[发明专利]具渐进式折射率的防反射层及其制作方法

说明书

技术领域

本发明是有关一种防反射层及其制作方法，特别是指一种具渐进式折射率的防反射层及其制作方法。

背景技术

近年来发光二极管(LED)当作照明光源已有逐取代传统式白炽灯(Incandescent)或萤光灯(Flourescent)灯泡的趋势。由于氮化镓(GaN)蓝光二极管具有高亮度及高功率特质，以GaN为基础的半导体已广被业界当作白色LED发光的主要材料。科技的日新月异致GaN材料内部发光层的发光效率(Internal Quantum Efficiency)已精进至90％以上，而LED表层的外部出光效率(External Quantum Efficiency)却不及10％。也就是说LED发光仅有部分光线能照射出来，而大部分光线抵GaN界面后却折回LED内部并加热整体结构造成光衰现象，此仍此一产品最大缺憾。

LED外部发光效率低落仍源自半导体发光材料与空气间光线折射率的大差异。GaN蓝光(波长440nm)折射率n＝2.5而空气折射率n＝1.0，由Snell′s Law得知光线由GaN射出至空气，其全反射角度为Θc＝23.6°。也就是仅在23.6°的锥体内光线才能有机会脱离LED材料表面层，23.6°至90°光锥外光线因循全反射定律致完全返回LED内部。再者，锥体内的光线又受限于LED表层的Fresnel Reflection效应，又有部分光线反射折回内部再次降低光锥内光线的出光效率。此Fresnel Reflection效应也因GaN材料与空气之间光的折射率差异而产生。因此要提升LED出光效率必须深入研究如何降低或防止因界面两边折射率的差异而造成光的反射作用。

多年来人们已在光学产品表面如摄影镜头(Camera Lens)涂抹一层防反射层(Antireflection Layer)以降低Fresnel Reflection效应而增强光线穿透率。此Quarter Wavelength防反射法是取1/4波长厚度的光学涂层覆盖于光学产品表面当作防反射层。在此，防反射层材料需选择其折射率n介于GaN与空气之间并符合n＝(n_GaN X n_air)^1/2的要求，且其涂层厚度取d＝λ/4n(λ为投入光的波长)。

最近氧化锌(ZnO)曾被提及当作防反射光学材料。ZnO的折射率n＝2.0且特有的纳米管状nanorod结构很适合此一角色。以单一ZnO防反射层涂抹于LED表面上以降低Fresnel反射而增强发光萃取(Light Extraction)15％～20％己有成功的例子。通过缜密计算过的ZnO薄膜层的厚度，以致射出第一道光线在GaN/ZnO界面折回与第二道光线在ZnO/Air界面折回是反相的(Out of phase)，如此两道光线作破坏性干扰(Destructive Interference)产生毫无反射能量折回的现象，可被视为无反射作为。此1/4波长防反射法的缺点在于适当折射率的材料难以取得或制作，又防反射层厚度与光线的波长息息相关，一旦其厚度被决定了而该防反射层也仅能针对某一波长的光消除其反射，对于其他颜色波长光线则防光反射功能降低或失效，不能作到全方位(Omnidirection)或宽频带(Broadband)的效果。此外与相机镜头长距离取光不同，LED发光源非常贴近其上层表面，当发光光源向各方射出时，对于非垂直射入的光线，此1/4波长防反光功能将丧失其作用。

有鉴于此，本发明遂提出一种崭新的具渐进式折射率的防反射层及其制作方法，以有效克服上述的该等问题。

发明内容

本发明的主要目的在提供一种具渐进式折射率的防反射层及其制作方法，以消除光在介面的反射作用。

本发明的另一目的在提供一种具渐进式折射率的防反射层及其制作方法，其应用于LED时，可增强出光效率。

本发明的再一目的在提供一种具渐进式折射率的防反射层及其制作方法，其应用于太阳能面板(Solar Cells)的表面时，以降低太阳光反射的能力，提高光的入射率并增强光电效应。

为达上述的目的，本发明提供一种具渐进式折射率的防反射层，其特征在于防反射层是由一第一材料与一第二材料所沉积而成，且防反射层的折射率(n_eff)是随厚度于第一材料的折射率(n₁)与第二材料的折射率(n₂)间呈现渐进式变化。