TWI499091B - 發光裝置 - Google Patents
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Description
本發明是有關於一種發光裝置，且特別是有關於一種以發光二極體作為光源之發光裝置。
隨著發光二極體(Light Emitting Diode,LED)的技術發展，發光二極體已逐漸地取代傳統燈泡而被應用於照明領域。由於習知的發光二極體採用直流電驅動，所以只能應用於直流電驅動的環境；或者，需要使用交流-直流電源轉換器以及變壓器將市用交流電轉換成低壓直流電，才能夠提供給發光二極體使用。
然而，一般的市售用電均為110V/220V的交流電，因此，習知採用直流電的發光二極體存在著使用不方便的問題。承上述，有研究者發展了交流發光二極體(AC LED)或是高壓發光二極體(HV LED)，交流發光二極體無需額外的變壓器、整流器或驅動電路，直接使用交流電就可對交流發光二極體進行驅動，而高壓發光二極體，則無須轉換成低壓直流電，可使用一般直流電進行驅動，藉此減少變壓器所產生的能量損耗。
目前的交流/高壓發光二極體都是在尺寸相當微小的單晶片上形成發光二極體單元矩陣以及內連線線路，利用內連線線路串聯或並聯多個發光二極體單元，以使交流/高壓發光二極體具備可調整電壓及電流之特性。一般來
說，內連線線路通常是採用透明導導電材料，如銦錫氧化物(ITO)所組成。由於此內連線線路僅可提供電性連接之功效，因此於相鄰兩發光二極體單元的橋接處的發光效率較低。
本發明提供一種發光裝置，可增進相鄰兩發光二極體之橋接處的光反射效果，以提昇整體發光裝置的發光效率。
本發明提出一種發光裝置，其包括一基板、多個發光單元、一絕緣層、一電流分佈層及一反射層。基板具有一上表面。發光單元配置於基板的上表面上。發光單元包括至少一第一發光二極體以及至少一第二發光二極體。第一發光二極體的一第一側壁與第二發光二極體的一第二側壁彼此相鄰且定義出一凹部，且凹部暴露出基板的部分上表面。絕緣層至少覆蓋第一發光二極體的第一側壁與第二發光二極體的第二側壁上。電流分佈層覆蓋凹部，且至少覆蓋部分第二發光二極體。反射層覆蓋電流分佈層，且電性連接第一發光二極體與第二發光二極體。
在本發明之一實施例中，上述之發光裝置更包括一阻障層，配置於反射層上。
在本發明之一實施例中，上述之阻障層的材質包括鎢、鎢化鈦或鎢化鈦/鉑。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層更覆蓋被凹部所暴露出之基板的部分上表面，且電流分佈層延伸覆蓋部
分第一發光二極體。
在本發明之一實施例中，上述之電流分佈層並未覆蓋第一發光二極體。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層更覆蓋被凹部所暴露出之基板的部分上表面。在本發明之一實施例中，上述之基板的上表面具有一凹陷，凹陷對應凹部設置，且絕緣層更延伸至凹陷內且覆蓋凹陷。
在本發明之一實施例中，上述之基板的上表面具有一凹陷，凹陷對應凹部設置，而絕緣層更延伸至凹陷內且未覆蓋凹陷的一底部，電流分佈層更覆蓋凹陷的底部。
在本發明之一實施例中，上述之第一發光二極體包括一第一半導體元件層、一第一電極以及一第二電極，第一半導體元件層包括一第一半導體層、一第一發光層以及一第二半導體層。第一發光層配置於第一半導體層與第二半導體層之間。第一電極位於第一半導體層上，且第二電極位於第二半導體層上。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層更覆蓋部分第一半導體層，而電流分佈層更覆蓋部分第一電極。
在本發明之一實施例中，上述之發光裝置更包括一阻障層，其中阻障層配置於反射層上以及第一發光二極體的第二電極與第二半導體層之間。
在本發明之一實施例中，上述之第二發光二極體包括一第二半導體元件層以及一第三電極，第二半導體元件層包括一第三半導體層、一第二發光層以及一第四半導體
層。第二發光層配置於第三半導體層與第四半導體層之間，第三電極位於第三半導體層上。絕緣層更覆蓋部分第四半導體層。電流分佈層覆蓋部分第四半導體層，且電流分佈層與第四半導體層形成歐姆接觸。
在本發明之一實施例中，上述之第一發光二極體的第一側壁與第二發光二極體的第二側壁分別為一傾斜側壁或一垂直側壁。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層的材質包括氧化矽或氧化鈦。
在本發明之一實施例中，上述之絕緣層是由兩種以上不同折射率材料所組成。
在本發明之一實施例中，上述之電流分佈層的材質包括鎳/金、氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅或上述之組合。
在本發明之一實施例中，上述之反射層的材質包括銀、鈦、鋁、金、鉻、鎳、鉑或其合金。
在本發明之一實施例中，上述之反射層是由多層具有不同反射率材料之金屬或金屬合金所組成。
在本發明之一實施例中，上述之第一發光二極體與第二發光二極體以串聯或並聯的方式電性連接。
在本發明之一實施例中，上述之第一發光二極體與第二發光二極體可為一覆晶式發光二極體。
基於上述，本發明之反射層除了可具有電性效能以電性連接相鄰兩發光二極體之外，亦具有高反射效率可反射
從發光二極體之發光層所發出的光線。因此，相較於習知之高壓發光二極體而言，本發明之發光裝置可具有較佳的發光效率。
為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
圖1繪示為本發明之一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。請參考圖1，在本實施例中，發光裝置100a包括一基板110a、多個發光單元120、一絕緣層130a、一電流分佈層140a及一反射層150a。基板110a具有一上表面112a。發光單元120a配置於基板110a的上表面112a上。發光單元120包括至少一第一發光二極體120a(圖1中僅示意地繪示一個)以及至少一第二發光二極體120b(圖1中僅示意地繪示一個)。第一發光二極體120a的一第一側壁127a與第二發光二極體120b的一第二側壁127b彼此相鄰且定義出一凹部C，且凹部C暴露出基板110a的部分上表面112a。絕緣層130a至少覆蓋第一發光二極體120a的第一側壁127a與第二發光二極體120b的第二側壁127b上。電流分佈層140a覆蓋凹部C，且至少覆蓋部分第二發光二極體120b。反射層150a覆蓋電流分佈層140a，且電性連接第一發光二極體120a與第二發光二極體120b。
更具體來說，本實施例之第一發光二極體120a包括一第一半導體元件層122a、一第一電極124a以及一第二
電極126a。第一發光二極體120a的第一半導體元件層122a是由一第一半導體層121a、一第一發光層125a以及一第二半導體層123a所組成。第一發光層125a配置於第一半導體層121a與第二半導體層123a之間。第一電極124a位於第一半導體層121a上且絕緣層130a更覆蓋部分第一半導體層121a。第二發光二極體120b包括一第二半導體元件層122b以及一第三電極124b。第二發光二極體120b的第二半導體元件層122b是由一第三半導體層121b、一第二發光層125b以及一第四半導體層123b所組成。第二發光層125b配置於第三半導體層121b與第四半導體層123b之間。第三電極124b位於第三半導體層121b上。絕緣層130a更覆蓋部分第四半導體層123b以及被凹部C所暴露出之基板110a的部分上表面112a。也就是說，絕緣層130a為一連續之膜層以覆蓋第一側壁127a、第二側壁127b以及被凹部C所暴露出之基板110a的部分上表面112a。電流分佈層140a覆蓋部分第一電極124a與第二半導體層123a以及第二發光二極體120b的第二半導體元件層122b。特別是，電流分佈層140a覆蓋部分第四半導體層123b，且電流分佈層140a與第四半導體層123b形成歐姆接觸。反射層150a更覆蓋位於第二半導體層123a上的電流分佈層140a，且第二電極126a位於反射層150a上。特別是，反射層150a電性連接第一發光二極體120a的第一電極124a與第二發光二極體120b的第二半導體元件層122b。此處，第一發光二極體120a與第二發光二極體120b
分別為一覆晶式發光二極體。在本實施例中，第一發光二極體120a的第一側壁127a與第二發光二極體120b的第二側壁127b分別為一垂直側壁。也就是說，第一側壁127a與第二側壁127b相互平行設置。當然，於其他未繪示的實施例中，第一發光二極體120a的第一側壁127a與第二發光二極體120b的第二側壁127b亦可分別為一傾斜側壁，於此並不加以限制。再者，本實施例之絕緣層130a例如是一單層材料結構層，其中絕緣層130的材質例如是氧化矽或氮化鈦。當然，於其他未繪示的實施例中，絕緣層130a亦可是由兩種以上不同折射率材料所組成，於此並不加以限制。此外，本實施例之電流分佈層140a的材質例如是鎳/金、氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅或上述之組合，其中電流分佈層140a具有良好電流分散功能。此處，電流分佈層140a亦具有電性連接第一發光二極體120a的第一電極124a與第二發光二極體120b的第二半導體元件層122b。
特別是，在本實施例中，反射層150a除了具有高反射效率外，亦具有電性效能可電性連接第一發光二極體120a與第二發光二極體120b。也就是說，本實施例之第一發光二極體120a與第二發光二極體120b可透過反射層150a以串聯或並聯的方式來彼此電性連接。此處，反射層150a可為一單一金屬層，其中反射層150a的材質例如是銀、鈦、鋁、金、鉻、鎳、鉑或其合金。當然，於其他未繪示的實施例中，反射層150a亦可由多層具有不同反射率
材料之金屬或金屬合金所組成，於此並不加以限制。
另外，為了防止金屬擴散，以更進一步提高整體發光裝置100a的發光效率，本實施例之發光裝置100a可更包括一阻障層160，其中阻障層160配置於反射層150a上。也就是說，阻障層160亦跨接第一發光二極體120a的第一電極124a與第二發光二極體120b的第四半導體層123b，以及配置於第一發光二極體120a的第二電極126a與第一半導體元件層122a的第二半導體層123a之間。此處，阻障層160的材質例如是鎢、鎢化鈦或鎢化鈦/鉑，其中上述之阻障層160所採用的材質除了可作為擴散障礙外，亦是良好的反射金屬。
由於本實施例之反射層150a除了可具有電性效能，以電性連接相鄰的第一發光二極體120a與第二發光二極體120b之外，亦具有高反射效率，可反射從第一發光二極體120a與第二發光二極體120b之第一發光層125a與第二發光層125b所發出的光線。因此，相較於習知採用透明導電材料作為內連線線路的高壓發光二極體而言，本實施例於相鄰兩第一發光二極體120a與第二發光二極體120b的橋接處可具有較佳的反射效率。如此一來，本實施例之發光裝置100a可具有較佳的發光效率。此外，本實施例之配置於反射層150a上的阻障層160除了可作為擴散障礙外，亦具有良好的反射效果。故，阻障層160的設置亦有助於提升整體發光裝置100a的發光效率。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元
件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2繪示為本發明之另一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。請參考圖2，本實施例之發光裝置100b與圖1之發光裝置100a相似，其不同之處在於：本實施例之發光裝置100b的電流分佈層140b覆蓋被凹部C所暴露出之基板110a的部分上表面112a，但並未覆蓋第一發光二極體120a的第一電極124a。也就是說，電流分佈層140b接觸反射層150b、第二發光二極體120b的第四半導體層123b、絕緣層130b以及被凹部C所暴露出之基板110a的部分上表面112a。此處，絕緣層130b為一非連續的膜層，其僅覆蓋第一側壁127a與第二側壁127b。
圖3繪示為本發明之又一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。請參考圖3，本實施例之發光裝置100c與圖2之發光裝置100b相似，其不同之處在於：本實施例之發光裝置100c的絕緣層130c更覆蓋被凹部C所暴露出之基板110a的部分上表面112a。也就是說，絕緣層130c為一連續之膜層以覆蓋第一側壁127a、第二側壁127b以及被凹部C所暴露出之基板110a的部分上表面112a。電流分佈層140c僅接觸反射層150b、第二發光二極體120b的第四半導體層123b以及絕緣層130c。
圖4繪示為本發明之再一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。請參考圖4，本實施例之發光裝置100d與圖
2之發光裝置100b相似，其不同之處在於：本實施例之發光裝置100d之基板110b的上表面112b具有一凹陷113b，其中凹陷113b對應凹部C設置，且絕緣層130d更延伸至凹陷113b內且覆蓋凹陷113b。也就是說，絕緣層130d為一連續之膜層以覆蓋第一側壁127a與第二側壁127b並延伸凹陷113b內且至且覆蓋凹陷113b。電流分佈層140d僅接觸反射層150b、第二發光二極體120b的第四半導體層123b以及絕緣層130d。
圖5繪示為本發明之更一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。請參考圖5，本實施例之發光裝置100e與圖4之發光裝置100d相似，其不同之處在於：本實施例之發光裝置100e之絕緣層130e更延伸至凹陷113b內且未覆蓋凹陷113b的一底部115b。也就是說，絕緣層130e為一非連續之膜層，其僅覆蓋第一側壁127a與第二側壁127b並延伸至凹陷113b內。電流分佈層140e接觸反射層150b、第二發光二極體120b的第四半導體層123b、絕緣層130e以及凹陷113b的底部115b。
值得一提的是，本發明並不限定發光裝置100b、100c、100d、100e中電流分佈層140b、140c、140d、140e的電性傳導狀態，雖然此處所提及的電流分佈層140b、140c、140d、140e具體化為不具有電性傳導之功能，意即第一發光二極體120a的第一電極124a與第二發光二極體120b的第二半導體元件層122b不透過電流分佈層140b、140c、140d、140e來電性連接，而是透過反射層150b來
達到電性傳導的功效。但，於其他未繪示的實施例中，亦可選用於如前述實施例所提及之具有電性傳導功能之電流分佈層140a，本領域的技術人員當可參照前述實施例的說明，依據實際需求，而選用前述構件，以達到所需的技術效果。
綜上所述，本發明之反射層除了可具有電性效能以電性連接相鄰兩發光二極體之外，亦具有高反射效率可反射從發光二極體之發光層所發出的光線。因此，相較於習知之高壓發光二極體而言，本發明之發光裝置可具有較佳的發光效率。
雖然本發明已以實施例揭露如上，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，當可作些許之更動與潤飾，故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。
100a、100b、100c、100d、100e‧‧‧發光裝置
110a、110b‧‧‧基板
112a、112b‧‧‧上表面
113b‧‧‧凹陷
115b‧‧‧底部
120‧‧‧發光單元
120a‧‧‧第一發光二極體
120b‧‧‧第二發光二極體
121a‧‧‧第一半導體層
121b‧‧‧第三半導體層
122a‧‧‧第一半導體元件層
122b‧‧‧第二半導體元件層
123a‧‧‧第二半導體層
123b‧‧‧第四半導體層
124a‧‧‧第一電極
124b‧‧‧第三電極
125a‧‧‧第一發光層
125b‧‧‧第二發光層
126a‧‧‧第二電極
127a‧‧‧第一側壁
127b‧‧‧第二側壁
130a、130b、130c、130d、130e‧‧‧絕緣層
140a、140b、140c、140d、140e‧‧‧電流分佈層
150a、150b‧‧‧反射層
160‧‧‧阻障層
C‧‧‧凹部
圖1繪示為本發明之一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。
圖2繪示為本發明之另一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。
圖3繪示為本發明之又一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。
圖4繪示為本發明之再一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。
圖5繪示為本發明之更一實施例之一種發光裝置的剖面的示意圖。
100b‧‧‧發光裝置
110a‧‧‧基板
112a‧‧‧上表面
120‧‧‧發光單元
120a‧‧‧第一發光二極體
120b‧‧‧第二發光二極體
121a‧‧‧第一半導體層
121b‧‧‧第三半導體層
122a‧‧‧第一半導體元件層
122b‧‧‧第二半導體元件層
123a‧‧‧第二半導體層
123b‧‧‧第四半導體層
124a‧‧‧第一電極
124b‧‧‧第三電極
125a‧‧‧第一發光層
125b‧‧‧第二發光層
126a‧‧‧第二電極
127a‧‧‧第一側壁
127b‧‧‧第二側壁
130b‧‧‧絕緣層
140b‧‧‧電流分佈層
150b‧‧‧反射層
160‧‧‧阻障層
C‧‧‧凹部
Claims (17)
- 一種發光裝置，包括：一基板，具有一上表面；多個發光單元，配置於該基板的該上表面上，該些發光單元包括：至少一第一發光二極體，其中該第一發光二極體包括一第一半導體元件層、一第一電極以及一第二電極，該第一半導體元件層包括一第一半導體層、一第一發光層以及一第二半導體層，該第一發光層配置於該第一半導體層與該第二半導體層之間，該第一電極位於該第一半導體層上，且該第二電極位於該第二半導體層上；以及至少一第二發光二極體，其中該第一發光二極體的一第一側壁與該第二發光二極體的一第二側壁彼此相鄰且定義出一凹部，該凹部暴露出該基板的部分該上表面；一絕緣層，至少覆蓋該第一發光二極體的該第一側壁與該第二發光二極體的該第二側壁上；一電流分佈層，覆蓋該凹部，且至少覆蓋部分該第二發光二極體；一反射層，覆蓋該電流分佈層，且電性連接該第一發光二極體與該第二發光二極體；以及一阻障層，配置於該反射層上以及該第一發光二極體的該第二電極與該第二半導體層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該阻障層的材質包括鎢、鎢化鈦或鎢化鈦/鉑。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該絕緣層更覆蓋被該凹部所暴露出之該基板的部分該上表面，且該電流分佈層延伸覆蓋部分該第一發光二極體。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該電流分佈層並未覆蓋該第一發光二極體。
- 如申請專利範圍第4項所述之發光裝置，其中該絕緣層更覆蓋被該凹部所暴露出之該基板的部分該上表面。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板的該上表面具有一凹陷，該凹陷對應該凹部設置，且該絕緣層更延伸至該凹陷內且覆蓋該凹陷。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該基板的該上表面具有一四陷，該凹陷對應該凹部設置，而該絕緣層更延伸至該凹陷內且未覆蓋該凹陷的一底部，該電流分佈層更覆蓋該凹陷的該底部。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該絕緣層更覆蓋部分該第一半導體層，而該電流分佈層更覆蓋部分該第一電極。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第二發光二極體包括一第二半導體元件層以及一第三電極，該第二半導體元件層包括一第三半導體層、一第二發光層以及一第四半導體層，該第二發光層配置於該第三半導體層與該第四半導體層之間，該第三電極位於該第三半導體 層上，該絕緣層更覆蓋部分該第四半導體層，該電流分佈層覆蓋部分該第四半導體層，且該電流分佈層與該第四半導體層形成歐姆接觸。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一發光二極體的該第一側壁與該第二發光二極體的該第二側壁分別為一傾斜側壁或一垂直側壁。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該絕緣層的材質包括氧化矽或氧化鈦。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該絕緣層是由兩種以上不同折射率材料所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該電流分佈層的材質包括鎳/金、氧化銦錫、氧化鎘錫、氧化銻錫、氧化鋅或上述之組合。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該反射層的材質包括銀、鈦、鋁、金、鉻、鎳、鉑或其合金。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該反射層是由多層具有不同反射率材料之金屬或金屬合金所組成。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一發光二極體與該第二發光二極體以串聯或並聯的方式電性連接。
- 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中該第一發光二極體與該第二發光二極體皆為一覆晶式發光二極體。
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