[发明专利]发光元件

说明书

本申请针对是申请日为2010年10月12日、申请号为201010506242.X、发明名称为“发光元件”的专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种发光元件及其制造方法，更具体而言，是涉及一种利用外部电极提升出光效率的发光元件。

背景技术

近年来，由于外延与工艺技术的进步，使发光二极管(light emitting diode，简称LED)成为极具潜力的固态照明光源之一。基于物理机制的限制，LED仅能以直流电驱动，因此，任何以LED作为光源的照明设计中，都需要与整流及降压等电子元件搭配，以将电力公司直接提供的交流电转换为LED可使用的直流电源。然而增加整流及降压等电子元件，除造成照明成本的增加外，整流及降压等电子元件的低交流直流转换效率、偏大的体积等均会影响LED使用于日常照明应用时的可靠度与使用寿命。

交流发光二极管(ACLED)元件不需外加整流与降压等电子元件便可直接操作于交流电源，未来极有潜力成为定点固态照明的主要产品。而ACLED适用的操作瓦数、芯片尺寸、效率与良率提升等因素对于该元件未来的实用性与普及性则有着举足轻重的影响。

ACLED目前主要有两种结构：其一为在电路上做反向串并联的设计，另一为在电路上做惠氏电桥(桥式电路)的设计。反向串并联的设计于操作时仅有50％的LED管芯被点亮，而惠氏电桥(桥式电路)的设计则于同一时间内能点亮桥式结构中一半的管芯以及桥式电路所电连接的管芯。相较之下，惠氏电桥(桥式电路)的设计可增加发光面积，有利于ACLED效率提升。

然而在ACLED结构中，不论反向串并联的设计或是惠氏电桥(桥式电路)的设计皆需要LED管芯间的电性连接层。如图1所示，为已知的AC LED电极配置方式示意图，其中电极32为ACLED中的电性连接层，而1a～1k,1m,1n,1p,1q,1r等则为ACLED管芯未被电极覆盖的发光区域。由图1所示可以发现，ACLED中各管芯间的电性连接层遮蔽了管芯相当比例的发光区域，而此电性连接结构同时也造成区域性遮光致使发光效率大幅降低。

发明内容

本发明提出具有低遮光效应的发光二极管及其制造方法。

本发明提出一种发光元件，其包含发光二极管芯片、基板以及接合层，其中发光二极管芯片包含多个发光二极管单元、多个电极以及至少一电性连接层，发光二极管单元间经电性连接层彼此电性连接，并通过接合层与基板接合；基板内具有多个通道，其上具有多个外部电极以供应发光元件发光所需电力。

本发明还提出一种发光元件，包括发光二极管芯片、次载体(sub-mount)以及至少一导电材(solder)。次载体可具有至少一电路，导电材位于次载体上，通过导电材将发光二极管芯片粘结及/或固定于次载体上，并使发光二极管芯片与次载体形成电性连接。其中，次载体可以是导线架(lead frame)或大尺寸镶嵌基底(mounting substrate)，以方便发光二极管结构的电路规划并提高其散热效果。

本发明另提出一种发光元件，透过电性连接结构的排列，电性连接发光二极管芯片内的各发光二极管单元，以使各发光二极管单元间彼此串联，并联或串并联接；各发光二极管单元间亦可电性连接为惠氏电桥(桥式电路)。此外，亦可于各发光二极管单元间填入荧光粉及/或散射粒子(scattering particle)，以增加发光二极管元件的发光效率，并/或进行光线波长转换以实现混光。

本发明另提出形成发光元件的方法。首先，在生长基板上形成n型半导体层、有源层以及p型半导体层；除去部分n型半导体层、有源层以及p型半导体层以形成多个发光二极管单元；除去每一发光二极管单元内部分的有源层以及p型半导体层，以暴露n型半导体层的部分上表面；于n型半导体层暴露的表面形成n型电极，在p型半导体层的表面形成p型电极；于发光二极管单元间形成绝缘结构；于发光二极管单元间形成电性连接结构；涂布绝缘材料于发光二极管芯片具有电性连接结构的一侧；于发光二极管芯片相对于绝缘结构的另一侧形成反射层；于反射层相对于发光二极管芯片的另一侧形成接合层(bonding layer)；利用接合层与永久基板接合；于生长基板内与发光二极管芯片电极的对应处形成多个通道；透过多个通道电性连接发光二极管芯片的电极至生长基板的对侧；于生长基板的对侧上对应多个通道的部分，分别形成对应发光二极管芯片电极的多个外部电极。

附图说明

图1为已知的AC LED电极配置方式示意图。

图2为本发明所披露的发光元件100的示意图。