CN104364577A

CN104364577A - 发光元件

Info

Publication number: CN104364577A
Application number: CN201380030510.7A
Authority: CN
Inventors: 谢明勋
Original assignee: Epistar Corp
Current assignee: Epistar Corp
Priority date: 2012-08-15
Filing date: 2013-08-14
Publication date: 2015-02-18
Also published as: US10319703B2; EP3812648A1; US10593655B2; US20200350296A1; US9825012B2; KR102015005B1; TWI594458B; KR102121160B1; TW201407825A; KR20190100461A; CN111102485A; US20180033778A1; US20140048824A1; US10720414B2; JP2017017334A; CN111102485B; TW201834267A; CN111102484B; KR20170034444A; TW201733161A

Abstract

一种发光元件，包含多个光电单元(3)，一具有多个凹穴且可容置至少一光电单元(3)的透明结构(73)，及一导电元件(75)连接至少两个光电单元(3)。

Description

发光元件技术领域

本发明是有关于一种发光元件，且特别是有关于一种发光元件包含多个光电单元和一具有多个凹穴可容置至少一光电单元的透明结构。背景技术

白炽灯通常被使用于做为住宅和商业设施的光源，但是 90%提供给白炽灯的能量会转换成热或红外线损失，因而使白炽灯的发光效率下降。小型化荧光灯 (CFL)可替代白炽灯，可较有效率的将电能转换成光能，但是 CFL包含之有毒材料会导致环境污染。另一提升灯泡效率的方法为使用固态元件，例如发光二极管

(LED), 来做为光源。

发光二极管 (LED)是一种固态半导体元件，发光二极管 (LED)的结构包含一 p 型半导体层、一 n型半导体层与一发光层，其中发光层形成于 p型半导体层与 n 型半导体层之间。 LED 的结构包含由 III- V族元素组成的化合物半导体，例如磷化镓 (GaP)、砷化镓 (GaAs)、氮化镓 (GaN), 其发光原理是在一外加电场作用下，利用 n型半导体层所提供的电子与 p型半导体层所提供的空穴在发光层的 p-n接面附近复合，将电能转换成光能。发明内容

发光元件包含多个光电单元；一具有多个凹穴可容置至少一光电单元的透明结构；以及一导电元件连接至少两个光电单元。图式筒单说明

图 1A是本发明的一实施例中的一光电单元的剖视图。

图 1B是图 1A的光电单元的上视图，且未显示一连接垫。

图 1C是图 1A的光电单元的上视图。

图 2A是本发明的一实施例中的一光电单元的剖视图。

图 2B是图 2A的光电单元的上视图。

图 3A是本发明的一实施例中的一光电单元的剖视图。

图 3B是图 3A的光电单元的上视图。图 4A-4C是本发明的一实施例中的一光电元件的制造方法。

图 5A是本发明的一实施例中的一光电元件的剖视图。

图 5B是本发明的一实施例中的一光电元件的剖视图。

图 5C是本发明的一实施例中的一光电元件的剖视图。

图 6A是本发明的一实施例中的一包含多个光电元件的发光元件。图 6B是图 6A中的发光元件沿着线 X-X'的剖视图。

图 6C是图 6A中的发光元件沿着线 X-X'的剖视图。

图 6D是图 6A中的发光元件沿着线 X-X'的剖视图。

图 6E是本发明的一实施例中的一包含多个光电元件的发光元件。图 7本发明的一实施例中的一灯泡的前视图。

图 8A-17是本发明的一实施例中的一发光元件的制造方法。

图 18是本发明的一实施例中的一光电封装的上视图。

图 19是本发明的一实施例中的一灯管的剖视图。

图 20A-20B是本发明的一实施例中的一灯条的放大立体图。

图 21A-21B是本发明的一实施例中的一发光元件的剖视图。

图 22A-22B是本发明的一实施例中的一灯条的剖视图。

图 23是本发明的一实施例中的一灯泡的立体图。

图 24是本发明的一实施例中的一灯泡的立体图。

图 25是本发明的一实施例中的一灯泡的立体图。附图标号

1、 2、 3光电单元

10'、 100 暂时载板

100s表面

S1 底表面

S2、 S4、 S6、 S8、 S10表面

101 基板

102发光结构

102a第一型半导体层

102b发光层

102c第一型半导体层 103、 203 保护层 104 第一连接垫

104s, 204s、 304s、 401s上表面 105 第二连接垫

105s, 205s, 305s, 402s上表面

108透明导电层

111、 11 Γ、 111" 波长转换层 115、 280反射层

12、 52 连接层

16、 73 第一支撑结构

16t 空间

17 开口

18、 71 第二支撑结构

10、 20灯泡

204 第一延伸垫

205 第二延伸垫

304第一电极垫

305第二电极垫

4、 4a、 4b、 4c光电元件

40导电结构

401、 501 第一导电结构

402、 502 第二导电结构

5a、 5c、 7f、 7g、 80发光元件

51 支撑结构

53、 75导电元件

55、 76 第一端点

57、 78 第二端点

S5、 S7、 S9表面

6灯泡

10S、 62 外壳 63 螺纹

65、 98插座

66 管脚

70 暂时基板

72、 91 电路板

751 部分

79 电性接点

8灯管

90、 95 灯条

90R、 90W、 90B发光元件

901 上部分

902 下部分

903、 951 外壳

9031 侧表面

905 空腔

907、 952膜层

953 透明基板

954连接结构

956可挠性基板具体实施方式

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合所附图式作详细说明如下。在图式或说明中，相似或相同的部分使用相同的标号，并且在图式中，元件的形状或厚度可扩大或缩小。需特别注意的是，图中未绘示或描述的元件，可以是熟悉此技术的人士所知的形式。

图 1A显示本发明的一实施例中的一光电单元 1的剖视图。光电单元 1具有一面积小于 50mil²的底表面 S1 , 例如，面积为 4mil x 6mil或 2mil x 5mil。光电单元 1包含一基板 101 ; 及一发光结构 102形成于基板 101上。发光结构 102包含一具有一第一导电性的第一半导体层 102a; —具有一第二导电性的第二半导体层 102c; 以及一发光层 102b形成于第一半导体层 102a与第二半导体层 102c之间。第一半导体层 102a与第二半导体层 102c可分别提供电子、空穴，在一电流驱动下可使电子、空穴于发光层 102b中结合并发光。发光结构 102的材料包含 III-V 族半导体材料。根据发光层 102b的材料，光电单元 1可发出红光、绿光或蓝光。一透明导电层 108形成在发光结构 102的第二半导体层 102c上以扩散电流。透明导电层 108由一导电材料所组成，例如氧化铟锡 (ITO)、镉锡氧化物（CTO )、锑氧化锡、氧化铟辞、氧化辞铝、或辞锡氧化物。一第一连接垫 104形成在保护层 103上且电连接至第一半导体层 102a。一第二连接垫 105形成在发光结构 102上，可透过透明导电层 108电连接至第二半导体层 102c。一保护层 103形成于发光结构 102之一或多个表面上，且由一或多个介电材料，例如二氧化硅或氮化硅，所组成。保护层 103可用于电性分离第一连接垫 104与第二连接垫 105, 避免第一连接垫 104与第二连接垫 105透过透明导电层 108产生短路路径。图 1B显示图 1A的光电单元 1的上视图，且未显示第一连接垫 104及第二连接垫 105。图 1C 显示图 1A的光电单元 1的上视图。第一连接垫 104的一上表面 104s与第二连接垫 105的一上表面 105s的总表面积至少为光电单元 1的底表面 S1面积的 30%以上。

图 2A显示本发明的一实施例中的一光电单元 2的剖视图。光电单元 2具有一面积小于 50mil²的底表面 S1 , 例如，面积为 4mil x 6mil或 2mil x 5mil。参照图 2 A, 除了与光电单元 1类似的部分，光电单元 2还包含一第一延伸垫 204; —第二延伸垫 205; 以及一保护层 203。第一延伸垫 204及第二延伸垫 205可分别地形成在第一连接垫 104与第二连接垫 105上，且彼此电连接。保护层 203由一或多个介电材料，例如二氧化硅或氮化硅，所组成，可用于电性分离第一延伸垫 204 及第二延伸垫 205。图 2B显示图 2A的光电单元 1的上视图。第一延伸垫 204的一上表面 204s大于第一连接垫 104的上表面 104s。第二延伸垫 205的一上表面 205s大于第二连接垫 105的上表面 105s。第一延伸垫 204的上表面 204s与第二延伸垫 205的上表面 205s的总表面积至少为光电单元 2的底表面 S1面积的 50% 以上。

图 3A显示本发明的一实施例中的一光电单元 3的剖视图。光电单元 3具有一面积小于 50mil²的底表面 S1 , 例如，面积为 4mil x 6mil或 2mil x 5mil。参照图 3A, 光电单元 3包含一基板 101 ; 以及一发光结构 102形成于基板 101上。发光结构 102的材料包含 III-V族半导体材料。发光结构 102包含一具有一第一导电性的第一半导体层 102a; —具有一第二导电性的第二半导体层 102c; 以及一发光层 102b形成于第一半导体层 102a与第二半导体层 102c之间。根据发光层 102b的材料，光电单元 3可发出红光、绿光或蓝光。第一半导体层 102a与第二半导体层 102c可分别提供电子、空穴，于一电流驱动下可使电子、空穴于发光层 102b中结合并发光。光电单元 3还包含一保护层 103形成于发光结构 102之一或多个表面上，其中保护层 103由一或多个介电材料，例如二氧化硅或氮化硅，所组成。一透明导电层 108形成在发光结构 102的第二半导体层 102c上以扩散电流。透明导电层 108由一导电材料所组成，例如氧化铟锡 (ITO)、镉锡氧化物（CTO )、锑氧化锡、氧化铟辞、氧化辞铝、或辞锡氧化物。一第一电极垫 304及一第二电极垫 305形成在基板 101的同一侧，且分别电连接至第一半导体层 102a及第二半导体层 102c。第一电极垫 304及第二电极垫 305透过保护层 103彼此电性分离。图 3B显示图 3A的光电单元 3的上视图。第一电极垫 304的一上表面 304s与第二电极垫 305的一上表面 305s的总表面积至少为光电单元 3的底表面 S1面积的 50% 以上。

如同图 1C所示，第一连接垫 104及第二连接垫 105可作为连接至一外部电源（图未示）的一电连接路径。如同图 2B所示的第一延伸垫 204及第二延伸垫 205, 或如同图 3B所示的第一电极垫 304与第二电极垫 305亦可分别具有类似于第一连接垫 104及第二连接垫 105的功用。以第一连接垫 104为例，若第一连接垫 104的上表面 104s具有足够大的面积，光电单元 1可易于连接至或对准至一外部结构，例如一外部电源。第一延伸垫 204形成在第一连接垫 104上还可扩大连接的面积，例如上表面 204s, 因此相对于光电单元 1 , 光电单元 2可容许较大的对准误差。因此，第一电极垫 304的上表面 304s面积可近似于第一延伸垫 204 的上表面 204s面积，及第二电极垫 305的上表面 305s面积可近似于第二延伸垫 205的上表面 205s面积。

图 4A〜图 4C显示本发明的一实施例中的一光电元件 4的制造方法。参照图 4A, 多个光电单元，其可为一或多种前述的光电单元 1、 2、 3 , 可提供在一暂时载板 10'上。暂时载板 10'的材料可包含导电材料及绝缘材料其中之一。导电材料包含含碳材料、复合材料、金属、半导体或及其组合。含碳材料，例如钻石、类碳钻、石墨或碳纤维。复合材料，例如金属基复合材料（Metal Matrix Composite, ( MMC ) )、陶瓷基复合材料 ( Ceramic Matrix Composite, ( CMC ) )、及 Z或聚合物基复合材料（ Polymer Matrix Composite, ( PMC ) )。半导体，例-如石圭、石西 4匕锌、砷化镓、碳化硅、磷化镓、磷砷化镓、磷化铟、镓酸锂、或铝酸锂。金属，例如镍、铜、或铝。绝缘材料包含有机材料、无机材料、或及其组合。有机材料，例如环氧树脂（ Epoxy )、聚亚酰胺 (PI)、苯并环丁烯（BCB )、过氟环丁烷（PFCB )、 Su8、丙烯酸树脂（Acrylic Resin )、聚曱基丙烯酸曱酯（ PMMA )、聚对苯二曱酸乙二酯（PET )、聚碳酸酯（PC )、聚醚酰亚胺（ Polyetherimide )、或氟碳聚合物 ( Fluorocarbon Polymer )₀ 无机材料, 例如蓝宝石、氧化锌、钻石、玻璃、石英或氮化铝。

以光电单元 3为例，可进一步提供一连接层 12以将多个光电单元 3连接至一暂时载板 10'。每一光电单元 3可包含一具有一第一电极垫 304及一第二电极垫 305的发光二极管 (LED)晶片。连接层 12包含一或多个黏结材料。黏结材料可为一绝缘材料、一 UV胶带、或一热剥离胶带（thermal release tape )。绝缘材料包含但不限于苯并环丁烯（BCB )、 Su8、环氧树酯，或涂布旋转玻璃（S0G )。

于前述步骤之后，光电单元 3可被一第一支撑结构 16所包覆（ encapsulated ), 如图 4B所示。第一支撑结构 16可为一透明结构，主要由一或多个有机材料或无机材料所构成。有机材料可为环氧树脂（ Epoxy )、聚亚酰胺 (PI)、苯并环丁烯 ( BCB ), 过氟环丁烷（PFCB )、 Su8、丙烯酸树脂（Acrylic Resin )、聚曱基丙烯酸曱酯（PMMA )、聚对苯二曱酸乙二酯（PET )、聚碳酸酯（PC )、聚醚酰亚胺 ( Polyetherimide )、或氟後聚合物 ( Fluorocarbon Polymer )。无机材料可为玻璃、氧化铝、 SINR或涂布旋转玻璃（ S0G )。所述的有机材料或无机材料可填充于两相邻光电单元 3之间的一空间 16t中。覆盖于光电单元 3的第一支撑结构 16可固定且支撑光电单元 3 , 且增加光电单元 3的机械强度。此外，第一支撑结构 16的一表面 S3可为一平坦表面或一粗化表面。一第二支撑结构 18可进一步形成在第一支撑结构 16上，以加强支撑光电单元 3及第一支撑结构 16。第二支撑结构 18 可为一透明结构，包含不同于第一支撑结构 16的材料或具有比第一支撑结构 16 大的硬度。

如图 4C所示，于形成第一支撑结构 16或第二支撑结构 18之后，移除暂时载板 10'及连接层 12以曝露多个光电元件 3的部分及第一支撑结构 16的部分。多个位于第二支撑结构 18相对侧的导电结构 40形成在曝露出的光电元件 3及第一支撑结构 16上。导电结构 40可分别连接至光电单元 3的第一电极垫 304及第二电极垫 305。每一导电结构 40具有一上表面面积（图未示）大于图 1 C中的第一连接垫 104及第二连接垫 105其中之一，或大于或等于图 2B中的第一延伸垫 204 及第二延伸垫 205其中之一，或大于或等于图 3B中的第一电极垫 304及第二电极垫 305其中之一。最后，沿着开口 17切割多个光电元件 4使彼此分离，如同图 4C所示。至少光电元件 4的一长度、宽度、及 /或面积与光电单元 1、 2、或 3为相同的数量级。

图 5A显示本发明的一实施例中的一光电元件 4a的剖视图，由图 4A至图 4C 的步骤所制成。光电元件 4a包含一光电单元 1 ; 一第一支撑结构 16形成在光电单元 1上；及一第二支撑结构 18形成在第一支撑结构 16上。较佳地，第一支撑结构 16可形成为一围绕光电单元 1的形状。一第一导电结构 401及一第二导电结构 402形成在光电单元 1上，且分别连结至光电单元 1的第一连接垫 104及第二连接垫 105。第一导电结构 401的上表面 401s面积大于第一连接垫 104的上表面 104s面积，且第二导电结构 402的上表面 402s面积大于第二连接垫 105的上表面 105s面积。设置在发光结构 102上的保护层 103可物理性地分开第一连接垫 104及第二连接垫 105, 且保护发光结构 102。一反射层 280可形成于光电单元 1 和第一支撑结构 16上。反射层 280可由一或多个反射材料所组成,像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。在本发明的一实施例中，反射层 280可为单层或迭层。光电元件 4a与光电单元 1的体积比介于 1.2: 1及 10:1之间，较佳地，介于 2:1及 5: 1之间。第二支撑结构 18具有一第一宽度 Wl。光电单元 1具有一第二宽度 W2。第一宽度 W1 大于第二宽度 W2, 例如第一宽度 W1为第二宽度 W2的 1.5倍。介于第一连接垫 104与第二连接垫 105间的第一距离（dl ) 大于介于第一导电结构 401与第二导电结构 402间的第三距离（d3 )。

图 5B显示本发明的一实施例中的一光电元件 4b的剖视图，由图 4A至图 4C 的步骤所制成。光电元件 4b包含光电单元 2; —第一支撑结构 16形成在光电单元 2上；及一第二支撑结构 18形成在第一支撑结构 16上。第一支撑结构 16可形成为一围绕光电单元 2的形状。一第一导电结构 401及一第二导电结构 402形成在光电单元 2上，且分别连结至光电单元 2的第一延伸垫 204及第二延伸垫 205。一反射层 280可形成于光电单元 2和第一支撑结构 16上。反射层 280可由一或多个反射材料所构成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。在本发明的一实施例中，反射层 280可为单层或迭层。第一导电结构 401具有一上表面 401s面积大于或等于第一延伸垫 204的上表面 204s面积，且第二导电结构 402具有一上表面 402s面积大于或等于第二延伸垫 205的上表面 205s面积。光电元件 4b与光电单元 2的体积比介于 1.2: 1及 10: 1 之间，较佳地，介于 2: 1及 5: 1之间。第二支撑结构 18具有一第一宽度 W1 ; 光电单元 2具有一第二宽度 W2; 第一宽度 W1大于第二宽度 W2, 例如第一宽度至少为第二宽度的 1.5倍。介于第一连接垫 104与第二连接垫 105间的第一距离（dl ) 大于介于第一延伸垫 204与第二延伸垫 205间的第二距离（d2 ),且更大于介于第一导电结构 401与第二导电结构 402间的第三距离（d3 )。然而，图 5B仅作为例示并非限制。第二距离（d2 )可等于、大于、或小于第三距离（d3 )。

图 5C显示本发明的一实施例中的一光电元件 4c的剖视图，由图 4A至图 4C 的步骤所制成。光电元件 4c包含一光电单元 3; —第一支撑结构 16形成在光电单元 3上；及一第二支撑结构 18形成在第一支撑结构 16上。光电单元 3可被第一支撑结构 16所围绕。一第一导电结构 401及一第二导电结构 402形成在光电单元 3上，且分别连结至第一电极垫 304及第二电极垫 305。一反射层 280可形成于光电单元 3和第一支撑结构 16上。反射层 280可由一或多个反射材料所构成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。第一导电结构 401 具有一上表面 401s面积大于或等于第一电极垫 304 的上表面 304s面积，且第二导电结构 402具有一上表面 402s面积大于或等于第二电极垫 305之上表面 305s面积。光电元件 4c与光电单元 3的体积比介于 1.2: 1 及 10: 1之间，较佳地，介于 2: 1及 5: 1之间。第二支撑结构 18具有一第一宽度 W1及光电单元 3具有一第二宽度 W2。第一宽度 W1大于第二宽度 W2, 例如第一宽度 W1至少为第二宽度 W2的 1.5倍。介于第一电极垫 304与第二电极垫 305 间的第四距离 d4大于或等于介于第一导电结构 401与第二导电结构 402间的第三距离 d3。然而，图 5C仅作为例示并非限制。

图 6A显示本发明的一实施例中的一发光元件 5a。发光元件 5a包含一支撑结构 51。于一实施例中，支撑结构 51可为一不透明结构，或一在可见光区域具有平均光穿透率在 60%以上，较佳 70%以上的透明结构。透明结构的材料包含有机材料、无机材料、或二者的组合。有机材料包含塑胶。无机材料包含玻璃、石英、氧化铝、钻石、或上述的组合。于另一实施例中，支撑结构 51可为一可挠性结构，包含一可挠性材料，例如可挠性玻璃或可挠性塑胶材料，且此可挠性结构可依所需的出光型态曲折成任何形状。于另一实施例中，支撑结构 51具有热稳定性和抗热性。支撑结构 51的熔点高于发光元件 5a的操作温度，于发光元件 5a操作中所产生的热不会使支撑结构 51变形或熔化。

上述的一或多种光电单元 1、 2、 3或光电元件 4a、 4b、 4c可通过导电材料或非导电材料形成于支撑结构 51上，并应用于发光元件 5a中。导电材料包含金属或金属氧化物，例如氧化铟锡 (ITO)、镉锡氧化物（CTO )、锑氧化锡、氧化铟辞、氧化辞铝、或辞锡氧化物。非导电材料包含环氧树脂（Epoxy )、聚亚酰胺 (PI)、苯并环丁烯（BCB )、过氟环丁烷（PFCB )、 Su8、聚对苯 ~ ^曱酸乙二酯（PET )、聚碳酸酯 ( PC )、聚醚酰亚胺（ Polyetherimide )、或氟碳聚合物（ Fluorocarbon Polymer )。于另一实施例中，光电单元 1、 2、 3或光电元件 4a、 4b、 4c可通过各- 向异姓导电膜 (Anisotropic Conductive Film, ACF) 形成于支撑结构 51上。

如果支撑结构 51是透明，上述的一或多种光电单元 1、 2、 3或光电元件 4a、 4b、 4c可通过上述图 4A至图 4C的步骤镶埋于支撑结构 51中。于另一实施例中 , 多个焊垫，例如锡凸块，可先形成于支撑结构 51上表面的一预定位置上，翻转上述的光电单元 1、 2、 3或光电元件 4a、 4b、 4c, 并将其连接垫、延伸垫、电极垫或导电结构分别接合至多个焊垫之上。

如果支撑结构 51 是不透明，多个焊垫，例如锡凸块，可先形成于支撑结构 51上表面的一预定位置上，翻转上述的光电单元 1、 2、 3或光电元件 4a、 4b、 4c, 并将其连接垫、延伸垫、电极垫或导电结构分别接合至多个焊垫之上。

图 6A是以光电单元 3镶埋于支撑结构 51中为例。于此实施例中，发光元件

5a包含多个光电单元 3镶埋于支撑结构 51中，其中支撑结构 51为一具有一或多个凹穴 (图未示)可容纳多个光电单元 3的透明结构。如图 6A所示，多个光电单元 3通过一导电元件 53彼此串联在一起，形成电连接，其中导电元件 53的材料可为金属。导电元件 53具有一部分 531设置在支撑结构 51上的两凹穴间。导电元件 53可通过金属线、化学蒸镀、或电镀等方式形成。

如果将上述之一或多种光电单元 1、 2、 3应用在发光元件 5a上，一第一导电结构与一第二导电结构视需要形成于光电单元 1、 2或 3上以增加导电元件 53与光电单元 1、 2或 3之间可容许的对位误差。于图 6A所示的实施例中，一光电单元 3形成于一凹穴中，一第一导电结构 501与一第二导电结构 502分别形成于图 3A中光电单元 3的第一电极垫 304及第二电极垫 305上，且通过导电元件 53形成一电路以电性连接光电单元 3上的第一导电结构 501与另一光电单元 3上的第二导电结构 502。

如果将上述之一或多种光电元件 4a、 4b、 4c应用在发光元件 5a上，可通过导电元件 53形成一电路以电性连接图 5A~5C中的一光电元件 4a、 4b或 4c的第一导电结构 401与另一光电元件 4a、 4b或 4c的第二导电结构 402。

于上述的步骤后，利用导电元件 53形成一电路以电性连接光电单元 1、 2、 3 或光电元件 4a、 4b、 4c。此电路于支撑结构 51的一侧具有一第一端点 55及一第二端点 57以做为一电性接触点，在此可用及 " 的符号做为代表，其可电连接至一外部电源（图未示)。

图 6B显示图 6A中一具有光电单元 3的发光元件 5a沿着线 X- X，的剖视图。一透明结构，例如一连接层 52, 包含一波长转换材料，例如黄色荧光粉或染料，可形成于支撑结构 51及光电单元 3之间。如图 6B所示，导电元件 53可通过上述方法形成于第一导电结构 501与第二导电结构 502上以与光电单元 3电连接。

依据本发明的实施例，支撑结构 51可具有一平坦面，例如图 6B所示的表面 S5 , 或一具有凸部的粗化面，例如图 6C所示的表面 S7, 或一曲面，例如图 6D 所示的表面 S9。如图 6C所示，表面 S7为锯齿状。如图 6D所示，表面 S9具有一半球形形状。

图 6E显示本发明的另一实施例中的一发光元件 5c。上述之一或多种光电单元 1、 2、 3或光电元件 4a、 4b、 4c可应用于发光元件 5c中。以光电单元 3为例，发光元件 5c包含多个光电单元 3通过导电元件 53彼此串联、并联或其任意组合以形成电连接。例如，数个光电单元 3先通过串联的方式形成一串联阵列，二或多个串联阵列通过并联的方式形成一并联阵列。二或多个并联阵列彼此可以再串联连接，如图 6E所示。详言之，导电元件 53电连接至每一光电单元 3上的第一导电结构 501与第二导电结构 502。因此数个光电单元 3彼此通过导电元件 53来连接。此外，光电元件也可通过导电元件 53达到散热的功效。

在下列实施例的描述中将以多个光电单元 3为例，但其目的并非用以限制本发明的范围，其他举例，例如多个光电单元 1、 2或多个光电元件 4a、 4b或 4c 也可应用于此实施例中。于此实施例中，多个光电单元 3彼此间隔一适当距离，且可视需要地排列成一群组。多个光电单元 3间的距离可固定或不固定，或是各种态样。靠近支撑结构 51周边的多个光电单元 3间的距离比靠近支撑结构 51中心的多个光电单元 3间的距离大，如图 6A中的发光元件 5a或图 6E中的发光元件 5c所示。所包含的光电单元 3的数量越多，发光元件 5a或发光元件 5c的亮度越高。如图 6A或图 6E所示，多个光电单元 3于一立体图上可排列成一形状，包含但是不限于，叶状、线状、散布状分布或上述的组合。于一实施例中，支撑结构 51包含一根部具有一第一端点 55及一第二端点 57,—茎部连接至根部并延着一第一方向延伸，及多个支部连接至茎部并延着一或多个不同于第一方向的方向延伸。指示灯、 PAR灯、车灯、街灯、地铁照明或室内照明。图 7显示本发明的一实施例中的一灯泡 6的前视图。上述之一或多种发光元件 5a和发光元件 5c可应用于灯泡 6中。以发光元件 5a为例，灯泡 6包含一发光元件 5a, —插座 65电性连接至发光元件 5a, —接触部 64, 以及一外壳 62。发光元件 5a可为一灯条具有一散布状配置或线状排列。散布状配置例如为叶片状、花瓣状、树枝状、叶脉状、圓柱状、 U形或弧形。线状排列例如为矩形。发光元件 5a可插于插座 65中。插座 65具有电路以将发光元件电连接一电源（图未示)。外壳 62的形状包含球状、管状或蜡烛状。外壳 62的形状亦可参考美国国家标准协会 (American National Standard Institute, ANSI)的标准，例如 Α系列（A series)、 B系列（B series)、 S系列（S series)、 F系列 (F series)和 G系列（G series)。外壳 62的材料包含玻璃或塑胶。空气、透明材料或上述二者的组合可填充于外壳 62中。接触部 64具有一螺纹 63和一管脚 66, 其可做为连接至一交流电源 (AC power) (图未示)的两端点。螺纹 63可用于将灯泡 6置于一插座 (图未示）中。接触部 64可用于置入并与一标准电源插座，例如 E40、 E27、 E26或 E14电源插座电连接。接触部 64可容置一驱动器 (图未示)具有一电路可用以整流和负荷保护。

图 8A~8B、图 9A~9B、图 10A~10B、图 11A~11D、图 12A~12B、图 13A~13B、图 14A~14B、图 15显示本发明的一实施例中的一发光元件，如图 16的发光元件 7f或图 17的发光元件 7g, 的制造方法。在图 8A~8B、图 9A~9B、图 10A~10B、图 11A~11D、图 12A~12B、图 13A~13B、图 14A~14B、图 15及在下列描述中，以光电单元 3为例说明，但上述之一或多种光电单元 1、 2或光电元件 4a、 4b、 4c也可应用于此些步骤中。图 8A显示多个光电单元 3形成于一暂时基板 70的上视图。图 8B显示一沿着图 8A中线 Y- Y，的剖视图。如图 8A及图 8B所示，数个具有一第一电极垫 304及一第二电极垫 305的光电元件 3彼此以一第一间距 P1 形成在暂时基板 70上。在另一实施例中，光电单元 3可以一第一间距 P1成长在一成长基板（图未示）上。提供一暂时载板 100以用于接下来的转移步骤中，将光电单元 3转移至暂时载板 100。详言之，光电单元 3可通过手动选取或机械选取从暂时基板 70转移至暂时载板 100的预定位置。具体地，光电单元 3也可通过一黏着层（图未示）转移至暂时载板 100。进一步，光电元件 3可逐次（one by one ) 或批次（batch )转移。

图 9A显示本发明中多个光电单元 3形成于一暂时载板 100之一上视图。图 9B显示一沿着第 9A图中线 Z- Z，的剖视图。图 9B显示光电单元 3从暂时基板 70 或成长基板（图未示）转移至暂时载板 100。暂时载板 100包含一类似于上述的暂时载板 10'的材料。在一实施例中，暂时载板 100可为一胶带，其包含一或多个黏结材料以和光电单元 3形成连接。具有第一电极垫 304及第二电极垫 305的光电单元 3彼此以一第二间距 P2形成在暂时载板 100上，其中第二间距 P2大于第一间距 Pl。亦即，当光电单元从暂时基板 70转移至暂时载板 100时，两邻近光电单元 3间的空间被扩大。

图 10A显示本发明的一实施例中光电单元 3的上视图，具有一第一电极垫 304 及一第二电极垫 305的光电单元 3形成在一第一支撑结构 73上。第 10B图显示一沿着第 10A图中线 A- A，的剖视图。第一支撑结构 73可具有凹穴，凹穴配置以容纳至少一光电单元 3。覆盖光电单元 3的第一支撑结构 73可固定且支撑光电单元 3，且增加光电单元 3的机械强度。第一支撑结构 73可为透明结构，由一或多个透明材料所构成。透明材料由一或多个有机材料或无机材料所构成。有机材料可为环氧树脂（ Epoxy )、聚亚酰胺 (PI)、苯并环丁烯（ BCB )、过氟环丁烷 ( PFCB )、 Su8、丙烯酸树脂（Acrylic Resin )、聚曱基丙烯酸曱酯（PMMA )、聚对苯二曱酸乙二酯（PET )、聚碳酸酯（PC )、聚醚酰亚胺（ Poiyetherimide )、或氟碳聚合物 ( Fluorocarbon Polymer )„ 无机材料可为玻璃、氧化铝、 SINR或涂布旋转玻璃 ( S0G ), 如图 10A所示，一波长转换层 111可以围绕每一光电单元 3的方式形成。在另一实施例中，一波长转换层 111', 可为以一长条状并围绕多个光电单元 3的方式形成于暂时载板 100的部分表面 100s上。在另一实施例中，波长转换层可以围绕多个光电单元 3且形成于暂时载板 100的全部表面 100s上的方式形成。

图 11A显示本发明的一实施例中多个光电单元 3的上视图，光电单元 3具有一第一电极垫 304及一第二电极垫 305 , 且进一步形成在一第二支撑结构 71上。图 11B显示一沿着图 11A中线 B- B，的剖视图。第二支撑结构 71可包含一不同于第一支撑结构 73的材料，或具有比第一支撑结构 73大的硬度。第二支撑结构 71 可包含一或多个透明材料，例如蓝宝石、钻石、玻璃、环氧树脂、石英、压克力、氧化硅、氮化铝、氧化辞、硅胶、或及其组合。第二支撑结构 71 的厚度可介于 ΙΟΟ μηι和 700 μηι之间。第二支撑结构 71对于一光线为透明，像是太阳光或光电元件所发出的光线。此外，波长转换层 111 围绕每一光电单元 3。第二支撑结构 71的至少一表面为平坦面，例如图 11B所示的表面 S2; 或一粗化面，例如图 11C 所示的表面 S4; 或一曲面，例如图 11D所示的表面 S6。第二支撑结构 71的表面 S4为锯齿状。第二支撑结构 71的曲面 S6具有多个曲状突出部分别对应于每一个光电单元 3以增加光取出。

图 12A显示本发明的一实施例中多个光电单元 3的上视图，光电单元 3被一第二支撑结构 71和一第一支撑结构 73所支撑。如图 11B所示，将光电单元 3从一暂时载板 100上移除，翻转第二支撑结构 71及第一支撑结构 73。图 12B显示一沿着图 12A中线 C- C'的剖视图。

图 13A及图 14A显示光电单元 3的上视图，光电单元 3通过导电元件 75彼此串联连接。在另一实施例中，光电单元 3可通过导电元件 75彼此并联连接 (图未示）。图 13B及图 14B分别显示沿着图 13A中线 D- D，及图 14A图中线 E- E，的剖视图。如图 13A及图 14A所示，导电元件 75具有一部分 751设置在介于两光电单元 3间的第一支撑结构 73上。一反射层 115通过微影及蚀刻制程形成在光电单元 3上。反射层 115可由一或多个反射材料所组成，像是介电材料，例如二氧化硅、氮化硅，或金属氧化物，例如二氧化钛或其他白色物质。在本发明的一实施例中，反射层 115可为单层或迭层。图 13A〜图 13B显示第一支撑结构 73的一部分表面 S8被反射层 115所覆盖，且第一支撑结构 73中未被反射层 115所覆盖的一部分表面 S9被波长转换层 111"所覆盖；并第一支撑结构 73中未被反射层 115 及波长转换层 111"所覆盖的一部分表面 S10被导电元件 75所覆盖。反射层 115 形成在于两光电单元 3间的第一支撑结构 73上。波长转换层 111"与波长转换层 111的材料可为相同或不同。导电元件 75包含一或多个金属。金属例如为银、金、钛或铜。

图 14A〜图 14B显示另一实施例，第一支撑结构 73的一部分表面 S8 ¾^射层 115所覆盖，且第一支撑结构 73 中未被反射层 115所覆盖的一部分表面 S10 被导电元件 75所覆盖。

于图 8A~8B、图 9A~9B、图 10A~10B、图 11A~11D、图 12A~12B、图 13A~13B、图 14A~14B的步骤后，多个光电单元 3彼此通过一导电元件 75串联连接，如图 15所示。于另一实施例中，多个光电单元 3彼此可通过一导电元件 75并联连接 (图未示)。如图 15所示，一第一端点 76及一第二端点 78形成于第一支撑结构 73的同一侧以做为电性接触点。于另一实施例中，第一端点 76及第二端点 78可形成于第一支撑结构 73的相对侧以做为电性接触点。于形成第一端点 76及第二端点 78之后，通过导电元件 75所连接的多个光电单元 3被分隔成数个发光元件 Ίϊ, 每一发光元件 7f 中的多个光电单元 3可排列为一条线或是排列为多条线，图 16 所示为多个光电单元 3排列成两条线。发光元件 7f具有一宽度 W及一长度 L, 例如宽度 W大约介于 100 μηι及 1000 μηι之间。长度 L则与所连接的光电单元 3 的数目有关，所连接的光电单元 3的数目越多，长度 L越长。

于本发明另一实施例中，第一端点 76及第二端点 78形成于第一支撑结构 73 的相对侧以做为电性接触点，如图 17所示，多个光电单元 3排列成一条线。发光元件 7g具有一宽度 W及一长度 L, 例如宽度 W大约介于 100 μηι及 1000 μηι之间。长度 L则与连接的光电单元 3的数目有关，所连接的光电单元 3的数目越多，长度 L越长。

发光元件 7f或 7g可依使用情形，例如灯泡、紧急指示灯、 PAR灯、车灯、街灯、地铁照明或室内照明，而做不同的设计与排列。如图 7所示，发光元件 7f 或 7g可应用于灯泡 6。具体来说，发光元件 7f或 7g可***灯泡 6的插座 65中。

于本发明另一实施例中，多个发光元件 7f或 7g排列成一线状，彼此电连接。以发光元件 7g为例来说明，图 18显示发光元件 7g可放置于一电路板 72上，例如 FR4或是 PCB上。一或多个发光元件 7g可与电路板 72构装为一发光元件 80。电路板 72包含多个电性接点 79以与一交流电源 AC power (图未示)连接。发光元件 7f或 7g上的第一端点 76及第二端点 78可与电路板 72上的电性接点 79形成电连接。

发光元件 80可应用于一灯管 8。图 19显示一灯管 8的剖视图。灯管 8的尺寸与标准的荧光灯管相似，例如 T5和 T8荧光灯管。灯管 8至少包含一发光元件 80, 发光元件 80连接至一接触部 (图未示)。接触部 (图未示）内部具有一驱动器以与一电源（图未示）电连接。驱动器（图未示）内部具有一电路可用以整流和负荷保护。

图 20A显示本发明的一实施例中的一灯条 90的放大立体图。图 20A中的灯条 90具有一圓柱形。灯条 90包含一空腔 905, —可发出红光的发光元件 90R, 以及两个可发出白光的发光元件 90W。发光元件 90R和发光元件 90W位于空腔 905内部。空腔 905包含矩形、圓柱形、 U形或是弧形。空腔 905可填充空气或是透明介质，例如硅胶或是环氧树脂。依据实际的应用，发光元件 90W和发光元件 90R的数目可调整以得到所需的色温。发光元件 90R和发光元件 90W环绕一中心轴 (A)摆放，且彼此互相平行。于图 20A~20B中以光电单元 3为例说明，但是上述之一或多种光电单元 1、 2或光电元件 4a、 4b、 4c皆可应用于发光元件 90R 和发光元件 90W。发光元件 90R和发光元件 90W的结构与图 16〜图 17显示的发光元件 7g或发光元件 7f相似。发光元件 90R或发光元件 90W包含多个光电单元 3彼此串联连接。发光元件 90R和发光元件 90W的制造方法可参考于图 8A~8B、 9A~9B、图 10A~10B、图 11A~11D、图 12A~12B、图 13A~13B、图 14A~14B、图 15、图 16、图 17的步骤。于本实施例中，发光元件 90W包含多个可发出蓝光的光电单元 3 ,以及一波长转换层直接位于光电单元 3上以将蓝光转换成一黄光。蓝光与黄光混合后即产生一白光。灯条 90可用以混合光线。具体而言，将发光元件 90W所发出具有一演色性指数 (CRI)小于 80的白光以及发光元件 90R所发出的红光混合后以得到演色性指数 (CRI)大于 80的白光。于本实施例中，由于发光元件 90R和发光元件 90W彼此互相分离，可减少发光元件 90R和发光元件 90W之间的热传导。灯条 90 的材料包含玻璃、硅胶 (silicone) , 聚曱基丙烯酸曱酯 (polymethylmethacrylate, PMMA),聚胺酷 (polyurethane, PU) 、或环氧才对月旨 (epoxy)。进一步来说，由于发光元件 90R和发光元件 90W是彼此互相分离，发光元件 90R 和发光元件 90W可通过一积体电路 (IC circuit)的两个通道分别控制，所述两个通道是指发光元件 90R和发光元件 90W可于相同电流或不相同电流的情况下驱动。例如，当发光元件 90W于 30 mA下驱动时，发光元件 90R可选择性地在 30 mA 或是 20 mA下驱动。或者是，发光元件 90R和发光元件 90W可以串联连接，并通过一电路板的电路设计，以单一通道控制。所述单一通道是指发光元件 90R和发光元件 90W于相同电流的情况下驱动。例如，当发光元件 90W于 20 mA下驱动时，发光元件 90R也是在 20 mA下驱动。

图 20B显示本发明的另一实施例中的一灯条 90的放大立体图。于此实施例中，灯条 90包含一可发出红光的发光元件 90R及两个可发出蓝光的发光元件 90B。一膜层 907包含波长转换材料和扩散粒子形成于灯条 90的内表面。或者是，膜层 907形成于灯条 90的外表面。波长转换材料用于将发光元件 90B所发出的蓝光转换成黄光，蓝光与黄光混合后即产生一白光。扩散粒子用于漫射蓝光、黄光及或白光。经由蓝光与黄光混合后的白光具有一演色性指数 (CRI)小于 80, 可再与发光元件 90R所发出的红光混合以得到演色性指数 (CRI)大于 80的白光。于一实施例中，膜层 907包含波长转换材料以转换光线和漫射光线。

图 21A显示发光元件 90R的剖视图。如图 21A所示，发光元件 90R具有一结构不同于图 20A中发光元件 90R的结构。于图 21A~21B中，将以多个光电单元 3为例，但其目的并非用以限制本发明的范围，其他举例，例如一或多个光电单元 1、 2、或光电元件 4a、 4b或 4c亦可应用于发光元件 90R。如图 21A所示，发光元件 90R包含多个光电单元 3位于一电路板 91上及一外壳 903位于多个光电单元 3上以导光及漫射光。于图 20A中的发光元件 90R具有一发射面 E1垂直于中心轴八。于图 21A中的发光元件 90R具有一发射面 E2平行于图 20A中的中心轴 A。图 21B显示发光元件 90R于另一实施例的剖视图。如图 21B所示，于另一实施例中外壳 903于侧表面 9031上可粗化以增加出光。

图 22A显示本发明的一实施例中一灯条 95的立体图。图 22A中的灯条 95 的形状为 U形。如图 22A所示，灯条 95包含一透光外壳 951，及一可发蓝光的发光元件 90B为透光外壳 951所包覆。在图 22A~22B中，将以多个光电单元 3 为例，但其目的并非用以限制本发明的范围，其他举例，例如一或多个光电单元 1、 2、或光电元件 4a、 4b或 4c也可应用于发光元件 90B。如图 22A所示，发光元件 90B包含多个光电单元 3通过一连接结构 954, 例如金属线，彼此串联连接且位于一可挠性透明基板 953上。于一实施例中，此弯曲的灯条 95包含可发出蓝光的发光元件 90B及可发出红光的发光元件 90R。此外，一膜层 952可形成透光外壳 951的内表面及或外表面上。膜层 952包含波长转换材料和扩散粒子。波长转换材料用于将蓝光转换成黄光，蓝光与黄光混合后即产生一白光。扩散粒子用于漫射蓝光、黄光及或白光。经由蓝光与黄光混合后的白光具有一演色性指数 (CRI) 小于 80,可再与红光混合以得到演色性指数 (CRI)大于 80的白光。于一实施例中，膜层 952包含波长转换材料以转换光线和漫射光线。

图 22B显示另一实施例中的一灯条 95的立体图。如图 22B所示，多个发光元件 90B可放置于一 U型可挠性基板 956上。可挠性基板 956上具有一电路 (图未示)以与发光元件 90B电连接。发光元件 90B包含多个光电单元，例如上述的光电单元 3 ,彼此串联连接形成一与图 16〜图 17中发光元件 7g或 7f相似的结构。

图 23显示本发明一实施例中的一灯泡 20的立体图。灯泡 20包含三个弯曲成 U形的灯条 95。

图 24显示本发明一实施例中的一灯泡 10的立体图。灯泡 10包含一外壳 10S, 一电路板 91 ,例如 PCB板，多个插座 98位于电路板 91上并电连接至电路板 91 , 及多个灯条 90分别连接至对应的插座 98。多个灯条 90可排列成三角形并相互倾斜。具体而言，多个灯条 90从一立体图上排列成一锥形。由于插座 98具有一倾斜的上表面，相对的，灯条 90连接到此倾斜的上表面时有一倾斜的位置。因此，灯条 90的上部分 901彼此会互相靠近，且灯条 90的下部分 902彼此会互相远离。或者是，灯条管 90的上部分 901彼此会互相远离，且灯条 90的下部分 902彼此会互相靠近。于本实施例中，多个灯条 90可排列成一多角形，例如方形或六角形，且往上出光。多个灯条 90的排列亦可相互平行。

图 25显示本发明一实施例中的一灯泡 30的立体图。灯泡 30包含一蜡烛形外壳 301 , —电路板 91 , 例如 PCB板，多个插座 98位于电路板 91上并电连接至电路板 91 , 及多个可发出白光的发光元件 90W分别连接至对应的插座 98。多个发光元件 90W可排列成三角形并相互倾斜。于本实施例中，由于插座 98具有一倾斜的上表面，相对的，发光元件 90W连接到此倾斜的上表面时有一倾斜的位置。因此，发光元件 90W的上部分彼此会互相靠近，且发光元件 90W的下部分彼此会互相远离。或者是，发光元件 90W的上部分彼此会互相远离，且发光元件 90W 的下部分彼此会互相靠近。于本实施例中，发光元件 90W的排列也可相互平行。多个发光元件 90W可排列成一多角形，例如方形或六角形，且往上出光。发光元件 90W的排列亦可相互平行。于本实施例中，发光元件 90W的结构与图 16〜图 17显示的发光元件 7g或发光元件 7f相似。

上述所提及的实施例使用描述技术内容及发明特征，而使已知此技术者可了解本发明的内容并据以实施，其并非用以限制本发明的范围。亦即，任何人对本发明所作的任何显而易见的修饰或变更皆不脱离本发明的精神与范围。例如，电连接方式不限于串联连接。需了解的是，本发明中上述的实施例在适当的情况下，是可互相组合或替换，而非仅限于所描述的特定实施例。

可理解的是，对于熟悉此项技术者，不同修饰或变更都可应用于本发明中且不脱离本发明的精神与范围。前述的描述，目的在于涵盖本发明的修饰或变更的揭露皆落于本发明的专利范围内且与其均等。

Claims

权利要求书

1. 一种发光元件，包含：

多个光电单元；

一具有多个凹穴可容置至少一光电单元的透明结构；以及

一导电元件连接至少两个该些光电单元。

2. 如权利要求 1所述的发光元件，其中该导电元件具有一部分位于两个该些凹穴之间的该透明结构上。

3. 如权利要求 1所述的发光元件，其中该透明结构包含有机材料、无机材料或上述两者的组合。

4. 如权利要求 1所述的发光元件，其中该透明结构具有可挠性。

5. 如权利要求 1所述的发光元件，其中该透明结构的熔点高于该发光元件的一操作温度。

6. 如权利要求 1所述的发光元件，其中该透明结构包含一粗化面具有一凸部对应于该多个光电单元中的一光电单元。

7. 如权利要求 1所述的发光元件，还包含一支撑结构位于该透明结构上。

8. 如权利要求 7所述的发光元件，其中该支撑结构包含一或多个透明材料。

9. 如权利要求 7所述的发光元件，其中该支撑结构具有一硬度大于该透明结构的硬度。

10. 如权利要求 7所述的发光元件，其中该支撑结构具有一厚度介于 100 μηι 和 700 μηι之间。

11. 如权利要求 7所述的发光元件，其中该支撑结构具有一粗化面。

12. 如权利要求 7所述的发光元件，其中该支撑结构包含一凸部对应于该多个光电单元中的一光电单元。

13. 如权利要求 1所述的发光元件，还包含一反射层位于两个该些凹穴之间的该透明结构上。

14. 如权利要求 1所述的发光元件，还包含一第一端点及一第二端点位于该透明结构的一侧上。

15. 如权利要求 1所述的发光元件，还包含一第一波长转换材料形成于该光电单元的一表面上。

16. 如权利要求 15所述的发光元件，其中该第一波长转换材料包含黄色荧光粉。

17. 如权利要求 15所述的发光元件，还包含一第二波长转换材料形成于该光电单元的另一表面上，其中该第二波长转换材料与该第一波长转换材料不同。

18. 如权利要求 1所述的发光元件，还包含一灯条可容置该透明结构与该多个光电单元。

19. 如权利要求 18所述的发光元件，其中该光电单元具有一出光面平行于该通管的一中心轴。

20. 如权利要求 18所述的发光元件，其中该光电单元具有一出光面垂直于该通管的一中心轴。

21. 如权利要求 18所述的发光元件，其中该灯条包含一粗化面。

22. 如权利要求 18所述的发光元件，其中该灯条填充一空气、一透明材料或上述两者。

23. 如权利要求 18所述的发光元件，还包含一波长转换材料形成于该灯条与该多个光电单元之间、或该灯条上。

24. 如权利要求 18所述的发光元件，其中该灯条的形状包含叶片状、花瓣状、才对枝状、叶月永状、圓柱状、 U形或弧形。

25. 如权利要求 18所述的发光元件，还包含一外壳包覆一或多个灯条，其中该外壳包含玻璃或塑胶。

26. 如权利要求 24所述的发光元件，其中该灯条于一立体图上排列成一锥形。

27. 如权利要求 24所述的发光元件，还包含一电路板及多个插座，其中该插座包含一倾斜的上表面。

28. 如权利要求 27所述的发光元件，其中该多个插座排列成一多角形。