TWI532215B - 發光二極體元件 - Google Patents

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TWI532215B TW102148365A TW102148365A TWI532215B TW I532215 B TWI532215 B TW I532215B TW 102148365 A TW102148365 A TW 102148365A TW 102148365 A TW102148365 A TW 102148365A TW I532215 B TWI532215 B TW I532215B
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Description

發光二極體元件
本發明係有關於一種發光二極體元件，特別是有關於發光二極體元件內複數發光二極體晶片之間的連接架構。
一般而言，發光二極體元件具有複數個發光二極體晶片。在習知的發光二極體元件中，同一行上每兩個相鄰的發光二極體晶片之間係通過單一通道電極方式來串聯。然而，在此單一通道電極的串聯設計下，當一行上任一組相鄰的兩發光二極體晶片之間的單一通道電極斷線時，會造成同一列上其他的發光二極體無法正常工作。此外，當一行上任一組兩相鄰的發光二極體晶片之間的單一通道電極具有較大的等效電阻時，此通道電極上的電壓具有較大的偏高幅度。
因此，此期望提出一種發光二極體元件，其複數發光二極體晶片之間的連接架構可避免上述通道電極的斷線與電壓偏高的問題。
本發明提供一種發光二極體元件，其包括基板、N個發光二極體晶片、以及至少一第一連接線和至少一第二連接線。N個發光二極體晶片排列於基板上。每一發光二極體晶片包括第一型半導體層、主動層、第二型半導體層、第一電極、 以及第二電極。第一型半導體層設於基板上。主動層設於部分第一型半導體層上，並且裸露出部分第一型半導體層表面。第二型半導體層設於主動層上。第一電極設於第一型半導體層上。第二電極設於第二型半導體層上且鄰近於第二型半導體層遠離第一電極之側邊。上述至少一第一連接線和上述至少一第二連接線分別連接複數發光二極體晶片中彼此相鄰的第i個發光二極體晶片之第一電極及第(i+1)個發光二極體晶片之第二電極，其中i、N均為自然數，N≧2，且1≦i≦N-1。
1‧‧‧發光二極體元件
10(1,1)…10(P,Q)‧‧‧發光二極體晶片
11‧‧‧行
21、22‧‧‧連接線
30‧‧‧基板
31‧‧‧緩衝層
32‧‧‧N型半導體層
33‧‧‧主動層
34‧‧‧P型半導體層
35、36、35’、36’‧‧‧電極
37‧‧‧絕緣層
40‧‧‧指狀部
41、42‧‧‧端點
51、52、53‧‧‧行
60‧‧‧凹處
100‧‧‧矩陣
320‧‧‧裸露表面
340、341‧‧‧側邊
R21、R22‧‧‧電阻
W21、W22‧‧‧連接線的線路寬度
W35、W36‧‧‧電極的線路寬度
W320‧‧‧裸露部分的表面寬度
第1圖表示根據本發明一實施例，配置在同一行彼此串聯的複數發光二極體晶片的俯視圖。
第2圖表示根據本發明一實施例，配置在同一行彼此串聯的發光二極體晶片的等效電路。
第3圖表示根據本發明一實施例，配置在同一行彼此串聯的複數發光二極體晶片的結構剖面圖。
第4圖表示根據本發明另一實施例，配置在同一行彼此串聯的複數發光二極體晶片的俯視圖。
第5圖表示根據本發明一實施例的發光二極體元件。
為使本發明之上述目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。
第1圖係表示根據本發明一實施例，配置在同一行(行11)彼此串聯的複數發光二極體晶片的俯視圖。參閱第1圖，在本發明的一實施例中，發光二極體晶片10(1,1)的第一電極35、後一發光二極體晶片10(1,2)的第二電極36、以及連接線21與22之間的連接形成的構形(configuration)，其俯視圖呈現環狀。發光二極體晶片10(1,2)的第一電極35、後一發光二極體晶片10(1,3)的第二電極36、以及連接線21與22之間的連接形成的構形，其俯視圖也呈現環狀。在第1圖的實施例中，每一發光二極體晶片的第二電極36包括一指狀部40，其朝向各自的第一電極35方向延伸。第2圖係表示在列11上發光二極體晶片10(1,1)~10(1,3)的等效電路。在第2圖中，電阻R21表示連接線21的等效電組，且電阻R22表示連接線22的等效電組。
參閱第2圖，端點41連接發光二極體晶片10(1,1)的第二電極36，且端點42連接發光二極體晶片10(1,3)的第一電極35。端點41連接正極，而端點42連接負極，使得串聯的發光二極體發光。
參閱第3圖，本發明一實施例之剖面圖，每一發光二極體晶片10(1,1)~10(1,3)包括緩衝層31、N型半導體層32、主動層33、P型半導體層34、第一電極35、以及第二電極36。每一個緩衝層31設於基板30上。N型半導體層32設於對應的緩衝層31上。主動層33設於部份的對應N型半導體層32上，使得部份的對應N型半導體層32裸露出。P型半導體層34則設於對應的主動層33上。第一電極35設於對應的N型半導體層32的裸露部分上。P型半導體層34具有兩側邊340與341，其一側邊340鄰 近對應的第一電極35，而另一側邊341遠離對應的第一電極35。第二電極36係設於P型半導體層34上且鄰近側邊341。
根據上述，發光二極體晶片10(1,2)透過連接線21與22連接前一個以及後一個發光二極體晶片。由於發光二極體晶片10(1,1)與10(1,3)分別為行11的第一個與最後一個發光二極體晶片，因此，發光二極體晶片10(1,1)與10(1,3)僅與前一或後一發光二極體晶片連接。在第1圖的實施例中，發光二極體晶片10(1,1)的第二電極36’不與其他發光二極體晶片連接而與外部正電極電性連接，其構形(configuration)可不同於其他發光二極體晶片10(1,2)與(1,3)的構形。發光二極體晶片10(1,3)的第一電極35’也不與其他發光二極體晶片連接而與外部負電極電性連接，其構形可不同於其他發光二極體晶片10(1,1)與(1,2)的構形。
在本發明的一實施例中，連接線21的線路寬度W21與連接線22的線路寬度W22等於第一電極35的線路寬度W35或第二電極36的線路寬度W36。如第1圖的實施例，連接線21的線路寬度W21與連接線22的線路寬度W22都等於第一電極35的線路寬度W36或第二電極36的線路寬度W36，且第一電極35的線路寬度W35與第二電極36的線路寬度W36彼此相等。因此，連接線21的線路寬度W21、連接線22的線路寬度W22、第一電極35的線路寬度W35、與第二電極36的線路寬度W36彼此相等。而在另一實施例中，第一電極35的線路寬度W35與第二電極36的線路寬度W36可不相等。
為了避免連接線21與22斷線或者等效電阻變大，連 接線21的線路寬度W21與連接線22的線路寬度W22大於第一電極35的線路寬度W35或第二電極36的線路寬度W36。在一實施例中，連接線21的線路寬度W21與連接線22的線路寬度W22都大於第一電極35的線路寬度W35或第二電極36的線路寬度W36，且第一電極35的線路寬度W35與第二電極36的線路寬度W36彼此相等。因此，連接線21的線路寬度W21與連接線22的線路寬度W22都大於第一電極35的線路寬度W35與第二電極36的線路寬度W36。而在另一實施例中，第一電極35的線路寬度W35與第二電極36的線路寬度W36可不相等。
根據第3圖所示每一發光二極體晶片的結構配置，主動層33的配置使得部分的N型半導體層32裸露。參閱第3圖與第1圖，在一實施例中，N型半導體層32裸露部分的表面寬度W320小於15微米。在另一實施例中，N型半導體層32接近於第二電極36的裸露部分的表面寬度也小於15微米。
在第1圖的實施例中，第一電極35係配置在N型半導體層32的邊緣與P型半導體層34的邊緣之間。而在其他實施例中，N型半導體層32係裸露於一溝槽中60中，更詳而言之，溝槽60係為蝕刻N型半導體32上的主動層33和P型半導體層34而形成，第一電極35係設於溝槽60內，如第4圖所示。
第5圖係表示根據本發明一實施例的發光二極體元件1。發光二極體元件1具有複數個(即N個)發光二極體晶片10，其中，N為自然數，且N≧2。這些發光二極體晶片10(1,1)~10(P,Q)配置於基板30上且排列成P行×Q列的矩陣100其中，P以及Q為大於或等於2的自然數，P×Q等於N。如第5圖所示，配 置在矩陣100的第一行第一列位置的發光二極體晶片為發光二極體元件1的第一個發光二極體晶片10(1,1)；配置在矩陣100的第一行第二列位置的發光二極體晶片為發光二極體元件1的第二個發光二極體晶片10(1,2)；配置在矩陣100的第P行第Q列位置的發光二極體晶片為發光二極體元件1的第N個發光二極體晶片10(P,Q)。以下將以3行×3列的矩陣100(即P=3，Q=3)來說明本案實施例的發光二極體元件1。
參閱第5圖，配置在同一行上的發光二極體晶片彼此串聯在一起，同一行最後一個發光二極體晶片與相鄰行的第一個發光二極體晶片串聯在一起。詳細來說，發光二極體元件1的第一至第三個發光二極體晶片10(1,1)、10(1,2)、與10(1,3)配置在同一行51且透過連接線21與22而彼此連接在一起；第四至第六個發光二極體晶片10(2,1)、10(2,2)、與10(2,3)配置在同一行52且透過連接線21與22彼此連接在一起；發光二極體元件1的第七至第九個發光二極體晶片10(3,1)、10(3,2)、與10(3,3)配置在同一行53且透過連接線21與22彼此連接在一起。第一行51的發光二極體晶片10(1,3)與第二行52的發光二極體晶片10(2,3)串聯，且第二行52的發光二極體晶片10(2,1)、10(2,2)、與10(2,3)排列方向和第一行51相反。相同地，第二行52的發光二極體晶片10(2,1)與第三行53的發光二極體晶片10(3,1)串聯，且第三行53的發光二極體晶片10(3,1)、10(3,2)、與10(3,3)排列方向和第二行52相反。因此，排列成三行的發光二極體晶片彼此串聯，且發光二極體晶片於串聯中的兩端再分別與外部電極電性連接。每一行上的發光二極體晶片的結構與連接方式皆相同，相 鄰行的排列方向相反。以下將以配置在行51的發光二極體晶片10(1,1)、10(1,2)、與10(1,3)為例並參閱第3圖來說明一行上發光二極體晶片之間的連接配置。
如第3圖所示，對於相鄰的發光二極體晶片10(1,1)(第一個發光二極體晶片)與10(1,2)(第二個發光二極體晶片)而言，連接線21與22分別連接發光二極體晶片10(1,1)的第一電極35以及後一個發光二極體晶片10(1,2)的第二電極36。對於相鄰的發光二極體晶片10(1,2)(第二個發光二極體晶片)與10(1,3)(第三個發光二極體晶片)而言，連接線21與22分別連接發光二極體晶片10(1,2)的第一電極35以及後一個發光二極體晶片10(1,3)的第二電極36。在第3圖中，由於是發光二極體10(1,1)~10(1,3)的結構剖面圖，因此，一組連接線21與22係以一連接線結構來表示。參閱第3圖，發光二極體元件1還包括絕緣層37，其形成在連接線21與22下方，用來隔絕連接線21與22和第一電極35與第二電極36接觸以外的區域。在此實施例中，由於發光二極體晶片10(1,1)為行51的第一個發光二極體晶片，因此，發光二極體晶片10(1,1)之前不具有其他發光二極體晶片。根據發光二極體晶片10(1,1)的配置，其第二電極36’可連接外部正電極。此外，由於發光二極體晶片10(1,3)為行51的最後一個發光二極體晶片，因此，發光二極體晶片10(1,3)之後不具有其他發光二極體晶片。在此情況下，發光二極體晶片10(1,3)的第一電極35’係連接外部負電極。
本發明提出發光二極體晶片的結構以及每兩相鄰發光二極體晶片之間的連接。根據上述實施例，一組連接線21 與22分別連接在同一行中彼此相鄰的第i個發光二極體晶片的第一電極35及第(i+1)個發光二極體晶片的第二電極36，其中，i為自然數，且1≦i≦N-1。因此可得知，在彼此相鄰的兩發光二極體晶片之間是透過兩連接線(即兩通道)來彼此連接。如此一來，當此兩連接線中任一者斷線時，驅動電流仍可透過未斷線的連接線流動，使得同一行上的其他發光二極體晶片不受斷線的影響而可正常的工作。此外，在彼此相鄰的兩發光二極體晶片之間的兩連接線在電路等效上為兩並聯的電阻。當任一連接線的等效電阻變大時，兩連接線上的電壓偏移幅度較小。
本發明雖以較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明的範圍，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，當可做些許的更動與潤飾，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(1,1)…10(1,3)‧‧‧發光二極體晶片
21、22‧‧‧連接線
30‧‧‧基板
32‧‧‧N型半導體層
34‧‧‧P型半導體層
35、36‧‧‧電極
40‧‧‧指狀部
W21、W22‧‧‧連接線的線路寬度
W35、W36‧‧‧電極的線路寬度
W320‧‧‧裸露表面的寬度

Claims (8)

  1. 一種發光二極體元件，包括：一基板；N個發光二極體晶片，排列於該基板上，其中，每一該等發光二極體晶片包括：一第一型半導體層，設於該基板上；一主動層，設於部分該第一型半導體層上，並且裸露出部分該第一型半導體層表面；一第二型半導體層，設於該主動層上；一第一電極，設於該第一型半導體層上；以及一第二電極，設於該第二型半導體層上且鄰近於該第二型半導體層遠離該第一電極之一側邊；以及至少一第一連接線和至少一第二連接線，分別連接該等發光二極體晶片中彼此相鄰的第i個發光二極體晶片之該第一電極及第(i+1)個發光二極體晶片之該第二電極，其中i、N均為自然數，N≧2，且1≦i≦N-1。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該第i個發光二極體晶片之該第一電極、該第(i+1)個發光二極體晶片之該第二電極及分別與其相連接之該第一、第二連接線所形成之構形(configuration)，其俯視圖呈現一環狀。
  3. 如申請專利範圍第2項所述之發光二極體元件，其中，每一個該第二電極更包含有一朝向對應的該第一電極方向延伸的指狀部。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該第一、第二連接線之線路寬度等於或大於其所連接的該第一或第二電極之線路寬度。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光二極體元件，其中，該第一型半導體層其裸露部分的表面寬度小於15微米。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光二極體元件，其中，該些發光二極體晶片是排列成一P行×Q列的矩陣，其中P、Q為大於或等於2的自然數，P×Q等於N，且第一個的該發光二極體晶片是位在第一行第一列的位置，而第N個的該發光二極體晶片是位在該第P行第Q列的位置。
  7. 如申請專利範圍第1至6項中任一項所述之發光二極體元件，其中，該第一型為N型，該第二型為P型。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之發光二極體元件，更包含一絕緣層，形成於該第一、第二連接線下方，以絕隔該第一、第二連接線與該第一、第二電極連接處以外的區域。
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