TW201935714A - 一種發光單元及其發光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種發光裝置，包含一發光單元與一驅動單元電性連接發光單元。發光單元包含設置於同一半導體層上的一第一發光結構與一第二發光結構。當第一發光結構與第二發光結構其中之一無法發光時，驅動單元可以提供更多的電流予另一發光結構以維持發光單元的發光強度。

Description

一種發光單元及其發光裝置
本發明係關於一種發光裝置，發光裝置包含一發光單元與一電性連接發光單元的驅動單元。發光單元包含設置於同一半導體層上的一第一發光結構與一第二發光結構，當第一發光結構與第二發光結構其中之一無法發光時，驅動單元可以提供更多的電流予另一發光結構以維持發光單元的發光強度。
發光二極體（Light-emitting diode；LED）因為兼具節能、壽命長、體積小等諸多優點而在各種設備上。
本發明係揭露一種發光裝置，包含一發光單元與一驅動元件。發光單元包含共用一半導體層的一第一發光結構與一第二發光結構。驅動元件電性連接第一發光結構與第二發光結構，並提供一第一電流至第一發光結構與一第二電流至第二發光結構，並且第一電流及第二電流在發光單元內的電流路徑彼此不重疊。
第1圖為本發明之一實施例的發光單元的上視圖與前視剖面圖。參考第1圖，發光單元100包含基板10、第一發光結構 101、第二發光結構102、第一接觸層20、第二接觸層22與第三接觸層4。第一發光結構101包含第一半導體層60、共用半導體層8與第一發光層70。第二發光結構102包含第二半導體層62、共用半導體層8與第二發光層72。其中，第一半導體層60與第二半導體層62例如為P型半導體層，共用半導體層8，例如為N型半導體層，與第一半導體層60及第二半導體層62為不同電性的半導體層。第一發光結構101與第二發光結構102形成於基板10之上，並且一同分享共用半導體層8。第一接觸層20形成於第一半導體層60之上，第二接觸層22形成於第二半導體層62之上，第三接觸層4則形成於共用半導體層8之上。發光層70、72發出的光線由基板10的下表面11離開發光單元100，並且下表面11為一粗糙平面以減少光線在下表面11與空氣介面上的全反射，進而增加出光效率。在另一實施例中，下表面11為一平坦表面（圖未示）。在另一實施例中，基板10的下表面11為一平坦表面，且下表面11的下方覆蓋有反射層，例如由複數組折射率不同之介電層交互重覆堆疊所組成的反射層，介電層的材料可包含但不限於氧化矽(SiOX)、氮化矽(Si3 N4 )、氧化鋁(Al2 O3 )、氧化鈦(TiXOY)、五氧化二鉭(Ta2 O5 )、氧化鈮(Nb2 O5 )、氧化锆(ZrO2 )或前述材料的组合。在另一實施例中，基板10的下表面11，且基板10包含有複數組折射率不同之介電層交互重覆堆疊所組成的反射層，介電層的材料的相關描述請參考前述段落。位於下表面11下方的反射層或者包含反射層的基板10足以反射發光層70、72發出的光線，並使光線由第一接觸層20、22所在的一側離開發光單元100。如第1圖所示，虛擬線L0大致為基板10或共用半導體層8的中心線，第一發光結構101與第二發光結構102分別位於虛擬線L0的左右兩側。並且，第一發光結構101與第二發光結構102的出光面面積大致相同，又或是下表面11與第一發光結構101重疊的面積跟下表面11與第二發光結構102重疊的面積大致相同。此外，發光層70與發光層72在下表面11上的投影面積也大致相同。第一發光結構101與第二發光結構102為可發出非同調性光線的半導體疊層。更具體而言，第一發光結構101與第二發光結構102內的發光層70、72可發出非同調性光。第一發光結構101與第二發光結構102的發光特性，例如發光強度、光場、峰值波長、主波長與發光頻譜大致相同。舉例來說，兩個發光結構的特定發光特性（如前述特性）的差異小於或等於其中一個發光結構此特定發光特性量的5%~10%，第一發光結構101與第二發光結構102的此特定發光特性可以視為大致相同。除上述提到之發光特性外，第一發光結構101與第二發光結構102的電流電壓曲線（IV curve）也可以大致相同。例如，第一發光結構101與第二發光結構102的順向電壓差小於其中一個發光結構的順向電壓的5%~10%，或是第一發光結構101與第二發光結構102的電壓電流曲線斜率相同。並且，發光單元100中的兩個發光結構101、102可以被獨立控制，換句話說，不論其中一個發光結構（例如第一發光結構101）損毀形成短路（short）或者斷路（open）時，另一個發光結構（例如第二發光結構102）依然能發出光線。
第一半導體層60、第二半導體層62和共用半導體層8可分別提供在發光層70、72中結合以發出光線的電子（electron）和電洞（hole）。半導體層60、62、8及/或發光層70、72的組成材料可以包括III-Ⅴ族半導體材料，例如Alx Iny Ga（ 1-x-y ） N或Alx Iny Ga（ 1-x-y ） P，其中0≤x≤1；0≤y≤1；（x + y）≤1。根據發光層70、72的材料，發光單元100可以發射峰值波長在610nm和780nm之間的紅色光、峰值波長在495nm和570nm之間的的綠色光、或峰值波長在450nm和495nm之間的藍色光。
發光單元100更可以包含波長轉換材料（圖未示）覆蓋第一發光結構 101及/或第二發光結構102，例如下表面11上覆蓋有波長轉換材料，或是基板10內包含有波長轉換材料。波長轉換材料可以吸收發光層70、72發出的第一光線並將其轉換成峰值波長或主波長不同於第一光線的第二光線。波長轉換材料包含了量子點材料與螢光粉材料，其中，螢光粉材料可以包含黃綠色螢光粉、紅色螢光粉或藍色螢光粉。黃綠色螢光粉包含YAG、TAG，矽酸鹽，釩酸鹽，鹼土金屬硒化物，及金屬氮化物。紅色螢光粉包括氟化物（例如K2 TiF6 ：Mn4+ 或 K2 SiF6 ：Mn4+ ）、矽酸鹽、釩酸鹽、鹼土金屬硫化物、金屬氮氧化物、及鎢酸鹽和鉬酸鹽的混合物。藍色螢光粉包括BaMgAl10 O17 ：Eu2+ 。在一實施例中，第一光線與第二光線混成一白光，白光具有一色溫介於10000~20000之間，且在CIE1931色度圖中具有一色點座標（x、y），其中，0.27≦x≦0.285；0.23≦y≦0.26。在一實施例中，白光具有一色溫介於2200~6500K（例如2200K、2400K、2700K、3000K、5700K、6500K）且在CIE1931色度圖中具有一色點座標（x、 y）位於7階麥克亞當橢圓（MacAdam ellipse）內。在一實施例中，第一光線與第二光線混成一非白光，例如紅光、琥珀光、紫光或者黃光。在另一實施例中，第一光線可以幾乎全部或大多數被轉換成第二光線。
量子點材料可以由核心（core）與外殼（shell）所組成。核心與外殼可以分別由不同的半導體材料組成，其中外殼的材料相較於核心的材料具有較高的能量障壁，可以減少核心的材料在反覆放出光線的過程中逸散過多的電子，藉此可以減少量子點材料的亮度衰減。核心的材料可選自於由硫化鋅（ZnS）、硒化鋅（ZnSe）、碲化鋅（ZnTe）、氧化鋅（ZnO）、硫化鎘（CdS）、硒化鎘（CdSe）、碲化鎘（CdTe）、氮化鎵（GaN）、磷化鎵（GaP）、硒化鎵（GaSe）、銻化鎵（GaSb）、砷化鎵（GaAs）、氮化鋁（AlN）、磷化鋁（AlP）、砷化鋁（AlAs）、磷化銦（InP）、砷化銦（InAs）、碲（Te）、硫化鉛（PbS）、銻化銦（InSb）、碲化鉛（PbTe）、硒化鉛（PbSe）、碲化銻（SbTe） 、硒化鋅鎘（ZnCdSe）、硫化鋅鎘硒（ZnCdSeS）、及硫化銅銦（CuInS）所組成之群組。外殼的材料與核心的材料必須相互搭配（例如核心與外殼的材料的晶格常數需要匹配）。具體而言，外殼的材料組成之選擇，除了與核心的材料的晶格常數需匹配外，另一個考量是為了能在核心的外圍形成一個高能障區域，以提升量子產率（quantum yield）。為了能同時滿足這兩種性質，可藉由殼的結構及／或組成的改變，一方面減少核心區與殼的應力，一方面拉高能障。殼的結構可以是單層、多層或者材料組成漸變的結構。在一實施例中，核心為硒化鎘，外殼為單層的硫化鋅。在另一實施例中，核心為硒化鎘，外殼包含內層的（鎘, 鋅）（硫, 硒）及外層的硫化鋅。在另一實施例中，核心為硒化鎘，外殼包含內層的硫化鎘，中間漸變層的Zn0.25 Cd0.75 S/Zn0.5 Cd0.5 S/Zn0.75 Cd0.25 S，與外層的硫化鋅。
在一實施例中，基板10為可用於磊晶成長之基板，基板之材料係例如藍寶石、氮化鎵、矽、碳化矽等，適於在其上形成（例如，磊晶成長技術）三五族或二六族等可以形成發光層之半導體材料。在另一實施例中，基板10並非用於直接形成發光層之成長基板，而係用以置換或支撐成長基板之其他支撐構件（支撐構件係例如材料、組成、或形狀不同於成長基板之的結構）。
第2A圖為第1圖中的發光單元100在第一操作模式下的操作示意圖。在第一操作模式下，驅動單元200提供一電流量為i的第一電流C1由第一接觸層20進入第一發光結構101，以及提供一電流量為i的第二電流C2由第二接觸層22進入第二發光結構102。驅動單元200可以獨立地控制第一發光結構101與第二發光結構102。參考第1圖，第一電流C1與第二電流C2在通過發光結構101、102之後，經由第三接觸層4離開發光單元100。第一發光結構101與第二發光結構102的發光特性大致相同，相關描述請參考第[0015]段。並且第一電流C1與第二電流C2具有相同的特性，例如第一電流C1與第二電流C2在同一個時間點或時間區間內具有相同的振幅、頻率與相位。在一實施例中，第一發光結構101與驅動單元200之間可以設置一開關元件（圖未示），第二發光結構102與驅動單元200之間可以設置另一開關元件（圖未示），這兩個開關元件都可以由驅動單元200獨立控制，以分別輸入電流給第一發光結構101與第二發光結構102。第一發光結構101與第二發光結構102接收大致相同的電流C1、C2之後，發出具有大致相同光學特性的光線。在一實施例中，驅動單元200具有兩個不同的輸出端以分別輸出第一電流C1與第二電流C2。
第2B圖為第1圖中的發光單元100在第二操作模式下的操作示意圖。由於第二發光結構102因為失效而無法發光，此時驅動單元200便調整輸出的電流使得發光單元100操作在第二操作模式。具體而言，透過一偵測單元（圖未示）對發光單元100進行檢測，當發現發光單元100異常（例如第二發光結構102無法發光），便將發現異常的偵測結果傳遞給驅動單元200，驅動單元200便根據接收到的偵測結果提供一第三電流C3由第一接觸層20進入正常操作的發光結構（例如第一發光結構101）。其中，發光單元100在第二操作模式下發出的光線與在第一操作模式下發出的光線不同，例如光場分布不同、光線強度不相同。然而，發光單元100在第一操作模式下，由第一發光結構101與第二發光結構102發出的光強度，與在第二操作模式下僅由第一發光結構101發出的光強度大致相同，例如兩個操作模式下的光強度差異小於第一操作模式下或第二操作模式下的光強度的20%。在一實施例中，在第一操作模式下，由第一發光結構101與第二發光結構102發出的混合光線的頻譜（spectrum），與在第二操作模式下僅由第一發光結構101發出的光線的頻譜相近，例如兩個操作模式下的發光頻譜的峰值波長差異小於5%。在一實施例中，第一發光結構101與第二發結構102在第一操作模式下的功率消耗（power consumption）總和與第一發光結構101在第二操作模式下的功率消耗可以大致相同也可能不同，取決於發光結構101、102操作在電流電壓曲線的哪一個區間以及電流電壓曲線的斜率。相對於第一操作模式，第一發光結構101在第二操作模式下接收較多的電流，例如總電流量2i的第三電流C3，並使得第一發光結構101在第二操作模式下發出的光強度，大致等於第一發光結構101與第二發光結構102在第一操作模式下發出的光線強度總和。基於前述理由，驅動單元200在第二操作模式下提供較多的電流給第一發光結構101以發出較多的光線。然而，驅動單元200所提供的電流則取決於第一發光結構101動作時的電壓電流特性。舉例來說，當第一發光結構101在第一操作模式以及第二操作模式下都操作在發光二極體的電流電壓曲線的線性區時，第一發光結構101在第二操作模式下接收的電流值約為第一電流C1的兩倍，就能發出兩倍於第一發光結構101可以在第一操作模式下所發出的光線強度。然而，第一發光結構101與第二發光結構102的光電特性可能不同。例如，第一發光結構101與第二發光結構102接收同樣電流的情況下，第一發光結構101發出的光線強度低於第二發光結構102發出的光線強度。此時，在第二操作模式下發光單元100為了發出與第一操作模式下相同的光強度，第一發光結構101便需要接收較多的電流，例如接收第一電流C1的兩倍以上的電流（例如2.5i）才能發出足夠的光線強度。相對地，接收同樣電流的情況下，第一發光結構101發出的光線強度也可能高於第二發光結構102發出的光線強度。使得第二操作模式下第一發光結構101也可以接收較少的電流，例如第一發光結構101在第二操作模式下接收一小於第一電流C1的兩倍的電流（例如1.8i）就能發出足夠的光線強度，讓發光單元100在第二操作模式下發出的光線強度與第一操作模式下相同。在一實施例中，第一發光結構101在第二操作模式下接收總電流量大於i的電流，例如總電流量為1.5i、2.5i或3i的電流。在一實施例中，發光單元100在第一操作模式下發出的光線，與發光單元100在第二操作模式下發出的光線的發光特性差異無法被人眼辨別出來。在另一實施例中，第一發光結構101毀損而無法發光，由第二發光結構102接收更多電流並發光。
第一操作模式與第二操作模式的切換可以是手動或者自動。當發光單元100中的其中一個發光結構（例如第二發光結構102）無法發光時，另一個發光結構（例如第一發光結構101）就接收更多的電流。換句話說，當其中一個發光結構無法正常運作時，發光單元100與驅動單元200就從第一操作模式切換到第二操作模式。在一實施例中，發光結構是否發光是由外部輸入控制訊號所控制，例如驅動單元200與每一個發光結構101、102之間設置有開關元件（圖未示），並且使用者可以輸入一控制訊號到發光結構（例如第二發光結構102）與驅動單元200之間的開關元件，透過關閉開關元件讓驅動單元200提供的電流無法流入特定的發光結構（例如第二發光結構102）。在一實施例中，發光單元是因為物理性毀損而無法發光。物理性毀損例如是驅動單元200與第二發光結構102之間的斷路，或者是發光單元100內的導線損毀而導致發光結構102無法接收來自驅動單元200的電流。此外，物理性毀損也包括了發光結構的燒毀，例如發光結構接受了超過安全限制的電流或電壓而燒毀，或是操作在超過安全限制的高溫下而燒毀。在一實施例中，發光單元100與驅動單元200被設置在一發光裝置（例如一顯示器或一照明裝置）中，並且在製造過程中發現其中一個發光結構（例如第二發光結構102）燒毀的情況。此時發光單元100與驅動單元200從第一操作模式切換到第二操作模式。更在一實施例中，一發光裝置（例如一顯示器或一照明裝置）中的發光單元100燒毀時，便取下燒毀的發光單元100再換上一個發光單元與驅動單元200連接，並使得發光單元與驅動單元200從第二操作模式切換回第一操作模式。
在一實施例中，發光單元100內的發光結構無法正常運作，因此將發光單元與驅動單元由第一操作模式切換至第二操作模式。更精確地來說，發光單元內的發光結構的光學特性發生了如發光強度的衰減、色溫改變或是發光頻譜變化等異常現象。為了排除異常現象，便關閉異常的發光結構，並使發光單元與驅動單元由第一操作模式切換至第二操作模式。舉例來說，發光單元100包含有兩個操作在10 毫安培 （mA）的電流下可發出50流明（lm）的發光結構101、102，但其中的第二發光結構102被量測到僅發出10流明的光線。此時，發光單元100與操作單元200便由第一操作模式切換至第二操作模式，藉由關閉第二發光結構102與提供更多的電流（例如20毫安培）給第一發光結構101以發出較大的光強度（例如大約100流明）。在一實施例中，發光頻譜的變化包括了峰值波長的變動與主波長的變動。整體而言，在第二操作模式下，正常運作的發光結構該接收多少電流以維持發光單元在第二操作模式下發出的光線強度與在第一操作模式發出的光線強度大致相同，取決於此發光結構的光電特性。更具體而言，取決於此發光結構是操作在電流電壓或電流光強度曲線的哪一個位置。
第3圖為本發明之一實施例的發光裝置的上視圖。發光裝置1000為一顯示器，包含一驅動元件（圖未示）與畫素P1、P2。第一畫素P1包含兩個紅光區域R1、R2、兩個藍光區域B1、B2與兩個綠光區域G1、G2，第二畫素P2包含兩個紅光區域R3、R4、兩個藍光區域B3、B4與兩個綠光區域G3、G4。每一個發光區域（例如紅光區域R1、R2）都包含一個發光結構，並且各個發光區域都能由驅動元件獨立控制。換句話說，每個發光區域都電性連接到單一或多個驅動元件。在一實施例中，各畫素或各發光區域連接到不同的驅動元件（例如驅動IC），並由各驅動元件所控制。畫素P1、P2中兩個同色的發光區域（例如紅光區域R1、R2）的結構類似前述之發光單元100。例如，紅光區域R1包含一個發光結構101R，紅光區域R2包含一個發光結構102R，而發光結構101R與發光結構102R具有大致相同的光學特性與電學特性，並且共用同一個半導體層與一個接觸層。發光結構101R與發光結構102R的結構、光學特性與電學特性與前述發光結構101與發光結構102類似，相關細節請參考前述段落，此處不另贅述。除此之外，驅動元件與紅光區域R1與紅光區域R2的電性連接方式，以及驅動元件如何控制紅光區域R1、R2的操作模式也類似前述驅動元件200與發光結構101、102的操作模式，相關細節請參考前述段落，此處不另贅述。在一實施例中，紅光區域R1、R2（及/或綠光區域G1、G2）是由發出藍光的發光結構或發出UV光的發光結構搭配波長轉換材料所組成。相同地，其他同色的發光區域，例如發光區域B1、B2、G1、G2、R3、R4、B3、B4、G3、G4，也有類似的特性。
第4圖為第3圖中的發光裝置的流程圖。具體而言，是指用於生產製造發光裝置過程的流程圖。流程圖中的步驟301是指發光裝置1000中的畫素在第一操作模式下運作，也就是各發光區域正常發光的情況。步驟302則是驗證發光裝置1000是否符合規格，例如以光譜儀、光照度計、亮度計等量測儀器檢測發光裝置1000所發出的光強度以及光線頻譜等光學特性是否符合規格。具體而言，要分別量測發光裝置1000中的多個位置的光學特性是否符合規格，而每個量測位置包含了一或多個畫素，且每個畫素包含多個（紅色、藍色、綠色）發光區域。量測發光裝置1000的光學特性之後，將量測的結果傳給驅動元件或控制元件，由驅動元件或控制元件根據量測的結果調整發光裝置的操作模式。在一實施例中，則是透過檢測電流特性來驗證發光裝置1000是否正常運作，例如設置回饋電路將通過發光結構的電流回傳給驅動元件或控制元件進行檢測，當回傳的電流與預設的情況不同時，便根據回傳的電流調整發光裝置的操作模式。例如在第2A圖所揭露的第一操作模式下檢測到流經第二發光結構102的第二電流C2小於第一電流C1的80%時，便切換到第2B圖所揭露第二操作模式，並增加流經第一發光結構101的電流值。
當量測到的結果符合規格的時候，便接著進行流程圖中的步驟303，此時發光裝置1000可以繼續在第一操作模式下運作。在一實施例中，步驟303代表的是將發光裝置通過檢測，並可送往打包與貨運的流程。如果量測到的結果不符合規格時，便進行流程圖中的步驟304。在步驟304中，驅動元件或控制元件便調整控制訊號，使得發光裝置1000中的畫素在第二操作模式下運作。接著進行步驟305，並將發光裝置1000中的畫素在第二操作模式下進行檢測，測試發光裝置1000中的畫素在第二操作模式下運作時的光學特性及/或電流特性是否符合規格，並同樣將量測的結果傳給驅動元件或控制元件。量測結果若符合規格便接著進行流程圖中的步驟303，若不符合規格則進行流程圖中的步驟306。在步驟306中，將發光裝置1000送修，並將量測時不符合規格的區域進行更換，接著再回到步驟302進行測試以及後續的流程。
第5圖為本發明之一實施例的發光單元的上視圖與前視剖面圖。參考第5圖，發光單元300包含基板10a、第三發光結構 101a、第四發光結構102a、第五發光結構103a、第四接觸層20a、第五接觸層21a、第六接觸層22a、第七接觸層4a與第八接觸層4b。發光結構101a、102a、103a各自的結構類似第一發光結構101，而發光結構101a、102a、103a的整體結構類似發光結構101、102，也具有共用半導體層（圖未示）與接觸層4a、4b，相關細節請參考前述段落，此處不再贅述。第四接觸層20a形成於第三發光結構 101a之上，第五接觸層21a形成於第四發光結構102a之上，第六接觸層22a形成於第五發光結構103a之上，這些接觸層20a、21a、22a分別連接到不同的發光結構。第七接觸層4a形成於第三發光結構 101a與第四發光結構102a之間，第八接觸層4b形成於第四發光結構102a與第五發光結構103a之間。運作時，電流由第四接觸層20a、第五接觸層21a與第六接觸層22a分別進入發光結構 101a、102a、103a，再由第七接觸層4a與第八接觸層4b離開而形成迴路。第三發光結構 101a與第五發光結構103a大致以第四發光結構102a為中心而對稱地設置於兩側，並且第三發光結構 101a、第四發光結構102a、第五發光結構103a的光學特性及電子特性大致相同，光學特性與電子特性的相關描述請參考前述段落，此處不再贅述。在一實施例中，發光單元300僅包含一接觸層4a設置於共用半導體層之上。其中，不論其中一個發光結構（例如第四發光結構102a）損毀形成短路（short）或者開路（open）時，剩下的發光結構（例如第三發光結構 101a與第五發光結構103a）依然能各自接收電流而發出光線，不受到其他的發光結構影響。
第6A圖為第5圖中的發光單元在第一操作模式下的操作示意圖。在第一操作模式下，驅動單元200提供一電流量為i的第四電流C4由第四接觸層20a進入第三發光結構 101a，一電流量為i的第五電流C5由第五接觸層21a進入第四發光結構102a，以及一電流量為i的第六電流C6由第六接觸層22a進入第五發光結構103a。第四電流C4、第五電流C5與第六電流C6通過發光結構 101a、102a、103a之後，離開發光單元300以形成迴路。第三發光結構101a、第四發光結構102a，以及第五發光結構103a的光電特性大致相同，並且第四電流C4、第五電流C5與第六電流C6的大致相同，例如同樣具有同樣的電流波形。在一實施例中，第三發光結構 101a與驅動單元200之間存在有一開關元件（圖未示），第四發光結構102a與驅動單元200之間存在有另一開關元件（圖未示），第五發光結構103a與驅動單元200之間存在有另一開關元件（圖未示），這些開關元件都可以由驅動單元200獨立控制，以分別輸入電流給發光結構101a、102a、103a。發光結構101a、102a、103a接收大致相同的電流C4、C5、C6之後，發出具有大致相同光學特性的光線。在一實施例中，驅動單元200具有三個不同的輸出端以分別輸出第四電流C4、第五電流C5與第六電流C6。
第6B圖為第5圖中的發光單元在第二操作模式下的操作示意圖。在第二操作模式下，第五發光結構103a無法發光，驅動單元200提供一第七電流C7進入第三發光結構 101a，以及一第八電流C8進入第四發光結構102a。其中，發光單元300在第二操作模式下發出的光線與在第一操作模式下發出的光線大致相同，例如發光單元300在第一操作模式下，由發光結構101a、102a、103a發出的光強度，與發光單元300在第二操作模式下僅由發光結構101a、102a發出的光強度的差異小於第一操作模式下或第二操作模式下的光強度的20%。在一實施例中，發光結構101a、102a、103a在第一操作模式下的功率消耗（power consumption）總和與發光結構101a、102a在第二操作模式下的功率消耗總和大致相同。相對於第一操作模式，第三發光結構 101a與第四發光結構 102a接收較多的電流，例如第三發光結構 101a在第二操作模式下接收電流量1.5i的第七電流C7，以及例如第四發光結構 102a在第二操作模式下接收電流量1.5i的第八電流C7，使得發光單元300在第二操作模式與在第一操作模式下所發出的光強度總和大致相同。在第二操作模式下，發光結構101a、102a該接收多少電流以維持發光單元300在第二操作模式與在第一操作模式下所發出的光強度總和大致相同，取決於發光結構101a、102a的光電特性，相關描述請參考前述段落，此處不另贅述。在一實施例中，第三發光結構 101a與第四發光結構 102a在第二操作模式下接收總電流量大於i的電流，例如總電流量為1.5i、2.5i或3i的電流。在一實施例中，發光單元300在第一操作模式下發出的光線，與發光單元300在第二操作模式下發出的光線的光強度差異無法被人眼辨別出來。
第6C圖為第5圖中的發光單元在第三操作模式下的操作示意圖。在第三操作模式下，第四發光結構102a與第五發光結構103a無法發光，驅動單元200提供一第九電流C9進入第三發光結構 101a。其中，發光單元200在第三操作模式下發出的光線與在第一操作模式或第二操作模式下發出的光線大致相同，例如發光單元300在第三操作模式下發出的光強度，分別與在第一操作模式下或第二操作模式下發出的光強度相較，二者的差異小於第一操作模式下、第二操作模式下或第三操作模式下的光強度的20%。在一實施例中，發光結構101a、102a、103a在第一操作模式下的功率消耗（power consumption）總和與發光結構101a在第三操作模式下的功率消耗總和大致相同。相對於第一操作模式，第三發光二極體 101a在第三操作模式下接收較多的電流，例如電流量3i的第九電流C9，使得發光單元300在第三操作模式與在第一操作模式下所發出的光強度總和大致相同。在一實施例中，第三發光結構101a在第三操作模式下接收總電流量大於i的電流，例如總電流量為2i、2.5i、3i或4i的電流。在一實施例中，發光單元300在第三操作模式下發出的光線，與發光單元300在第一操作模式下或在第二操作模式下發出的光線的光強度差異無法被人眼辨別出來。
在第6A、6B、6C圖所揭露的實施例中，第一操作模式、第二操作模式與第三操作模式的切換可以是手動的或者自動的，更多內容可以參考前述相關段落，當發光單元300中的其中一個或兩個發光結構（例如發光結構103a）無法發光時，其他的發光結構（例如發光結構 101a、102a）就接收更多的電流以發出更多個光線。
第7圖為本發明之一實施例的發光裝置的上視圖。發光裝置2000為一顯示器，包含一驅動元件（圖未示）與一第三畫素P3。其中，三個同色發光區域的整體結構類似第5圖中所示的結構，例如三個紅光區域R1、R2、R3 的整體結構類似第第5圖中的發光結構101a、102a、103a。而每一個發光區域都包含一個發光結構，並且各個發光區域獨立控制，例如由不同的控制訊號或由不同的驅動IC。換句話說，每個發光區域都電性連接到驅動元件。在一實施例中，各畫素或各發光區域連接到不同的驅動元件（例如驅動IC），並由各驅動元件所控制。三個同色的發光區域的整體結構類似一個發光單元300。以紅光區域R1、R2、R3為例，紅光區域R1、紅光區域R2與紅光區域R3的整體結構類似發光單元300。具體而言，紅光區域R1包含一個發光結構101R，紅光區域R2包含一個發光結構102R，紅光區域R3包含一個發光結構103R，發光結構101R、102R、103R具有大致相同的光學特性與電學特性，並且共用同一個半導體層 接觸層。更具體而言，發光結構101R、102R、103R的結構、光學特性與電學特性與前述發光結構101a、102a、103a類似，光學特性與電學特性的相關細節請參考前述第[0017]段落，此處不另贅述。除此之外，驅動元件與紅光區域R1、R2、R3的電性連接方式，以及驅動元件如何控制紅光區域R1、R2、R3的操作模式也類似前述驅動元件200與發光結構101a、102a、103a的操作模式，相關細節請參考前述段落，此處不另贅述。在一實施例中，紅光區域R1、R2、R3（及/或綠光區域G1、G2、G3）是由發出藍光的發光結構或發出UV光的發光結構搭配波長轉換材料所組成。因此，當其中的發光結構異常時，可以切換到第二操作狀態或第三操作狀態，由其他正常運作的發光結構發光。相同地，其他同色的發光區域，例如發光區域B1、B2、B3、G1、G2、G3，也有類似的特性。
以上所述之實施例僅係為說明本發明之技術思想及特點，其目的在使熟習此項技藝之人士能夠瞭解本發明之內容並據以實施，當不能以之限定本發明之專利範圍，即大凡依本發明所揭示之精神所作之均等變化或修飾，仍應涵蓋在本發明之專利範圍。
100、300‧‧‧發光單元
101、102、101R、102R、101a、102a、103a‧‧‧發光結構
20、22、4、20a、21a、22a、4a、4b‧‧‧接觸層
60、62、8‧‧‧半導體層
70、72‧‧‧發光層
10、10a‧‧‧基板
11‧‧‧下表面
200‧‧‧驅動單元
301、302、303、304、305、306‧‧‧步驟
1000、2000‧‧‧發光裝置
L0‧‧‧虛擬線
C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8、C9‧‧‧電流
P1、P2、P3‧‧‧畫素
R1、R2、R3、R4‧‧‧紅光區域
B1、B2、B3、B4‧‧‧藍光區域
G1、G2、G3、G4‧‧‧綠光區域
第1圖為本發明之一實施例的發光單元的上視圖與前視剖面圖；
第2A圖為第1圖中的發光單元在第一操作模式下的操作示意圖；
第2B圖為第1圖中的發光單元在第二操作模式下的操作示意圖；
第3圖為本發明之一實施例的發光裝置的上視圖；
第4圖為第3圖中的發光裝置的流程圖；
第5圖為本發明之一實施例的發光單元的上視圖與前視剖面圖；
第6A圖為第5圖中的發光單元在第一操作模式下的操作示意圖；
第6B圖為第5圖中的發光單元在第二操作模式下的操作示意圖；
第6C圖為第5圖中的發光單元在第三操作模式下的操作示意圖；
第7圖為本發明之一實施例的發光裝置的上視圖；

Claims (10)

  1. 一種發光裝置，包含： 一發光單元，包含共用一半導體層的一第一發光結構與一第二發光結構；以及 一驅動元件，電性連接該第一發光結構與該第二發光結構，並提供一第一電流至該第一發光結構與一第二電流至該第二發光結構， 其中，該第一電流及該第二電流在該發光單元內的電流路徑彼此不重疊。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一基板，承載該半導體層。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置， 其中，該第一發光結構與該第二發光結構的發光特性大致相同。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含： 一第一接觸層，形成於該第一發光結構之上； 一第二接觸層，形成於該第二發光結構之上；以及 一第三接觸層，形成於該半導體層之上。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，其中，該驅動元件在該第二發光結構短路或斷路時提供一第三電流置該第一發光結構，該第三電流不同於該第一電流或該第二電流。
  6. 如申請專利範圍第5項所述之發光裝置，其中，該第三電流大於該第一電流或該第二電流。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一波長轉換材料，該波長轉換材料覆蓋該第一發光結構。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之發光裝置，更包含一共用該半導體層的第三發光結構。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，其中，該驅動元件，電性連接該第三發光結構，並提供一第三電流至該第三發光結構。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之發光裝置，更包含一開關元件連接該驅動元件與該第三發光結構。
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