CN114597294A - 发光元件和显示装置 - Google Patents

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丁愚南
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Abstract

公开了一种发光元件和显示装置。一种发光元件包括：第一n型半导体层；设置在第一n型半导体层上的第一发光层；设置在第一发光层上的第一p型半导体层；设置在第一p型半导体层上的第二p型半导体层；设置在第一p型半导体层与第二p型半导体层之间的接合层；设置在第二p型半导体层上的第二发光层；设置在第二发光层上的第二n型半导体层；设置在第二p型半导体层上的p型电极；设置在第一n型半导体层上的第一n型电极；以及设置在第二n型半导体层上的第二n型电极。

Description

发光元件和显示装置
相关申请的交叉引用
本申请要求于2020年12月4日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请第10-2020-0168658号的优先权，其公开内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开内容涉及一种发光元件和显示装置，并且更具体地，涉及一种发射多种光的发光元件和应用该发光元件的显示装置。
背景技术
作为用于计算机、电视或手机的监视器的显示装置，存在作为自发射装置的有机发光显示装置(OLED)和需要单独的光源的液晶显示装置(LCD)。
显示装置的应用范围被多样化到个人数字助理以及计算机和电视的监视器，并且正在研究具有大显示区域以及减小的体积和重量的显示装置。
此外，近年来，包括LED的显示装置作为下一代显示装置受到关注。由于LED由无机材料而不是有机材料形成，因此可靠性极好，使得其寿命比液晶显示装置或有机发光显示装置的寿命长。此外，LED具有快的发光速度、极好的发光效率和强的抗冲击性，使得稳定性极好，并且可以显示具有高亮度的图像。
发明内容
本公开内容要实现的目的是提供一种发射一种或更多种颜色光的发光元件及应用该发光元件的显示装置。本公开内容的目的不限于上面提到的目的，并且本领域技术人员通过以下描述可以清楚地理解上面未提到的其他目的。
根据本公开内容的一方面，一种发光元件包括：第一n型半导体层；设置在第一n型半导体层上的第一发光层；设置在第一发光层上的第一p型半导体层；设置在第一p型半导体层上的第二p型半导体层；设置在第一p型半导体层与第二p型半导体层之间的接合层；设置在第二p型半导体层上的第二发光层；设置在第二发光层上的第二n型半导体层；设置在第二p型半导体层上的p型电极；设置在第一n型半导体层上的第一n型电极；以及设置在第二n型半导体层上的第二n型电极。因此，发光元件包括发射不同颜色光以发射一种或更多种颜色光的第一发光层和第二发光层。
根据本公开内容的另一方面，一种显示装置包括：基板，其包括设置有多个像素的显示区域和在显示区域附近的非显示区域；以及第一发光元件和第二发光元件，所述第一发光元件和所述第二发光元件设置在多个像素中的每一个像素中。此时，第一发光元件和第二发光元件中的每一个包括：设置在基板上的第一n型半导体层；设置在第一n型半导体层上的第一发光层；设置在第一发光层上的p型半导体层；设置在p型半导体层上的第二发光层；设置在第二发光层上的第二n型半导体层；设置在p型半导体层上的p型电极；设置在第一n型半导体层上的第一n型电极；以及设置在第二n型半导体层上的第二n型电极。
示例性实施方式的其他详细事项包括在详细描述和附图中。
根据本公开内容的示例性实施方式，发光元件可以一起发射红光和绿光，或者一起发射红光和蓝光。
根据本公开内容的示例性实施方式，与具有相关技术的结构的显示装置相比，该显示装置可以用减少的数目的发光元件构造像素。因此，可以增加空间利用率，并且当其应用于透明显示装置时，可以显著提高开口率。此外，根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置还可以提高对比度。此外，与具有相关技术的结构的显示装置相比，该显示装置可以降低生产成本。
根据本公开内容的效果不限于以上例示的内容，并且本说明书中包括更多的各种效果。
附图说明
根据以下结合附图进行的详细描述，将更清楚地理解本公开内容的上述和其他方面、特征和其他优点，在附图中：
图1是根据本公开内容的示例性实施方式的晶片的平面图；
图2是根据本公开内容的实施方式的晶片的放大平面图；
图3A是根据本公开内容的示例性实施方式的多个发光元件的平面图；
图3B是沿图3A的IIIb-IIIb’截取的截面图；
图3C是沿图3A的IIIc-IIIc’截取的截面图；
图3D是沿图3A的IIId-IIId’截取的截面图；
图4A至图4G是用于说明根据本公开内容的示例性实施方式的制造晶片的方法的过程图；
图5是根据本公开内容的另一实施方式的晶片的截面图；
图6A至图6D是示出了根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置的视图；
图7A至图7C是示出了根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置的截面图；以及
图8A和图8B是示出了根据本公开内容的另一示例性实施方式的显示装置的视图。
具体实施方式
通过参考以下与附图一起详细描述的示例性实施方式，本公开内容的优点和特征以及实现这些优点和特征的方法将变得清楚。然而，本公开内容不限于本文中公开的示例性实施方式，而是将以各种形式来实现。仅通过示例的方式提供示例性实施方式，使得本领域技术人员能够充分理解本公开内容的公开内容和本公开内容的范围。因此，本公开内容将仅由所附权利要求的范围限定。
附图中示出的用于描述本公开内容的示例性实施方式的形状、尺寸、比率、角度、数目等仅仅是示例，并且本公开内容不限于此。贯穿说明书，相同的附图标记通常表示相同的元件。此外，在本公开内容的以下描述中，可以省略对已知相关技术的详细说明以避免不必要地模糊本公开内容的主题。本文中使用的诸如“包括”、“具有”和“由……组成”的术语通常旨在允许添加其他部件，除非这些术语与术语“仅”一起使用。除非另有明确说明，否则任何对单数的引用都可以包括复数。
即使没有明确说明，部件也被解释为包括普通的误差范围。
当使用诸如“在……上”、“在……上方”、“在……下方”和“紧接着”的术语来描述两个部分之间的位置关系时，除非这些术语与术语“紧接”或“直接”一起使用，否则一个或更多个部分可以位于这两个部分之间。
当元件或层设置“在另一元件或层上”时，又一层或又一元件可以直接插入在另一元件上或在其之间。
尽管术语“第一”、“第二”等用于描述各种部件，但是这些部件不受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个部件与其他部件区分开。因此，下面要提到的第一部件可以是本公开内容的技术构思中的第二部件。
贯穿说明书，相同的附图标记通常表示相同的元件。
附图中所示的每一个部件的尺寸和厚度是为了便于描述而示出的，并且本公开内容不限于所示的部件的尺寸和厚度。
本公开内容的各个实施方式的特征可以部分地或全部地彼此结合或组合，并且可以在技术上以各种方式互锁和操作，并且实施方式可以彼此独立地或相关联地执行。
在下文中，将参照附图详细描述本公开内容。
图1是根据本公开内容的示例性实施方式的晶片的平面图。图2是根据本公开内容的实施方式的晶片的放大平面图。参照图1和图2，根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100包括基板110和多个发光元件LED。
基板110是用于支承包括在晶片100中的各种部件的构造。多个发光元件LED生长在基板110上，并且基板110可以取决于构成多个发光元件LED的材料而由各种材料形成。例如，基板110可以由蓝宝石、镓氮化物(GaN)、硅(Si)、硅碳化物(SiC)等形成，但是不限于此。
参照图1，基板110包括有源区域AA和外围区域IA。在有源区域AA中，形成多个发光元件LED，并且在包围有源区域AA的外围区域IA中，设置对准键等。
平坦区域FA设置在基板110的边缘的一部分中。平坦区域FA是具有圆形形状的基板110的边缘的形成为线性的一部分。提供平坦区域FA以区分晶片100的结构，使得平坦区域FA用于确定晶片100是竖直的还是水平的，并且平坦区域FA还用作在处理晶片100时的参考线。
参照图2，多个发光元件LED设置在有源区域AA中。多个发光元件LED是在施加电压时发射光的半导体元件。发光元件LED可以发射红光、绿光、蓝光等，并且通过光的组合实现包括白光的各种颜色的光。
多个发光元件LED可以通过以下来形成：通过在基板110上形成构成多个发光元件LED的材料例如镓氮化物(GaN)来生长晶体层，将晶体层切割成各个芯片，以及形成电极。下面将参照图4A至图4G描述多个发光元件LED的形成过程的详细描述。
多个发光元件LED包括第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。第一发光元件LED1是发射红光和绿光的发光元件，并且第二发光元件LED2是发射红光和蓝光的发光元件。
第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以以预定间隔设置在基板110上，以对应于要转移至显示装置上的位置。具体地，可以通过从第一发光元件LED1和第二发光元件LED2发射的红光、绿光和蓝光的组合来显示各种颜色的光。因此，发射红光和绿光的第一发光元件LED1和发射红光和蓝光的第二发光元件LED2在显示装置中设置成彼此相邻以形成一个像素。因此，当第一发光元件LED1和第二发光元件LED2在基板110上设置成彼此相邻以对应于一个像素的位置时，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2不是单独转移，而是可以同时转移。因此，可以简化转移过程。因此，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2在同一行或同一列中设置成彼此相邻，并且彼此相邻的一个第一发光元件LED1和一个第二发光元件LED2可以对应于一个像素。例如，多个第一发光元件LED1设置在多个行之中的奇数行中，并且多个第二发光元件LED2设置在多个行之中的偶数行中。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以在列方向上交替设置。然而，取决于显示装置的多个像素的布置，多个发光元件LED可以以各种形状设置，但是不限于附图中所示的。
在下文中，将参照图3A至图3D详细描述多个发光元件LED。
图3A是根据本公开内容的示例性实施方式的多个发光元件的平面图。图3B是沿图3A的IIIb-IIIb’截取的截面图。图3C是沿图3A的IIIc-IIIc’截取的截面图。图3D是沿图3A的IIId-IIId’截取的截面图。
一起参照图3A、图3B和图3D，在多个发光元件LED之中，第一发光元件LED1包括第一n型半导体层N1、第一绿色发光层GE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE、第二n型半导体层N2、第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE。
第一n型半导体层N1设置在基板110上，并且第一p型半导体层P1设置在第一n型半导体层N1上。第一n型半导体层N1和第一p型半导体层P1可以通过将n型和p型杂质掺杂至特定材料中而形成。第一n型半导体层N1可以是通过将n型杂质掺杂至诸如镓氮化物(GaN)的材料中而形成的层，并且第一p型半导体层P1可以是通过将p型杂质掺杂至诸如镓氮化物(GaN)的材料中而形成的层。例如，n型杂质可以是硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)等，并且p型杂质可以是镁(Mg)、锌(Zn)、铍(Be)等，但是不限于此。
第一绿色发光层GE设置在第一n型半导体层N1与第一p型半导体层P1之间。第一绿色发光层GE被供应有来自第一n型半导体层N1和第一p型半导体层P1的空穴和电子以发射光。例如，第一绿色发光层GE可以通过从第一n型半导体层N1和第一p型半导体层P1供应的空穴和电子而发射绿光。第一绿色发光层GE可以由单层或多量子阱(MQW)结构形成，并且例如，可以由铟镓氮化物(InGaN)、镓氮化物(GaN)等形成，但是不限于此。
第二p型半导体层P2设置在第一p型半导体层P1上，并且第二n型半导体层N2设置在第二p型半导体层P2上。第二n型半导体层N2和第二p型半导体层P2可以通过将n型和p型杂质掺杂至特定材料中而形成。第二n型半导体层N2可以是通过将n型杂质掺杂至诸如铝铟磷化物(AlInP)或镓砷化物(GaAs)的材料中而形成的层。第二p型半导体层P2可以是通过将p型杂质掺杂至诸如磷酸镓(GaP)的材料中而形成的层。例如，n型杂质可以是硅(Si)、锗(Ge)、锡(Sn)等，并且p型杂质可以是镁(Mg)、锌(Zn)、铍(Be)等，但是不限于此。
第二发光层RE设置在第二p型半导体层P2与第二n型半导体层N2之间。第二发光层RE被供应有来自第二n型半导体层N2和第二p型半导体层P2的空穴和电子以发射光。例如，第二发光层RE可以通过从第二n型半导体层N2和第二p型半导体层P2供应的空穴和电子而发射红光。第二发光层RE可以由单层或多量子阱(MQW)结构形成，并且例如可以由铝镓铟磷化物(AlGaInP)等形成，但是不限于此。
第一n型半导体层N1的一部分突出到第一绿色发光层GE、第一p型半导体层P1、第二p型半导体层P2、第二发光层RE以及第二n型半导体层N2的外侧。第一绿色发光层GE、第一p型半导体层P1、第二p型半导体层P2、第二发光层RE以及第二n型半导体层N2具有小于第一n型半导体层N1的尺寸的尺寸。通过这样做，露出了第一n型半导体层N1的顶表面。第一n型半导体层N1可以从第一绿色发光层GE、第一p型半导体层P1、第二p型半导体层P2、第二发光层RE和第二n型半导体层N2部分地露出，以电连接至第一n型电极NE1。在这种情况下，整个第一绿色发光层GE、整个第一p型半导体层P1、整个第二p型半导体层P2、整个第二发光层RE和整个第二n型半导体层N2可以与第一n型半导体层N1的一部分交叠。
第二p型半导体层P2的一部分从第二发光层RE和第二n型半导体层N2向外突出。第二发光层RE和第二n型半导体层N2可以具有小于第二p型半导体层P2的尺寸，以便露出第二p型半导体层P2的顶表面。第二p型半导体层P2可以从第二发光层RE和第二n型半导体层N2部分地露出，以电连接至p型电极PE。整个第二发光层RE和整个第二n型半导体层N2可以与第二p型半导体层P2的一部分、第一p型半导体层P1的一部分、第一绿色发光层GE的一部分和第一n型半导体层N1的一部分交叠。
接合层BD设置在第一p型半导体层P1与第二p型半导体层P2之间。接合层BD是接合第一p型半导体层P1和第二p型半导体层P2的构件，并且可以由透明材料形成。接合层BD可以由具有高透射率的导电材料形成，并且例如，可以由包括导电颗粒、金属网等的各向异性导电膜(ACF)形成。因此，从第一绿色发光层GE发射的光穿过具有高透射率的接合层BD发射到第二n型半导体层N2的上部。
第一n型电极NE1设置在第一n型半导体层N1上，并且第二n型电极NE2设置在第二n型半导体层N2上。第一n型电极NE1与从第一绿色发光层GE露出的第一n型半导体层N1的顶表面接触，以电连接至第一n型半导体层N1。第二n型电极NE2与第二n型半导体层N2的顶表面接触，以电连接至第二n型半导体层N2。
p型电极PE设置在第二p型半导体层P2上。p型电极PE与从第二发光层RE露出的第二p型半导体层P2接触，以电连接至第二p型半导体层P2。此外，p型电极PE还电连接至第一p型半导体层P1。
此时，接合层BD可以由导电材料形成。当接合层BD由导电材料形成时，与第二p型半导体层P2接触的p型电极PE也可以借助于接合层BD电连接至第一p型半导体层P1。例如，当接合层BD由具有高透射率的导电材料形成时，第二p型半导体层P2和第一p型半导体层P1可以借助于接合层BD彼此电连接。此外，与第二p型半导体层P2接触的p型电极PE也可以电连接至第一p型半导体层P1。因此，p型电极PE与第二p型半导体层P2的顶表面接触，以电连接至第一p型半导体层P1和第二p型半导体层P2两者。
同时，第一n型电极NE1的厚度可以大于第二n型电极NE2的厚度和p型电极PE的厚度。第一n型电极NE1设置在最靠近基板110的第一n型半导体层N1的顶表面上，并且p型电极PE设置在第一n型半导体层N1上设置的第二p型半导体层P2的顶表面上。此外，第二n型电极NE2设置在最上部上设置的第二n型半导体层N2的顶表面上。因此，第一n型电极NE1可以设置为比第二n型电极NE2和p型电极PE更靠近基板110，并且在第一n型电极NE1与第二n型电极NE2和p型电极PE之间产生台阶。当在第一n型电极NE1与第二n型电极NE2和p型电极PE之间产生台阶时，多个发光元件LED在转移多个发光元件LED的过程期间可能会发生扭曲。因此，第一n型电极NE1形成为比第二n型电极NE2和p型电极PE厚，以最小化第一n型电极NE1与第二n型电极NE2和p型电极PE之间的台阶。
在这种情况下，与第一绿色发光层GE和第二发光层RE交叠的第二n型电极NE2和p型电极PE可以由透明导电材料，例如锡氧化物(TO)、铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)或铟锌锡氧化物(ITZO)形成。此外，即使第一n型电极NE1由不透明导电材料形成，第一n型电极NE1也不与第一绿色发光层GE和第二发光层RE交叠。因此，第一n型电极NE1不会中断从第一绿色发光层GE和第二发光层RE发射的光的传播。因此，第一n型电极NE1可以由可以形成为具有大的厚度的不透明导电材料，例如金(Au)形成。
同时，第一绿色发光层GE和第二发光层RE独立发射光。例如，当电压仅被施加至第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE之中的第一n型电极NE1和p型电极PE时，第一绿色发光层GE可以借助于电连接至第一n型电极NE1的第一n型半导体层N1和电连接至p型电极PE的第一p型半导体层P1发射光。此外，电压没有被施加至第二n型电极NE2，使得第二发光层RE不发射光。例如，当电压仅被施加至第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE之中的第二n型电极NE2和p型电极PE时，第二发光层RE可以借助于电连接至第二n型电极NE2的第二n型半导体层N2和电连接至p型电极PE的第二p型半导体层P2发射光。此外，电压没有被施加至第一n型电极NE1，使得第一绿色发光层GE不发射光。例如，当电压被施加至第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE中的全部时，第一绿色发光层GE和第二发光层RE可以同时发射光。因此，在电压被施加至p型电极PE的状态下，选择性地向第一n型电极NE1和第二n型电极NE2施加电压，以独立地控制第一绿色发光层GE和第二发光层RE发射光。
接下来，设置包围第一发光元件LED1的绝缘层IL。绝缘层IL可以设置为包围第一发光元件LED1的一部分，以抑制第一n型半导体层N1、第一p型半导体层P1、第二p型半导体层P2以及第二n型半导体层N2的电短路。具体地，绝缘层IL可以覆盖第一n型半导体层N1的整个侧表面和顶表面的一部分、第一绿色发光层GE的整个侧表面、第一p型半导体层P1的整个侧表面和接合层BD的整个侧表面。此外，绝缘层IL可以覆盖第二p型半导体层P2的整个侧表面和顶表面的一部分、第二发光层RE的整个侧表面以及第二n型半导体层N2的整个侧表面和顶表面的一部分。
一起参照图3A、图3C和图3D，在多个发光元件LED之中，第二发光元件LED2包括第一n型半导体层N1、第一蓝色发光层BE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE、第二n型半导体层N2、第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE。与第一发光元件LED1相比，除了包括第一蓝色发光层BE而不是第一绿色发光层GE之外，第二发光元件LED2具有基本上相同的构造。
第一蓝色发光层BE设置在第一n型半导体层N1与第一p型半导体层P1之间。第一蓝色发光层BE被供应有来自第一n型半导体层N1和第一p型半导体层P1的空穴和电子以发射光。例如，第一蓝光发光层BE可以通过从第一n型半导体层N1和第一p型半导体层P1供应的空穴和电子而发射蓝光。第一蓝色发光层BE可以由单层或多量子阱(MQW)结构形成，并且例如，可以由铟镓氮化物(InGaN)、镓氮化物(GaN)等形成，但是不限于此。
在下文中，将参照图4A至图4G描述根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100的制造方法。
图4A至图4G是用于说明根据本公开内容的示例性实施方式的制造晶片的方法的过程图。具体地，图4A至图4G是用于说明在基板110上形成多个发光元件LED的过程的示意性截面图。
参照图4A，在基板110上形成第一外延层EP1。第一外延层EP1用于形成多个发光元件LED，并且具有其中用于形成第一n型半导体层N1、第一绿色发光层GE和第一p型半导体层P1的材料依次层压的结构。替选地，第一外延层EP1可以具有其中用于形成第一n型半导体层N1、第一蓝色发光层BE和第一p型半导体层P1的材料依次层压的结构。在下文中，为了便于描述，通过假设第一外延层EP1包括用于形成第一蓝色发光层BE的材料进行描述，但第一外延层EP1也可以包括用于形成第一绿色发光层GE的材料，并且不限于此。
首先，可以通过在基板110上生长半导体晶体来形成第一n型半导体材料层NL1。接下来，在第一n型半导体材料层NL1上生长半导体晶体以形成第一蓝色发光材料层BEL和第一p型半导体材料层PL1。在这种情况下，可以通过继承(inheriting)第一n型半导体材料层NL1的结晶度来生长第一蓝色发光材料层BEL，并且在第一蓝色发光材料层BEL上生长的第一p型半导体材料层PL1可以通过继承第一蓝色发光材料层BEL的结晶度来生长。因此，第一n型半导体材料层NL1、第一蓝色发光材料层BEL以及第一p型半导体材料层PL1依次生长在基板110上以形成第一外延层EP1。
此时，可以通过金属有机化学气相沉积(MOCVD)、溅射等在基板110上生长第一外延层EP1，但是第一外延层EP1的生长方法不限于此。
接下来，参照图4B，去除与形成多个发光元件LED之中的第一发光元件LED1的区域交叠的第一p型半导体材料层PL1和第一蓝色发光材料层BEL。因此，仅第一n型半导体材料层NL1设置在基板110的与形成第一发光元件LED1的区域交叠的部分区域上。此外，第一n型半导体材料层NL1、第一蓝色发光材料层BEL以及第一p型半导体材料层PL1设置在基板110的与形成第二发光元件LED2的区域交叠的另一部分区域上。
接下来，参照图4C，在基板110上形成第二外延层EP2。第二外延层EP2可以具有其中用于形成第一绿色发光层GE和第一p型半导体层P1的材料依次层压的结构。
首先，可以通过在基板110上生长半导体晶体来形成第一绿色发光材料层GEL。接下来，可以通过在第一绿色发光材料层GEL上生长半导体晶体来形成第一p型半导体材料层PL1’。
同时，第二外延层EP2可以形成在整个基板110上。第一绿色发光材料层GEL和第一p型半导体材料层PL1’形成在整个基板110上，以便覆盖第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1和第一n型半导体材料层NL1。在这种情况下，形成在第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1上的第二外延层EP2的一部分可以被去除以用于下面将描述的第三外延层EP3的接合过程。为了接合第三外延层EP3，第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1和第二外延层EP2的第一p型半导体材料层PL1’需要具有平坦的顶表面。因此，可以去除形成在第一p型半导体材料层PL1上的第二外延层EP2的一部分。因此，仅形成在第一外延层EP1的第一n型半导体材料层NL1上的第二外延层EP2的第一绿色发光材料层GEL和第一p型半导体材料层PL1’可以保留在基板110上。
此外，第二外延层EP2可以仅形成在从第一蓝色发光材料层BEL露出的第一n型半导体材料层NL1上。第二外延层EP2的第一绿色发光材料层GEL和第一p型半导体材料层PL1’可以形成为仅覆盖第一外延层EP1的第一n型半导体材料层NL1。例如，在形成单独的绝缘膜以覆盖第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1，以便不在第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1上生长第二外延层EP2之后，第二外延层EP2可以仅生长在第一n型半导体材料层NL1上。此外，当第二外延层EP2仅生长在第一外延层EP1的第一n型半导体材料层NL1上时，可以省略去除覆盖第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1的第二外延层EP2的一部分的过程。然而，第二外延层EP2的生长区域可以取决于设计而变化，使得其不限于此。
因此，用于形成第一n型半导体层N1、第一蓝色发光层BE、第一p型半导体层P1以及第一发光元件LED1的第一n型半导体层N1的材料可以通过在基板110上生长第一外延层EP1来形成。此外，用于形成第一发光元件LED1的第一绿色发光层GE和第一p型半导体层P1的材料可以通过在基板110上生长第二外延层EP2来形成。
接下来，参照图4D，第三外延层EP3接合至第一外延层EP1和第二外延层EP2上。在第一外延层EP1和第二外延层EP2与第三外延层EP3之间形成接合层BD之后，可以将第三外延层EP3接合至第一外延层EP1和第二外延层EP2。
首先，第三外延层EP3可以形成在临时基板ST上。第三外延层EP3用于形成多个发光元件LED，并且具有其中用于形成第二n型半导体层N2、第二发光层RE和第二p型半导体层P2的材料依次层压的结构。
可以通过在临时基板ST上生长半导体晶体来形成第二n型半导体材料层NL2。接下来，可以通过在第二n型半导体材料层NL2上生长半导体晶体来形成第二发光材料层REL和第二p型半导体材料层PL2。因此，可以通过在临时基板ST上依次生长第二n型半导体材料层NL2、第二发光材料层REL和第二p型半导体材料层PL2来形成第三外延层EP3。
此时，由于第三外延层EP3的生长效率，第三外延层EP3可以形成在临时基板ST上，临时基板ST与在其上生长第一外延层EP1和第二外延层EP2的基板110不同。具体地，包括发射不同颜色光的发光材料层的第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3的生长效率可以取决于基板110的类型而变化。例如，当基板110是镓氮化物基板或蓝宝石基板时，包括第一蓝色发光材料层BEL和第一绿色发光材料层GEL的第一外延层EP1和第二外延层EP2可以容易地生长在基板110上。相比之下，包括发射红光的第二发光材料层REL的第三外延层EP3具有低的生长效率，使得难以生长第三外延层EP3。例如，当基板110是镓砷化物基板或磷酸镓基板时，包括发射红光的第二发光材料层REL的第三外延层EP3可以高效地生长在基板110上。因此，第一外延层EP1和第二外延层EP2可以生长在一个基板110上，并且第三外延层EP3可以生长在临时基板ST上，该临时基板ST不同于在其上生长第一外延层EP1和第二外延层EP2的基板110。
接下来，可以在第三外延层EP3上方或在第一外延层EP1和第二外延层EP2上方形成接合层BD。例如，接合层BD可以形成在第三外延层EP3的第二p型半导体材料层PL2上，或者接合层BD可以形成在第一外延层EP1和第二外延层EP2的第一p型半导体材料层PL1和PL1’上。
接下来，在放置临时基板ST使得第一外延层EP1和第二外延层EP2与第三外延层EP3相对之后，第三外延层EP3与第一外延层EP1和第二外延层EP2可以接合。临时基板ST和基板110被定位成使得第三外延层EP3的第二p型半导体材料层PL2与第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1和第二外延层EP2的第一p型半导体材料层PL1’相对，其中接合层BD在第一外延层EP1的第一p型半导体材料层PL1和第二外延层EP2的第一p型半导体材料层PL1’与第三外延层EP3的第二p型半导体材料层PL2之间。此后，将基板110和临时基板ST接合以接合第一外延层EP1和第二外延层EP2与第三外延层EP3。
参照图4E，在将第一外延层EP1和第二外延层EP2与第三外延层EP3完全接合之后，去除临时基板ST。临时基板ST可以从第三外延层EP3剥离。例如，可以通过激光剥离(LLO)技术从第三外延层EP3剥离临时基板ST。
根据激光剥离技术，当激光照射到临时基板ST上时，激光在第二n型半导体材料层NL2与临时基板ST的界面处被吸收，使得第二n型半导体材料层NL2和临时基板ST可以分离。然而，可以通过除激光剥离技术之外的其他方法来分离临时基板ST，并且不限于此。
接下来，参照图4F，部分蚀刻第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3。第一发光元件LED1的第一n型半导体层N1、第一绿色发光层GE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE和第二n型半导体层N2可以通过蚀刻第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3来形成。第二发光元件LED2的第一n型半导体层N1、第一蓝色发光层BE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE和第二n型半导体层N2可以通过蚀刻第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3来形成。
首先，可以通过蚀刻第三外延层EP3的第二n型半导体材料层NL2和第二发光材料层REL来形成第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中的每一个的第二n型半导体层N2和第二发光层RE。
接下来，可以通过蚀刻从第二n型半导体层N2和第二发光层RE露出的第二p型半导体材料层PL2、接合层BD、第一p型半导体材料层PL1’和第一绿色发光材料层GEL来形成第一发光元件LED1的第二p型半导体层P2、接合层BD、第一p型半导体层P1和第一绿色发光层GE。此外，可以通过以相同的宽度蚀刻从第二n型半导体层N2和第二发光层RE露出的第二p型半导体材料层PL2、接合层BD、第一p型半导体材料层PL1和第一蓝色发光材料层BEL来形成第二发光元件LED2的第二p型半导体层P2、接合层BD、第一p型半导体层P1和第一蓝色发光层BE。
接下来，可以通过蚀刻从第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE露出的第一n型半导体材料层NL1来形成第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中的每一个的第一n型半导体层N1。
因此，通过部分蚀刻第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3，可以形成第一发光元件LED1的第一n型半导体层N1、第一绿色发光层GE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE和第二n型半导体层N2。此外，通过部分蚀刻第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3，可以形成第二发光元件LED2的第一n型半导体层N1、第一蓝色发光层BE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE和第二n型半导体层N2。
最后，参照图4G，形成绝缘层IL以及多个发光元件LED的第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE。
第一n型电极NE1形成在第一发光元件LED1的第一n型半导体层N1上，第二n型电极NE2形成在第二n型半导体层N2上，并且p型电极PE形成在第二p型半导体层P2上。此时，第一n型电极NE1被设置为不与第一绿色发光层GE和第二发光层RE交叠，并且设置为在第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE之中最靠近基板110。在这种情况下，第一n型电极NE1可以由可以形成为具有大的厚度以减少台阶的导电材料例如，诸如金的不透明材料形成。此外，与第一绿色发光层GE和第二发光层RE交叠的第二n型电极NE2和p型电极PE可以由透明材料，例如铟锡氧化物形成，以透射从第一绿色发光层GE和第二发光层RE发射的光。因此，第一n型电极NE1由与第二n型电极NE2和p型电极PE的材料不同的材料形成。此外，它们的厚度不同，使得可以单独执行用于形成第一n型电极NE1的过程以及用于形成第二n型电极NE2和p型电极PE的过程。此时，用于形成第一n型电极NE1的过程以及用于形成第二n型电极NE2和p型电极PE的过程的顺序可以取决于设计而变化。
类似于第一发光元件LED1，第一n型电极NE1形成在第二发光元件LED2的第一n型半导体层N1上，并且第二n型电极NE2形成在第二n型半导体层N2上。此外，p型电极PE形成在第二p型半导体层P2上。此时，在第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE之中，不与第一蓝色发光层BE和第二发光层RE交叠并且最靠近基板110的第一n型电极NE1可以由诸如金的不透明材料形成。此外，第一n型电极NE1可以形成为具有相对厚的厚度。此外，与第一蓝色发光层BE和第二发光层RE交叠的第二n型电极NE2和p型电极PE可以由诸如铟锡氧化物的透明材料形成，以透射从第一蓝色发光层BE和第二发光层RE发射的光。
此外，第一发光元件LED1的第一n型电极NE1和第二发光元件LED2的第一n型电极NE1可以由相同的材料并通过相同的过程形成。此外，第一发光元件LED1的第二n型电极NE2和p型电极PE以及第二发光元件LED2的第二n型电极NE2和p型电极PE可以由相同的材料并通过相同的过程形成。
接下来，形成包围第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的绝缘层IL。绝缘层IL可以覆盖除第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE的一部分之外的其余的第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。
同时，可以在形成第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE之前形成绝缘层IL。此外，可以在形成第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE之后形成绝缘层IL。例如，形成覆盖第一n型半导体层N1、第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE、第一p型半导体层P1、接合层BD、第二p型半导体层P2、第二发光层RE和第二n型半导体层N2的绝缘层IL。在形成绝缘层IL之后，可以形成露出第一n型半导体层N1、第二n型半导体层N2和第二p型半导体层P2的顶表面的一部分的接触孔。此外，第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE被形成为填充在绝缘层IL中形成的接触孔中以完成在其上形成有第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的晶片100的形成过程。例如，在第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE中的全部都形成的状态下，绝缘层IL形成在整个基板110上，并且形成从绝缘层IL露出第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE的接触孔。通过这样做，完成了在其上形成有第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的晶片100的形成过程。然而，形成绝缘层IL的顺序可以取决于设计而变化，但是其不限于此。
在根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100中，发射红光、绿光和蓝光的多个发光元件LED一起形成在一个基板110上以简化转移过程。在一个基板110上，包括发射绿光的第一绿色发光层GE和发射红光的第二发光层RE的第一发光元件LED1以及包括发射蓝光的第一蓝色发光层BE和发射红光的第二发光层RE的第二发光元件LED2可以一起形成。具体地，包括容易生长的第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE的第一外延层EP1和第二外延层EP2生长在一个基板110上。此外，包括生长在临时基板ST上的第二发光层RE的第三外延层EP3生长在临时基板ST上。此外，在第一外延层EP1和第二外延层EP2与第三外延层EP3之间形成接合层BD，以将第三外延层EP3接合至第一外延层EP1和第二外延层EP2。此外，多个第一外延层EP1、第二外延层EP2和第三外延层EP3被图案化，并且形成电极以形成多个发光元件LED。因此，在根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100中，可以在一个基板110上形成包括红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层的发光元件LED。例如，在分别在不同基板上形成包括红色发光层的发光元件、包括绿色发光层的发光元件和包括蓝色发光层的发光元件之后，当发光元件被转移至背板时，增加了转移过程的次数。此外，可能出现多个发光元件的对准误差。相比之下，在根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100中，包括红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层的多个发光元件LED形成在一个基板110上以一次转移至背板上。因此，可以最小化红色发光层、绿色发光层和蓝色发光层之间的对准误差，简化转移过程并且可以降低成本。
在根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100中，第一发光元件LED1包括竖直层压的第一绿色发光层GE和第二发光层RE，并且第二发光元件LED2包括竖直层压的第一蓝色发光层BE和第二发光层RE。因此，可以减少由多个发光元件LED占据的面积。具体地，作为红色发光层的第二发光层RE与第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE不设置在同一平面上，而是设置在第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE上。因此，可以减少由第二发光层RE占据的基板110的面积。如果第二发光层RE与第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE设置在同一平面上，则需要确保要设置第二发光层RE的基板110上的空间。因此，可以在一个基板110上形成的发光元件LED的数目可能受到限制。相比之下，在根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100中，第一绿色发光层GE和第一蓝色发光层BE与第二发光层RE竖直层压以减少由第二发光层RE占据的面积。此外，可以增加可以形成在一个基板110上的发光元件LED的数目。因此，在根据本公开内容的示例性实施方式的晶片100中，发射不同颜色光的发光层被层压，以减少由一个发光元件LED占据的面积并且容易促进空间利用。
图5是根据本公开内容的另一实施方式的晶片的截面图。与图1至图3D的晶片100相比，仅图5的晶片500的接合层BD’和p型电极PE’不同，而其他构造基本上相同，使得将省略冗余描述。
参照图5，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的接合层BD’可以由具有高透射率的非导电材料形成。接合层BD’由诸如苯并环丁烯(BCB)的树脂形成，以接合第一p型半导体层P1和第二p型半导体层P2。
同时，当接合层BD’由非导电材料形成时，p型电极PE’穿过第二p型半导体层P2和接合层BD’以电连接至第一p型半导体层P1。具体地，当接合层BD’由非导电材料形成时，在其间设置有接合层BD’的第二p型半导体层P2和第一p型半导体层P1可以电绝缘。因此，为了将设置在第二p型半导体层P2的顶表面上的p型电极PE’电连接至第一p型半导体层P1，露出第一p型半导体层P1的接触孔可以形成在第二p型半导体层P2和接合层BD’上。此外，p型电极PE’可以借助于接触孔电连接至第一p型半导体层P1。
在根据本公开内容的另一示例性实施方式的晶片500中，p型电极PE’可以取决于接合层BD和BD’的材料来设计。例如，和图1至图3D的晶片100一样，如果接合层BD由导电材料形成，则p型电极PE接触第二p型半导体层P2的顶表面以电连接至第一p型半导体层P1和第二p型半导体层P2。相比之下，和图5的晶片500一样，如果接合层BD’由非导电材料形成，则p型电极PE’的一部分穿过第二p型半导体层P2和接合层BD’以电连接至第一p型半导体层P1。因此，考虑到接合层BD和BD’的材料，可以以各种方式设计p型电极PE’与第一p型半导体层P1和第二p型半导体层P2的电连接方法。
图6A至图6D是示出了根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置的视图。
可以使用参照图1至图5描述的发光元件LED制造显示装置700。在图6A中，为了便于描述，在显示装置700的部件之中，仅示出了显示面板PN和多个像素PX。
显示面板PN可以包括显示区域AA和非显示区域NA。显示区域AA是显示图像的区域。在显示区域AA中，可以设置用于表示图像的多个像素PX和用于驱动多个像素PX的电路。该电路可以包括薄膜晶体管TFT、电容器、布线等。例如，该电路可以包括诸如驱动晶体管、开关晶体管、存储电容器、栅极线和数据线的部件，但是不限于此。非显示区域NA是不显示图像并且设置用于驱动设置在显示区域AA中的像素PX的驱动IC、布线等的区域。例如，在非显示区域NA中，可以设置栅极驱动器IC、数据驱动器IC等。虽然在图6A中示出了非显示区域NA包围显示区域AA，非显示区域NA也可以是从显示区域AA的一侧延伸的区域，但是不限于此。
多个像素PX设置在显示区域AA中。像素PX中的每一个可以被构造成包括参照图1至图5描述的发光元件LED。通常，一个像素PX被构造成包括红色发光元件、绿色发光元件和蓝色发光元件，使得本公开内容的像素PX可以被构造成包括图1至图5的两个或更多个发光元件LED。
图6B示出了其中在每一个像素PX中设置图1至图5的两个发光元件LED的显示装置700。发光元件LED可以平行地设置在一个像素PX中。发光元件LED可以是图3中所示的第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。也就是说，一个像素PX使用两个发光元件发射红光、绿光和蓝光，并且可以通过其组合来实现各种颜色。因此，根据像素PX的结构，增加了空间利用率，并且当像素结构用于透明显示装置时，可以显著地提高开口率。此外，在采用该像素PX结构的显示装置中，如上所述，转移发光元件LED的过程减少了1/3，使得可以节省生产成本。同时，可以取决于示例性实施方式不同地构造设置在一个像素PX中的发光元件LED的数目。
图6C是示出了其中设置了两个发光元件LED的像素PX的连接结构的示例。两个发光元件LED可以连接至预定像素电路以被驱动。像素电路利用诸如2T1C或7T1C的已知结构来实现以驱动发光元件LED。如图6B中所示，设置在一个像素PX中的两个发光元件LED1和LED2可以如下连接至像素电路。
两个发光元件LED的p型电极PE连接至高电位电压VDD，并且两个发光元件LED的n型电极NE1和NE2连接至单独的驱动晶体管。这种结构也被称为共阳极结构。
此时，高电位电压VDD借助于公共电极AE供应至第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的p型电极PE。同时，i)第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的红色发光层RE通过与其相关联的第一连接单元CEr连接至驱动晶体管TFT_R，以被控制。此外，ii)第一发光元件LED1的绿色发光层GE由与其相关联的驱动晶体管TFT_G控制。此时，第一发光元件LED1的第一n型电极NE1通过第二连接单元CEg连接至驱动晶体管TFT_G的源极/漏极。此外，iii)第二发光元件LED2的蓝色发光层BE由与其相关联的驱动晶体管TFT_B控制。此时，第二发光元件LED2的第一n型电极NE1通过第三连接单元CEb连接至驱动晶体管TFT_B的源极/漏极。
示意性地示出如图6C中所示的连接结构的等效电路在图6D中示出。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2各自包括两种类型的发光元件，使得一个像素PX驱动总共四个发光元件以发射光。四个发光元件的阳极连接至同一电源VDD，并且四个发光元件的阴极分别连接至驱动晶体管TFT_R、TFT_G和TFT_B。此时，在第一发光元件LED1和第二发光元件LED2两者中均包括的发光层(例如，红色发光层)可以由相同的驱动晶体管(例如，TFT_R)控制。此外，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中包括的不同发光层(例如，绿色发光层和蓝色发光层)可以由不同的驱动晶体管(例如，TFT_G和TFT_B)控制。
图7A至图7C是示出了根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置的截面图。
显示装置可以被制造为包括参照图1至图5描述的多个发光元件LED。图7A是沿图6C的线A-A’截取的截面图；图7B是沿图6C的线B-B’截取的截面图；以及图7C是沿图6C的线C-C’截取的截面图。在下文中，将参照图7A至图7C进行描述。
根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置700包括基板710以及第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。基板710包括设置有多个像素PX的显示区域AA和在显示区域附近的非显示区域NA。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2设置在多个像素中的每一个中。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2是发射两种或更多种颜色的光的发光元件。例如，第一发光元件LED1可以发射绿光和红光，并且第二发光元件LED2可以发射蓝光和红光。
基板710是用于支承显示装置700的部件的支承构件，并且可以由绝缘材料构造。例如，基板710可以由玻璃、树脂等形成。此外，基板710可以被构造成包括诸如聚合物或聚酰亚胺(PI)的塑料，或者可以由具有柔性的另一种材料形成。
在基板710上设置驱动晶体管720R、720G和720B。驱动晶体管720R、720G和720B可以用作显示装置700的驱动元件。驱动晶体管720R、720G和720B包括栅极电极721R、721G、721B、有源层722R、722G、722B、源极电极723R、723G、723B和漏极电极724R、724G、724B。
栅极电极721R、721G、721B设置在基板710上。栅极电极721R、721G、721B可以由诸如铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钛(Ti)或其合金的导电材料形成，但是不限于此。
在栅极电极721R、721G、721B上设置栅极绝缘层711。栅极绝缘层711是使栅极电极721R、721G、721B与有源层722R、722G和722B绝缘的层，并且由绝缘材料形成。例如，栅极绝缘层711可以由硅氧化物(SiOx)或硅氮化物(SiNx)的单层或双层构造，但是不限于此。
在栅极绝缘层711上设置有源层722R、722G、722B。例如，有源层722R、722G、722B可以由氧化物半导体、非晶硅、多晶硅等形成，但是不限于此。
在有源层722R、722G、722B上设置源极电极723R、723G、723B以及漏极电极724R、724G和724B，以彼此间隔开。源极电极723R、723G、723B以及漏极电极724R、724G和724B可以电连接至有源层722R、722G、722B。源极电极723R、723G、723B以及漏极电极724R、724G和724B可以由诸如铜(Cu)、铝(Al)、钼(Mo)、钛(Ti)或其合金的导电材料形成，但是不限于此。
同时，根据示例性实施方式，示出了在驱动晶体管720R、720G、720B中，栅极电极721R、721G、721B设置在最低部，有源层722R、722G、722B设置在栅极电极721R、721G、721B上，并且源极电极723R、723G、723B以及漏极电极724R、724G和724B设置在有源层722R、722G、722B上。然而，驱动晶体管的结构不限于此。
在栅极绝缘层711上设置公共线AL。公共线AL可以将公共电力(例如，VDD)传输至第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。公共线AL可以由与源极电极723R、723G、723B以及/或者漏极电极724R、724G和724B相同的材料并通过相同的过程形成。相比之下，公共线AL可以在与栅极电极721R、721G、721B相同的层上由与栅极电极721R、721G、721B相同的材料形成。
在驱动晶体管720R、720G、720B上设置第一绝缘层712。第一绝缘层712保护驱动晶体管720R、720G、720B。第一绝缘层712可以由诸如苯并环丁烯或感光亚克力的有机材料形成。
第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以设置在第一绝缘层712上。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以借助于形成在第一绝缘层712中的接触孔电连接至驱动晶体管720R、720G、720B和公共电极AE。同时，在图7A中，示出了第一发光元件LED1和第二发光元件LED2设置在第一绝缘层712上。然而，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以设置在没有被图案化并且具有平坦的顶表面的第一绝缘层712上。
在第一绝缘层712上设置第二绝缘层713。第二绝缘层713可以由诸如苯并环丁烯或感光亚克力的有机材料形成。尽管在图7A中示出了第二绝缘层713不覆盖第一发光元件LED1和第二发光元件LED2，但取决于实现示例，第二绝缘层713也可以覆盖第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。在这种情况下，第二绝缘层713覆盖第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的上部以进行保护。为了覆盖发光二极管，当第二绝缘层713的高度太高时，可以将第二绝缘层713分成两层或更多层。在这种情况下，还可以在第二绝缘层713上方设置附加绝缘层。尽管在图7A中，层压结构还包括附加绝缘层，但是为了便于描述，省略了设置在第二绝缘层713上的附加绝缘层。第二绝缘层713和附加绝缘层可以保护发光元件和像素电路免受外部冲击。
第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以是具有参照图1至图5描述的结构的多个发光元件。也就是说，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中的每一个可以包括：设置在基板710上的第一n型半导体层N1；设置在第一n型半导体层N1上的第一发光层GE、BE；设置在第一发光层GE、BE上的p型半导体层P1、P2；设置在p型半导体层P1、P2上的第二发光层RE；设置在第二发光层RE上的第二n型半导体层N2；设置在p型半导体层P1、P2上的p型电极PE；设置在第一n型半导体层N1上的第一n型电极NE1；以及设置在第二n型半导体层N2上的第二n型电极NE2。
此外，p型半导体层可以包括设置在第一发光层GE、BE上的第一p型半导体层P1和设置在第一p型半导体层P1上的第二p型半导体层P2。此时，整个第二p型半导体层P2、整个第一p型半导体层P1和整个第一发光层GE、BE可以与第一n型半导体层N1交叠。此外，整个第二n型半导体层N2和整个第二发光层RE可以与第二p型半导体层P2交叠。
通过这种布置，第一n型电极NE1设置在不与第一发光层GE、BE交叠的第一n型半导体层N1上，并且p型电极PE设置在不与第二发光层RE交叠的第二p型半导体层P2上。在平面图中，第二n型电极NE2可以设置在第一n型电极NE1与p型电极PE之间。
第一发光元件LED1和第二发光元件LED2具有上面提到的共阳极结构以被连接至像素电路。也就是说，两个发光元件LED1和LED2的p型电极PE连接至相同的公共电极，并且两个发光元件LED1和LED2的n型电极NE1和NE2可以连接至单独的驱动晶体管。
作为共阳极结构的示例，如图7A中所示，第一发光元件LED1的p型电极PE和第二发光元件LED2的p型电极PE连接至相同的公共电极AE。公共电极AE连接至公共线AL以向第一发光元件LED1和第二发光元件LED2传输高电位电压(VDD)。此时，公共电极AE可以借助于第一绝缘层712的接触孔与公共线AL接触。公共电极AE可以由透明金属氧化物，例如铟锡氧化物(ITO)、铟镓锌氧化物(IGZO)或铟镓氧化物(IGO)形成，但是不限于此。
第一发光元件LED1的第二n型电极NE2可以连接至晶体管720R，该晶体管720R控制第一发光元件LED1的第二发光层RE的发射。此外，第二发光元件LED2的第二n型电极NE2可以连接至晶体管720R，该晶体管720R控制第二发光元件LED2的第二发光层RE的发射。此时，如图7B中所示，控制第一发光元件LED1的第二发光层RE的发射的晶体管和控制第二发光元件LED2的第二发光层RE的发射的晶体管可以是相同的晶体管720R。此时，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的第二发光层RE通过第一连接单元CEr连接至与其相关联的驱动晶体管720R，以被控制。
同时，如图7C中所示，第一发光元件LED1的第一n型电极NE1连接至晶体管720G，该晶体管720G控制第一发光元件LED1的第一发光层GE的发射。此外，第二发光元件LED2的第一n型电极NE1连接至晶体管720B，该晶体管720B控制第二发光元件LED2的第一发光层BE的发射。此时，第一发光元件LED1的第一n型电极NE1通过第二连接单元CEg连接至驱动晶体管720G。此外，第二发光元件LED2的第一n型电极NE1可以通过第三连接单元CEb连接至驱动晶体管720B。
借助于这种连接，当电压被施加至第一n型电极NE1和p型电极PE时，在第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中，第一发光层GE、BE可以发射光。此外，在第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中，当电压被施加至第二n型电极NE2和p型电极PE时，第二发光层RE可以发射光。此外，在第一发光元件LED1和第二发光元件LED2中，当电压被施加至第一n型电极NE1、第二n型电极NE2和p型电极PE时，第一发光层GE、BE和第二发光层RE可以发射光。
尽管在附图中未示出，但是显示装置700还可以包括设置为与发光元件交叠的反射层。反射层将从发光元件发射的光反射到外部以提高显示装置700的光学效率。
第一连接单元CEr、第二连接单元CEg和第三连接单元CEb可以设置在第二绝缘层713上。此时，第一连接单元CEr、第二连接单元CEg和第三连接单元CEb可以借助于第一绝缘层712和第二绝缘层713的接触孔将驱动晶体管720R、720G和720B电连接至第一发光元件LED1和第二发光元件LED2。第一连接单元CEr、第二连接单元CEg和第三连接单元CEb可以由诸如铟锡氧化物(ITO)、铟镓锌氧化物(IGZO)或铟镓氧化物(IGO)的透明金属氧化物形成，但是不限于此。
图8A是示出了其中设置了两个发光元件LED的像素PX的连接结构的另一示例。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2可以借助于不同的连接单元CEr1和CEr2连接至驱动晶体管。例如，第一发光元件LED1的第二n型电极NE2可以通过第一子连接单元CEr1连接至驱动晶体管。此外，第二发光元件LED2的第二n型电极NE2可以通过第二子连接单元CEr2连接至驱动晶体管。通过这样做，可以单独控制第一发光元件LED1和第二发光元件LED2的红色发光层。
此外，第一发光元件LED1的绿色发光层GE和第二发光元件LED2的蓝色发光层BE可以利用图6D的相同结构连接至驱动晶体管。
示意性地示出了如图8A中所示的连接结构的等效电路在图8B中示出。第一发光元件LED1和第二发光元件LED2各自包括两种类型的发光元件，使得一个像素PX驱动总共四个发光元件以发射光。四个发光元件的阳极连接至同一电源VDD，并且四个发光元件的阴极分别连接至驱动晶体管TFT_R、TFT_G和TFT_B。此时，第一发光元件LED1和第二发光元件LED2两者中均包括的发光层(例如，第二发光层)可以由不同的驱动晶体管(例如，TFT_R1和TFT_R2)控制。
如上所述，与具有相关技术的结构的显示装置相比，根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置可以用减少的数目的发光元件构造像素，使得增加了空间利用率，并且当应用于透明显示装置时，可以显著提高开口率。此外，在该显示装置中，与具有相关技术的结构的显示装置相比，减少了转移发光元件LED的过程，使得可以节省生产成本。此外，在根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置中，减少了用于光源单元的空间，使得可以确保黑色区域(black area)大于相关技术的结构的黑色区域。因此，根据本公开内容的示例性实施方式的显示装置还可以提高对比度。
本公开内容的示例性实施方式还可以描述如下：
根据本公开内容的一方面，提供了一种发光元件。该发光元件包括：第一n型半导体层；设置在第一n型半导体层上的第一发光层；设置在第一发光层上的第一p型半导体层；设置在第一p型半导体层上的第二p型半导体层；设置在第一p型半导体层与第二p型半导体层之间的接合层；设置在第二p型半导体层上的第二发光层；设置在第二发光层上的第二n型半导体层；设置在第二p型半导体层上的p型电极；设置在第一n型半导体层上的第一n型电极；以及设置在第二n型半导体层上的第二n型电极。
第一n型半导体层的一部分可以从第一发光层、第一p型半导体层、第二p型半导体层、第二发光层和第二n型半导体层向外突出。第一n型电极可以设置在第一n型半导体层的从第一发光层和第二发光层向外突出的该部分上。
整个第二p型半导体层可以与第一发光层交叠。第二p型半导体层的一部分可以从第二发光层和第二n型半导体层向外突出。p型电极可以设置在第二p型半导体层的从第二发光层向外突出的部分上。
第一n型电极的厚度可以大于第二n型电极的厚度。
第一n型电极可以由不透明导电材料形成。第二n型电极可以由透明导电材料形成。
接合层可以由具有高透射率的导电材料形成。p型电极可以借助于第二p型半导体层和接合层电连接至第一p型半导体层。
接合层可以由具有高透射率的非导电材料形成。p型电极的一部分可以穿过第二p型半导体层和接合层以与第一p型半导体层接触。
第一发光层可以是绿色发光层和蓝色发光层中之一。第二发光层可以是红色发光层。
根据本公开内容的另一方面，提供了一种显示装置。该显示装置包括：基板，其包括设置有多个像素的显示区域和在显示区域附近的非显示区域；以及第一发光元件和第二发光元件，所述第一发光元件和所述第二发光元件设置在多个像素中的每一个像素中。第一发光元件和第二发光元件中的每一个包括：设置在基板上的第一n型半导体层；设置在第一n型半导体层上的第一发光层；设置在第一发光层上的p型半导体层；设置在p型半导体层上的第二发光层；设置在第二发光层上的第二n型半导体层；设置在p型半导体层上的p型电极；设置在第一n型半导体层上的第一n型电极；以及设置在第二n型半导体层上的第二n型电极。
p型半导体层可以包括：设置在第一发光层上的第一p型半导体层；以及设置在第一p型半导体层上的第二p型半导体层。
整个第二p型半导体层、整个第一p型半导体层和整个第一发光层可以与第一n型半导体层交叠。整个第二n型半导体层和整个第二发光层可以与第二p型半导体层交叠。
第一n型电极可以设置在不与第一发光层交叠的第一n型半导体层上。p型电极可以设置在不与第二发光层交叠的第二p型半导体层上。在平面图中，第二n型电极可以设置在第一n型电极与p型电极之间。
第一发光元件的p型电极和第二发光元件的p型电极可以连接至相同的公共电极。
第一发光元件的第一n型电极可以连接至控制第一发光元件的第一发光层的发射的晶体管。第二发光元件的第一n型电极可以连接至控制第二发光元件的第一发光层的发射的晶体管。
第一发光元件的第二n型电极可以连接至控制第一发光元件的第二发光层的发射的晶体管。第二发光元件的第二n型电极可以连接至控制第二发光元件的第二发光层的发射的晶体管。
控制第一发光元件的第二发光层的发射的晶体管和控制第二发光元件的第二发光层的发射的晶体管可以是相同的晶体管。
当电压被施加至第一n型电极和p型电极时，第一发光层可以发射光。当电压被施加至第二n型电极和p型电极时，第二发光层可以发射光。当电压被施加至第一n型电极、第二n型电极和p型电极时，第一发光层和第二发光层可以发射光。
第一发光元件可以从第一发光层发射绿光以及从第二发光层发射红光。第二发光元件可以从第一发光层发射蓝光以及从第二发光层发射红光。
尽管已经参照附图详细描述了本公开内容的示例性实施方式，但是本公开内容不限于此，并且可以在不脱离本公开内容的技术构思的情况下以许多不同的形式体现。因此，提供本公开内容的示例性实施方式仅用于说明性目的，而不旨在限制本公开内容的技术构思。本公开内容的技术构思的范围不限于此。因此，应当理解，上述示例性实施方式在所有方面都是说明性的，并且不限制本公开内容。本公开内容的保护范围应基于所附权利要求来理解，并且其等同范围内的所有技术构思均应被理解为落入本公开内容的范围内。

Claims (19)

1.一种发光元件，包括：
第一n型半导体层；
设置在所述第一n型半导体层上的第一发光层；
设置在所述第一发光层上的第一p型半导体层；
设置在所述第一p型半导体层上的第二p型半导体层；
设置在所述第一p型半导体层与所述第二p型半导体层之间的接合层；
设置在所述第二p型半导体层上的第二发光层；
设置在所述第二发光层上的第二n型半导体层；
设置在所述第二p型半导体层上的p型电极；
设置在所述第一n型半导体层上的第一n型电极；以及
设置在所述第二n型半导体层上的第二n型电极。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一n型半导体层的一部分从所述第一发光层、所述第一p型半导体层、所述第二p型半导体层、所述第二发光层和所述第二n型半导体层向外突出，并且所述第一n型电极设置在所述第一n型半导体层的从所述第一发光层和所述第二发光层向外突出的该部分上。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其中，整个所述第二p型半导体层与所述第一发光层交叠，所述第二p型半导体层的一部分从所述第二发光层和所述第二n型半导体层向外突出，并且所述p型电极设置在所述第二p型半导体层的从所述第二发光层向外突出的该部分上。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一n型电极的厚度大于所述第二n型电极的厚度。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其中，所述第一n型电极由不透明导电材料形成，并且所述第二n型电极由透明导电材料形成。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述接合层由具有高透射率的导电材料形成，并且所述p型电极借助于所述第二p型半导体层和所述接合层电连接至所述第一p型半导体层。
7.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述接合层由具有高透射率的非导电材料形成，并且所述p型电极的一部分穿过所述第二p型半导体层和所述接合层以与所述第一p型半导体层接触。
8.根据权利要求1所述的发光元件，其中，所述第一发光层是绿色发光层和蓝色发光层中之一，并且所述第二发光层是红色发光层。
9.一种显示装置，包括：
基板，其包括设置有多个像素的显示区域和在所述显示区域附近的非显示区域；以及
设置在所述多个像素中的每一个中的第一发光元件和第二发光元件，
其中，所述第一发光元件和所述第二发光元件中的每一个包括：
设置在所述基板上的第一n型半导体层；
设置在所述第一n型半导体层上的第一发光层；
设置在所述第一发光层上的p型半导体层；
设置在所述p型半导体层上的第二发光层；
设置在所述第二发光层上的第二n型半导体层；
设置在所述p型半导体层上的p型电极；
设置在所述第一n型半导体层上的第一n型电极；以及
设置在所述第二n型半导体层上的第二n型电极。
10.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述p型半导体层包括：
设置在所述第一发光层上的第一p型半导体层；以及
设置在所述第一p型半导体层上的第二p型半导体层。
11.根据权利要求10所述的显示装置，其中，整个所述第二p型半导体层、整个所述第一p型半导体层和整个所述第一发光层与所述第一n型半导体层交叠，并且整个所述第二n型半导体层和整个所述第二发光层与所述第二p型半导体层交叠。
12.根据权利要求11所述的显示装置，其中，所述第一n型电极设置在不与所述第一发光层交叠的所述第一n型半导体层上，所述p型电极设置在不与所述第二发光层交叠的所述第二p型半导体层上，并且在平面图中，所述第二n型电极设置在所述第一n型电极与所述p型电极之间。
13.根据权利要求12所述的显示装置，其中，所述第一发光元件的p型电极和所述第二发光元件的p型电极连接至相同的公共电极。
14.根据权利要求13所述的显示装置，其中，所述第一发光元件的第一n型电极连接至控制所述第一发光元件的第一发光层的发射的晶体管，并且所述第二发光元件的第一n型电极连接至控制所述第二发光元件的第一发光层的发射的晶体管。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述第一发光元件的第二n型电极连接至控制所述第一发光元件的第二发光层的发射的晶体管，并且所述第二发光元件的第二n型电极连接至控制所述第二发光元件的第二发光层的发射的晶体管。
16.根据权利要求15所述的显示装置，其中，控制所述第一发光元件的第二发光层的发射的晶体管和控制所述第二发光元件的第二发光层的发射的晶体管是相同的晶体管。
17.根据权利要求9所述的显示装置，其中，当电压被施加至所述第一n型电极和所述p型电极时，所述第一发光层发射光，
当电压被施加至所述第二n型电极和所述p型电极时，所述第二发光层发射光，以及
当电压被施加至所述第一n型电极、所述第二n型电极和所述p型电极时，所述第一发光层和所述第二发光层发射光。
18.根据权利要求9所述的显示装置，其中，所述第一发光元件从所述第一发光层发射绿光以及从所述第二发光层发射红光，并且所述第二发光元件从所述第一发光层发射蓝光以及从所述第二发光层发射红光。
19.根据权利要求10所述的显示装置，其中，所述第一发光元件和所述第二发光元件中的每一个还包括设置在所述第一p型半导体层与所述第二p型半导体层之间的接合层。
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