TWI578581B - 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。

一般來說，發光晶片是由基板、磊晶結構、N型電極以及P型電極所組成，其中N型電極與P型電極會分別接觸N型半導體層與P型半導體層。為了增加發光晶片的應用，通常會將製作好的發光元件配置於一載體上，且透過封裝膠體來封裝發光晶片而形成一發光元件。其中，載體例如是印刷電路板或陶瓷基板等，且此載體上具有對應發光晶片的N型電極與P型電極的接墊。此時，載體的面積大於發光晶片於載體上的正投影面積，也就是說，載體的邊緣大於發光晶片的邊緣。再者，由於封裝膠體是透過例如點膠等方式形成於發光晶片上，因此封裝膠體於封裝發光晶片時會在載體上呈現弧狀的外形(如半圓形或半橢圓形)。如此一來，所形成的發光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。

本發明提供一種發光元件，具有較小體積。

本發明的發光元件，其包括一基板、一電極連接層、一磊晶結構及多個接墊。基板具有彼此相對的一上表面與一下表面以及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連接導電通孔。其中電極連接層的邊緣與基板的邊緣切齊。磊晶結構配置於電極連接層上並與電極連接層電性連接。接墊配置於基板的下表面且連接導電通孔。

在本發明的一實施例中，上述電極連接層具有至少一第電極、至少一第二電極以及一配置於基板與第一電極之間和基板與第二電極之間的連接層。其中連接層的邊緣與基板的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述發光元件更包括一絕緣層，配置於電極連接層上且絕緣第一電極與第二電極。

在本發明的一實施例中，上述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，上述發光元件更包括一歐姆接觸層，配置於第一型半導體層與絕緣層之間。

在本發明的一實施例中，上述歐姆接觸層為一圖案化結構。

在本發明的一實施例中，上述發光元件更包括一反射層，配置於歐姆接觸層與絕緣層之間。

在本發明的一實施例中，上述發光元件更包括一絕緣保護層，配置於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絕緣層的邊緣切齊。

在本發明的一實施例中，上述發光元件更包括一片狀波長轉換層，配置於磊晶結構上，其中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，上述發光元件更包括一光耦合層(light coupling layer)，配置於片狀波長轉換層與磊晶結構之間。

在本發明的一實施例中，上述光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，上述片狀波長轉換層包括至少兩片狀波長轉換單元層，且這些片狀波長轉換單元層的主要發光波長朝遠離磊晶結構的方向漸減。

在本發明的一實施例中，上述這些片狀波長轉換單元層的厚度皆不相同。

在本發明的一實施例中，上述這些片狀波長轉換單元層的厚度朝遠離磊晶結構的方向漸增。

在本發明的一實施例中，上述發光元件更包括一色彩混合層，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。

在本發明的一實施例中，上述片狀波長轉換層的厚度為磊晶結構的厚度的1.5倍至25倍之間。

在本發明的一實施例中，上述磊晶結構於基板上的正投影面積為基板的上表面的面積的0.8倍至1倍之間。

在本發明的一實施例中，上述磊晶結構的厚度介於3微米至15微米之間。

在本發明的一實施例中，上述每一導電通孔與電極連接層之間具有至少一空間。

在本發明的一實施例中，上述至少一第一電極為多個第一電極，至少一第二電極為多個第二電極，每一第一電極的俯視輪廓為點狀，而每一第二電極的俯視輪廓為點狀與線狀之組合。

基於上述，由於本發明的發光元件，其電極連接層的邊緣與基板的邊緣實質上切齊，再透過外接電路於接墊的供電即可使用。相較於習知的發光元件是將其發光元件的電性連接至一較大載板的接墊上，再於接墊上透過外接電路的供電才能使用而言，本發明的發光元件可具有較小的體積。

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。

100a、100b1、100b2、100c1、100c2、100c3、100d、100e、100f、100g、100h、100i1、100i2、100j、100k‧‧‧發光元件

110a、110g‧‧‧基板

111‧‧‧邊緣

112‧‧‧上表面

114‧‧‧下表面

116a、116g‧‧‧導電通孔

117‧‧‧空間

120a、120h‧‧‧電極連接層

121‧‧‧邊緣

122a、122h‧‧‧第一電極

124a、124h‧‧‧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

180a、180e、180f‧‧‧片狀波長轉換層

181‧‧‧邊緣

182e、182f‧‧‧第一片狀波長轉換單元層

184e、184f‧‧‧第二片狀波長轉換單元層

186e、186f‧‧‧第三片狀波長轉換單元層

190c1、190c3、190d‧‧‧光耦合層

191‧‧‧粗糙表面

210a、210b‧‧‧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

S1、S2‧‧‧平坦表面

圖1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2A以及圖2B繪示為本發明的另二實施例的發光元件的剖面示意圖。

圖3A、圖3B以及圖3C繪示為本發明的另三實施例的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剖面示意圖。

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電極連接層的俯視示意圖。

圖9A以及圖9B繪示為本發明的另二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1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1，在本實施例中，發光元件100a包括一基板110a、一電極連接層120a、一磊晶結構E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上且連接導電通孔116a。電極連接層120a的邊緣121與基板110a的邊緣111實質上切齊，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與一配置於基板110a與第一電極122a和基板110a與第二電極124a之間的連接層126a。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且連接導電通孔116a。

詳細來說，本實施例的的發光元件100a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。如圖1所示，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、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。

更具體來說，本實施例的基板110a可為有較佳的散熱效果，其熱傳導係數大於10W/m-K的基板。基板110a亦可為一電阻率大於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。其中基板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1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，例如是銅、金等金屬材料。基板110a的導電通孔116a的相對兩端分別直接連接至電極連接層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1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1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。其中第一電極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和基板110a與第二電極124a間，部分連接層126a連接第一電極122a且部分連接層126a連接第二電極124。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，於此並不為限。如圖1所示，本實施例的與第二電極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，本實施例中，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。此外，本實施例的磊晶結構E的第一型半導體層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，較佳地，磊晶結構E的表面積於基板110a上的正投影面積為基板110a的上表面112的面積的0.8倍至1倍之間，於後續保護製程上的製作不影響整體體積，且不因此而減少過多的出光面積。而，磊晶結構E的厚度介於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，相較於習知發光元件的磊晶結構的厚度，本發明的磊晶結構E的厚度較薄，可具有較小的整體厚度。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100a所產生的熱快速地傳遞至外界。特別說明的是，接墊170的邊緣可切齊基板110a的邊緣。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。

由於本實施例的發光元件100a，其電極連接層120a的邊緣121與基板110a的邊緣111實質上切齊。因此，相較於習知的發光元件是將其發光晶片的電極連接至一較大載板的接墊上，再於接墊上透過外接電路的供電才能使用而言，本實施例的發光元件100a的整體寬度較小，可具有較小的體積。

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2A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1與圖2A，本實施例的發光元件100b1與圖1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100b1更包括一片狀波長轉換層180a，其中片狀波長轉換層180a配置於磊晶結構E上，且片狀波長轉換層180a的邊緣181與基板110a的邊緣111切齊，且片狀波長轉換層180a延伸方向與基板110a的延伸方向相同。如圖2A所示，本實施例的片狀波長轉換層180a與基板110a皆橫向延伸，且此處片狀波長轉換層180a具有二彼此相對的平坦表面S1、S2。也就是說，本實施例的片狀波長轉換層180a實質上為一平面結構。再者，本實施例的片狀波長轉換層180a的厚度例如是磊晶結構E的厚度的1.5倍至25倍之間，若片狀波長轉換層180a的厚度小於磊晶結構E的厚度的1.5倍，則磊晶結構E的出光容易直接穿透片狀波長轉換層180a，造成轉換效率不佳，若片狀波長轉換層180a的厚度大於磊晶結構E的厚度的25倍，則會阻礙磊晶結構E的出光。於本實施例中，片狀波長轉換層180a的較佳厚度介於20微米至80微米之間，特別說明的是，片狀波長轉換層180a的厚度加上磊晶結構E的厚度，較佳地，小於90微米，可使發光元件100a具有較小的體積。

由於本實施例的片狀波長轉換層180a為一平面結構，且片狀波長轉換層180a的邊緣181與基板110a的邊緣111實質上切齊。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 100b1可具有較小的體積。再者，為了提高整體發光元件100b1的發光效率，亦可透過於片狀波長轉換層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。此外，由於本實施例的片狀波長轉換層180a為一平面結構，因此整體發光元件100b1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。

圖2B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2A與圖2B，本實施例的發光元件100b2與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100b2的磊晶結構E具有一粗糙表面E1，且粗糙表面E1與片狀波長轉換層180a之間具有微米級的空洞。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，磊晶結構E所發出的光透過微米級的空洞會產生散射效果，會使光線更均勻的進入片狀波長轉換層180a，因此透過此結構設計可使得磊晶結構E所產生的光產生更佳的散射效果，可有效提高整體發光元件100b2的出光均勻性。

此外，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的微米級的空洞亦可作為此兩個不同元件層之間的緩衝空間且增加兩者間的接合能力，提高發光元件100b2的可靠性，更值得一提，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的空洞，若小於微米等級，如小於0.1微米，則空洞太小，散射效果不佳，若大於微米等級，如 大於10微米，則空洞太大，磊晶結構E與片狀波長轉換層180a的接合面積過小，接合效果反而不佳。

圖3A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2A與圖3A，本實施例的發光元件100c1與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c1更包括一光耦合層190c1，其中光耦合層190c1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100c1的出光效率與增加磊晶結構E與片狀波長轉換層180a之間的接合。此處，光耦合層190c1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，光耦合層190c1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，本實施例的光耦合層190c1的材質為氮化物材料，例如是氮化鎵；或者是，光耦合層190c1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100c1的發光效率，光耦合層190c1可使用與第二型半導體層160具相近折射率的材質，並透過於光耦合層190c1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，亦可改變光耦合層190c1的折射率，使光耦合層190c1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3B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3A與圖3B，本實施例的發光元件100c2與圖3A中的發光元件100c1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c2的磊晶結構層E具有一粗糙表面E1，且粗糙表面E1與光耦合層190c1之間具有微米級的空洞。意即，磊晶結構E與光耦合層190c1所接觸的表面並非平整表面，磊晶結構E所發出的光透過微米級的空洞會產生散射效果，會使光線更均勻的進入光耦合層190c1，因此透過此結構設計可使磊晶結構E所產生的光產生更佳的散射效果，可有效提高整體發光元件100c2的出光均勻性。此外，磊晶結構E與光耦合層190c1之間的微米級的空洞亦可作為此兩元件層之間的緩衝，可使得磊晶結構E與光耦合層190c1之間具有較佳的接合效果，更值得一提，磊晶結構E與光耦合層190c1之間的空洞，若小於微米等級，如小於0.1微米，則空洞太小，散射效果不佳，若大於微米等級，如大於10微米，則空洞太大，磊晶結構E與光耦合層190c1的接合面積過小，接合效果反而不佳。

圖3C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3C與圖3A，本實施例的發光元件100c3與圖3A中的發光元件100c1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100c3的光耦合層190c3具有一粗糙表面191， 且粗糙表面191與片狀波長轉換層180a之間具有微米級的空洞。意即，光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a所接觸的表面並非平整表面，透過此結構設計可使磊晶結構E所產生的光產生更佳的散射效果，可有效提高整體發光元件100c3的出光均勻性。需說明的是，空洞的孔徑需大於0.1微米，特別是需大於發光元件100c3的出光波長，藉此才有較佳的散射效果，但其孔徑需小於10微米以避免產生全反射效應，進而影響出光量。此外，光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a之間的微米級的空洞亦可作為兩不同元件層之間的緩衝空間，且可使得光耦合層190c3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100c3的可靠性。當然，於其他未繪示的實施例中，亦可以是粗糙表面與磊晶結構之間具有微米級的空洞，此仍屬於本發明所欲保護之範圍。特別說明的是，亦可光耦合層190c3具有兩粗糙表面，亦即與同時與片狀波長轉換層180a和磊晶結構E之間皆具有微米級的空洞(圖未示)，可使得光耦合層190c3與片狀波長轉換層180a和光耦合層190c3磊晶結構E之間與皆具有較佳的接合效果，以提高發光元件100c3的可靠性，於此並不加以限制。

圖4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4與圖2A，本實施例的發光元件100d與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100d更包括一光耦合層190d，其中光耦合層190d配置於片狀波長轉換層180a與磊晶結構E之間且具有一圖案化粗 糙表面191，光耦合層190d與片狀波長轉換層180a之間具有至少一空隙B。如圖4所示，本實施例的光耦合層190d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。由於本實施例的光耦合層190d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100d的出光均勻性。此外，光耦合層190d與片狀波長轉換層180a之間的空隙亦可作為此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100d的可靠性。

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2A，本實施例的發光元件100e與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100e的片狀波長轉換層180e包括至少兩片狀波長轉換單元層，這些片狀波長轉換單元層的主要發光波長朝遠離該磊晶結構E的方向漸減。於本實施例中，至少兩片狀波長轉換單元層為三個片狀波長轉換單元層，這些片狀波長轉換單元包括依序堆疊的一第一片狀波長轉換單元層182e、一第二片狀波長轉換單元層184e以及一第三片狀波長轉換單元層186e。其中，第一片狀波長轉換單元層182e的主要發光波長大於第二片狀波長轉換 單元層184e的主要發光波長，且第二片狀波長轉換單元層184e的主要發光波長大於第三片狀波長轉換單元層186e的主要發光波長。此種排列可使得經具有較長的主要發光波長的第一片狀波長轉換層182e轉換後的光，不會被具有較短的主要發光波長的第二、三片狀波長轉換層184e、186e所吸收，以此類推。舉例來說，當磊晶結構E發出藍光時，第一片狀波長轉換單元層182e可例如是紅光片狀波長轉換單元層，而第二片狀波長轉換單元層184e可例如是黃光片狀波長轉換單元層，且第三片狀波長轉換單元層186e可例如是綠光片狀波長轉換單元層，可有效提高整體發光元件100e的發光均勻度與演色性。當然，於其他實施例中，第一片狀波長轉換單元層182e、第二片狀波長轉換單元層184e以及第三片狀波長轉換單元層186e也可以是其他顏色的片狀波長轉換單元層，於此並不加以限制其顏色。特別是，第一片狀波長轉換單元層182e、第二片狀波長轉換單元層184e以及第三片狀波長轉換單元層186e的延伸方向與基板110a的延伸方向相同，此處，第一片狀波長轉換單元層182e、第二片狀波長轉換單元層184e以及第三片狀波長轉換單元層186e與基板110a的延伸方向相同，皆是橫向延伸的平面結構，因此可使得整體發光元件100e具有較小的體積。較佳的，各該片狀波長轉換單元層的厚度介於5微米至30微米之間。

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5，本實施例的發光元件100f與圖 5中的發光元件100e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180f的第一片狀波長轉換單元層182f的厚度、第二片狀波長轉換單元層184f的厚度以及第三片狀波長轉換單元層186f的厚度皆不相同。較佳地，這些片狀波長轉換單元層的厚度朝遠離磊晶結構E的方向漸增。此種排列可使得經具有較長的主要發光波長的第一片狀波長轉換層182f轉換後的光，不會被具有較短的主要發光波長的第二、三片狀波長轉換層184f、186f所吸收，因此不需每層都要有相同厚度就可以得到高演色性與出光均勻的效果。舉例來說，當第一片狀波長轉換單元層182e為紅光片狀波長轉換單元層，而第二片狀波長轉換單元層184e為綠光片狀波長轉換單元層，其中第一片狀波長轉換單元層182f的厚度可為第二片狀波長轉換單元層184f的厚度的0.2倍至0.4倍，因此能減少成本較高的紅色螢光粉用量，可有效降低整體發光元件100f的製作成本。

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2A，本實施例的發光元件100g與圖2A中的發光元件100b1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的基板110g的每一導電通孔116g與電極連接層120a之間具有至少一空間117，其中此空間117可作為熱膨脹係數不同的導電通孔116g與電極連接層120a之間以及導電通孔116g與接墊170之間，在不同溫度操作下的緩衝空間，增加發光元件100g的可靠性。此處，圖7中的空間117可靠近或連接基板110g的上表面112 或下表面114，但並不以此為限。

圖8繪示為本發明的一實施例的一種發光元件的電極連接層的俯視示意圖。請參考圖8，本實施例的發光元件100h的電極連接層120h具有多個第一電極122h以及多個第二電極124h，其中每一第一電極122h的俯視輪廓為點狀。而，每一第二電極124h的俯視輪廓例如為點狀與線狀的組合。也就是說，本實施例的第二電極124h同時具有點狀輪廓的電極以及線狀輪廓的電極，其中如圖8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100h中的第二電極124h具有點狀與線狀輪廓的電極圖案，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9A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9A與圖3A，本實施例的發光元件100i1與圖3A中的發光元件100c1相似，惟二者主要差異之處在於：本實施例的發光元件100i1更包括一歐姆接觸層210a，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100i1可更包括一反射層220，配置於歐姆接觸層210a與絕緣層130之間。此處，歐姆接觸層210a的設置可有效增進第一型半導體層140與第一電極122a之間的電性連接，其中歐姆接觸層210a的材質例如是鎳或氧化鎳。而，反射層220的材質例如是銀，可反射發光層150的發光，使出光效率更佳。此外，本實施例的歐姆接觸層210a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9B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9B與圖9A，本實施例的發光元件100i2與圖9A中的發光元件100i1相似，惟二者主要差異之處在於：歐姆接觸層210b為一圖案化結構，如圖9B所示的發光元件100i2，歐姆接觸層210b剖面圖案具體化是由一剖面圖案為週期性的島形圖案所構成，因此第一型半導體層140與第一電極122a與反射層220間具有較大的接觸表面積，使可增加進歐姆接觸層210b、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。但歐姆接觸層210b剖面圖案亦可為其他週期性或非週期性的圖案構成，於此並不限制。

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9A，本實施例的發光元件100j與圖9A中的發光元件100i1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的邊緣切齊。此處，絕緣保護層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100j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210a與反射層220的邊緣，可使發光元件100j的可靠 度更佳。

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11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更包括一色彩混合層240，配置於片狀波長轉換層180a上。在本實施例中，色彩混合層240由一透明材料組成，例如是玻璃、藍寶石、環氧樹脂或矽，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，且有較厚厚度色彩混合層240的設置可視為一導光層，可均勻混合磊晶結構E的出光與被波長轉換層180a轉換的光，有效提高發光元件100k整體的出光均勻度。

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光耦合層190c1、190c2、190c3、190d、片狀波長轉換層180a、180e、180f、基板110g、電極連接層120h、歐姆接觸層210b、反射層220、絕緣保護層230以及色彩混合層240，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，由於本發明的發光元件，其電極連接層的邊緣與基板的邊緣實質上切齊。因此，相較於習知的發光元件是將其發光元件的電極電性連接至一較大載板的接墊上而言，本發明的發光元件可具有較小的體積。

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。

100a‧‧‧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

E‧‧‧磊晶結構

Claims (20)

1. 一種發光元件，包括：一基板，具有彼此相對的一上表面與一下表面以及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上且連接該些導電通孔，其中該電極連接層的邊緣與該基板的邊緣切齊，且各該導電通孔與該電極連接層之間具有至少一空間；一磊晶結構，配置於該電極連接層上並與該電極連接層電性連接；以及多個接墊，配置於該基板的該下表面且連接該些導電通孔。
2. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該電極連接層具有至少一第一電極、至少一第二電極以及一配置於該基板與該第一電極之間和該基板與該第二電極之間的連接層，其中該連接層的邊緣與該基板的邊緣切齊。
3. 如申請專利範圍第2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。
4. 如申請專利範圍第3項所述的發光元件，其中該磊晶結構包括：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。
5. 如申請專利範圍第4項所述的發光元件，更包括：一歐姆接觸層，配置於該第一型半導體層與該絕緣層之間。
6. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件，其中該歐姆接觸層為一圖案化結構。
7. 如申請專利範圍第5項所述的發光元件，更包括：一反射層，配置於該歐姆接觸層與該絕緣層之間。
8. 如申請專利範圍第4項所述的發光元件，更包括：一絕緣保護層，配置於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絕緣層的邊緣切齊。
9. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括：一片狀波長轉換層，配置於該磊晶結構上，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9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。
11. 如申請專利範圍第9項所述的發光元件，更包括：一光耦合層，配置於該片狀波長轉換層與該磊晶結構之間。
12. 如申請專利範圍第11項所述的發光元件，其中該光耦合 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9項所述的發光元件，其中該片狀波長轉換層包括至少兩片狀波長轉換單元層，且該些片狀波長轉換單元層的主要發光波長朝遠離該磊晶結構的方向漸減。
14. 如申請專利範圍第13項所述的發光元件，其中該些片狀波長轉換單元層的厚度皆不相同。
15. 如申請專利範圍第14項所述的發光元件，其中該些片狀波長轉換單元層的厚度朝遠離該磊晶結構的方向漸增。
16. 如申請專利範圍第9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。
17. 如申請專利範圍第9項所述的發光元件，其中該片狀波長轉換層的厚度為該磊晶結構的厚度的1.5倍至25倍之間。
18. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該磊晶結構於該基板上的正投影面積為該基板的該上表面的面積的0.8倍至1倍之間。
19. 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該磊晶結構的厚度介於3微米至15微米之間。
20. 如申請專利範圍第2項所述的發光元件，其中該至少一第一電極為多個第一電極，該至少一第二電極為多個第二電極，各該第一電極的俯視輪廓為點狀，而各該第二電極的俯視輪廓為 點狀與線狀之組合。