TW202018997A - 發光元件及其製造方法 - Google Patents
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Abstract
本發明提供一種發光元件。該發光元件包括：一基板，包括複數個畫素，每一畫素包括複數個次畫素，用以發射不同顏色的光。該等次畫素包括：一第一次畫素，用以發射紅光，一第二次畫素，用以發射綠光，以及一第三次畫素，用以發射藍光。該第一次畫素包括：一第一光源，形成於該基板上，一紅色發光層，覆蓋該第一光源，以及一第一黃色濾光片，覆蓋該紅色發光層。該第二次畫素包括：一第二光源，形成於該基板上，一綠色發光層，覆蓋該第二光源，以及一第二黃色濾光片，覆蓋該綠色發光層。該第三次畫素包括：一第三光源，形成於該基板上。本發明另提供一種發光元件的製造方法。
Description
本發明係有關於一種發光元件，特別是有關於一種將黃色濾光片覆蓋紅色(R)發光層與綠色(G)發光層的發光元件及其製造方法。
微發光二極體(Micro-LED)是一種以用來直接創建彩色畫素的微型發光二極體元件為基礎的顯示技術。微LED顯示器極有可能創造出高效且美觀的軟性顯示器，以挑戰當前高階OLED顯示器的市場主導地位。
理想情況是在基板上形成包含R/G/B的發光二極體。然而，難以大量生產。許多公司試圖尋找替代解決方案。一種是在基板上僅設置發出深藍光(deep blue light)或藍光(blue light)的晶片。然而，對於波長轉換層(例如包括磷光體或量子點)來說，難以從深藍光或藍光進行純色變換，會存在一些雜訊，例如綠光混合一點藍光，或是紅光混合一點藍光。
因此，開發一種可阻擋深藍光及藍光雜訊的發光元件(例如微發光二極體)是眾所期待的。
根據本發明的一實施例，提供一種發光元件。該發光元件包括：一基板，包括複數個畫素，每一畫素包括複數個次畫素，用以發射不同顏色的光。該等次畫素包括：一第一次畫素，用以發射紅光，一第二次畫素，用以發射綠光，以及一第三次畫素，用以發射藍光。該第一次畫素包括：一第一光源，形成於該基板上，一紅色發光層，覆蓋該第一光源，以及一第一黃色濾光片，覆蓋該紅色發光層。該第二次畫素包括：一第二光源，形成於該基板上，一綠色發光層，覆蓋該第二光源，以及一第二黃色濾光片，覆蓋該綠色發光層。該第三次畫素包括：一第三光源，形成於該基板上。
在部分實施例中，該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射深藍光(deep blue light)。在部分實施例中，該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射藍光(blue light)。在部分實施例中，該紅色發光層包括紅色螢光粉。在部分實施例中，該綠色發光層包括綠色螢光粉。
在部分實施例中，該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片包括黃色色素(顏料)，混合於一高分子基質中。在部分實施例中，該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片的厚度分別介於0.8-2.0微米。在部分實施例中，該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片對於波長介於400-480奈米的光的穿透率小於1%。在部分實施例中，該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片對於波長550奈米或以上的光的穿透率大於80%。在部分實施例中，該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片對於波長介於490-530奈米的光的穿透率為50%。在部分實施例中，該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片以垂直於該基板的截面來看為弧形結構或多邊形結構。
在部分實施例中，當每一該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射深藍光(deep blue light)時，該發光元件更包括一藍色發光層，覆蓋該第三光源。在部分實施例中，該藍色發光層包括藍色螢光粉。
在部分實施例中，當每一該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射深藍光(deep blue light)時，該發光元件更包括一第一導光層(light guiding layer)、一第二導光層、以及一第三導光層，其中該第一導光層形成於該第一光源與該紅色發光層之間，該第二導光層形成於該第二光源與該綠色發光層之間，以及該第三導光層形成於該第三光源與該藍色發光層之間。在部分實施例中，當每一該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射藍光(blue light)時，該發光元件更包括一第一導光層、一第二導光層、以及一第三導光層，其中該第一導光層形成於該第一光源與該紅色發光層之間，該第二導光層形成於該第二光源與該綠色發光層之間，以及該第三導光層覆蓋該第三光源。
在部分實施例中，該第一光源構成一第一微發光二極體元件(micro LED device)，該第二光源構成一第二微發光二極體元件，以及該第三光源構成一第三微發光二極體元件。在部分實施例中，每一該第一微發光二極體元件、該第二微發光二極體元件與該第三微發光二極體元件的寬度介於1-100微米。
根據本發明的一實施例，提供一種光學元件的製造方法。該製造方法包括下列步驟：提供一基板，其上設置有一第一光源、一第二光源與一第三光源，其中該第二光源位於該第一光源與該第三光源之間，且該第一光源為一紅色發光層所覆蓋，該第二光源為一綠色發光層所覆蓋；形成一黃色濾光層於該基板上；以及對該黃色濾光層實施一微影製程，以形成一第一黃色濾光片與一第二黃色濾光片，其中該第一黃色濾光片覆蓋該紅色發光層，該第二黃色濾光片覆蓋該綠色發光層。
在部分實施例中，藉由旋塗(spin-coating)或噴塗(spray-coating)製程形成該黃色濾光層於該基板上。
在本發明中，設置且覆蓋於紅色發光層與綠色發光層上，並具有特殊光學特性的黃色濾光片可完全阻擋從光源所發出的深藍光(deep blue light)與藍光(blue light)的雜訊，並允許紅光及綠光通過。藉由設置具有特定光穿透率範圍的黃色濾光片，可因此改善從紅色畫素與綠色畫素所發出光的純度。此外，黃色濾光片包括弧形結構、多邊形結構、或其他具有適當形狀的結構。選擇特定尺寸大小的黃色濾光片亦是必要的。舉例來說，黃色濾光片的厚度大約介於0.8-2.0微米，以確保黃色濾光片可達到足夠的光攔截效率(light interception efficiency)。
請參閱第1圖，根據本發明的一實施例，提供一種發光元件10。第1圖為發光元件10的剖面示意圖。
發光元件10包括基板12，基板12包括複數個畫素14，每一畫素14包括複數個次畫素(16a、16b、16c)，用以發射不同顏色的光。次畫素(16a、16b、16c)包括第一次畫素16a，用以發射紅光(R)，第二次畫素16b，用以發射綠光(G)，以及第三次畫素16c，用以發射藍光(B)。第一次畫素16a包括第一光源18a、紅色發光層20、以及第一黃色濾光片30a。第一光源18a形成於基板12上。紅色發光層20覆蓋第一光源18a。第一黃色濾光片30a覆蓋紅色發光層20。第二次畫素16b包括第二光源18b、綠色發光層22、以及第二黃色濾光片30b。第二光源18b形成於基板12上。綠色發光層22覆蓋第二光源18b。第二黃色濾光片30b覆蓋綠色發光層22。第三次畫素16c包括第三光源18c，形成於基板12上。
在第1圖中，每一第一光源18a、第二光源18b、以及第三光源18c均發射深藍光(deep blue light)(即波長介於420-450奈米的光)。在部分實施例中，紅色發光層20包括紅色螢光粉。在部分實施例中，綠色發光層22包括綠色螢光粉。螢光粉(phosphor)材料包括例如硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)(亦可選擇性地摻雜鈰)、或以铽鋁石榴石(terbium aluminum garnet，TAG)為基礎的材料。含有紅色螢光粉的紅色發光層20吸收來自第一光源18a的深藍發射光(deep blue emission)，並將此發射波長轉換為紅光。含有綠色螢光粉的綠色發光層22吸收來自第二光源18b的深藍發射光，並將此發射波長轉換為綠光。
在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b包括黃色色素(顏料)，混合於高分子基質中。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b的厚度”TY
”大約介於0.8-2.0微米。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b對於波長介於400-480奈米的光的穿透率(light transmittance rate)大約小於1%。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%。值得注意的是，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b的光穿透率可藉由調整高分子基質中黃色色素(顏料)的含量而達到最適化。在第1圖中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b為弧形結構。更詳細地來說，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b以例如垂直於基板12的截面來看為弧形結構。
在部分實施例中，由紅色發光層20所發射的紅光(即波長介於610-780奈米的光)會與一部分由第一光源18a所發射的深藍光(deep blue light)(即波長介於420-450奈米的光)混合。然而，由於第一黃色濾光片30a具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%，使得覆蓋於紅色發光層20上的第一黃色濾光片30a可完全阻擋此部分的深藍光，並允許所有的紅光通過。同樣地，由綠色發光層22所發射的綠光(即波長介於500-550奈米的光)會與一部分由第二光源18b所發射的深藍光(deep blue light)(即波長介於420-450奈米的光)混合。由於第二黃色濾光片30b具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%，使得覆蓋於綠色發光層22上的第二黃色濾光片30b可完全阻擋此部分的深藍光，並允許大部分的綠光通過。因此，在第一次畫素16a中，將可完全阻擋不期望的深藍光雜訊，而發射出純度高的紅光。同樣地，在第二次畫素16b中，亦可完全阻擋不期望的深藍光雜訊，而發射出純度高的綠光。
在第1圖中，發光元件10更包括藍色發光層24，覆蓋第三光源18c。在部分實施例中，藍色發光層24包括藍色螢光粉。螢光粉(phosphor)材料包括例如硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)(亦可選擇性地摻雜鈰)、或以铽鋁石榴石(terbium aluminum garnet，TAG)為基礎的材料。含有藍色螢光粉的藍色發光層24吸收來自第三光源18c的深藍發射光(deep blue emission)，並將此發射波長轉換為藍光。
在第1圖中，發光元件10更包括第一導光層(light guiding layer) 40a、第二導光層40b、以及第三導光層40c。第一導光層40a形成於第一光源18a與紅色發光層20之間。第二導光層40b形成於第二光源18b與綠色發光層22之間。第三導光層40c形成於第三光源18c與藍色發光層24之間。第一導光層40a允許來自第一光源18a的入射光折射出第一導光層40a，並朝向紅色發光層20，且在第一導光層40a內部產生來自第一光源18a的入射光的內反射及橫向傳播。同樣地，第二導光層40b允許來自第二光源18b的入射光折射出第二導光層40b，並朝向綠色發光層22，且在第二導光層40b內部產生來自第二光源18b的入射光的內反射及橫向傳播。同樣地，第三導光層40c允許來自第三光源18c的入射光折射出第三導光層40c，並朝向藍色發光層24，且在第三導光層40c內部產生來自第三光源18c的入射光的內反射及橫向傳播。在部分實施例中，第一導光層40a、第二導光層40b、以及第三導光層40c由各種不同的透明材料所構成，例如環氧樹脂、矽樹脂、或丙烯酸樹脂。
在部分實施例中，第一光源18a構成第一微發光二極體元件(micro LED device) 42a，第二光源18b構成第二微發光二極體元件42b，以及第三光源18c構成第三微發光二極體元件42c。在部分實施例中，每一第一微發光二極體元件42a、第二微發光二極體元件42b、以及第三微發光二極體元件42c的寬度”WLED
”大約介於1-100微米。
請參閱第2圖，根據本發明的一實施例，提供一種發光元件10。第2圖為發光元件10的剖面示意圖。
發光元件10包括基板12，基板12包括複數個畫素14，每一畫素14包括複數個次畫素(16a、16b、16c)，用以發射不同顏色的光。次畫素(16a、16b、16c)包括第一次畫素16a，用以發射紅光(R)，第二次畫素16b，用以發射綠光(G)，以及第三次畫素16c，用以發射藍光(B)。第一次畫素16a包括第一光源18a、紅色發光層20、以及第一黃色濾光片30a。第一光源18a形成於基板12上。紅色發光層20覆蓋第一光源18a。第一黃色濾光片30a覆蓋紅色發光層20。第二次畫素16b包括第二光源18b、綠色發光層22、以及第二黃色濾光片30b。第二光源18b形成於基板12上。綠色發光層22覆蓋第二光源18b。第二黃色濾光片30b覆蓋綠色發光層22。第三次畫素16c包括第三光源18c，形成於基板12上。
在第2圖中，每一第一光源18a、第二光源18b、以及第三光源18c均發射藍光(blue light)(即波長介於450-485奈米的光)。在部分實施例中，紅色發光層20包括紅色螢光粉。在部分實施例中，綠色發光層22包括綠色螢光粉。螢光粉(phosphor)材料包括例如硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)(亦可選擇性地摻雜鈰)、或以铽鋁石榴石(terbium aluminum garnet，TAG)為基礎的材料。含有紅色螢光粉的紅色發光層20吸收來自第一光源18a的藍發射光(blue emission)，並將此發射波長轉換為紅光。含有綠色螢光粉的綠色發光層22吸收來自第二光源18b的藍發射光，並將此發射波長轉換為綠光。
在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b包括黃色色素(顏料)，混合於高分子基質中。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b的厚度”TY
”大約介於0.8-2.0微米。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b對於波長介於400-480奈米的光的穿透率(light transmittance rate)大約小於1%。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%。在部分實施例中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%。值得注意的是，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b的光穿透率可藉由調整高分子基質中黃色色素(顏料)的含量而達到最適化。在第2圖中，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b為弧形結構。更詳細地來說，第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b以例如垂直於基板12的截面來看為弧形結構。
在部分實施例中，由紅色發光層20所發射的紅光(即波長介於610-780奈米的光)會與一部分由第一光源18a所發射的藍光(blue light)(即波長介於450-485奈米的光)混合。然而，由於第一黃色濾光片30a具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%，使得覆蓋於紅色發光層20上的第一黃色濾光片30a可完全阻擋此部分的藍光，並允許所有的紅光通過。同樣地，由綠色發光層22所發射的綠光(即波長介於500-550奈米的光)會與一部分由第二光源18b所發射的藍光(blue light)(即波長介於450-485奈米的光)混合。由於第二黃色濾光片30b具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%，使得覆蓋於綠色發光層22上的第二黃色濾光片30b可完全阻擋此部分的藍光，並允許大部分的綠光通過。因此，在第一次畫素16a中，將可完全阻擋不期望的藍光雜訊，而發射出純度高的紅光。同樣地，在第二次畫素16b中，亦可完全阻擋不期望的藍光雜訊，而發射出純度高的綠光。
在第2圖中，發光元件10更包括第一導光層(light guiding layer) 40a、第二導光層40b、以及第三導光層40c。第一導光層40a形成於第一光源18a與紅色發光層20之間。第二導光層40b形成於第二光源18b與綠色發光層22之間。第三導光層40c覆蓋第三光源18c。在部分實施例中，第一導光層40a、第二導光層40b、以及第三導光層40c由各種不同的透明材料所構成，例如環氧樹脂、矽樹脂、或丙烯酸樹脂。
在部分實施例中，第一光源18a構成第一微發光二極體元件(micro LED device) 42a，第二光源18b構成第二微發光二極體元件42b，以及第三光源18c構成第三微發光二極體元件42c。在部分實施例中，每一第一微發光二極體元件42a、第二微發光二極體元件42b、以及第三微發光二極體元件42c的寬度”WLED
”大約介於1-100微米。
請參閱第3圖，根據本發明的一實施例，提供一種發光元件100。第3圖為發光元件100的剖面示意圖。
發光元件100包括基板120，基板120包括複數個畫素140，每一畫素140包括複數個次畫素(160a、160b、160c)，用以發射不同顏色的光。次畫素(160a、160b、160c)包括第一次畫素160a，用以發射紅光(R)，第二次畫素160b，用以發射綠光(G)，以及第三次畫素160c，用以發射藍光(B)。第一次畫素160a包括第一光源180a、紅色發光層200、以及第一黃色濾光片300a。第一光源180a形成於基板120上。紅色發光層200覆蓋第一光源180a。第一黃色濾光片300a覆蓋紅色發光層200。第二次畫素160b包括第二光源180b、綠色發光層220、以及第二黃色濾光片300b。第二光源180b形成於基板120上。綠色發光層220覆蓋第二光源180b。第二黃色濾光片300b覆蓋綠色發光層220。此外，第三次畫素160c包括第三光源180c，形成於基板120上。
在第3圖中，每一第一光源180a、第二光源180b、以及第三光源180c均發射深藍光(deep blue light)(即波長介於420-450奈米的光)。在部分實施例中，紅色發光層200包括紅色螢光粉。在部分實施例中，綠色發光層220包括綠色螢光粉。螢光粉(phosphor)材料包括例如硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)(亦可選擇性地摻雜鈰)、或以铽鋁石榴石(terbium aluminum garnet，TAG)為基礎的材料。含有紅色螢光粉的紅色發光層200吸收來自第一光源180a的深藍發射光(deep blue emission)，並將此發射波長轉換為紅光。含有綠色螢光粉的綠色發光層220吸收來自第二光源180b的深藍發射光，並將此發射波長轉換為綠光。
在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b包括黃色色素(顏料)，混合於高分子基質中。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b的厚度”TY
”大約介於0.8-2.0微米。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b對於波長介於400-480奈米的光的穿透率(light transmittance rate)大約小於1%。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%。值得注意的是，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b的光穿透率可藉由調整高分子基質中黃色色素(顏料)的含量而達到最適化。在第3圖中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b為多邊形結構。更詳細地來說，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b以例如垂直於基板120的截面來看為多邊形結構。
在部分實施例中，由紅色發光層200所發射的紅光(即波長介於610-780奈米的光)會與一部分由第一光源180a所發射的深藍光(deep blue light)(即波長介於420-450奈米的光)混合。然而，由於第一黃色濾光片300a具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%，使得覆蓋於紅色發光層200上的第一黃色濾光片300a可完全阻擋此部分的深藍光，並允許所有的紅光通過。同樣地，由綠色發光層220所發射的綠光(即波長介於500-550奈米的光)會與一部分由第二光源180b所發射的深藍光(deep blue light)(即波長介於420-450奈米的光)混合。由於第二黃色濾光片300b具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%，使得覆蓋於綠色發光層220上的第二黃色濾光片300b可完全阻擋此部分的深藍光，並允許大部分的綠光通過。因此，在第一次畫素160a中，將可完全阻擋不期望的深藍光雜訊，而發射出純度高的紅光。同樣地，在第二次畫素160b中，亦可完全阻擋不期望的深藍光雜訊，而發射出純度高的綠光。
在第3圖中，發光元件100更包括藍色發光層240，覆蓋第三光源180c。在部分實施例中，藍色發光層240包括藍色螢光粉。螢光粉(phosphor)材料包括例如硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)(亦可選擇性地摻雜鈰)、或以铽鋁石榴石(terbium aluminum garnet，TAG)為基礎的材料。含有藍色螢光粉的藍色發光層240吸收來自第三光源180c的深藍發射光(deep blue emission)，並將此發射波長轉換為藍光(blue light)。
在第3圖中，發光元件100更包括第一導光層(light guiding layer) 400a、第二導光層400b、以及第三導光層400c。第一導光層400a形成於第一光源180a與紅色發光層200之間。第二導光層400b形成於第二光源180b與綠色發光層220之間。第三導光層400c形成於第三光源180c與藍色發光層240之間。在部分實施例中，第一導光層400a、第二導光層400b、以及第三導光層400c由各種不同的透明材料所構成，例如環氧樹脂(epoxy)、矽樹脂(silicone)、或丙烯酸樹脂(acrylic)。
在部分實施例中，第一光源180a構成第一微發光二極體元件(micro LED device) 420a，第二光源180b構成第二微發光二極體元件420b，以及第三光源180c構成第三微發光二極體元件420c。在部分實施例中，每一第一微發光二極體元件420a、第二微發光二極體元件420b、以及第三微發光二極體元件420c的寬度”WLED
”大約介於1-100微米。
請參閱第4圖，根據本發明的一實施例，提供一種發光元件100。第4圖為發光元件100的剖面示意圖。
發光元件100包括基板120，基板120包括複數個畫素140，每一畫素140包括複數個次畫素(160a、160b、160c)，用以發射不同顏色的光。次畫素(160a、160b、160c)包括第一次畫素160a，用以發射紅光(R)，第二次畫素160b，用以發射綠光(G)，以及第三次畫素160c，用以發射藍光(B)。第一次畫素160a包括第一光源180a、紅色發光層200、以及第一黃色濾光片300a。第一光源180a形成於基板120上。紅色發光層200覆蓋第一光源180a。第一黃色濾光片300a覆蓋紅色發光層200。第二次畫素160b包括第二光源180b、綠色發光層220、以及第二黃色濾光片300b。第二光源180b形成於基板120上。綠色發光層220覆蓋第二光源180b。第二黃色濾光片300b覆蓋綠色發光層220。此外，第三次畫素160c包括第三光源180c，形成於基板120上。
在第4圖中，每一第一光源180a、第二光源180b、以及第三光源180c均發射藍光(blue light)(即波長介於450-485奈米的光)。在部分實施例中，紅色發光層200包括紅色螢光粉。在部分實施例中，綠色發光層220包括綠色螢光粉。螢光粉(phosphor)材料包括例如硫化物、鋁酸鹽、氧化物、矽酸鹽、氮化物、釔鋁石榴石(yttrium aluminum garnet，YAG)(亦可選擇性地摻雜鈰)、或以铽鋁石榴石(terbium aluminum garnet，TAG)為基礎的材料。含有紅色螢光粉的紅色發光層200吸收來自第一光源180a的藍發射光(blue emission)，並將此發射波長轉換為紅光。含有綠色螢光粉的綠色發光層220吸收來自第二光源180b的藍發射光，並將此發射波長轉換為綠光。
在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b包括黃色色素(顏料)，混合於高分子基質中。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b的厚度”TY
”大約介於0.8-2.0微米。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b對於波長介於400-480奈米的光的穿透率(light transmittance rate)大約小於1%。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%。在部分實施例中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%。值得注意的是，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b的光穿透率可藉由調整高分子基質中黃色色素(顏料)的含量而達到最適化。在第4圖中，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b為多邊形結構。更詳細地來說，第一黃色濾光片300a與第二黃色濾光片300b以例如垂直於基板120的截面來看為多邊形結構。
在部分實施例中，由紅色發光層200所發射的紅光(即波長介於610-780奈米的光)會與一部分由第一光源180a所發射的藍光(blue light)(即波長介於450-485奈米的光)混合。然而，由於第一黃色濾光片300a具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長550奈米或以上的光的穿透率大約大於80%，使得覆蓋於紅色發光層200上的第一黃色濾光片300a可完全阻擋此部分的藍光，並允許所有的紅光通過。同樣地，由綠色發光層220所發射的綠光(即波長介於500-550奈米的光)會與一部分由第二光源180b所發射的藍光(blue light)(即波長介於450-485奈米的光)混合。由於第二黃色濾光片300b具有特殊的光學特性，例如對於波長介於400-480奈米的光的穿透率大約小於1%，以及對於波長介於490-530奈米的光的穿透率大約為50%，使得覆蓋於綠色發光層220上的第二黃色濾光片300b可完全阻擋此部分的藍光，並允許大部分的綠光通過。因此，在第一次畫素160a中，將可完全阻擋不期望的藍光雜訊，而發射出純度高的紅光。同樣地，在第二次畫素160b中，亦可完全阻擋不期望的藍光雜訊，而發射出純度高的綠光。
在第4圖中，發光元件100更包括第一導光層(light guiding layer) 400a、第二導光層400b、以及第三導光層400c。第一導光層400a形成於第一光源180a與紅色發光層200之間。第二導光層400b形成於第二光源180b與綠色發光層220之間。第三導光層400c覆蓋第三光源180c。在部分實施例中，第一導光層400a、第二導光層400b、以及第三導光層400c由各種不同的透明材料所構成，例如環氧樹脂、矽樹脂、或丙烯酸樹脂。
在部分實施例中，第一光源180a構成第一微發光二極體元件(micro LED device) 420a，第二光源180b構成第二微發光二極體元件420b，以及第三光源180c構成第三微發光二極體元件420c。在部分實施例中，每一第一微發光二極體元件420a、第二微發光二極體元件420b、以及第三微發光二極體元件420c的寬度”WLED
”大約介於1-100微米。
請參閱第5A-5C圖，根據本發明的一實施例，提供一種發光元件的製造方法。第5A-5C圖為上述發光元件製造方法的剖面示意圖。
請參閱第5A圖，提供基板12，其上設置有第一光源18a、第二光源18b、以及第三光源18c。第二光源18b位於第一光源18a與第三光源18c之間。第一光源18a為紅色發光層20所覆蓋，第二光源18b為綠色發光層22所覆蓋。
請參閱第5B圖，形成黃色濾光層30於基板12上。
請參閱第5C圖，對黃色濾光層30實施微影製程(lithography process) 50，以形成第一黃色濾光片30a與第二黃色濾光片30b。第一黃色濾光片30a覆蓋紅色發光層20，第二黃色濾光片30b覆蓋綠色發光層22。
在部分實施例中，藉由旋塗(spin-coating)或噴塗(spray-coating)製程形成黃色濾光層30於基板12上。
在本發明中，設置且覆蓋於紅色發光層與綠色發光層上，並具有特殊光學特性的黃色濾光片可完全阻擋從光源所發出的深藍光(deep blue light)與藍光(blue light)的雜訊，並允許紅光及綠光通過。藉由設置具有特定光穿透率範圍的黃色濾光片，可因此改善從紅色畫素與綠色畫素所發出光的純度。此外，黃色濾光片包括弧形結構、多邊形結構、或其他具有適當形狀的結構。選擇特定尺寸大小的黃色濾光片亦是必要的。舉例來說，黃色濾光片的厚度大約介於0.8-2.0微米，以確保黃色濾光片可達到足夠的光攔截效率(light interception efficiency)。
上述實施例之特徵有利於本技術領域中具有通常知識者理解本發明。本技術領域中具有通常知識者應理解可採用本發明作基礎，設計並變化其他製程與結構以完成上述實施例之相同目的及/或相同優點。本技術領域中具有通常知識者亦應理解，這些等效置換並未脫離本發明精神與範疇，並可在未脫離本發明之精神與範疇的前提下進行改變、替換、或更動。
10、100:發光元件12、120:基板14、140:畫素16a、160a:第一次畫素16b、160b:第二次畫素16c、160c:第三次畫素18a、180a:第一光源18b、180b:第二光源18c、180c:第三光源20、200:紅色發光層22、220:綠色發光層24、240:藍色發光層30:黃色濾光層30a、300a:第一黃色濾光片30b、300b:第二黃色濾光片40a、400a:第一導光層40b、400b:第二導光層40c、400c:第三導光層42a、420a:第一微LED元件42b、420b:第二微LED元件42c、420c:第三微LED元件50:微影製程TY:第一黃色濾光片/第二黃色濾光片的厚度WLED:第一微LED元件/第二微LED元件/第三微LED元件的寬度
第1圖係根據本發明的一實施例，一種發光元件(light-emitting device)的剖面示意圖； 第2圖係根據本發明的一實施例，一種發光元件(light-emitting device)的剖面示意圖； 第3圖係根據本發明的一實施例，一種發光元件(light-emitting device)的剖面示意圖； 第4圖係根據本發明的一實施例，一種發光元件(light-emitting device)的剖面示意圖；以及 第5A-5C圖係根據本發明的一實施例，一種發光元件製造方法的剖面示意圖。
10:發光元件
12:基板
14:畫素
16a:第一次畫素
16b:第二次畫素
16c:第三次畫素
18a:第一光源
18b:第二光源
18c:第三光源
20:紅色發光層
22:綠色發光層
24:藍色發光層
30a:第一黃色濾光片
30b:第二黃色濾光片
40a:第一導光層
40b:第二導光層
40c:第三導光層
42a:第一微LED元件
42b:第二微LED元件
42c第三微LED元件
TY:第一黃色濾光片/第二黃色濾光片的厚度
WLED:第一微LED元件/第二微LED元件/第三微LED元件的寬度
Claims (10)
- 一種發光元件，包括： 一基板，包括複數個畫素，每一畫素包括複數個次畫素，用以發射不同顏色的光，其中該等次畫素包括： 一第一次畫素，用以發射紅光，包括： 一第一光源，形成於該基板上； 一紅色發光層，覆蓋該第一光源； 一第一黃色濾光片，覆蓋該紅色發光層； 一第二次畫素，用以發射綠光，包括： 一第二光源，形成於該基板上； 一綠色發光層，覆蓋該第二光源； 一第二黃色濾光片，覆蓋該綠色發光層；以及 一第三次畫素，用以發射藍光，包括： 一第三光源，形成於該基板上。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括一藍色發光層、一第一導光層、一第二導光層、以及一第三導光層，其中該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射深藍光，該藍色發光層覆蓋該第三光源，該藍色發光層包括藍色螢光粉，該第一導光層形成於該第一光源與該紅色發光層之間，該第二導光層形成於該第二光源與該綠色發光層之間，以及該第三導光層形成於該第三光源與該藍色發光層之間。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，更包括一第一導光層、一第二導光層、以及一第三導光層，其中該第一光源、該第二光源、以及該第三光源發射藍光，該第一導光層形成於該第一光源與該紅色發光層之間，該第二導光層形成於該第二光源與該綠色發光層之間，以及該第三導光層覆蓋該第三光源。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該紅色發光層包括紅色螢光粉，該綠色發光層包括綠色螢光粉，以及該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片包括黃色色素，混合於一高分子基質中。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片的厚度分別介於0.8-2.0微米，且該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片以垂直於該基板的截面來看為弧形結構或多邊形結構。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片對於波長介於400-480奈米的光的穿透率小於1%，且該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片對於波長550奈米或以上的光的穿透率大於80%。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一黃色濾光片與該第二黃色濾光片對於波長介於490-530奈米的光的穿透率為50%。
- 如申請專利範圍第1項所述的發光元件，其中該第一光源構成一第一微發光二極體元件，該第二光源構成一第二微發光二極體元件，以及該第三光源構成一第三微發光二極體元件，且每一該第一微發光二極體元件、該第二微發光二極體元件與該第三微發光二極體元件的寬度介於1-100微米。
- 一種發光元件的製造方法，包括： 提供一基板，其上設置有一第一光源、一第二光源與一第三光源，其中該第二光源位於該第一光源與該第三光源之間，且該第一光源為一紅色發光層所覆蓋，該第二光源為一綠色發光層所覆蓋； 形成一黃色濾光層於該基板上；以及 對該黃色濾光層實施一微影製程，以形成一第一黃色濾光片與一第二黃色濾光片，其中該第一黃色濾光片覆蓋該紅色發光層，該第二黃色濾光片覆蓋該綠色發光層。
- 如申請專利範圍第9項所述的發光元件的製造方法，其中係藉由旋塗(spin-coating)或噴塗(spray-coating)製程形成該黃色濾光層於該基板上。
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