CN114300449A - 混光发光二极管装置 - Google Patents

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Abstract

一种混光发光二极管装置，包括第一、二、三水平导通式晶粒及第一、二型电极。各晶粒包括配置有第一型半导体的第一表面、相反于第一表面且配置有第二型半导体的第二表面及介于第一、二表面间的P‑N接面。第一晶粒间隔置有贯穿第一、二表面与P‑N接面的第一贯孔及两个贯穿第二型半导体的第二贯孔。第二、三晶粒的第一表面面向第一晶粒的第一表面设于第一晶粒上方。第一型电极电性隔绝地置于第一贯孔以同时上下连接各晶粒的第一型半导体。第二型电极置于各第二贯孔与第一晶粒的第二表面以上下电连接各晶粒的第二型半导体。借所述第一型电极及所述第二型电极，使第二、三晶粒垂直配置且电连接于第一晶粒上方，以节省平面面积。

Description

混光发光二极管装置
技术领域
本发明于涉及一种发光二极管装置，特别是涉及一种混光发光二极管装置。
背景技术
相较于现有的照明用灯管或冷阴极灯管(cold cathode fluorescent lamp；以下简称CCFL)，发光二极管(以下称LED)基于其自身的低耗电、体积小与寿命长等优势，因而不论是在一般的日用照明设备亦或是液晶显示器(LCD)的背光模块上的应用，LED已日渐地取代了现有的照明用灯管与CCFL。
以白光发光二极管举例来说，其便是采用混光的技术手段来呈现出白光，且常见的混光手法不是采用能放射出蓝光波段或紫外光波段的LED来激发黄色萤光粉以混成白光，便是采用能放射出红光、绿光与蓝光等三原色的LED来混成白光。
如中国台湾第201301570公开号发明专利案(以下称前案1)便公开一种多光色发光二极管，其包括一磊晶基板、一磊制于该磊晶基板的一表面的半导体层，及磊制于该半导体层上且彼此间隔设置的一第一发光源、一第二发光源及一第三发光源。前案1是通过该第一发光源、第二发光源及第三发光源的面积调配来控制不同照明用途的光色需求。
又，如图1所示，中国台湾第201214659公开号发明专利案(以下称前案2)公开的一种发光元件的结构9，其包括一支架91、一配置于该支架91上的第一绝缘基板92、两个配置于该第一绝缘基板92上的第一LED晶粒群93、一配置于该第一绝缘基板92上且与所述第一LED晶粒群93间隔配置的第二绝缘基板94、一配置于该第二绝缘基板94上的第二LED晶粒群95、一封装所述第一LED晶粒群93、所述第二LED晶粒群95的封盖树脂96，及一覆盖该封盖树脂96的波长转换层97；其中，所述第一LED晶粒群93与该第二LED晶粒群95中的晶粒彼此依序串联。
虽然前案1与前案2皆可通过混光的原理以放射出所需波段的光源。然而，前案1的发光源与前案2的第一LED晶粒群93、第二LED晶粒群95在空间的配置关系上，皆属于水平式的平面配置关系，此对于亟需缩减二维/平面使用空间的需求者来说贡献度相当有限，也因此其对于单位面积内所能提供的发光亮度易受到限制。
经上述说明可知，改良混光形式的发光二极管装置的结构以在有限的二维/平面空间中(也就是，单位面积内)提高亮度，是本发明所属技术领域中的相关技术人员有待解决的课题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能在有限的平面空间中提高亮度且能节省面积的混光发光二极管装置。
本发明的混光发光二极管装置，包括第一水平导通(horizontal feedthrough)式晶粒(chip)、第二水平导通式晶粒、第三水平导通式晶粒，及电极单元。
该第一水平导通式晶粒包括配置有第一型半导体的第一表面、相反于该第一表面且配置有第二型半导体的第二表面、一介于其第一表面与第二表面间的P-N接面(P-Njunction)，及彼此间隔配置的第一贯孔与两个第二贯孔。该第一贯孔是纵向贯穿该第一水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面、该P-N接面与该第二型半导体的第二表面，所述第二贯孔是纵向贯穿该第一水平导通式晶粒的该第二型半导体。
该第二水平导通式晶粒包括配置有第一型半导体的第一表面，及相反于该第一表面且配置有第二型半导体的第二表面。该第二水平导通式晶粒是间隔地设置于该第一水平导通式晶粒的上方，且该第二水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面是面向该第一水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面设置。
该第三水平导通式晶粒包括配置有第一型半导体的第一表面，及相反于该第一表面且配置有第二型半导体的第二表面。该第三水平导通式晶粒是间隔地设置于该第一水平导通式晶粒的上方，且该第三水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面是面向该第一水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面设置。
该电极单元包括第一型电极与三个第二型电极。该第一型电极是电性隔绝地配置于该第一水平导通式晶粒的第一贯孔中，以同时上下连接该第二水平导通式晶粒的第一型半导体与该第一水平导通式晶粒的第一型半导体及该第三水平导通式晶粒的第一型半导体与该第一水平导通式晶粒的第一型半导体。该三个第二型电极中的其中两者是分别对应配置于该第一水平导通式晶粒的各第二贯孔中，且该三第二型电极中的剩余一者是配置于该第一水平导通式晶粒的第二型半导体的第二表面并介于该第一型电极与该其中两者第二型电极间，以分别上下电连接该第二水平导通式晶粒的第二型半导体与该第一水平导通式晶粒的第二型半导体及该第三水平导通式晶粒的第二型半导体与该第一水平导通式晶粒的第二型半导体。
本发明的混光发光二极管装置，该第一水平导通式晶粒还包括绝缘层，且该第一水平导通式晶粒的第一贯孔是由该第一水平导通式晶粒的内环面所定义而成，该绝缘层是形成于该内环面上并自该内环面延伸至该第一水平导通式晶粒的第二表面。
本发明的混光发光二极管装置，各第一型半导体与各第二型半导体分别为P型半导体与N型半导体，且该第一型电极与各第二型电极分别为P型电极与N型电极。
本发明的混光发光二极管装置，各第一型半导体与各第二型半导体分别为N型半导体与P型半导体，且该第一型电极与各第二型电极分别为N型电极与P型电极。
本发明的混光发光二极管装置，还包含驱动基板，该驱动基板设置于该第一水平导通式晶粒下以耦接该第一型电极与该三个第二型电极。
本发明的混光发光二极管装置，还包含遮光壁，该遮光壁围绕该第一水平导通式晶粒、该第二水平导通式晶粒与该第三水平导通式晶粒以裸露该第二水平导通式晶粒的第二表面与该第三水平导通式晶粒的第二表面。
本发明的混光发光二极管装置，还包含透光性封装体，该透光性封装体覆盖所述第一水平导通式晶粒、所述第二水平导通式晶粒与所述第三水平导通式晶粒与该遮光壁。
本发明的混光发光二极管装置，该透光性封装体于该第二水平导通式晶粒与该第三水平导通式晶粒的第二表面的上方朝上凸设有曲面。
本发明的混光发光二极管装置，该第一水平导通式晶粒的第二表面的面积是等于该第二水平导通式晶粒的第二表面的面积加上该第三水平导通式晶粒的第二表面的面积。
本发明的有益效果在于：利用贯穿该第一水平导通式晶粒的第一、二表面的第一贯孔及其内部所配置的第一型电极，与贯穿该第一水平导通式晶粒的第二型半导体的所述第二贯孔及配置于各第二贯孔内与第一水平导通式晶粒的第二表面的该三个第二型电极，能使该第二水平导通式晶粒、该第三水平导通式晶粒垂直配置且电连接于该第一水平导通式晶粒的上方，以在单位面积上贡献出较高的亮度并节省平面面积。
附图说明
本发明的其他的特征及功效，将于参照附图的实施方式中清楚地呈现，其中：
图1是一正视示意图，说明中国台湾第201214659公开号发明专利案所公开的一种发光元件的结构；
图2是一正视示意图，说明本发明的混光发光二极管装置的第一实施例；及
图3是一正视示意图，说明本发明的混光发光二极管装置的第二实施例。
具体实施方式
参阅图2，本发明的混光发光二极管装置的第一实施例，其包括一第一水平导通式晶粒1、一第二水平导通式晶粒2、一第三水平导通式晶粒3，及一电极单元4。
该第一水平导通式晶粒1包括一配置有一第一型半导体的第一表面11、一相反于该第一表面11且配置有一第二型半导体的第二表面12、一介于其第一表面11与第二表面12间的P-N接面13，及彼此间隔配置的一第一贯孔110与两个第二贯孔120。该第一贯孔110是纵向贯穿该第一水平导通式晶粒1的第一型半导体的第一表面11、P-N接面13与第二型半导体的第二表面12。所述第二贯孔120是纵向贯穿该第一水平导通式晶粒1的该第二型半导体。
该第二水平导通式晶粒2包括一配置有一第一型半导体的第一表面21、一相反于该第一表面21且配置有一第二型半导体的第二表面22，及一介于其第一表面21与第二表面22间的P-N接面23。该第二水平导通式晶粒2是间隔地设置于该第一水平导通式晶粒1的上方，且该第二水平导通式晶粒2的第一型半导体的第一表面21是面向该第一水平导通式晶粒1的第一型半导体的第一表面11设置。
该第三水平导通式晶粒3包括一配置有一第一型半导体的第一表面31、一相反于该第一表面31且配置有一第二型半导体的第二表面32，及一介于其第一表面31与第二表面32间的P-N接面33。该第三水平导通式晶粒3是间隔地设置于该第一水平导通式晶粒1的上方，且该第三水平导通式晶粒3的第一型半导体的第一表面31是面向该第一水平导通式晶粒1的第一型半导体的第一表面11设置。
具体来说，本发明第一水平导通式晶粒1、第二水平导通式晶粒2、第三水平导通式晶粒3是一经激光移除(laser lift off)其自身的磊晶基板(如，蓝宝石基板)后的一微发光二极管晶粒(micro-LED chip)，且第一水平导通式晶粒1、第二水平导通式晶粒2、第三水平导通式晶粒3的第一型半导体与第二型半导体分别为一P型半导体与一N型半导体。此外，该第一水平导通式晶粒1的第二表面12的面积是实质等于该第二水平导通式晶粒2的第二表面22的面积加上该第三水平导通式晶粒3的第二表面32的面积。
该电极单元4包括一第一型电极41与三个第二型电极42。在本发明该第一实施例中，该第一型电极41与各第二型电极42分别为一P型电极与一N型电极。如图2所示，该第一型(P型)电极41是电性隔绝地配置于该第一水平导通式晶粒1的第一贯孔110中，以同时上下连接该第二水平导通式晶粒2的第一型(P型)半导体与该第一水平导通式晶粒1的第一型(P型)半导体及该第三水平导通式晶粒3的第一型(P型)半导体与该第一水平导通式晶粒1的第一型(P型)半导体。再参阅图2，该三个第二型(N型)电极42中的其中两者是分别对应配置于该第一水平导通式晶粒1的各第二贯孔120中，且该三个第二型(N型)电极42中的剩余一者是配置于该第一水平导通式晶粒1的第二型(N型)半导体的第二表面12并介于该第一型(P型)电极41与该其中两者第二型(N型)电极42间，以分别上下电连接该第二水平导通式晶粒2的第二型(N型)半导体与该第一水平导通式晶粒1的第二型(N型)半导体及该第三水平导通式晶粒3的第二型(N型)半导体与该第一水平导通式晶粒1的第二型(N型)半导体。
较佳地，该第一水平导通式晶粒1、第二水平导通式晶粒2与第三水平导通式晶粒3分别能放射出一第一波段、一第二波段与一第三波段的光源。如图2所示，在本发明该第一实施例中，该第一水平导通式晶粒1的第一波段、第二水平导通式晶粒2的第二波段与第三水平导通式晶粒3的第三波段，分别为一红(R)光波段、一绿(G)光波段与一蓝(B)光波段。更佳地，该第一水平导通式晶粒1还包括一绝缘层14，且该第一水平导通式晶粒1的第一贯孔110是由该第一水平导通式晶粒1的一内环面111所定义而成。该绝缘层14是形成于该内环面111上并自该内环面111延伸至该第一水平导通式晶粒1的第二表面12。通过该绝缘层14能使该电极单元4的第一型(P型)电极41与该第一水平导通式晶粒1的第二型(N型)半导体电性隔绝。
经本发明上述各段的详细说明可知，本发明该第一实施例是一共阳极(commonanode)架构的白光发光二极管装置。
更详细来说，本发明该第一实施例还包括一驱动基板5、一遮光壁6及一透光性封装体7。
该驱动基板5设置于该第一水平导通式晶粒1下以耦接该电极单元4的第一型电极41与第二型电极42。在本发明该第一实施例中，该驱动基板5是一定电流驱动基板。
该遮光壁6围绕该第一水平导通式晶粒1、该第二水平导通式晶粒2与该第三水平导通式晶粒3以裸露该第二水平导通式晶粒2的第二表面22与该第三水平导通式晶粒3的第二表面32。该透光性封装体7覆盖所述第一水平导通式晶粒1、所述第二水平导通式晶粒2、所述第三水平导通式晶粒3与该遮光壁6，且该透光性封装体7于该第二水平导通式晶粒2与该第三水平导通式晶粒3的第二表面22、32的上方朝上凸设有一用于作为一微透镜(micro-lens)用的曲面71。
参阅图3，本发明的混光发光二极管装置的第二实施例，大致上是相同于该第一实施例，其不同处是在于，所述第一水平导通式晶粒1、所述第二水平导通式晶粒2、所述第三水平导通式晶粒3的第一型半导体与第二型半导体分别为一N型半导体与一P型半导体，且该第一型电极41与各第二型电极42分别为一N型电极与一P型电极。换句话说，本发明该第二实施例的混光发光二极管装置是一共阴极(common cathode)架构的白光发光二极管装置。
经上述各段的详细说明与图2及图3所示的结构可知，本发明利用垂直纵向贯穿该第一水平导通式晶粒1的第一表面11、P-N接面13与第二表面12的第一贯孔110与配置于该第一贯孔110的第一型电极41，及垂直纵向贯穿该第一水平导通式晶粒1的第二型半导体的第二贯孔120与配置于所述第二贯孔120中及配置于该第一水平导通式晶粒1的第二表面12的所述第二型电极42，能使该第二水平导通式晶粒2与第三水平导通式晶粒3垂直配置于该第一水平导通式晶粒1的正上方，以使该第一水平导通式晶粒1、所述第二水平导通式晶粒2、所述第三水平导通式晶粒3的第一型半导体能共用该第一型电极41，并使该第一水平导通式晶粒1、所述第二水平导通式晶粒2、所述第三水平导通式晶粒3的第二型半导体通过所述第二型电极42彼此电连接。因此，相较于背景技术中前案1与前案2的结构，本发明所述实施例的混光发光二极管装置能在单位面积上贡献出更高的亮度从而节省平面面积。
综上所述，本发明的混光发光二极管装置能在单位面积上贡献出较高亮度的前提下以达到节省平面面积的功效，所以确实能达成本发明的目的。
以上所述者，只为本发明的实施例而已，当不能以此限定本发明实施的范围，凡是依本发明权利要求书及说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆仍属本发明涵盖的范围内。

Claims (9)

1.一种混光发光二极管装置，其特征在于：包含：
第一水平导通式晶粒，包括配置有第一型半导体的第一表面、相反于该第一表面且配置有第二型半导体的第二表面、介于第一表面与第二表面间的P-N接面，及彼此间隔配置的第一贯孔与两个第二贯孔，该第一贯孔是纵向贯穿该第一型半导体的第一表面、该P-N接面与该第二型半导体的第二表面，所述第二贯孔是纵向贯穿该第二型半导体；
第二水平导通式晶粒，包括配置有第一型半导体的第一表面，及相反于该第一表面且配置有第二型半导体的第二表面，该第二水平导通式晶粒是间隔地设置于该第一水平导通式晶粒的上方，且该第二水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面是面向该第一水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面设置；
第三水平导通式晶粒，包括配置有第一型半导体的第一表面，及相反于该第一表面且配置有第二型半导体的第二表面，该第三水平导通式晶粒是间隔地设置于该第一水平导通式晶粒的上方，且该第三水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面是面向该第一水平导通式晶粒的第一型半导体的第一表面设置；及
电极单元，包括第一型电极与三个第二型电极，该第一型电极是电性隔绝地配置于该第一水平导通式晶粒的第一贯孔中，以同时上下连接该第二水平导通式晶粒的第一型半导体与该第一水平导通式晶粒的第一型半导体及该第三水平导通式晶粒的第一型半导体与该第一水平导通式晶粒的第一型半导体，该三个第二型电极中的其中两者是分别对应配置于该第一水平导通式晶粒的各第二贯孔中，且该三个第二型电极中的剩余一者是配置于该第一水平导通式晶粒的第二型半导体的第二表面并介于该第一型电极与该其中两者第二型电极间，以分别上下电连接该第二水平导通式晶粒的第二型半导体与该第一水平导通式晶粒的第二型半导体及该第三水平导通式晶粒的第二型半导体与该第一水平导通式晶粒的第二型半导体。
2.根据权利要求1所述的混光发光二极管装置，其特征在于：该第一水平导通式晶粒还包括绝缘层，且该第一水平导通式晶粒的第一贯孔是由该第一水平导通式晶粒的内环面所定义而成，该绝缘层是形成于该内环面上并自该内环面延伸至该第一水平导通式晶粒的第二表面。
3.根据权利要求1所述的混光发光二极管装置，其特征在于：各第一型半导体与各第二型半导体分别为P型半导体与N型半导体，且该第一型电极与各第二型电极分别为P型电极与N型电极。
4.根据权利要求1所述的混光发光二极管装置，其特征在于：各第一型半导体与各第二型半导体分别为N型半导体与P型半导体，且该第一型电极与各第二型电极分别为N型电极与P型电极。
5.根据权利要求1所述的混光发光二极管装置，其特征在于：所述混光发光二极管装置还包含驱动基板，该驱动基板设置于该第一水平导通式晶粒下以耦接该第一型电极与该三个第二型电极。
6.根据权利要求1所述的混光发光二极管装置，其特征在于：所述混光发光二极管装置还包含遮光壁，该遮光壁围绕该第一水平导通式晶粒、该第二水平导通式晶粒与该第三水平导通式晶粒以裸露该第二水平导通式晶粒的第二表面与该第三水平导通式晶粒的第二表面。
7.根据权利要求6所述的混光发光二极管装置，其特征在于：所述混光发光二极管装置还包含透光性封装体，该透光性封装体覆盖所述第一水平导通式晶粒、所述第二水平导通式晶粒与所述第三水平导通式晶粒与该遮光壁。
8.根据权利要求7所述的混光发光二极管装置，其特征在于：该透光性封装体于该第二水平导通式晶粒与该第三水平导通式晶粒的第二表面的上方朝上凸设有曲面。
9.根据权利要求1所述的混光发光二极管装置，其特征在于：该第一水平导通式晶粒的第二表面的面积是等于该第二水平导通式晶粒的第二表面的面积加上该第三水平导通式晶粒的第二表面的面积。
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