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      發(fā)光元件的制作方法與工藝

      文檔序號(hào):11733307閱讀:216來(lái)源:國(guó)知局
      發(fā)光元件的制作方法與工藝
      本發(fā)明涉及一發(fā)光元件,尤其是涉及一包含熱敏層的發(fā)光元件。

      背景技術(shù):
      發(fā)光二極管(LED)是一種固態(tài)半導(dǎo)體元件,發(fā)光二極管(LED)包含一發(fā)光元件結(jié)構(gòu),其中發(fā)光元件結(jié)構(gòu)至少包含一p型半導(dǎo)體層、一n型半導(dǎo)體層與一活性層,其中活性層形成于p型半導(dǎo)體層與n型半導(dǎo)體層之間。發(fā)光元件的結(jié)構(gòu)包含由三-五族元素組成的化合物半導(dǎo)體,例如磷化鎵(GaP)、砷化鎵(GaAs)、氮化鎵(GaN),其發(fā)光原理是在一外加電場(chǎng)作用下,利用n型半導(dǎo)體層所提供的電子與p型半導(dǎo)體層所提供的空穴在活性層的p-n接面附近復(fù)合,將電能轉(zhuǎn)換成光能,但是在復(fù)合過(guò)程中,部分電能會(huì)變成熱能損失,進(jìn)而造成諸多光電特性的改變,例如發(fā)光效率下降。目前LED在照明上要達(dá)到高演色性和高效率的需求,大都使用紅光芯片搭配藍(lán)光芯片并加上熒光粉來(lái)發(fā)出白光。但是當(dāng)外加電流通入LED后,由于部分電能會(huì)變成熱能,隨著電流持續(xù)的通入,熱能會(huì)持續(xù)累積。累積下來(lái)的熱能會(huì)使LED的芯片溫度升高,發(fā)光效率下降,其中熱對(duì)紅光芯片的發(fā)光效率較藍(lán)光芯片的發(fā)光效率影響大。如圖1A所示,隨著外加電流通入LED后,LED的芯片溫度由原先的室溫25℃升到75℃,因紅光芯片和藍(lán)光芯片對(duì)溫度所產(chǎn)生的光衰不同,此現(xiàn)象導(dǎo)致LED在室溫25℃下和達(dá)成熱平衡時(shí)的色溫不一致,使整體照明裝置色溫點(diǎn)偏移,造而造成照明裝置失效。圖1B是現(xiàn)有的紅光芯片亮度對(duì)溫度的關(guān)系圖。如圖1B所示,隨著外加電流通入紅光芯片后,紅光芯片溫度由原先的室溫25℃升到85℃以上,亮度隨著溫度升高而衰減,其亮度對(duì)溫度的衰減率約為-0.87%/degC。圖1C是現(xiàn)有的紅光芯片發(fā)光波長(zhǎng)對(duì)溫度的關(guān)系圖。如圖1C所示,隨著外加電流通入紅光芯片后,紅光芯片溫度由原先的室溫25℃升到85℃以上,發(fā)光波長(zhǎng)隨著溫度升高而往長(zhǎng)波長(zhǎng)漂移,當(dāng)溫度由25℃升到100℃時(shí),紅光芯片的發(fā)光波長(zhǎng)約增加5.7nm。目前一般的解決方式是利用電控的方式,解決LED剛通入電流時(shí)與達(dá)到熱平衡時(shí)的色溫差異,但是此方式將會(huì)造成LED燈泡制造成本上的增加。

      技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
      為解決上述問(wèn)題,依據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的一發(fā)光元件,包含一基板;一第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)位于基板上,其中第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)包含一具有一第一導(dǎo)電性的第一半導(dǎo)體層、一具有一第二導(dǎo)電性的第二半導(dǎo)體層,及一第一活性層位于第一半導(dǎo)體層及第二半導(dǎo)體層之間,其中第一活性層可發(fā)出一具第一主波長(zhǎng)的第一光線;以及一第一熱敏層位于第一光線行進(jìn)路徑上,其中第一熱敏層具有一材料特性隨溫度變化而變化。附圖說(shuō)明圖1A是現(xiàn)有的發(fā)光元件亮度對(duì)溫度的關(guān)系圖;圖1B是現(xiàn)有的紅光芯片亮度對(duì)溫度的關(guān)系圖;圖1C是現(xiàn)有的紅光芯片發(fā)光波長(zhǎng)對(duì)溫度的關(guān)系圖;圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件;圖3是本發(fā)明熱敏材料的透明度對(duì)溫度的關(guān)系圖;圖4是本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件;圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件;圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖7是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖8是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖9是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖10是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖12是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖13是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖14是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖15是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖16是本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件;圖17是本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件;圖18是本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件;圖19是本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件;圖20是本發(fā)明的發(fā)光元件亮度對(duì)溫度的關(guān)系圖;圖21是本發(fā)明的發(fā)光元件發(fā)光波長(zhǎng)對(duì)溫度的關(guān)系圖。主要元件符號(hào)說(shuō)明發(fā)光元件1、2、3第一熱敏層18、28、38第二熱敏層48第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10、20、30表面10s、20s、23s、25s、28s、40s側(cè)壁20t第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40基板11、21、31第一半導(dǎo)體層12、22、32第三半導(dǎo)體層42第一電極12e、22e、32e第三電極42e第一活性層14、24、34第二活性層44第二電極16e、26e、36e第四電極46e第二半導(dǎo)體層16、26、36第四半導(dǎo)體層46透光層23、33透光材料231空穴232、332、432波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25、35、45第一光線14a、24a、34a第二光線44a第三光線24b、44b第四光線34b、34d具體實(shí)施方式為了使本發(fā)明的敘述更加詳盡與完備,請(qǐng)參照下列描述并配合圖2至圖5的圖示。依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的一發(fā)光元件1的剖視圖,如圖2所示,本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件1,包含一基板11;一第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10位于基板11上,其中第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10包含一具有一第一導(dǎo)電性的第一半導(dǎo)體層12、一具有一第二導(dǎo)電性的第二半導(dǎo)體層16,及一第一活性層14位于第一半導(dǎo)體層12及第二半導(dǎo)體層16之間,其中第一活性層14可發(fā)出一具第一主波長(zhǎng)的第一光線14a;以及一第一熱敏層18位于第一光線14a行進(jìn)路徑上,其中此熱敏層具有一材料特性隨溫度變化而變化。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10的材料包含一種以上的元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、及硒(Se)所構(gòu)成的群組。于本發(fā)明的一實(shí)施例中,第一半導(dǎo)體層12的第一導(dǎo)電性與第二半導(dǎo)體層16的第二導(dǎo)電性不同,例如第一半導(dǎo)體層12可為一n型半導(dǎo)體層,第二半導(dǎo)體層16可為一p型半導(dǎo)體層。來(lái)自于n型半導(dǎo)體層的電子與來(lái)自于p型半導(dǎo)體層的空穴在一外加電流驅(qū)動(dòng)之下,在第一活性層14復(fù)合,發(fā)出第一光線14a。形成第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10的方法沒(méi)有特別限制,除了有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD),也可使用分子束外延(MBE),氫化物氣相沉積法(HVPE),蒸鍍法和離子電鍍方法?;?1包含鍺(Ge)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、藍(lán)寶石(sapphire)、碳化硅(SiC)、硅(Si)、氧化二鋁鋰(LiAlO2)、氧化鋅(ZnO)、氮化鎵(GaN)、氮化鋁(AlN)材料,可用以承載及/或成長(zhǎng)第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10。第一熱敏層18的材料特性包含透明度,且透明度可隨溫度變化而變化,與溫度成一正比關(guān)系,亦即透明度會(huì)隨著溫度升高而增加。第一熱敏層18的材料包含有機(jī)化合物或是無(wú)機(jī)化合物,其中有機(jī)化合物包含酯類或是酚類,例如結(jié)晶紫內(nèi)酯、孔雀綠內(nèi)酯、甲酚紅,或是包含金屬有機(jī)配位化合物,例如銅配位化合物,或是包含液晶。無(wú)機(jī)化合物包含無(wú)機(jī)鹽類,例如釩酸鹽、鉻酸鹽,或是包含無(wú)機(jī)晶體,例如碘化汞、碘化銀、氧化釩。使用有機(jī)化合物或是無(wú)機(jī)化合物做為第一熱敏層18的材料時(shí),此材料會(huì)因發(fā)光元件1的溫度變化而改變其本身的透明度。如圖3所示,此材料的透明度會(huì)隨著溫度升高而增加,且此材料具有可逆性,可重復(fù)使用,當(dāng)溫度下降時(shí),就回復(fù)到升溫前的透明度。發(fā)光元件1通過(guò)第一熱敏層18的透明度對(duì)溫度的特性來(lái)解決發(fā)光元件1因溫度所造成色溫不一致的問(wèn)題。如圖2和圖3所示,本發(fā)明的一實(shí)施例是通過(guò)第一熱敏層18在低溫(例如25℃)時(shí)低透明度的特性,阻擋部分發(fā)光元件1所發(fā)出的第一光線14a,使較少的第一光線14a通過(guò)第一熱敏層18。再參考圖3和圖4所示,當(dāng)發(fā)光元件1由一第一電極12e與一第二電極16e通入電流后,發(fā)光元件1的溫度將由原先的低溫(例如25℃)升到高溫(例如85℃),此時(shí)第一熱敏層18的透明度會(huì)隨著溫度升高而增加,故可讓較多的第一光線14a通過(guò)。綜合上述,本發(fā)明的一實(shí)施例是通過(guò)第一熱敏層18的透明度在高溫(例如85℃)時(shí)比在低溫(例如25℃)時(shí)高的特性,配合發(fā)光元件1的亮度在高溫(例如85℃)時(shí)比在低溫(例如25℃)時(shí)低的特性來(lái)減少發(fā)光元件1色溫的變異。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,發(fā)光元件1的第一熱敏層18的材料特性包含折射率,其中第一熱敏層18包含一具第一折射率的第一材料,例如液晶,及一具第二折射率的第二材料,例如樹(shù)脂,其中第一折射率與第二折射率可隨溫度變化而變化,當(dāng)?shù)谝换钚詫?4接面溫度在60℃以下時(shí),第一折射率不同于第二折射率,當(dāng)?shù)谝换钚詫?4接面溫度在60℃以上時(shí),第一折射率與第二折射率之間實(shí)值上的差異小于10%。通過(guò)第一折射率與第二折射率在低溫(例如25℃)時(shí)折射率差異大于10%的特性,可散射部分發(fā)光元件1所發(fā)出的第一光線14a,使較少的第一光線14a通過(guò)第一熱敏層18。當(dāng)發(fā)光元件1由第一電極12e與第二電極16e通入電流后,發(fā)光元件1的溫度將由原先的低溫(例如25℃)升到高溫(例如85℃),此時(shí)第一折射率與第二折射率之間的折射率差異小于10%,可讓較多的第一光線14a通過(guò)。綜合上述,本發(fā)明的另一實(shí)施例是通過(guò)第一材料的第一折射率與第二材料的第二折射率在高溫(例如85℃)時(shí)的差異小于10%的特性,配合發(fā)光元件1的亮度在高溫(例如85℃)比在低溫(例如25℃)時(shí)低的特性來(lái)減少發(fā)光元件1色溫的變異。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,發(fā)光元件1的第一熱敏層18可以是液晶,其材料特性包含液晶分子的排列,其中液晶分子排列的方式可隨溫度變化而變化。此液晶類熱敏材料為一多層狀結(jié)構(gòu),其中液晶分子的長(zhǎng)軸在單一層狀結(jié)構(gòu)內(nèi)會(huì)相互平行,但在鄰近層狀結(jié)構(gòu)之間,液晶分子的長(zhǎng)軸方向會(huì)有偏移,整體而言,液晶分子在多層狀結(jié)構(gòu)之間會(huì)形成一螺旋結(jié)構(gòu),且層與層之間具有一周期性的螺距,溫度變化會(huì)使螺距改變,而不同的螺距會(huì)反射不同波長(zhǎng)的光。利用此特性,在低溫(例如25℃)時(shí)散射較多的第一光線14a,在高溫(例如85℃)時(shí)則使較多的第一光線14a可以穿透,配合發(fā)光元件1的亮度在高溫(例如85℃)比在低溫(例如25℃)時(shí)低的特性來(lái)減少發(fā)光元件1色溫的變異。如圖5所示,本發(fā)明第一實(shí)施例的發(fā)光元件1的第一熱敏層18可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10的至少一表面10s上,較佳地是與第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)10的至少一表面10s相接觸。依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的一發(fā)光元件2的剖視圖,如圖6所示,本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2,包含一基板21;一第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20位于基板21上,其中第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20包含一具有一第一導(dǎo)電性的第一半導(dǎo)體層22、一具有一第二導(dǎo)電性的第二半導(dǎo)體層26,及一第一活性層24位于第一半導(dǎo)體層22及第二半導(dǎo)體層26之間,其中第一活性層24可發(fā)出一具第一主波長(zhǎng)的第一光線24a;一透光層23包覆第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20;以及一第一熱敏層28位于第一光線24a行進(jìn)路徑上,其中此熱敏層具有一材料特性隨溫度變化而變化。如圖6所示,透光層23包含一透光材料231,透光材料231可以為有機(jī)材料或是無(wú)機(jī)材料,其中有機(jī)材料包含環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或是硅膠樹(shù)脂(silicone),無(wú)機(jī)材料包含玻璃。形成透光層23的方法沒(méi)有特別限制,除了灌注式,也可使用低壓移送成型或是粘結(jié)。來(lái)自第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的第一光線24a可經(jīng)由透光層23穿透到環(huán)境中。透光層23也可提供電氣絕緣與耐熱性,避免第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20直接曝露于環(huán)境中。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的材料包含一種以上的元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、及硒(Se)所構(gòu)成的群組。于本發(fā)明的一實(shí)施例中,第一半導(dǎo)體層22的第一導(dǎo)電性與第二半導(dǎo)體層26的第二導(dǎo)電性不同,例如第一半導(dǎo)體層22可為一n型半導(dǎo)體層,第二半導(dǎo)體層26可為一p型半導(dǎo)體層。來(lái)自于n型半導(dǎo)體層的電子與來(lái)自于p型半導(dǎo)體層的空穴在一外加電流驅(qū)動(dòng)之下,在第一活性層24復(fù)合,發(fā)出第一光線24a。形成第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的方法沒(méi)有特別限制,除了有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD),也可使用分子束外延(MBE),氫化物氣相沉積法(HVPE),蒸鍍法和離子電鍍方法。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20可通過(guò)膠材粘結(jié)或是金屬接合的方式形成于基板21上,其中基板21包含一導(dǎo)電材料,例如金屬。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20還包含一第一電極22e與一第二電極26e,其中第一電極22e與第二電極26e的位置沒(méi)有特別限制,除了如圖6所示位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的同一側(cè),形成一水平電極結(jié)構(gòu),第一電極22e與第二電極26e也可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的不同側(cè),形成一垂直電極結(jié)構(gòu)。如圖6所示,當(dāng)?shù)谝浑姌O22e與第二電極26e位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的同一側(cè)時(shí),第一電極22e與第二電極26e之間的一空穴232可以為不導(dǎo)電的膠材或是空氣。第一熱敏層28的材料特性包含透明度,且透明度可隨溫度變化而變化,與溫度成一正比關(guān)系,亦即透明度會(huì)隨著溫度升高而增加。第一熱敏層28的材料包含有機(jī)化合物或是無(wú)機(jī)化合物,其中有機(jī)化合物包含酯類或是酚類,例如結(jié)晶紫內(nèi)酯、孔雀綠內(nèi)酯、甲酚紅,或是包含金屬有機(jī)配位化合物,例如銅配位化合物,或是包含液晶。無(wú)機(jī)化合物包含無(wú)機(jī)鹽類,例如釩酸鹽、鉻酸鹽,或是包含無(wú)機(jī)晶體,例如碘化汞、碘化銀、氧化釩。使用有機(jī)化合物或是無(wú)機(jī)化合物做為第一熱敏層28的材料時(shí),此材料會(huì)因發(fā)光元件2的溫度變化而改變其本身的透明度。如圖3所示,此材料的透明度會(huì)隨著溫度升高而增加,且此材料具有可逆性,可重復(fù)使用,當(dāng)溫度下降時(shí),就回復(fù)到升溫前的透明度。發(fā)光元件2通過(guò)第一熱敏層28的透明度對(duì)溫度的特性來(lái)解決發(fā)光元件2因溫度所造成色溫不一致的問(wèn)題。如圖6所示,本發(fā)明的一實(shí)施例是通過(guò)第一熱敏層28在低溫(例如25℃)時(shí)低透明度的特性,阻擋部分發(fā)光元件2所發(fā)出的第一光線24a,使較少的第一光線24a通過(guò)第一熱敏層28。發(fā)光元件2可通過(guò)基板21通入一電流于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的第一電極22e與第二電極26e。當(dāng)通入電流后,發(fā)光元件2的溫度將由原先的低溫(例如25℃)升到高溫(例如85℃),此時(shí)第一熱敏層28的透明度會(huì)隨著溫度升高而增加,故可讓較多的第一光線24a通過(guò)第一熱敏層28。綜合上述,本發(fā)明的一實(shí)施例是通過(guò)第一熱敏層28的透明度在高溫(例如85℃)時(shí)比在低溫(例如25℃)時(shí)高的特性,配合發(fā)光元件2的亮度在高溫(例如85℃)比在低溫(例如25℃)時(shí)低的特性來(lái)減少發(fā)光元件2色溫的變異。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,發(fā)光元件2的第一熱敏層28的材料特性包含折射率,其中第一熱敏層28包含一具第一折射率的第一材料,例如液晶,及一具第二折射率的第二材料,例如樹(shù)脂,其中第一折射率與第二折射率可隨溫度變化而變化,當(dāng)?shù)谝换钚詫?4接面溫度在60℃以下時(shí),第一折射率不同于第二折射率,當(dāng)?shù)谝换钚詫?4接面溫度在60℃以上時(shí),第一折射率與第二折射率之間實(shí)值上的差異小于10%。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,發(fā)光元件2的第一熱敏層28可以是液晶,材料特性包含液晶分子的排列。利用此特性,在低溫(例如25℃)時(shí)散射較多的第一光線24a,在高溫(例如85℃)時(shí)使較多的第一光線24a可以穿透,配合發(fā)光元件2的亮度在高溫(例如85℃)比在低溫(例如25℃)時(shí)低的特性來(lái)減少發(fā)光元件2色溫的變異。如圖7所示,本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的至少一表面20s上,較佳地是與第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的至少一表面20s相接觸。本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2還包含一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25位于第一光線24a行進(jìn)路徑上,其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25,例如熒光粉,可吸收來(lái)自第一活性層24的第一光線24a,并發(fā)出一具第三主波長(zhǎng)的第三光線24b。如圖8所示,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可摻雜于透光層23的透光材料231中。如圖9所示,本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的表面20s上并包覆第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的至少一側(cè)壁20t。于另一實(shí)施例中,熱敏層28也可與側(cè)壁20t相接觸。其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可摻雜于第一熱敏層28中。如圖10所示,本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的表面20s上并包覆第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的至少一側(cè)壁20t。在另一實(shí)施例中,熱敏層28也可與側(cè)壁20t相接觸。其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可通過(guò)一涂料,例如樹(shù)脂,形成于第一熱敏層28的至少一表面28s上。如圖11所示,本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的表面20s上并包覆第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的側(cè)壁20t。其中波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可通過(guò)一涂料,例如樹(shù)脂,形成于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的表面20s和側(cè)壁20t上。于另一實(shí)施例中,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25也可與表面20s和側(cè)壁20t相接觸。如圖12所示,本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28的材料及波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可摻雜于透光層23的透光材料231中。如圖13所示,依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于透光層23的表面23s上,較佳地是與透光層23的表面23s相接觸。如圖14所示,依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于透光層23的表面23s上,較佳地是與透光層23的表面23s相接觸,且波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可摻雜于透光層23的透光材料231中。如圖15所示,依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于透光層23的表面23s上。于另一實(shí)施例中,熱敏層28也可與表面23s相接觸。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可通過(guò)一涂料,例如樹(shù)脂,形成于熱敏層28靠近第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的一表面25s上。如圖16所示,依據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的發(fā)光元件2的第一熱敏層28可位于透光層23的表面23s上。于另一實(shí)施例中,熱敏層28也可與表面23s相接觸。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料25可通過(guò)一涂料,例如樹(shù)脂,形成于熱敏層28遠(yuǎn)離第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)20的一表面25s上。依據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的一發(fā)光元件3的剖視圖,如圖17所示,本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件3,包含一基板31;一第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30位于基板31上,其中第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30包含一具有一第一導(dǎo)電性的第一半導(dǎo)體層32、一具有一第二導(dǎo)電性的第二半導(dǎo)體層36,及一第一活性層34位于第一半導(dǎo)體層32及第二半導(dǎo)體層36之間,其中第一活性層34可發(fā)出一具第一主波長(zhǎng)的第一光線34a;一透光層33包覆第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30;以及一第一熱敏層38位于第一光線34a行進(jìn)路徑上,其中此熱敏層具有一材料特性隨溫度變化而變化。如圖17所示,本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件3的第一熱敏層38可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的至少一表面30s上,較佳地是與第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的至少一表面30s相接觸。透光層33的材料包含有機(jī)材料或是無(wú)機(jī)材料,其中有機(jī)材料包含環(huán)氧樹(shù)脂(epoxy)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、或是硅膠樹(shù)脂(silicone),無(wú)機(jī)材料包含玻璃。形成透光層33的方法沒(méi)有特別限制,除了灌注式,也可使用低壓移送成型或是粘結(jié)。來(lái)自第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的第一光線34a可經(jīng)由透光層33穿透到環(huán)境中。透光層33也可提供電氣絕緣與耐熱性,避免第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30直接曝露于環(huán)境中。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的材料包含一種以上的元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、及硒(Se)所構(gòu)成的群組。于本發(fā)明的一實(shí)施例中,第一半導(dǎo)體層32的第一導(dǎo)電性與第二半導(dǎo)體層36的第二導(dǎo)電性不同,例如第一半導(dǎo)體層32可為一n型半導(dǎo)體層,第二半導(dǎo)體層36可為一p型半導(dǎo)體層。來(lái)自于n型半導(dǎo)體層的電子與來(lái)自于p型半導(dǎo)體層的空穴在一外加電流驅(qū)動(dòng)之下,在第一活性層34復(fù)合,發(fā)出第一光線34a。形成第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的方法沒(méi)有特別限制,除了有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD),也可使用分子束外延(MBE),氫化物氣相沉積法(HVPE),蒸鍍法和離子電鍍方法。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30可通過(guò)膠材粘結(jié)或是金屬接合的方式形成于基板31上,其中基板31包含一導(dǎo)電材料,例如金屬。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30還包含一第一電極32e與一第二電極36e,其中第一電極32e與第二電極36e的位置沒(méi)有特別限制,除了如圖17所示位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的同一側(cè),形成一水平電極結(jié)構(gòu),第一電極32e與第二電極36e也可位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的不同側(cè),形成一垂直電極結(jié)構(gòu)。如圖17所示,當(dāng)?shù)谝浑姌O32e與第二電極36e位于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的同一側(cè)時(shí),第一電極32e與第二電極36e之間的一空穴332可以為不導(dǎo)電的膠材或是空氣。第一熱敏層38的材料特性包含透明度,且透明度可隨溫度變化而變化,與溫度成一正比關(guān)系,亦即透明度會(huì)隨著溫度升高而增加。第一熱敏層38的材料包含有機(jī)化合物或是無(wú)機(jī)化合物,其中有機(jī)化合物包含酯類或是酚類,例如結(jié)晶紫內(nèi)酯、孔雀綠內(nèi)酯、甲酚紅,或是包含金屬有機(jī)配位化合物,例如銅配位化合物,或是包含液晶。無(wú)機(jī)化合物包含無(wú)機(jī)鹽類,例如釩酸鹽、鉻酸鹽,或是包含無(wú)機(jī)晶體,例如碘化汞、碘化銀、氧化釩。使用有機(jī)化合物或是無(wú)機(jī)化合物做為第一熱敏層38的材料時(shí),此材料會(huì)因發(fā)光元件3的溫度變化而改變其本身的透明度。如圖3所示,此材料的透明度會(huì)隨著溫度升高而增加,且此材料具有可逆性,可重復(fù)使用,當(dāng)溫度下降時(shí),就回復(fù)到升溫前的透明度。發(fā)光元件3通過(guò)第一熱敏層38的透明度對(duì)溫度的特性來(lái)解決發(fā)光元件3因溫度所造成色溫不一致的問(wèn)題。依據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例,發(fā)光元件3的第一熱敏層38可以是液晶,材料特性包含折射率或液晶分子的排列。如圖17所示,本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件3還包含至少一第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40位于基板31上,與第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30相鄰,并和第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30一起被透光層33所包覆,其中第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40包含一具有一第一導(dǎo)電性的第三半導(dǎo)體層42、一具有一第二導(dǎo)電性的第四半導(dǎo)體層46及一第二活性層44位于第三半導(dǎo)體層42及第四半導(dǎo)體層46之間,其中第二活性層44可發(fā)出一具第二主波長(zhǎng)的第二光線44a,其中第二光線44a的第二主波長(zhǎng)與第一光線34a的第一主波長(zhǎng)不同。第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的材料包含一種以上的元素選自鎵(Ga)、鋁(Al)、銦(In)、磷(P)、氮(N)、鋅(Zn)、鎘(Cd)、及硒(Se)所構(gòu)成的群組。于本發(fā)明的一實(shí)施例中,第一半導(dǎo)體層42的第一導(dǎo)電性與第二半導(dǎo)體層46的第二導(dǎo)電性不同,例如第一半導(dǎo)體層42可為一n型半導(dǎo)體層,第二半導(dǎo)體層46可為一p型半導(dǎo)體層。來(lái)自于n型半導(dǎo)體層的電子與來(lái)自于p型半導(dǎo)體層的空穴在一外加電流驅(qū)動(dòng)之下,在第一活性層44復(fù)合,發(fā)出第一光線44a。形成第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的方法沒(méi)有特別限制,除了有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積法(MOCVD),也可使用分子束外延(MBE),氫化物氣相沉積法(HVPE),蒸鍍法和離子電鍍方法。第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40可通過(guò)膠材粘結(jié)或是金屬接合的方式形成于基板31上。第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40還包含一第三電極42e與一第四電極46e,其中第三電極42e與第四電極46e的位置沒(méi)有特別限制,除了如圖17所示位于第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的同一側(cè),形成一水平電極結(jié)構(gòu),第三電極42e與第四電極46e也可位于第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的不同側(cè),形成一垂直電極結(jié)構(gòu)。如圖17所示,當(dāng)?shù)谌姌O42e與第四電極46e位于第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的同一側(cè)時(shí),第三電極42e與第四電極46e之間的一空穴432可以為不導(dǎo)電的膠材或是空氣。如圖17所示,第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的第一光線34a與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的第二光線44a可混合發(fā)出一具第四主波長(zhǎng)的第四光線34b,其中第一光線34a可為紅光、第二光線44a可為藍(lán)光、第四光線34b可為白光。如圖18所示,本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件3還包含一第二熱敏層48位于第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的至少一表面40s上,較佳地是與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的至少一表面40s相接觸,其中第二熱敏層48包含與第一熱敏層38不同的材質(zhì)。于本發(fā)明一實(shí)施例中,第二熱敏層48與第一熱敏層38的厚度不同。于本發(fā)明一實(shí)施例中,可針對(duì)第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40對(duì)溫度具有不同程度光衰的現(xiàn)象,利用包含不同的材料或不同的厚度的第一熱敏層38與第二熱敏層48來(lái)調(diào)控第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的亮度,減少發(fā)光元件3色溫的變異。依據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例,發(fā)光元件3可通過(guò)基板31通入電流于第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的第一電極32e與第二電極36e、及第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的第三電極42e與第四電極46e。因第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40對(duì)于溫度有不同的光衰程度,當(dāng)發(fā)光元件3的溫度由原先的室溫(例如25℃)升溫到較高溫(例如85℃)時(shí),第一光線34a(例如為紅光)的亮度對(duì)于升溫所產(chǎn)生的光衰大于第二光線44a(例如為藍(lán)光)的亮度對(duì)于升溫所產(chǎn)生的光衰。針對(duì)第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30和第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40不同光衰的現(xiàn)象,通過(guò)第一熱敏層38和第二熱敏層48可減少發(fā)光元件3在室溫下和通電后達(dá)成熱平衡時(shí)的色溫變異。如圖19所示,本發(fā)明第三實(shí)施例的發(fā)光元件3還包含一波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料45位于第二光線44a行進(jìn)路徑上。于本發(fā)明的一實(shí)施例中,波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料45可通過(guò)一涂料,例如樹(shù)脂,位于第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的至少一表面40s上,較佳地是與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的至少一表面40s相接觸。波長(zhǎng)轉(zhuǎn)換材料45,例如熒光粉,可吸收來(lái)自第二活性層44的第二光線44a,并發(fā)出一具第三主波長(zhǎng)的第三光線44b。第一半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)30的第一光線34a與第二半導(dǎo)體發(fā)光結(jié)構(gòu)40的第三光線44b可混合發(fā)出一具第四主波長(zhǎng)的第四光線34d,其中第一光線34a可為紅光、第三光線44b可為白光、第四光線34d可為白光。圖20是本發(fā)明的發(fā)光元件亮度對(duì)溫度的關(guān)系圖。如圖20所示,隨著外加電流通入發(fā)光元件后,發(fā)光元件溫度由原先的室溫25℃升到85℃以上,發(fā)光元件在25℃的亮度約為圖1B所示紅光芯片亮度的50~85%,但本發(fā)明的發(fā)光元件亮度對(duì)溫度的衰減率約為0.05~0.4%。圖21是本發(fā)明的發(fā)光元件發(fā)光波長(zhǎng)對(duì)溫度的關(guān)系圖。如圖21所示,隨著外加電流通入發(fā)光元件后,發(fā)光元件溫度由原先的室溫25℃升到85℃以上,當(dāng)溫度由25℃升到100℃時(shí),發(fā)光元件的發(fā)光波長(zhǎng)約增加2~3nm。以上各附圖與說(shuō)明雖僅分別對(duì)應(yīng)特定實(shí)施例,然而,各個(gè)實(shí)施例中所說(shuō)明或公開(kāi)的元件、實(shí)施方式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、及技術(shù)原理除在彼此顯相沖突、矛盾、或難以共同實(shí)施之外,吾人當(dāng)可依其所需任意參照、交換、搭配、協(xié)調(diào)、或合并。雖然上述已說(shuō)明了本發(fā)明,然而其并非用以限制本發(fā)明的范圍、實(shí)施順序、或使用的材料與制作工藝方法。對(duì)于本發(fā)明所作的各種修飾與變更,都不脫離本發(fā)明的精神與范圍。
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