發(fā)光二極管元件的制作方法
【專利摘要】一種發(fā)光二極管元件，包括一基板、若干個發(fā)光二極管單元及一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)；該些發(fā)光二極管單元設(shè)置在該基板上；每一該些發(fā)光二極管單元為具有多于四個側(cè)邊的正多邊形，包括一第一電性連結(jié)區(qū)域及一第二電性連結(jié)區(qū)域；該第一電性連結(jié)區(qū)域沿著該發(fā)光二極管單元的一第一側(cè)邊設(shè)置；該第二電性連結(jié)區(qū)域沿著該發(fā)光二極管單元的一第二側(cè)邊設(shè)置；該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在每一該電性連結(jié)區(qū)域上；每一該些電性連結(jié)區(qū)域分別透過該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)與其它的發(fā)光二極管單元電性連結(jié)。
【專利說明】發(fā)光二極管元件
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明關(guān)于一種發(fā)光二極管兀件,尤其是關(guān)于一種將若干發(fā)光二極管單兀形成于單一基板上的發(fā)光二極管元件結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]發(fā)光二極管(LED)的發(fā)光原理和結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)光源并不相同，具有耗電量低、元件壽命長、無須暖燈時間、反應(yīng)速度快等優(yōu)點，再加上其體積小、耐震動、適合量產(chǎn)，容易配合應(yīng)用需求制成極小或陣列式的元件，在市場上的應(yīng)用頗為廣泛，例如，光學顯示裝置、雷射二極管、交通號志、數(shù)據(jù)儲存裝置、通訊裝置、照明裝置、以及醫(yī)療裝置等。
[0003]現(xiàn)有的發(fā)光二極管元件1，如圖1A與圖1B所示，包括一基板10、若干個發(fā)光二極管單元12，緊密排列于基板10上。每一個發(fā)光二極管單元12包括一 P型半導體層121、一發(fā)光層122、一 η型半導體層123、一第一電性連結(jié)區(qū)域16、以及一第二電性連結(jié)區(qū)域18。電性連結(jié)區(qū)域(16，18)是指用以與相鄰的發(fā)光二極管單元12進行電性連結(jié)的區(qū)域。透過在兩個相鄰的發(fā)光二極管單元12電性連結(jié)區(qū)域上方形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19，可以將相鄰的發(fā)光二極管單元12電性連結(jié)。由于基板10不導電，因此在若干個發(fā)光二極管單元12之間由蝕刻形成溝渠14后可使各發(fā)光二極管單元12彼此絕緣，另外再通過部分蝕刻裸露出若干個發(fā)光二極管單元12至η型半導體層123。分別于η型半導體層123的第一電性連結(jié)區(qū)域16上以及P型半導體層121的第二電性連結(jié)區(qū)域18上形成一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19，透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19選擇性連接若干個發(fā)光二極管單元12的第一電性連結(jié)區(qū)域16及第二電性連結(jié)區(qū)域18，使得若干個發(fā)光二極管單元12之間形成串聯(lián)(或并聯(lián))的電路。其中，亦可另外再在電性連結(jié)區(qū)域(16，18)上分別形成電極，以降低半導體層表面與導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19間的接觸電阻；而導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19下方可以是空氣，也可以預先在形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19之前，在發(fā)光二極管單元12的半導體層部分表面及相近的發(fā)光二極管單元12半導體層之間以化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD)J^f (sputtering)等技術(shù)沉積形成絕緣層13，作為半導體層的保護與相近發(fā)光二極管單元12間的電性絕緣。絕緣層13的材質(zhì)較佳例如可以是氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiNx)、二氧化鈦(TiO2)等材料或其復合組成。
[0004]此外，發(fā)光二極管元件I末端的兩個發(fā)光二極管單元12的η型半導體層123與ρ型半導體層121表面上可分別另外形成第一電極襯墊16’與第二電極襯墊18’。通過電極襯墊(16’，18’)，可以利用打線或焊錫等方式與外部電源形成電性連接，如圖1B所示。
[0005]然而，通過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19進行發(fā)光二極`管單元12間的電路連結(jié)時，由于發(fā)光二極管單元12間的溝渠14高低差距頗大，在形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)19時容易產(chǎn)生導線連結(jié)不良或斷線的問題，進而影響發(fā)光二極管元件I的可靠度。
此外，矩形的發(fā)光二極管單元12在連接時由于需配合基板10形狀設(shè)計連接線路，導致電性連結(jié)區(qū)域(16，18)相對于發(fā)光二極管單元12的位置無法固定，且往往會將電性連結(jié)區(qū)域設(shè)計在發(fā)光二極管單元12的角落處。這樣的設(shè)計，使得每一個發(fā)光二極管單元12的電性連結(jié)區(qū)域間的間距不一(如圖1B中所示間距d與d’)，發(fā)光二極單元12間承受的壓降不同，易造成發(fā)光二極管單元12間發(fā)光亮度不均勻的問題。而將電性連結(jié)區(qū)域(16，18)設(shè)置在角落處時，由于角落為直角，電流不容易擴散，也容易使發(fā)光效率降低。
[0006]此外，上述的發(fā)光二極管元件I更可以進一步地與其它元件組合連接以形成一發(fā)光裝置(light-emitting apparatus) 100。圖2為現(xiàn)有的發(fā)光裝置結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所不，一發(fā)光裝置100包括一具有至少一電路101的次載體(sub-mount) 110,將上述發(fā)光二極管元件I黏結(jié)固定在次載體110上；以及，一電性連接結(jié)構(gòu)104，以電性連接發(fā)光元件I的第一電極襯墊16’、第二電極襯墊18’與次載體110上的電路101 ;其中，上述的次載體110可以是導線架(lead frame)或大尺寸鑲嵌基底(mounting substrate),以方便發(fā)光裝置100的電路規(guī)劃并提高其散熱效果。上述的電性連接結(jié)構(gòu)104可以是焊線(bonding wire)或其它連結(jié)結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明提供一種具有均勻發(fā)光及高可靠度的發(fā)光二極管元件。
[0008]本發(fā)明的一實施例提供一種發(fā)光二極管元件，包括一基板、若干個發(fā)光二極管單元及一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)；該些發(fā)光二極管單元設(shè)置在該基板上；每一該些發(fā)光二極管單元為具有多于四個側(cè)邊的正多邊形，包括一第一電性連結(jié)區(qū)域及一第二電性連結(jié)區(qū)域；該第一電性連結(jié)區(qū)域沿著該發(fā)光二極管單元的一第一側(cè)邊設(shè)置；該第二電性連結(jié)區(qū)域沿著該發(fā)光二極管單元的一第二側(cè)邊設(shè)置；該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在每一該電性連結(jié)區(qū)域上；每一該些電性連結(jié)區(qū)域分別透過該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)與其它的發(fā)光二極管單元電性連結(jié)。
[0009]本發(fā)明的另一實施例提供一種發(fā)光二極管兀件，包括一基板、一第一發(fā)光二極管單元、一第二發(fā)光二極管單元及一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)；該第一發(fā)光二極管單元與該第二發(fā)光二極管單元設(shè)置在該基板上，且分別為具有大于四個側(cè)邊所形成的正多邊形；該第一發(fā)光二極管單元與該第二發(fā)光二極管單元分別包括一第一電性連結(jié)區(qū)域及一第二電性連結(jié)區(qū)域；該第一電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該發(fā)光二極管單元的一第一側(cè)邊；該第二電性連結(jié)區(qū)域，設(shè)置在該發(fā)光二極管單元的一第二側(cè)邊；該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)連接該第一發(fā)光二極管單元的該第一電性連結(jié)區(qū)域與該第二發(fā)光二極管單元的該第二電性連結(jié)區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1A為現(xiàn)有發(fā)光二極管元件側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；
圖1B為現(xiàn)有發(fā)光二極管元件俯視結(jié)構(gòu)圖；
圖2為現(xiàn)有發(fā)光二裝置側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；
圖3A為本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管單元俯視結(jié)構(gòu)圖；
圖3B為本發(fā)明一實施例的發(fā)光二極管單元側(cè)視結(jié)構(gòu)圖；
圖4A-4B為本發(fā)明不同實施例的發(fā)光二極管單元俯視結(jié)構(gòu)圖；
圖5A-5C為本發(fā)明不同實施例的發(fā)光二極管元件連接電路圖；
圖6A-6C為本發(fā)明不同實施例的發(fā)光二極管元件俯視結(jié)構(gòu)圖；
圖7A-7C為本發(fā)明不同實施例的發(fā)光二極管元件連接電路圖；
圖8A-8C為本發(fā)明不同實施例的發(fā)光二極管元件俯視結(jié)構(gòu)圖?！揪唧w實施方式】
[0011]以下配合圖式說明本發(fā)明的各實施例。首先，圖3A與圖3B顯示了本發(fā)明第一實施例的一發(fā)光二極管單元22的結(jié)構(gòu)。發(fā)光二極管單元22為一正六邊形，設(shè)置在基板20上，包括一第一半導體層223 (例如為η型半導體層)、一發(fā)光層222、一第二半導體層221 (例如為P型半導體層)、一第一電性連結(jié)區(qū)域26以及一第二電性連結(jié)區(qū)域28。其中，發(fā)光二極管單元22的η型半導體層223包括一第一電性連結(jié)區(qū)域26，該第一電性連結(jié)區(qū)域26沿著第一側(cè)邊21配置；而發(fā)光二極管單元22的ρ型半導體層221包括一第二電性連結(jié)區(qū)域28，該第二電性連結(jié)區(qū)域28沿著第二側(cè)邊23配置。為了在后續(xù)與其它發(fā)光二極管單元22電性連結(jié)時減少電路短路的可能，裸露第一電性半導體層表面的第一側(cè)邊21與表面為第二電性半導體層的第二側(cè)邊23并不相鄰。相同地，也可另外在電性連結(jié)區(qū)域(26，28)上分別形成第一電極26’與第二電極28’，當多個發(fā)光二極管單元22透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)彼此連結(jié)時，可以用以降低半導體層表面與導電連結(jié)結(jié)構(gòu)間的接觸電阻。
[0012]當發(fā)光二極管單元22為正六邊形，并將電性連結(jié)區(qū)域(26，28)沿著發(fā)光二極管單元22的側(cè)邊設(shè)置時，由于發(fā)光二極管單元為正六邊形，具有旋轉(zhuǎn)對稱的特性，因此，當若干個發(fā)光二極管單元22設(shè)置在基板20上相互串聯(lián)或并聯(lián)時，發(fā)光二極管單元22彼此間即可以位于側(cè)邊的電性連結(jié)區(qū)域(26，28)透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)(圖未示)電性連結(jié)，形成一緊密排列的發(fā)光二極管元件。
[0013]由本實施例延伸，配合發(fā)光二極管元件在電路上的設(shè)計需求，正六邊形的發(fā)光二極管單元22可以在同一電性半導體層上沿著兩相鄰側(cè)邊分別設(shè)置具有相同電性的第一電性連結(jié)區(qū)域與第三電性連結(jié)區(qū)域(26，26”)，例如利用黃光微影制程技術(shù)使η型半導體層沿著正六邊形的相鄰的第一側(cè)邊與第三側(cè)邊裸露形成平臺，以提供一第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域26”。接著，亦可選擇性地再于第一側(cè)邊與第三側(cè)邊的電性連結(jié)區(qū)域26與26”上分別設(shè)置第一電極226與第三電極226’，并在相鄰的第二側(cè)邊與第四側(cè)邊分別再設(shè)置第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域28 ”，接著再于第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域28”上選擇性地設(shè)置第二電極228與第四電極228’，如圖4Α所示。
[0014]如此一來，可以便于在不同方向上與更多數(shù)量的發(fā)光二極管單元22進行電性連結(jié)。本領(lǐng)域中具有公知常識的人應(yīng)可以理解，在不同的電路設(shè)計下，電性連結(jié)區(qū)域的數(shù)目應(yīng)可以相對應(yīng)的調(diào)整，并不以兩個或四個為限。
[0015]在相同的發(fā)明精神之下，我們也可以依需求將發(fā)光二極管單元22設(shè)計為其它邊長大于四的正多邊形，如圖4Β所示，例如可以為正五邊形的發(fā)光二極管單元32或正八邊形的發(fā)光二極管單元42等，而第一電性連結(jié)區(qū)域(36，46)與第二電性連結(jié)區(qū)域(38，48)也可以依需求沿著相對或不相鄰的側(cè)邊設(shè)置。相較于現(xiàn)有矩形設(shè)計的發(fā)光二極管單元，由于每一個發(fā)光二極管單元(22，32，42)的角落角度變大(大于九十度)，電流局限在發(fā)光二極管單元角落不易擴散的問題可以獲得改善，也可以增加發(fā)光二極管單元放光的均勻性。
[0016]此外，本領(lǐng)域中具有公知常識的人應(yīng)可以理解，在不同的設(shè)計需求下，也可以利用正五邊形、正六邊形、或正八邊形等若干不同發(fā)光二極管單元組合，透過彼此以側(cè)邊相鄰，并將導電連結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置于相鄰側(cè)邊的電性連結(jié)區(qū)域上進行電性連結(jié)，組成多種不同的發(fā)光二極管元件。[0017]接著，請參照圖5A、圖5B與圖5C，分別顯示若干個正六邊形發(fā)光二極管單元22在單一基板20上進行直列串聯(lián)連接、三端點連接、以及與另外四個發(fā)光二極管單元22連接的電路圖。而圖6A、圖6B與圖6C則分別顯示相對應(yīng)于圖5A、圖5B與圖5C電路連接圖的可能配置方式。其中，若干個發(fā)光二極管單元22相對應(yīng)地設(shè)置在基板20上，以彼此相鄰接的方式，依據(jù)電路圖的設(shè)計，將不同發(fā)光二極管單元22的第一電性連結(jié)區(qū)域26與第二電性連結(jié)區(qū)域28以側(cè)邊相鄰的方式彼此排列。接著，依電路連結(jié)需求，在相對應(yīng)的電性連結(jié)區(qū)域(26,28)上設(shè)置一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29。透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29，可以將發(fā)光二極管單元22的第一電性連結(jié)區(qū)域26與另一相鄰的發(fā)光二極管單元22的第二電性連結(jié)區(qū)域28串聯(lián)連接(如圖6A中虛線區(qū)域A)，或?qū)l(fā)光二極管單元22的第二電性連結(jié)區(qū)域28與另一相鄰的發(fā)光二極管單元22的第二電性連結(jié)區(qū)域28并聯(lián)連接(如圖6B中虛線區(qū)域B)。
[0018]值得注意的是，在這邊，發(fā)光二極管單元22間的連接方式，除了上述以側(cè)邊對側(cè)邊透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)相互連接的方式之外，圖6B中的左圖與右圖分別揭露了不同的連接方式。
[0019]在圖6B的左圖中，上方的發(fā)光二極管單元22為了與下方兩個相鄰的發(fā)光二極管單元22達成三端點電性連結(jié)，上方的發(fā)光二極管單元22下端的第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域28”的交會之處與下方的兩個發(fā)光二極管單元22的第一電性連結(jié)區(qū)域26可以透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29彼此以末端與末端間相互連接(如圖6B中虛線區(qū)域B’)，其中導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29同時跨接下方兩個發(fā)光二極管單元22的第一電性連結(jié)區(qū)域26。而在圖6B的右圖中，上方的發(fā)光二極管單元則透過設(shè)置在下端兩側(cè)邊的第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域28”，分別與下方兩個發(fā)光二極管單元22的上端側(cè)邊的第一電性連結(jié)區(qū)域26透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29以側(cè)邊對側(cè)邊的方式相互連接。這些設(shè)計，除了可以使電性連結(jié)區(qū)域(26，28)在發(fā)光二極管單元22上的相對應(yīng)位置固定外，電性連結(jié)區(qū)域(26，28)間的間距也可彼此固定(第一電性連結(jié)區(qū)域26與第二電性連結(jié)區(qū)域28之間的距離約固定為發(fā)光二極管單元22正六邊形相對側(cè)邊間的距離(如圖6B中所示間距d”)，元件整體發(fā)光更為均勻，并可提高元件的可靠度。
[0020]其中，發(fā)光二極管元件的基板20并不限定為單一材料，亦可以是由若干不同材料組合而成的復合式基板。例如:基板20可以包括兩個相互接合的第一基板與第二基板(圖未示)。本實施例中，基板20的材質(zhì)為藍寶石(sapphire)。然而,基板20的材質(zhì)也可以包括但不限于招酸鋰(lithium aluminum oxide, LiAlO2)、氧化鋒(zinc oxide, ZnO)、憐化鎵(gallium nitride, GaP)、玻璃(Glass)、有機高分子板材、氮化招(aluminum nitride,AIN)。接著，在基板20的一表面上，形成若干個如本發(fā)明實施例所示的正六邊形發(fā)光二極管單元22。在本實施例中，制作方式例如可依以下所述:
參酌圖3B所示發(fā)光二極管單元22的側(cè)視圖。首先，以傳統(tǒng)的磊晶成長制程，在一成長基板(圖未示)上依序形成η型半導體層223，發(fā)光層222，以及ρ型半導體層221。在本實施例中，成長基板的材質(zhì)為砷化鎵(GaAs)。當然，除了砷化鎵(GaAs)基板之外，成長基板的材質(zhì)可包括但不限于鍺(germanium, Ge)、磷化銦(indium phosphide, InP)、藍寶石(sapphire)、碳化娃(silicon carbide)、娃(silicon)、招酸鋰(lithium aluminum oxide,LiAlO2)、氧化鋒(zinc oxide, ZnO)、氮化嫁(gallium nitride, GaN)、氮化招(aluminumnitride, AIN)。[0021]接著，以黃光微影制程技術(shù)選擇性移除部分半導體層后，未被移除的半導體層在成長基板上形成多個彼此以側(cè)邊相鄰、為正六邊形的發(fā)光二極管單元22的半導體磊晶層結(jié)構(gòu)。為了增加元件整體的出光效率，透過基板轉(zhuǎn)移與基板接合的技術(shù)，將發(fā)光二極管單元22半導體層結(jié)構(gòu)設(shè)置于透明基板20之上。發(fā)光二極管單元22可以以加熱或加壓的方式與透明基板20直接接合，或是透過透明黏著層(圖未示)將發(fā)光二極管單元22與透明基板20黏著接合。其中，透明黏著層可以是一有機高分子透明膠材，例如聚酰亞胺(polyimide)、苯環(huán)丁烯類高分子(BCB)、全氟環(huán)丁基類高分子(PFCB)、環(huán)氧類樹脂(Epoxy)、壓克力類樹脂(Acrylic Resin)、聚脂類樹脂(PET)、聚碳酸酯類樹脂(PC)等材料或其組合；或一透明導電氧化金屬層，例如氧化銦錫(ITO)、氧化銦(InO)、氧化錫(SnO)、氧化錫氟(FT0)、銻錫氧化物(ΑΤ0)、鎘錫氧化物(CT0)、氧化鋅鋁(ΑΖ0)、摻鎘氧化鋅(GZO)等材料或其組合；或一無機絕緣層，例如氧化鋁(Al2O3)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiO2)、氮化鋁(AlN)、二氧化鈦(TiO2)等材料或其組合。
[0022]接著，可再以黃光微影制程技術(shù)蝕刻沿側(cè)邊形成每一個發(fā)光二極管單元22的η型半導體層暴露區(qū)域，以做為后續(xù)的電性連結(jié)區(qū)域或電極的形成平臺。
[0023]在本實施例中，發(fā)光二極管單元22以苯環(huán)丁烯類高分子(BCB)做為透明黏著層與透明基板20進行接合。實際上，將發(fā)光二極管單元22設(shè)置于透明基板20上的方法不限于此，于本【技術(shù)領(lǐng)域】中具有公知常識的人應(yīng)可以理解，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)特性，發(fā)光二極管單元22亦可以磊晶成長的方式直接形成于透明的基板上。此外，根據(jù)基板轉(zhuǎn)移次數(shù)的不同，亦可以形成P型半導體層與基板相鄰，且η型半導體層在ρ型半導體層上，中間夾有發(fā)光層的結(jié)構(gòu)。
[0024]接著，在發(fā)光二極管單元22的半導體層部分表面及相鄰發(fā)光二極管單元22半導體層間以化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD)、派鍍(sputtering)等技術(shù)沉積形成絕緣層(圖未示)，作為半導體層的保護與相鄰發(fā)光二極管單元22間的電性絕緣。絕緣層的材質(zhì)較佳例如可以是氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiNx)、二氧化鈦(TiO2)等材料或其復合組成。
[0025]之后，以濺鍍的方式在發(fā)光二極管單元22的η型半導體層暴露區(qū)域表面的第一電性連結(jié)區(qū)域26上形成第一電極26’、在ρ型半導體層表面的第二電性連結(jié)區(qū)域28上形成第二電極28’、以及在透明基板20的表面上形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29，以進行發(fā)光二極管單元22之間的電性連結(jié)。以本實施例為例，在第一發(fā)光二極管單元22的η型半導體層第一電性連結(jié)區(qū)域26上形成第一電極26’，在相鄰的發(fā)光二極管單元22的ρ型半導體層223第二電性連結(jié)區(qū)域28上形成第二電極28’，再分別形成一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29于兩個電極(26’，28’)之間，例如以串聯(lián)的方式電性連結(jié)兩個相鄰的發(fā)光二極管單元22。
[0026]導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29與電極(26’，28’)的材質(zhì)較佳例如可以是金屬，例如金(Au)、銀(Ag)、銅(Cu)、鉻(Cr)、鋁(Al)、鉬(Pt)、鎳(Ni)、鈦(Ti)、錫(Sn)等，其合金或其層迭組合。形成第一電極26’、第二電極28’與導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29的材質(zhì)可以相同或不同。然而，也可以不需要另外形成第一電極26’與第二電極28’，也可以透過單一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29直接連結(jié)兩個相鄰發(fā)光二極管單元22的電性連結(jié)區(qū)域(26，28)，其結(jié)構(gòu)可以是單一次制程，也可以是由多次制程所完成。
[0027]相同的，導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29與透明基板20之間可以是空氣，也可以預先在形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29之前，在發(fā)光二極管單元22的半導體層部分表面及相近的發(fā)光二極管單元22半導體層之間以化學氣相沉積方式(CVD)、物理氣相沉積方式(PVD)、派鍍(sputtering)等技術(shù)沉積形成絕緣層，作為半導體層的保護與相近發(fā)光二極管單元22間的電性絕緣。絕緣層的材質(zhì)較佳例如可以是氧化鋁(Al2O3)、氧化硅(SiO2)、氮化鋁(AlN)、氮化硅(SiNx)、二氧化鈦(TiO2)等材料或其復合組成。
[0028]接著，請參照圖7A、圖7B、與圖7C，分別顯示依本發(fā)明的一實施例所提出的發(fā)光二極管元件3、4、及5的電路圖，圖8A、圖8B、與圖8C則分別顯示相對應(yīng)于圖7A、圖7B、與圖7C電路連接圖的可能配置方式。
[0029]圖7A中所顯示的是一種由若干的發(fā)光二極管單元22并聯(lián)而成的發(fā)光二極管元件3的電路圖。接著，參照圖8A的配置結(jié)構(gòu)，圖8A中上方第一列的發(fā)光二極管單元22中，于每一發(fā)光二極管單元22的上端，第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域218透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29彼此并聯(lián)；相似地，于每一發(fā)光二極管單元22的下端，第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216則透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29彼此并聯(lián)。除此之外，每一個第一列的發(fā)光二極管單元22更通過沿著本身下端兩個相鄰側(cè)邊設(shè)置的第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216，透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29，分別再與設(shè)置于第二列相對應(yīng)位置的兩個不同的發(fā)光二極管單元22上端的第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216電性并聯(lián)。值得注意的是，在這邊，發(fā)光二極管單元22間的連接方式，除了上述以側(cè)邊對側(cè)邊透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)相互連結(jié)的方式之外，第一列相鄰的發(fā)光二極管單元22的上側(cè)以及最下列的發(fā)光二極管單元22的下側(cè)，還是可以透過側(cè)邊末端與末端之間以點狀方式透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29相互連接,如圖8A中虛線區(qū)域D所示。
[0030]以下依此類推，構(gòu)成如圖8A所示，由二十個發(fā)光二極管單元22彼此相互并聯(lián)于單一基板30上形成的發(fā)光二極管兀件3。
[0031]為了減少不透光的金屬電極襯墊對發(fā)光二極管元件3出光效率所產(chǎn)生的影響，在本實施例中，導電連結(jié)結(jié)構(gòu)的末端延伸至六邊形發(fā)光二極管半導體層之外的基板30表面上并分別形成兩個第一電極襯墊206與第二電極襯墊208。通過四個電極襯墊(206，208)，可以利用打線或焊錫等方式與外部電源形成電性連接。其中，形成電極襯墊(206，208)的制程，可以與形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29在單一次制程中進行，也可以由多次制程所完成。而形成電極襯墊206，208的材質(zhì)，也可以分別與形成導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29的材質(zhì)相同或不同。
[0032]本領(lǐng)域中具有公知常識的人應(yīng)可以理解，在不同的元件結(jié)構(gòu)設(shè)計下，電極襯墊的數(shù)目應(yīng)可以相對應(yīng)的調(diào)整，并不以四個為限。此外，依不同需求的考慮，例如制程的難易程度，第一電極襯墊與第二電極襯墊也可以設(shè)置在半導體層的表面上，并不以設(shè)置在基板表面上為限。
[0033]圖7B中所顯示的是另一種由若干發(fā)光二極管單元22透過串并聯(lián)組合搭配而成的橋式整流發(fā)光二極管元件4的電路圖。參照圖SB的相對應(yīng)配置結(jié)構(gòu)，每一發(fā)光二極管單元22以與上述相同的方式，將需要相互電性連接的電性連結(jié)區(qū)域側(cè)邊相鄰接。此外，在橋式整流發(fā)光二極管元件4中的三端點連接區(qū)域(如圖7B中虛線區(qū)域C)則以類似如圖6B中左圖實施例所示的連接方式，以導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29進行連結(jié)，其結(jié)構(gòu)如圖SB中虛線區(qū)域C’。
[0034]依此類推，構(gòu)成如圖8B所示，由二十個發(fā)光二極管單元22彼此相互串并聯(lián)于單一基板40上的橋式整流發(fā)光二極管元件4。當交流電源透過第一電極襯墊206與第二電極襯墊208輸入到橋式整流發(fā)光二極管元件4中時，在交流電輸入正向電壓時，橋式整流發(fā)光二極管兀件4中有半數(shù)的發(fā)光二極管單兀22會發(fā)光；在交流電輸入負向電壓時，發(fā)光二極管元件4中有半數(shù)的發(fā)光二極管單元22會發(fā)光，其中，位于橋式整流發(fā)光二極管元件4中，部分發(fā)光二極管單元22因電路設(shè)計，在不論正向或負向電壓輸入時，皆會放光。在本實施例所示的橋式整流發(fā)光二極管元件4中，共有八個正負向電壓皆發(fā)光的發(fā)光二極管單元22，如圖8B中虛線區(qū)域F所示。
[0035]本領(lǐng)域中具有公知常識的人應(yīng)可以理解，在不同的電路及元件結(jié)構(gòu)設(shè)計下，正負向電壓皆發(fā)光的發(fā)光二極管單元數(shù)目應(yīng)可以相對應(yīng)的調(diào)整，并不以八個為限。
[0036]圖7C中所顯示的是一種由若干的發(fā)光二極管單元22反向串并聯(lián)而成的交流發(fā)光二極管元件5的電路圖。參照圖SC的配置結(jié)構(gòu)，圖SC中上方第一列的發(fā)光二極管單元22中，每一發(fā)光二極管單元22的上端，第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域218透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29彼此并聯(lián)；相似地，每一發(fā)光二極管單元22的下端，第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216則透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29彼此并聯(lián)。除此之外，每一個第一列的發(fā)光二極管單元22更通過沿著本身下端兩個相鄰側(cè)邊設(shè)置的第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216，透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29，分別再與設(shè)置于第二列相對應(yīng)位置的兩個不同的發(fā)光二極管單元22上端的第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216電性并聯(lián)。值得注意的是，在這邊，為了達成反向串并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，第二列與第三列的發(fā)光二極管單元22之間，以第二列的發(fā)光二極管單元22以下端側(cè)邊的第一電性連結(jié)區(qū)域26與第三電性連結(jié)區(qū)域216和第三列的發(fā)光二極管單元22以上端側(cè)邊的第二電性連結(jié)區(qū)域28與第四電性連結(jié)區(qū)域218彼此透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)29進行串聯(lián)，如圖SC虛線區(qū)域E所示。
[0037]以下依此類推，構(gòu)成如圖SC所示，由二十個發(fā)光二極管單元22彼此相互串并聯(lián)于單一基板50上形成的交流發(fā)光二極管元件5。當交流電源透過第一電極襯墊206與第二電極襯墊208輸入到交流發(fā)光二極管兀件5中時,在交流電輸入正向電壓時,交流發(fā)光二極管兀件5中有半數(shù)的發(fā)光二極管單兀22會放光；在交流電輸入負向電壓時，交流發(fā)光二極管元件5中有半數(shù)的發(fā)光二極管單元22會放光，在本實施例所示的交流發(fā)光二極管元件5中，共有兩組各十個發(fā)光二極管單元22在正負相電壓時輪流交替放光。
[0038]透過本發(fā)明的內(nèi)容，以正六邊形發(fā)光二極管單元取代現(xiàn)有矩形發(fā)光二極管單元，并將電性連結(jié)區(qū)域設(shè)計在六邊形的四個相對側(cè)邊上，利用旋轉(zhuǎn)對稱的特性可使得發(fā)光二極管單元在彼此連接時只需旋轉(zhuǎn)，不需更改電性連結(jié)區(qū)域的相對位置，更可以輕易達成三接點連接或是透過單一發(fā)光二極管單元與另外四個發(fā)光二極管單元連結(jié)的結(jié)構(gòu)；發(fā)光二極管單元與其它發(fā)光二極管單元連結(jié)時，形狀及電性連結(jié)區(qū)域相對位置固定，可使元件整體發(fā)光更均勻，并提高可靠度。
[0039]此外，電性連結(jié)區(qū)域沿著發(fā)光二極管單元側(cè)邊設(shè)置，需要電性連結(jié)的電性連結(jié)區(qū)域之間以側(cè)邊相鄰接，透過導電連結(jié)結(jié)構(gòu)進行電性連結(jié)，可避免現(xiàn)有將電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在發(fā)光二極管單元角落時，發(fā)光二極管單元容易因為角落角度較小，使電流容易聚集在角落不易擴散的問題。而邊數(shù)大于四的正多邊形發(fā)光二極管單元每一個角落的角度相對增大，對于減少電流聚集在角落也有相對的功效。
[0040]本發(fā)明所列舉的各實施例僅用以說明本發(fā)明，并非用以限制本發(fā)明的范圍。任何人對本發(fā)明所作的任何顯而易知的修飾或變更皆不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種發(fā)光二極管元件，其特征在于:該發(fā)光二極管元件包括一基板、若干個發(fā)光二極管單元及一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)；該些發(fā)光二極管單元設(shè)置在該基板上；每一該些發(fā)光二極管單元為具有多于四個側(cè)邊的正多邊形，包括一第一電性連結(jié)區(qū)域及一第二電性連結(jié)區(qū)域；該第一電性連結(jié)區(qū)域沿著該發(fā)光二極管單元的一第一側(cè)邊設(shè)置；該第二電性連結(jié)區(qū)域沿著該發(fā)光二極管單元的一第二側(cè)邊設(shè)置；該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)置在每一該電性連結(jié)區(qū)域上；每一該些電性連結(jié)區(qū)域分別透過該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)與其它的發(fā)光二極管單元電性連結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:每一該些發(fā)光二極管單元更包括一第一電性半導體層、一第二電性半導體層及一活性層；該第二電性半導體層設(shè)置在該第一電性半導體層上；該活性層設(shè)置在該第一電性半導體層與該第二電性半導體層之間；該第一電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該第一電性半導體層上，該第二電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該第二電性半導體層上。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:每一該些發(fā)光二極管單元更包括一第三電性連結(jié)區(qū)域，該第三電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該發(fā)光二極管單元的一第三側(cè)邊上。
4.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:該第三側(cè)邊與該第一側(cè)邊相鄰。
5.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:該第三電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該第一電性半導體層上或設(shè)置在該第二電性半導體層上。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:該第一側(cè)邊與該第二側(cè)邊不相鄰。
7.如權(quán)利要求3所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:每一該些發(fā)光二極管單元更包括一第四電性連結(jié)區(qū)域，設(shè)置在該發(fā)光二極管單元的一第四側(cè)邊上。
8.如權(quán)利要求7所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:至少一該些發(fā)光二極管單元與另外四個發(fā)光二極管單元通過該些導電連結(jié)結(jié)構(gòu)電性連結(jié)。
9.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:該些發(fā)光二極管單元組成一交流發(fā)光二極管元件或一橋式整流發(fā)光二極管元件。
10.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光二極管元件，其特征在于:該些發(fā)光二極管單元為正六邊形，正五邊形，或其組合。
11.一種發(fā)光二極管兀件,其特征在于:該發(fā)光二極管兀件包括一基板、一第一發(fā)光二極管單元、一第二發(fā)光二極管單元及一導電連結(jié)結(jié)構(gòu)；該第一發(fā)光二極管單元與該第二發(fā)光二極管單元設(shè)置在該基板上，且分別為具有大于四個側(cè)邊所形成的正多邊形；該第一發(fā)光二極管單元與該第二發(fā)光二極管單元分別包括一第一電性連結(jié)區(qū)域及一第二電性連結(jié)區(qū)域；該第一電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該發(fā)光二極管單元的一第一側(cè)邊；該第二電性連結(jié)區(qū)域設(shè)置在該發(fā)光二極管單元的一第二側(cè)邊；該導電連結(jié)結(jié)構(gòu)連接該第一發(fā)光二極管單元的該第一電性連結(jié)區(qū)域與該第二發(fā)光二極管單元的該第二電性連結(jié)區(qū)域。
【文檔編號】H01L33/62GK103579474SQ201210328232
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2012年9月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年7月31日
【發(fā)明者】李先偉 申請人:晶元光電股份有限公司