专利名称：混色发光二极管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种发光二极管(Light Emitting Diode；LED)的结构，尤其涉及一种将可发出不同颜色的多种发光二极管以芯片制造方式串联且/或并联以产生其它色光的混色发光二极管的结构。
背景技术：
有关混色发光二极管的结构及其制造方法，熟悉此项技术的人士曾提出若干相关文献。例如，日亚化学工业公司(Nichia Chemical Industries，Ltd.)提出使用萤光粉的方法(美国专利公告号5,998,925/6,069,440)，透过蓝光二极管来激发钇铝石榴石(Yttrium-Aluminum-Garnet；YAG)萤光体产生黄光，借此产生黄光而和原本的蓝光混合成白光。此方法是在460nm波长的InGaN蓝光晶粒上覆盖YAG萤光物质，然后利用蓝色LED照射此一萤光物质以产生与蓝光互补的555nm波长的黄光，再利用透镜原理将互补的黄光与蓝光予以混合，便可获得白光输出。尽管这一方法具有成本较低的优点，但其发光效率较差(YAG萤光物质的光转换效率低)，因此无法得到高功率输出。此外蓝色发光二极管容易随着温度与操作电流而产生波长的改变，也使YAG的发光效率变差(YAG萤光物质的光转换效率会随蓝色发光二极管波长而改变)，所以要达到高输出强度且操作稳定的白光输出相当困难。
另外，OSRAM光半导体(OSRAM Opto Semiconductors)公司提出将红色、绿色、蓝色三种原色的发光二极管封装在一起，使其混成白光的方法。这种方法需分别调整三颗发光二极管的波长及亮度，才可得到较纯的白色，故不易控制发光颜色。并且，因为有三个独立的光源，故可能造成混色不均匀。此外，红色、绿色、蓝色三种原色的发光二极管的半导体材料彼此差异极大，因此驱动电路的设计也变得极为繁琐复杂，导致生产成本较高。
发明内容
本发明的重大发现为通过改变芯片大小与电极形状可改变发光二极管的亮度输出，因此本发明的目的在于提供一种混色发光二极管，其是以芯片制造方式(如覆晶(Flip Chip)等)串联且/或并联数种不同波长的发光二极管，通过设计改变磊晶结构(Epitaxy Structure)以产生很大的发光波长范围，并通过设计改变这些发光二极管电极形状(Pad)与芯片(Chip)大小可以产生不同电流分散(Current Spreading)与不同光亮度输出比率(Luminous Output Ratio)，因而可调变混出很大的发光波长范围与色温范围广泛且稳定的高功率照明输出。
本发明的另一目的是提供一种混色发光二极管，其使用定电流或定电压驱动，可借以稳定输出，而不容易随温度与操作电流而产生发光波长的变化。
本发明的再一目的是提供一种混色发光二极管，其中每一模块的操作电压例如约为6V(蓝光3-4V，黄光2-2.5V)，因此容易使用在现有的12V或24V等应用产品上。
本发明的再一目的是提供一种混色发光二极管，其中每一模块发操作电压可在3～4V的范围(例如可使用芯片制造方式或并联红橙光发光二极管组及蓝绿光发光二极管)。
本发明的又一目的是提供一种混色发光二极管，其也可通过调变各发光二极管的相对面积大小来控制各发光二极管的亮度，因而可轻易地达到控制混色后输出波长的目的。
本发明的再一目的是提供一种混色发光二极管，其中组合的发光二极管的混成光具对称性。
根据本发明的上述目的，提出一种混色发光二极管。在本发明一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一电极，此第一电极具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于第一电极上；一第二发光二极管芯片，位于一部分的第一发光二极管芯片上；一第二电极，此第二电极具有第二电性，且此第二电极位于另一部分的第一发光二极管芯片上；一第三电极，此第三电极具有上述第一电性，且此第三电极位于一部分的第二发光二极管芯片上；以及一第四电极，此第四电极具有上述第二电性，且此第四电极位于另一部分的第二发光二极管芯片上。此外，上述第一发光二极管芯片可发出例如红橙色光或换黄色光，而上述第二发光二极管芯片则可发出例如蓝绿色光或蓝色光。
根据本发明的上述目的，提出另一种混色发光二极管。在本发明另一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一发光二极管芯片；一透明粘着层，位于第一发光二极管芯片的一第一部分上；一第一电极，此第一电极具有第一电性，且此第一电极位于第一发光二极管芯片的一第二部分上；一第二电极，此第二电极具有第二电性，且此第二电极位于第一发光二极管芯片的一第三部分上；一第二发光二极管芯片，位于透明粘着层上，其中此第二发光二极管芯片的部分下表面上至少包括具上述第一电性的一第三电极，且此第三电极与第二电极相接触。此外，上述第一发光二极管芯片可发出例如黄色光或红橙色光，而上述第二发光二极管芯片则可发出例如蓝色光或蓝绿色光。
根据本发明的上述目的，提出再一种混色发光二极管。在本发明再一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一发光二极管芯片；一透明粘着层，位于第一发光二极管芯片上；一第二发光二极管芯片，位于透明粘着层上；一第一电性电极，位于一部分的第二发光二极管芯片上；以及一第二电性电极，位于另一部分的第二发光二极管芯片上。此外，上述第一发光二极管芯片为一光激发光二极管芯片，且其中至少包括多重量子井结构。
根据本发明的上述目的，提出又一种混色发光二极管。在本发明又一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一电极，此第一电极具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于第一电极上；一第二电极，此第二电极具有第二电性，且此第二电极位于一部分的第一发光二极管芯片上；一第三电极，此第三电极具有上述第一电性，且此第三电极位于第二电极上并与第二电极相接触；一透明粘着层，位于另一部分的第一发光二极管芯片上，且此透明粘着层约与第三电极同高；一第二发光二极管芯片，位于透明粘着层与第三电极上；以及一第四电极，此第四电极具有上述第二电性，且此第四电极位于第二发光二极管芯片上。此外，上述第一发光二极管芯片可发出例如黄色光(584nm)或换红橙色光(610nm)，而上述第二发光二极管芯片则可发出例如蓝色光(480nm)或换蓝绿色光(495nm)。
根据本发明的上述目的，提出另一种混色发光二极管。在本发明另一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一电极，具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于第一电极上；一第二电极，具有第二电性，其中第二电极位于一部分的第一发光二极管芯片上；一第三电极，具有第二电性，其中第三电极位于第二电极上；一绝缘层，位于另一部分的第一发光二极管芯片上；一第四电极，具有第一电性，其中第四电极位于绝缘层上；一第二发光二极管芯片，位于第三电极与第四电极上；以及一基板，位于第二发光二极管芯片上。此外，上述第一发光二极管芯片可发出例如黄色光或换红橙色光，而上述第二发光二极管芯片则可发出例如蓝色光或换蓝绿色光。
根据本发明的上述目的，提出再一种混色发光二极管。在本发明再一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一电极，具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于第一电极上；一第二电极，具有第二电性，其中第二电极位于第一发光二极管芯片上；一第三电极，具有第二电性，其中第三电极位于第二电极上；一导电基板，位于第三电极上；一第二发光二极管芯片，位于导电基板上；以及一第四电极，具有第一电性，其中第四电极位于第二发光二极管芯片上。此外，上述第一发光二极管芯片可发出例如黄色光或换红橙色光，而上述第二发光二极管芯片则可发出例如蓝色光或换蓝绿色光。
根据本发明的上述目的，提出又一种混色发光二极管。在本发明又一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一发光二极管芯片；一第二发光二极管芯片，系与第一发光二极管芯片串联；以及一第三发光二极管芯片，与第二发光二极管芯片串联。此外，上述第一发光二极管芯片、第二发光二极管芯片、以及第三发光二极管芯片发出红色光、绿色光、或蓝色光。
根据本发明的上述目的，提出又一种混色发光二极管。在本发明又一较佳实施例中，此混色发光二极管至少包括一第一发光二极管芯片，具有一第一电极与一第二电极，且第一电极具有第一电性，而第二电极具有第二电性；一第二发光二极管芯片，具有一第三电极与一第四电极，且第三电极具有第一电性，而第四电极具有第二电性，其中第三电极电性连接至第二电极；以及一第三发光二极管芯片，具有一第五电极与一第六电极，且第五电极具有第一电性，而第六电极具有第二电性，其中第五电极电性连接至第一电极，且第六电极电性连接至第四电极。此外，上述第一发光二极管芯片与第二发光二极管芯片可发出例如红橙色光或换黄色光，而第三发光二极管芯片可发出例如蓝绿色光或蓝色光。
因此，应用本发明，可通过设计改变磊晶结构以产生很大的发光波长范围，并通过设计改变数种发光二极管电极形状与芯片大小可以产生不同电流分散与不同光亮度输出比率，因而可调变混出很大的发光波长范围与色温范围广泛且稳定的高功率照明输出。
此外，应用本发明，可借以稳定输出，而不容易随温度与操作电流而产生发光波长的变化。
另外，应用本发明，由于其中每一模块的操作电压例如约为3-4V或6V(蓝光3-4V，黄光2-2.5V)，因此容易使用在现有的12V或24V等应用产品上。
另外，应用本发明，可通过调变各发光二极管的相对面积大小来控制各发光二极管的亮度，因而可轻易地达到控制输出波长的目的。
另外，应用本发明，可使组合的发光二极管的混成光具对称性。
附图简要说明下面结合附图，通过对本发明的较佳实施例的详细描述，将使本发明的技术方案和有益效果显而易见。
附图中，
图1A是本发明的一较佳实施例的混色发光二极管中的黄色发光二极管的俯视图；图1B是本发明的一较佳实施例的混色发光二极管中的蓝色发光二极管的俯视图；图2A是本发明的一较佳实施例的混色发光二极管的俯视图；图2B是本发明的一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图3A是本发明的一较佳实施例的混色发光二极管的发光区域的示意图；图3B至图3D是不同红橙色光与蓝绿光的芯片大小所产生不同亮度的输出比率；图4是本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图5是本发明的再一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图6是本发明的又一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图7是本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图8A是本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图8B是图8A中的本发明的实施例的等效电路图；图9是本发明的又一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；
图10是本发明的再一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图11是本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图12是图11中位于下方的二个红橙色发光二极管的俯视图；图13是图11中的本发明的实施例的等效电路图；图14是本发明的又一较佳实施例的混色发光二极管的正视图；图15是本发明的再一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。
具体实施例方式
本发明是有关于一种将可发出不同颜色的多种发光二极管以制作方式串联且/或并联以产生其它色光的混色发光二极管的结构。请同时参考图1A与图1B中所分别绘示的本发明的一较佳实施例的混色发光二极管中的黄色发光二极管与蓝色发光二极管的俯视图。图1A中所绘示的黄色发光二极管110上具有正电极120，而图1B中所绘示的蓝色发光二极管130上具有负电极140与正电极150。请参考图2A所绘示的本发明的一较佳实施例的混色发光二极管的俯视图。图2A中的混色发光二极管是利用透明胶(未绘示)将图1B中的蓝色发光二极管130粘在图1A中的黄色发光二极管110之上所产生。此外，黄色发光二极管110上的正电极120与蓝色发光二极管130上的负电极140以连接线160予以电性连接，因而串联成单一电路。此外，使用的透明胶为高透光率、耐高温、且具有极佳的导热性，以适用于高功率的操作条件。至于，蓝色发光二极管130的材料例如可为氮化镓(BAlGaInNPAs)系列，而黄色发光二极管110的材料则例如可为磷化铝铟镓(AlGaInAsP)系列。另外，黄色发光二极管110的负电极位于芯片的背面(在图1A与图2A中并未绘示，请参考图2B)。经粘合后的混色发光二极管，其混成光具对称性且单一电源操作的优点。
请参考图2B所绘示的本发明的一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图2B中所绘示的混色发光二极管的最底层为负电极125，其为位于其上的黄色发光二极管110(具有发光层112)的负电极。至于，蓝色发光二极管130(具有发光层132)位于一部分的黄色发光二极管110上，而黄色发光二极管110的正电极120则位于另一部分的黄色发光二极管110上。另外，蓝色发光二极管130的负电极140位于一部分的蓝色发光二极管130上，而蓝色发光二极管130的正电极150则位于另一部分的蓝色发光二极管130上。另外，如上所述，黄色发光二极管110上的正电极120与蓝色发光二极管130上的负电极140以连接线160予以电性连接，因而串联成单一电路。因此，由黄色发光二极管110所发出的光可分成两部分一部分为单纯的黄光210；另一部分则为穿越蓝色发光二极管的黄光212(蓝色发光二极管130的能隙比黄色发光二极管110的能隙大)。所以，穿越蓝色发光二极管的黄光212可与蓝色发光二极管130所发出的蓝光220混合成白光230。至于，上述本发明的一较佳实施例的混色发光二极管的发光区域则如图3A中所示，其中分别绘示黄光区域302与蓝光区域304，表示粘合的黄色发光二极管110与蓝色发光二极管130(组合成混色发光二极管300)所分别发出的光的混成光具对称性。
在上述图2A与图2B的实施例中，可使用波长480nm的蓝色发光二极管130和波长584nm的黄色发光二极管110。待进行蚀刻及金属蒸镀制作后，将蓝色发光二极管130切割成大小为40mil×40mil或10mil×10mil，且将黄色发光二极管110切割成40mil×80mil或16mil×16mil，并使用高导热的透明胶将蓝色发光二极管130粘合于黄色发光二极管110上。也即，在图2A中，宽度180为40mil，宽度170为80mil，且宽度190与宽度200皆为20mil。待粘合完成后，使用打线机以连接线160将蓝色发光二极管130的负电极140电性连接至黄色发光二极管110的正电极120，使之成为一串联电路模块。电源则是从蓝色发光二极管130的正电极150及黄色发光二极管110的负电极125供应，因而形成每组6V或12V的模块，方便电路使用。另外，可通过调整蓝色发光二极管130(也可换为波长495nm蓝绿色光)的宽度180以调整其输出强度，或是通过调整黄色发光二极管110(也可换为波长610nm红橙色光)的宽度190或宽度200以调整其输出强度。然后，可依照需要调整相对晶粒大小，以调整不同光亮度输出比率(Luminous Output Ratio)与波长输出。一般上下晶粒(Chip)长宽大小可从7mil至200mil使用。上下晶粒本身输出功率与被调变波长与色温范围输出将决定两者晶粒大小。如图3B至图3D所示为不同红橙色光与蓝绿光的芯片大小所产生不同亮度的输出比率，因而可产生不同色温的混色光。
在上述图2A与图2B的实施例中，也可使用波长480nm的蓝色发光二极管130和波长584nm的黄色发光二极管110。待蓝色发光二极管130的制作完成后，将其粘合于黄色发光二极管110上再进行切割等后续制作。图2B中的各电极可一起改用相反的电性而仍在本发明的权利要求内。
请参考图4所绘示的本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。在图4中的最底层为BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310(具有发光层312)。至于，透明粘着层390(例如二氧化硅)位于BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的一第一部分上；BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的正电极320位于BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的一第二部分上；而BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的负电极325则位于BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的一第三部分上。此外，BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330(具有发光层332)位于透明粘着层390上，其中此BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330的部分下表面上具有正电极350，且此正电极350与BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的负电极325相接触。另外，BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330的负电极340位于透明粘着层390上。因此，由BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310所发出的光可分成两部分一部分为单纯的红橙光(未绘示)；另一部分则为穿越蓝绿色发光二极管的红橙光412。所以，穿越蓝绿色发光二极管的红橙色光412可与BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330所发出的蓝绿光420混合成白光430。另外，上述BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310可以用可发出黄色光的其它类型的发光二极管芯片来取代，BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330用蓝光来取代，也可使本发明的混色发光二极管发出白色光。
在上述图4的实施例中，可使用约495nm的BAlGaInNPAs蓝色发光二极管330和约610nm的BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310。待蚀刻及金属蒸镀制作完成后，将BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330切割成大小为40mil×40mil，且将BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310切割成40mil×80mil。然后，使用高导热的金属导电材料(未绘示)覆晶(Flip chip)粘接BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的负电极325与BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330的正电极350。电源400则是从BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330的负电极340及BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310的正电极320供应，因而形成每组6V或12V的模块，以方便电路使用。另外，可通过调整BAlGaInNPAs蓝绿色发光二极管330(也可换为蓝色)的宽度以调整其输出强度，或是通过调整BAlGaInNPAs红橙色发光二极管310(也可换为黄色)的宽度以调整其输出强度。然后，可依照需要调整相对晶粒大小，以调整波长输出混合成白光也可调整不同色温。
请参考图5所绘示的本发明的再一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图5中的底层为一具红光至黄光光激(Photoluminescence)结构的发光二极管510，其中此具红光至黄光光激结构的发光二极管510中还包括多重量子井512的结构。因此，具红光至黄光光激结构的发光二极管510可不需具备连接至外部电源630的正或负电极。也即，电源630的两电极分别电性连接至AlGaInBNAsP蓝色发光二极管530(具有发光层532)的正电极550与负电极540。因此，可通过AlGaInBNAsP蓝色发光二极管530所发出的蓝光620来激发具红光至黄光光激结构的发光二极管510，使具红光至黄光光激结构的发光二极管510发出红光至黄光610，然后再与蓝光620混合成紫光至白光。另外，AlGaInBNAsP蓝色发光二极管530与具红光至黄光光激结构的发光二极管510之间是以透明粘着层590(例如透明导热胶)予以粘合。另外，值得一提的是，图5中的各电极可一起改用相反的电性而仍在本发明的权利要求内。
请参考图6所绘示的本发明的又一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图6中的AlGaInAsP黄色发光二极管710(具有发光层712)的下表面上具有负电极725，而AlGaInAsP黄色发光二极管710的正电极720则位于AlGaInAsP黄色发光二极管710的部分表面上。至于，AlGaInBNAsP蓝色发光二极管730(具有发光层732)的负电极740则位于正电极720上并与正电极720相接触。另外，透明粘着层790(例如为二氧化硅或透明导热胶)则位于另一部分的AlGaInAsP黄色发光二极管710上，且此透明粘着层790的上表面约与负电极的上表面同高。至于，电源830的两电极分别电性连接至AlGaInBNAsP蓝色发光二极管730的正电极750与AlGaInAsP黄色发光二极管710的负电极725。因此，BAlGaInNPAs蓝色发光二极管730所发出的蓝光820可与AlGaInAsP黄色发光二极管710所发出的黄光810混合成白光。另外，上述AlGaInAsP黄色发光二极管710也可以用可发出红橙色光的其它类型的发光二极管芯片来取代，AlGaInBNAsP蓝色发光二极管730用蓝绿发光来取代，也因而可使本发明的混色发光二极管发出白色色光。另外，值得一提的是，图6中的各电极可一起改用相反的电性而仍在本发明的权利要求内。
请参考图7所绘示的本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图7中的底层为一具光激结构的发光二极管910，其中此具光激结构的发光二极管910中还包括黄绿光激多重量子井912与红光激多重量子井914的结构。因此，具光激结构的发光二极管910可不需具备连接至外部电源(未绘示)的正或负电极。也即，外部电源的两电极可分别电性连接至蓝绿色发光二极管920的正电极930与负电极940。因此，可通过蓝绿色发光二极管920所发出的蓝光970来激发具光激结构的发光二极管910，使具光激结构的发光二极管910发出红光950与绿光960，然后再与蓝光970混合成白光980。
请参考图8A所绘示的本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。如图8A中所示，黄色发光二极管1110(具有发光层1111)的负电极1112位于黄色发光二极管1110的下表面上；而黄色发光二极管1110的正电极1114则位于黄色发光二极管1110的部分表面上。绝缘层1130(如氧化层)位于黄色发光二极管1110的另一部分的表面上。至于蓝色发光二极管1120(具有发光层1121)，其具有基板1100(以如蓝宝石的材料所制成的绝缘基板)、正电极1124、以及负电极1122，其中基板1100位于蓝色发光二极管1120上；而正电极1124以及负电极1122则位于蓝色发光二极管1120的下表面上。此外，蓝色发光二极管1120的负电极1122位于绝缘层1130上；而蓝色发光二极管1120的正电极1124则电性连接至黄色发光二极管1110的正电极1114上。上述蓝色发光二极管1120以覆晶(Flip Chip)技术粘合于黄色发光二极管1110上。另外，连接线1140用以电性连接黄色发光二极管1110的负电极1112与蓝色发光二极管1120的负电极1122，借以达成黄色发光二极管1110与蓝色发光二极管1120间的并联。另外，电源1150(例如为3V)的两个电极可分别电性连接至黄色发光二极管1110的正电极1114(或蓝色发光二极管1120的正电极1124)与蓝色发光二极管1120的负电极1122(或黄色发光二极管1110的负电极1112)。因此，蓝色发光二极管1120所发出的蓝光可与黄色发光二极管1110所发出的黄光混合成白光。此外，上述黄色发光二极管1110可以用可发出红橙色光的其它种类的发光二极管芯片来取代；而蓝色发光二极管1120则可以用可发出蓝绿色光的其它种类的发光二极管芯片来取代，借以使本发明的混色发光二极管可发出白光。另外，图8A中的电极可同时以具有相反电性的电极来取代，而仍在本发明的权利要求内。至于，图8B则是绘示图8A中的本发明的实施例的等效电路图。
请参考图9所绘示的本发明的再一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。如图9中所示，黄色发光二极管1210(其材料例如为BAlGaInAsPN)的负电极1212位于黄色发光二极管1210的下表面上；而黄色发光二极管1210的正电极1214则位于黄色发光二极管1210的表面上。至于蓝色发光二极管1220(其材料例如为BAlGaInAsPN)，其具有导电基板1200、正电极1224、以及负电极1222，其中蓝色发光二极管1220位于导电基板1200上；负电极1222位于蓝色发光二极管1220上；而正电极1224则位于导电基板1200的下表面上。此外，蓝色发光二极管1220的正电极1224电性连接至黄色发光二极管1210的正电极1214。上述蓝色发光二极管1220以覆晶技术粘合于黄色发光二极管1210上。另外，连接线1240用以电性连接黄色发光二极管1210的负电极1212与蓝色发光二极管1220的负电极1222，借以达成黄色发光二极管1210与蓝色发光二极管1220间的并联。另外，电源1250(例如为3V)的两个电极可分别电性连接至黄色发光二极管1210的正电极1214(或蓝色发光二极管1220的正电极1224)与蓝色发光二极管1220的负电极1222(或黄色发光二极管1210的负电极1212)。因此，蓝色发光二极管1220所发出的蓝光可与黄色发光二极管1210所发出的黄光混合成白光。此外，上述黄色发光二极管1210可以用可发出红橙色光的其它种类的发光二极管芯片来取代；而蓝色发光二极管1220则可以用可发出蓝绿色光的其它种类的发光二极管芯片来取代，借以使本发明的混色发光二极管可发出白光。另外，图9中的电极可同时以具有相反电性的电极来取代的，而仍在本发明的权利要求内。
上述图8A与图9的实施例可通过调整红橙色光(或黄色)发光二极管的磊晶结构增加内部阻抗以提高操作电压，使得操作电流于5mA至50mA时，可进一步提升电压至2.3V至3.2V，因而可与蓝绿光(或蓝光)发光二极管覆晶并联使用，而产生白色光或其它色光。
请参考图10所绘示的本发明的又一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图10中的混色发光二极管包括红色发光二极管芯片1310、绿色发光二极管芯片1320、以及蓝色发光二极管芯片1330。红色发光二极管芯片1310的下表面上具有负电极1312，而红色发光二极管芯片1310的上表面上则具有正电极1314；绿色发光二极管芯片1320的下表面上具有负电极1322，而绿色发光二极管芯片1320的上表面上则具有正电极1324；蓝色发光二极管芯片1330的下表面上具有负电极1332，而蓝色发光二极管芯片1330的上表面上则具有正电极1334。正电极1314与负电极1322电性连接；而正电极1324与负电极1332也电性连接，借此红色发光二极管芯片1310、绿色发光二极管芯片1320、以及蓝色发光二极管芯片1330三者可以串联的形式而电性连接。上述红色发光二极管芯片1310、绿色发光二极管芯片1320、以及蓝色发光二极管芯片1330三者的串联形式可以如覆晶的技术加以粘合。此外，电源1370(如8V至9V)的两个电极可分别电性连接至蓝色发光二极管芯片1330的正电极1334与红色发光二极管芯片1310的负电极1312。因此，蓝色发光二极管芯片1330所发出的蓝光1360、绿色发光二极管芯片1320所发出的绿光1350、以及红色发光二极管芯片1310所发出的红光1340可混合成白光。此外，红色发光二极管芯片1310、绿色发光二极管芯片1320、以及蓝色发光二极管芯片1330三者间的相对位置关系并不需限制于图10中所绘示的一样，而是能任意改变，且仍在本发明的申请范围内。例如，蓝色发光二极管芯片可为最底层；红色发光二极管芯片可为中间层；而绿色发光二极管芯片则可为最上层。另外，图10中的电极可同时以具有相反电性的电极来取代的，而仍在本发明的权利要求内。
请参考图11所绘示的本发明的另一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图11中的混色发光二极管(其材料例如为BAlGaInNPAs)由二个红橙色发光二极管芯片BAlGaInNPAs与一个蓝绿色发光二极管BAlGaInNPAs芯片所组成。第一个红橙色发光二极管芯片至少包括N型导电层1410位于1400绝缘式半绝缘基板上(如semi-insulating GaAs)、N型局限层1411、红橙色发光二极管发光层1412、与P型局限层1413的堆栈结构，以及N型电极1415与P型电极1417，分别位于部分的导电层1410与P型局限层1413上。第二个红橙色发光二极管芯片至少包括N型导电层1420、N型局限层1421、红橙色发光二极管发光层1422、与P型局限层1423的堆栈结构，以及N型电极1425与P型电极1427，分别位于部分的导电层1420与P型局限层1423上。蓝绿色发光二极管芯片至少包括透明基板(如sapphire)1430、N型导电层1436、N型局限层1431、蓝绿色发光二极管发光层1432、与P型局限层1433的堆栈结构，以及N型电极1435与P型电极1437，分别位于部分的导电层1436与P型局限层1433上。上述蓝绿色发光二极管芯片是以覆晶技术粘合于第一个红橙色发光二极管芯片与第二个红橙色发光二极管芯片上。此外，如图11中所示，组合完成的混色发光二极管更包括绝缘层1440、金属层1450、绝缘层1460、金属电极1480、金属电极1485、以及透明绝缘胶1470等组件。绝缘层1440、绝缘层1460、与透明绝缘胶1470用以确保三个发光二极管芯片间的绝缘。金属层1450用以电性连接N型电极1415与P型电极1427，借以使两个红橙色发光二极管芯片间以串联的形式电性连接。金属电极1480电性连接P型电极1417与P型电极1437；而金属电极1485则电性连接N型电极1425与N型电极1435，借以使得两个红橙色发光二极管芯片串联后，再进一步与蓝绿色发光二极管芯片并联。至于，电源1490(例如为3V至4V)的两个电极可分别电性连接至金属电极1480与金属电极1485。因此，蓝绿色发光二极管发光层1432所发出的蓝绿光1496可与红橙色发光二极管发光层1412所发出的红橙光1492以及红橙色发光二极管发光层1422所发出的红橙光1494混合成白光。此外，上述两个红橙色发光二极管可以用可发出黄色光的其它种类的发光二极管芯片来取代；而蓝绿色发光二极管则可以用可发出蓝色光的其它种类的发光二极管芯片来取代，借以使本发明的混色发光二极管可发出白光。另外，图11中的电极可同时以具有相反电性的电极来取代的，而仍在本发明的权利要求内。另外，图12绘示图11中位于下方的两个红橙色发光二极管的俯视图，而图13则绘示图11中的本发明的实施例的等效电路图。
请参考图14所绘示的本发明的又一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图14与图11中所绘示者的差别在于，图11中的蓝绿色发光二极管芯片是以覆晶技术粘合于两个红橙色发光二极管芯片上，而图14中的蓝绿色发光二极管芯片则是以透明绝缘胶1530粘合于两个红橙色发光二极管芯片上。图14中所绘示的蓝绿色发光二极管芯片至少包括绝缘基板1500、N型导电层1510、N型局限层1511、蓝绿色发光二极管发光层1512、与P型局限层1513的堆栈结构，以及N型电极1515与P型电极1517，分别位于部分的导电层1510与P型局限层1513上。另外，绝缘层1520用以确保蓝绿色发光二极管芯片与第一个红橙色发光二极管芯片间的绝缘。至于金属层1450则用以电性连接N型电极1415与P型电极1427，借以使两个红橙色发光二极管芯片间以串联的形式电性连接。另外，连接线1544与连接线1546电性连接P型电极1417与P型电极1517，而连接线1542则电性连接N型电极1425与N型电极1515，借以使得两个红橙色发光二极管芯片串联后，再进一步与蓝绿色发光二极管芯片并联。至于，电源1540(例如为3V至4V)的两个电极可分别电性连接至连接线1544(或连接线1546)与N型电极1425。因此，蓝绿色发光二极管发光层1512所发出的蓝绿光可与红橙色发光二极管发光层1412所发出的红橙光以及红橙色发光二极管发光层1422所发出的红橙光混合成白光。此外，上述两个红橙色发光二极管可以用可发出黄色光的其它种类的发光二极管芯片来取代；而蓝绿色发光二极管则可以用可发出蓝色光的其它种类的发光二极管芯片来取代，借以使本发明的混色发光二极管可发出白光。另外，图14中的电极可同时以具有相反电性的电极来取代的，而仍在本发明的权利要求内。
请参考图15所绘示的本发明的再一较佳实施例的混色发光二极管的正视图。图15与图14中所绘示者的差别在于，图14中的蓝绿色发光二极管芯片的基板1500是以绝缘材料制成，因此其N型电极1515与P型电极1517位于基板1500的同一侧，而图15中的蓝绿色发光二极管芯片具有导电基板1600，因此其N型电极1615与P型电极1617位于导电基板1600(如SiC等)的相异侧。图15中所绘示的蓝绿色发光二极管芯片至少包括导电基板1600、N型局限层1611、蓝绿色发光二极管发光层1612、与P型局限层1613的堆栈结构，以及N型电极1615与P型电极1617，分别位于导电基板1600的下表面上与P型局限层1613上。另外，绝缘层1620用以确保蓝绿色发光二极管芯片与两个红橙色发光二极管芯片间的绝缘，而透明绝缘胶1630则用以粘合蓝绿色发光二极管芯片与两个红橙色发光二极管芯片。至于，金属层1450则用以电性连接N型电极1415与P型电极1427，借以使两个红橙色发光二极管芯片间以串联的形式电性连接。另外，连接线1644与连接线1646电性连接P型电极1417与P型电极1617，而金属层1640则电性连接N型电极1425与N型电极1615，借以使得两个红橙色发光二极管芯片串联后，再进一步与蓝绿色发光二极管芯片并联。至于，电源1650(例如为3V至4V)的两个电极可分别电性连接至连接线1644(或连接线1646)与金属层1640。因此，蓝绿色发光二极管发光层1612所发出的蓝绿光可与红橙色发光二极管发光层1412所发出的红橙光以及红橙色发光二极管发光层1422所发出的红橙光混合成白光。此外，上述两个红橙色发光二极管可以用可发出黄色光的其它种类的发光二极管芯片来取代；而蓝绿色发光二极管则可以用可发出蓝色光的其它种类的发光二极管芯片来取代，借以使本发明的混色发光二极管可发出白光。另外，图15中的电极可同时以具有相反电性的电极来取代的，而仍在本发明的权利要求内。
一般红橙色发光二极管的操作电流为5mA至50mA时，其操作电压约为1.6V至2V。因此，若将二颗红橙色发光二极管串联，则其操作电压约为3.2V至4V。然后，若再进一步与蓝绿色发光二极管(其操作电压约为3V至4V)并联时，则此以三颗发光二极管组成的混色发光二极管可适用于手机或数字相机等的3V至4V电源的应用，而可混出白光或粉红色等色光。
由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明，可通过设计改变磊晶结构以产生很大的发光波长范围，并通过设计改变数种发光二极管电极形状与芯片大小可以产生不同电流分散与不同光亮度输出比率，因而可调变混出很大的发光波长范围与色温范围广泛且稳定的高功率照明输出。
此外，由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明，可借以稳定输出，而不容易随温度与操作电流而产生发光波长的变化。
另外，由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明，由于其中每一模块的操作电压例如约为6V(蓝光3-4V，黄光2-2.5V)，因此容易使用在现有的12V或24V等应用产品上。
另外，由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明，可通过调变各发光二极管的相对面积大小来控制各发光二极管的亮度，因而可轻易地达到控制输出波长的目的。
另外，由上述本发明较佳实施例可知，应用本发明，可使组合的发光二极管的混成光具对称性。
可以理解的是，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案和技术构思，作出各种相应的改变和变形，而所有的这些改变和变形，都应属于本发明后附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种混色发光二极管，至少包括一第一电极，该第一电极具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于该第一电极上；一第二发光二极管芯片，位于一部分的该第一发光二极管芯片上；一第二电极，该第二电极具有第二电性，且该第二电极位于另一部分的该第一发光二极管芯片上；一第三电极，该第三电极具有第一电性，且该第三电极位于一部分的该第二发光二极管芯片上；以及一第四电极，该第四电极具有第二电性，且该第四电极位于另一部分的该第二发光二极管芯片上。
2.根据权利要求1所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出黄色光，且该第二发光二极管芯片发出蓝色光。
3.根据权利要求1所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出红橙色光，且该第二发光二极管芯片发出蓝绿色光。
4.一种混色发光二极管，至少包括一第一发光二极管芯片；一透明粘着层，位于该第一发光二极管芯片的一第一部分上；一第一电极，该第一电极具有第一电性，且该第一电极位于该第一发光二极管芯片的一第二部分上；一第二电极，该第二电极具有第二电性，且该第二电极位于该第一发光二极管芯片的一第三部分上；以及一第二发光二极管芯片，位于该透明粘着层上，其中该第二发光二极管芯片的部分下表面上至少包括具有第一电性的一第三电极，且该第三电极与该第二电极相接触。
5.根据权利要求4所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出黄色光，且该第二发光二极管芯片发出蓝色光。
6.根据权利要求4所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出红橙色光，且该第二发光二极管芯片发出蓝绿色光。
7.一种混色发光二极管，至少包括一第一发光二极管芯片；一透明粘着层，位于该第一发光二极管芯片上；一第二发光二极管芯片，位于该透明粘着层上；一第一电性电极，位于一部分的该第二发光二极管芯片上；以及一第二电性电极，位于另一部分的该第二发光二极管芯片上。
8.根据权利要求7所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片为一光激发光二极管芯片。
9.根据权利要求8所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片中包括一多重量子井结构，且该第一发光二极管芯片的发光范围为红光至黄光。
10.根据权利要求8所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片中包括二个多重量子井结构，且该二个多重量子井结构分别发出黄绿光与红光。
11.根据权利要求7所述的混色发光二极管，其特征在于，该第二发光二极管芯片发出蓝色光或蓝绿色光。
12.一种混色发光二极管，至少包括一第一电极，该第一电极具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于该第一电极上；一第二电极，该第二电极具有第二电性，且该第二电极位于一部分的该第一发光二极管芯片上；一第三电极，该第三电极具有第一电性，且该第三电极位于该第二电极上并与该第二电极相接触；一透明粘着层，位于另一部分的该第一发光二极管芯片上，且该透明粘着层约与该第三电极同高；一第二发光二极管芯片，位于该透明粘着层与该第三电极上；以及一第四电极，该第四电极具有第二电性，且该第四电极位于该第二发光二极管芯片上。
13.根据权利要求12所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出黄色光，且该第二发光二极管芯片发出蓝色光。
14.一种混色发光二极管，至少包括一第一电极，具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于该第一电极上；一第二电极，具有第二电性，其中该第二电极位于一部分的该第一发光二极管芯片上；一第三电极，具有第二电性，其中该第三电极位于该第二电极上；一绝缘层，位于另一部分的该第一发光二极管芯片上；一第四电极，具有第一电性，其中该第四电极位于该绝缘层上；一第二发光二极管芯片，位于该第三电极与该第四电极上；以及一基板，位于该第二发光二极管芯片上。
15.根据权利要求14所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出黄色光或红橙色光。
16.根据权利要求14所述的混色发光二极管，其特征在于，该第二发光二极管芯片发出蓝色光或蓝绿色光。
17.一种混色发光二极管，至少包括一第一电极，具有第一电性；一第一发光二极管芯片，位于该第一电极上；一第二电极，具有第二电性，其中该第二电极位于该第一发光二极管芯片上；一第三电极，具有第二电性，其中该第三电极位于该第二电极上；一导电基板，位于该第三电极上；一第二发光二极管芯片，位于该导电基板上；以及一第四电极，具有第一电性，其中该第四电极位于该第二发光二极管芯片上。
18.根据权利要求17所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片发出黄色光或红橙色光。
19.根据权利要求17所述的混色发光二极管，其特征在于，该第二发光二极管芯片发出蓝色光或蓝绿色光。
20.一种混色发光二极管，至少包括一第一发光二极管芯片；一第二发光二极管芯片，与该第一发光二极管芯片串联；以及一第三发光二极管芯片，与该第二发光二极管芯片串联。
21.根据权利要求20所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片、该第二发光二极管芯片、以及该第三发光二极管芯片发出红色光、绿色光、或蓝色光。
22.一种混色发光二极管，至少包括一第一发光二极管芯片，具有一第一电极与一第二电极，且该第一电极具有第一电性，而该第二电极具有第二电性；一第二发光二极管芯片，具有一第三电极与一第四电极，且该第三电极具有第一电性，而该第四电极具有第二电性，其中该第三电极电性连接至该第二电极；以及一第三发光二极管芯片，具有一第五电极与一第六电极，且该第五电极具有第一电性，而该第六电极具有第二电性，其中该第五电极电性连接至该第一电极，且该第六电极电性连接至该第四电极。
23.根据权利要求22所述的混色发光二极管，其特征在于，该第一发光二极管芯片与该第二发光二极管芯片发出黄色光或红橙色光。
24.根据权利要求22所述的混色发光二极管，其特征在于，该第三发光二极管芯片发出蓝色光或蓝绿色光。
全文摘要
本发明提供一种混色发光二极管，其特征为将可发出不同颜色的数个发光二极管芯片以芯片制造串联且/或并联以产生其它色光。例如，第一发光二极管芯片组可发出例如黄色光(或改变为红橙色光)，而第二发光二极管芯片可发出例如蓝色光(或改变为蓝绿色光)，因而使本发明的混色发光二极管可发出例如白色光。此外，第一发光二极管芯片组可为光激发光二极管芯片，借以使第二发光二极管芯片可被第一发光二极管芯片发出的光激发而发光，然后再与第二发光二极管芯片发出的光混合成其它色光。
文档编号H01L33/00GK1527410SQ0312023
公开日2004年9月8日 申请日期2003年3月5日 优先权日2003年3月5日
发明者陈锡铭 申请人:联铨科技股份有限公司, 陈锡铭