CN109119408B - 发光二极管、发光二极管封装件和包括其的设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种发光二极管，其包括发光结构、发光结构上的光学波长转换层和光学波长转换层上的光学滤波器层。发光结构包括第一导电类型的半导体层、第一导电类型的半导体层上的有源层和有源层上的第二导电类型的半导体层，并且发射具有第一峰值波长的第一光。光学波长转换层吸收从发光结构发射的第一光，并且发射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光。光学滤波器层反射从发光结构发射的第一光，并且透射从光学波长转换层发射的第二光。

Description

发光二极管、发光二极管封装件和包括其的设备
本申请是基于2016年8月25日提交的、申请号为 201610729750.1、发明名称为“发光二极管、发光二极管封装件和包 括其的设备”的中国专利申请的分案申请。
相关申请的交叉引用
本申请要求于2015年8月26日在韩国知识产权局提交的韩国 专利申请No.10-2015-0120547的权益，该申请的公开以引用方式全 文并入本文中。
技术领域
本发明构思涉及发光二极管(LED)、LED封装件和包括其的设 备，并且更具体地说，涉及能够利用发射第一颜色的光的LED来发射 第二颜色的光的LED封装件，以及包括该LED的三色发光设备和显示 装置。
背景技术
LED封装件可用于小型家电、室内产品和诸如电子板的显示装置。 为了使得LED封装件能够用于显示装置，LED封装件必须能够显示三 基色。然而，在利用不同颜色LED的封装件的情况下，显示装置的构 造由于不同的操作电压而变得复杂，并且功耗增大。
发明内容
本发明构思提供了一种发光二极管(LED)、一种能够利用发射 第一颜色的光的LED来发射第二颜色的光的LED封装件。
在一个实施例中，本发明构思提供了一种包括LED的三色发光 设备和显示装置。
根据本发明构思的一个方面，提供了一种LED，包括：发光结构， 其包括第一导电类型的半导体层、第一导电类型的半导体层上的有源 层和有源层上的第二导电类型的半导体层，并且构造为发射具有第一 峰值波长的第一光；光学波长转换层，其布置在发光结构上，并且构 造为吸收从发光结构发射的第一光并发射具有与第一峰值波长不同 的第二峰值波长的第二光；以及光学滤波器层，其布置在光学波长转 换层上，并且构造为反射从发光结构发射的第一光并透射从光学波长 转换层发射的第二光。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种三色发光设备，包括： 第一发光结构至第三发光结构，它们各自包括第一导电类型的半导体 层、有源层和第二导电类型的半导体层，并且构造为发射具有第一峰 值波长的第一光；第一光学波长转换层，其布置在第一发光结构上， 并且构造为吸收从第一发光结构发射的第一光并发射具有与第一峰 值波长不同的第二峰值波长的第二光；第二光学波长转换层，其布置 在第二发光结构上，并且构造为吸收从第二发光结构发射的第一光并 发射具有与第一峰值波长和第二峰值波长不同的第三峰值波长的第 三光；第一光学滤波器层，其布置在第一光学波长转换层上，并且构 造为反射从第一发光结构发射的第一光并透射从第一光学波长转换 层发射的第二光；以及第二光学滤波器层，其布置在第二光学波长转 换层上，并且构造为反射从第二发光结构发射的第一光并透射从第二 光学波长转换层发射的第三光。
根据本发明构思的另一方面，提供了一种显示装置，包括：多 个像素，每个像素至少包括具有第一LED的第一子像素和具有第二 LED的第二子像素，其中第一LED包括：第一发光结构，其包括第一 导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层，并且构造 为发射具有第一峰值波长的第一光；第一光学波长转换层，其布置在 第一发光结构上，并且构造为吸收从第一发光结构发射的第一光并发 射具有与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光；以及第一光学 滤波器层，其布置在第一光学波长转换层上，并且构造为反射从第一 发光结构发射的第一光并透射从第一光学波长转换层发射的第二光。
第二LED可包括：第二发光结构，其包括第一导电类型的半导 体层、有源层和第二导电类型的半导体层，并且构造为发射具有第一 峰值波长的第一光；第二光学波长转换层，其布置在第二发光结构上， 并且构造为吸收从第二发光结构发射的第一光并发射具有与第一峰 值波长和第二峰值波长不同的第三峰值波长的第三光；以及第二光学 滤波器层，其布置在第二光学波长转换层上，并且构造为反射从第二 发光结构发射的第一光并透射从第二光学波长转换层发射的第三光。
像素中的每一个还可包括具有第三LED的第三子像素，所述第 三LED包括第三发光结构，所述第三发光结构包括第一导电类型的半 导体层、有源层和第二导电类型的半导体层并且构造为发射具有第一 峰值波长的第一光。
第一LED可发射红光，第二LED可发射绿光，并且第三LED可 发射蓝光。
附图说明
通过下面结合附图的详细描述，将更加清楚地理解本发明构思 的示例性实施例，其中：
图1是根据本发明构思的示例性实施例的发光二极管(LED)的 一部分的剖视图；
图2是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图3是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图4是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图5是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图6是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图7是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图8是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图9是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED的一部分的 剖视图；
图10是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED封装件的剖 视图；
图11是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED封装件的剖 视图；
图12是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED封装件的剖 视图；
图13A至图13K是用于描述制造根据本发明构思的示例性实施 例的图12的LED封装件的方法的剖视图；
图14是利用根据本发明构思的各个示例性实施例的LED或LED 封装件的三色发光设备的框图；
图15是量子点的结构的剖视图；
图16是利用根据本发明构思的各个示例性实施例的LED或LED 封装件的显示装置的框图；
图17A和图17B是图16所示的显示装置的像素的框图；以及
图18是图17A所示的子像素的电路图。
具体实施方式
图1是根据本发明构思的示例性实施例的发光二极管(LED)100 的一部分的剖视图。
参照图1，LED 100可包括发光结构140、光学波长转换层150 和光学滤波器层160。
发光结构140可包括按次序堆叠的第一导电类型的半导体层 110、有源层120和第二导电类型的半导体层130。
第一导电类型的半导体层110可为组成为InxAlyGa1-x-yN(0≤x
＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的n型氮化物半导体，并且n型杂质可 为硅(Si)。例如，第一导电类型的半导体层110可包括n型GaN。
根据示例性实施例，第一导电类型的半导体层110可包括第一 导电类型的半导体接触层111和电流扩散层112。
第一导电类型的半导体接触层111的杂质浓度可在约2×1018 cm-3至约9×1019cm-3的范围内。第一导电类型的半导体接触层111 的厚度可为约1μm至约5μm。
电流扩散层112可具有这样的结构，其中具有不同组成或不同 杂质含量的多个InxAlyGa(1-x-y)N(0≤x，y≤1，0≤x+y≤1)层重复地 堆叠。例如，电流扩散层112的厚度可为约1nm至约500nm，并且 可为像n型GaN层那样的组成为AlxInyGazN(0≤x，y，z≤1，除x＝y＝z＝0 以外)的两个或更多个不同的层重复地堆叠的n型超晶格层。电流扩 散层112的杂质浓度可在约2×1018cm-3至约9×1019cm-3的范围内。 根据需要，电流扩散层112还可包括绝缘材料层。
第二导电类型的半导体层130可为满足p型InxAlyGa1-x-yN(0≤x ＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)的氮化物半导体，并且p型杂质可为镁 (Mg)。第二导电类型的半导体层130可具有单层结构，但也可具有 组成不同的多层结构。第二导电类型的半导体层130可包括电子阻挡 层(EBL)131、低浓度p型GaN层132和用作接触层的高浓度p型 GaN层133。
例如，电子阻挡层131的厚度可为约5nm至约100nm并且可 具有堆叠了具有不同组成的InxAlyGa(1-x-y)N层的结构，或者可为包括 AlyGa(1-y)N的单层。电子阻挡层131的能带隙(Eg)可随着与有源层 120相距的距离增大而减小。例如，电子阻挡层131的铝(Al)含量 可随着与有源层120相距的距离增大而减小。
有源层120可具有量子阱层与量子势垒层交替地堆叠的多量子 阱(MQW)结构。例如，量子阱层和量子势垒层可包括具有不同组成 的InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1，0≤x+y≤1)。根据示例性实 施例，量子阱层可包括InxGa1-xN(0＜x≤1)，并且量子势垒层可包括GaN或AlGaN。量子阱层和量子势垒层中的每一个的厚度可为约1 nm至约50nm。有源层120不限于MQW结构，而是可具有单量子阱(SQW) 结构。
LED 100还可包括电连接至第一导电类型的半导体层110的第一 电极(未示出)和电连接至第二导电类型的半导体层130的第二电极 (未示出)。第一电极和第二电极与其连接的发光结构140可称作 LED或者半导体LED。第一电极和第二电极可根据LED的构造布置在 不同位置和具有各种形状。
发光结构140可发射具有第一峰值波长的第一光。第一峰值波 长可包括在第一颜色的可见光的波长带中，或者可包括在紫外光的波 长带中。作为一个示例，第一颜色可为蓝色。作为另一示例，第一颜 色可为红色、绿色或者黄色。
光学波长转换层150可布置在发光结构140上。光学波长转换 层150可布置在发光结构140与光学滤波器层160之间。
光学波长转换层150可吸收从发光结构140发射的具有第一峰 值波长的第一光，并且发射具有第二峰值波长的第二光。第二峰值波 长可与第一峰值波长不同。第二峰值波长可包括在第二颜色的可见光 的波长带中，并且第一颜色可与第二颜色不同。第二颜色可为红色、 绿色和黄色之一。根据另一示例性实施例，当从发光结构140发射的 第一光的颜色是红色、绿色和黄色之一时，从光学波长转换层150 发射的光的第二颜色可为蓝色。
诸如磷光体和/或量子点的各种材料可用作波长转换材料，用于 转换从发光结构140发射的第一光的波长。
用于光学波长转换层150的磷光体可具有以下化学式和颜色。
基于氧化物：黄色和绿色Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce
基于硅酸盐：黄色和绿色(Ba,Sr)2SiO4:Eu、黄色和橙色 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
基于氮化物：绿色β-SiAlON:Eu、黄色La3Si6O11:Ce、橙色 α-SiAlON:Eu、红色CaAlSiN3:Eu、Sr2Si5N8:Eu、SrSiAl4N7:Eu、 SrLiAl3N4:Eu、Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3，0＜z＜0.3， 0＜y≤4)
这里，Ln可为IIIa族元素或稀土元素中的至少一个，M可为钙(Ca)、钡(Ba)、锶(Sr)或镁(Mg)中的至少一个。
基于氟化物：基于KSF的红色K2SiF6:Mn4 +、K2TiF6:Mn4 +、NaYF4:Mn4 +、 NaGdF4:Mn4 +、K3SiF7:Mn4 +
磷光体的组成需要基本符合化学计算法，并且各个元素可由周 期表的各个族中包括的其它元素置换。例如，锶(Sr)可由碱土II 族的钡(Ba)、钙(Ca)、镁(Mg)中的至少一个置换，并且Y可由 铽(Tb)、镥(Lu)、钪(Sc)和钆(Gd)中的至少一个置换。另外， 根据期望的能级，作为活化剂的铕(Eu)可由铈(Ce)、铽(Tb)、 镨(Pr)、铒(Er)或镱(Yb)中的至少一个置换。活化剂可单独应 用，或者可额外应用子活化剂来改变磷光体的特性。
具体地说，为了提高在高温和高湿度条件下的可靠性，可将基 于氟化物的红色磷光体涂布不含Mn的氟化物材料，或者还可包括涂 布在磷光体的表面或者不含Mn的氟化物材料的涂布表面上的有机物。 在氟化物的红色磷光体情况下，可实现与其它磷光体不同的约40nm 或更小的窄半峰全宽(FWHM)。因此，可将基于氟化物的红色磷光体 应用于诸如超高清(UHD)TV的高分辨率TV。
下表1示出了当从发光结构140发射的光的峰值波长在蓝色可 见光的波长带(约440nm至约460nm)中或者在紫外光的波长带(约 380nm至约440nm)中时，根据各种应用可用作波长转换材料的磷 光体。
[表1]
Figure BDA0001767617770000071
Figure BDA0001767617770000081
Figure BDA0001767617770000091
波长转换层150可包括量子点(QD)，作为替代磷光体或者与 磷光体组合的波长转换材料。
图15是QD结构的剖视图。参照图15，QD可具有利用III-V族 或II-VI族化合物半导体的芯-皮结构。例如，QD可具有诸如CdSe 或InP的芯和诸如ZnS或ZnSe的皮。芯可具有约1nm至约30nm 或约3nm至约10nm的直径。皮的厚度可为约0.1nm至约20nm 或约0.5nm至约2nm。另外，QD可包括用于稳定所述芯和皮的配体。
QD可根据其大小实现各种颜色。具体地说，当QD用作磷光体替 代物时，QD可用作用于发射红光或绿光的波长转换材料。如果QD用 作波长转换材料，则可实现约35nm的窄FWHM。
再次参照图1，光学滤波器层160可布置在光学波长转换层150 上。光学滤波器层160可反射从发光结构140发射的具有第一峰值波 长的第一光，并且透射从光学波长转换层150发射的具有第二峰值波 长的第二光。图1的部分A示出了光学滤波器层160的放大剖面。
光学滤波器层160可具有多层反射结构，其中交替地堆叠了具 有不同折射率的多个介电膜。例如，光学滤波器层160可具有这样的 多层反射结构，其中交替并重复地堆叠了具有第一折射率n1和第一 厚度d1的第一介电膜161与具有第二折射率n2和第二厚度d2的第 二介电膜162。根据示例性实施例，光学滤波器层160可为构造为反 射从发光结构140发射的具有第一峰值波长的第一光的分布式布拉 格反射器(DBR)。
所述多层反射结构可具有这样的结构，其中交替地堆叠了两次 至上百次具有不同折射率的多个介电膜(例如，161和162)。例如， 为了形成具有所述多层反射结构的光学滤波器层160，第一介电膜 161和第二介电膜162可交替地堆叠三次至七十次或者交替地堆叠四 次至五十次。
所述多层反射结构中的第一介电膜161和第二介电膜162中的 每一个可包括氧化物或氮化物(例如，SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、Nb2O5、 Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN等)，或者它们的任 何混合物。例如，第一介电膜161可包括二氧化硅(SiO2)，第二介 电膜162可包括二氧化钛(TiO2)或五氧化二铌(Nb2O5)。
第一介电膜161和第二介电膜162中的每一个的折射率可在约 1.4至约3.0的范围内。在第一介电膜161和第二介电膜162中，可 将与光学波长转换层150接触的介电膜选择为与光学波长转换层150 的折射率差在1.6以内的介电膜。另外，在第一介电膜161和第二介 电膜162中，可将布置在光学滤波器层160的最上面的部分中的介电 膜选择为折射率低的介电膜。
当由发光结构140的有源层120产生的第一光的第一峰值波长 为λ1并且第一介电膜161和第二介电膜162的折射率分别为n1和 n2时，第一介电膜161和第二介电膜162的厚度分别为λ1/4n1和 λ1/4n2。也就是说，第一介电膜161的第一折射率n1和第一厚度d1 的乘积(n1×d1)可等于第一峰值波长(λ1)的1/4，即，(λ1)/4。 第二介电膜162的第二折射率n2和第二厚度d2的乘积(n2×d2)可 等于第一峰值波长(λ1)的1/4，即，(λ1)/4。第一介电膜161和 第二介电膜162的厚度d1和d2可在约
Figure BDA0001767617770000101
至约
Figure BDA0001767617770000102
的范围内。 可合适地选择第一介电膜161的第一折射率n1和第一厚度d1以及第 二介电膜162的第二折射率n2和第二厚度d2，并且可选择第一介电 膜161和第二介电膜162的堆叠的数量，以使得光学滤波器层160 的所述多层反射结构相对于由有源层120产生的第一光的第一峰值 波长(λ1)具有约95％或更大的高反射率。
光学滤波器层160可选择性地仅反射从发光结构140发射的具 有第一峰值波长的第一光，并且透射具有其它波长的光。例如，光学 滤波器层160可透射从光学波长转换层150发射的具有第二峰值波长 的第二光。因此，光学滤波器层160可用作仅反射具有第一峰值波长 的第一光的带阻光学滤波器。根据另一示例性实施例，光学滤波器层 160可用作仅透射具有第二峰值波长的第二光的带通光学滤波器。根 据另一示例性实施例，当第一峰值波长比第二峰值波长更短时，光学 滤波器层160可用作阻挡具有第一峰值波长的第一光并且透射具有 第二峰值波长的第二光的低通光学滤波器。
虽然图1中未示出，但是可将对由有源层120产生的第一光进 行反射的反射层布置在第一导电类型的半导体层110下方。
图2是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 100a的一部 分的剖视图。
参照图2，LED 100a可包括发光结构140、光学波长转换层150、 光学滤波器层160和透明衬底170a。发光结构140可包括按次序堆 叠的第一导电类型的半导体层110、有源层120和第二导电类型的半 导体层130。图2所示的LED 100a的发光结构140、光学波长转换层150和光学滤波器层160分别对应于图1所示的LED 100的发光结构 140、光学波长转换层150和光学滤波器层160，并且为了简明起见， 将省略对其的重复描述。
透明衬底170a可为透明的，以使得从光学波长转换层150产生 的并且通过光学滤波器层160的具有第二峰值波长的第二光透射。透 明衬底170a可包括玻璃、硅或者聚合物。
透明衬底170a的折射率可低于光学滤波器层160的第一介电膜 161和第二介电膜162的折射率。可选择在第一介电膜161和第二介 电膜162中，可将布置在光学滤波器层160的最上面的部分中的介电 膜选择为与透明衬底170a的折射率差在1.6以内的介电膜。
光学滤波器层160可布置在透明衬底170a上。透明衬底170a 可支承光学滤波器层160。布置在透明衬底170a上的光学滤波器层 160可固定在光学波长转换层150上。在光学波长转换层150完全固 化之前，将其上形成有光学滤波器层160的透明衬底170a翻转，并且将光学波长转换层150压向光学滤波器层160。然后，固化光学波 长转换层150。按照这种方式，光学滤波器层160可粘合至光学波长 转换层150。可通过利用粘合剂将光学滤波器层160粘合至光学波长 转换层150。
图3是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 100b的一部 分的剖视图。
参照图3，LED 100b可包括发光结构140、光学波长转换层150、 透明层170b和光学滤波器层160。发光结构140可包括按次序堆叠 的第一导电类型的半导体层110、有源层120和第二导电类型的半导 体层130。图3所示的LED 100b的发光结构140、光学波长转换层150和光学滤波器层160分别对应于图1所示的LED 100的发光结构 140、光学波长转换层150和光学滤波器层160，并且将省略对其的 重复描述。
透明层170b可为透明的，以使得从光学波长转换层150产生的 具有第二峰值波长的第二光朝着光学滤波器层160行进。透明层170b 可包括玻璃、硅或聚合物。除透明层170b和透明衬底170a的位置以 外，透明层170b可与图2所示的透明衬底170a基本相同。
透明层170b可由折射率在光学波长转换层150的折射率与第一 介电膜161或第二介电膜162的折射率之间的范围内的材料制成。在 第一介电膜161和第二介电膜162中，可将接触透明层170b的介电 膜选择为与透明层170b的折射率的差异较小的介电膜。
光学滤波器层160可布置在诸如透明衬底的透明层170b上。其 上布置有光学滤波器层160的透明层170b可固定在光学波长转换层 150上。在光学波长转换层150完全固化之前，将其上形成有光学滤 波器层160的透明层170b压向光学滤波器层160，并且固化光学波长转换层150。按照这种方式，透明层170b可粘合在光学波长转换 层150上。可通过利用粘合剂将其上形成有光学滤波器层160的透明 层170b粘合至光学波长转换层150。
图4是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 100c的一部 分的剖视图。
参照图4，LED 100c可包括发光结构140、光学波长转换层150 和光学滤波器层160。发光结构140可包括按次序堆叠的第一导电类 型的半导体层110、有源层120和第二导电类型的半导体层130。除 了在发光结构140的上表面上形成不平图案P以使得发光结构140 与光学波长转换层150之间的界面为非平面以外，LED 100c可与图1 所示的LED 100基本相同。图4所示的LED 100c的发光结构140、光学波长转换层150和光学滤波器层160分别对应于图1所示的LED 100的发光结构140、光学波长转换层150和光学滤波器层160，并 且将省略对其的重复描述。图4中的第一导电类型的半导体层110、 有源层120和第二导电类型的半导体层130的堆叠次序与图1中的第 一导电类型的半导体层110、有源层120和第二导电类型的半导体层 130的堆叠次序不同。具体地说，第一导电类型的半导体层110可布置在有源层120上，并且有源层120可布置在第二导电类型的半导体 层130上。
如图4所示，不平图案P可形成在发光结构140的上表面(即， 第一导电类型的半导体层110的上表面)上。不平图案P可增大LED 100c的光提取效率。
可通过以下步骤在第一导电类型的半导体层110的上表面上形 成不平图案P：在具有不平表面的衬底上按次序形成第一导电类型的 半导体层110、有源层120和第二导电类型的半导体层130；将衬底 翻转；以及去除衬底。不平图案P可提高第二导电类型的半导体层 130的单晶体质量。
图5是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 100d的一部 分的剖视图。
参照图5，LED 100d可包括发光结构140、光学波长转换层150、 反射层180和光学滤波器层160。发光结构140可包括按次序堆叠的 第一导电类型的半导体层110、有源层120和第二导电类型的半导体 层130。
除了还包括反射层180以外，LED 100d可与图1所示的LED 100 基本相同。图5所示的LED 100d的发光结构140、光学波长转换层150和光学滤波器层160分别对应于图1所示的LED 100的发光结构 140、光学波长转换层150和光学滤波器层160，并且将省略对它们 的重复描述。
反射层180可设置在光学波长转换层150的一侧(例如，侧面)， 并且防止在光学波长转换层150中未完全被吸收的第一光从侧面发 射。反射层180可将从发光结构140产生并且通过光学波长转换层 150在侧向上发射的第一光朝着光学波长转换层150的内部反射。反 射层180可包括诸如TiO2或Al2O3的反射材料。根据另一示例性实施 例，反射层180可具有多层反射结构，其中交替地堆叠了具有不同折 射率的多个介电膜。根据另一示例性实施例，反射层180可具有光反 射结构，通过将光反射填料散布于光透射材料中形成所述光反射结构。 虽然图5中未示出，但是反射层180可向下延伸以覆盖发光结构140 的侧部。延伸至发光结构140的侧部的反射层180可防止从有源层 120发射的第一光向外部发射。根据另一示例性实施例，可在发光结 构140的侧部(例如，有源层120的侧部)布置额外的反射层。由于 反射层180布置在发光结构140和光学波长转换层150的侧部，因此 通过发光结构140产生的第一光不发射至LED 100d的外部，并且只 将由光学波长转换层150产生的具有第二峰值波长的第二光发射至 LED 100d的外部。因此，LED 100d可仅发射第二颜色的高纯度光。
图6是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 200的一部 分的剖视图。
参照图6，LED 200可包括发光结构240、光学波长转换层250 和光学滤波器层260。发光结构240可包括按次序堆叠的第一导电类 型的半导体层210、有源层220和第二导电类型的半导体层230。图 6所示的LED 200的发光结构240、光学波长转换层250和光学滤波 器层260分别对应于图1所示的LED 100的发光结构140、光学波长 转换层150和光学滤波器层160，并且将不重复对它们的重复描述。 图6所示的发光结构240的堆叠次序与图4所示的发光结构140的堆 叠次序基本相同。也就是说，第一导电类型的半导体层210可布置在 有源层220上，并且有源层220可布置在第二导电类型的半导体层230上。另外，与图4的LED 100c相似，第一导电类型的半导体层 210可具有不平的上表面，以提高LED 200的光提取效率和发光结构 240的单晶体质量。
LED 200还可包括光学滤波器层260上的透明衬底270和覆盖光 学波长转换层250的一侧的反射层280。如图6所示，反射层280可 覆盖第一导电类型的半导体层210的至少一部分的侧部。透明衬底 270和反射层280分别对应于图2所示的LED 100b的透明衬底170a和图5所示的LED 100d的反射层180，并且将省略对它们的重复描 述。根据另一示例性实施例，作为透明衬底270的替代，LED 200可 包括光学波长转换层250与光学滤波器层260之间的透明层。
LED 200还可包括第一电极201和第二电极202。第一电极201 和第二电极202可分别电连接至第一导电类型的半导体层210和第二 导电类型的半导体层230。
第一电极201可包括穿过第二导电类型的半导体层230和有源 层220并且连接至第一导电类型的半导体层210的一个或多个导电过 孔201a以及连接至导电过孔201a的第一电极焊盘201b。导电过孔 201a可由绝缘层205包围并且与有源层220和第二导电类型的半导 体层230电隔离。导电过孔201a可布置在通过蚀刻发光结构240形 成的接触孔中。为了减小导电过孔201a与第一导电类型的半导体层 210之间的接触电阻，可合适地选择导电过孔201a的数量、形状和 间距或者导电过孔201a与第一导电类型的半导体层210之间的接触 面积。另外，由于将导电过孔201a排列为在发光结构240中形成一 行和一列，因此可提高第一电极201与第二电极202之间的电流。第 二电极202可包括第二导电类型的半导体层230上的欧姆接触层 202a和第二电极焊盘202b。
导电过孔201a和欧姆接触层202a可包括单层或多层结构的导 电材料，其具有与第一导电类型的半导体层210和第二导电类型的半 导体层230的欧姆特性。例如，可通过沉积或溅射诸如Ag、Al、Ni、 Cr或透明导电氧化物(TCO)中的至少一种导电材料形成导电过孔201a和欧姆接触层202a。
第一电极焊盘201b和第二电极焊盘202b可分别连接至导电过 孔201a和欧姆接触层202a，并且用作发光结构240的外部端子。例 如，第一电极焊盘201b和第二电极焊盘202b可包括Au、Ag、Al、 Ti、W、Cu、Sn、Ni、Pt、Cr、NiSn、TiW、AuSn或它们的共晶金属。 第一电极201和第二电极202可布置在相同方向上。例如，可将第一 电极201和第二电极202按照所谓倒装芯片方式安装在引线框架上。
第一电极201和第二电极202可通过绝缘层205彼此电分离。 可将任何合适的材料用于绝缘层205，只要该材料具有电绝缘特性即 可。虽然具有电绝缘特性的任何材料可用于绝缘层205，但是可使用 光吸收率低的材料。例如，绝缘层205可包括二氧化硅或者氮化硅， 诸如SiO2、SiOxNy或SixNy。根据另一示例性实施例，绝缘层205可具 有光反射结构，通过将光反射填料散布于光透射材料中形成所述光反 射结构。根据另一示例性实施例，绝缘层205可具有多层反射结构， 其中交替地堆叠了具有不同折射率的多个绝缘膜。例如，绝缘层205 可为DBR，其中交替地堆叠了具有第一折射率的第一绝缘膜和具有第 二折射率的第二绝缘膜。
可通过将具有不同折射率的多个绝缘膜重复地堆叠两次或更多 次形成所述多层反射结构。例如，具有不同折射率的多个绝缘膜可重 复地堆叠两次至上百次、三次至七十次或者四次至五十次。具有多层 反射结构的绝缘膜中的每一个可包括氧化物或者氮化物(例如，SiO2、 SiN、SiOxNy、TiO2、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN等) 或者它们的任何混合物。例如，当通过有源层220产生的第一光的第 一峰值波长为λ1并且第一绝缘膜和第二绝缘膜的折射率分别为n1 和n2时，第一绝缘膜和第二绝缘膜可形成为分别具有λ1/4n1和 λ1/4n2的厚度。例如，包括在绝缘层205中的绝缘膜的厚度可分别 为约
Figure BDA0001767617770000161
和约
Figure BDA0001767617770000162
可合适地选择包括在绝缘层205中的绝缘膜 的折射率和厚度，以使得绝缘层205相对于通过有源层220产生的第 一光的第一峰值波长(λ1)具有约95％或更大的高反射率。
通过有源层220产生的第一光可通过具有反射特性的绝缘层 205、反射层280和光学滤波器层260向内反射，并且入射在光学波 长转换层250上，因此增大光学波长转换层250的光学波长转换效率。 通过有源层220产生的具有第一峰值波长的第一光可通过光学波长 转换层250转换为具有第二峰值波长的第二光，并且第二光可通过光 学滤波器层260发射至外部。因此，LED 200可发射高纯度颜色的光。
图7是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 300的剖视 图的一部分。
参照图7，LED 300可包括发光结构340、光学波长转换层350 和光学滤波器层360。发光结构340可包括按次序布置在导电衬底303 上的第二导电类型的半导体层330、有源层320和第一导电类型的半 导体层310。图7所示的LED 300的发光结构340、光学波长转换层350和光学滤波器层360分别对应于图1所示的LED 100的发光结构 140、光学波长转换层150和光学滤波器层160，并且将省略对它们 的重复描述。图7所示的发光结构340的堆叠次序与图4所示的发光 结构140的堆叠次序基本相同。也就是说，第一导电类型的半导体层310可布置在有源层320上，并且有源层320可布置在第二导电类型 的半导体层330上。根据另一示例性实施例，第一导电类型的半导体 层310可具有不平的上表面。
LED 300还可包括光学滤波器层360上的透明衬底370以及可覆 盖光学波长转换层350的侧部和/或发光结构340的侧部的反射层 380。透明衬底370和反射层380分别对应于图2所示的LED 100b 的透明衬底170a和图5所示的LED 100d的反射层180，并且将省略对它们的重复描述。根据另一示例性实施例，作为透明衬底270的替 代，LED 200可包括光学波长转换层250与光学滤波器层260之间的 透明层。
LED 300可如图7所示地构造，以实现高功率并提高电流扩散效 率和散热效率。
第一电极301可电连接至第一导电类型的半导体层310，并且可 与第二导电类型的半导体层330和有源层320电隔离。第一电极301 可经一个或多个接触孔CH电连接至第一导电类型的半导体层310。 接触孔CH可穿过第二电极302、第二导电类型的半导体层330和有 源层320，并且延伸至第一导电类型的半导体层310的内部。可利用 例如电感耦合等离子体反应离子蚀刻(ICP-RIE)的蚀刻工艺形成接 触孔CH。
绝缘层305可布置在第一电极301上，以将第一电极301与第 二电极302、第二导电类型的半导体层330和有源层320电隔离。绝 缘层305可布置在第一电极301与第二电极302之间，并且还可布置 在接触孔CH的内侧壁上。绝缘层305可包括诸如SiO2、SiOxNy或SixNy的绝缘材料。
接触孔CH可暴露出第一导电类型的半导体层310的接触区C， 并且第一电极301的一部分可通过接触孔CH接触第一导电类型的半 导体层310的接触区C。
为了减小第一电极301与第一导电类型的半导体层310之间的 接触电阻，可合适地选择接触孔CH的数量、形状和间距或者第一导 电类型的半导体层310的暴露面积。接触孔CH可按照各种形式多行 多列地排列，以提高电流。可合适地调整接触孔CH的数量和大小， 以使得接触区C的面积变为发光结构340的平面面积的约0.1％至约 20％。例如，接触区C的面积可为发光结构340的平面面积的约0.5％ 至约15％，或者约1％至约10％。当接触区C的面积小于发光结构340 的平面面积的约0.1％时，电流扩散不均匀，因此使发光特性劣化。 当接触区C的面积为发光结构340的平面面积的约20％或更大时，发 光结构340的发光面积相对减小，因此使发光特性劣化并降低了LED 300的亮度。
第一导电类型的半导体层310的接触区C的直径可在约1μm至 约50μm的范围内，并且根据发光结构340的整个平面面积，接触 孔CH的数量可为1至48000个。接触孔CH的数量可为2至45000 个、5至40000个或者10至35000个。接触孔CH之间的距离可在约 10μm至约1，000μm、约50μm至约700μm、约100μm至约500μm 或者150μm至约400μm的范围内。接触孔CH可按照多行多列的矩 阵形式排列。
当接触孔CH之间的距离小于10μm时，接触孔CH的数量增加， 并且发光结构340的发光面积相对减小，因此降低了发光效率。当接 触孔CH之间的距离大于1000μm时，电流扩散变得困难，因此降低 了发光效率。接触孔CH的深度可根据第二电极302、第二导电类型的半导体层330和有源层320的厚度而不同，并且可在约0.1μm至 约5.0μm的范围内。第二电极302可布置在第二导电类型的半导体 层330下方，并且电连接至第二导电类型的半导体层330。第二电极 302可具有从发光结构340向外延伸并且向外暴露的焊盘形成区E。 电极焊盘304可布置在焊盘形成区E上，以将外部端子连接至第二电 极302。虽然仅示出了一个焊盘形成区E，但是可根据需要形成多个 电极形成区E。焊盘形成区E可布置在发光结构340的一个边缘以增 大发光面积。
蚀刻停止件306可布置在电极焊盘304周围。蚀刻停止件306 可包括绝缘材料，并且可在形成发光结构340之后和形成第二电极 302之前形成在焊盘形成区E中。蚀刻停止件306可在焊盘形成区E 的蚀刻工艺中用作蚀刻停止件。
第一电极301可包括与第一导电类型的半导体层310形成欧姆 接触并且具有高反射率的材料。第一电极301可包括诸如Li、Ca、 LiF/Ca、LiF/Al、Al、Ag、Mg或Au的材料。
图8是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 400的一部 分的剖视图。
参照图8，LED 400可包括衬底406和按次序排列在衬底406上 的第一导电类型的半导体层410、有源层420和第二导电类型的半导 体层430。缓冲层407可布置在衬底406与第一导电类型的半导体层 410之间。
衬底406可为诸如蓝宝石衬底的绝缘衬底。然而，衬底406不 限于此，并且衬底406可为导电衬底或者半导体衬底。例如，衬底 406可包括SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN。
缓冲层407可包括InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1)。例如， 缓冲层407可包括GaN、AlN、AlGaN或InGaN。缓冲层407可具有通 过组合多个层形成的多层结构，或者可包括具有逐渐改变的组成的层。
图8所示的LED 400的第一导电类型的半导体层410、有源层 420和第二导电类型的半导体层430可分别对应于图1所示的LED 100 的第一导电类型的半导体层110、有源层120和第二导电类型的半导 体层130，并且将省略对它们的重复描述。图1的示例性实施例中的 有源层120堆叠在第一导电类型的半导体层110的整个表面上，但是 图8的示例性实施例中的有源层420布置在第一导电类型的半导体层 410的一部分上。
LED 400还可包括布置在第一导电类型的半导体层410的另一部 分上的第一电极401以及按次序布置在第二导电类型的半导体层430 上的欧姆接触层402b和第二电极402a。
第一电极401可包括诸如Ag、Ni、Al、Cr、Rh、Pd、Ir、Ru、 Mg、Zn、Pt或Au的材料，但是不限于此。第一电极401可具有单层 结构或具有两层或更多层的多层结构。LED 400还可包括第一电极401 上的焊盘电极层。焊盘电极层可为包括Au、Ni或Sn中的至少一个的 金属层。
欧姆接触层402b可为透明和导电的，以使得由有源层420产生 的光向上发射。欧姆接触层402b可为诸如Ag、Au或Al的金属层、 透明导电氧化物层或者氮化物层。例如，欧姆接触层402b可包括铟 锡氧化物(ITO)、掺有锌的铟锡氧化物(ZITO)、锌铟氧化物(ZIO)、 镓铟氧化物(GIO)、锌锡氧化物(ZTO)、掺有氟的氧化锡(FTO)、 掺有铝的氧化锌(AZO)、掺有镓的氧化锌(GZO)、In4Sn3O12或者锌 镁氧化物(Zn(1-x)MgxO)(0≤x≤1)中的至少一个。
第二电极402a可包括Al、Au、Cr、Ni、Ti或Sn中的至少一个。 第二电极402a可经键合线W电连接至外部装置(例如，引线框架、 封装件衬底等)。
LED 400还可包括欧姆接触层402b上和第二电极402a上的光学 波长转换层450。LED 400还可包括光学波长转换层450上的光学滤 波器层460。
光学波长转换层450可为构造为吸收从有源层402发射的具有 第一峰值波长的第一光，并且发射具有第二峰值波长的第二光。第一 光可穿过欧姆接触层402b和第二电极402a，并且入射在光学波长转 换层450上。键合至第二电极402a的键合线W可穿过光学波长转换 层450。也就是说，键合线W的一部分可穿过光学波长转换层450。 图8的光学波长转换层450对应于图1的光学波长转换层150，并且 将省略对它的详细描述。
光学滤波器层460可反射从有源层420发射的具有第一峰值波 长的第一光，并且透射从光学波长转换层450发射的具有第二峰值波 长的第二光。光学滤波器层460对应于图1的光学滤波器层160，并 且将省略对它的详细描述。
LED 400还可包括光学滤波器层460上的透明衬底470以及覆盖 有源层420的侧部的反射层480。透明衬底470可用作用于形成光学 滤波器层460的支承衬底。反射层480可基本防止通过有源层420 产生的光朝着其侧表面泄漏，并且提高具有第二峰值波长的第二光的 发光效率。如图8所示，反射层480可覆盖第一导电类型的半导体层 410、有源层420和第二导电类型的半导体层430的侧部，并且还可 延伸至衬底406和缓冲层407的侧部。透明衬底470和反射层480 分别对应于图2所示的LED 100b的透明衬底170a和图5所示的LED 100d的反射层180，并且将省略对它们的详细描述。
图9是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED 500的一部 分的剖视图。
参照图9，LED 500可包括衬底501和按次序排列在衬底501上 的第一导电类型的半导体层504、有源层505和第二导电类型的半导 体层506。缓冲层502可布置在衬底501与第一导电类型的半导体层 504之间。图9所示的LED 500的第一导电类型的半导体层504、有源层505和第二导电类型的半导体层506可对应于图1所示的LED 100的对应的第一导电类型的半导体层110、有源层120和第二导电 类型的半导体层130，并且将省略对它们的重复描述。
衬底501可为诸如蓝宝石衬底的绝缘衬底。然而，衬底501不 限于此，并且衬底501可为导电衬底或者半导体衬底。例如，衬底 501可包括SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN。
缓冲层502可包括InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1，0≤y≤1)。例如， 缓冲层502可包括GaN、AlN、AlGaN或InGaN。缓冲层502的厚度可 为约0.1nm至约500nm。缓冲层502可包括ZrB2、HfB2、ZrN、HfN 或TiN。缓冲层502可包括多个层或者可包括组成逐渐改变的层。
第一导电类型的半导体层504和第二导电类型的半导体层506 可具有单层结构。在一些实施例中，根据需要，第一导电类型的半导 体层504和第二导电类型的半导体层506可具有组成或者厚度不同的 多层结构。例如，第一导电类型的半导体层504和第二导电类型的半 导体层506中的至少一个可包括能够提高电子和/或空穴注入效率的 载流子注入层，并且可具有各种超晶格结构。
LED 500还可包括第一导电类型的半导体层504上的V坑形成层 520。V坑形成层520可邻近于第一导电类型的半导体层504。V坑形 成层520可具有约1×108cm-2至约5×109cm-2的V坑密度。根据一些 示例性实施例，V坑形成层520的厚度可为约200nm至约800nm。V 坑521的入口的宽度D可为约200nm至约800nm。因为V坑521的 竖直截面具有V形形状，所以V坑521一般被称作V坑。形成在V 坑形成层520中的V坑521可具有约10度至约90度(例如，约20 度至约80度)的顶角(θ)。
根据当前示例性实施例，V坑521可同时具有基本平行于衬底平 面的生长面((0001)面)和相对于衬底平面倾斜的生长面((1-101) 面、(11-22)面或其它倾斜晶面)。V坑521可形成为围绕穿过发 光结构的渗透势(penetration potential)，并且防止电流集中在 该渗透势周围。
V坑形成层520可包括GaN或掺杂的GaN。
可通过生长温度调整V坑521在V坑形成层520中形成的位置。 也就是说，当生长温度相对低时，V坑521的形成可始于较低位置。 相反，当生长温度相对高时，V坑521的形成可始于较高位置。
假设V坑形成层520具有基本相同的高度，在V坑521的形成 始于较低位置的情况下，V坑521的上部宽度可进一步增大。
LED 500还可包括V坑形成层520上的膜质量提高层530。膜质 量提高层530的组成可为MxGa1-xN。这里，M可为Al或In，并且x可 为0.01≤x≤0.3。在一些示例性实施例中，x可为0.02≤x≤0.08。 如果x的值过小，则膜质量提高效果会不足。相反，如果x的值过大， 则发光特性会劣化。在膜质量提高层530中，x的值可不变。可替换 地，膜质量提高层530可具有GaN层和MxGa1-xN层(其中M是Al或 In，并且0.01≤x≤0.3)交替地堆叠的多层结构。可替换地，膜质 量提高层530可为GaN层与MxGa1-xN层(其中M是Al或In，并且0.01 ≤x≤0.3)交替地堆叠的超晶格层。膜质量提高层530的厚度可为约 20nm至约100nm。
膜质量提高层530可基本上完全地形成在V坑形成层520的上 表面523上。另外，膜质量提高层530的厚度在垂直于V坑产生层 520的上表面523的方向上可基本不变。
膜质量提高层530可通过覆盖V坑形成层520的V坑521的内 部至预定厚度填充V坑521的至少一部分。膜质量提高层530的V 坑531可凹进至V坑形成层520的V坑521中。膜质量提高层530 在垂直于V坑形成层520的上表面523的方向上的厚度可为V坑形成 层520的厚度的约5％至约20％。
形成在膜质量提高层530中的V坑531的尺寸可与V坑形成层 520的V坑521的尺寸基本相等或相似。
与V坑形成层520的上表面523相比，膜质量提高层530的上 表面533可具有改进的表面粗糙度。例如，膜质量提高层530的上表 面533的表面粗糙度可为V坑形成层520的上表面523的表面粗糙度 的约60％或更小。可利用原子力显微镜(AFM)测量表面粗糙度。除V 坑521和531之外，表面粗糙度可基于上表面上的测量结果。可通过 测量界面的均匀性(平坦度)来确定表面粗糙度。例如，膜质量提高 层530和与其邻近的界面的均匀性可优于V坑形成层520和与其邻近 的界面的均匀性。
通过提高膜质量提高层530的上表面533的表面粗糙度，可提 高布置在膜质量提高层530上的有源层505中的势垒层和量子阱层的 表面粗糙度。结果，可减少电子与空穴之间的不发光复合，因此显著 地提高了发光特性。
LED 500还可包括在膜质量提高层530上方的超晶格层540。超 晶格层540可具有这样的结构，其中重复地堆叠了具有不同组成或不 同杂质含量的多个InxAlyGa(1-x-y)N层(0≤x＜1，0≤y＜1，0≤x+y＜1)， 或者可部分地包括绝缘材料层。超晶格层540可通过使电流加速扩散 导致在宽区域中出现均匀的光发射。
在超晶格层540中，V坑541可形成为对应于形成在膜质量提高 层530中的V坑531。
超晶格层540可通过覆盖V坑形成层530的V坑531至预定厚 度填充V坑531的至少一部分。超晶格层540的V坑541可凹进至膜 质量提高层530的V坑531中。
第二导电类型的半导体层506还可包括位于邻近有源层505的 电子阻挡层(EBL)。另一V坑551形成在有源层505中，与V坑541 叠置。EBL可具有其中堆叠了组成不同的多个InxAlyGa(1-x-y)N层的结 构，或者可具有包括AlyGa(1-y)N的单层或多层结构。由于EBL的带隙大于有源层505的带隙，因此EBL能够防止电子穿过第二导电类型的 半导体层506。
随着形成在V坑形成层520中的V坑521变得更加靠近各层(即， 第二导电类型的半导体层506)的厚度方向，V形谷可由于超晶格层 540或者第二导电类型的半导体层506而变得缓和并且可变得基本平 坦。
LED 500还可包括布置在第一导电类型的半导体层504的一部分 上的第一电极519a以及按次序布置在第二导电类型的半导体层506 上的欧姆接触层518和第二电极519b。
第一电极519a可包括诸如Ag、Ni、Al、Rh、Pd、Ir、Ru、Mg、 Zn、Pt、Au的材料，并且可具有单层结构或者具有两层或更多层的 多层结构。第一电极519a不限于此。LED 400还可包括第一电极519a 上的焊盘电极层。焊盘电极层可包括Au、Ni或Sn中的至少一个。
欧姆接触层518可为透明且导电的，以使得通过有源层505产 生的光向上发射。欧姆接触层518可为诸如Ag、Au和Al的金属层、 透明导电氧化物层或氮化物层。例如，欧姆接触层518可包括铟锡氧 化物(ITO)、掺有锌的铟锡氧化物(ZITO)、锌铟氧化物(ZIO)、 镓铟氧化物(GIO)、锌锡氧化物(ZTO)、掺有氟的氧化锡(FTO)、 掺有铝的氧化锌(AZO)、掺有镓的氧化锌(GZO)、In4Sn3O12或者锌 镁氧化物(Zn(1-x)MgxO)(0≤x≤1)中的至少一个。
第二电极519b可包括Al、Au、Cr、Ni、Ti或Sn中的至少一个。 第二电极519b可经键合线W电连接至外部装置(例如，引线框架、 封装件衬底等)。
LED 500还可包括欧姆接触层518和第二电极519b上的光学波 长转换层550和光学波长转换层550上的光学滤波器层560。
光学波长转换层550可布置在欧姆接触层518和第二电极519b 上，并且可为构造为吸收从有源层505发射的具有第一峰值波长的第 一光，并且发射具有第二峰值波长的第二光。第一光可穿过欧姆接触 层518和第二电极519b，并且入射在光学波长转换层550上。键合 至第二电极419b的键合线W可布置为穿过光学波长转换层550。也 就是说，键合线W的一部分可穿过光学波长转换层550。光学波长转 换层550对应于图1的光学波长转换层150，并且将省略对其的详细 描述。
光学滤波器层560可反射从有源层505发射的具有第一峰值波 长的第一光，并且透射从光学波长转换层550发射的具有第二峰值波 长的第二光。光学滤波器层560对应于图1的光学滤波器层160，并 且将省略对其的详细描述。
LED 500还可包括光学滤波器层560上的透明衬底570和至少覆 盖有源层505的侧部的反射层580。透明衬底570可用作用于形成光 学滤波器层560的支承衬底。反射层580可设为防止至少由有源层 505产生的光朝着其侧表面泄漏，并提高具有第二峰值波长的第二光 的发光效率。如图9所示，反射层580可覆盖第一导电类型的半导体 层504、V坑形成层520、膜质量提高层530、超晶格层540、有源层 505和第二导电类型的半导体层506的侧部，并且可延伸至衬底501 和缓冲层502的侧部。透明衬底570和反射层580分别对应于图2 所示的LED 100b的透明衬底170a和图5所示的LED 100d的反射层 180，并且将不重复对它们的重复描述。
图10是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED封装件600 的剖视图。
参照图10，LED封装件600可包括LED 400，其一部分在图8 中示出。由于上面已经参照图8描述了LED 400，因此将省略对其的 重复描述。
LED封装件600还可包括封装件衬底610和包封体603。LED 400 可安装在封装件衬底610上，并且经键合线W电连接至封装件衬底 610。
封装件衬底610可包括衬底主体611、上电极613、下电极614 和将上电极613连接至下电极614的穿通电极612。封装件衬底610 的主体可包括树脂、陶瓷或金属，并且上电极613或下电极614可为 包括Au、Cu、Ag或Al的金属层。例如，封装件衬底610可为印刷电 路板(PCB)、金属芯PCB(MCPCB)、基于金属的PCB(MPCB)或者 柔性PCB(FPCB)，并且可按照各种形式采用封装件衬底610的构造。
包封体603可具有带有凸上表面的圆顶形透镜结构。然而，根 据一些实施例，可通过形成具有凸表面或凹表面的透镜结构来调整通 过包封体603的上表面发射的光的取向角。
图11是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED封装件700 的剖视图。
参照图11，LED封装件700可包括与去除了光学波长转换层、 光学滤波器层和透明衬底的图8的LED 400基本相同的LED 400'。 将用图8所示的LED 400的描述代替对LED400'的描述。LED 400' 可发射具有第一峰值波长的第一光。第一峰值波长可包括在蓝色可见 光的波长带或者紫外光的波长带中。例如，LED 400'可为蓝色LED。 LED封装件700还可包括封装件主体702和一对引线框架703a和703b。
LED 400'可安装在引线框架703a和703b上，并且电极可通过 导线W电连接至引线框架703a和703b。根据另一示例性实施例，LED 400'可安装在除引线框架703a和703b以外的区(例如，封装件主体702)上。
封装件主体702可具有杯形凹槽，以提高LED封装件700的光 反射效率。封装件主体702可为包括高反射率粉末的树脂。包括在封 装件主体702中的高反射率粉末可防止通过LED 400'发射的第一光 被吸收至封装件主体702中或者朝着LED封装件700的侧部泄漏，因 此增加了LED封装件700的光亮度。高反射率粉末可包括具有高反射 率的金属粉末，例如，Al或Ag粉末。在封装件主体702保持为绝缘 材料的范围内，可合适地包括高反射率金属粉末。另外，高反射率粉 末可包括陶瓷粉末，例如，TiO2、Al2O3、Nb2O5、Al2O3或ZnO中的至少一个。
封装件主体702可为固化树脂或者半固化树脂。固化树脂在固 化之前可为可流动的，并且当向其施加热能或者紫外线能量时可为可 固化的。半固化状态是未完全固化的状态，但是可意指已充分执行固 化以具有可操纵性或者可加工性的状态。半固化树脂可在合适的温度 下受压并且附着于LED 400'的表面。
根据一些示例性实施例，封装件主体702可由相同材料制成， 并且可为一个主体。也就是说，可通过模塑相同的材料形成封装件主 体702。
封装件主体702可具有电绝缘特性。例如，封装件主体702可 包括硅树脂、环氧树脂或它们的任何混合物
在通过封装件主体702限定的空间中，LED封装件700还可包括 接触封装件主体702的内侧壁并且接触LED 400'的上表面的光学波 长转换层750。
光学波长转换层750可包封LED 400'和导线W。光学波长转换 层750可吸收从LED400'发射的具有第一峰值波长的第一光，并且 发射具有第二峰值波长的第二光。第二峰值波长可与第一峰值波长不 同，并且可包括在可见光的与第一颜色不同的第二颜色的波长带中。 第二颜色可为红色、绿色和黄色之一。
诸如磷光体和/或量子点的各种材料可用作用于转换从LED 400'发射的第一光的波长的波长转换材料。
用于光学波长转换层750的磷光体可具有以下化学式和颜色。
基于氧化物：黄色和绿色Y3Al5O12:Ce、Tb3Al5O12:Ce、Lu3Al5O12:Ce
基于硅酸盐：黄色和绿色(Ba,Sr)2SiO4:Eu、黄色和橙色 (Ba,Sr)3SiO5:Ce
基于氮化物：绿色β-SiAlON:Eu、黄色La3Si6O11:Ce、橙色 α-SiAlON:Eu、红色CaAlSiN3:Eu、Sr2Si5N8:Eu、SrSiAl4N7:Eu、 SrLiAl3N4:Eu、Ln4-x(EuzM1-z)xSi12-yAlyO3+x+yN18-x-y(0.5≤x≤3，0＜z＜0.3， 0＜y≤4)
这里，Ln可为IIIa族元素或稀土元素中的至少一个，M可为钙 (Ca)、钡(Ba)、锶(Sr)和镁(Mg)中的至少一个。
基于氟化物：基于KSF的红色K2SiF6:Mn4 +、K2TiF6:Mn4 +、NaYF4:Mn4 +、 NaGdF4:Mn4 +、K3SiF7:Mn4 +
磷光体的组成需要基本符合化学计算法，并且各个元素可由周 期表的各个族中包括的其它元素置换。例如，锶(Sr)可由碱土II 族的钡(Ba)、钙(Ca)或镁(Mg)中的至少一个置换，并且Y可由 铽(Tb)、镥(Lu)、钪(Sc)或钆(Gd)中的至少一个置换。另外， 根据期望的能级，作为活化剂的铕(Eu)可由铈(Ce)、铽(Tb)、 镨(Pr)、铒(Er)或镱(Yb)中的至少一个置换。活化剂可单独应 用，或者可额外应用子活化剂来改变磷光体的特性。
波长转换层750可包括替代磷光体或与磷光体组合作为波长转 换材料的量子点(QD)。
LED封装件700还可包括光学波长转换层750上的光学滤波器层 760。光学滤波器层760可延伸以覆盖封装件主体720的上表面。
光学滤波器层760可反射从LED 400'发射的具有第一峰值波长 的第一光，并且透射从光学波长转换层750发射的具有第二峰值波长 的第二光。
光学滤波器层760可具有多层反射结构，其中交替地堆叠了具 有不同折射率的多个介电膜。例如，光学滤波器层760可具有这样的 多层反射结构，其中交替并重复地堆叠了具有第一折射率(n1)和第 一厚度(d1)的第一介电膜与具有第二折射率(n2)和第二厚度(d2) 的第二介电膜。根据示例性实施例，光学滤波器层160可为构造为反 射从LED 400'发射的具有第一峰值波长的第一光的DBR。
可通过将具有不同折射率的多个介电膜重复地堆叠两次或更多 次形成多层反射结构。多层反射结构中的第一介电膜和第二介电膜中 的每一个可包括氧化物或氮化物(例如，SiO2、SiN、SiOxNy、TiO2、 Nb2O5、Si3N4、Al2O3、TiN、AlN、ZrO2、TiAlN、TiSiN等)或者它们 的任何混合物。例如，第一介电膜可包括二氧化硅(SiO2)，第二介 电膜可包括二氧化钛(TiO2)或者五氧化二铌(Nb2O5)。
第一介电膜和第二介电膜中的每一个的折射率可确定在约1.4 至约3.0的范围内。当通过LED 400'发射的第一光的第一峰值波长 为λ1时，第一介电膜和第二介电膜的厚度分别为λ1/4n1和λ1/4n2。
图12是根据本发明构思的另一示例性实施例的LED封装件900 的剖视图。
参照图12，LED封装件900可包括发光结构S、光学波长转换层 950和光学滤波器层960。发光结构S可包括按次序堆叠的第一导电 类型的半导体层904、有源层905和第二导电类型的半导体层906。 图12所示的LED封装件900的发光结构S、光学波长转换层950和 光学滤波器层960可分别对应于图1所示的LED 100的发光结构140、 光学波长转换层150和光学滤波器层160，并且将省略对它们的重复 描述。图12所示的发光结构S的堆叠次序与图4所示的发光结构140 的堆叠次序基本相同。也就是说，第一导电类型的半导体层904可布 置在有源层905上，并且有源层905可布置在第二导电类型的半导体 层906上。另外，第一导电类型的半导体层904可具有不平的上表面， 以提高LED封装件900的光提取效率和发光结构S的单晶质量。
LED封装件900还可包括光学滤波器层960上的透明衬底970， 和覆盖光学波长转换层950的侧部的反射层980。反射层980可覆盖 横向包封件927的侧部。反射层980可根据制造工艺覆盖光学滤波器 层960和透明衬底970的侧部。透明衬底970和反射层980分别对应 于图2所示的LED 100b的透明衬底170a和图5所示的LED 100d的 反射层180，并且将省略对它们的重复描述。根据另一示例性实施例， 作为透明衬底970的替代，LED封装件900可包括光学波长转换层950 与光学滤波器层960之间的透明层。
LED封装件900还可包括电连接至第一导电类型的半导体层904 的第一电极和电连接至第二导电类型的半导体层906的第二电极。
第二电极可包括：第二电极单元909，其包括布置在第二导电类 型的半导体层906下方并且直接电连接至第二导电类型的半导体层 906的欧姆接触单元909a；和连接至欧姆接触单元909a的电极单元 909b。第二电极还可包括连接至第二电极单元909的第二焊盘919 和连接至第二焊盘919并且用作外部端子的第二金属柱929。
第一电极可经穿过第二电极单元909、第二导电类型的半导体层 906和有源层905的接触孔电连接至第一导电类型的半导体层904。 第一电极可包括直接电连接至第一导电类型的半导体层904的第一 电极单元908、电连接至第一电极单元908的第一焊盘918和连接至 第一焊盘918并且用作外部端子的第一金属柱928。
LED封装件900还可包括在连接至第一导电类型的半导体层904 的第一电极与连接至第二导电类型的半导体层906的第二电极之间 提供电绝缘的绝缘层907。绝缘层907可包括反射结构，用于反射通 过有源层905产生的第一光。
LED封装件900还可包括横向包封件927，其支承发光结构S和 第一电极和第二电极，相对于外部保护发光结构S和第一电极和第二 电极，并且在第一金属柱928与第二金属柱929之间提供电绝缘。
由有源层905产生的第一光可通过具有反射特性的绝缘层907、 反射层980和光学滤波器层960向内反射，并且入射在光学波长转换 层950上，因此增大光学波长转换层950的光学波长转换效率。由有 源层905产生的具有第一峰值波长的第一光可通过光学波长转换层 950转换为具有第二峰值波长的第二光，并且第二光可通过光学滤波 器层960发射至外部。因此，LED封装件900可发射高纯度颜色的光。
图13A至图13K是用于描述制造根据本发明构思的示例性实施 例的图12的LED封装件900的方法的剖视图。
参照图13A，可在晶圆级在衬底901上形成发光结构S。可通过 按次序形成第一导电类型的半导体层904、有源层905和第二导电类 型的半导体层906来提供发光结构S。衬底901可为诸如蓝宝石衬底 的绝缘衬底。然而，衬底901不限于此而是可包括SiC、Si、MgAl2O4、MgO、LiAlO2、LiGaO2或GaN。
参照图13B，在执行台面蚀刻工艺以暴露出第一导电类型的半导 体层904的部分E1之后，可在发光结构S上沉积第一绝缘层907a。 由于台面蚀刻工艺，可在每个LED封装件中形成一个或多个台面。
参照图13C，在蚀刻了第一绝缘层907a的一部分之后，可在所 得结构上沉积导电欧姆材料，以形成第一电极单元908和第二电极单 元909。第二绝缘层907b可形成在第一绝缘层907a和可通过蚀刻工 艺部分暴露出来的第一电极单元908和第二电极单元909上。第一电 极单元908和第二电极单元909中的每一个可为反射电极，其包括选 自由Ag、Al、Ni、Cr、Cu、Au、Pd、Pt、Sn、W、Rh、Ir、Ru、Mg、 Zn和它们的合金所构成的组中的一个。第二电极单元909可包括欧 姆接触单元909a和电极单元909b。
参照图13D，第一焊盘918和第二焊盘919可分别形成在第一电 极单元908和第二电极单元909上。第一焊盘918和第二焊盘919 可分别电连接至第一电极单元908和第二电极单元909。
参照图13E，可执行隔离工艺以将衬底901分离为单独的芯片。 例如，可通过刀片执行隔离工艺。可使用任何其它合适的工艺，只要 该工艺能够切割发光结构S而不切割衬底901即可。通过该隔离工艺， 发光结构S可分离为单独的芯片，并且安装在衬底901上。通过隔离 工艺获得的发光结构S可具有上侧比下侧短的梯形形状。这可在发光 结构S的侧部形成倾斜表面。
第三绝缘层907c可形成在发光结构S的倾斜表面、第一焊盘918 和第二焊盘919以及第二绝缘层907b上，并且可部分地暴露第一焊 盘918和第二焊盘919。第三绝缘层907c可与在先前工艺中形成的 余下的第一绝缘层907a和第二绝缘层907b一起提供钝化。
参照图13F，第一金属柱928和第二金属柱929可分别形成在第 一焊盘918和第二焊盘919上。第一金属柱928和第二金属柱929 中的每一个可包括导电材料。例如，第一金属柱928和第二金属柱 929中的每一个可包括铜(Cu)。
参照图13G，横向包封件927可形成为填充第一金属柱928与第 二金属柱929之间的间隙以及邻近的发光结构S的第一金属柱928 与第二金属柱929之间的间隙。
当形成横向包封件927时，横向包封件927的材料可具有高杨 氏模量，以获得高硬度，并且可具有高导热性，以从发光结构S散热。 另外，光反射材料可包括在侧包封件927中，以向下反射光。光反射 材料可包括例如TiO2或Al2O3。
可通过以下步骤形成横向包封件927：涂布包封材料直至覆盖第 一金属柱928和第二金属柱929的上部；以及利用诸如研磨的平面化 工艺暴露出第一金属柱928和第二金属柱929的端部。
如图13H所示，随后可去除衬底901。该处理可包括将支承衬底 931临时粘合至其上存在第一金属柱928和第二金属柱929的表面的 处理。可使用诸如紫外线可固化材料的粘合材料932。然后，可通过 诸如研磨或激光剥离的处理去除衬底901。根据需要，可在第一导电 类型的半导体层904的一部分上进一步执行纹理化处理，以增大LED 封装件的光提取效率。可在第一导电类型的半导体层904的上表面上 形成不平图案P。
参照图13I，可在发光结构S上形成光学波长转换层937。诸如 磷光体和/或量子点的各种光学波长转换材料可用于光学波长转换层 937。
参照图13J，可执行针对每个单独的封装件切割发光结构S的处 理。在一些实施例中，可通过以下步骤执行切割处理：去除支承衬底 931；附上胶带941；以及例如通过刀片切割将发光结构S分离为单 独的封装件。
如图12所示，可在光学波长转换层937的侧部上形成反射层980。 反射层980可仅覆盖光学波长转换层937的侧部。反射层980还可覆 盖侧包封件927的侧部。
另一方面，除以上处理之外，在图13K中，可在透明衬底970 上形成光学滤波器层960。光学滤波器层960可反射从发光结构S发 射的具有第一峰值波长的第一光，并且透射从光学波长转换层937 发射的具有第二峰值波长的第二光。
如图12所示，其上形成有光学滤波器层960的透明衬底970可 翻转并粘合至光学波长转换层937。在光学波长转换层937半固化以 具有粘合特性之后，可按压透明衬底970，以使得光学滤波器层960 接触光学波长转换层937的上表面。然后，固化光学波长转换层937。 按照这种方式，具有光学滤波器层960的透明衬底970可粘合至光学 波长转换层937。可替换地，具有光学滤波器层960的透明衬底970 可通过利用粘合剂或粘合膜粘合至光学波长转换层937。在一些其它 实施例中，具有光学滤波器层的透明衬底970可直接粘合至光学波长 转换层937而不用翻转透明衬底970。也就是说，透明衬底970可直 接接触光学波长转换层937的上表面。
如上所述，在一些实施例中，可将具有光学滤波器层960的透 明衬底970切割为具有相同尺寸的单独的封装件，并且将其粘合至光 学波长转换层937。在一些实施例中，具有光学滤波器层960的透明 衬底970可粘合至图13I所示的结构的基本整个表面。然后，将所得 结构切割为单独的封装件。反射层980可形成在切割的单独的封装件 的侧部上。
通过上述工艺获得的芯片级封装件与半导体发光装置(即，LED 芯片)具有基本相同的封装件尺寸。结果，可实现每单位面积具有大 量的光。另外，由于在晶圆级执行所有处理，因此本发明构思适于批 量生产。此外，诸如磷光体的波长转换材料可与LED芯片一体地制备。
图14是利用根据本发明构思的各个示例性实施例的LED封装件 LED 1、LED 2和LED 3的三色发光设备1000的框图。
参照图14，三色发光设备1000可包括第一LED封装件LED 1、 第二LED封装件LED 2和第三LED封装件LED 3。
第一LED封装件LED 1和第二LED封装件LED 2可包括图1至 图12所示的LED封装件或结构中的任一个。第三LED封装件LED 3 可不包括光学波长转换层和光学滤波器层。例如，第三LED封装件LED 3可为图1至图12所示的LED封装件中的任一个的从中去除了 光学波长转换层和光学滤波器层的修改形式。
第一LED封装件LED 1、第二LED封装件LED 2和第三LED封装 件LED 3可具有基本相同的发光结构。例如，第一LED封装件LED 1、 第二LED封装件LED 2和第三LED封装件LED3的发光结构的构造和 材料组成可彼此基本相同。第一LED封装件LED 1、第二LED封装件LED 2和第三LED封装件LED 3的发光结构中的每一个可发射具有蓝 色可见光的波长带中的第一峰值波长的第一光。将第一LED封装件 LED 1的发光结构称作第一发光结构，将第二LED封装件LED 2的发 光结构称作第二发光结构，并且将第三LED封装件LED 3的发光结构称作第三发光结构。
与第三LED封装件LED 3相比，第一LED封装件LED 1还可包 括第一光学波长转换层和第一光学滤波器层。
第一光学波长转换层可布置在第一发光结构上，并且构造为吸 收从第一发光结构发射的具有第一峰值波长的第一光，并且发射具有 与第一峰值波长不同的第二峰值波长的第二光。第二峰值波长可包括 在绿色可见光的波长带中。
第一光学滤波器层可布置在第一光学波长转换层上，并且构造 为反射从第一发光结构发射的具有第一峰值波长的第一光。第一光学 滤波器层可透射从第一光学波长转换层发射的具有第二峰值波长的 第二光。
与第三LED封装件LED 3相比，第二LED封装件LED 2还可包 括第二光学波长转换层和第二光学滤波器层。
第二光学波长转换层可布置在第二发光结构上，并且构造为吸 收从第二发光结构发射的具有第一峰值波长的第一光，并且发射具有 与第一峰值波长和第二峰值波长不同的第三峰值波长的第三光。第三 峰值波长可包括在红色可见光的波长带中。
第二光学滤波器层可布置在第二光学波长转换层上，并且构造 为反射从第二发光结构发射的具有第一峰值波长的第一光。第二光学 滤波器层可透射从第二光学波长转换层发射的具有第三峰值波长的 第三光。
例如，第一LED封装件LED 1可输出绿光，第二LED封装件LED 2可输出红光，并且第三LED封装件LED 3可输出蓝光。
第一光学滤波器层和第二光学滤波器层中的每一个可具有这样 的结构，其中交替地堆叠了具有第一折射率的第一介电膜和具有第二 折射率的第二介电膜。设置在第一光学滤波器层中的第一介电膜和第 二介电膜可与设置在第二光学滤波器层中的第一介电膜和第二介电 膜具有基本相同的介电常数和厚度。根据另一示例性实施例，设置在 第一光学滤波器层中的第一介电膜和第二介电膜可与设置在第二光 学滤波器层中的第一介电膜和第二介电膜具有不同的介电常数和/或 厚度，使得第一光学滤波器层透射具有第二峰值波长的第二光，并且 第二光学滤波器层透射具有第三峰值波长的第三光。
第三发光结构的平面面积可小于第一发光结构或第二发光结构 的平面面积。另外，第二发光结构的平面面积可小于第一发光结构的 平面面积。在一些实施例中，第一发光结构的平面面积可大于第二发 光结构或第三发光结构的平面面积。第一光学波长转换层和第二光学 波长转换层以及第一光学滤波器层和第二光学滤波器层可分别布置 在第一发光结构和第二发光结构上。因此，与直接发光而不用波长转 换或者光学滤波的第三LED封装件LED 3相比，第一LED封装件LED 1和第二LED封装件LED 2的发光效率会由波长转换和光学滤波而降 低。为了补偿降低的发光效率，第一LED封装件LED 1和第二LED 封装件LED 2可比第三LED封装件LED 3具有更大的平面面积。
根据当前示例性实施例，三色发光设备1000的第一LED封装件 LED 1至第三LED封装件LED 3可具有相同的发光结构。因此，第一 LED封装件LED 1至第三LED封装件LED 3可使用相同的驱动功率， 并且即使仅供应一种功率作为三色发光设备1000的驱动功率，也可驱动三色发光设备1000。
如果在第一LED封装件LED 1、第二LED封装件LED 2和第三 LED封装件LED 3中设置的发光结构的类型彼此不同以发射不同颜色 的光，则会需要它们的驱动功率彼此不同。为了驱动包括这些第一LED封装件LED 1至第三LED封装件LED 3的三色发光设备，会需要供应三种不同类型的功率，或者供应一种功率并且通过分压等另外产 生第二功率和第三功率。因此，功率的效率会变差，并且电路会变得 复杂。然而，利用当前示例性实施例，由于发射不同颜色的光的第一 LED封装件LED 1、第二LED封装件LED 2和第三LED封装件LED 3具有相同的发光结构，因此可利用一种功率来驱动第一LED封装件 LED 1、第二LED封装件LED 2和第三LED封装件LED 3，并且可简 单地构造功率电路。另外，不会降低功率效率。此外，可通过增大第 一LED封装件LED 1和第二LED封装件LED 2的平面面积以解决第一 LED封装件LED 1和第二LED封装件LED 2的发光效率降低来防止色 彩失真。
另外，利用当前示例性实施例，第一颜色的光不包括在通过第 一LED封装件LED 1和第二LED封装件LED 2发射的光中。因此，第 一LED封装件LED 1和第二LED封装件LED 2能够发射第二颜色和第 三颜色的高纯度的光。因此，三色发光设备1000能够表现宽范围的颜色。
图16是利用根据本发明构思的各个示例性实施例的LED封装件 的显示装置1100的框图。图17A是图16的显示装置1100中的像素 的框图。
参照图16和图17，显示装置1100可包括多个像素P。像素P 可多行多列地排列。像素P可通过利用图14的三色发光设备1000 实现，或者可具有与其相似的结构。
像素P可包括至少两个子像素SP。例如，如果子像素SP按照拜 耳图案排列，则第一像素P可包括红色和绿色子像素SP，第二像素P 可包括蓝色和绿色子像素SP，并且第一像素P和第二像素P可重复 地排列。像素P可包括红色、绿色和蓝色子像素SP。像素P可包括 红色、绿色、蓝色和白色子像素SP。
像素在图17A中示为包括第一子像素SP1、第二子像素SP2和第 三子像素SP3，但是本发明构思不限于此。例如，像素P可包括四个 或更多个子像素，其具有包括红色、绿色、蓝色和白色子像素SP在 内的子像素的不同组合。第一子像素SP1可包括第一LED，第二子像素SP2可包括第二LED，第三子像素SP3可包括第三LED。
第一LED可包括第一发光结构、第一光学波长转换层和第一光 学滤波器层。第一发光结构可包括第一导电类型的半导体层、有源层 和第二导电类型的半导体层，并且发射具有第一峰值波长的第一光。 第一光学波长转换层可布置在第一发光结构上，以吸收从第一发光结 构发射的具有第一峰值波长的第一光，并且发射具有与第一峰值波长 不同的第二峰值波长的第二光。第一光学滤波器层可布置在第一光学 波长转换层上，以反射从第一发光结构发射的第一光，并且透射从第 一光学波长转换层发射的第二光。
第二LED可包括第二发光结构、第二光学波长转换层和第二光 学滤波器层。第二发光结构可与第一发光结构具有基本相同的构造和 材料组成，可包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型 的半导体层，并且发射具有第一峰值波长的第一光。第二光学波长转 换层可布置在第二发光结构上，以吸收从第二发光结构发射的具有第 一峰值波长的第一光，并且发射具有与第一峰值波长和第二峰值波长 不同的第三峰值波长的第三光。第二光学滤波器层可布置在第二光学 波长转换层上，以反射从第二发光结构发射的第一光，并且透射从第 二光学波长转换层发射的第三光。
第三LED可具有包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二 导电类型的半导体层的第三发光结构，并且发射具有第一峰值波长的 第一光。
第一子像素SP1的第一发光结构、第二子像素SP2的第二发光 结构和第三子像素SP3的第三发光结构可具有基本相同的尺寸构造 和材料组成。例如，第一发光结构、第二发光结构和第三发光结构可 通过利用相同的驱动功率驱动，并且发射相同颜色的第一光。第一光 的颜色可为蓝色。也就是说，第一峰值波长可包括在蓝色可见光的波 长带中。第二峰值波长可包括在第二颜色的波长带(例如，绿色可见 光的波长带)中。第三峰值波长可包括在第三颜色的波长带(例如， 红色可见光的波长带)中。
如图17A所示，第一子像素SP1的第一LED可发射绿光，第二 子像素SP2的第二LED可发射红光，第三子像素SP3的第三LED可发 射蓝光。
与第一子像素SP1和第二子像素SP2不同，第三子像素SP3可 不包括光学波长转换层和光学滤波器层。因此，与第一子像素SP1 和第二子像素SP2相比，第三子像素SP3可具有更高的发光效率。为 了使第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3具有相同的 最大亮度，第一子像素SP1和第二子像素SP2的平面面积可大于第三 子像素SP3的平面面积。换句话说，在一些实施例中，在第一子像素 至第三子像素(SP1、SP2和SP3)当中的第三子像素SP3的平面面积 可最小。
然而，由于第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3 包括具有基本相同的尺寸构造和材料组成的发光结构，因此第一子像 素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3可通过相同的驱动功率驱 动。因此，第一子像素SP1、第二子像素SP2和第三子像素SP3可具 有相同的驱动电路构造。子像素P的驱动电路的示例如图18所示。 将第一子像素至第三子像素(SP1、SP2和SP3)统一称作子像素SP。
在一些其它实施例中，子像素(SP1、SP2和SP3)的平面面积 可基本相同。例如，如图17B所示，第一子像素SP1、第二子像素SP2 和第三子像素SP3可各自具有基本相同的平面面积。与图17A的像素 P相似，在图17B的像素P’中，第一子像素SP1’的第一LED可发 射绿光，第二子像素SP2’的第二LED可发射红光，第三子像素SP3’ 的第三LED可发射蓝光。第一LED可包括第一发光结构。第二LED 可包括第二发光结构。第三LED可包括第三发光结构。
结果，在一些实施例中，图17B所示的所得像素P’可包括两个 或更多个各自具有第一发光结构的第一子像素SP1’、两个或更多个 各自具有第二发光结构的第二子像素SP2、单个具有第三发光结构的 第三子像素SP3。第一发光结构、第二发光结构和第三发光结构每个 包括第一导电类型的半导体层、有源层和第二导电类型的半导体层， 并且构造为发射具有第一峰值波长的第一光，如上述实施例中那样。
另外，其它元素可与上述实施例中相似地形成。例如，第一光 学波长转换层(未示出)可布置在第一发光结构上，并且构造为吸收 从第一发光结构发射的第一光和发射具有与第一峰值波长不同的第 二峰值波长的第二光。另外，第二光学波长转换层(未示出)可布置 在第二发光结构上，并且构造为吸收从第二发光结构发射的第一光和 发射具有与第一峰值波长和第二峰值波长不同的第三峰值波长的第 三光。此外，第一光学滤波器层和第二光学滤波器层(未示出)可分 别布置在第一光学波长转换层和第二光学波长转换层上。
在一些实施例中，光学波长转换层可不形成在第三发光结构上。 另外，光学滤波器层可不形成在位于第三发光结构上方的光学波长转 换层上。
在一些实施例中，第一发光结构、第二发光结构和第三发光结 构中的每一个具有基本相同的平面面积。
如图17A的像素中那样，第一子像素SP1的第一LED可发射绿 光。第二子像素SP2的第二LED可发射红光，第三子像素SP3的第三 LED可发射蓝光。
图18是图17A所示的子像素SP的电路图。
参照图18，子像素SP可包括开关晶体管TRs、驱动晶体管TRd 和存储电容器Cst。驱动晶体管TRd可在第一驱动功率VDD与第二驱 动功率VSS之间产生驱动电流，并且将产生的驱动电流输出至LED。 LED可包括第一发光结构至第三发光结构之一。如上所述，由于第一发光结构至第三发光结构由相同的驱动功率驱动，因此像素电路和驱 动功率的电压电平不根据子像素SP的类型而改变。
开关晶体管TRs可连接至栅极线GL和数据线DL，通过栅极线 GL传输扫描信号，通过数据线DL传输数据信号。开关晶体管TRs可 响应于扫描信号将数据信号存储在存储电容器Cst中。在一帧中，存 储电容器Cst可临时存储从开关晶体管TRs传递的数据信号并恒定地 保持驱动晶体管TRd的栅极-源极电压。驱动晶体管TRd可响应于从 开关晶体管TRs传递的数据信号调整从第一驱动功率VDD通过LED 流向第二驱动功率VSS的电流的量。因此，LED可发射亮度对应于数 据信号的光。
如图18所示，由于通过相同的驱动功率驱动子像素SP，因此不 管显示的颜色如何，像素电路和功率电路都可简化。另外，由于各个 子像素SP发射高纯度颜色的光，因此根据当前示例性实施例的显示 装置1100可显示宽范围的颜色。
虽然已经参照本发明构思的示例性实施例具体示出并描述了本 发明构思，但是应该理解，在不脱离权利要求的精神和范围的情况下， 可在其中作出各种形式和细节上的改变。

Claims (15)

1.一种多色发光设备，包括：
第一发光结构、第二发光结构和第三发光结构，所述发光结构各自包括第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层、以及在所述第一导电类型的半导体层和所述第二导电类型的半导体层之间的有源层；
第一光学波长转换层，其在所述第一发光结构的所述第一导电类型的半导体层的上表面上；
第一光学滤波器层，其在所述第一光学波长转换层的上表面上；
反射层，其在所述第一光学波长转换层的侧表面上；
第一电极，其电连接到所述第一导电类型的半导体层；
第二电极，其布置在所述第二导电类型的半导体层的下表面上并电连接到所述第二导电类型的半导体层；
第一金属柱和第二金属柱，其分别布置在所述第一电极和所述第二电极上并连接到所述第一电极和所述第二电极；以及
横向包封件，其布置在所述第一金属柱和所述第二金属柱之间，并将所述第一金属柱与所述第二金属柱绝缘，
其中，所述第一光学波长转换层的侧表面与所述反射层的侧表面是实质共面的，并且
其中，所述横向包封件与所述第一导电类型的半导体层和所述第二导电类型的半导体层间隔开。
2.根据权利要求1所述的多色发光设备，其中，所述第三发光结构的平面面积小于所述第一发光结构的平面面积或所述第二发光结构的平面面积。
3.根据权利要求1所述的多色发光设备，还包括第二光学波长转换层，所述第二光学波长转换层包含与所述第一光学波长转换层中包含的材料不同的材料，并且布置在所述第二发光结构的所述第一导电类型的半导体层的上表面上。
4.根据权利要求1所述的多色发光设备，其中，所述第一发光结构、第二发光结构和第三发光结构的构造实质上彼此相同。
5.根据权利要求1所述的多色发光设备，其中，所述第一光学滤波器层具有多层结构，所述多层结构包括交替布置的第一和第二介电膜，其中，所述第一介电膜具有第一折射率和第一厚度，并且所述第二介电膜具有第二折射率和第二厚度。
6.根据权利要求1所述的多色发光设备，其中，所述第一发光结构、第二发光结构和第三发光结构被构造为发射包括在蓝色可见光的波长带中的光。
7.根据权利要求3所述的多色发光设备，其中，还包括第二光学滤波器层，所述第二光学滤波器层在所述第二光学波长转换层上。
8.根据权利要求7所述的多色发光设备，其中，所述第二光学滤波器层的厚度不同于所述第一光学滤波器层的厚度。
9.根据权利要求7所述的多色发光设备，其中，所述第二光学滤波器层的至少一部分的介电常数与所述第一光学滤波器层的至少一部分的介电常数不同。
10.一种显示装置，包括：
多个像素，每个像素包括具有第一发光二极管的第一子像素，其中，所述第一发光二极管包括：
第一发光结构，所述第一发光结构包括第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层、以及在所述第一导电类型的半导体层和所述第二导电类型的半导体层之间的有源层；
第一光学波长转换层，其在所述第一导电类型的半导体层的上表面上；
第一光学滤波器层，其在所述第一光学波长转换层上；
反射层，其在所述第一光学波长转换层的侧面上；
第一电极，其构造为电连接到所述第一导电类型的半导体层；
第二电极，其布置在所述第二导电类型的半导体层的下表面上并构造为电连接到所述第二导电类型的半导体层；
第一金属柱和第二金属柱，其分别布置在所述第一电极和所述第二电极上并连接到所述第一电极和所述第二电极；以及
横向包封件，其布置在所述第一金属柱和所述第二金属柱之间，并将所述第一金属柱与所述第二金属柱绝缘，
其中，所述第一光学波长转换层的侧面表面与所述反射层的侧表面是实质共面的，并且
其中，所述横向包封件与所述第一导电类型的半导体层和所述第二导电类型的半导体层间隔开。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述第一光学滤波器层具有多层结构，所述多层结构包括交替布置的第一和第二介电膜，并且其中，所述第一介电膜具有第一折射率和第一厚度，并且所述第二介电膜具有第二折射率和第二厚度。
12.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述多个像素中的每一个包括具有与所述第一发光二极管不同的第二发光二极管的第二子像素。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述多个像素中的每一个包括具有与所述第一发光二极管和第二发光二极管不同的第三发光二极管的第三子像素。
14.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述第二发光二极管包括：
第二发光结构，所述第二发光结构包括第一导电类型的半导体层、第二导电类型的半导体层、以及在所述第一导电类型的半导体层和所述第二导电类型的半导体层之间的有源层；
第二光学波长转换层，其包含与所述第一光学波长转换层中包含的材料不同的材料，并且布置在所述第二发光结构的第一导电类型的半导体层的上表面上；以及
第二光学滤波器层，其布置在所述第二光学波长转换层上。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述第一发光结构的构造和所述第二发光结构的构造实质上彼此相同。
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