DE102006021648B4

DE102006021648B4 - Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung und Herstellungsverfahren dafür

Info

Publication number: DE102006021648B4
Application number: DE102006021648.2A
Authority: DE
Inventors: Ming-Te Lin; Hsi-Hsuan Yen; Wen-Yung Yeh; Min-Yao Lin; Sheng-Pan Huang
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2005-05-13
Filing date: 2006-05-08
Publication date: 2021-08-19
Anticipated expiration: 2026-05-09
Also published as: JP2009290239A; KR100858319B1; JP2006319333A; US7544524B2; NL1031772A1; TW200640045A; DE102006021648A1; US20070080355A1; NL1031772C2; KR20060117210A; TWI304274B; JP4413884B2

Abstract

Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung, welche aufweist:einen Träger (1);ein auf dem Träger (1) gebildetes Mikroplättchen-Leuchtmodul (2) für Wechselspannung mit wenigstens zwei Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d), wobei jedes Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) auf dem Träger (1) gebildet und durch Epitaxie-Technologie oder durch Waferbonding-Technologie hergestellt und wenigstens aufweisend eine erste aktive Schicht (200a, 200b), die auf dem Träger (1) angeordnet ist und eine zweite aktive Schicht (201a, 201b), die auf der ersten aktiven Schicht (200a, 200b) angeordnet ist; undeine die Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) elektrisch verbindende leitende Struktur, so dass die erste aktive Schicht (200a, 200b) und die zweite aktive Schicht (201a, 201b) der Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung sowie ein Verfahren zu deren Herstellung.
Beschreibung des Stands der Technik
Ungleich zu dem Lichtemissionsprinzip von Weißlicht umfasst das Lichtemissionsprinzip von Leuchtdioden (LEDs) das Anwenden von elektrischer Spannung auf Licht emittierende Materialien, um Licht zu erzeugen. Daher sind LEDs ebenfalls als Kaltlichtquellen bekannt. LEDs weisen ihre eigenen Vorteile auf, sie sind nämlich höchst haltbar, von Langlebigkeit, leicht und kompakt, von geringem Energieverbrauch, ohne schädliche Substanzen wie beispielsweise Quecksilber und so weiter, somit wurde die Entwicklung von auf LED basierender Festkörperbeleuchtung ein äußerst wichtiges Ziel der globalen Beleuchtungsindustrie sowie der Halbleiterindustrie. Herkömmliche Anwendungen von LEDs umfassen Weißlicht-Beleuchtung, Lichtanzeiger, Signal- und Beleuchtungslichter für Kraftfahrzeuge, Blitzlichter, LED-Rücklichtmodule, Lichtquellen für Projektoren, Außen-Displays und so weiter.
Weißlichtvorrichtungen, die wichtigste Beleuchtungsanwendung, erfordern immer noch einen patentierten Herstellungsprozess von Nichia Fluoreszenzpulver. Zusätzlich zu dem Erfordernis, Lizenzgebühren zahlen zu müssen, umfasst der patentierte Nichia-Prozess Nachteile wie das Verteilungsverhältnis von Fluoreszenzpulver sowie die relativ hohe Farbtemperatur weißen Lichts, welche aus einem Beschichtungsvorgang entsteht, der zu einer verkürzten Betriebslebensdauer und sogar zu Versagen aufgrund hoher Temperatur führt.
Des Weiteren ist im Stand der Technik keine gute Kontrolle des Packagings vorgesehen, was eine Massenproduktion schwierig macht.
In der TW 2005 01 464 A wird eine Leuchtdioden-(LED) Plättchenstruktur mit einem Wechselspannungskreis vorgesehen, welche wenigstens ein Mikroplättchen-LED-Modul für Wechselspannung aufweist, das auf einem Chip gebildet ist und aus zwei gegenpoligen Mikroplättchen-LEDs zusammengesetzt ist, die parallel verbunden sind, um eine Wechselspannung darauf anzuwenden, derart, dass die beiden Mikroplättchen-LEDs in abwechselndem Betrieb Licht während der positiven und negativen Halbzyklen von Wechselspannung-(AC) Wellen emittieren, um die Nachteile im Stand der Technik zu überwinden, das heißt, durch Gleichspannung (DC) betriebene Lichtemission tritt eher in Gegenwart von Durchlassstrom als Rückwärtsstrom auf, wobei eine Betrachtung der Verwendung von Wechselspannung als Stromquelle die Anwendung von LED-Elementen in hohem Maß voranbringt.
In der vorgenannten Patentanmeldung sendet jedes Mikroplättchen einer LED aufgrund der angenommenen ebenen Array-Konfiguration nur unter Durchlassspannung oder Rückwärtsspannung in einem Wechselspannungszyklus Licht. Anders formuliert trägt ein Licht emittierender Bereich nur die Hälfte des Oberflächenbereichs eines Chips bei, wohingegen die der anderen Hälfte des Oberflächenbereichs des Chips zugeordneten Mikroplättchen in einem Aus-Zustand sind, was die Verschwendung Licht emittierenden Bereichs zur Folge hat. Weiterhin ist es erforderlich, die Stromdichte zu verdoppeln, um eine Leuchtkraft auf der gesamten Ebene zu erhalten.
Des Weiteren weist ein in der vorgenannten Patentanmeldung vorgesehenes Mikroplättchen eine gleichschenklige rechtwinklige Dreieckgestalt auf, wobei die zwei Beine ungefähr nur jeweils 70 Mikrometer lang sind, was Schwierigkeiten in dem Herstellungsprozess verursacht, bei dem es erforderlich ist, die Größe der LEDs zu reduzieren, um das Erfordernis der Produktminiaturisierung zu erfüllen. Des Weiteren bestehen die vorgenannten Nachteile von hoher Farbtemperatur und einem schwer zu kontrollierenden Packaging-Prozess weiter, da das vorgenannte Patent die Verwendung von patentiertem Nichia Fluoreszenzpulver umfasst.
Die Patentanmeldung US 2004 / 0 080 941 A1 betrifft LED, die auch bei hohen Eingangsspannungen betrieben werden. Dabei wird eine Vielzahl von Leuchtdioden in Serie verschaltet und mit Wechselspannung betrieben. Jede LED umfasst eine optisch aktive Schicht, die auf einer n-Typ Halbleiterschicht angeordnet ist. Ein p-Typ Halbleitermaterial und eine dünne Metallschicht werden auf der optisch aktiven Schicht ausgebildet.
In dem Dokument DE 101 03 422 A1 werden LEDs bzw. LED-Strukturen beschrieben, die für höhere Leistungen und höhere Spannungen, für Gleichstrom und Wechselstrom ausgelegt sind und in marktüblichen Sockeln oder sonstigem montiert werden. Die LEDs können aufgrund der eingesetzten Montagetechnik bzw. der verwendeten Technologie zusätzlichen Komfort bieten, wie z. B. freie Farbwahl, Dimmbarkeit, Modulation des Lichtes etc.
Um die Effizienz wechselspannungsbetriebener parallel-geschalteter LED zu erhöhen, schlägt die Patentanmeldung JP S55- 29 178 A vor, n-Typ Regionen auf gegenüberliegenden Seiten eines p-Typ Halbleitersubstrats anzuordnen, wobei die n-Typ Regionen jeweils eine Elektrode aufweisen. Somit sind Dioden-Paare für den Wechselspannungsbetrieb geschaffen.
Um die Effizienz wechselspannungsbetriebener LEDs ohne zusätzliche Bauelemente zu erhöhen, schlägt die Patentanmeldung JP H05- 198 843 A eine LED-Anzeigevorrichtung vor, die eine Vielzahl von LEDs und einen Gleichrichter umfasst. Die Dioden des Gleichrichters sind ebenfalls als LED ausgebildet. Diese Dioden des Gleichrichters sind mit den LEDs auf der lichtemittierenden Seite der LED angeordnet.
Die Patentanmeldung WO 2004 / 023 568 A1 beschreibt eine Licht emittierende Vorrichtung, die mit einer hohen Treiberspannung und einem kleinen Treiberstrom arbeitet. Die LEDs sind zweidimensional auf einem isolierenden Substrat aus z. B. Saphir monolithisch ausgebildet und in Reihe geschaltet, um eine LED-Anordnung zu bilden. Zwei solcher LED-Arrays sind mit Elektroden invers parallel verbunden. Eine Luftbrückenleitung ist zwischen den LEDs und den Elektroden ausgebildet. Die LED-Arrays sind zickzackförmig angeordnet, um eine hohe Treiberspannung und einen kleinen Treiberstrom zu erzeugen. Die zwei LED-Arrays sind invers parallel verschaltet und daher kann eine Wechselstromversorgung als Stromversorgung verwendet werden.
Die Patentanmeldung DE 102 13 464 A beschreibt serielle oder parallele LED-Arrays die auf einem Substrat mit hohem Widerstand gebildet wurden, sodass sowohl die p- als auch die n-Kontakte für das Array an der gleichen Seite des Arrays liegen. Die einzelnen LEDs sind voneinander durch Gräben oder durch Ionenimplantation elektrisch isoliert. Auf dem Array aufgebrachte Verdrahtungen verbinden die Kontakte der einzelnen LEDs in dem Array. Bei manchen Ausführungsformen sind die LEDs aus Saphirsubstraten gebildete III-Nitrid-Anordnungen. Bei einer Ausführungsform sind zwei auf einem einzigen Substrat gebildete LEDs antiparallel geschaltet, um eine monolithische Schaltung zum Schutz gegen elektrostatische Entladung zu bilden. Bei einer Ausführungsform sind auf einem einzigen Substrat gebildete Mehrfach-LEDs in Reihe geschaltet. Bei einer Ausführungsform sind auf einem einzigen Substrat gebildete Mehrfach-LEDs parallelgeschaltet. Bei manchen Ausführungsformen bedeckt eine Leuchtstoffschicht einen Abschnitt des Substrats, auf dem eine oder mehrere einzelne LEDs gebildet worden sind.
Die Patentanmeldung US 2002 / 0 139 987 A1 beschreibt, dass Reihen- oder Parallel-LED-Arrays auf einem hochohmigen Substrat gebildet werden, sodass sich sowohl der p- als auch der n-Kontakt für das Array auf derselben Seite des Arrays befinden. Die einzelnen LEDs sind durch Gräben oder durch Ionenimplantation elektrisch voneinander isoliert. Auf dem Array abgelagerte Verbindungen verbinden die Kontakte der einzelnen LEDs im Array. Die LEDs III-Nitridvorrichtungen sind auf Saphirsubstraten ausgebildet. Zwei auf einem einzelnen Substrat gebildete LEDs sind antiparallel geschaltet, um eine monolithische Schutzschaltung für elektrostatische Entladungen zu bilden. Mehrere auf einem einzelnen Substrat gebildete LEDs sind in Reihe geschaltet. Mehrere auf einem einzelnen Substrat gebildete LEDs können auch parallelgeschaltet sein. Eine Leuchtstoffschicht bedeckt einen Teil des Substrats, auf dem eine oder mehrere einzelne LEDs gebildet sind.
Die Patentanmeldung JP H10- 256 597 A beschreibt die Bereitstellung einer Halbleiter-Lichtemissionsvorrichtung, bei der verhindert wird, dass die Vorrichtung zerstört und verschlechtert wird, selbst wenn eine Sperrspannung an die Lichtemissionsvorrichtung angelegt wird und selbst wenn die Lichtemissionsvorrichtung mit Wechselspannung betrieben wird. Die Vorrichtung umfasst ein Substrat, einen ersten lichtemittierenden Teil, auf dem eine Halbleiterschicht mit einer n-Typ-Schicht und einer p-Typ-Schicht laminiert ist, um eine lichtemittierende Schicht zu bilden, und eine zweite lichtemittierende Schicht Teil, auf dem eine Halbleiterschicht mit einer n-Typ-Schicht und einer p-Typ-Schicht laminiert ist, um ferner eine lichtemittierende Schicht auf dem Substrat oder auf der vorstehenden laminierten Halbleiterschicht zu bilden. Die p-Typ-Schicht des ersten lichtemittierenden Teils und die n-Typ-Schicht des zweiten lichtemittierenden Teils sind elektrisch verbunden, und die n-Typ-Schicht des ersten lichtemittierenden Teils und die p-Typ-Schicht des zweiten lichtemittierenden Teils Teile sind elektrisch verbunden.
Die Patentanmeldung WO 2005 / 015 640 A1 beschreibt organische lichtemittierende Vorrichtungen, die Licht emittieren, wenn sie mit einer Vorwärtsvorspannung niedriger Gleichspannung betrieben werden. Eine platzsparende Schaltungsanordnung von organischen Licht emittierenden Vorrichtungen wird offenbart, wobei die Schaltungsanordnung Licht sowohl im positiven als auch im negativen Zyklus einer Wechselstrom-Ansteuerspannung emittiert. Weiterhin wird ein Verfahren zur Herstellung der Schaltungsanordnung auf einem Substrat offenbart. Dieses Konzept ermöglicht es, dass das Hochspannungs-Wechselstrom-Ansteuern von organischen Leuchtvorrichtungen oder organischen Dioden ohne zusätzliche Gleichrichtungselektronik erfolgen kann.
Die Patentanmeldung US 5 684 309 A beschreibt gestapelte Quantentopf-Leuchtdioden umfassend mehrere gestapelte aktive Schichten aus Indiumgalliumnitrid, die durch Barriereschichten aus Aluminiumgalliumnitrid oder Aluminiumindiumgalliumnitrid getrennt sind, wobei sich die Verhältnisse von Indium zu Gallium in mindestens zwei der gestapelten aktiven Schichten unterscheiden. Vorzugsweise werden die unterschiedlichen Verhältnisse von Indium zu Gallium ausgewählt, um Emissionswellenlängen aus den gestapelten aktiven Schichten zu erzeugen, so dass die Emissionswellenlängen kombiniert werden, um weißes Licht zu erzeugen. Kontrollierte Mengen an Wasserstoffgas werden während der Bildung von Indiumgalliumnitrid oder Aluminiumindiumgalliumnitrid in eine Reaktionskammer eingeführt, um hochwertiges Indiumgalliumnitrid oder Aluminiumindiumgalliumnitrid herzustellen, das große Anteile an Indium enthält und ausgezeichnete optische und Oberflächeneigenschaften besitzt.
Somit besteht ein dringendes Erfordernis, eine neue Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung zu entwickeln, die nicht nur die genannten Nachteile im Stand der Technik löst, sondern die auch während der gesamten Zeit eine Vollausnutzung des Licht emittierenden Bereichs, gleichmäßige Lichtemission, die durch niedrige Farbtemperatur und einen relativ weit überlappenden Bereich an Farbtemperaturen gekennzeichnet ist, vorsieht. Für die vorgesehene Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung wird das patentierte Nichia Fluoreszenzpulver nicht verwendet, wodurch ermöglicht wird, dass der Herstellungsprozess glatter durchgeführt werden kann und eine Massenproduktion kontrollierbarer ist, und als Ergebnis wird die industrielle Anwendbarkeit der vorgesehenen Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung verbessert.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Angesichts der vorgenannten Nachteile im Stand der Technik ist es ein erstes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung mit einem voll ausgenutzten Licht emittierenden Bereich für eine Vollzeit-Lichtemission sowie ein Herstellungsverfahren derselben vorzusehen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung, bei welcher gar kein Fluoreszenzpulver verwendet wird, sowie ein Herstellungsverfahren derselben, vorzusehen.
Noch ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung von geringer Größe sowie ein Herstellungsverfahren derselben vorzusehen.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung vorzusehen, die Licht gleichmäßig emittieren kann.
Diese Ziele werden mit den in den Patentansprüchen 1 und 6 beschriebenen Merkmalen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den jeweils abhängigen Patentansprüchen beschrieben.
Um diese und andere Ziele zu erreichen, sieht die vorliegende Erfindung eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung gemäß Anspruch 1 vor. Die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung weist einen Träger, ein Mikroplättchen-Leuchtmodul für Wechselspannung und eine leitende Struktur auf. Auf dem Träger gebildet weist das Mikroplättchen-Leuchtmodul wenigstens zwei Mikroplättchen auf, und jedes Mikroplättchen ist auf dem Träger gebildet und durch Epitaxie-Technologie oder Waferbonding Technologie hergestellt und weist wenigstens zwei aktive Schichten auf. Eine erste aktive Schicht ist auf dem Träger angeordnet und eine zweite aktive Schicht ist auf der ersten aktiven Schicht angeordnet. Die leitende Struktur ist elektrisch mit jedem Mikroplättchen verbunden, so dass die erste aktive Schicht und die zweite aktive Schicht der Mikroplättchen abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Der vorgenannte Träger kann ein Chip oder ein isolierender Träger sein. Die aktive Schicht ist eine lumineszierende aktive Schicht. Die leitende Struktur weist einen Leiter auf, der mit einer leitenden Brücke, die beispielsweise zwischen den beiden Mikroplättchen angeordnet ist, verbunden ist.
Elektrische Verbindungen zwischen den Mikroplättchen und deren aktiven Schichten umfassen Reihenverbindungen und Parallelverbindungen. Die Mikroplättchen können Licht bei identischen Wellenlängen emittieren und dadurch Licht mit identischen Farben (monochromatisches Licht) emittieren, oder können Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, um gemischtes Licht (multichromatisches Licht) zu erzeugen. Vorzugsweise können die aktiven Schichten Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen emittieren, um weißes Licht zu bilden, indem Farben gemischt werden oder verschiedene Farbtöne durch eine Kombination gebildet werden. Basierend auf den Änderungen der Kombination können sich identische aktive Schichten der Mikroplättchen abwechseln, um Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung zu emittieren. Alternativ können sich unterschiedliche aktive Schichten der Mikroplättchen abwechseln, um Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung zu emittieren.
Die selben aktiven Schichten jedes Mikroplättchens oder unterschiedliche aktive Schichten der Mikroplättchen emittieren abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung.
Bezüglich der vorgenannten Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung sieht die vorliegende Erfindung des Weiteren ein Verfahren zum Herstellen einer Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß Anspruch 6 vor. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Trägers; Bilden einer ersten aktiven Schicht auf dem Träger; Bilden einer zweiten aktiven Schicht auf der ersten aktiven Schicht,; Bilden einer Mehrzahl von Öffnungen jeweils in den aktiven Schichten, so dass ein Abschnitt des Trägers durch die Öffnungen bloßgelegt ist; Bedecken eines Randes der aktiven Schichten mit einer Schutzschicht; Bilden einer Mehrzahl von leitenden Anschlüssen durch die Schutzschicht um elektrisch an die aktiven Schichten anzuschließen; und Bilden einer Mehrzahl leitender Strukturen zum elektrischen Anschluss an die aktiven Schichten auf den Öffnungen, so dass nach Anlegen von Wechselspannung an die aktiven Schichten die aktiven Schichten abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Figurenliste
Weitere Vorteile und Einzelheiten der vorliegenden Erfindung werden anhand der nachfolgenden genauen Beschreibung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungsfiguren erläutert, in denen

1A und 1B jeweils schematische Schnittansichten sowie eine teilweise vergrößerte Ansicht einer Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
2A und 2B schematische Ansichten sind, welche den Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung sind;
3A und 3B die jeweiligen Schaltungen aus 2A und 2B zeigen, welche den Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
4 eine Draufsicht ist, welche eine Ausführungsform einer Mehrzahl auf einem Chip angeordneter Leuchtdioden für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung aufzeigt;
5A und 5B schematische Ansichten sind, welche den Betrieb einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
6A und 6B die jeweiligen Schaltungen aus 5A und 5B zeigen, welche den Betrieb einer bevorzugten Ausführungsform der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellen;
7 eine Drei-Schicht-Äquivalentschaltung ist, welche eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt;
8 eine Grundschaltung ist, welche die Mikroplättchen der Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung darstellt, wobei wenigstens eine aktive Schicht mit Mikroplättchen gemäß einem Muster einer Diodenschaltung in einem Brückengleichrichter angeordnet ist;
9A und 9B jeweils schematische Diagramme sind, welche eine Anordnung während positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung als Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der Erfindung darstellen, die an einen Chip gemäß der Schaltungskonfiguration der in 8 dargestellten bevorzugten Ausführungsform angelegt werden;
10A und 10B jeweils schematische Diagramme sind, welche eine Ausführungsform während positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung darstellen, die auf einen Chip angelegt werden und durch eine Mehrzahl von Brücken-Leuchteinheiten implementiert werden, unter Verwendung der Schaltungskonfiguration der in 8 dargestellten bevorzugten Ausführungsform, wobei die Schaltungskonfiguration der in 8 dargestellten bevorzugten Ausführungsform als eine Brücken-Leuchteinheit behandelt wird;
11A bis 11E strukturelle Ablaufdiagramme sind, welche gemeinsam ein Herstellungsverfahren von Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen; und
12A bis 12F strukturelle Ablaufdiagramme sind, welche gemeinsam ein weiteres Herstellungsverfahren von Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen.

GENAUE BESCHREIBUNG BEVORZUGTER AUSFÜHRUNGSBEISPIELE
Mit der vorliegenden Erfindung wird eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung, die bei einem Chip eingesetzt werden kann, offenbart. Bei Vorhandensein von angelegter Wechselspannung (AC) ist die offenbarte Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung in der Lage, monochromatisches Licht, weißes Licht oder gefärbtes Licht zu emittieren, um die Bedürfnisse des Benutzers zu erfüllen. Das monochromatische Licht oder das gefärbte Licht wird als Ergebnis einer vollzeitigen Lichtemission emittiert, die auf einer Licht emittierenden Fläche des Chips auftritt. Die bevorzugte Ausführungsform wird durch allgemeine Stromversorgung gemäß den universellen Elektrizitätsstandards unter einer Spannung von 110 V, 100 V oder 220 V bei einer Frequenz von 60 Hz oder 50 Hz erhalten.
1A und 1B zeigen jeweils eine Querschnittansicht der Struktur der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Zeichnungsfiguren stellen nur eine einzelne Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung in dieser bevorzugten Ausführungsform dar. Die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung weist einen Träger 1, ein auf dem Träger 1 gebildetes Mikroplättchen-Leuchtmodul für Wechselspannung 2 sowie eine leitende Struktur 3, um eine elektrische Verbindung vorzusehen, auf.
Bei diesem bevorzugten Ausführungsbeispiel kann der Träger 1 der Chip wie oben genannt oder ein isolierender Träger, wie beispielsweise Al2O3, GaAs, GaP, SiC und so weiter, sein.
1B ist eine vergrößerte Ansicht, welche das Mikroplättchen-Leuchtmodul für Wechselspannung 2 mit wenigstens zwei Mikroplättchen 20a und 20b darstellt, wobei jedes Mikroplättchen weiter wenigstens zwei aktive Schichten aufweist, nämlich die oberen aktiven Schichten 200a und 200b sowie die unteren aktiven Schichten 201a und 201b wie in der Zeichnungsfigur dargestellt, wobei die aktiven Schichten lumineszierende aktive Schichten sind, und die aktiven Schichten der Mikroplättchen 20a und 20b jeweils ihre ohmschen Elektroden 202a, 202b, 203a, 203b, 204a, 204b, 205a und 205b aufweisen, so dass die aktiven Schichten immer Licht emittieren können, wenn Wechselspannung durch die ohmschen Elektroden 202a, 202b, 203a, 203b, 204a, 204b, 205a und 205b fließt. Zusätzlich sind die Mikroplättchen 20a und 20b, welche jeweils zwei aktive Schichten aufweisen, auf dem Träger 1 gebildet und durch Waferbonding-Technologie oder Epitaxie-Technologie hergestellt. Alternativ und nicht vom Erfindungsgegenstand umfasst werden die Mikroplättchen 20a und 20b durch Flip-Chip-Technologie hergestellt.
Die leitende Struktur 3 ist elektrisch mit den Mikroplättchen 20a und 20b so verbunden, dass nach Anlegen von Wechselspannung an die aktiven Schichten der Mikroplättchen 20a und 20b die aktiven Schichten abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren können, wobei die leitende Struktur 3 einen Leiter 30b aufweist, der zwischen den beiden Mikroplättchen angeordnet ist und diese verbindet. Wie in 1A dargestellt, weist die leitende Struktur 3 des Weiteren Leiter 30a und 30c zur Verbindung mit einer Wechselspannungsquelle auf. In der bevorzugten Ausführungsform sind die Leiter 30a, 30b und 30c leitende Brücken.
Die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung der vorliegenden Erfindung arbeitet unter Verwendung von zwei Leuchteinheiten und ist in den folgenden bevorzugten Ausführungsformen unter Bezugnahme auf 2A und 2B sowie 3A und 3B beschrieben. 2A und 2B zeigen die Art des Anlegens von Wechselspannung auf die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung. 3A und 3B sind Äquivalentschaltungen der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung, welche jeweils den 2A und 2B entsprechen, wobei jede aktive Schicht, welche eine obere aktive Schicht 200 und eine untere aktive Schicht 201 aufweist, äquivalent zu einer Leuchtdiode (LED) mit einer P/N-Struktur ist, wodurch eine Reihenverbindung zwischen der oberen aktiven Schicht 200 und der unteren aktiven Schicht 201 jedes Mikroplättchens 20 gebildet wird, und die Mikroplättchen 20 sind parallel durch die leitende Struktur 3, wie in 3A und 3B dargestellt, miteinander verbunden.
2A und 3A zeigen, wie Lichtemission während der positiven Halbzyklen auftritt, wenn Wechselstrom durch die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung fließt. Bei Anlegen des positiven Halbzyklus von Wechselspannung sind die oberen aktiven Schichten 200 der Mikroplättchen 20 in Durchlassrichtung vorgespannt, und der positive Halbzyklus von Wechselspannung ist durch einen Pfeil in 3A dargestellt angezeigt; als Ergebnis wird Licht durch die oberen aktiven Schichten 200 der Mikroplättchen 20 emittiert. Bei Anlegen des negativen Halbzyklus von Wechselspannung sind die unteren aktiven Schichten 201 der Mikroplättchen 20 in Durchlassrichtung vorgespannt, und der negative Halbzyklus von Wechselspannung ist durch einen Pfeil in 3B dargestellt angezeigt; als Ergebnis wird Licht durch die unteren aktiven Schichten 201 der Mikroplättchen 20 emittiert. Mit anderen Worten ist die vorliegende Erfindung, wie durch die Äquivalentschaltung dargestellt, unter Verwendung von zwei gestapelten Leuchtdioden zum Empfangen des positiven/negativen Halbzyklus von Wechselspannung ausgeführt, wodurch es der Licht emittierenden Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ermöglicht wird, sowohl während der positiven Halbzyklen als auch während der negativen Halbzyklen Licht zu emittieren, und ebenfalls ermöglicht wird, dass identische aktive Schichten der Mikroplättchen 20 (die oberen aktiven Schichten 200 oder die unteren aktiven Schichten 201) abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Wie in 4 dargestellt, können, wenn eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung, welche miteinander vernetzt sind, auf einem Chip angeordnet sind und mit Wechselstrom versorgt werden, die Licht emittierende Fläche des Chips abwechselnd Licht bei einer Frequenz von beispielsweise 60 Hz emittieren, und die Mikroplättchen können Licht bei identischen oder unterschiedlichen Wellenlängen emittieren und dadurch Licht von identischer und oder unterschiedlicher Farbe emittieren (wobei das Licht in den aktiven Schichten erzeugt wird). Wenn unterschiedliche Wellenlängen-Charakteristika für das Mikroplättchen 20 gewählt sind, so dass zum Beispiel die obere aktive Schicht grünes Licht emittiert, wohingegen die untere aktive Schicht rotes Licht emittiert, kann die abwechselnde Lichtemission der oberen aktiven Schicht und der unteren aktiven Schicht ein Mischen von Licht zur Folge haben (rotes Licht plus grünes Licht). Genauer werden, wenn grünes Licht mit einer Wellenlänge im Bereich von 485 und 500 nm (für die obere aktive Schicht) zusammen mit rotem Licht mit einer Wellenlänge von 580 bis 620 nm verwendet wird, die abwechselnd aufblitzenden Lichtstrahlen, die von der oberen aktiven Schicht und der unteren aktiven Schicht emittiert werden, gemischt, um weißes Licht zu bilden, das mit Kurven eines schwarzen Strahlers überlagert ist. Somit bietet die vorliegende Erfindung nicht nur eine verbesserte Licht emittierende Vorrichtung für eine Vollzeit-Lichtemission, sondern ebenfalls eine Vorrichtung, welche Licht von gemäß den Bedürfnissen des Benutzers automatisch angepassten Farben (zum Beispiel monochromatisches Licht oder gefärbtes Licht) emittiert, wodurch das Erfordernis des Verwendens von Fluoreszenzpulver, um weißes Licht zu erzeugen, beseitigt wird. Folglich bietet die vorliegende Erfindung Vorteile gegenüber dem Stand der Technik.
5A und 5B zeigen eine weitere Ausführungsformen der Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung der vorliegenden Erfindung und der Äquivalentschaltung, dargestellt in 6A und 6B, wobei die aktiven Schichten (umfassend die oberen aktiven Schichten 200c und 200d sowie die unteren aktiven Schichten 201c und 201d) gemeinsamen äquivalent zu einer Leuchtdiode mit einer P/N-Struktur sind (wobei die oberen aktiven Schichten 200c und 200d von p-Struktur und die unteren aktiven Schichten 201c und 201d von n-Struktur sind), folglich sind die oberen aktiven Schichten 200c und 200d und die unteren aktiven Schichten 201c und 201d der Mikroplättchen 20c und 20d in Reihe verbunden, wohingegen die Mikroplättchen 20c und 20d durch die leitende Struktur 3 parallel verbunden sind.
5A und 6A zeigen jeweils, wie die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung während der positiven Halbzyklen von Wechselspannung Licht emittiert. Während der positiven Halbzyklen von Wechselspannung sind unterschiedliche aktive Schichten der benachbarten Mikroplättchen 20c und 20d in Durchlassrichtung vorgespannt (nämlich die obere aktive Schicht 200c des Mikroplättchens 20c und die untere aktive Schicht 201d des Mikroplättchens 20d). Während der positiven Halbzyklen von Wechselspannung, angezeigt durch einen Pfeil in 6A, wird Licht von unterschiedlichen aktiven Schichten der Mikroplättchen 20c und 20d emittiert. Gleichzeitig sind während der negativen Halbzyklen von Wechselspannung, wie in 5B und 6B dargestellt, unterschiedliche aktive Schichten von benachbarten Mikroplättchen 20c und 20d in Durchlassrichtung vorgespannt (nämlich die obere aktive Schicht 200d des Mikroplättchens 20d und die untere aktive Schicht 201c des Mikroplättchens 20c). Während der negativen Halbzyklen von Wechselspannung, durch einen Pfeil in 6B angezeigt, wird Licht von unterschiedlichen aktiven Schichten der Mikroplättchen 20c und 20d emittiert. Mit anderen Worten, wie aus der Äquivalentschaltung ersichtlich ist, ist die bevorzugte Ausführungsform unter Verwendung von zwei gestapelten, identischen Leuchtdioden zum Empfangen von positiven/negativen Halbzyklen von Wechselspannung ausgeführt, so dass die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung der vorliegenden Erfindung sowohl während der positiven Halbzyklen als auch der negativen Halbzyklen Licht emittieren kann. Sie unterscheidet sich von den in 2A, 2B, 3A und 3B dargestellten Ausführungsformen darin, dass sich die unterschiedlichen aktiven Schichten der Mikroplättchen 20c und 20d abwechseln, um Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung zu emittieren. Jedoch kann eine Vollzeit-Lichtemission ebenfalls auf einer Leuchtfläche eines Chips stattfinden, unter der Voraussetzung, dass eine Mehrzahl von Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung auf dem Chip vernetzt angeordnet sind und konfiguriert sind, um Wechselspannung zu empfangen.
Gleichermaßen können die Mikroplättchen 20c und 20d wie oben beschrieben Licht bei identischen oder unterschiedlichen Wellenlängen emittieren (die zugeordneten aktiven Schichten können ebenfalls Licht bei identischen oder unterschiedlichen Wellenlängen emittieren), um Licht von identischer oder unterschiedlicher Farbe zu emittieren. Wenn die Mikroplättchen 20c und 20d Licht bei unterschiedlichen Wellenlängen emittieren (zum Beispiel emittieren die oberen aktiven Schichten 200c und 200d grünes Licht und die unteren aktiven Schichten 201c und 201d emittieren rotes Licht) kann das Abwechseln der Lichtemission von unterschiedlichen aktiven Schichten (von der oberen aktiven Schicht 200c zu der unteren aktiven Schicht 201d oder von der oberen aktiven Schicht 200d zu der unteren aktiven Schicht 201c) die Wirkung des Mischens gefärbten Lichts erzielen (wie beispielsweise rotes Licht plus grünes Licht, die Ausführungsform ist die gleiche wie die vorgenannte Ausführungsform und wird somit hier nicht weiter beschrieben). Zusätzlich sind, abhängig von der Herstellung, die oberen aktiven Schichten 200c und 200d und die unteren aktiven Schichten 201c und 201d in der Lage, Licht von unterschiedlichen Farben bei einer pulsierenden Lichtemissionsfrequenz von 120 Hz (60 Hz × 2) zu emittieren, welches praktisch die für menschliches Sehen maximale Frequenz von 100 Hz überschreitet, was zu der visuellen Wirkung eines gleichmäßigeren oder weicheren Mischens von Licht beiträgt, um eine optimale visuelle Wirkung vorzusehen. Entsprechend erfüllt die kontinuierliches Licht emittierende Vorrichtung, die in dieser Ausführungsform beschrieben wird, nicht nur die Bedürfnisse des Benutzers, flexibel die Farben des emittierten Lichts zuzuweisen, sondern stellt auch gleichmäßigeres und weicheres Licht für eine optimale visuelle Wirkung her.
In dem Fall, wenn die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung eine Struktur mit drei aktiven Schichten ist - eine in 7 dargestellte bevorzugte Ausführungsform zeigt eine Ersatzschaltung unter Hinzufügen einer aktiven Schicht wie oben beschrieben und einer Ersatzleuchtdiode - sind mehrere Farben möglich. Bei Eingabe des positiven Halbzyklus von Wechselspannung wie durch einen Pfeil dargestellt, emittiert jede aktive Schicht, welche den positiven Halbzyklus der Spannung leitet, Licht (der Durchgangsweg des Stroms der negativen Halbzyklen von Wechselspannung kann leicht von den positiven Halbzyklen von Wechselspannung unterschieden werden und wird somit hier nicht weiter beschrieben). Eine bevorzugte Ausführungsform dieser Drei-Schicht-Struktur ist ausgeführt mit einer ersten Schicht L1, um grünes Licht zu emittieren, welches die wichtigste Farbe zum Erzeugen von weißem Licht ist, da das menschliche Auge nur schlecht auf grüne Wellenlängen reagiert, mit einer zweiten Schicht L2, um blaues Licht zu emittieren, welches die zweitwichtigste Farbe zum Erzeugen von weißem Licht ist, und mit einer dritten Schicht L3, um rotes Licht zu emittieren, welches die drittwichtigste Farbe zum Erzeugen von weißem Licht ist. Basierend auf 7 erscheinen die Farben, die während des positiven Halbzyklus von Wechselspannung erzeugt werden, in der Reihenfolge (dem Pfeil von links nach rechts folgend) blau, grün, grün, rot, blau, grün, grün, rot. Die Farben, die während des negativen Halbzyklus von Wechselspannung erzeugt werden, erscheinen ebenfalls in der gleichen Reihenfolge blau, grün, grün, rot, blau, grün, grün, rot, aber dieses Mal fließt Strom von rechts nach links, um die beiden blauen und beiden roten Dioden zu verwenden, die während des positiven Halbzyklus nicht geleitet haben (alle grünen Dioden emittieren Licht während des negativen Halbzyklus wie auch während des positiven Halbzyklus, da, wie erwähnt, das menschliche Auge mehr Grün hineingemischt benötigt, um Weiß wahrzunehmen). Somit kann die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung gemäß der vorliegenden Erfindung unterschiedliche Farben verwenden und anpassen, um eine gewünschte Gesamt-Farbwirkung zu erzielen, wenn die positiven oder negativen Halbzyklen von Wechselspannung auf die aktiven Schichten angewendet werden. Damit die Drei-Schicht-Struktur weißes Licht erzeugt (indem Farben emittierten Lichts gemischt werden), umfasst eine bevorzugte Ausführungsformen ebenfalls das Mischen von grünem Licht bei einer Wellenlänge von 535 nm mit blauem Licht bei einer Wellenlänge von 460 nm und rotem Licht bei einer Wellenlänge von 630 nm. Es sollte darauf hingewiesen werden, dass, wenn drei oder mehrere aktive Schichten verwendet werden, um Licht zu mischen, Anpassungen der Farbtemperatur erforderlich sind, zum Beispiel können eine oder mehrere aktive Schichten nichtleuchtend gemacht werden, indem Kurzschlüsse angewendet werden, um die Erfordernisse für das Mischen von Licht in der praktischen Anwendung zu erfüllen.
Des Weiteren können, wie in 8 dargestellt, die eine oder mehreren aktiven Schichten der Mikroplättchen wie in der vorliegenden Erfindung offenbart in Übereinstimmung mit einem Muster einer Diodenschaltung in einem Brückengleichrichter angeordnet werden, wobei die aktiven Schichten elektrisch miteinander verbunden sind (wie oben beschriebenen ist eine aktive Schicht äquivalent zu einer Leuchtdiode). Die Ausführungsform zum Erhalten einer optimalen Lichtmischungswirkung umfasst das Mischen von Farben durch zwei oder drei aktive Schichten (wobei die bevorzugte Ausführungsform der Verwendung von zwei oder drei aktiven Schichten, um Lichtfarben zu mischen, die gleiche wie die oben beschriebene ist, und somit wird eine Beschreibung hier ausgelassen).
Wie in 8 dargestellt ist, ist ebenfalls jede der in Übereinstimmung mit der vorgenannten Schaltungsstruktur angeordneten Schaltungen zu Darstellungszwecken als eine erste Schaltung C1, eine zweite Schaltung C2, eine dritte Schaltung C3, eine vierte Schaltung C4 und eine fünfte Schaltung C5 definiert, wobei die Lichtemissionsfarben und die Anzahl der aktiven Schichten (äquivalent zu Leuchtdioden) von den Benutzern entsprechend den Bedürfnissen bestimmt werden können. Eine bevorzugte Ausführungsform ist es, jeweils 10 aktive Schichten mit einer oder mehreren Schichten auf der ersten Schaltung C1, der zweiten Schaltung C2, der vierten Schaltung C4 und der fünften Schaltung C5 vorzusehen sowie 22 aktive Schichten auf der dritten Schaltung C3 mit einer oder mehreren aktiven Schichten vorzusehen. Bei einer auf die vorgenannte Weise angeordneten Schaltungsstruktur beträgt die Anzahl aktiver Schichten, die Wechselspannung-Sperrvorspannung unterzogen sind, ungefähr die Hälfte der Anzahl aktiver Schichten, die Wechselspannung-Durchlassvorspannung unterzogen sind. Folglich wird, wenn für diese Struktur eine Mehrzahl aktiver Schichten verwendet wird, um die Sperrvorspannung der Wechselspannung gleichzeitig aufzunehmen, die Sperrvorspannung der Wechselspannung gleichmäßig unter den aktiven Schichten aufgeteilt (eine aktive Schicht kann ungefähr 10-15 Volt Sperrvorspannung aufnehmen), um einen Kurzschluss zu vermeiden, der andernfalls auftreten könnte, da die aktiven Schichten einem „Zusammenbruch“, hervorgerufen durch überschüssige Sperrvorspannung, unterliegen würden. Ebenfalls kann die vorgenannte Ausführungsform angewendet werden, um die Wirkung des Mischens von Farben zu erzielen, um weißes Licht zu erzeugen. Die Zeichnungsfigur, welche diese Ausführungsform darstellt, ist dadurch gekennzeichnet, dass zusätzlich zu der Tatsache, dass Leuchtdioden unterschiedlicher Farben verwendet werden können und dass die Anzahl aktiver Schichten flexibel bestimmt werden kann, die Anordnung der zweiten Schaltung C2, der dritten Schaltung C3 und der vierten Schaltung C4 wie in 9A als Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der Erfindung dargestellt, welche die positiven Halbzyklen von Wechselspannung leiten, und die Konfiguration der fünften Schaltung C5, der dritten Schaltung C3 und der ersten Schaltung C1, welche die negativen Halbzyklen von Wechselspannung wie in 9B als Beispiel zur Erläuterung von Teilaspekten der Erfindung dargestellt leiten, so verwendet werden können, dass die dritte Schaltung sowohl positive als auch negative Halbzyklen von Wechselspannung auf der Licht emittierenden Fläche eines Chips leitet, wodurch die Wirkung kontinuierlicher Lichtemission erhalten wird, wenn die leitenden Elektroden E1 und E2 auf dem Haupt-Leuchtbereich der Chipfläche mit Wechselspannung verbunden sind (die leitenden Elektroden E1 und E2 sind mit der Schaltung elektrisch verbunden). Da die Mehrzahl aktiver Schichten mit einer oder mehreren Schichten auf der dritten Schaltung C3 Licht entweder während der positiven und der negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren können, kann die Anzahl verwendeter aktiver Schichten im Vergleich zum Stand der Technik reduziert werden. Zum Beispiel erfordert die Anzahl aktiver Schichten, die im Stand der Technik verwendet werden, jeweils 22 Schichten sowohl für die positiven als auch die negativen Halbzyklen von Wechselspannung, was zusammen 44 ergibt, wohingegen gemäß der Erfindung nur eine Gesamtanzahl von 22 aktiven Schichten erforderlich ist, um eine Vollzeit-Lichtemission zu erzielen.
Des Weiteren kann die Schaltungskonfiguration der vorgenannten aktiven Schichten (äquivalent zu LEDs) ebenfalls eine Brücken-Leuchteinheit B1 wie in 8 dargestellt sein, das heißt, eine Brücken-Leuchteinheit B1 ist ein Mikroplättchen mit einer oder mehreren aktiven Schichten und deren Schaltungskonfiguration ist wie durch die Dioden in einem Brückengleichrichter angeordnet, um elektrisch miteinander verbunden zu werden. Eine Mehrzahl an Brücken-Leuchteinheiten B1, angeordnet in einem Matrix-ähnlichem Muster wie in 10A und 10B dargestellt, sind auf der Licht emittierenden Fläche eines Chips angeordnet (vorzugsweise ist die Anzahl der Brücken-Leuchteinheiten B1 in der zentralen Region größer als in der Randregion), und die beiden gegenüberliegenden diagonalen Ecken des Matrix-ähnlichem Musters sind mit zwei leitenden Elektroden E3 und E4 versehen, um mit einer Wechselspannungsquelle verbunden zu werden (die beiden leitenden Elektroden E3 und E4 sind mit der Brücken-Leuchteinheit B1 in Reihe verbunden), so dass bei Verbindung mit der Wechselspannungsquelle der Strom der positiven oder negativen Halbzyklen durch die meisten Teile der Licht emittierenden Fläche des Chips fließt, um kontinuierlich Licht zu emittieren.
Die Schaltungskonfiguration wie oben beschrieben kann ebenfalls bei einer Licht emittierenden Vorrichtung für Wechselspannung angewendet werden, die aus Mikroplättchen mit einer einzelnen aktiven Schicht gebildet sind, zum Beispiel, indem auf einem Träger eine Brücken-Leuchteinheit bestehend aus einer Mehrzahl von Leuchtdioden-Mikroplättchen für Wechselspannung gebildet wird. Die Mikroplättchen sind in Übereinstimmung mit einem Muster einer Diodenschaltung in einem Brückengleichrichter angeordnet und elektrisch miteinander durch eine leitende Struktur verbunden, und als Folge wechseln sich die Mikroplättchen ab, Licht während der positiven und negativen Halbzyklen von Wechselspannung zu emittieren. Alternativ kann das oben Genannte eine Mehrzahl von Brücken-Leuchteinheiten aufweisen, die elektrisch miteinander verbunden sind und in einem Matrix-ähnlichen Muster angeordnet sind, und die Anzahl der in der zentralen Region angeordneten vollzeitig Licht emittierenden Mikroplättchen ist größer als die Anzahl in der Randregion angeordneter gleichgerichteter Leuchtmikroplättchen, so dass ein vollflächiger Leuchtbereich für eine gleichmäßige Lichtemission erhalten wird. Zusätzlich umfasst das oben Genannte des Weiteren leitende Elektroden, die an zwei gegenüberliegenden diagonalen Ecken des Matrix-ähnlichen Musters angeordnet sind, und die leitenden Elektroden sind mit den Brücken-Leuchteinheiten für eine Verbindung mit einer Wechselspannungsquelle in Reihe verbunden. Da die Schaltungsstruktur gleich zu der oben beschriebenen ist, wird sie hier nicht weiter beschrieben.
Die aktiven Schichten (wie oben genannt äquivalent zu LEDs), die von der vorliegenden Erfindung offenbart werden, können direkt ohne externe Belastung auf die zugeordneten Schaltungen oder Indikatorschaltungen angewendet werden. Somit kann bei der vorliegenden Erfindung eine Mehrzahl aktiver Schichten parallel miteinander verbunden sein, oder Gruppen aktiver Schichten, die in Parallelverbindung angeordnet sind, können in Reihe verbunden sein, um Leuchtvorrichtungen für unterschiedliche Zwecke zu bilden. Des Weiteren können die aktiven Schichten auf LCD-Rücklichtvorrichtungen wie in US-Patent Nr. 2005 / 001 537 , US-Patent Nr. 2004 / 246 696 und japanischem Patent Nr. 2004 333 583 offenbart angewendet werden. Die aktiven Schichten können ebenfalls mit einer Vielzahl von Herstellungsvorgängen ausgeführt werden, wie beispielsweise 5ΦLED Klebmittel-Berieselungs-Packaging-Verfahren mit leitender Drahtlitze (LED conducting wire stand glue-irrigating packaging process), Super Flux Klebmittel-Berieselungs-Packaging-Verfahren mit leitender Drahtlitze (super flux conducting wire glue-irrigating packaging prcess); ein Flip-Chip-Verfahren, ein Keramikträger-Verfahren, ein Aluminiumträger-Verfahren, PPA Punktkleben, ein Injektions-Packaging-Verfahren oder ein To-Metallschalen-Packaging-Verfahren und so weiter.
Die vorliegende Erfindung sieht weiter ein Herstellungsverfahren für die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung wie in 11A bis 11E dargestellt vor. Um den vorstehenden Ausführungsformen zu entsprechen, wird das Herstellungsverfahren beispielhaft durch die Zeichnungsfigur dargestellt, welche zwei Licht emittierende Vorrichtungen für Wechselspannung darstellt. Unter Bezugnahme auf 11A weist das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines Trägers 1 und Bilden von wenigstens zwei aktiven Schichten auf dem Träger auf Art und Weise des Chip-Stapelns (Chip-Stacking) (der oberen aktiven Schicht 200 und der unteren aktiven Schicht 201 wie in der Zeichnungsfigur dargestellt), wobei die aktiven Schichten eine p-Typ-Leuchtschicht und eine n-Typ-Leuchtschicht umfassen, welche gemeinsam äquivalent zu der P/N-Struktur der Leuchtdiode sind. Die p-Typ-Leuchtschicht und die n-Typ-Leuchtschicht werden vorzugsweise unter Verwendung von jeweils P-InGaN und N-InGaN ausgeführt. Danach wird, wie in 11B dargestellt ist, eine Mehrzahl von Öffnungen 4 in den aktiven Schichten (der oberen aktiven Schicht 200 und der unteren aktiven Schicht 201) durch Lithographie und Ätzen gebildet, um so einen Abschnitt des Trägers 1 durch die Öffnungen 4 bloßzulegen. Dann wird, wie in 11C dargestellt ist, ein Rand der aktiven Schichten (der oberen aktiven Schicht 200 und der unteren aktiven Schicht 201) mit einer Schutzschicht 5 bedeckt, um ein Lecken von Strom zu verhindern. Die Schutzschicht 5 ist aus dielektrischem Material, wie beispielsweise SiOx, SiNx und so weiter. Im Anschluss daran wird, wie in 11D dargestellt ist, eine Mehrzahl leitender Anschlüsse 6a, 6b, 6c und 6d durch die Schutzschicht 5 gebildet, um so elektrisch an die aktiven Schichten (die obere aktive Schicht 200 und die untere aktive Schicht 201) anzuschließen. Schließlich wird, wie in 11E dargestellt ist, eine Mehrzahl leitender Strukturen 3 auf den Öffnungen 4 gebildet, um elektrisch an die aktiven Schichten (die obere aktive Schicht 200 und die untere aktive Schicht 201) anzuschließen, um diesen zu ermöglichen, abwechselnd Licht während der positiven oder negativen Halbzyklen von Wechselspannung zu emittieren. Bezüglich der Anwendung von Träger 1 sind die aktiven Schichten (die obere aktive Schicht 200 und die untere aktive Schicht 201) und die leitenden Strukturen 3, die bei dem Herstellungsverfahren erwähnt wurden, die gleichen wie die in den 2A, 2B, 3A und 3B dargestellten, weswegen die Beschreibung hier ausgelassen wird.
Die Mehrzahl leitender Anschlüsse 6a, 6b, 6c und 6d sind durch Aufdampfen gebildet und kön nen unter Verwendung einer ohmschen Elektrode, die elektrisch mit den aktiven Schichten (der oberen aktiven Schicht 200 und der unteren aktiven Schicht 201) verbunden ist, ausgeführt sein, um das Mikroplättchen 20 zu bilden, welches ausgeführt sein kann, Licht bei identischen oder unterschiedlichen Wellenlängen wie oben genannt zu emittieren.
Dementsprechend zeigen 12A bis 12F ein Herstellungsverfahren für die Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung der vorliegenden Erfindung unter Verwendung von zwei Licht emittierenden Vorrichtungen für Wechselspannung gemäß den vorgenannten Ausführungsformen. Das Verfahren weist die folgenden Schritte auf: Vorsehen eines ersten Trägers (nicht dargestellt), Bilden einer ersten aktiven Schicht 70 auf dem ersten Träger und Entfernen des ersten Trägers; Anordnen der ersten aktiven Schicht 70 auf einem zweiten Träger 8, wie in 12A dargestellt ist; Bilden einer zweiten aktiven Schicht 71 auf der ersten aktiven Schicht 70 und Bilden einer Verbindungsschicht 72 zwischen der ersten aktiven Schicht 70 und der zweiten aktiven Schicht 71, wie in 12B dargestellt ist, wobei die Verbindungsschicht 72 aus leitendem und Nichtleiter-Material hergestellt ist und für Licht durchlässig ist; Bilden einer Mehrzahl von Öffnungen 9 in der ersten aktiven Schicht 70 und der zweiten aktiven Schicht 71 durch Lithographie und Ätzen, um so einen Abschnitt des zweiten Trägers 8 durch die Öffnungen bloßzulegen, wie in 12C dargestellt ist; dann wird, unter Bezugnahme auf 12D, eine Schutzschicht 10 auf einem Rand der ersten aktiven Schicht 70 und der zweiten aktiven Schicht 71 angeordnet, um ein Lecken von elektrischem Strom zu verhindern; die Schutzschicht 10 ist aus dielektrischem Material wie beispielsweise SiOx, SiNx und so weiter hergestellt; dann wird, weiter unter Bezugnahme auf 12E, eine Mehrzahl leitender Anschlüsse 6e, 6f, 6g und 6h durch die Schutzschicht 10 gebildet, um elektrisch an die erste aktive Schicht 70 und die zweite aktive Schicht 71 anzuschließen; schließlich wird, unter Bezugnahme auf 12F, eine Mehrzahl leitender Strukturen 3 auf den Öffnungen 9 gebildet, um elektrisch an die erste aktive Schicht 70 und die zweite aktive Schicht 71 anzuschließen, um so den Strukturen zu ermöglichen, abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen von Wechselspannung zu emittieren. Da der zweite Träger 8, die aktiven Schichten (die erste aktive Schicht 70 und die zweite aktive Schicht 71) und die leitenden Strukturen 3 im Wesentlichen gleich bezüglich der Struktur zu den in 2A, 2B, 3A und 3B beschriebenen Ausführungsformen sind, werden sie hier nicht weiter beschrieben.
Gleichermaßen wird die Mehrzahl leitender Anschlüsse 6e, 6f, 6g und 6h des vorliegenden Herstellungsverfahrens ebenfalls durch Aufdampfen gebildet und ist in Form von ohmschen Elektroden ausgeführt; die leitenden Anschlüsse werden elektrisch an die aktiven Schichten (die erste aktive Schicht 70 und die zweite aktive Schicht 71) angeschlossen, um das Mikroplättchen 20 zu bilden, welches Licht bei identischen oder unterschiedlichen Wellenlängen emittiert.

Claims

Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung, welche aufweist: einen Träger (1); ein auf dem Träger (1) gebildetes Mikroplättchen-Leuchtmodul (2) für Wechselspannung mit wenigstens zwei Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d), wobei jedes Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) auf dem Träger (1) gebildet und durch Epitaxie-Technologie oder durch Waferbonding-Technologie hergestellt und wenigstens aufweisend eine erste aktive Schicht (200a, 200b), die auf dem Träger (1) angeordnet ist und eine zweite aktive Schicht (201a, 201b), die auf der ersten aktiven Schicht (200a, 200b) angeordnet ist; und eine die Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) elektrisch verbindende leitende Struktur, so dass die erste aktive Schicht (200a, 200b) und die zweite aktive Schicht (201a, 201b) der Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die selben aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) jedes Mikroplättchens (20a, 20b, 20c, 20d) abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass unterschiedliche aktive Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) der Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) der Mikroplättchen (20a, 20b, 20c, 20d) Licht von verschiedenen Wellenlängen emittieren.
Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie ferner eine Verbindungsschicht zwischen den zwei aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) aufweist.
Herstellungsverfahren für eine Licht emittierende Vorrichtung für Wechselspannung, wobei das Herstellungsverfahren die folgenden Schritte aufweist: Vorsehen eines Trägers (1); Bilden einer ersten aktiven Schicht auf dem Träger (1); Bilden einer zweiten aktiven Schicht auf der ersten aktiven Schicht, Bilden einer Mehrzahl von Öffnungen (4) in den aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e), so dass ein Abschnitt des Trägers (1) durch die Öffnungen bloßgelegt ist; Bedecken eines Rands der aktiven Schichten mit einer Schutzschicht (5); Bilden einer Mehrzahl leitender Anschlüsse (6a, 6b, 6c, 6d) durch die Schutzschicht (5), um elektrisch an die aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) anzuschließen; und Bilden einer Mehrzahl leitender Strukturen (3) zum elektrischen Anschluss an die aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) auf den Öffnungen (6a, 6b, 6c, 6d), so dass nach Anlegen von Wechselspannung an die aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) die aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) abwechselnd Licht während der positiven und negativen Halbzyklen der Wechselspannung emittieren.
Herstellungsverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die elektrisch leitfähigen Anschlüsse (6a, 6b, 6c, 6d) durch Aufdampfen gebildet werden und die aktiven Schichten (200a, 200b, 201a, 201b, 200c, 200d, 201d, 201e) auf dem Träger (1) durch eine Epitaxie- Technologie gebildet werden.