[發明專利]具漸進式折射率的防反射層及其制作方法

無效

• 申請號: 201110265155.4
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN103000781A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 王金賢
• 申請（專利權）人: 晶揚科技股份有限公司
• 主分類號: H01L33/46
• 分類號: H01L33/46;H01L33/00
• 代理公司: 北京科龍寰宇知識產權代理有限責任公司 11139
• 代理人: 孫皓晨

技術領域

本發明是有關一種防反射層及其制作方法，特別是指一種具漸進式折射率的防反射層及其制作方法。

背景技術

近年來發光二極管(LED)當作照明光源已有逐取代傳統式白熾燈(Incandescent)或螢光燈(Flourescent)燈泡的趨勢。由于氮化鎵(GaN)藍光二極管具有高亮度及高功率特質，以GaN為基礎的半導體已廣被業界當作白色LED發光的主要材料。科技的日新月異致GaN材料內部發光層的發光效率(Internal?Quantum?Efficiency)已精進至90％以上，而LED表層的外部出光效率(External?Quantum?Efficiency)卻不及10％。也就是說LED發光僅有部分光線能照射出來，而大部分光線抵GaN界面后卻折回LED內部并加熱整體結構造成光衰現象，此仍此一產品最大缺憾。

LED外部發光效率低落仍源自半導體發光材料與空氣間光線折射率的大差異。GaN藍光(波長440nm)折射率n＝2.5而空氣折射率n＝1.0，由Snell′s?Law得知光線由GaN射出至空氣，其全反射角度為Θc＝23.6°。也就是僅在23.6°的錐體內光線才能有機會脫離LED材料表面層，23.6°至90°光錐外光線因循全反射定律致完全返回LED內部。再者，錐體內的光線又受限于LED表層的Fresnel?Reflection效應，又有部分光線反射折回內部再次降低光錐內光線的出光效率。此Fresnel?Reflection效應也因GaN材料與空氣之間光的折射率差異而產生。因此要提升LED出光效率必須深入研究如何降低或防止因界面兩邊折射率的差異而造成光的反射作用。

多年來人們已在光學產品表面如攝影鏡頭(Camera?Lens)涂抹一層防反射層(Antireflection?Layer)以降低Fresnel?Reflection效應而增強光線穿透率。此Quarter?Wavelength防反射法是取1/4波長厚度的光學涂層覆蓋于光學產品表面當作防反射層。在此，防反射層材料需選擇其折射率n介于GaN與空氣之間并符合n＝(n_GaN?X?n_air)^1/2的要求，且其涂層厚度取d＝λ/4n(λ為投入光的波長)。

最近氧化鋅(ZnO)曾被提及當作防反射光學材料。ZnO的折射率n＝2.0且特有的納米管狀nanorod結構很適合此一角色。以單一ZnO防反射層涂抹于LED表面上以降低Fresnel反射而增強發光萃取(Light?Extraction)15％～20％己有成功的例子。通過縝密計算過的ZnO薄膜層的厚度，以致射出第一道光線在GaN/ZnO界面折回與第二道光線在ZnO/Air界面折回是反相的(Out?of?phase)，如此兩道光線作破壞性干擾(Destructive?Interference)產生毫無反射能量折回的現象，可被視為無反射作為。此1/4波長防反射法的缺點在于適當折射率的材料難以取得或制作，又防反射層厚度與光線的波長息息相關，一旦其厚度被決定了而該防反射層也僅能針對某一波長的光消除其反射，對于其他顏色波長光線則防光反射功能降低或失效，不能作到全方位(Omnidirection)或寬頻帶(Broadband)的效果。此外與相機鏡頭長距離取光不同，LED發光源非常貼近其上層表面，當發光光源向各方射出時，對于非垂直射入的光線，此1/4波長防反光功能將喪失其作用。

有鑒于此，本發明遂提出一種嶄新的具漸進式折射率的防反射層及其制作方法，以有效克服上述的該等問題。

發明內容

本發明的主要目的在提供一種具漸進式折射率的防反射層及其制作方法，以消除光在介面的反射作用。

本發明的另一目的在提供一種具漸進式折射率的防反射層及其制作方法，其應用于LED時，可增強出光效率。

本發明的再一目的在提供一種具漸進式折射率的防反射層及其制作方法，其應用于太陽能面板(Solar?Cells)的表面時，以降低太陽光反射的能力，提高光的入射率并增強光電效應。

為達上述的目的，本發明提供一種具漸進式折射率的防反射層，其特征在于防反射層是由一第一材料與一第二材料所沉積而成，且防反射層的折射率(n_eff)是隨厚度于第一材料的折射率(n₁)與第二材料的折射率(n₂)間呈現漸進式變化。