200823819 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關於一種可進行彩色顯示之發光元件，主 要係於一透光基板上設置有複數個發光二極體、螢光層及^ 彩色光阻，藉此以達到彩色顯示之目的。 【先前技術】 發光二極體(LED ; Light Emitting Diode)係為一種由半 導體材料所製作而成的發光元件，透過半導體材料的選擇 可順利將電能轉換成為光能。由於發光二極體具有體積 小、使用壽命長、驅動電壓低、反應速率快及抗震等特佳， 可輕易的與我們周遭的生活用品進行結合，並作為照明"或 顯示之用途。 一 一般以發光二極體進行彩色顯示之構造係如第丄圖所 示，主要係將可產生不同色光之發光二極體進行排列，例 =於單一畫素10中係包括有一第一發光二極體11、一第 =發光二極體13及一第三發光二極體15,並使得第一發光 ^極體11為一可以產生紅色光源S1之發光二極體；^二 極體13為—可產生綠色光源s2之發光二極體；而 —,光二極體15則為-可產生藍色光源S3之發光二栢 ^S2 83 ^ 乂使付早一晝素10達到產生彩色光源之目的。 :恭為I使得第發光二極體n、第二發光二極體13及第 -又光—極n 15產生不同色光，便要選擇不同的材料製作 5 200823819 各個發光二極體11/13/15，例如，第一發光二極體n係由 磷化鋁鎵銦(AlGalnP)所製成，並可用以產生一紅色光源 S1，第二發光二極體13由氮化銦鎵(InGaN)所製成，並可 用以產生一綠色光源S2;而第三發光二極體係由氮化鎵 (GaN)所製成，並可用以產生_藍色光源幻。 然而’對不同材料所製造而成的發光二極體來說，其 發光焭度衰減的速率及使用壽命皆有所差異，在經過一段 時間的使用後，將可能導致單一畫素1〇所產生之色光產生 色偏，例如，單一畫素1〇内所產生之色光係為紅色光源 S1、綠色光源S2及藍色光源S3之混合，在經過一段時間 的使用後，由於藍色光之衰減速率較快將導致單一晝素忉 所產生之色光有偏紅色的情形發生。 此外，在設置各個發光二極體11/13/15時，必須將各 個發光二極體11/13/15分別設置於一供電基板上（未顯 示），將會增加製程的困難度及成本。而第一發光二極體 11、第一發光二極體13及第三發光二極體15之間的隔離 通道14的大小亦會受到侷限，例如，為了降低製程的困難 度，便要適度增加隔離通道14的寬度，在隔離通道14寬 度增加的同時則會造成單一晝素1〇上的混光效果不佳，而 不利於顯示面板之解析度的提高。 【發明内容】 為此’如何針對上述習用構造所遭遇的問題，設計出 種可進行全彩顯示之發光元件，不僅可有效提高發光元 6 200823819 件之製作效率，並可避免色偏之情形產生，此即為本發明 之發明重點。 本發明之主要目的，在於提供一種可進行彩色顯示之 ‘ 發光元件，其中係將複數個發光二極體設置於—相同的透 • 光基板上，並形成一發光二極體陣列，藉此將可有效提高 單位面積上發光二極體之設置數量’而有利發光二極體陣 列之顯示品質及解析度的提昇者。 • 本發明之次要目的，在於提供一種可進行彩色顯示之 發光元件，係包括有一螢光層及至少一彩色光阻，並藉此 以達到彩色顯示之目的，可避免如習用構造一般有色偏之 情形產生。 本發明之又一目的，在於提供一種可進行彩色顯示之 發光元件，其主要係以一曝光顯影及蝕刻製程於一透光基 板上設置有複數個發光二極體，而形成一發光二極體陣 列，藉此將有利於製程效率之提昇者。 • 本發明之又一目的，在於提供一種可進行彩色顯示之 發光元件，其中係可將設置於相同透光基板之發光二極體 陣列，於單一製程步驟中以覆晶方式與供電基板進行連 接，而有利於製程步驟之減化者。 本發明之又一目的，在於提供一種可進行彩色顯示之 發光元件，其中各個發光二極體之排列方式較為整齊，而 有利於以發光二極體陣列作為顯示螢幕。 為此，為達成上述目的，本發明提供一種可進行彩色 顯示之發光元件，其主要結構係包括有：一透光基板；複 200823819 數個發光二極體’設置於透光基板之第—表面上，盆中相 鄰之發光二極體之間係存在有一隔離通道，又，發光二極 體係包含有-第—材料層及—第二材料層之層疊:並於第 -材料層上設置有至少一第一電極，而第二材料層上則設 置有至少-第H -螢光層’係設置於透光基板之第 二表面上；至少一彩色光阻，係設置於螢光層上；及一供
電基板’供電基板上係設置有至少_供電電路，而發光二 極體係以-覆晶之方式設置於供f基板上，並以第一電極 及第二電極與供電基板上之供電電路電性相連接。 本發明尚提供另-種可進行彩色顯示之發光元件，於 -單-晝素中係包括有：—透光基板；至少三個發光二極 體’設置於絲基板之第—表面上，其中相鄰之發光二極 體之間係存在有-隔離通道，又，發光二極體係包含有一 第-材料層及1二材料層之層疊，並於第—材料層上設 置有至少-第-電極’而第二材料層上則設置有至少一第 二電極；-螢光層’係設置於透光基板之第二表面，並位 於-個發光-極體中之任兩個發光二極體的垂直延伸位 至>、I色光阻’係設置於螢光層上；及—供 ，=板上係設置有至少—供電電路，而發光二極體係以 设BB之方U於供電基板上，並以第—電極及第二電 虽與供電基板上之供電電路電性相連接。 【實施方式】 首先’凊餐閱第2圖所示，係為本發明—較佳實施例 8 200823819 之發光元件的剖面示意圖。如圖所示，本發明所述之發光 元件20主要係於一透光基板21的第一表面211上設置有 複數個發光二極體23，其中，發光二極體23係包括有第一 材料層231及弟二材料層233之層疊。並於各個相鄰之發 光一極體23之間存在有一隔離通道24，且該隔離通道24 係由第二材料層233延伸至透光基板31之第一表面311。 發光二極體23之第一材料層231的部分表面係設置有至少 一第一電極251，而第二材料層233之部分表面上則設置有 至少一第二電極253。 第一材料層231係為一 N型半導體材料，而第二材料 層233則為一 P型半導體材料，並於第一材料声mi及證 二材料請之間自然形成有一⑽介面材： 極體23係可選擇由氮化鎵（GaN)、氮化銦鎵〇nGaN)或氮 化鋁鎵（AlGaN)等材質所製成，而為一可產生誃色光 發光二極體。當第-電極251及第二電極253之間存在有 一電壓差時，將致使該發光二極體23產生光源。 供電基板29上係設置有至少一供電電路27，其中各個 發光一極體23之第一電極251及第二電極253係透過一導 電黏固層28而與該供電電路27相連接。藉此可將供電電 路27上之電源訊號傳遞至發光二極體23，並達到發光二: 體23發光之目的，而該發光二極體23亦可以一覆酽 (Flip-chip)方式設置於供電基板29上。其中，導電勒: 層28係可為綱、共金、金對金、金球對金或金球對金 姑皙所鈿忠。 200823819 為了達到彩色顯示之目的，本發明尚於透光基板21之 第二表面213上均勻設置有一螢光層26，並於螢光層26上 設置有至少一彩色光阻22，例如，第一彩色光阻221、第 二彩色光阻223及第三彩色光阻225。其中，發光二極體 2 3係可產生藍色光源S ’而螢光層2 6可將部分之藍色光源 S轉換為紅色光源及綠色光源，並藉由藍色光源、綠色光源 及紅色光源之混合達到產生白色光源之目的，換言之，螢 光層26係可將藍色光源S轉換為一白色光源。 彩色光阻22則可將螢光層26所轉換產生之白色光源 進行過濾，例如，第一彩色光阻221為一紅色光阻；第二 彩色光阻223為一綠色光阻；而第三彩色光阻225則為一 監色光阻，且，紅色光阻、綠色光阻及藍色光阻係設置於 各個發光二極體23之垂直延伸位置，因此，經由螢光層2β 轉換產生之白色光源將分別被第一彩色光阻221、第二彩色 光組223及第三彩色光阻225，過濾成為紅色光u、綠色 光L2及藍色光L3,並藉由各色光之亮度的調整達到彩色顯 不之目的。 ' 在本發明當中，設置於透光基板21之第一表面211上 的發光二極體23係由相同的材料所構成，例如，皆由一可 產生藍色光源的材料所形成，因此，在使用的過程當中將 不會有如習用構造一般有色偏之情形發生。 么…於本發明所述之發光元件20中，各個發光二極體23 係設置於一相同的透光基板21上，並透過單一次的對位及 黏固之動作，便可將所有的發光二極體23與供電基板29 200823819 相連接。f避免如習用構k 一般，需要對各個發光二極體 (11/13/15)進行多次對位及電性連接的步驟，藉此將有利 於發光元件之製程效率的提昇及製作成本的下降節省。 其中’於透光基板21上ό又置發光二極體2 3的製程係 可以一般半導體的製程技術達成，例如，於透光基板21之 第一表面211上依序設置有第一材料層231及第二材料層 233，並透過一曝光顯影及對位蝕刻之製程步驟完成隔離通 道24之設置，藉此將可同時於透光基板21上形成有複數 個發光二極體23。於本發明之另一實施例中，亦可將第一 材料層231及第二材料層233成長於一不透光基板（未顯示） 上，再以透光基板21對該不透光基板進行置換，而後再進 行隔離通道24之設置。 由於，本發明中係可以半導體製程的技術完成隔離通 道24之設置，因此可使得隔離通道24的寬度小於習用之 隔離通道（14)，例如，可使得隔離通道24的寬度小於 lOOum。藉此將可有效提高單位面積中發光二極體2『之設 置數目，而有利於發光元件2〇之顯示品質及解析度的提昇。 發光元件20之各個發光二極體23係為小尺寸之發光 -極虹’不僅可避免習用構造所可能遭遇的問題，且，由 於發光二極體23係以-般半導體製程的技術完成設置，因 此各個發光二極體23之間的排列將較習用第1圖之構造整 齊，可提高發歧件2〇後續的適用範圍。例如’發光元件 20作為、員不螢幕使用時，由於各個發光二極體μ的排列 較為整齊，將有利於_示螢幕之晝素或次晝素的定義。 200823819 再加上各個發光二極體23之間隔離通道24寬度的縮減， 亦有利於顯示螢幕之顯示效果的提昇。 實施例之部分構造剖面示意圖。如圖所示，本發明所述之 發光二極體23係設置於透光基板21上，並將發光二極體 23上所設置之第一電極251及第二電極253分^盥供電基 板29上之第一供電電路271及第二供電電路273電性連接。 再者，請參閱第3圖所示，係為本發明發光元件又一
其中，為了有效提高發光二極體23之發光效率，係可 於發光二極體23上設置有一導電層255，例如，可於第二 材料層233上設置導電層255，並致使導電層挪鱼第^ 極253相連接，藉此可將第二電極253所提供之電源訊號 平均分配於第二材料層233表面，而有利於發光二極體23 之發光面積的增加。若導電層255係由—金屬材質所製成 成者’例如為—具有一定厚度之金屬層時，導電層255亦 將兼具有反射的特性。 又，導電層255亦可選擇由一具透光導電特性之材質 所4成’例如，金屬_或金屬氧化轉，㈣成一透光 導電層。此時，係可於導電層（透光導電層）255上依序設置 有一透光絕緣層257及一反射層259，藉此可將導電層255 及反射層259加以隔離，而有利於提高反射層之反射 效率及光源的導出效率。 接績’明翏閱第4圖所示，係為本發明發光元件又一 實施例之剖面示意®。如圖㈣，本實闕所述之發光元 件與第3圖所不之實施例相異之處在於，透絲板21之第 12 200823819 二表面213上所設置之螢光層2β，僅存在於部分之發光二 極體23的垂直延伸位置，而於部分之發光二極體23的垂 直延伸位置上並未設置螢光層26。例如，於本實施例中， . 於單一晝素30内係包括有至少三個發光二極體23,並於三 • 個發光二極體23之任意兩個發光二極體23的垂直延伸位 置上設置有螢光層26,並於螢光層26上設置有至少一彩色 光阻22 ’換言之，於晝素3〇内之三個發光二極體幻中， 有一個發光一極體23的垂直延伸位置上並未設置有螢光層 26及彩色光阻22。 一發光二極體23係可產生一藍色光源s，其中，穿透螢 光層26之藍色光源s將會被螢光層邡轉換為白色光源， 羊經由第一彩色光阻（紅色光阻似1及第二彩色光阻（綠色 光阻）223之過濾，而分別成為一紅色光[I及一綠色光[2， @未牙透螢光層26之藍色光源S將直接穿透透明基板21。 例如’於單一晝素30中係包括有三個發光二極體23，其中 ⑩ 有兩個發光二極體23所產生之藍色光源s將被轉換並過濾 為一紅色光L1及一綠色光L2，而另一個發光二極體23所 產生之監色光源S將直接穿透透明基板21，並藉由適當強 度之紅色光L1、綠色光L2及藍色光源s之混合，以達到該 晝素30之彩色顯示者。 〜本發明實施例所述之構造，係可有效減少螢光層26及 七色光阻22的材料使用量，藉此以降低材料的成本，此外， 亦^利於減J彩色光阻Μ之設置次數。然而，於本發明另 一實施例中’亦可於未設置有螢光層26之透明基板21之 13 200823819 第二表面213上增設有一第三彩色光阻（藍色光阻）225，以 純化發光二極體23所產生之藍色光源S，例如，藍色光源 S在穿透第三彩色光阻（藍色光阻）225後，將被過濾成為一 監色光L3’藉此將有利於提高單一晝素3〇内的光色飽和度。 於本發明上述實施例當中，於單一晝素3〇内係包括有 三個發光二極體23，然而，於不同實施例當中，單一畫素 30内之發光一極體23的數量亦可大於三個，以提高單一晝 素30之紅色光、綠色光或藍色光的亮度。 隶後’凊參閱第5A圖、第5B圖及第5 C圖所示， 係分別為本發明所述之發光二極體陣列、供電基板及發光 元件又一實施例之俯視圖。如圖所示，主要係將發光二極 肢陣列430與供電基板49相連接致使以成為一發光元件 40 〇 如第5 A圖所示，複數個發光二極體43將構成一發光 二極體陣列430，其中，各個發光二極體43之排列方式係 可依據其後續之使用進行調整，例如，可以一方形、直線 或圓形等方式排列。而各個相鄰之發光二極體43之間係存 在有一隔離通道24,並於發光二極體43上設置有至少一第 一電極451及至少一第二電極453。 如第5 B圖所示，係為一設有至少一供電電路们之供 龟基板49 ’其中’供電基板49上所設置之供電電路ο係 可依據發光二極體陣列430之排列方式及其所欲達到的效 果進行調整。例如，供電電路47係可為一串聯電路或並聯 電路，而發光二極體陣列430則以串聯或並聯之方式與該 14 200823819 七、Μ* %路47進行連接，致使以成為一串聯或並聯電路。 如第5 C圖所示，係為發光二極體陣列430與供電基 板49相互連接後所形成之發光元件40構造。其中，由於 在發光二極體陣列430及供電基板49設置時，便已針對發 光二極體陣列430及供電基板49之設置及排列方式進行相 對應的調整。因此，在發光二極體陣列430及供電基板49 之連接過程當中，僅需要進行一次的對位及黏合的步驟便 可完成兩者的結合。藉此將可省略如習用技術一般需要將 各個發光二極體各別進行對位或是電路連接之設置步驟， 不僅可有效提高產品的製程效率亦可改善產品的良率。 若發光元件40之發光二極體陣列430及供電基板49 之供電電路47係以一串聯之方式設置，則在使用該發光元 件40時’僅需要對第一電源訊號輸入端421及第二電源訊 號輸入端423提供一穩定的電壓差，便可達到驅動發光二 極體陣列430之目的。例如，當發光二極體陣列430係為9 個發光二極體43之陣列組合，且每一個發光二極體43之 驅動電壓皆為3至4伏特時，則可於第一電源訊號輸入端 421及第二電源訊號輸入端423之間提供一 27伏特至36伏 特左右的電壓差，便可達到以高壓電源驅動該發光二極體 陣列430之目的。 以上所述者’僅為本發明之一較佳實施例而已，並非 用來限定本發明實施之範圍，即凡依本發明申請專利範圍 所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾， 均應包括於本發明之申請專利範圍内。 15 200823819 【圖式簡單說明】 第1圖.係為習用構造發光元件之剖面示意圖。 第2圖：係為本發明發光元件—較佳實施例之剖面示意圖。 第3圖：係為本發明發光轉又—實施例之部分構造剖面 示意圖。 f 4圖：係為本發明發絲件又-實施例之剖面示意圖。 ，5 A圖·係為本發明所述之發光二極體陣列的俯視圖。 第5 B圖·係為本發明所述之供電基板的俯視圖。 第5 C圖·係為本發明發光元件又一實施例之俯視圖。 【主要元件符號說明】 10 畫素 11 第一發光二極體 13 第二發光二極體 14 隔離通道 15 第三發光二極體 20 發光元件 21 透光基板 211 第一表面 213 第二表面 22 彩色光阻 221 第一彩色光阻 223 弟^一彩色光阻 225 第三彩色光阻 23 發光二極體 231 第一材料層 233 第二材料層 24 隔離通道 251 第一電極 253 第二電極 255 導電層 257 透光絕緣層 259 反射層 26 螢光層 27 供電電路 271 第一供電電路 273 第二供電電路 200823819 28 導電黏固層 30 畫素 421 第一電源訊號輸入端 43 發光二極體 451 第一電極 47 供電電路 29 供電基板 40 發光元件 423 第二電源訊號輸入端 430發光二極體陣列 453 第二電極 49 供電基板
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