CN1266780C - 具有压敏电阻层的发光器件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有压敏电阻层的发光元件，该发光元件包括：一发光单元，其中该发光单元包含一第一表面及一第二表面；一第一电极，形成于该发光单元的第一表面上；一第二电极，形成于该发光单元的第二表面上；以及，一压敏电阻层，其中，该压敏电阻层同时连接该第一电极以及该第二电极。该元件通过该压敏电阻层，分别与该发光元件的第一电极以及第二电极接触，以避免因静电对发光元件造成的任何伤害。

Description

具有压敏电阻层的发光器件
技术领域
本发明涉及一种发光元件，尤其涉及一种具有压敏电阻层的发光元件。
背景技术
发光元件的应用颇为广泛，例如，可应用于光学显示装置、雷射二极管、交通标志、数据储存装置、通讯装置、照明装置、以及医疗装置。在此领域中，目前技术人员的重要课题之一是如何避免静电对发光元件造成的破坏，从而提高发光元件的合格率。
如图1所示，现有技术的发光元件为了避免因静电对发光元件造成的破坏，在发光元件封装时，会外加一组齐纳二极管(Zener Diode)，使得环境造成的静电放电能通过该齐纳二极管导出，从而避免对发光元件造成破坏，但是此种防静电破坏的构造是在发光元件芯片封装工艺中附加上去的，而由于在发光元件前段的芯片工艺中并无防静电破坏的装置，因此无法有效避免芯片遭静电破坏，另外也使得发光元件封装工艺复杂化，造成成本相对提高。
在美国专利公开第2002/0179914号中，公开了一种具有防止静电放电破坏的发光二极管，如图2所示，其利用一具有硅掺杂的分流二极管，与一发光二极管结合，当环境产生静电放电时，电流将由该具有硅掺杂的分流二极管导出，避免电流通过发光二极管造成破坏。然而该发明是将切割后的芯片与分流二极管连接，因此发光二极管芯片工艺中的静电破坏仍无法避免，另外该工艺增加了发光二极管芯片与分流二极管连接的步骤，成本相对提高。
发明内容
本案发明人在思考如何解决前述的问题时，认为如果利用一种具有压敏电阻层(Votage Dependent Resistor)的发光元件，该压敏电阻层分别与该发光元件的第一电极以及第二电极连结，图3为该压敏电阻层的V-I特征曲线图，当电压(V)位于-Vs＜V＜Vs时，其压敏电阻层的电阻极大，电流(I)无法流通；当电压(V)位于V＞Vs或者V＜-Vs时，其电阻值随着电压递增而递减。因此，当静电放电超过一预设的电压(±Vs)时，电流将通过压敏电阻层。图4为将压敏电阻层加压，发光元件的等效电路，当静电放电电压V＞Vs或者V＜-Vs时，静电产生的电荷会经由压敏电阻层导出，而不会经过发光元件，可避免因静电放电对发光元件造成的任何伤害。
另外由于本发明的压敏电阻层可在现有的芯片工艺下完成，并不需要如前述现有技术中的在芯片上外加一组齐纳二极管，或者在芯片制造程序中再增加形成分流二极管的工艺，可避免工艺复杂化的问题，降低制造成本。
再者，本发明中发光元件芯片本身具有一压敏电阻层来避免静电放电造成的破坏，因此在后续的工艺中，将可避免工艺处理下造成的静电破坏，可放宽减少制造环境静电的严格要求，更可大大提高发光元件的合格率。
本发明的主要目的在于提供一种具有压敏电阻层的发光元件，主要是于一发光元件上形成一压敏电阻层，该压敏电阻层的电阻可在材料制造过程中加以控制，使得该压敏电阻层具有在特定电压下导通的特性，该特定电压可被设定为小于该发光元件的崩溃电压，当静电放电电压V＞Vs或者V＜-Vs时，则电流将沿该压敏电阻层导出，而不会经过该发光元件，以避免因静电对发光元件造成的任何伤害。
本发明的另一目的在于提供一种具有压敏电阻层的发光元件，该压敏电阻层可在现有的工艺下完成，并不需要如前述现有技术的在封装工艺中外加一组齐纳二极管，或者在芯片制造程序中再增加形成分流二极管的工艺，可避免工艺复杂化的问题，降低制造成本。
本发明的又一目的在于提供一种具有压敏电阻层的发光元件，该具有压敏电阻层的发光元件芯片本身具有一压敏电阻层来避免静电放电造成的破坏，因此在后续的工艺中，将可避免工艺处理下造成的静电破坏，可放宽减少制造环境静电的严格要求，更可大大提高发光元件的合格率。
根据本发明一优选实施例一种具有压敏电阻层的发光元件，包含一基板、形成于该基板上的一发光叠层、形成于该第一表面区上的一第一接线电极、形成于该第二表面区上的一第二接线电极、以及连接该第一接线电极与该第二接线电极的压敏电阻层。
前述的基板是包含选自于SiC、GaAs、GaP、AlGaAs、GaAsP、Al2O3或玻璃所构成的一组材料中的至少一种材料、前述的发光叠层是包含一第一导电类型半导体叠层、一发光层以及一第二导电类型半导体叠层；前述的压敏电阻层是包含选自ZnO、CaF2、ZnS、TiO2、Al-Al2O3-Au、Co-NiO、聚合甲基丙烯脂基镉(polymethyl-methylacrylate)或钛酸缌(SrTiO3)所构成的一组材料中的至少一种材料。
附图说明
图1为一示意图，显示一现有技术的发光元件；
图2为一示意图，显示一现有技术的发光元件；
图3为一压敏电阻层的V-I特征曲线图；
图4为将压敏电阻层加压，发光元件的等效电路；
图5为一示意图，显示根据本发明一优选实施例的一种具有压敏电阻层的发光元件；
图6为一示意图，显示根据本发明另一优选实施例的一种具有压敏电阻层的发光元件；
图7为一示意图，显示根据本发明另一优选实施例的一种具有压敏电阻层的发光元件。
附图标记说明
1发光元件
10基板
11第一接触层
12第一束缚层
13发光层
14第二束缚层
15第二接触层
16第一接线电极
17第二接线电极
18压敏电阻层
2发光元件
20透明基板
21第一接触层
22第一束缚层
23发光层
24第二束缚层
25第二接触层
26第一接线电极
27第二接线电极
28第一焊料层
29第二焊料层
200第一金属层
201第二金属层
202压敏电阻层
203载体
3发光元件
30导电基板
31布拉格反射层
32第一束缚层
33发光层
34第二束缚层
35第二接触层
36第一接线电极
37第二接线电极
38压敏电阻层
具体实施方式
请参阅图5，根据本发明一优选实施例一种具有压敏电阻层的发光元件1，包含一基板10；形成于该基板10上的一发光叠层，其中该发光叠层包含形成于该基板10上的一第一接触层11，其中该第一接触层分别包含一第一表面区及一第二表面区、形成于该第一表面区上的一第一束缚层12、形成于该第一束缚层12上的一发光层13、形成于该发光层13上的一第二束缚层14、形成于该第二束缚层14上的一第二接触层15；形成于该第二表面区上的一第一接触电极16；形成于该第二接触层15上的一第二接线电极17；以及形成于该发光叠层上，同时连接该第一接线电极16及该第二接线电极17的一压敏电阻层18。
请参阅图6，根据本发明另一优选实施例一种具有压敏电阻层的发光元件2，包含一透明基板20；形成于该透明基板20上的一发光叠层，其中该发光叠层包含形成于该透明基板20上的一第一接触层21，其中该第一接触层分别包含一第一表面区及一第二表面区、形成于该第一表面区上的一第一束缚层22、形成于该第一束缚层22上的一发光层23、形成于该发光层23上的一第二束缚层24、形成于该第二束缚层24上的一第二接触层25；形成于该第二表面区上的一第一接线电极26；形成于该第二接触层25上的一第二接线电极27；形成于该第一接线电极26上的一第一焊料层28；形成于该第二接线电极27上的一第二焊料层29；形成于该第一焊料层28上的一第一金属层200；形成于该第二焊料层29上的一第二金属层201；形成于该第一金属层200及该第二金属层201上，同时连接该第一金属层200及该第二金属层201的一压敏电阻层202；以及形成于该第一金属层200、第二金属层201及压敏电阻层202上的一载体203。
请参阅图7，根据本发明另一优选实施例一种具有压敏电阻层的发光元件3，包含一第一接线电极36；形成于该第一接线电36上的一导电基板30；形成于该导电基板30上的一布拉格反射层31；形成于该布拉格反射层31上的一第一束缚层32；形成于该第一束缚层32上的一发光层33；形成于该发光层33上的一第二束缚层34；形成于该第二束缚层34上的一第二接触层35；形成于该第二接触层35上的一第二接线电极37；以及形成于该发光元件上，同时连接该第一接线电极36及该第二接线电极37的一压敏电阻层38。
前述的三个实施例中，也可在第二接线电极与第二接触层之间形成一透明氧化导电层；前述的基板是包含选自于GaAs、SiC、GaP、AlGaAs、GaAsP、Al2O3或玻璃所构成的一组材料中的至少一种材料；前述的透明基板是包含选自于GaP、AlGaAs、GaAsP、Al2O3或玻璃所构成的一组材料中的至少一种材料或其它可替代的材料；前述的导电基板是包含选自于GaP、AlGaAs、GaAsP、SiC或GaAs所构成的一组材料中的至少一种材料或其它可替代的材料；前述的透明氧化导电层是包含选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌及氧化锌锡所构成的一组材料中的至少一种材料；前述第一束缚层，是包含选自AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成的一组材料中的至少一种材料；前述发光层，是包含选自AlGaInP、GaN、InGaN及AlInGaN所构成的一组材料中的至少一种材料；前述第二束缚层，是包含选自AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成的一组材料中的至少一种材料；前述第二接触层，是包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成的一组材料中的至少一种材料；
前述第一接触层，是包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成的一组材料中的至少一种材料；前述布拉格反射层，是包含选自于AlAs、GaAs或AlGaAs所构成的一组材料中的至少一种材料；前述的压敏电阻层，是包含选自ZnO、CaF2、ZnS、TiO2、Al-Al2O3-Au、Co-NiO、聚合甲基丙烯脂基镉(polymethyl-methylacrylate)或钛酸缌(SrTiO3)所构成的一组材料中的至少一种材料。
虽然本发明的发光元件已通过优选实施例公开于上，然而本发明的范围并不限于上述优选实施例，应以所附权利要求所界定的范围为准。因此本领域技术人员在不脱离本发明的权利要求及精神下，可做任何改进与调整。

Claims (20)

1.一种具有压敏电阻层的发光元件，包括：
一发光单元，其中该发光单元包含一第一表面及一第二表面；
一第一电极，形成于该发光单元的第一表面上；
一第二电极，形成于该发光单元的第二表面上；以及
一压敏电阻层，其中，该压敏电阻层同时连接该第一电极以及该第二电极，
并且，当电压处于一预定范围内时，该压敏电阻层的电阻极大，电流无法流通；当电压超过该预定范围时，该压敏电阻层的电阻随着电压递增而递减。
2.如权利要求1所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该第一表面及第二表面位于发光单元的同一正面。
3.如权利要求1所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该第一表面及第二表面位于发光单元的正反不同两面。
4.如权利要求1所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该发光单元包括一发光叠层。
5.一种具有压敏电阻层的发光元件，包括：
一基板；
形成于该基板上的一第一接触层，其中该第一接触层分别包含一第一表面区及一第二表面区；
形成于该第一表面区上的一第一束缚层；
形成于该第一束缚层上的一发光层；
形成于该发光层上的一第二束缚层；
形成于该第二束缚层上的一第二接触层；
形成于该第二表面区上的一第一接线电极；
形成于该第二接触层上的一第二接线电极；以及
一压敏电阻层，其中，该压敏电阻层同时连接该第一接线电极及该第二接线电极，
并且，当电压处于一预定范围内时，该压敏电阻层的电阻极大，电流无法流通；当电压超过该预定范围时，该压敏电阻层的电阻随着电压递增而递减。
6.一种具有压敏电阻层的发光元件，包括：
一透明基板；
形成于该基板上的一第一接触层，其中该第一接触层分别包含一第一表面区及一第二表面区；
形成于该第一表面区上的一第一束缚层；
形成于该第一束缚层上的一发光层；
形成于该发光层上的一第二束缚层；
形成于该第二束缚层上的一第二接触层；
形成于该第二表面区上的一第一接线电极；
形成于该第二接触层上的一第二接线电极；
形成于该第一接线电极上的一第一焊料层；
形成于该第二接线电极上的一第二焊料层；
形成于该第一焊料层上的一第一金属层；
形成于该第二焊料层上的一第二金属层；以及
一压敏电阻层，其中，该压敏电阻层同时连接该第一金属层及该第二金属层，
并且，当电压处于一预定范围内时，该压敏电阻层的电阻极大，电流无法流通；当电压超过该预定范围时，该压敏电阻层的电阻随着电压递增而递减。
7.一种具有压敏电阻层的发光元件，包括：
一第一接线电极；
形成于该第一接线电极上的一导电基板；
形成于该导电基板上的一布拉格反射层；
形成于该布拉格反射层上的一第一束缚层；
形成于该第一束缚层上的一发光层；
形成于该发光层上的一第二束缚层；
形成于该第二束缚层上的一第二接触层；
形成于该第二接触层上的一第二接线电极；以及
一压敏电阻层，其中，该压敏电阻层同时连接该第一接线电极及该第二接线电极，
并且，当电压处于一预定范围内时，该压敏电阻层的电阻极大，电流无法流通；当电压超过该预定范围时，该压敏电阻层的电阻随着电压递增而递减。
8.如权利要求5、6或7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该第一束缚层包含选自于AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成的一组材料中的至少一种材料。
9.如权利要求5、6或7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该发光层包含选自于AlGaInP、GaN、AlGaN及AlInGaN所构成的一组材料中的至少一种材料。
10.如权利要求5、6或7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该第二束缚层包含选自于AlGaInP、AlN、GaN、AlGaN、InGaN及AlInGaN所构成的一组材料中的至少一种材料。
11.如权利要求5或6所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该第一接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成的一组材料中的至少一种材料。
12.如权利要求5、6或7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该第二接触层包含选自于GaP、GaAs、GaAsP、InGaP、AlGaInP、AlGaAs、GaN、InGaN及AlGaN所构成的一组材料中的至少一种材料。
13.如权利要求5所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该基板包含选自于GaAs、SiC、GaP、AlGaAs、GaAsP、Al2O3或玻璃所构成的一组材料中的至少一种材料。
14.如权利要求6所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该透明基板包含选自于GaAs、AlGaAs、SiC、GaAsP、Al2O3或玻璃所构成的一组材料中的至少一种材料。
15.如权利要求7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该导电基板，是包含选自于GaAs、SiC、GaP、AlGaAs、GaAsP所构成的一组材料中的至少一种材料。
16.如权利要求5或6所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，也可在第一接线电极与第一接触层的第二表面区之间形成一透明氧化导电层。
17.如权利要求5、6或7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，也可在第二接线电极与第二接触层之间形成一透明氧化导电层。
18.如权利要求16所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该透明氧化导电层包含选自氧化铟锡、氧化镉锡、氧化锑锡、氧化锌或氧化锌锡所构成的一组材料的至少一种材料。
19.如权利要求1、5、6或7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该压敏电阻层包含选自ZnO、CaF2、ZnS、TiO2、Al-Al2O3-Au、Co-NiO、聚合甲基丙烯脂基镉(polymethyl-methylacrylate)或钛酸缌(SrTiO3)所构成的一组材料中的至少一种材料。
20.如权利要求7所述的一种具有压敏电阻层的发光元件，其中该布拉格反射层包含选自于AlAs、GaAs或AlGaAs所构成的一组材料中的至少一种材料。
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