TWI458130B - 無線固態發光裝置 - Google Patents

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TWI458130B TW101103726A TW101103726A TWI458130B TW I458130 B TWI458130 B TW I458130B TW 101103726 A TW101103726 A TW 101103726A TW 101103726 A TW101103726 A TW 101103726A TW I458130 B TWI458130 B TW I458130B
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Liangta Lin
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Description

無線固態發光裝置
本發明係有關於發光裝置，且特別是有關於固態發光裝置。
由於具有小尺寸、低耗電、反應速率快、及使用壽命長等優點，固態發光元件，例如發光二極體(LEDs)已廣泛地應用於家用照明、電腦週邊設備、通訊產品、交通號誌、車燈等各種形式的應用。
通常，為了供應固態發光元件所需之電力，可透過打線製程電性連接固態發光元件之電極與封裝基板上之接墊。然而，銲線可能遮蔽固態發光元件所發出之光線而影響效能，也存有斷線與金球脫落的風險，且銲線及相關的電流導引結構亦不利於固態發光元件的尺寸縮小化，使固態發光元件的應用受限。
因此，業界亟需能解決及/或改善上述問題之固態發光元件。
本發明一實施例提供一種無線固態發光裝置，包括：一基底；一固態發光元件，包括：一第一型半導體層，設置於該基底之上；一發光層，設置於部分該第一型半導體層上而裸露部分該第一型半導體層；一第二型半導體層，設置於該發光層上；以及一感應線圈層，設置於裸露的該第一型半導體層上，環繞該第二型半導體層，並分別電性連接該第一型半導體層和該第二型半導體層；以及一磁場供應裝置，用於對該感應線圈層提供一時變磁場而使該感應線圈層上產生一感應電流，以供應該固態發光元件。
以下將詳細說明本發明實施例之製作與使用方式。然應注意的是，本發明提供許多可供應用的發明概念，其可以多種特定型式實施。文中所舉例討論之特定實施例僅為製造與使用本發明之特定方式，非用以限制本發明之範圍。此外，在不同實施例中可能使用重複的標號或標示。這些重複僅為了簡單清楚地敘述本發明，不代表所討論之不同實施例及/或結構之間必然具有任何關連性。再者，當述及如一第一材料層位於一第二材料層上或之上時，包括第一材料層與第二材料層直接接觸或間隔有一或更多其他材料層之情形。
第1圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的上視圖。第4圖顯示根據本發明一實施例之發光裝置的剖面圖，其中相同或相似之標號用以標示相同或相似之元件。
如第1圖及第4圖所示，本發明一實施例之無線固態發光裝置可包括基底100及設置於其上之固態發光元件10。發光元件10可包括設置於基底100上之第一型半導體層102及設置於部分的第一型半導體層102上之發光層104(請參照第4圖)，其中部分第一型半導體層102係裸露而未被發光層104覆蓋。發光元件10還包括設置於發光層104上之第二型半導體層106。
在一實施例中，基底100可為適合於其上磊晶成長第一型半導體層102之基底，其可例如為(但不限於)藍寶石基底。在另一實施例中，基底100可例如為(但不限於)含矽基底。
在一實施例中，第一型半導體層102、發光層104、及第二型半導體層106可為適於經輸入電流而發光之半導體層堆疊。在一實施例中，第一型半導體層102可為N型半導體層，而第二型半導體層106可為P型半導體層。在另一實施例中，第一型半導體層102可為P型半導體層，而第二型半導體層106可為N型半導體層。
適合的N型半導體層可例如為(但不限於)摻雜有N型雜質(或摻質)之氮化物半導體所構成。例如，N型半導體層可包括N型氮化鎵、N型氮化銦鎵、或前述之組合。適合的P型半導體層可例如為(但不限於)摻雜有P型雜質(或摻質)之氮化物半導體所構成。例如，P型半導體層可包括P型氮化鎵、P型氮化銦鎵、或前述之組合。在一實施例中，發光層104可為單一結構、雙異質結構(double-hetero structure,DH)、多重量子井結構(multi quantum well,MQW)、或前述之組合。
如第1圖及第4圖所示，發光元件10還可包括感應線圈層108。感應線圈層108可設置於裸露的第一型半導體層102上且環繞第二型半導體層106，並分別電性連接第一型半導體層102和第二型半導體層106。在一實施例中，感應線圈層108之材質為導電材料，例如為(但不限於)鋁、銅、金、鎳、鉑、錫、或前述之組合。在一實施例中，感應線圈層108可分別電性接觸第一型半導體層102和第二型半導體層106。例如，感應線圈層108可分別直接接觸第一型半導體層102和第二型半導體層106。然應注意的是，本發明實施例不限於此。在其他實施例中，感應線圈層108可不直接接觸第一型半導體層102和第二型半導體層106而隔有其他材料層。例如，在一實施例中，感應線圈層108與第一型半導體層102及/或第二型半導體層106之間可間隔有電極層、絕緣層、緩衝層、界面層、或前述之組合。
感應線圈層108可用以感應電磁波之變化而產生感應電流。感應所產生之電流可透過感應線圈層108而導入由第一型半導體層102、發光層104、及第二型半導體層106所組成之發光堆疊中而發光。
如第1圖所示，在一實施例中，可於無線固態發光裝置中設置磁場供應裝置190。磁場供應裝置190可位於感應線圈層的上方或下方或一側等。磁場供應裝置190可用於對感應線圈層108提供時變磁場而使感應電線圈層108上產生感應電流以供應發光元件。在一實施例中，磁場供應裝置190可與發光元件10共同封裝於同一電子裝置中。在另一實施例中，磁場供應裝置190不與發光元件10共同封裝於同一電子裝置中。例如，使用者可另外準備磁場供應裝置190對發光元件10提供時變磁場而產生感應電流，並因而發光以供使用。
本發明實施例之無線固態發光裝置可有許多變化。第2A圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的上視圖，第2B圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的立體圖，而第2C圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的剖面圖，其中相同或相似之標號用以標示相同或相似之元件。
如第2A-2C圖所示，在一實施例中，係揭露多個(例如，兩個)發光元件位在同一第一型半導體層102上，第二型半導體層可包括m個彼此相互電性隔離之區域，其中m為大於1之自然數，且每個區域下各有一發光層。如第2A圖所示，第二型半導體層可包括2個彼此相互電性隔離之區域106a及106b，在區域106a及106b下方各有一發光層104。如第2A-2C圖所示，感應線圈層108可電性連接第二型半導體層之區域106a及106b。在此實施例中，第二型半導體層之區域106a、發光層104、及第一型半導體層102可共同組成發光堆疊，而第二型半導體層之區域106b、發光層104、及第一型半導體層102可共同組成另一反向並聯之發光堆疊。
在一實施例中，即使感應線圈層108因時變磁場之變異而有不同流向之電流，第二型半導體層之m個彼此相互電性隔離之區域中的至少其中之一下的發光層仍可發光而使無線固態發光裝置維持持續的發光。此外，為了避免產生短路，在一實施例中，可於感應線圈層108之交叉處設置絕緣層110，如第2A-2C圖所示。
第3圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的電路示意圖。當感應線圈層108感應時變磁場而產生順時針方向之電流時，左側之LED可發光。當感應線圈層108感應時變磁場而產生逆時針方向之電流時，右側之LED可發光。
在一實施例中，可於第一型半導體層102上設置第一電極(未顯示)，並可於第二型半導體層106上設置第二電極(未顯示)。感應線圈層108與第一型半導體層102及第二型半導體層106之間可隔有絕緣層，並過絕緣層中之開口而電性接觸所露出之第一電極及第二電極。
第5圖顯示根據本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。在一實施例中，發光裝置10可設置於基板502之上，並覆蓋有保護層500。保護層500例如可為透明封膠。在另一實施例中，保護層500可包括螢光粉材料、染料、或顏料以調整發光元件10所發出光線之顏色。
本發明實施例之無線固態發光裝置透過感應線圈層之設置而可感應磁場變化而發光，不需另外形成其他的電流導引結構(例如，銲線)，可避免所發出之光線受到遮蔽，且可有效縮減發光裝置之體積，更具應用性。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10．．．發光裝置
30．．．電路
100．．．基底
102．．．半導體層
104．．．發光層
106．．．半導體層
106a、106b．．．區域
108．．．感應線圈層
110．．．絕緣層
190．．．磁場供應裝置
500．．．保護層
502．．．基板
第1圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的上視圖。
第2A圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的上視圖。
第2B圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的立體圖。
第2C圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的剖面圖。
第3圖顯示根據本發明一實施例之無線固態發光裝置的電路示意圖。
第4圖顯示根據本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。
第5圖顯示根據本發明一實施例之發光裝置的剖面圖。
100．．．基底
102、106．．．半導體層
108．．．感應線圈層
190．．．磁場供應裝置

Claims (10)

  1. 一種無線固態發光裝置，包括：一基底；一固態發光元件，包括：一第一型半導體層，設置於該基底之上；一發光層，設置於部分該第一型半導體層上而裸露部分該第一型半導體層；一第二型半導體層，設置於該發光層上；以及一感應線圈層，設置於裸露的該第一型半導體層上，環繞該第二型半導體層，並分別電性連接該第一型半導體層和該第二型半導體層；以及一磁場供應裝置，用於對該感應線圈層提供一時變磁場而使該感應線圈層上產生一感應電流，以供應該固態發光元件。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之無線固態發光裝置，其中該第二型半導體層包括m個彼此互相隔離之區域，其中m為大於1的自然數。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之無線固態發光裝置，其中該感應線圈層電性連接該第二型半導體層之該些區域。
  4. 如申請專利範圍第1~3項其中任一項所述之無線固態發光裝置，其中該基底為藍寶石基底或含矽基底。
  5. 如申請專利範圍第4項所述之無線固態發光裝置，其中該第一型半導體層為一N型半導體層而該第二型半導 體層為一P型半導體層，或該第一型半導體層為一P型半導體層而該第二型半導體層為一N型半導體層。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之無線固態發光裝置，其中該N型半導體層是由摻雜有N型雜質的氮化物半導體所構成。
  7. 如申請專利範圍第6項所述之無線固態發光裝置，其中該N型半導體層包括N型氮化鎵或N型氮化銦鎵。
  8. 如申請專利範圍第5項所述之無線固態發光裝置，其中該P型半導體層是由摻雜有P型雜質的氮化物半導體所構成。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之無線固態發光裝置，其中該P型半導體層包括P型氮化鎵或P型氮化銦鎵。
  10. 如申請專利範圍第3項所述之無線固態發光裝置，其中該第一型半導體層上設有一第一電極，該第二型半導體層之該些區域上各設有一第二電極，該感應線圈層電性連接該第一電極和該些第二電極。
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