层144产生蓝光、第一有源层122产生绿光。具体在本实施例中，为 使第二有源层144所产生的第二波长光的波长较第一有源层122所产生的第一波长光的波 长短，可使第二有源层144中铟的浓度小于第一有源层122中铟的浓度。此外，基板11的 材料可为蓝宝石、氮化镓、氮化铝、氮化铝镓或碳化硅。 上述光电元件10的第一发光结构12具有纳米柱结构，其中第一有源层122可吸 收第二发光结构14发出的第二波长光而产生第一波长光，由于纳米柱结构具有应力松弛 (stress relaxation)与提高侧面的表面积等特点，因此可使得第一有源层122的压电场 减弱、缺陷减少、光萃取效率提升(lightextraction efficiency)，使第一有源层122具有 较高的发光效率，进而提高光电元件10的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光电元件，包含：第一发光结构，可发出第一波长光；以及第二发光结构，可发出第二波长光；其中该第一发光结构为纳米柱结构，并具有第一有源层，且该第一有源层可吸收该第二波长光，而产生该第一波长光。

【技术特征摘要】
一种光电元件，包含第一发光结构，可发出第一波长光；以及第二发光结构，可发出第二波长光；其中该第一发光结构为纳米柱结构，并具有第一有源层，且该第一有源层可吸收该第二波长光，而产生该第一波长光。2. 如权利要求1所述的光电元件，其中该第二发光结构具有多重量子阱结构的第二有源层，该第二有源层的能隙大于该第一有源层的能隙。3. 如权利要求1所述的光电元件，其中该第二发光结构是由另一纳米柱结构所形成。4. 如权利要求1所述的光电元件，其中该纳米柱结构包括透明绝缘体与多个纳米柱，该第一有源层形成于该多个纳米柱内，该透明绝缘体填充于该多个纳米柱之间。5. 如权利要求1所述的光电元件，其中该第一波长光的波长小于该第二波长光的波长。6. 如权利要求1所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐大正，
申请(专利权)人：晶元光电股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]