TWI569479B - 發光元件 - Google Patents

Description

發光元件

本發明是有關於一種半導體元件，且特別是有關於一種發光元件。

習知的發光二極體元件是先將發光二極體晶片置於一載體上，再透過點膠方式將封裝膠體形成於發光二極體晶片上，因此其外形會呈一半球狀輪廓，故發光二極體元件會具有較大的寬度(即載板的寬度)以及較大的高度(即弧狀的封裝膠體)。也就是說，發光二極體元件具有較大的體積，無法符合現今元件薄型化與微小化的需求。另一方面，在上述的發光二極體元件中，可藉由在封裝膠體中填加螢光顆粒來實現不同的發光二極體元件的出光顏色。然而，封裝膠體內的螢光顆粒容易受到重力影響，在封裝膠體未固化前沉澱至發光二極體晶片上，造成螢光顆粒不均勻地分佈於封裝膠體內。如此一來，使得封裝後的發光二極體元件產生出光不均的現象，因而無法有效的提升其出光效率與演色性。

本發明提供一種發光元件，其具有較小的體積與較佳的出光演色性。

本發明的發光元件，其包括一磊晶結構以及一片狀波長轉換層。片狀波長轉換層配置於磊晶結構上，且至少包括一第一波長轉換單元層以及一第二波長轉換單元層。第一波長轉換單元層位於第二波長轉換單元層與磊晶結構之間。第一波長轉換單元層的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層的放射峰值波長，且第二波長轉換單元層的波形半高寬(Full Width Half Magnitude,FWHM)大於第一波長轉換單元層的波形半高寬。

在本發明的一實施例中，上述的第一波長轉換單元層包括一波長轉換物質以及一膠體，第一波長轉換單元層以100%的組成成分總百分比計算，波長轉換物質的重量百分比為60%至95%，第一波長轉換單元層的厚度介於波長轉換物質的平均粒徑之1.2至3倍。

在本發明的一實施例中，上述的片狀波長轉換層更包括一第三波長轉換單元層。第三波長轉換單元層配置於第一波長轉換單元層與第二波長轉換單元層之間，其中第三波長轉換單元層的放射峰值波長小於第一波長轉換單元層的放射峰值波長，且第三波長轉換單元層的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層的放射峰值波長。

在本發明的一實施例中，上述的第三波長轉換單元層的 波形半高寬小於第二波長轉換單元層的波形半高寬，且第三波長轉換單元層的波形半高寬大於第一波長轉換單元層的波形半高寬。

在本發明的一實施例中，上述的第一波長轉換單元層的厚度小於第二波長轉換單元層的厚度。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件，更包括一黏著層。黏著層配置於第一波長轉換單元層與第二波長轉換單元層之間，且黏著層的厚度為第一波長轉換單元層的厚度的0.3至0.7倍。

在本發明的一實施例中，上述的片狀波長轉換層的蕭氏硬度(Shore Durometer hardness)介於Shore D 30至Shore D 90之間。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一基板以及一電極連接層。基板具有彼此相對的一上表面與一下表面，且具有多個貫穿基板且連接上表面與下表面的導電通孔。電極連接層配置於基板的上表面且電性連接導電通孔。各導電通孔與電極連接層之間具有至少一空間，其中電極連接層具有一連接層、至少一第一電極、至少一第二電極。第一電極與第二電極彼此分離且連接連接層，而連接層具有至少一暴露出基板的上表面的緩衝區。磊晶結構配置於電極連接層上並與電極連接層電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的片狀波長轉換層的邊緣與基板的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述的電極連接層的邊緣與基板的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述的磊晶結構具有一粗糙表面，且粗糙表面與片狀波長轉換層之間具有微米級的空洞。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一光學耦合層。光學耦合層配置於片狀波長轉換層與磊晶結構之間，其中光學耦合層具有一粗糙表面，且粗糙表面與片狀波長轉換層或磊晶結構之間具有微米級的空洞。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一色彩混合層。色彩混合層配置於片狀波長轉換層上，其中色彩混合層的邊緣與片狀波長轉換層的邊緣切齊，且色彩混合層的厚度為第一波長轉換單元層厚度的3至6倍。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一絕緣層。絕緣層配置於電極連接層上且絕緣第一電極與第二電極。磊晶結構包括一第一型半導體層、一發光層以及一第二型半導體層。第一型半導體層配置於絕緣層上，其中第一電極穿過絕緣層而與第一型半導體層電性連接。發光層配置於第一型半導體層上。第二型半導體層配置於發光層上，其中第二電極穿過絕緣層、第一型半導體層以及發光層而與第二型半導體層電性連接。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括一絕緣保護層。絕緣保護層覆蓋第一型半導體層的邊緣、發光層的邊緣及第二型半導體層的邊緣，其中絕緣保護層的邊緣與基板的邊緣 切齊。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括多個電極墊。電極墊配置於基板的上表面，電極墊連接導電通孔與電極連接層，電極墊於基板上的正投影與連接層於基板上的正投影完全重疊且投影面積相同。

在本發明的一實施例中，上述的發光元件更包括多個接墊。接墊配置於基板的下表面且連接導電通孔，接墊之間的距離寬度大於電極墊之間的距離寬度。

基於上述，由於本發明的片狀波長轉換層至少包括第一波長轉換單元層以及一第二波長轉換單元層，其中第一波長轉換單元層的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層的放射峰值波長，且第二波長轉換單元層的波形半高寬大於第一波長轉換單元層的波形半高寬。此種放射波長由長波長排到短波長的排列方式，因為第一波長轉換單元層的放射光的能量較低，因此不會被第二波長轉換單元層吸收。再者，由於放射波形的半高寬由小排到大，由此可避免第一波長轉換單元層的放射光波長涵蓋到第二波長轉換單元層的吸收波段。如此一來，發光元件混光後的波段涵蓋範圍較廣，可具有更佳的出光效率以及演色性。

為讓本發明的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。

100、100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h、100i、100j、100k、100l、100m、100n、100o、100p‧‧‧發光元件

110a、110f、110g、110h‧‧‧基板

111‧‧‧邊緣

112‧‧‧上表面

114‧‧‧下表面

116a、116f、116g、116h‧‧‧導電通孔

117f、117g、117h‧‧‧空間

118‧‧‧底面

120a、120d‧‧‧電極連接層

121‧‧‧邊緣

122a、122d‧‧‧第一電極

124a、124d‧‧‧第二電極

126a‧‧‧連接層

130‧‧‧絕緣層

140‧‧‧第一型半導體層

150‧‧‧發光層

160‧‧‧第二型半導體層

170‧‧‧接墊

172‧‧‧電極墊

180、180a、180o、180p‧‧‧片狀波長轉換層

181‧‧‧邊緣

182、182a、182o、182p‧‧‧第一波長轉換單元層

184a、184o、184p‧‧‧第三波長轉換單元層

186、186a、186o、186p‧‧‧第二波長轉換單元層

187、188‧‧‧黏著層

190j、190l、190m‧‧‧光學耦合層

191‧‧‧粗糙表面

210‧‧‧歐姆接觸層

220‧‧‧反射層

230‧‧‧絕緣保護層

231‧‧‧邊緣

240‧‧‧色彩混合層

B‧‧‧空隙

E‧‧‧磊晶結構

E1‧‧‧粗糙表面

S‧‧‧緩衝區

O‧‧‧開口

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖1B(a)及圖1B(b)分別繪示為本發明的一實施例的一第一波長轉換單元層和第二波長轉換單元層的放射光譜圖。

圖1C繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖2繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖3繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖4繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的電極的俯視示意圖。

圖5繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖6繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖7繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖8繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖9繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意 圖。

圖10繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖11繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖12繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖13繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖14繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖15繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖16繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。

圖1A繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請參考圖1A，在本實施例中，發光元件100包括一磊晶結構E以及一片狀波長轉換層180。詳細來說，片狀波長轉換層180配置於磊晶結構E上，且包括至少一第一波長轉換單元層182以及一第二波長轉換單元層186。其中，第一波長轉換單元層182 位於第二波長轉換單元層186與磊晶結構E之間，第一波長轉換單元層182的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層186的放射峰值波長，且第二波長轉換單元層186的波形半高寬大於第一波長轉換單元層182的波形半高寬。

更具體來說，請參閱圖1B(a)與圖1B(b)，當磊晶結構E例如發出藍光時，第二波長轉換單元層186例如為一綠光波長轉換單元層，具有一波長介於470奈米到560奈米之間的放射峰值波長，且其波形半高寬介於80奈米到120奈米之間，而第一波長轉換單元層182例如為一紅光波長轉換單元層，具有一波長介於600奈米到700奈米之間的放射峰值波長，且其波形半高寬介於50奈米到100奈米之間，其中第一波長轉換單元層182的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層186的放射峰值波長。此種放射波長由長波長排到短波長的排列方式，因為第一波長轉換單元層182的放射光的能量較低，因此不會被第二波長轉換單元層186吸收。再者，由於放射波形的半高寬由小排到大，由此可避免第一波長轉換單元層182的放射光波長涵蓋到第二波長轉換單元層186的吸收波段。如此一來，發光元件100混光後的波段涵蓋範圍較廣，可具有更佳的演色性。

此外，本實施例的第一波長轉換單元層182是由一波長轉換物質以及一膠體(未繪示)所組成，其中當第一波長轉換單元層以100%的組成成分總百分比計算，則波長轉換物質的重量百分比為60%至95%，且第一波長轉換單元層的厚度介於波長轉換物質 的平均粒徑之1.2至3倍。藉由高濃度的波長轉換物質的配比，可提高波長轉換膠體中的固含量，降低第一波長轉換單元層182的厚度，使波長轉換時產生的熱不易蓄積於第一波長轉換單元層182內。此處，本實施例的第二波長轉換單元層186亦可比照第一波長轉換單元層182的厚度與組成比例。

特別說明的是，於其他實施例中，亦可如圖1C所示，本實施例的發光元件100a可更包括一第三波長轉換單元層184a，其中第三波長轉換單元層184a配置於第一波長轉換單元層182a與第二波長轉換單元層186a之間。第三波長轉換單元層184a的放射峰值波長小於第一波長轉換單元層182a的放射峰值波長，且第三波長轉換單元層184a的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層186a的放射峰值波長，第三波長轉換單元層184a的波形半高寬小於第二波長轉換單元層186a的波形半高寬，第三波長轉換單元層184a的波形半高寬大於第一波長轉換單元層182a的波形半高寬。

更具體來說，第三波長轉換單元層184a可例如是黃光波長轉換單元層，具有一波長介於550奈米到600奈米的放射峰值波長，此種排列可使得經具有最長的放射峰值波長的第一波長轉換單元層182a轉換後的光，不會被具有次長的放射峰值波長的第三波長轉換單元層184a和最短的峰值波長的第二波長轉換單元層186a所吸收，使發光元件100a有更佳的出光效率，且可保留至少三種不同波長區域的峰值波長，使本發明的發光元件100a具有更佳的演色性。當然，於其他實施例中，第一波長轉換單元層182a、 第二波長轉換單元層186a以及第三波長轉換單元層184a也可以是其他顏色的波長轉換單元層，於此並不加以限制其顏色。此處，各第一、第三、第二波長轉換單元層182a、184a、186a的厚度例如是介於5微米至80微米之間，較佳地，厚度介於20微米至60微米之間。

進一步而言，於圖1A與圖1C中，發光元件100、100a更包括一基板110a、一電極連接層120a以及多個接墊170。詳細來說，基板110a具有彼此相對的一上表面112與一下表面114以及多個貫穿基板110a且連接上表面112與下表面114的導電通孔116a。電極連接層120a配置於基板110a的上表面112且電性連接導電通孔116a，其中電極連接層120a包括至少一第一電極122a、至少一第二電極124a以及一連接層126a，而第一電極122a與第二電極124a彼此分離且連接於連接層126a，且磊晶結構E配置於電極連接層120a上並與電極連接層120a電性連接。接墊170配置於基板110a的下表面114上且連接導電通孔116a。

此外，本實施例的發光元件100、100a可更包括一絕緣層130，配置於電極連接層120a上且絕緣第一電極122a與第二電極124a，電極連接層120a的連接層126a具有至少一緩衝區S，其中緩衝區S位於絕緣層130、連接層126a以及基板110a間，且暴露出基板110的上表面112。本實施例的磊晶結構E包括一第一型半導體層140、一發光層150以及一第二型半導體層160。第一型半導體層140配置於絕緣層130上，其中第一電極122a穿過絕 緣層130而與第一型半導體層140電性連接。發光層150配置於第一型半導體層140上。第二型半導體層160配置於發光層150上，其中第二電極124a穿過絕緣層130、第一型半導體層140以及發光層150而與第二型半導體層160電性連接。此處，磊晶結構E的厚度例如是介於3微米至15微米之間，較佳地，厚度介於4微米至8微米之間。

如圖1A與圖1C所示，本實施例的片狀波長轉換層180、180a的邊緣181與基板110a的邊緣111切齊，且片狀波長轉換層180、180a是配置於最外側，故可藉由使用具有高濃度的波長轉換物質的封裝膠體，再製作成薄型且高硬度之片狀波長轉換層180、180a，其硬度以蕭氏硬度計來測量介於Shore D 30至Shore D 90之間，據此可同時達到輕薄化且保護發光元件100、100a之目的。此處，第一波長轉換單元層182、182a以及第二波長轉換單元層186、186a與基板110a皆是橫向延伸的平面結構，因此相較於習知透過封裝膠體來封裝發光晶片，而形成具有弧狀外形的封裝膠體的發光元件而言，本實施例的發光元件100、100a可具有較薄的厚度與較小的體積。再者，本實施例的基板110a可具有較佳的散熱效果，其熱傳導係數大於10W/m-K的基板，且基板110a也可為一電阻率大於1010Ω．m的絕緣基板。此處，基板110a例如是陶瓷基板或藍寶石基板。較佳地，基板110a為散熱、絕緣效果兼具的陶瓷基板。基板110a的厚度例如是介於100微米至700微米之間，較佳地，介於100微米至300微米之間。如圖1A與圖 1C所示，本實施例的導電通孔116a是於基板110a的貫孔中填入導電材料所形成，其中導電材料例如是銅、金等金屬材料。基板110a的導電通孔116a的相對兩端分別電性連接至電極連接層120a與接墊170，其中導電通孔116a的剖面輪廓可依據其製作方式而有不同的形狀。舉例來說，若採用機械鑽孔法，則所呈現的導電通孔的剖面輪廓為長方形(未繪示)；若採用雷射鑽孔法，則所呈現在的導電通孔116a的剖面輪廓則呈現梯形，如圖1A與圖1C所示。而，若採用雷射鑽孔法，雷射光燒蝕的方向也會影響導電通孔的剖面輪廓。舉例來說，若是由基板110a的上表面112來照射雷射光，則導電通孔的剖面輪廓會呈現上寬下窄的倒梯形(未繪示)；若是由基板110a的下表面114來照射雷射光，則導電通孔116a的剖面輪廓會呈現上窄下寬的正梯形，如圖1A與圖1C所示。上述所述的導電通孔的剖面輪廓皆屬於本發明所欲保護之範圍，並不以本實施例所繪示的導電通孔116a的剖面輪廓為限。

再者，本實施例的電極連接層120a的第一電極122a例如是一P型電極，而第二電極124a例如是一N型電極，但並不以此為限。此處，第一電極122a與第二電極124a的材料可選自鉻、鉑、金、上述材料的合金及上述材料的組合。而，連接層126a配置於基板110a與第一電極122a之間以及基板110a與第二電極124a之間，其中連接層126a的材料可選自鈦、金、銦、錫、鉻、鉑、上述材料的合金及上述材料的組合。需說明的是，第一電極122a、第二電極124a及連接層126a可為同一材料，亦可為不同 材料，可一體成型製作，亦可分開製作，於此並不加以限制。如圖1A與圖1C所示，與第二電極124a連接的部分連接層126a於基板110a上的正投影面積大於與第一電極122a連接的部分連接層126a於基板110a上的正投影面積。也就是說，本實施例的與第二電極124a連接的部分連接層126a的面積大於與第一電極122a連接的部分連接層126a的面積。特別是，本實施例的第一電極122a與第二電極124a是位於同一側，即皆位於第一型半導體層140的一側上。

於本實施例中，電極連接層120a可具有緩衝區S，且緩衝區S是位於連接層126a、基板110a與絕緣層130之間。此處，緩衝區S具體為一空隙。於發光元件100、100a的製作過程中，緩衝區S可作為不同熱膨脹係數的材料之間的緩衝，降低在不同溫度變化操作下的熱應力效應，可藉此提高本實施例的發光元件100、100a的結構可靠度。特別說明的是，緩衝區S與連接層126a於基板110a上的正投影面積等於基板110a的上表面112面積。

此外，本實施例的磊晶結構E中，第一型半導體層140例如是一P型半導體層，而第二型半導體層160例如是一N型半導體層，但並不以為限。此磊晶結構E的邊緣可小於或等於基板110a的邊緣111，較佳地，磊晶結構E的於基板110a上的正投影面積為基板110a的上表面112面積的0.8倍至1倍之間。另外，由於本實施例的接墊170是位於基板110a的下表面114上，因此發光元件100、100a可透過這些接墊170與外部電路(未繪示) 電性連接，並可透過這些接墊170來將發光元件100、100a所產生的熱快速地傳遞至外界。另外特別說明的是，如圖1A與1C所示，本實施例的電極連接層120a的邊緣121可與基板110a的邊緣111切齊，且接墊170的邊緣可切齊基板110a的邊緣111。亦即，電極連接層120a、基板110a與接墊170的邊緣位於同一側面上，因此本實施例的發光元件100、100a的整體寬度較小，可具有較小的體積。

另外，為了提高整體發光元件100、100a的發光效率，亦可透過於片狀波長轉換層180、180a內添加擴散粒子或是反射粒子，來使得光線產生散射與反射的效果，此仍屬於本發明所欲保護之範圍。再者，由於本實施例的片狀波長轉換層180、180a具體化為一平面結構，因此整體發光元件100、100a的發光角度例如是小於140度，能具有較佳的光源準直性，於後續光學設計的應用上可具有較佳的彈性。

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繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖2與圖1C，本實施例的發光元件100b與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100b更包括一歐姆接觸層210，配置於第一型半 導體層140與絕緣層130之間。此外，本實施例的發光元件100b可更包括一反射層220，配置於歐姆接觸層210與絕緣層130之間。此處，歐姆接觸層210的設置可有效增進第一型半導體層140與反射層220之間的電性接觸，其中歐姆接觸層210的材料例如是鎳或氧化鎳。而，反射層220的材料例如是銀，可反射發光層150的發光，使出光效率更佳。特別說明的是，歐姆接觸層210亦可由一剖面圖案具體化為非週期性的島形圖案所構成(未繪示)，亦即與第一型半導體層140與第一電極122a與反射層220間存在空隙，可增加歐姆接觸層210與第一型半導體層140與第一電極122a與反射層220間的電性連接與接合。此外，本實施例的歐姆接觸層210的厚度與反射層220的厚度例如是介於1000埃至7000埃之間，較佳地，介於1000埃至3500埃之間。

圖3繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖3與圖2，本實施例的發光元件100c與圖2中的發光元件100b相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c更包括一絕緣保護層230，覆蓋第一型半導體層140的邊緣、發光層150的邊緣及第二型半導體層160的邊緣，其中絕緣保護層230的邊緣231與絕緣層130的邊緣實質上切齊。此處，絕緣保護層230的材料可為二氧化矽、矽化氮及上述材料之組合。絕緣保護層230的設置目的在於有效保護磊晶結構E的邊緣，以避免水氣及氧氣侵襲，可有效提高整體發光元件100c的產品可靠度。特別說明的是，本實施例中的絕緣保護層230進一 步覆蓋歐姆接觸層210與反射層220的邊緣，可使發光元件100c的可靠度更佳。

圖4繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的電極的俯視示意圖。請同時參考圖4與圖1C，本實施例的發光元件100d與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的電極連接層120d具有多個第一電極122d以及多個第二電極124d，其中每一第一電極122d的俯視輪廓為點狀，例如為圓點形，而每一第二電極124d的俯視輪廓為線狀與點狀的組合，例如為直線形與圓點形的組合。此處，本實施例的第二電極124d同時具有圓形俯視輪廓的電極以及線形俯視輪廓的電極，其中如圖4所示，這些電極圖案皆呈現彼此分離的狀態。由於本實施例的發光元件100d中的第二電極124d具有點狀與線狀俯視輪廓的電極圖案，因此可有效使電流分佈更為均勻且可有效降低正向電壓。

圖5繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖5與圖1C，本實施例的發光元件100e與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100e更包括多個電極墊172，配置於基板110a的上表面112上且連接導電通孔116a與電極連接層120a。其中，緩衝區S於基板110a上的正投影不重疊於電極墊172於基板110a上的正投影。接墊170配置於基板110a的下表面114且連接導電通孔116a，且接墊170之間的距離寬度大於電極墊172之間的距離寬度，由於電極墊172的寬度小於接墊170間的距離，因此與 連接層126a連接的面積較大，可提供連接層126a與基板110a之間更佳的連接，也可較快速地將磊晶結構E所產生的熱能向基板110a傳遞，以避免高溫而降低磊晶結構E的發光效率。詳細地說，電極墊172與電極連接層120a之連接層126a對應配置，電極墊172於基板110a上的正投影面積與連接層126a於基板110a上的正投影完全重疊且投影面積相同，且緩衝區S位於電極墊172、基板110a與連接層126a間。因此，於發光元件100e的製作過程中，緩衝區S可做為電極連接層120a與電極墊172於不同溫度操作變化下接合的緩衝，以增加發光元件100e的可靠性。其中電極墊172的材質可選自銅、鉻、鉑、金、上述材料的合金及上述材料的組合。

圖6繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖6與圖1C，本實施例的發光元件100f與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的基板110f的每一導電通孔116f具有至少一空間117f(圖6中示意的繪示兩個)，其中空間117f可作為導電通孔116f與電極連接層120a之間以及導電通孔116f與接墊170之間的緩衝。此處，圖6中的空間117f可靠近或連接基板110f的上表面112或下表面114，但並不以此為限。空間117f位於116f導電通孔內。

圖7繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖7與圖6，本實施例的發光元件100g與圖6中的發光元件100f相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例 的每一導電通孔116g的空間117g，由基板110g的上表面112往下表面114方向延伸且具有一底面118。也就是說，每一個導電通孔116g的空間117g具有一面向上表面112的開口O。此處，開口O連接導電通孔116g與電極連接層120a，可作為導電通孔116g與電極連接層120a之間在不同溫度變化製作過程中兩不同熱膨帳係數的材料之間的緩衝。

圖8繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖8與圖6，本實施例的發光元件100h與圖6中的發光元件100f相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的每一導電通孔116h的空間117h為貫穿基板110h且連接上表面112與下表面114的貫孔。於其他未繪示的實施例中，空間亦可存在於導電通孔116h之中而不接觸電極連接層120a或是接墊170，只要能使導電通孔116h與電極連接層120a或是接墊170間存在空間以做為緩衝，皆為本案所欲保護的範圍。

圖9繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖9與圖1C，本實施例的發光元件100i與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100i的磊晶結構E具有一粗糙表面E1，且粗糙表面E1直接接觸片狀波長轉換層180a。意即，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a所接觸的表面並非平整表面，粗糙表面E1與片狀波長轉換層180a之間具有微米級的空洞，透過此結構設計可使得磊晶結構E所產生的光產生散射效果，會使光線更均勻的進入片狀 波長轉換層180a，可有效提高整體發光元件100i的出光效率。此外，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的空隙可做為兩者之間的緩衝，且可增加磊晶結構E與片狀波長轉換層180a的接合效果，提高發光元件100i的可靠性。此處，若空洞的尺寸小於微米等級，如小於0.1微米，則散射效果不佳，若空洞的尺寸大於微米等級，如大於10微米，則空洞太大，磊晶結構E與片狀波長轉換膜180a的接合面積過低，接合效果反而不佳。

圖10繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖10與圖1C，本實施例的發光元件100j與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100j更包括一光學耦合層190j，其中光學耦合層190j配置於片狀波長轉換層180a與磊晶結構E的第二型半導體層160之間，用以增加發光元件100j的出光效率。此處，光學耦合層190j的厚度小於10微米，可做為磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的緩衝，且可使得磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間具有較佳的接合效果。此處，光學耦合層190j的邊緣與磊晶結構E的第二型半導體層160的邊緣切齊。

更具體來說，本實施例的光學耦合層190j的材質為氮化物材料，例如是氮化鎵；或者是，光學耦合層190j的材質與第二型半導體層160的材質實質上相同，將可具有較佳的接合效果，但於此並不加以限制。此外，為了提高整體發光元件100j的發光效率，亦可透過於光學耦合層190j內添加擴散粒子、反射粒子、 散射粒子或上述至少其中之二，來使磊晶結構E所產生的光線可產生散射、反射及擴散的效果，亦可改變光學耦合層190j與片狀波長轉換層180a與磊晶結構E間的折射率，使光學耦合層190j的折射率小於第二型半導體層160的折射率，且大於片狀波長轉換層180a的折射率，以增加出光效率，此仍屬於本發明所欲保護之範圍。

圖11繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖11與圖10，本實施例的發光元件100k與圖10中的發光元件100j相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100k的磊晶結構E具有一粗糙表面E1，且粗糙表面E1直接接觸光學耦合層190j。意即，磊晶結構E與光學耦合層190j所接觸的表面並非平整表面，粗糙表面E1與光學耦合層190j之間具有微米級的空洞，透過此結構設計可使磊晶結構E所產生的光產生散射效果，可有效提高整體發光元件100k的出光效率。此外，磊晶結構E與光學耦合層190j之間的空隙亦可作為兩元件層之間的緩衝區。此處，若空洞的尺寸小於微米等級，如小於0.1微米，則散射效果不佳，若空洞的尺寸大於微米等級，如大於10微米，則空洞太大，磊晶結構E與光學耦合層190j的接合面積過低，接合效果反而不佳。

圖12繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖12與圖10，本實施例的發光元件100l與圖10中的發光元件100j相似，惟二者主要差異之處在於：本實施 例的發光元件100l的光學耦合層190l具有一粗糙表面191，且粗糙表面191直接接觸片狀波長轉換層180a。意即，光學耦合層190l與片狀波長轉換層180a所接觸的表面並非平整表面，即有空隙，透過此結構設計可使磊晶結構E所產生的光產生散射效果，可有效提高整體發光元件100l的出光效率。此外，光學耦合層190l與片狀波長轉換層180a之間的空隙亦可作為兩不同元件層之間的緩衝空間，且可使得光學耦合層190l與片狀波長轉換層180a之間具有較佳的接合效果，以提高發光元件100l的可靠性。特別說明的是，亦可光學耦合層190l與片狀波長轉換層180a、磊晶結構E之間皆具有空隙，於此並不加以限制。

圖13繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖13與圖1C，本實施例的發光元件100m與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100m更包括一光學耦合層190m，其中光學耦合層190m配置於片狀波長轉換層180a與磊晶結構E的第二型半導體層160之間，且光學耦合層190m與片狀波長轉換層180a之間具有至少一空隙B。如圖13所示，本實施例的光學耦合層190m例如由一剖面圖案為週期性的三角形圖案所構成的結構，且相鄰兩三角形圖案之間即存在空隙B；當然，於其他未繪示的實施例中，光學耦合層的剖面圖案亦可為其他圖形且亦可為非週期性的排列，此仍屬於本發明所欲保護的範圍。由於本實施例的光學耦合層190m與片狀波長轉換層180a之間為非平整接觸，透過此結 構設計可使磊晶結構E所產生的光產生散射效果，可有效提高整體發光元件100m的出光效率。此外，光學耦合層190m與片狀波長轉換層180a之間的空隙亦可作為兩不同元件層之間的緩衝空間，且可使得磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間具有較佳的接合效果，以提高發光元件100m的可靠性。

圖14繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖14與圖1C，本實施例的發光元件100n與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100n更包括一色彩混合層240，配置於片狀波長轉換層180a上，色彩混合層240的邊緣與片狀波長轉換層180a的邊緣切齊，且色彩混合層240的厚度為第一波長轉換單元層182a厚度的3至6倍。在本實施例中，色彩混合層240由一透明的材料組成，例如是玻璃、藍寶石或環氧樹脂，而色彩混合層240的厚度大於100微米。也就是說，色彩混合層240的厚度大於磊晶結構E的厚度加上片狀波長轉換層180a的厚度。此處，且有較厚厚度的色彩混合層240可視為一導光層，可均勻混合磊晶結構E的出光與被片狀波長轉換層180a轉換的光，有效提高發光元件100n整體的出光均勻度。

圖15繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖15與圖1C，本實施例的發光元件100o與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的片狀波長轉換層180o的第一波長轉換單元層182o的厚 度、第三波長轉換單元層184o的厚度以及第二波長轉換單元層186o的厚度皆不相同。其中這些波長轉換單元層182o、184o、186o的厚度朝遠離磊晶結構E漸增。舉例來說，當第一波長轉換單元層182o為紅光波長轉換層，而第二波長轉換單元層186o為綠光波長轉換層，且第一波長轉換單元層182o的厚度為第二波長轉換單元層186o的厚度的0.2倍至0.4倍時，可減少成本較高的紅色螢光粉的用量，可有效降低整體發光元件100o的製作成本。

圖16繪示為本發明的另一實施例的一種發光元件的剖面示意圖。請同時參考圖16與圖1C，本實施例的發光元件100p與圖1C中的發光元件100a相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的片狀波長轉換層180p的第一波長轉換單元層182p、第三波長轉換單元層184p以及第二波長轉換單元層186p任兩層間，具有一黏著層187、188，其中黏著層187、188的厚度可以為第一波長轉換單元層182P的厚度的0.3至0.7倍。此處，黏著層187、188的目的在於增加第一波長轉換單元層182p與第三波長轉換單元層184p之間以及第三波長轉換單元層184p與第二波長轉換單元層186p之間的附著力，並調整其表面張力，且讓第一、第三、第二波長轉換單元層182p、184p、186p間經黏著層187、188的堆疊後具有表面平坦化的效果，使表面粗糙度(Ra)小於5微米。當然，亦可於黏著層187、188內摻雜擴散粒子(未繪示)、反射粒子(未繪示)、散射粒子(未繪示)或上述至少其中之二，而使後續片狀波長轉換層100p黏著於磊晶結構E上時，可讓發光元件 所產生的光線產生散射、反射及擴散的效果，此仍屬於本發明所欲保護之範圍。

需說明的是，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的導電通孔116f、116g、116h的空間117f、117g、117h、光學耦合層190j、190l、190m、片狀波長轉換層180a、180o、180p、基板110f、110g、110h、電極連接層120d、歐姆接觸層210、反射層220、絕緣保護層230、色彩混合層240以及電極墊172，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，由於本發明的片狀波長轉換層至少包括第一波長轉換單元層以及一第二波長轉換單元層，其中第一波長轉換單元層的放射峰值波長大於第二波長轉換單元層的放射峰值波長，且第二波長轉換單元層的波形半高寬大於第一波長轉換單元層的波形半高寬。此種放射波長由長波長排到短波長的排列方式，因為第一波長轉換單元層的放射光的能量較低，因此不會被第二波長轉換單元層吸收。再者，由於放射波形的半高寬由小排到大，由此可避免第一波長轉換單元層的放射光波長涵蓋到第二波長轉換單元層的吸收波段。如此一來，發光元件混光後的波段涵蓋範圍較廣，可具有更佳的出光效率以及演色性。此外，由於本發明的發光元件是於磊晶結構上配置片狀波長轉換層，且片狀波長轉換層具體化為一平面結構，片狀波長轉換層的邊緣與基板的邊緣實質上切齊，因此相較於習知的以封裝膠體密封的發光二 極體元件而言，本發明的片狀波長轉換層具有較薄的厚度與較小之體積，可達到發光元件薄型化之目的。

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，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。

100‧‧‧發光元件

110a‧‧‧基板

111‧‧‧邊緣

112‧‧‧上表面

114‧‧‧下表面

116a‧‧‧導電通孔

120a‧‧‧電極連接層

121‧‧‧邊緣

122a‧‧‧第一電極

124a‧‧‧第二電極

126a‧‧‧連接層

130‧‧‧絕緣層

140‧‧‧第一型半導體層

150‧‧‧發光層

160‧‧‧第二型半導體層

170‧‧‧接墊

180‧‧‧片狀波長轉換層

181‧‧‧邊緣

182‧‧‧第一波長轉換單元層

186‧‧‧第二波長轉換單元層

E‧‧‧磊晶結構

S‧‧‧緩衝區

Claims (18)

1. 一種發光元件，包括：一磊晶結構；一片狀波長轉換層，配置於該磊晶結構上，且至少包括一第一波長轉換單元層以及一第二波長轉換單元層，其中該第一波長轉換單元層位於該第二波長轉換單元層與該磊晶結構之間，該第一波長轉換單元層的放射峰值波長大於該第二波長轉換單元層的放射峰值波長，且該第二波長轉換單元層的波形半高寬大於該第一波長轉換單元層的半高寬；以及一黏著層，配置於該第一波長轉換單元層與該第二波長轉換單元層之間。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一波長轉換單元層包括一波長轉換物質以及一膠體，該第一波長轉換單元層以100%的組成成分總百分比計算，該波長轉換物質的重量百分比為60%至95%，該第一波長轉換單元層的厚度介於該波長轉換物質的平均粒徑之1.2至3倍。
3. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該片狀波長轉換層更包括：一第三波長轉換單元層，配置於該第一波長轉換單元層與該第二波長轉換單元層之間，其中該第三波長轉換單元層的放射峰值波長小於該第一波長轉換單元層的放射峰值波長，且該第三波長轉換單元層的放射峰值波長大於該第二波長轉換單元層的放射峰值波長。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發光元件，其中該第三波長轉換單元層的波形半高寬小於該第二波長轉換單元層的波形半高寬，且該第三波長轉換單元層的波形半高寬大於該第一波長轉換單元層的波形半高寬。
5. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一波長轉換單元層的厚度小於該第二波長轉換單元層的厚度。
6. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該黏著層的厚度為該第一波長轉換單元層的厚度的0.3至0.7倍。
7. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該片狀波長轉換層的蕭氏硬度介於Shore D 30至Shore D 90之間。
8. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：一基板，具有彼此相對的一上表面與一下表面，且具有多個貫穿該基板且連接該上表面與該下表面的導電通孔；一電極連接層，配置於該基板的該上表面且電性連接該些導電通孔，各該導電通孔與該電極連接層之間具有至少一空間，其中該電極連接層具有一連接層、至少一第一電極、至少一第二電極，而該第一電極與該第二電極彼此分離且連接該連接層，而該連接層具有至少一暴露出該基板的該上表面的緩衝區，且該磊晶結構配置於該電極連接層上並與該電極連接層電性連接。
9. 如申請專利範圍第8項所述的發光元件，其中該片狀波長轉換層的邊緣與該基板的邊緣切齊。
10. 如申請專利範圍第8項所述的發光元件，其中該電極連 接層的邊緣與該基板的邊緣切齊。
11. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該磊晶結構具有一粗糙表面，且該粗糙表面與該片狀波長轉換層之間具有微米級的空洞。
12. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：一光學耦合層，配置於該片狀波長轉換層與該磊晶結構之間，其中該光學耦合層具有一粗糙表面，且該粗糙表面與該片狀波長轉換層或該磊晶結構之間具有微米級的空洞。
13. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：一色彩混合層，配置於該片狀波長轉換層上，其中該色彩混合層的邊緣與該片狀波長轉換層的邊緣切齊，且該色彩混合層的厚度為該第一波長轉換單元層厚度的3至6倍。
14. 如申請專利範圍第8項所述的發光元件，更包括：一絕緣層，配置於該電極連接層上且絕緣該第一電極與該第二電極，且該磊晶結構包括：一第一型半導體層，配置於該絕緣層上，其中該第一電極穿過該絕緣層而與該第一型半導體層電性連接；一發光層，配置於該第一型半導體層上；以及一第二型半導體層，配置於該發光層上，其中該第二電極穿過該絕緣層、該第一型半導體層以及該發光層而與該第二型半導體層電性連接。
15. 如申請專利範圍第14項所述的發光元件，更包括： 一絕緣保護層，覆蓋該第一型半導體層的邊緣、該發光層的邊緣及該第二型半導體層的邊緣，其中該絕緣保護層的邊緣與該基板的邊緣切齊。
16. 如申請專利範圍第8項所述的發光元件，更包括：多個電極墊，配置於該基板的該上表面且連接該些導電通孔與該電極連接層，該些電極墊於該基板上的正投影與該連接層於該基板上的正投影完全重疊且投影面積相同。
17. 如申請專利範圍第16項所述的發光元件，更包括：多個接墊，配置於該基板的該下表面且連接該些導電通孔，該些接墊之間的距離寬度大於該些電極墊之間的距離寬度。
18. 一種發光元件，包括：一磊晶結構；以及一片狀波長轉換層，配置於該磊晶結構上，且至少包括一第一波長轉換單元層以及一第二波長轉換單元層，其中該第一波長轉換單元層位於該第二波長轉換單元層與該磊晶結構之間，該第一波長轉換單元層的放射峰值波長大於該第二波長轉換單元層的放射峰值波長，且該第二波長轉換單元層的波形半高寬大於該第一波長轉換單元層的半高寬，其中該第一波長轉換單元層包括一波長轉換物質以及一膠體，該第一波長轉換單元層以100%的組成成分總百分比計算，該波長轉換物質的重量百分比為60%至95%，該第一波長轉換單元層的厚度介於該波長轉換物質的平均粒徑之1.2至3倍。