[发明专利]发光二极管元件及其驱动方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种发光二极管元件及其驱动方法，特别是涉及一种白光发光二极管元件及其驱动方法。

背景技术

发光二极管(Light Emitting Diode，LED)属于半导体元件，其发光芯片的材料一般可使用III-V族化学元素，如：磷化镓(GaP)、砷化镓(GaAs)、氮化镓(GaN)等化合物半导体。利用对这些化合物半导体施加电流，通过电子-空穴对的结合，可将电能转为光能，而以特定波段的光波释出，达到发光的效果。由于发光二极管的发光现象是属于冷性发光，而非通过加热发光，因此发光二极管的寿命可长达十万小时以上，且无须暖灯时间(idling time)。此外，发光二极管具有反应速度快(约为10-9秒)、体积小、用电省、污染低(不含水银)、可靠度高、适合批量生产等优点，因此其所能应用的领域十分广泛，如扫描仪的灯源、液晶屏幕的背光源，或是照明设备等。另外，发光二极管也可产生白光光源，此原理乃利用不同波段的光波加以混光而得到白光光源。由于发光二极管具有上述优点，因此如何制造出白光的发光二极管元件，用以取代传统的日光灯与白炽灯泡，乃成为如今一个非常重要的研发课题。

目前公知的白光发光二极管元件主要是利用蓝光发光二极管芯片搭配上黄色荧光粉所构成，当发光二极管元件中的黄色荧光粉受到蓝光发光二极管芯片所发出的蓝光激发后，会产生黄光，而蓝光与黄光混合后即可获得白光。由于上述技术是采用蓝光发光二极管芯片搭配黄色荧光粉，因此所混成的白光会有显色性不佳的问题。除了上述的白光产生机制外，白光发光二极管元件也可由紫外光发光二极管芯片搭配红色、绿色及蓝色荧光粉所组成，当红色、绿色及蓝色荧光粉被紫外光发光二极管芯片所发出的紫外光激发后，会发出红光、绿光及蓝光，而红光、绿光及蓝光混合后即可获得白光。然而，由于目前仍无法有效提升紫外光发光二极管芯片的发光强度，使得此搭配设计难以实行。

为了避免上述显色性不佳、发光强度不足等问题，另一种直接使用红光、绿光以及蓝光发光二极管芯片以混成白光的技术已被提出。由于上述结构必须使用到三个发光二极管芯片，因此其成本大幅提高。此外，用以同时驱动三个发光二极管芯片的电路设计较为复杂，使得上述结构在推广及制造上均面临障碍。

发明内容

本发明所要解决的技术问题之一是提供一种具有至少两个发光单元的发光二极管元件，以解决上述问题。

本发明所要解决的技术问题之二是提供一种发光二极管元件的驱动方法，其通过提供正极性及负极性驱动信号至发光二极管元件中的多个发光单元，以使各发光单元交替发光。

为解决上述技术问题，本发明的一种发光二极管元件，包括基板、第一发光单元、第二发光单元、第一电极对以及第二电极对。其中，第一发光单元设置于基板上，且第二发光单元设置于第一发光单元上。第一电极对设置于第一发光单元上，且与第一发光单元电连接。第二电极对设置于第二发光单元上，且与第二发光单元电连接。

所述基板的材质可包括氧化铝(Sapphire)、碳化硅(6H-SiC或4H-SiC)、硅(Si)、氧化锌(ZnO)、砷化镓(GaAs)或尖晶石(MgAl₂O₄)。

所述第一发光单元包括第一半导体层、第一主动层以及第二半导体层。其中，第一主动层设置于第一半导体层上，且第二半导体层设置于第一主动层上；第一半导体层与第二半导体层的掺杂型态不同。另外，第一半导体层包括缓冲层、第一接触层以及第一被覆层。其中，缓冲层设置于基板上，且第一接触层设置于缓冲层上，而第一被覆层设置于第一接触层上。此外，第二半导体层包括第二被覆层以及第二接触层。其中，第二被覆层设置于第一主动层上，且第二接触层设置于第二被覆层上。

所述第二发光单元包括第三半导体层、第二主动层以及第四半导体层。其中，第二主动层设置于第三半导体层上，而第四半导体层设置于第二主动层上，且第三半导体层与第四半导体层的掺杂型态不同。

所述第三半导体层包括第三接触层以及第三被覆层。其中，第三接触层设置于第一发光单元上，且第三被覆层设置于第三接触层上。此外，第四半导体层包括第四被覆层以及第四接触层。其中，第四被覆层设置于第二主动层上，且第四接触层设置于第四被覆层上。

所述第一电极对可包括第一正电极以及第一负电极。其中，第一正电极与第一负电极电绝缘。此外，发光二极管元件还可进一步包括第一透明导电层。其中，第一透明导电层设置于第一发光单元上，并与第一正电极电连接。