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CN102005465B - 发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装 - Google Patents

发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装 Download PDF

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CN102005465B
CN102005465B CN201010272426.4A CN201010272426A CN102005465B CN 102005465 B CN102005465 B CN 102005465B CN 201010272426 A CN201010272426 A CN 201010272426A CN 102005465 B CN102005465 B CN 102005465B
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electrode
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semiconductor layer
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裴贞赫
文智炯
宋俊午
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Suzhou Liyu Semiconductor Co ltd
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LG Innotek Co Ltd
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Abstract

本发明公开一种发光器件及具有该发光器件的发光器件封装。所述发光器件包括：包括第一导电半导体层、有源层和第二导电半导体层的多个发光单元；与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；在所述发光单元下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与相邻发光单元的第一导电半导体层连接；设置在所述多个发光单元的最后的发光单元下的第三电极层；与所述第一电极层连接的第一电极；与所述第三电极层连接的第二电极；在所述第一电极层至所述第三电极层周围的绝缘层；和在所述绝缘层下的支撑构件。

Description

发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装
技术领域
实施方案涉及发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装。
背景技术
III-V族氮化物半导体由于其物理和化学特性而被广泛用作用于发光器件例如发光二极管(LED)或者激光二极管(LD)的主要材料。通常，III-V族氮化物半导体包括组成式为InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，和0≤x+y≤1)的半导体材料。
LED是通过使用化合物半导体的特性将电信号转化为红外线或者光从而发出/接收信号的半导体器件。LED也用作光源。
使用氮化物半导体材料的LED或者LD主要用于发光器件以提供光。例如，LED或者LD用作各种产品的光源，例如便携式电话的小键盘发光部、电布告板和照明装置。
发明内容
实施方案提供一种用于交流(AC)电压的发光器件和具有该发光器件的发光器件封装。
实施方案提供一种具有m个(4≥m)利用交流电压驱动的发光单元的发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装。
实施方案提供一种具有m个(4≥m)彼此串联连接的发光单元的发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装。
实施方案提供一种发光器件以及具有该发光器件的发光器件封装，所述发光器件包括：具有多个彼此串联连接的发光单元的第一组和具有多个彼此串联连接的发光单元的第二组，其中第一组与第二组并联。
根据一个实施方案的发光器件包括：包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层下的有源层和在所述有源层下的第二导电半导体层的多个发光单元；与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；在所述发光单元下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与相邻发光单元的第一导电半导体层连接；在所述多个发光单元的最后的发光单元下的第三电极层；与所述第一电极层连接的第一电极；与所述第三电极层连接的第二电极；在所述第一电极层至所述第三电极层周围的绝缘层；以及在所述绝缘层下的支撑构件。
根据一个实施方案的发光器件包括：包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层下的有源层和在所述有源层下的第二导电半导体层的多个发光单元；在所述发光单元下的多个导电接触层；与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；在所述导电接触层下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与所述多个发光单元的下一个发光单元的第一导电半导体层连接；在设置于所述多个发光单元的最后的发光单元下的所述导电接触层之下的第三电极层；与所述多个第二电极层的中心第二电极层连接的电极；在所述第一电极层至所述第三电极层周围的绝缘层；以及在所述绝缘层下的导电支撑构件，所述导电支撑构件与所述多个发光单元的第一发光单元和最后的发光单元连接。
根据一个实施方案的发光器件封装包括：主体；在所述主体上的多个引线电极；与所述引线电极连接的发光器件；和用于模制所述发光器件的模制元件，其中所述发光器件包括：多个发光单元，所述发光单元包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层下的有源层和在所述有源层下的第二导电半导体层；与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；在所述发光单元下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与相邻的发光单元的第一导电半导体层连接；在所述多个发光单元的最后的发光单元下的第三电极层；与所述第一电极层连接的第一电极；与所述第三电极层连接的第二电极；在所述第一电极层至所述第三电极层周围的绝缘层；以及在所述绝缘层下的支撑构件。
附图说明
图1是显示根据第一实施方案的发光器件的截面图；
图2是显示在图1中所示的发光器件的AC驱动电路的电路视图；
图3～12是显示制造在图1中显示的发光器件的工序的截面图；
图13是显示根据第二实施方案的发光器件的截面图；
图14是显示根据第三实施方案的发光器件的截面图；和
图15是显示包括在图1中所示发光器件的发光器件封装的截面图。
图16是说明具有图15的发光器件封装的显示设备的一个实例的立体图。
图17是说明具有图15的发光器件封装的显示设备的另一实例的立体图。
图18是提供有图15的发光器件封装的照明设备的立体图。
具体实施方式
在实施方案的描述中，应理解，当层(或膜)、区域、图案或者结构称为在另一衬底、另一层(或者膜)、另一区域、另一垫或者另一图案“上”或者“下”时，其可以“直接地”或者“间接地”在所述另一衬底、层(或者膜)、区域、垫或者图案“上”或者“下”，或也可存在一个或者更多个中间层。所述层的这种位置参考附图进行描述。
以下，将参考附图描述实施方案。为了方便或清楚的目的，附图中显示的各层的厚度和尺寸可进行放大、省略或者示意地绘出。此外，元件的尺寸并不绝对地反映实际尺寸。
图1是显示根据第一实施方案的发光器件的侧截面图。
参考图1，发光器件100包括：多个发光单元A1～An和B1～Bn、导电接触层118、电极层121～125、绝缘层151、155和156、第一电极171、第二电极173以及导电支撑构件170。
发光器件100包括：具有至少n个彼此串联连接的发光单元A1～An(n≥2)的第一组101、以及具有至少n个彼此串联连接的发光单元B1～Bn(n≥2)第二组103。
第一组101的发光单元A1～An和第二组103的发光单元B1～Bn在导电支撑构件170上形成。发光单元A1～An和B1～Bn可具有相同尺寸或者一些发光单元具有不同尺寸。此外，发光单元A1～An和B1～Bn可具有相同的上部和下部宽度，或者发光单元A1～An和B1～Bn的上部宽度窄于下部宽度。
第一组101的发光单元A1～An与第二组103的发光单元B1～Bn串联连接。发光单元A1～An和B1～Bn可具有相同尺寸或者不同尺寸，实施方案不限于此。
发光单元A1～An和B1～Bn可布置为至少一行或者布置为矩阵形。此外，第一组101和第二组103的发光单元A1～An和B1～Bn可在交流电源的一运行周期下或者一驱动模式下驱动。
第一组101和第二组103的发光单元A1～An和B1～Bn可包括多个包括III-V族化合物半导体的半导体层。例如，发光单元A1～An和B1～Bn可包括：第一导电半导体层112、在第一导电半导体层112下的有源层114和在有源层114下的第二导电半导体层116。
例如，发光单元A1～An和B1～Bn可包括GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP或者AlGaInP。如果第一导电半导体层是N型半导体层，则第二导电半导体层是P型半导体层。
第一导电半导体层112在有源层114上形成。第一导电半导体层112的厚度可大于第二导电半导体层116的厚度。如果第一导电半导体层112是N型半导体层，则第一导电半导体层112掺杂有N型掺杂剂，例如Si、Ge、Sn、Se或者Te。在第一导电半导体层112的上表面上可形成粗糙结构113。粗糙结构113可包括凹凸图案。粗糙结构113可改善外部量子效率。此外，由于电极不在发光单元A1～An和B1～Bn的上表面上形成，所以可防止由于电极导致的外部量子效率的降低。
在第一导电半导体层112的上表面上可形成透射层。透射层包括折射率低于第一导电半导体层112的折射率的材料。例如，透射层可包括绝缘材料和/或透明电极层例如TCO(透明导电氧化物)。
有源层114置于第一导电半导体层112和第二导电半导体层117之间，以发射具有预定波段的光。有源层114可具有单量子阱结构、多量子阱结构、量子线结构或者量子点结构。有源层114可具有阱层/势垒层的堆叠结构，例如InGaN/GaN、GaN/AlGaN、InGaN/InGaN，但是实施方案不限于此。阱层的能带隙可低于势垒层的能带隙。
在有源层114和第一导电半导体层112之间可形成第一导电覆层(未显示)。第一导电覆层可包括GaN基半导体，并且其能带隙可高于有源层114的能带隙。
在有源层114和第二导电半导体层116之间可形成第二导电覆层(未显示)。第二导电覆层可包括GaN基半导体，并且其能带隙可高于有源层114的能带隙。
在有源层114下设置第二导电半导体层116。第二导电半导体层116包括掺杂有第二导电掺杂剂的化合物半导体。例如，第二导电半导体层116可包括选自GaN、InN、AlN、InGaN、AlGaN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中的至少一种。如果第二导电半导体层116是P型半导体层，则第二导电掺杂剂包括P型掺杂剂，例如Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba。
在第二导电半导体层116下可形成第三导电半导体层(未显示)。第三导电半导体层可包括极性与第二导电半导体层极性相反的半导体层。第三导电半导体层可包括极性与第一导电半导体层的极性相同的半导体。因此，发光单元A1～An和B1～Bn可具有N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的一种。为了方便的目的，发光单元的最下层称作第二导电半导体层116。
此外，在发光单元A1～An和B1～Bn中不形成暴露出第一导电半导体层112以及第二导电半导体层116的一部分上表面的阶梯部。
第二导电半导体层116在有源层114下形成并且可掺杂有P型掺杂剂例如Mg、Be或者Zn。第二导电半导体层116或者第三导电半导体层可设置在发光单元A1～An和B1～Bn的最下层处。为了方便的目的，发光单元的最下层称作第二导电半导体层116。
发光单元A1～An和B1～Bn可通过间隔161彼此间隔开。置于第一组101和第二组103之间的间隔161的宽度可与发光单元之间的宽度相同或者不同。
在发光单元A1～An和B1～Bn的第二导电半导体层116下形成导电接触层118，并且在导电接触层118下形成电极层121～125。导电接触层118包括欧姆接触层。导电接触层118可与第二导电半导体层116的下表面欧姆接触。导电接触层118可包括选自ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IZTO(氧化铟锌锡)、IAZO(氧化铟锌铝)、IGZO(氧化铟镓锌)、IGTO(氧化铟镓锡)、AZO(氧化锌铝)、ATO(氧化锑锡)、GZO(氧化镓锌)、IrOx、RuOx、RuOx/ITO、Ni/IrOx/Au、Ni/IrOx/Au/ITO、TCO(透明导电氧化物)和TCN(透明导电氮化物)中的一种。
导电接触层118可包括多个图案，其中在图案之间可形成低导电层(未显示)。低导电可通过使用材料例如导电率低于导电接触层118的导电率的绝缘材料而置于导电接触层118的图案之间。导电接触层118的数目与发光单元A1～An和B1～Bn的数目相同。
电极层121～125包括选自Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、W、Ti及其组合中的一种。电极层121～125可制备为单层或者多层。电极层121～125可用作具有高反射率(50％以上)的具有导电欧姆接触功能的反射性电极层。
电极层121～125中的至少之一部分或者完全地设置在发光单元A1～An和B1～Bn之下。
在布置于第一组101的一侧处的第一发光单元A1下设置第一电极层121。第一电极层121的另一端126穿过导电接触层118、第二导电半导体层116和有源层114与第一导电半导体层112接触。第一电极层121可在第一电极层121和第一导电半导体层112之间的接触部处包括欧姆接触材料，但是实施方案不限于此。
第一电极层121的一侧向外延伸超过第一组101的第一发光单元A1，并且第一电极171电连接到第一电极层121的一侧上。第一电极层121可用作第一垫，并且可在第一电极层121的一侧上形成。此外，在第一发光单元A1的第一导电半导体层112上形成第一电极171。
第二电极层122至第五电极层125设置在发光单元A1～An和B1～Bn下以用作反射层。第二电极层至第五电极层122～125与设置在发光单元A1～An和B1～Bn下的导电接触层118接触。
第二电极层122至第四电极层124的部分126与下一个发光单元的第一导电半导体层112接触。第二电极层122至第四电极层124将两个相邻发光单元串联连接。
第三电极层123将第一组101和第二组103彼此电连接。具体而言，第三电极层123将第一组101的发光单元An与第二组103的发光单元Bn串联电连接。
第五电极层125与设置在第二组103的第一发光单元B1下的导电接触层118接触，第五电极层125的另一端延伸至第一发光单元B1的另一端。第二电极173与第五电极层125的另一侧电连接。第二电极173与第五电极层125的另一端电连接。第二电极173用作垫并且设置在第五电极层125的另一侧上。
第一电极171和第二电极173围绕发光器件100的中心相对或者平行，但是实施方案不限于此。对第一电极171施加的电力的极性可与对第二电极173施加的电力的极性相反。
在第一电极层121至第五电极层125上形成第一绝缘层151以阻挡第一电极层121至第五电极层125、发光单元A1～An和B1～Bn以及导电接触层118之间不期望的接触。
第二绝缘层155置于第一电极层121至第五电极层125与导电支撑构件170之间，以阻挡导电支撑构件170与第一电极层121至第五电极层125之间的不期望的接触。此外，第二绝缘层155的一部分防止一个发光单元的欧姆单元118与另一个发光单元的电极层接触。
第三电极层123与第一组101的第n个发光单元An、第二组103的第n个发光单元Bn和导电支撑构件170接触。
可以以半个运行周期的间隔分别对第三电极层123和第二电极173供给交流电源，使得第一组101和第二组103可以以半个运行周期的间隔交替运行。
第一组101的发光单元A1～An与第二组103的发光单元B1～Bn串联连接。第一电极171与第一组101的第一发光单元A1连接，导电支撑构件170与第n个发光单元An连接，第二电极173与第二组103的第一发光单元B1连接，导电支撑构件170与第n个发光单元Bn连接。
导电支撑构件170支撑发光器件并且包括选自Cu、Au、Ni、Mo、Cu-W、Pd、In、W、Si、Ta、Nb以及载体晶片例如Si、Ge、GaAs、ZnO、GaN、Ge2O3或者SiC中的至少一种。
导电支撑构件170可具有散热和导电特性。
支撑构件可涂覆或者以板状附着导电支撑构件170，但是实施方案不限于此。导电支撑构件170的厚度可为30～500μm，但是实施方案不限于此。
在导电支撑构件170和第三电极层123之间可插入接合层。接合层可包括Ti、Cr、Ta及其合金中的至少一种。
在发光单元A1～An和B1～Bn周围形成第三绝缘层156以防止层和单元之间的短路。此外，第三绝缘层156可覆盖发光单元A1～An和B1～Bn的上部部分。
第一至第三绝缘层151、155和156包括绝缘材料，例如SiO2、Si3N4、Al2O3或者TiO2。
在交流电源的半个运行周期期间，对导电支撑构件170施加正电，使得电流通过第一组101的第n个至第一个发光单元An～A1流向第一电极171。因此，第一组101的发光单元A1～An可发射光。
在交流电源的下一个半个运行周期期间，对第二电极173施加负电，使得电流通过第二组103的第n个至第一个发光单元Bn～B1流向导电支撑构件170。因此，第二组103的发光单元B1～Bn可发射光。
对发光器件100施加的交流电源的水平可对应于发光单元An～A1和Bn～B1的驱动电压的总和。例如，在220V的交流电压下，约60个驱动电压为约3.5V的发光单元可彼此串联连接。即，在施加220V的交流电压下，第一组101的30个发光单元A1～An彼此串联连接，第二组103的30个发光单元B1～Bn彼此串联连接。因此，60个发光单元彼此串联连接。此外，在110V的交流电压下，30个驱动电压为约3.5V的发光单元可彼此串联连接。
发光单元A1～An和B1～Bn的驱动电压是可变的，使得发光单元的数目也是可变的。此外，发光器件100可在没有附加的整流器的情况下运行。根据交流电源条件下正电压和负电压的水平，第一组101的发光单元的数目可与第二组103的发光单元的数目相同或者不同。
根据该实施方案，在一个导电支撑构件上形成运行周期彼此不同的至少两个组101和103的发光单元A1～An和B1～Bn，使得发光器件的尺寸可得到最小化，并且用于交流电源的发光器件的电路可得到简化。此外，可将发光器件的第一组101与第二组103连接而不使用附加的导线。
此外，由于发光单元A1～An和B1～Bn可通过设置在发光单元A1～An和B1～Bn下的电极层121～125彼此连接，所以不必在发光单元A1～An和B1～Bn上提供金属。
发光器件100的第一组101和第二组103可制备为棒形。此外，第一组101和第二组103可彼此平行或者可弯曲至少一次。如果第一组101和第二组103彼此平行，则第一电极层121可与第五电极层125电连接。在这种情况下，第一电极171和第二电极173中的一个可省略。
图2是显示在图1中所示发光器件的驱动电路的电路视图。
参考图2，在半个运行周期期间对第一组101施加交流电源的正电流I1，以从第n个发光单元An至第一发光单元A1依次地驱动第一组101的发光单元。此外，在余下的半个运行周期期间对第二组103施加交流电源的负电流I2，以从第n个发光单元Bn至第一发光单元B1依次地驱动第二组103的发光单元。以此方式，第一组101和第二组103的发光单元A1～An和B1～Bn可在交流电源的一个运行周期的期间交替地打开/关闭。
在交流电源端子和发光器件之间可提供电阻器和整流电路，实施方案不限于此。此外，发光器件100可独立于第二组103来驱动第一组101。
图3～12是显示制造在图1中所示发光器件的方法的截面图。在以下描述中，将参考多个发光单元来说明发光器件的第一组的制造工艺，将省略制造第二组的方法以避免重复。
参考图3，将衬底110装载入生长设备中，并且在衬底110上以层或者图案的形式来形成II～VI族化合物半导体。
生长设备可选自电子束蒸发器、PVD(物理气相沉积)设备、CVD(化学气相沉积)设备、PLD(等离子体激光沉积)设备、双型热蒸发器、溅射设备和MOCVD(有机金属化学气相沉积)设备。然而，实施方案不限于所述生长设备。
衬底110可包括绝缘衬底或者导电衬底。例如，衬底110可包括选自Al2O3、GaN、SiC、ZnO、Si、GaP、InP、Ga2O3和GaAs中的一种。在衬底110的上表面上可形成凹凸图案。
此外，在衬底110上可形成包括II～VI族化合物半导体的层或者图案。例如，在衬底110上可形成ZnO层(未显示)、缓冲层(未显示)和未掺杂的半导体层(未显示)中的至少一种。缓冲层或者未掺杂的半导体层可通过使用III-V族化合物半导体形成。缓冲层可使得相对于衬底的晶格常数差减小，未掺杂的半导体层可包括未掺杂的GaN基半导体。为了方便的目的，以下描述将假定在衬底110上形成第一导电半导体层112。
在衬底110上形成用于发光单元的多个化合物半导体。在衬底110上形成第一导电半导体层112，在第一导电半导体层112上形成有源层114，并且在有源层114上形成第二导电半导体层116。
第一导电半导体层112可包括掺杂有第一导电掺杂剂的III-V族化合物半导体。例如，第一导电半导体层112可包括选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中的一种。如果第一导电半导体层112是N型半导体层，则第一导电掺杂剂是N型掺杂剂，例如Si、Ge、Sn、Se或者Te。第一导电半导体层112可为单层结构或者多层结构，但是实施方案不限于此。
在第一导电半导体层112上设置有源层114。有源层114可具有单量子阱结构、多量子阱结构、量子点结构或者量子线结构。有源层114可具有包括阱层和势垒层的堆叠结构，例如InGaN阱层/GaN势垒层、GaN阱层/AlGaN势垒层或者InGaN阱层/InGaN势垒层。这种堆叠结构可包括2-30对阱/势垒层，但是实施方案不限于此。阱层可包括能带隙低于势垒层能带隙的材料。
在有源层114和第一导电半导体层112之间可形成第一导电覆层(未显示)。第一导电覆层可包括GaN基半导体，并且其能带隙可高于有源层114的能带隙。
在有源层114和第二导电半导体层116之间可形成第二导电覆层(未显示)。第二导电覆层可包括GaN基半导体，并且其能带隙可高于有源层114的能带隙。
在有源层114上形成第二导电半导体层116。第二导电半导体层116包括掺杂有第二导电掺杂剂的III-V族化合物半导体。例如，第二导电半导体层116可包括选自GaN、AlN、AlGaN、InGaN、InN、InAlGaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP中的至少一种。如果第二导电半导体层116是P型半导体层，则第二导电掺杂剂包括P型掺杂剂，例如Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba。
此外，在第二导电半导体层116上可形成第三导电半导体层。第三导电半导体层可包括极性与第二导电半导体层的极性相反或者与第一导电半导体层的极性相同的半导体。
第一导电半导体层112、有源层114和第二导电半导体层116的堆叠结构可构成发光单元区域。此外，发光单元可包括N-P结结构、P-N结结构、N-P-N结结构和P-N-P结结构中的至少一种。
参考图4，在第二导电半导体层116上形成多个导电接触层118。导电接触层118彼此间隔开规则间隔。欧姆接触层118的宽度对应于各发光单元区域的宽度。
欧姆接触层118在第二导电半导体层116的上表面的一部分上形成，同时与第二导电半导体层116欧姆接触。欧姆接触层118可包括透射性导电材料。例如，欧姆接触层118可包括选自ITO(氧化铟锡)、IZO(氧化铟锌)、IZTO(氧化铟锌锡)、IAZO(氧化铟铝锌)、IGZO(氧化铟镓锌)、IGTO(氧化铟镓锡)、AZO(氧化铝锌)、ATO(氧化锑锡)、GZO(氧化镓锌)、IrOx、RuOx、RuOx/TO、Ni/IrOx/Au和Ni/IrOx/Au/ITO中的至少一种。
欧姆接触层118可制备为层或者图案的形式。层或者图案可改变相对于第二导电半导体层116的欧姆电阻。
参考图5，形成多个凹陷119。凹陷119具有从第二导电半导体层116至第一导电半导体层112的上表面的深度。在凹陷119之间间隔T1是预定的。例如，间隔T1对应于各电极层的一部分。在通过凹陷119分成数个部分的第二导电半导体层116的上表面上形成欧姆接触层118。
形成凹陷119和欧姆接触层118的次序是可改变的，实施方案不限于此。
参考图6，在其中未形成欧姆接触层118的第二导电半导体层116的上表面的预定区域上形成第一绝缘层151。例如，在形成掩模层之后，通过光刻工艺在其中未形成掩模层的区域上形成第一绝缘层151。即，第一绝缘层151可在没有欧姆接触层118的第二导电半导体层116的上表面上和在凹陷119中形成。第一导电半导体层112通过形成于凹陷119中的第一绝缘层151而暴露出。
参考图7和8，在第一绝缘层151和欧姆接触层118上形成电极层121、122和123。
电极层121、122和123彼此物理地间隔开并且用作反射电极层。电极层121、122和123可包括选自Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、W、Ti及其组合中的材料。
第一电极层121在第一绝缘层151上形成并且通过凹陷119与第一导电半导体层112部分地接触。第二电极层122在第一绝缘层151和欧姆接触层118上形成并且通过凹陷119与第一导电半导体层112部分接触。此外，可提供多个电极层121、122和123以与第一导电半导体层112接触。
在欧姆接触层118和第一绝缘层151上形成第三电极层123。在图1中，第三电极层123定位为对应于在发光器件的中心处的第三电极层123。
第二电极层122和第三电极层123定位为各自对应于发光单元。此外，如图1所示，第二电极层122和第三电极层123将相邻发光单元串联连接。
参考图8，在第一电极层121和第二电极层122上形成第二绝缘层155。第三电极层123的上表面是打开的。
第一绝缘层151和第二绝缘层155可包括选自SiO2、Si3N4、Al2O3和TiO2中的材料。
参考图9，在第二绝缘层155和第三电极层123上形成导电支撑构件170。导电支撑构件170支撑发光器件并且包括选自Cu、Au、Ni、Mo、Cu-W、Pd、In、W、Si、Ta、Nb以及载体晶片例如Si、Ge、GaAs、ZnO、SiC、SiGe、Ge2O3或者GaN中的至少一种。
导电支撑构件170可具有散热和导电特性。支撑构件可涂覆或者以板状附着导电支撑构件170，但是实施方案不限于此。导电支撑构件170的厚度可为约30～500μm，但是实施方案不限于此。
在导电支撑构件170和第三电极层123之间可插入接合层。接合层可包括Ti、Cr、Ta及其合金中的至少一种。
参考图9和10，在基底上设置导电支撑构件170之后，通过物理/化学方案将衬底110移除。
为了移除衬底110，可使用物理和/或化学方案。物理方案包括激光剥离(LLO)方案，其中将具有预定波段的激光束辐照在衬底110上，从而将衬底110与第一导电半导体层112分离。化学方案包括湿蚀刻方案，其中通过湿的蚀刻工艺将形成于衬底110和第一导电半导体层112之间的半导体层(例如缓冲层)移除，从而将衬底110分离。
在移除衬底110之后，可对第一导电半导体层112的表面实施感应耦合等离子体/反应性离子蚀刻(ICP/RIE)工艺。
在第二导电半导体层116下设置欧姆接触层118和第一至第三电极层121、122和123，从而保护其免受外部冲击影响。即，当移除衬底110时，保护欧姆接触层118和第一至第三电极层121、122和123免受到外部冲击影响。
参考图11，实施蚀刻工艺以形成用于发光单元A1～An的间隔161。继续蚀刻工艺直至暴露出设置在第二导电半导体层116下的第一绝缘层151。因此，发光单元A1～An可彼此隔离。各发光单元可与电极层121、122和123的部分126间隔开预定距离D1。如果距离D1增加，则可另外形成欧姆接触层。此外，第一绝缘层151可暴露于发光单元A1～An的外侧，但是实施方案不限于此。
在发光单元A1～An之间形成的间隔161可具有彼此相同或者不同的宽度，但实施方案不限于此。当从顶部观察时，发光单元A1～An可为圆形或者多边形，例如矩形或者正方形。
第一电极层121的部分126与第一发光单元A1的第一导电半导体层112连接。第二电极层122与设置在第一发光单元A1下的欧姆接触层118连接，第二电极层122的部分126与第二发光单元A2的第一导电半导体层112连接。以此方式，第二电极层122将两个相邻发光单元串联连接。
第三电极层123与设置在第n个发光单元An下的导电支撑构件170和欧姆接触层118连接。以此方式，n个发光单元A1～An可彼此串联连接。
参考图12，在发光单元A1～An的第一导电半导体层112的上表面上形成粗糙结构113。粗糙结构113可通过干的和/或湿的蚀刻工艺制备为凹凸图案形式。此外，粗糙结构113可包括附加的凹凸结构。粗糙结构113可改善外部量子效率。
第一绝缘层151从第一发光单元A1部分地暴露出。通过蚀刻工艺将部分第一绝缘层151打开。在这种情况下，可暴露出第一电极层121。在第一电极层121上形成第一电极171。第一电极171可包括垫。
N个发光单元A1～An在第一电极171和导电支撑构件170之间彼此串联连接。因此，通过所述制造工艺获得如图1所示的发光器件。
该实施方案可提供包括可在交流电源下驱动的第一组和第二组的发光单元的发光器件，使得即使使用交流电源也可不是必需要附加的部件并且可改善光提取效率。
图13是显示根据第二实施方案的发光器件的侧截面图。在以下描述中，在第一实施方案中已经说明的元件和结构将省略以避免重复。
参考图13，发光器件100A包括在形成于发光器件100A的中心处的第三电极层123与支撑构件170A之间提供的第二绝缘层155。支撑构件170A包括具有散热和绝缘特性的材料，使得支撑构件170A可有效散热。支撑构件170A由导电金属形成，但是实施方案不限于此。
发光单元A1～An和Bn～B1在提供于发光器件100A的两端处的第一电极171和第二电极173之间彼此串联连接，使得发光器件100A可在交流电源的半个运行周期期间发射光。在这种情况下，两个发光器件100A彼此平行设置，使得其可在交流电源下驱动。
图14是显示根据第三实施方案的发光器件的侧截面图。在以下描述中，在第一实施方案中已经说明的元件和结构将省略以避免重复。
参考图14，发光器件100B包括在形成于发光器件100B的中心处的第三电极层123与支撑构件170之间提供的第二绝缘层155。
第三电极175可在位于第一组101A和第二组103A之间的间隔161中形成。第三电极175在第三电极层123上形成并且通过第三电极层123与第一组101a的第n个发光单元An和第二组103a的第n个发光单元Bn连接。
设置在第一组101A的第一发光单元A1下的第一电极层121与支撑构件170连接，设置在第二组103A的第一发光单元B1下的第五电极层125与支撑构件170连接。因此，在交流电源的半个运行周期期间，第一组101A的发光单元A1～An运行，在交流电源的其余半个运行周期期间，第二组103A的发光单元B1～Bn运行。运行的细节已经在第一实施方案中描述过。
图15是显示包括根据上述实施方案的发光器件的发光器件封装的截面图。
参考图15，发光器件封装30包括：主体20、形成在主体20上的第一引线电极32和第二引线电极33、提供在主体20上并且与第一引线电极32和第二引线电极33电连接的发光器件100、以及包围发光器件100的模制元件40。
主体20可包括硅、合成树脂、金属蓝宝石(Al2O3)和PCB(印刷电路板)中的至少一种。在发光器件100周围可形成倾斜表面。主体20可具有腔22，但是实施方案不限于此。
第一引线电极32和第二引线电极33彼此电隔离以对发光器件100供电。此外，第一引线电极32和第二引线电极33将由发光器件100发射的光反射，以改善光效率，并且将由发光器件100产生的热散发至外部。
虽然图15显示第一引线电极32和第二引线电极33设置在主体20的下表面上，实施方案不限于此。
例如，第一引线电极32和第二引线电极33可提供在主体20上，第一垫和第二垫可形成在主体20的下表面上。在这种情况下，第一引线电极32和第二引线电极33可通过穿过主体20形成的第一导电通孔和第二导电通孔与第一垫和第二垫电连接。
发光器件100可安置在主体20上或者第一引线电极32和第二引线电极33上。
发光器件100可通过至少一个导线25与第一引线电极32和第二引线电极33的至少之一电连接。例如，在图1中显示的发光器件100的第一电极和第二电极可通过导线与第二引线电极33连接，并且通过芯片接合方案可在第一引线电极32上形成发光器件100的导电支撑构件。此外，发光器件100可通过倒装芯片接合方案或者芯片接合方案与第一引线电极32和第二引线电极33电连接。根据上述实施方案的发光器件之一可选择性地用作发光器件100，但实施方案不限于此。
模制元件40包括具有透射性能的硅或树脂。模制元件40包围发光器件100以保护发光器件100。此外，模制元件40可包括磷光体以改变从发光器件100发射的光的波长。
虽然在实施方案中公开了顶视型发光器件封装，但是侧视型发光器件封装可用于改善散热、导电和反射特性。根据顶视型发光器件封装或者侧视型发光器件封装，通过使用树脂层封装发光器件并然后将透镜形成于树脂层上与或者与树脂层接合，但是实施方案不限于此。
封装发光器件100并且设置于基板上以提供发光模块，或者发光器件制备为LED形式以提供发光模块。
光单元的发光模块包括发光器件封装。发光器件封装具有如图15所示的结构。否则，根据实施方案的发光器件设置在基板上并且通过模制元件封装。
<照明系统>
根据上述实施方案的发光器件和发光器件封装可应用于光单元。所述光单元可具有包括多个发光器件或者多个发光器件封装的阵列结构。除了照明灯、信号灯、车辆前灯、电子显示器等之外，照明系统还可包括图16和17中显示的显示设备、图18中显示的光单元。
图16是根据一个实施方案的显示设备的分解立体图。
参考图16，根据一个实施方案的显示设备1000可包括：导光板1041、为导光板1041提供光的发光模块1031、在导光板1041下的反射元件1022、在导光板1041上的光学片1051、在光学片1051上的显示面板1061、以及容纳导光板1041、发光模块1031和反射元件1022的底盖1011，但是本公开不限于此。
底盖1011、反射片1022、导光板1041和光学片可定义为光单元1050。
导光板1041用于通过将线性光散射以将线性光转变为平面光。导光板1041可由透明材料制成，并且可包括丙烯酰系树脂例如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、COC和聚萘二甲酸乙二醇酯树脂。
发光模块1031为导光板1041的至少一侧表面提供光，并最终用作显示设备的光源。
发光模块1031可包括至少一个发光模块，并且从导光板1041的一侧表面直接或者间接地提供光。发光模块1031可包括：板1033、根据上述实施方案公开的发光器件封装30，并且发光器件封装30可布置为在板1033上彼此间隔开预定间隔。
板1033可为包括电路图案(未显示)的印刷电路板(PCB)。板1033可包括金属芯PCB(MCPCB)、柔性PCB(FPCB)以及普通的PCB等，但是本公开不限于此。在其中发光器件封装30安装在侧表面或者散热板上的情况下，可移除板1033。此处，一些散热板可与底盖1011的上表面接触。
在板1033上可安装多个发光器件封装30，使得多个发光器件封装30的发光表面与导光板1041间隔开预定距离，但是本公开不限于此。发光器件封装30可直接或者间接地将光提供至作为导光板1041的一个侧表面的光入射部，但是本公开不限于此。
在导光板1041下可提供反射元件1022。反射元件1022反射从导光板1041的下表面入射的光，以使得反射光朝向向上，由此能够提高光单元1050的亮度。反射元件1022可由例如PET、PC、PVC树脂等形成，但是本公开不限于此。
底盖1011可容纳导光板1041、发光模块1031和反射元件1022等。为此，底盖1011可具有形成为其上表面打开的盒状的容纳部1012，但是本公开不限于此。底盖1011可与顶盖相连，但是本公开不限于此。
底盖1011可由金属材料或者树脂材料形成，并且可通过使用诸如压模或者注模的工艺制造。而且，底盖1011可包括金属或者具有高热导率的非金属材料，但是本公开不限于此。
显示面板1061是例如LCD面板，并且包括彼此相对的第一透明基板和第二透明基板、以及介于第一衬基板和第二基板之间的液晶层。在显示面板1061的至少一个表面处可附着偏振板，但是本公开不限于此。显示面板1061利用通过光学片1051的光显示信息。显示设备1000可应用于各种移动终端、笔记本式电脑的监视器、膝上型电脑的监视器、电视等。
光学片1051设置于显示面板1061和导光板1041之间并且包括至少一个透明片。光学片1051可包括例如扩散片、水平的和/或垂直的棱镜片和增亮片中的至少一种。扩散片使入射光扩散，水平和/或垂直棱镜片将入射光集中在显示区域上，增亮片通过重新利用损失的光来提高亮度。而且，在显示面板1061上可设置保护片，但是本公开不限于此。此处，显示设备1000可包括导光板1041以及作为光学元件位于发光模块1031的光路上的光学片1051，但是本公开不限于此。
图17是根据一个实施方案的显示设备的横截面图。
参考图17，显示设备1100包括：底盖1152、其上布置有上述公开的发光器件封装30的板1120、光学元件1154和显示面板1155。
板1120和发光器件封装30可定义为发光模块1060。底盖1152、至少一个发光模块1060和光学元件154可定义为光单元。
底盖1152可提供有容纳部，但是本公开不限于此。
此处，光学元件1154可包括透镜、导光板、扩散片、水平和垂直棱镜片、以及增亮片中的至少一种。导光板可由聚碳酸酯(PC)或者聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)形成，并且可移除。扩散片将入射光扩散，水平和垂直棱镜片将入射光集中在显示区域上，增亮片通过重新利用损失的光来提高亮度。
光学元件1154设置在发光模块1060上。光学元件154将从发光模块1060发射的光转变为平面光，并且进行扩散、光集中等。
图18是根据一个实施方案的照明单元的立体图。
参考图18，照明单元1500可包括：外壳1510、在外壳1510中设置的发光模块1530、以及设置在外壳1510中以从外部电源供给电力的接线端子1520。
外壳1510可优选由具有良好热屏蔽特性的材料例如金属材料或者树脂材料形成。
发光元件模块1530可包括板1532和安装于板1532上的根据所述实施方案的至少一个发光器件封装30。发光器件封装30可包括以矩阵结构布置为彼此间隔开预定距离的多个发光器件封装。
板1532可为其上印刷有电路图案的绝缘体基板，并且可包括例如印刷电路板(PCB)、金属芯PCB、柔性PCB、陶瓷PCB、FR-4基板等。
而且，板1532可由有效反射光的材料形成，并且其表面可形成为能够有效反射光的颜色，例如白色或者银色。
在板1532上可安装至少一个发光器件封装30。各发光器件封装30均可包括至少一个发光二极管(LED)芯片。所述LED芯片可包括发射红色光、绿色光、蓝色光或者白色光的彩色LED以及发射紫外线(UV)的UV LED。
发光模块1530可具有不同发光器件封装的组合以获得期望颜色和亮度。例如，发光模块1530可具有白色LED、红色LED和绿色LED的组合以获得高的显色指数(CRI)。
接线端子1520可与发光模块1530电连接以供电。接线端子1520可以以插座式旋入并与外部电源连接，但本公开是不限于此。例如，接线端子1520可制成插销型并插入外部电源中，或者可通过电线与外部电源连接。
光单元的发光模块包括发光器件封装。发光器件封装可具有使用主体的封装结构，或者可通过在板上安装以上公开的发光器件、然后使用模制元件封装所述发光器件来制备。
发光器件的制造方法包括以下步骤：在生长衬底上形成第一导电半导体、有源层和第二导电半导体层；在所述第二导电半导体层上形成多个欧姆接触层，使得所述欧姆接触层彼此间隔开；通过蚀刻工艺形成m(m＞4)个凹陷以暴露出第一导电半导体层；在所述第二导电半导体层上和在所述凹陷周围形成第一绝缘层，在除了其中形成中心电极层的区域之外的区域上形成第二绝缘层；在所述第二绝缘层和所述中心电极层上形成导电支撑构件；移除所述衬底，通过蚀刻工艺使得所述第二绝缘层暴露出以提供m个发光单元(m≥4)，并且将所述m个发光单元彼此串联连接；和形成与第一发光单元的所述第一导电半导体层连接的第一电极、以及与设置在最后的发光单元下的电极层连接的第二电极。
实施方案可提供在交流电源下驱动的发光器件。实施方案可驱动用于高电压交流电源的发光器件。实施方案可提供具有热稳定性的发光器件。实施方案可通过将具有多个串联发光单元的多个发光器件以串联、并联或者反平行结构相连接，来提供在交流电源下运行的发光设备。
在本说明书中对″一个实施方案″、″实施方案″、″示例性实施方案″等的任何引用，表示与实施方案相关描述的具体的特征、结构或特性包含于本发明的至少一个实施方案中。在说明书不同地方出现的这些措词不必都涉及相同的实施方案。此外，当结合任何实施方案描述具体的特征、结构或特性时，认为关于其它的实施方案来实现的这种特征、结构或特性均在本领域技术人员的范围之内。
虽然参考若干说明性的实施方案已经描述了实施方案，但是应理解本领域技术人员可设计很多的其它改变和实施方案，这些也将落入本公开的原理的精神和范围内。更具体地，在本公开、附图和所附的权利要求的范围内，在本发明的组合排列的构件和/或结构中可能具有各种的变化和改变。除构件和/或结构的变化和改变之外，对本领域技术人员而言，可替代的用途也会是明显的。

Claims (18)

1.一种发光器件，包括：
多个发光单元，所述发光单元包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层下的有源层和在所述有源层下的第二导电半导体层；
与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；
在所述发光单元之下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与相邻发光单元的第一导电半导体层连接；
在所述多个发光单元的最后的发光单元之下的第三电极层；
与所述第一电极层连接的第一电极；
与所述第三电极层连接的第二电极；
在所述第一电极层至第三电极层周围的绝缘层；以及
在所述绝缘层下的支撑构件，
其中所述支撑构件包括导电金属并且所述多个第二电极层中的至少之一电连接至所述支撑构件。
2.根据权利要求1所述的发光器件，还包括：在所述第二电极层和所述第三电极层中之一与各发光单元之间的多个导电接触层。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中所述导电接触层的数目与所述发光单元的数目相同。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述发光单元为棒形，并且n个(n＞2)发光单元彼此平行地设置。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极层设置在所述第一发光单元和所述导电支撑构件之间，所述第一电极设置在所述第一电极层的上表面上并且与所述第一发光单元间隔开。
6.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一电极设置在所述第一发光单元的所述第一导电半导体层上。
7.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二电极设置在所述第三电极层的上表面上并且与所述最后的发光单元间隔开。
8.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第二电极层的一部分从所述第二导电半导体层延伸至下一个发光单元的第一导电半导体层的下部，并且所述绝缘层的一部分延伸至所述第二电极层的所述一部分的周边。
9.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述多个发光单元包括：在所述第一电极和所述第二电极层的中心第二电极层之间彼此串联连接的第一组、以及在所述中心第二电极层和所述第二电极之间彼此串联连接的第二组。
10.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述第一组的发光单元的数目与所述第二组的发光单元的数目相同。
11.根据权利要求9所述的发光器件，其中所述第一组和所述第二组的发光单元在交流电的半个运行周期期间运行。
12.根据权利要求1所述的发光器件，其中所述第一至第三电极层包括选自Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、Zn、Pt、Au、Hf、W、Ti及其组合中的一种。
13.一种发光器件，包括：
多个发光单元，所述发光单元包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层下的有源层和在所述有源层下的第二导电半导体层；
在所述发光单元下的多个导电接触层；
与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；
在所述导电接触层下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与所述多个发光单元的下一个发光单元的第一导电半导体层连接；
在设置于所述多个发光单元的最后的发光单元之下的导电接触层下的第三电极层；
与所述多个第二电极层的中心第二电极层连接的电极；
在所述第一电极层至第三电极层周围的绝缘层；和
在所述绝缘层下的导电支撑构件，所述导电支撑构件连接所述多个发光单元的所述第一发光单元和所述最后的发光单元，
其中所述支撑构件包括导电金属并且所述多个第二电极层中的至少之一电连接至所述支撑构件。
14.根据权利要求13所述的发光器件，其中所述多个发光单元包括：在所述中心第二电极层和第一电极之间的彼此串联连接的第一组、以及在所述中心第二电极层和第二电极之间彼此串联连接的第二组。
15.根据权利要求14所述的发光器件，其中所述第一组和所述第二组各自包括n个发光单元(n＞2)，其中所述第一组的发光单元的数目与所述第二组的发光单元的数目相同。
16.根据权利要求14所述的发光器件，其中所述第一组和所述第二组的发光单元的数目通过将交流电源的电压除以各发光单元的驱动电压来确定。
17.根据权利要求14所述的发光器件，其中所述第一组和所述第二组的发光单元在交流电的半个运行周期期间运行。
18.一种发光器件封装，包括：
主体；
在所述主体上的多个引线电极；
与所述引线电极连接的发光器件；和
用于模制所述发光器件的模制元件，
其中所述发光器件包括：
包括第一导电半导体层、在所述第一导电半导体层下的有源层和在所述有源层下的第二导电半导体层的多个发光单元；与所述多个发光单元的第一发光单元的第一导电半导体层连接的第一电极层；在所述发光单元下的多个第二电极层，所述第二电极层的一部分与相邻发光单元的所述第一导电半导体层连接；设置在所述多个发光单元的最后的发光单元下的第三电极层；与所述第一电极层连接的第一电极；与所述第三电极层连接的第二电极；在所述第一至第三电极层周围的绝缘层；和在所述绝缘层下的支撑构件，
其中所述支撑构件包括导电金属并且所述多个第二电极层中的至少之一电连接至所述支撑构件。
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