[发明专利]结合有多个单元的发光元件以及使用发光元件的发光装置

说明书

本申请是申请日为2005年6月29日、申请号为200580027050.8、题为“结合有多个单元的发光元件、制造发光元件的方法和使用发光元件的发光装置”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种结合有多个单元的发光元件、一种制造发光元件的方法和一种使用发光元件的发光装置。更明确地说，本发明涉及一种具有成阵列在单个衬底上的多个发光单元的单个发光元件、一种制造发光元件的方法和一种使用发光元件的发光装置。

背景技术

发光二极管是指使用半导体的p-n结(p-n junction)结构注入的少数载流子(电子或空穴)且使某种光发射穿过其再组合的元件。这种发光二极管已用作显示器装置和背光，且已积极进行将发光二极管应用于普通照明的研究。

这是因为与现有荧光灯灯泡相比，发光二极管具有较少电功率消耗和较长使用寿命。也就是说，这是因为与现有照明器相比，发光二极管的电功率消耗仅为其几分之一到几十分之一，且其使用寿命是其几倍到几十倍，藉此实现减少电功率消耗和优良耐久性。

一般来说，为了将发光二极管用于照明目的，通过单独封装工艺来形成发光元件，通过引线结合方法将多个发光元件串联连接，且将保护电路、交流电/直流电(AC/DC)转换器和类似物安装在发光元件外部使得发光二极管可制造成灯的形式。

图1是说明常规发光装置的概念图。

参看图1，通过串联连接多个发光元件10a到图10c来制造用于普通照明的发光装置，其中所述发光元件中的每一者上均安装有发光芯片。为此，多个发光元件10a到10c串联成阵列，且不同发光元件内的发光芯片通过金属布线工艺串联而电性连接。美国专利第5,463,280号中揭示了这种制造工艺。然而，如果根据现有技术制造具有上述结构的用于普通照明的发光装置，那么存在如下问题，即应对大量元件逐一执行金属布线工艺，使得加工步骤数目增加且较复杂。随着工艺步骤数目增加，不合格率也增加，藉此阻碍了大批量生产。此外，可能存在金属布线由于某种震动变得短路而使得发光元件的操作停止的情况。此外，存在如下缺点，即由于个别发光元件的串联阵列而被占据的空间扩大使得灯的尺寸显著变大。

韩国专利早期公开案第2004-9818号中揭示了不同于上述元件级的发光芯片阵列的晶片级微芯片阵列。其涉及一种显示器设备，其中发光单元成阵列为矩阵形式使得用于诱导发光的发光二极管安置在每一像素中。然而，应在相应的垂直和水平方向上施加不同电信号，且应以寻址方式施加电信号以便促使布置成矩阵形式的元件发光，这非常难以控制。此外，布线可能由于矩阵形式的阵列而断开连接，且引线重叠区域中出现大量干扰。此外，存在如下问题，即上述矩阵形结构不适用于施加有高电压的照明用发光装置。

发明内容

技术问题

因此，构思本发明以解决上述问题。本发明的一个目的是提供一种具有成阵列的发光单元的发光元件、一种制造发光元件的方法和一种使用发光元件的发光装置，其中可使用具有串联连接的多个发光单元的单芯片型发光元件来制造发光二极管灯，且所述制造灯的工艺可通过在晶片级电连接多个发光单元而简化并具有减少的不合格率，藉此提供大批量生产的益处。

技术解决方案

根据本发明的一个方面，提供一种发光元件，其包括具有彼此串联或并联连接在单个衬底上的多个发光单元的发光单元块。

发光单元块可包括多个发光单元，每一发光单元包含N型半导体层、形成在N型半导体层的上表面上的预定区域中的有源层和形成在有源层上的P型半导体层；以及用于将一个发光单元的N型半导体层连接到另一邻近发光单元的P型半导体层的引线。此外，发光单元块可包括所述多个发光单元，每一发光单元具有顺序层压的N型半导体层、有源层和P型半导体层；结合有多个发光单元的衬底；和用于将一个发光单元的N型半导体层连接到另一邻近发光单元的P型半导体层的引线。N型衬垫可形成在N型半导体层上，且P型衬垫可形成在P型半导体层上。

此时，发光元件可进一步包括用于将预定整流功率施加到发光单元的整流桥单元(rectifying bridge unit)。发光元件可进一步包括用于将外部AC电源连接到整流桥单元的电极。发光元件可进一步包括用于将发光单元和整流桥单元连接到外部电源或外部元件的电极。具有串联连接的发光单元的发光单元块可反并联连接在衬底上。衬底可由导热材料制成。发光元件可进一步包括形成在导热衬底的顶部表面上的绝缘膜(如果衬底具有导电性)，和插入在绝缘膜与发光单元之间的电极图案。