白光发光元件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200410057273.6

申请日:

2004.08.30

公开号:

CN1588654A

公开日:

2005.03.02

当前法律状态:

授权

有效性:

有权

法律详情:

授权|||实质审查的生效|||公开

IPC分类号:

H01L33/00

主分类号:

H01L33/00

申请人:

光磊科技股份有限公司;

发明人:

林明德; 林三宝

地址:

台湾省新竹

优先权:

专利代理机构:

北京律诚同业知识产权代理有限公司

代理人:

梁挥;徐金国

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内容摘要

本发明涉及一种发光元件,特别是涉及一种通过多个互补色光的混合产生白色光源的白光发光元件,其主要是在可投射出第一色光的第一发光元件表面固设至少一可投射出第二色光或第三色光的第二发光元件,通过垂直排列混合互补的第一色光和第二色光产生较为均匀的白色光源,而第二发光元件中包括第一材料层和第二材料层,并设有至少一延伸凹槽和一隔离凹槽,延伸凹槽和隔离凹槽可贯穿第二材料层和部分第一材料层,隔着隔离凹槽在第二材料层的部分表面分别设有第一电极和第二电极,并且在延伸凹槽内设有可与第一电极和第一材料层电连接的延伸电极,这样,第一电极和第二电极可自然形成同水平高度,从而有利于后续工艺的进行和产品合格率的提高。

权利要求书

1、  一种白光发光元件,其特征在于,包括有:
至少一第一发光元件,包括有第一材料层,第一材料层的部分上表面再设有第二材料层,而第一材料层和第二材料层之间自然形成可产生第一色光的PN界面,而且,在第一材料层的部分上表面设有第一电极,在第二材料层未被第一材料层覆盖的部分上表面再设有第二电极;以及
至少一第二发光元件,包括有第一材料层,第二材料层的下表面可通过一透光粘结层与该第一发光元件的第一材料层的下表面相互粘结,而第一材料层的上表面固设有第二材料层,第一材料层和第二材料层之间可自然形成产生第二色光的PN界面,而且,第二发光元件中设有至少一延伸凹槽和至少一隔离凹槽,而延伸凹槽和隔离凹槽可贯穿第二材料层和部分第一材料层,隔着隔离凹槽并在第二材料层的部分上表面分别设有第一电极和第二电极,而延伸凹槽内设有可与第一电极和第一材料层电连接的延伸电极。

2、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,还包括有一供电基板,其一表面分别设有第一供电电路和第二供电电路,第一供电电路可与该第二发光元件的第一电极电连接,而第二供电电路与该第二发光元件的第二电极电连接。

3、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,还包括一透光基板,固设于第一发光元件的第一材料层的下表面,再经由透光基板的下表面连接该透光粘结层。

4、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件可以由氮化合物、四元化合物和三元化合物其中的一种材料制成。

5、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件可以由氮化合物材料制成。

6、
  按照权利要求2所述的白光发光元件,其特征在于,该供电基板可以是散热效果好且热膨胀系数与该第二发光元件相近的材料制成。

7、
  按照权利要求2所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件以倒装芯片方式固设于该供电基板的第一供电电路和第二供电电路上。

8、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件的第一电极和第二电极具有近似的同一水平高度。

9、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光和第二色光是互补光。

10、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,而该第二色光为黄光。

11、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该隔离凹槽也可设计为一延伸绝缘层,该延伸绝缘层设于该延伸凹槽内,并在延伸绝缘层之间再设有该延伸电极。

12、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,还包括一可产生第三色光的第三发光元件,其下表面设有第一电极,而部分上表面设有透光绝缘层,透光绝缘层的上表面可再设有可与该第二发光元件的第一电极电连接的第一供电电路,而且,其上表面未被该透光绝缘层覆盖的部分位置设有第二电极,第二电极可与该第二发光元件的第二电极电连接。

13、
  按照权利要求12所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件还包括有一透光基板,设于该第二发光元件的第一材料层的下表面和该透光粘结层之间,而且,该第三发光元件的第二电极上表面也可以设有第二供电电路,通过第二连接电路电连接于该第二发光元件的第二电极。

14、
  按照权利要求12所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为绿光,第二色光为蓝光,而第三色光为红光。

15、
  按照权利要求12所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,第二色光为绿光,而第三色光为红光。

16、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件的下表面可固设有多个第二发光元件。

17、
  按照权利要求16所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件以两个为最佳,并可定义为第二A发光元件和第二B发光元件,分别固设于该第一发光元件的下表面的不同两侧边,而第二A发光元件可产生该第二色光,第二B发光元件可产生第三色光。

18、
  按照权利要求17所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,第二色光为红光,而第三色光则可选择为黄光和绿光其中之一。

19、
  按照权利要求17所述的白光发光元件,其特征在于,还包括一供电基板,供电基板的上表面设有可与该第二A发光元件的第一电极电连接的第一供电电路、可与该第二A发光元件的第二电极电连接的第二供电电路、可与该第二B发光元件的第一电极电连接的第三供电电路、可以该第二B发光元件的第二电极电连接的第四供电电路。

20、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件的下表面可固设有多个第一发光元件。

21、
  按照权利要求20所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件以两个为较佳,并可定义为第一A发光元件和第一B发光元件,分别固设于该第二发光元件下表面的不同两侧边,而第一A发光元件可产生第一色光,第一B元件可产生第四色光。

22、
  按照权利要求21所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,第二色光为红光,而第三色光为绿光。

23、
  按照权利要求21所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光和第二色光可以都为蓝光,而第三色光为黄光。

24、
  按照权利要求1所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件的上表面还设有一反光层。

25、
  一种白光发光元件,其特征在于,包括有:
至少一第一发光元件,包括有一透光基板,在透光基板的上表面设有第一材料层,第一材料层的上表面再设有第二材料层,而第一材料层和第二材料层之间自然形成可产生第一色光的PN界面,而且,第一发光元件中还设有至少一延伸凹槽和至少一隔离凹槽,而延伸凹槽和隔离凹槽可贯穿第二材料层和部分第一材料层,隔着隔离凹槽并在第二材料层的部分上表面分别设有第一电极和第二电极,而延伸凹槽内设有可与第一电极和第一材料层电连接的延伸电极,而且,透光基板的下表面还设有透光导电层;以及
至少一第二发光元件,包括有第一材料层,第一材料层的下表面可通过至少一导电粘结凸点与该透光导电层相互粘结,该透光导电凸点可与透光基板的下表面相互粘结,而该第一材料层的上表面固设有第二材料层,第一材料层和第二材料层之间自然形成可产生第二色光的PN界面,而且,第二材料层的部分上表面设有第一电极,而在该透光导电层上设有第二电极。

26、
  按照权利要求25所述的白光发光元件,其特征在于,还包括一供电基板,其一表面分别设有第一供电电路和第二供电电路,第一供电电路可与该第一发光元件的第一电极电连接,而第二供电电路则与该第一发光元件的第二电极电连接。

27、
  按照权利要求25所述的白光发光元件,其特征在于,该导电粘结凸点也可以是一导电粘结层。

28、
  按照权利要求25所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件和该第二发光元件可分别为氮化合物、四元化合物和三元化合物其中之一的材料制成。

29、
  按照权利要求26所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件以倒装芯片方式固设于该供电基板的第一供电电路和第二二供电电路上。

30、
  按照权利要求25所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光、而该第二色光为黄光。

31、
  按照权利要求25所述的白光发光元件,其特征在于,该隔离凹槽也可设计为一延伸绝缘层,该延伸绝缘层设于该延伸凹槽内,并在延伸绝缘层之间再设有该延伸电极。

32、
  一种白光发光元件,其特征于,包括有:
至少一第一发光元件,包括有第一材料层,第一材料层的部分上表面再设有第二材料层,而第一材料层和第二材料层之间自然形成有可产生第一色光的PN界面,而且,在第一材料层的部分上表面设有第一电极,在第二材料层未被第一材料层覆盖的部分上表面再设有第二电极,在第二电极的上表面还设有一透光导电层;以及
至少一第二发光元件,包括有第一材料层,第一材料层的下表面可通过至少一导电粘结凸点与该透光导电层相互粘结,该透光导电凸点可与透光基板的下表面相互结合,而该第一材料层的上表面固设有第二材料层,第一材料层和第二材料层之间自然形成可产生第二色光的PN界面,而且,在第二材料层的部分上表面设有第一电极,而在该透光导电层上设有第二电极。

33、
  按照权利要求32所述的白光发光元件,其特征在于,该导电粘结凸点也可以是一导电粘结层。

34、
  按照权利要求32所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光是蓝光,而该第二色光是黄光。

35、
  一种白光发光元件,其特征在于,包括有:
至少一第一发光元件,包括有第一材料层,第一材料层的部分上表面再设有第二材料层,而第一材料层和第二材料层之间自然形成有可产生第一色光的PN界面,而且,第一发光元件中设有至少一延伸凹槽和至少一隔离凹槽,而延伸凹槽和隔离凹槽可贯穿第二材料层和部分第一材料层,隔着隔离凹槽并在第二材料层的部分上表面分别设有第一电极和第二电极,而延伸凹槽内设有可与第一电极和第一材料层电连接的延伸电极;以及
至少一第二发光元件,包括有第一材料层,第一材料层的上表面再设有第二材料层,而第一材料层和第二材料层之间自然形成可产生第二色光的PN界面,而且,在第一材料层的下表面设有第一电极,而在第一材料层的部分上表面设有一透光绝缘层,透光绝缘层的上表面再设有可与该第一发光元件的第一电极电连接的第一供电电路,第一材料层上表面未被该透光绝缘层覆盖的部分位置设有第二电极,第二电极可与该第一发光元件的第二电极电连接。

36、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,还包括有一透光基板,固设于该第一发光元件的第一材料层的下表面。

37、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,还包括有一导电基板,固设于第二发光元件的第一材料层的下表面和其第二电极之间。

38、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件可以由氮化合物、四元化合物和三元化合物其中之一的材料制成。

39、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件以倒装芯片方式固设于该第二发光元件的上表面。

40、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件的第一电极和第二电极具有近似的同一水平高度。

41、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光和第二色光为互补光。

42、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,而该第二色光为黄光。

43、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该隔离凹槽也可设计为一延伸绝缘层,该延伸绝缘层设有该延伸凹槽内,并在延伸绝缘层之间再设有该延伸电极。

44、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件的下表面还设有一反光层。

45、
  按照权利要求35所述的白光发光元件,其特征在于,该第二发光元件的上表面还固设有多个第一发光元件。

46、
  按照权利要求45所述的白光发光元件,其特征在于,该第一发光元件以两个为最佳,并可定义为第一A发光元件和第一B发光元件,分别固设于该第二发光元件的上表面的不同两侧边,而第一A发光元件可产生该第一色光,第一B发光元件可产生第四色光。

47、
  按照权利要求46所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,第二色光为红光,而第四色光为绿光。

48、
  按照权利要求46所述的白光发光元件,其特征在于,该第一色光为蓝光,第二色光为黄光,而第四色光为红光。

说明书

白光发光元件
技术领域
本发明涉及一种发光元件,特别是涉及一种可以通过由多个互补色光的混合产生白色光源的白光发光元件,从而有利于后续工艺的进行并产品合格率的提高。
背景技术
发光二极管(LED;Light-Emitting Diode)由于具有寿命长、体积小、耗电量少、反应速度快、无辐射以及单色性发光的特性和优点,被广泛应用于指示灯、广告看板、交通标志灯、汽车车灯、显示器面板、通讯器具、消费电子等各项产品中。其中,可产生白色光源的白色发光元件由于可取代白炽光源和背光源的应用,更倍受世人期待。
目前白光发光元件的制作主要包括三种方法:将红、蓝、绿三种发光元件置入同一封装体内,以混波方式产生白色光源;将黄、蓝两种发光元件置入同一封装体内,同样以混波方式产生白色光源;以及以蓝光、紫光或紫外光为光源,照射并激发荧光粉、染料或光转换层以产生白色光源。
图1A示出了现有技术利用红、蓝、绿三种元件置入同一封装体内以产生白色光源的结构示意图,其中发光元件13、17和19都设于同一封装体18的同一基板11上,发光元件13、17和19各自分别外接有第一电极和第二电极。当各发光元件的第一电极和第二电极分别提供适当的电压差时,发光元件13将产生第一色光L1(例如蓝光),发光元件17将产生第三色光L3(例如红光),而发光元件19则产生第四色光L4(例如绿光),L1、L3和L4经过混波(光)作用之后,即可产生白色光源的白光发光元件10。
上述的现有发光元件虽然可以经过各色光的适当混合获得白光,但却存在有下列缺陷:
1、各发光元件13、17、19都在其表面设有电极,且直接在其表面经引线程序连接引线,不仅工艺复杂,而且引线容易脱落从而导致产品次品率的上升。
2、发光元件13、17和19的发光面都设有第一电极和第二电极,它们将遮住部分光,从而会使发光效率降低。
3、发光元件13、17和19都处于同一平面上,不能有效缩减元件的平面面积,从而无法用于轻薄短小的产品设计中。
4、发光元件13、17和19都在同一平面上,各色光光源的发光位置互相独立,在混色时容易出现混色不均的现象。
针对以上问题,出现了另一种现有技术的白光发光元件。如图1B所示,将发光元件13和15垂直排列于同一封装体内,发光元件13和15分别外接第一电极和第二电极。当对各发光元件的第一和第二电极提供一适当的电压差时,发光元件13将产生第一色光L1(例如蓝光),发光元件15将产生第二色光L2(例如黄光),通过第一色光L1和第二色光L2的互补光关系产生白光发光元件100。由于第二色光L2的光路依次由第二发光元件15进入第一发光元件13,并由第一发光元件13的上表面投射出去,其与第一色光的投射位置相同,因此可达到两种色光充分混合的目的。相对于图1A所示的实施例,可以将各色光混光不均的情况减到最小。
但是,在现有技术图1B所示的实施例中,仍然存在有一些缺点:
1、各发光元件13、15依然在其表面直接进行引线程序以连接引线,不仅依然存在工艺复杂和引线容易脱落的弊端,而且需要在脚架上进行打孔和引线的操作,增加了工艺的复杂度。
2、各发光元件13、15的发光面依然有电极遮挡,导致发光效率不佳的情况发生。
3、在制造过程中,为了减小第一发光元件13和第二发光元件15的发光面上电极遮挡的影响,需要考虑各电极之间的对位问题,从而增加了工艺的复杂度,无法实现减少工艺时间和费用的目的。
4、第一发光元件13和第二发光元件15并没有直接接触,即,在第一发光元件13和第二发光元件15之间存在一不同介质,使得第二色光L2需经由该介质进入第一发光元件13,从而形成部分反射的情形,使发光效率降低。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种白光发光元件,可有效解决上述现有技术的白光发光元件面临的技术难点。
本发明的另一目的在于提供一种白光发光元件,其中第二发光元件的第一电极可与第二电极位于近似同一水平位置,因此有利于后续工艺的进行。
本发明的再一目的在于提供一种白光发光元件,其通过较大面积的发光作用区域,使作用电流分布比较均匀,因此可以有效提高发光元件的使用寿命。
本发明的再一目的在于提供一种白光发光元件,其中各元件垂直排列,并无需考虑各电极之间的对位问题,从而可以减小工艺难度,提高发光元件的产品合格率。
本发明的再一目的在于提供一种白光发光元件,其中可以在第一发光元件表面堆叠设有多个各自产生不同色光的第二发光元件,并通过混波产生三波长的白色光源。
本发明的再一目的在于提供一种白光发光元件,其中各元件之间并不局限于固定的组合模式,从而有利于产品的多样化。
因此,为了达到上述目的,本发明提供一种白光发光元件,其主要包括:至少一第一发光元件,其中包括有第一材料层,第一材料层的部分上表面再设有第二材料层,而第一材料层和第二材料层之间可自然形成有可产生第一色光的PN界面,而且在第一材料层的部分上表面设有第一电极,而第二材料层未被第一材料层覆盖的部分上面再设有第二电极;以及至少一第二发光元件,其中包括有第一材料层,第一材料层地下表面可通过一透光粘结层与第一发光元件的第一材料层的下表面相互粘结,而第一材料层的上表面则设有第二材料层,第一材料层和第二材料层之间可自然形成可产生第二色光的PN界面,而且,第二发光元件中设有至少一延伸凹槽和至少一隔离凹槽,而延伸凹槽和隔离凹槽可贯穿第二材料层和部分第一材料层,隔着隔离凹槽,在第二材料层的部分上表面分别设有第一电极和第二电极,而延伸凹槽内则设有可与第一电极和第一材料层电连接的延伸电极。
附图说明
图1A示出了现有技术白光发光元件的结构截面图;
图1B示出了现有技术另一白光发光元件的结构截面图;
图2A示出了按照本发明第一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图2B示出了图2A所示的白光发光元件的俯视图;
图3A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图3B示出了图3A所示的白光发光元件的俯视图;
图4A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图4B示出了图4A所示的白光发光元件的俯视图;
图5A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图5B示出了图5A所示的白光发光元件的俯视图;
图6A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图6B示出了图6A所示的白光发光元件的俯视图;
图7A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图7B示出了图7A所示的白光发光元件的俯视图;
图8A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图8B示出了图8A所示的白光发光元件的俯视图;
图9A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图9B示出了图9A所示的白光发光元件的俯视图;
图10A示出了按照本发明另一实施例的白光发光元件的结构截面图;
图10B示出了图10A所示的白光发光元件的俯视图;
具体实施方式
为了进一步理解本发明的结构,现参照附图详细说明本发明的优选实施例。
首先,图2A和2B分别示出了按照本发明第一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,本发明的白光发光元件20主要包括第一发光元件23和第二发光元件25。其中,第一发光元件23包括有透光基板236,并在透光板236的上表面设有第一材料层231,在第一材料层231的上表面再设有第二材料层232,这样,在第一材料层231和第二材料层232之间可自然形成一可产生第一色光L1(如蓝光或绿光)的PN界面。而且,在第一发光元件23内还设有至少一延伸凹槽239和至少一隔离凹槽237,该延伸凹槽239和隔离凹槽237都可以穿透第二材料层232和部分第一材料层231,并且隔着隔离凹槽237在第二材料层232的部分上表面设有第一电极233和第二电极235,而在延伸凹槽239内设有一可与第一电极239和第一材料层231电连接的延伸电极2395。
另外,第二发光元件25包括一导电基板256,导电基板256的下表面设有第一电极253,而其上表面设有第一材料层251。第一材料层251和第二材料层252之间可自然形成一可产生第二色光L2(例如黄光)的PN界面,而第二材料层252的部分上表面再设有第二电极255。
而且,在第二发光元件25未被第二电极255覆盖的部分上表面还可设有一透光绝缘层26,透光绝缘层26的高度可近似于第二电极255,并在其上表面设有第一供电电路281,相对于第二电极255的上表面设有第二供电电路282。
接着,第一发光元件23以倒装芯片方式(Flip-Chip)置于第二发光元件25的上表面,第一发光元件23的第一电极233可电连接第一供电电路281,而第一发光元件23的第二电极235则可电连接第二供电电路282。
第二发光元件25所产生的第二色光L2将依次经由第二发光元件25的第二材料层252、透光绝缘层26和第一发光元件23透射出去,与第一发光元件23所产生的第一色光L1的出射面几乎完全相同,因此可以实现将两色光充分混合以形成白光光源的目的。
由于本发明第一发光元件23具有接近同一水平高度的第一电极233和第二电极235,因此可轻易置放并连接到第一供电电路281和第二供电电路282上,而不必象现有技术的倒装芯片方式需要使用大小不一的锡球,因此有利于后续工艺的进行。而且,由于后续的引线程序都在第一供电电路281和第二供电电路282上进行,并非直接在第一发光元件23上进行,这不仅可以避免因引线程序而损坏发光元件的弊端而有利于提高产品的合格率,还有助于后续封装工序的进行。由于第一发光元件23的第一电极233和第二电极235都位于第一发光元件23的同一水平面上,不会有阻挡出光面的情况发生,而第二发光元件25的第一电极253位于导电基板256的下方,而第二电极255又与第一发光元件23的第二电极235共用第二供电电路282,这样,第二发光元件25的电极位置便无需考虑对位问题,使得工艺得到简化,提高产品的合格率。
当然,为了加强隔离凹槽237的电隔离作用,隔离凹槽237也可以设有一具有绝缘特性的隔离层2375。并且,第一发光元件23的材料可以为氮化合物,例如,氮铟化镓(InGaN)、氮化镓(GaN)或氮化铝镓铟(AlGaInN)等,第二发光元件25的材料可以为四元化合物或三元化合物,例如:磷化砷镓(GaAsP)、砷化铝镓(AlGaAs)或磷化铝镓铟(AlGaInP)等材料,而透光基板236则可选择透光性能好的材料,例如:玻璃、蓝宝石、碳化硅、磷化镓、磷砷化镓、硒化锌、硫化锌、硒硫化锌、石英及其组合形式中的一种。
图3A和3B分别示出了按照本发明第二实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,在该实施例中,主要是在前述实施例的第一发光元件23的透光基板236的下表面通过一透光粘结层26而固设有第四发光元件39,第四发光元件39可以为氮化合物发光元件,同样也可以包括有透光基板396、第一材料层391、第二材料层392、第一电极393和第二电极395,从而产生第四色光L4(例如蓝色或绿色)。
由于第四发光元件39不必象第一发光元件23那样需要执行倒装芯片程序,因此,其第一电极393和第二电极395可以不必设为同一水平高度。
而且,前述实施例的第二发光元件25也可用一第三发光元件37取代,第三发光元件37与第二发光元件一样,可以是四元化合物发光元件或三元发光元件,同样具有第一电极373和第二电极375,第二电极375也可通过第二供电电路282与第一发光元件23的第二电极235为共用电极。第三发光元件37将产生第三色光L3,例如:红光、黄光或绿光,这样,L1(蓝光)、L3(红光)和L4(绿光)可混合为具有三波长的白色光源,形成更接近自然光源的白光。
当然,在本发明的另一实施例中,第一发光元件23也可选择为三元化合物发光元件或四元化合物发光元件,产生对应绿光的L1,而第四发光元件39同样设计为蓝光发光元件(L4),第三发光元件37同样为红光发光元件(L3),这样,L1(绿光)、L3(红光)和L4(蓝光)同样可达到具有三波长的白色光源。
另外,图4A和4B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,在该实施例中,主要是在第三发光元件(或第二发光元件)47的上表面堆叠设有多个其它发光元件,例如第一A发光元件(第一发光元件)23和第一B发光元件(第三发光元件或第四发光元件)49。其中,第一B发光元件49和前述的第一发光元件一样,至少包括有透光基板496、隔离凹槽497、延伸凹槽499、延伸电极4995、第一电极493和第二电极495,并以倒装芯片的方式固设于第三发光元件47上表面的两个不同侧边。同时,在第三发光元件47中,在导电基板476的下表面设有透光绝缘层46,而未被透光绝缘层46覆盖的部分上表面成为裸露区465,在裸露区465的适当位置分别设有第一供电电路481和第二供电电路482,并在裸露区465上设有第三发光元件47的第二电极475。
当第一A发光元件(第一发光元件)23和第一B发光元件(第四发光元件)49以倒装芯片方式固设于第三发光元件47的上表面时,第一A发光元件23的第一电极233与第二供电电路482电连接,第一B发光元件49的第一电极493与第一供电电路481电连接,而第一A发光元件23和第一B发光元件49的第二电极235、495同时与第三发光元件47的第二电极475电连接。这样,当工作电流作用时,第一A发光元件23所产生的第一色光L1(蓝光)、第三发光元件47所产生的第三色光L3(红光)和第一B发光元件49所产生的第四色光L4(绿光)可混波为具有三波长的白色光源。
而且,如果第三发光元件47的导电基板476由透光材料制成,例如,磷化镓(GaP),导电基板476的下表面也可设有反光层478,以将投射至此的第三色光L3反射到正确的出射光位置,以增加发光亮度。
本发明的实施例示出了具有三波长的白光发光元件,并且第一色光L1和第三色光L3与第四色光L4的部分出射光的位置相同,从而产生一全波长且各色光混色均匀的白色光源。当然,第一B发光元件49可以是氮化合物发光元件、四化合物发光元件或三化合物发光元件,这些都同样能产生绿光L4。
在又一实施例中,如果第一B发光元件49由四元化合物或三元化合物形成,而将可产生第三色光L3的第三发光元件的基板换为透光基板496,例如:磷化镓(GaP)等,而所产生的第三色光L3可设计为一红光,搭配第一色光L1的蓝光和第二色光L2产生的黄光,同样可以混波为具有三波长的白色光源。
图5A和5B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,其与图4A所示的实施例的不同点在于,第三发光元件(或第二发光元件)57以第一发光元件23和第四发光元件49为承载基板,因此可以预先去除原来的导电基板(476),并在第一材料层571的下表面设有反光层578,同样可以反射第三色光L3以增加发光亮度。原来的第三发光元件的第二电极(475)也可设计为第三供电电路583,并可同时与第一发光元件23的第二电极235、第四发光元件49的第二电极495以及第二发光元件57的第二电极575电连接。
当然,在不同实施例中,第一发光元件23、第三发光元件(或第二发光元件)57和第四发光元件49都可由氮化合物发光元件、四元化合物发光元件或三元化合物发光元件中的一种形成。
本发明的实施例示出了具有三波长的白光发光元件,并且第一色光L1和第四色光L4与第三色光L3的出光面相同,从而产生一全波长且各色光混色均匀的白色光源。
图6A和6B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,在该实施例中,将第一发光元件63和第二发光元件65分别按垂直方式层叠,并在第一发光元件63的第二材料层632上表面固设有透光导电层637,并在透光导电层637的部分上表面固设有金属凸点粘结层66或导电粘结层,该金属凸点粘结层66以倒装芯片方式附着于透光导电层637的部分上表面,从而使得第二发光元件65的第二材料层652与透光导电层637电连接。在透光导电层637的部分上表面设有第二电极635,该第二电极635是第一发光元件63和第二发光元件65的共用第二电极,从而可以减少引线次数,降低工艺难度、时间和成本。
在该实施例中,可以去除第二发光元件65的基板,而将第二发光元件65的第一电极653直接粘结到第一材料层651的下表面,由此可以减小白光发光元件的体积。
由于第一发光元件63并不以倒装芯片方式与第二发光元件65相堆叠,无需特别考虑第一电极633和第二电极635的相对水平高度,因此,在该实施例中,第一电极633可以设于第一材料层631部分裸露区的上表面。而且,由于第一发光元件63的透光基板636具有透光性,再搭配第二发光元件65移除吸光的原有基板,因此,第一发光元件63产生的第一色光L1(如蓝光)和第二色光L2(如黄光)可向上下两表面投射,并各自混波以产生白色光源,从而扩大白色发光元件的应用形式。
另外,图7A和7B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,该实施例是图3A所示的实施例的一个变形,将第一发光元件(或第四发光元件)63通过透光粘结层76固设于第二发光元件(或第三发光元件)75的下表面,而图3A所示的实施例中,第三发光元件(37)被一供电基板78取代。其中,供电基板78的上表面分别设有第一供电电路781和第二供电电路782,而第二发光元件75的第一电极753可以按倒装芯片方式与第一供电电路781电连接,第二发光元件75的第二供电电路755同样以倒装芯片的方式与第二供电电路782电连接。
图8A和图8B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,第一发光元件(或第四发光元件)63的下表面设有多个第二发光元件(第二A发光元件)75或第三发光元件(第二B发光元件)87,并且在供电基板78的上表面设有相互隔离的第一供电电路781、第二供电电路782、第三供电电路783和第四供电电路784,第二A发光元件75和第二B发光元件87分别以芯片倒装的方式固设于供电基板78的上表面,并且其第一电极753(873)和第二电极755(875)分别电连接于相对应的供电电路781~784,从而同样可以产生具有三波长的白色光源。
同理,图9A和9B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,本实施例是上述的图7A和图8A所示的实施例的变形,在供电基板78上设有第二发光元件(或第三发光元件)75,而第二发光元件75上再分别固设有第一发光元件83和第四发光元件39,同样可以实现具有三波长的白色光源。
最后,图10A和10B分别示出了按照本发明又一实施例的白光发光元件的结构截面图和俯视图。如图所示,本实施例是上述的图6A所示的实施例的变形,其不同之处在于,将原来的第一发光元件63改为芯片倒装型的第一发光元件93,并以芯片倒装的方式固设于供电基板78上。而且,上述实施例的隔离凹槽(2375)也可用延伸绝缘层938取代,延伸绝缘层938和第一材料层931电连接,这同样可以使第一电极933和第二电极935具有近似的同一水平高度,从而有利于芯片倒装程序的进行。
当然,在本发明各附图和前述的实施例中虽然都是用N型化合物作为第一材料层,以P型化合物作为第二材料层,但在不同的实施例中,第一材料层也可设计为P型化合物,第二材料层为N型化合物,这同样可实现本发明的目的。
综上所述,本发明涉及一种发光元件,尤其是涉及一种可以通过多个互补色光的混合作用产生白色光源的白光发光元件,从而有利于后续工艺的进行和产品合格率的提高。
上面的描述只是本发明的较佳实施例,并非用来限定本发明的实施范围,按照本发明申请专利范围所述的形状、结构、特征和精神所做的各种修改和变化均应包括在本发明的专利申请范围内。

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本发明涉及一种发光元件,特别是涉及一种通过多个互补色光的混合产生白色光源的白光发光元件,其主要是在可投射出第一色光的第一发光元件表面固设至少一可投射出第二色光或第三色光的第二发光元件,通过垂直排列混合互补的第一色光和第二色光产生较为均匀的白色光源,而第二发光元件中包括第一材料层和第二材料层,并设有至少一延伸凹槽和一隔离凹槽,延伸凹槽和隔离凹槽可贯穿第二材料层和部分第一材料层,隔着隔离凹槽在第二材料。

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