[发明专利]具有波长转换层的发光二极管元件及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及发光二极管技术领域，特别是关于一种发光二极管及其制作方法。

背景技术

发光二极管(LED)科技发展至今，已能实现具有体积小、重量轻、效率高、及寿命长等特性的发光二极管。不同单色光输出(例如，红光、蓝光、绿光)的发光二极管已有长足的进展，而单色的发光二极管可作为特定显示器(例如，行动电话或液晶显示器(LCD))的背光源。

近年来已有多种采用发光二极管的白光光源提出。由于发光二极管的发光频谱特别适合产生单色光，因此，白光光源必须调整红光(R)/绿光(G)/蓝光(B)三种发光二极管的发光成分，并扩散及混合上述三种发光二极管的发光。此类白光光源产生机制的困难在于：由于各发光二极管的色调、照度及其他因子的变动，而无法产生所想要色调的白光。此外，对于不同组成材料的发光二极管，其顺向偏压所需的电功率彼此不同，使得不同的发光二极管必须施以不同的电压，而这将导致驱动电路的复杂化。再者，由于发光二极管为半导体发光元件，其色调易受到温度特性、使用时序变化、及操作环境的差异而变动。无法均匀地混合上述三种发光二极管的发光，亦将导致色彩的不稳定。因此，对于产生单色光而言，发光二极管是相当有效的发光元件；然而，至今却仍没有使用发光二极管而又能令人满意的白光光源。

美国专利(US5998925)揭露了一种白光发光二极管，其具有使用半导体作为发光层的发光结构以及可吸收部分所述发光结构的发光以发出不同于所吸收波长的光的荧光粉体。所述发光结构的发光层为氮化复合物半导体，且所述荧光粉体包含以铯(Ce)活化的石榴石(garnet)荧光材料，其包含由钇(Y)、镏(Lu)、钪(Sc)、镧(La)、钆(Gd)及钐(Sm)所组成材料群中的至少一者以及由铝(Al)、镓(Ga)及铟(In)所组成材料群中的至少一者；所述荧光粉体的发光特性即使在经过长时间的高亮度使用后仍不易退化。

图1为所述美国专利(US5998925)揭露的发光二极管10，其为具有座架导线2及内部导线4的导线型发光二极管；其中，发光部8装设于所述座架导线2的杯部6之上，且所述杯部6被充填以覆层树脂14。所述覆层树脂14包含铸模于树脂中的特定荧光粉体，用以覆盖所述发光部8。所述发光部8的n电极与p电极通过导线12而分别连接至所述座架导线2与所述内部导线4。如上所述的发光二极管，所述发光部8(发光二极管芯片)所发出的光(以下称为LED光)的一部分激发了所述覆层树脂14内含的荧光粉体，而产生波长异于所述LED光的荧光，使得所述荧光粉体所发出的荧光与所述荧光粉体未参与激发的LED光输出混合在一起；因此，所述发光二极管所输出的光的波长异于所述发光部8所发出的LED光。

图2为根据所述美国专利(US5998925)实施例的发光二极管芯片。所述芯片型发光二极管设置于保护罩22的凹槽内，所述凹槽被充填以包含特定荧光粉体的覆层材料，以形成保护覆层28。例如，所述发光部26可通过含银的环氧树脂或其类似物而固定，且所述发光部26的n电极与p电极通过导线24而分别连接至装设于所述保护罩22上的金属端20。如上所述的芯片型发光二极管，类似于图1的导线型发光二极管，所述荧光粉体所发出的荧光与未被所述荧光粉体吸收的LED光输出混合在一起；由此，所述发光二极管所输出的光的波长异于所述发光部26所发出的LED光。此类的传统发光二极管当应用于白光光源时，常会发生色环(color ring)现象，也就是其所发出光的中央区的色彩相对较蓝，而邻近所述保护罩22的边缘区则相对较黄。

另一美国专利(US6642652)揭露了一种光源，其为覆盖有发光材料结构(例如，单层或多层的荧光粉体)的发光元件(例如，III族元素氮化物的发光二极管)；上述的III族元素包含铝、镓或铟。所述发光材料结构在厚度上的变动小于或等于所述发光材料结构平均厚度的10％。在某些实施例中，所述发光材料结构的厚度小于所述发光元件横剖面尺寸的10％。在某些实施例中，所述发光材料结构为所述发光元件的发光所唯一经过的发光材料。在某些实施例中，所述发光材料结构的厚度介于约15与100μm之间。例如，所述发光材料结构通过模板印刷(stenciling)或电泳(electrophoretic)沉积技术而被选择性地沉积于所述发光元件上。