CN207134360U - 单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构 - Google Patents
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Abstract
本新型有关于单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，包含一晶圆基材、一发光二极管发光层、一线路层与一激发材料层，其中该发光二极管发光层具有独立区分的至少二发光区，该线路层具有数量对应该至少二发光区且独立控制的至少二电路结构，该激发材料层具有至少一光激发光材料，且该至少二发光区的至少一设置不同的该光激发光材料，该至少二发光区的至少一不设置该光激发光材料；据此，本新型于单一该晶圆基材上，通过独立控制的该至少二电路结构及设置不同的该光激发光材料，可以于单一晶圆基材形成至少二种发光颜色的发光，并可主动调变出所需的色温，可使发光波长一致化、提高可靠度并利于微型化与降低制造成本。
Description
技术领域
本新型有关于发光二极管的光源结构，尤其有关于单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管结构。
背景技术
发光二极管(Light Emitting Diode，LED)是一种冷光发光元件，其发光原理是在III-V族化合物半导体材料上施加顺向偏压(电流)，利用二极管内电子与电洞互相结合，而将能量转换为光的形式，能量释出时便可以发光，且使用久也不会像白炽灯泡般地发烫。发光二极管的优点在于体积小、寿命长、驱动电压低、反应速率快、耐震性特佳，能够配合各种设备的轻、薄及小型化的需求，早已成为日常生活中十分普及的产品。
请参阅图1与图2所示，依据驱动结构(电极结构)的不同，发光二极管主要可以分为垂直式发光二极管(图1)与水平式发光二极管(图2)，其结构包含一晶圆基材1、一发光二极管发光层2与一线路层3，其中该晶圆基材1分为导电(垂直式发光二极管)与不须导电(水平式发光二极管)两种，其材料包含硅基板、蓝宝石基板等等。
而该发光二极管发光层2包含组成三明治结构的一第一型半导体层2a、一发光层2b与一第二型半导体层2c，该第一型半导体层2a可以选用N型半导体层或P型半导体，而该第二型半导体层2c则对应选用P型半导体层或N 型半导体，该发光层2b的材料为III-V族化合物，可以依据要发出的波长而选择；该线路层3包含一第一型电极3a与一第二型电极3b，其中可以分设于该发光二极管发光层20的同一侧(水平式发光二极管)，或是该发光二极管发光层20的二侧(垂直式发光二极管)，据此于该第一型电极3a与该第二型电极3b 之间施予电压之后，可以分别提供电子与电洞，该电子与该电洞可以于该发光层2b内结合，进而能阶跳跃而产生激发光。
发光二极管目前的发光性能表现及效率日益进步，可以广泛的应用在日常生活中，其种类繁多，利用各种化合物半导体材料及元件结构的变化，可设计出发红、橙、黄、绿、蓝、紫等各颜色的光，以及红外光、紫外光等不可见光的发光二极管，各种发光二极管已广泛应用在户外广告牌、煞车灯、交通号志灯及显示器等。
在现行发光二极管芯片皆是为单一发光波长范围规格，封装厂会以此单一发光波长范围规格芯片进行封装，或是需要使用2颗以上不同发光波长范围的芯片封装在同一个封装体内，完成的封装体再依需求进行排列组装，再以控制电路设计控制单一颗芯片或单一颗发光二极管元件，让不同发光波长的二极管产生混光形成全彩显示画面效果，但此现有的技术与结构会产生出发光二极管彼此之间的间隙偏大，不利于微型化。
又因为工艺与材料的变异影响，每批所生产的发光二极管芯片的主波长分布皆会有差异，当需要产生特定波长特性的发光，如满足不同照明场所的发光需求，或要组成全彩显示的特定颜色时，为了颜色的精准要求，最早的现有技术为利用点测、分类(Sorting)与筛选(Binning)的程序，针对众多发光二极管晶粒进行筛选，以挑选出主波长分布相近的发光二极管晶粒，以因应不同波长特性需求的应用，其相当的耗费成本与时间。
因此，美国公告第US 8,569,083 B2号专利，其公开一种于一基板上具有多个发光层22的结构，并依序叠置一波长转换收敛层与一波长转换层，藉由该波长转换收敛层与该波长转换层吸收转换多个发光层22所发出的光而让最后所发出光线的主波长较为一致，藉此省略现有发光二极管数组晶粒制造过程中先依照主波长分布分类与筛选再排列的工序，可降低生产成本。
然而，多次的波长转换，其导致光的利用效率低落，且容易产生高热，同时难以微型化，无法满足高亮度需求；且多层次的叠置结构，亦会提升工艺成本并降低制造良率，难以满足使用上的需求。
实用新型内容
为此，本新型的主要目的在于提供一种单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管，可以依据需求调变不同发光颜色的光强度，让混光后的发光色温，满足使用上的需求。
经由以上可知，为达上述目的，本新型为单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其包含一晶圆基材、一发光二极管发光层、一线路层与一激发材料层，其中该发光二极管发光层设置于该晶圆基材上，该发光二极管发光层具有独立区分的至少二发光区，该线路层对该发光二极管发光层提供顺向偏压，且该线路层具有数量对应该至少二发光区且独立控制的至少二电路结构，该激发材料层覆盖该发光二极管发光层，该激发材料层具有至少一光激发光材料，且于该至少二发光区的至少一设置该光激发光材料，该至少二发光区的至少一不设置该光激发光材料，其至少可以发出二种波长的光(有该光激发光材料与无该光激发光材料两种)。
或者，在该发光二极管发光层皆覆盖该激发材料层的前提下，该激发材料层具有至少二光激发光材料，且于该至少二发光区上设置至少二不同的该光激发光材料，同样可以至少可以发出二种波长的光。
据此，本新型通过设置该光激发光材料的方式，搭配独立区分的该至少二发光区与独立控制的该至少二电路结构，可以至少可以发出二种波长的光，同时通过该至少二电路结构的分别独立控制，可以进一步微调二种波长的光的光强度而调变色温，同时其为设置于单一该晶圆基材上，可于工艺时同时间处理完成，可微型化并降低制造成本，满足使用上的需求。
附图说明
图1，为现有垂直式发光二极管的光学结构示意图。
图2，为现有水平式发光二极管的光学结构示意图。
图3，为本新型第一实施例的光学结构示意图。
图4，为本新型第二实施例的光学结构示意图。
图5，为本新型第三实施例的光学结构示意图。
图6，为本新型发光二极管发光层独立区分示意图一。
图7，为本新型发光二极管发光层独立区分示意图二。
图8，为本新型发光二极管发光层独立区分示意图三。
具体实施方式
兹有关本发明的技术内容及详细说明，配合图式说明如下：
请参阅图3所示，其为本新型第一实施例的光学结构示意图，其结构为以垂直式发光二极管为例说明之，其为一种单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其包含一晶圆基材10、一发光二极管发光层20、一线路层30与一激发材料层40，其中于本实施例，该晶圆基材10具有导电性，可以选用如硅基板的材质。
该发光二极管发光层20设置于该晶圆基材10上，该发光二极管发光层20具有独立区分的至少二发光区201，并该发光二极管发光层20可以具有一第一型半导体层21、一发光层22与一第二型半导体层23，该第一型半导体层 21可以选用N型半导体层或P型半导体，而该第二型半导体层23则对应选用 P型半导体层或N型半导体。
该线路层30对该发光二极管发光层20提供顺向偏压，该线路层30具有数量对应该至少二发光区201且独立控制的至少二电路结构301，且该至少二电路结构301可以分别具有一第二型电极32与一第一型电极31，该第二型电极32设置于该晶圆基材10之下，而该第一型电极31设置于该半导体层21 之上。
该激发材料层40覆盖该发光二极管发光层20，该激发材料层40具有至少二光激发光材料401，且于该至少二发光区201上设置至少二不同的该光激发光材料401。
请参阅图4所示，其为本新型第二实施例的光学结构示意图，于本实施例，该激发材料层40具有至少一光激发光材料401，且于该至少二发光区201的至少一设置该光激发光材料401，该至少二发光区201的至少一不设置该光激发光材料401；与第一实施例相较之下，其差别在于，至少一个该发光二极管发光层20上，没有覆盖该激发材料层40，且设置该光激发光材料401的该至少二发光区201的数量为两个以上时，可以分别设置不同的该光激发光材料 401。
请参阅图5所示，其为本新型第三实施例的光学结构示意图，其结构为以水平式发光二极管为例说明之，本实施例与第一实施例的差别在于，该晶圆基材10不限定使用导电性良好的材质，因此可以选用如硅基板的材质，该第一型半导体层21为设置于该晶圆基材10上，且该第一型半导体层21为裸露状，以供设置该第一型电极31，亦即该发光层22与该第二型半导体层23的区域会内缩，另该第二型电极32则设置于该第二型半导体层23上。
请参阅图6、图7与图8所示，该至少二发光区201组合后的外观可以具有多种形状，可以依据实际的使用需求设置，该至少二发光区201可以为选自扇形(如图6)、矩形(如图7)与多边形(如图8)的任一种。
如上所述，本新型相对现有技术的优点至少包含：
1.通过设置该光激发光材料的方式，搭配独立区分的该至少二发光区与独立控制的该至少二电路结构，可以至少可以发出二种波长的光。
2.通过该至少二电路结构的分别独立控制，可以进一步微调二种波长的光的光强度而调变色温，让波长一致化。
3.为设置于单一该晶圆基材上，可于工艺时同时间处理完成，可微型化并降低制造成本，满足使用上的需求。
综上所述仅为本新型的较佳实施例而已，并非用来限定本新型的实施范围，即凡依本新型申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆为本新型申请专利范围所涵盖。
Claims (9)
1.一种单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，包含：
一晶圆基材；
设置于该晶圆基材上的一发光二极管发光层，该发光二极管发光层具有独立区分的至少二发光区；
对该发光二极管发光层提供顺向偏压的一线路层，该线路层具有数量对应该至少二发光区且独立控制的至少二电路结构；以及
覆盖该发光二极管发光层的一激发材料层，该激发材料层具有至少一光激发光材料，且于该至少二发光区的至少一设置该光激发光材料，该至少二发光区的至少一不设置该光激发光材料。
2.根据权利要求1所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，该晶圆基材具有导电性，该发光二极管发光层具有一第一型半导体层、一发光层与一第二型半导体层，该至少二电路结构分别具有一第二型电极与一第一型电极，该第二型电极设置于该晶圆基材之下，而该第一型电极设置于该第一型半导体层之上。
3.根据权利要求1所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，该发光二极管发光层具有一第一型半导体层、一发光层与一第二型半导体层，该至少二电路结构分别具有一第二型电极与一第一型电极，该第一型电极与该第二型电极分别设置于该第一型半导体层与该第二型半导体层上。
4.根据权利要求1所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，设置该光激发光材料的该至少二发光区的数量为两个以上时，分别设置不同的该光激发光材料。
5.根据权利要求1所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，该至少二发光区组合后的外观为选自扇形、矩形与多边形的任一种。
6.一种单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，包含：
一晶圆基材；
设置于该晶圆基材上的一发光二极管发光层，该发光二极管发光层具有独立区分的至少二发光区；
对该发光二极管发光层提供顺向偏压的一线路层，该线路层具有数量对应该至少二发光区且独立控制的至少二电路结构；以及
覆盖该发光二极管发光层的一激发材料层，该激发材料层具有至少二光激发光材料，且于该至少二发光区上设置至少二不同的该光激发光材料。
7.根据权利要求6所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，该晶圆基材具有导电性，该发光二极管发光层具有一第一型半导体层、一发光层与一第二型半导体层，该至少二电路结构分别具有一第二型电极与一第一型电极，该第二型电极设置于该晶圆基材之下，而该第一型电极设置于该第一型半导体层之上。
8.根据权利要求6所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，该发光二极管发光层具有一第一型半导体层、一发光层与一第二型半导体层，该至少二电路结构分别具有一第二型电极与一第一型电极，该第一型电极与该第二型电极分别设置于该第一型半导体层与该第二型半导体层上。
9.根据权利要求6所述的单一晶圆上产生不同发光颜色的发光二极管发光层结构，其特征在于，该至少二发光区组合后的外观为选自扇形、矩形与多边形的任一种。
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| GR01 | Patent grant | ||
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