TWI640075B - 像素發光裝置 - Google Patents

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Abstract

一種像素發光裝置,包括:基板,具有多個發光元件、以及遮光層,環繞各發光元件設置。其中各發光元件包括:第一電極層,設置於基板上、第二電極層,設置於基板上,且不與第一電極層接觸、第一半導體層,設置於第一電極層上、第二半導體層,設置於第二電極層上,且覆蓋第一半導體層、發光層,設置於第二半導體層上、第三半導體層,設置於發光層上、以及至少一第一貫通體,貫穿發光層與第二半導體層,使第一半導體層與第三半導體層電性連接。

Description

像素發光裝置
本發明是有關於一種像素發光裝置,且特別是有關於一種採用發光二極體的像素發光裝置。
發光二極體(light emitting diode;LED)具有諸如壽命長、體積小、高抗震性、低熱產生及低功率消耗等優點,因此已被廣泛應用於家用及各種設備中的指示器或光源。
其中,上發光型發光二極體(Top-view LED)常被應用於液晶顯示裝置的區域背光控制技術(local dimming)中。然而傳統式直下式背光發光模組採用的發光元件設置有電極焊墊或金線等非透光構件,而容易造成亮度的降低,這樣的問題隨著發光元件尺寸的微型化而漸趨明顯。且因電極焊墊的設置位置,需要另外以金線導通,金線的設置也容易有頸縮(necking)甚至斷線等問題。
此外,隨著發光元件的尺寸的微型化,在配置於顯示裝置時,也容易因尺寸縮小而導致發光元件不易抓取,進而產生發光元件的掉件問題。
另外,將N端電極焊墊與P端電極焊墊設置於同側時,由於載子會在發光裝置中走最短路徑,進而可能發生電流擁擠效應(current crowding effect)而導致發光亮度不均甚至低下等問題。
有鑑於此,本發明提供一種像素發光裝置,其可以解決上述的非透光構件的遮光問題、發光元件(例如:發光二極體)的掉件問題,同時以也能夠避免因電流擁擠效應而導致的亮度不均問題。
本發明的像素發光裝置包括:基板,具有多個發光元件、以及遮光層,環繞各發光元件設置。其中各發光元件包括:第一電極層,設置於基板上、第二電極層,設置於基板上,且不與第一電極層接觸、第一半導體層,設置於第一電極層上、第二半導體層,設置於第二電極層上,且覆蓋第一半導體層、發光層,設置於第二半導體層上、第三半導體層,設置於發光層上、以及至少一第一貫通體,貫穿發光層與第二半導體層,使第一半導體層與第三半導體層電性連接。
在本發明的一實施例中,上述的各發光元件的各第二電極層之間電性連接。
在本發明的一實施例中,上述的各發光元件的各第二電極層之間以並聯方式電性連接。
在本發明的一實施例中,上述的第一貫通體為複數個,且於第一電極層上方陣列排列。
在本發明的一實施例中,上述的第一貫通體與發光層及第二半導體層之間具有一絕緣層,且第一貫通體為一半導體材料或導電材料。
在本發明的一實施例中,任兩相鄰之發光元件之間的遮光層包括:第三電極層,鄰接於其中一發光元件、第四電極層,鄰接於另一發光元件、以及電致變色材料層,設置在第三電極層和第四電極層之間。
在本發明的一實施例中,上述的第三電極層和發光元件電性隔離,且第四電極層和另一發光元件電性隔離。
在本發明的一實施例中,上述的發光元件更包括:絕緣層,設置於第一半導體層與第二半導體層之間,且第一貫通體貫穿絕緣層。
在本發明的一實施例中,上述的發光元件更包括:緩衝層,設置於第二半導體層與發光層之間、第四半導體層,設置於緩衝層與發光層之間、以及至少一第二貫通體,貫穿緩衝層,使第二半導體層與第四半導體層電性連接,且上述的第一貫通體貫穿緩衝層與第四半導體層。
在本發明的一實施例中,上述的第一半導體層、第三半導體層與第一貫通體皆具有第一載子。
在本發明的一實施例中,上述的第二半導體層、第四半導體層與第二貫通體皆具有第二載子,且第一載子和第二載子不同。
在本發明的一實施例中,上述的多個發光元件包含第一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件,分別發出不同色光。
在本發明的一實施例中,上述的第一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件的各第二電極層之間電性連接,且皆位在各發光元件的同一側。
在本發明的一實施例中,上述的第一發光元件、第二發光元件以及第三發光元件的各第二電極層之間電性連接,且各發光元件的各第二電極層彼此緊鄰。
在本發明的一實施例中,於第一發光元件上設置第一螢光材料層,於第二發光元件上設置第二螢光材料層,且第一螢光材料層和第二螢光材料層分別設置於各第三半導體層上。
在本發明的一實施例中,上述的第一發光元件用以發出紅光,第二發光元件用以發出綠光,且第三發光元件用以發出藍光。
在本發明的一實施例中,上述的多個發光元件更包含第四發光元件。
在本發明的一實施例中,上述的第一發光元件、第二發光元件、第三發光元件以及第四發光元件的各第二電極層之間電性連接,且位在各發光元件的相鄰處。
在本發明的一實施例中,於第一發光元件上設置第一螢光材料層,於第二發光元件上設置第二螢光材料層,於第三發光元件上設置第三螢光材料層,且第一螢光材料層、第二螢光材料層和第三螢光材料層分別設置於各第三半導體層上。
在本發明的一實施例中,上述的第一發光元件用以發出紅光,第二發光元件用以發出綠光,第三發光元件發出白光,且第四發光元件用以發出藍光。
基於上述,本發明的像素發光裝置將電極設置於基板側。因此,連接電極的焊墊、金線等非透光構件不會遮住發光元件中發出的光,進而可以增加發光裝置的發光效率。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂,下文特舉實施例,並配合所附圖式作詳細說明如下。
本文的示意圖僅是用以示意本發明部分的實施例。因此,示意圖中所示之各個元件的形狀、數量及比例大小不應被用來限制本發明。舉例來說,示意圖中之發光元件以及遮光層等構件的實際數量、大小以及形狀僅是用來作為示意,並不代表本發明之發光元件以及遮光層等構件的實際數量、大小以及形狀一定要如圖中所示。
發光二極體由於省電、高亮度、且適合局部區域設置,廣泛應用於液晶顯示裝置的區域背光控制技術(local dimming)中,用來增加顯示裝置的對比。然為達更佳的顯示效果,發光二極體的尺寸不斷的微型化,當發光二極體的尺寸達到微型化時,可進一步應用於顯示裝置的顯示像素,卻也容易因尺寸縮小而導致發光二極體在製程中不易抓取,進而產生發光二極體的掉件問題而影響製程良率。為了解決此問題,圖1A是本發明的像素發光裝置的配置示意圖。如同圖1A的配置示意圖所示,在前置基板1上同時配置多個像素發光裝置10,在此實施例中每一像素發光裝置10包括多個發光元件20,例如本實施例採用四個發光元件20,四個發光元件20彼此相鄰,成陣列排列,發光元件20例如可以為發光二極體,然不以此為限,亦可以為其他適合的自發光元件。圖1B是本發明的像素發光裝置配置於顯示面板時的示意圖,如同圖1B的配置示意圖所示,每一像素發光裝置10包括四個發光元件20,四個發光元件20彼此相鄰,成陣列排列,因此,當欲將像素發光裝置10從前置基板轉移到顯示面板2時,可以採用一個像素發光裝置10為單位,由於每一像素發光裝置10包括四個發光元件20,其面積可以較單一個發光元件20大,因此,在移轉過程中,較不易發生掉件問題。
圖2A、圖2B是本發明的像素發光裝置的實施例的上視示意圖。此處要說明的是,所謂的「上視示意圖」指的是從基板上方觀察本發明的像素發光裝置,且為了清楚表示與便於說明,略去了部分元件的繪示。
本發明的像素發光裝置包括多個發光元件以及環繞各發光元件設置的遮光層。請參考圖2A,像素發光裝置10包括四個彼此相鄰且陣列排列的發光元件20,以及環繞各發光元件設置的遮光層30。以下,具體說明本發明的像素發光裝置中的發光元件20的具體結構。
圖3A是圖2A的像素發光裝置的沿剖面線A-A’的剖面示意圖。發光元件20包括設置於基板100上的第一電極層110、第二電極層120、第一半導體層112、第二半導體層122、發光層130、第三半導體層114以及至少一第一貫通體116。
基板100的材料可以為玻璃基板、藍寶石基板、半導體晶圓、金屬基板或樹脂基板等。配置像素發光裝置10的基板100也可預先配置主動元件後再進行像素發光裝置10的配置,主動元件例如可以是薄膜電晶體,但不以此為限。
第一電極層110設置於基板100上。第二電極層120設置於基板100上,且不與第一電極層110接觸。第一電極層110與第二電極層120的材料並無特別限制,例如可列舉金屬或氧化銦錫(ITO)等材料。
在本發明的像素發光裝置10中,各發光元件20的各第二電極層120之間電性連接,更具體為以並聯方式電性連接。此處所謂「電性連接」可透過將各第二電極層設置於各發光元件的同一側或彼此最鄰近的角落,並與同一電極焊墊(未繪示)連接的方式達成。在此實施例中,將各第二電極層120設置在各發光元件的相鄰處,例如分別設置在四個發光元件20的角落且各角落彼此相鄰,而形成於像素發光裝置10的中心,如圖2A所示。但不以此為限,容後再述。
第一半導體層112設置於第一電極層110上,且具有第一載子。第二半導體層122設置於第二電極層120上,且覆蓋第一半導體層112,並具有和第一載子不同的第二載子。第一半導體層112與第二半導體層122之間設置有絕緣層142。在本實施例中,第一半導體層112例如是p型半導體層,此時,第二半導體層122例如是n型半導體層,但本發明並不限制於此情形。第一半導體層112也可例如是n型半導體層,此時,第二半導體層122例如是p型半導體層。p型半導體層的載子例如可以為電洞,n型半導體層的載子例如可以為電子。
發光層130設置於第二半導體層122上,發光層130例如具有多層量子井(Multiple Quantum Well;MQW)結構。多重量子井結構包括以重複的方式交替設置的多個量子井層(Well)和多個量子阻障層(Barrier)。進一步來說,發光層130的材料例如是包括交替堆疊的多層氮化銦鎵以及多層氮化鎵(n-In xGa yN/GaN),藉由設計發光層130中銦或鎵的比例,可使發光層130發出不同的發光波長範圍。在一實施例中,發光層130發出的光例如是藍光。
第三半導體層114設置於發光層130上,且具有第一載子。在本實施例中,第三半導體層114例如是p型半導體層,但本發明並不限制於此情形,只要第三半導體層114所具有的載子與第一半導體層112相同即可。
第一貫通體116貫穿發光層130、第二半導體層122與絕緣層142,使第一半導體層112與第三半導體層114電性連接。在本實施例中,第一貫通體116具有第一載子,例如是p型半導體層,但本發明並不限制於此情形,只要第一貫通體116所具有的載子與第一半導體層112以及第三半導體層114相同即可。
或者,第一貫通體116也可選用其他導電材料,只要能使第一半導體層112與第三半導體層114電性連接即可。第一貫通體116與發光層130及第二半導體層122之間更具有絕緣層146。設置於第一貫通體116周圍的絕緣層146的材料可例如包含非摻雜氮化鎵層、氮化矽層及/或氧化矽層。
在一實施例中,發光元件中的第一貫通體116可具有複數個,且可如圖2A所示,第一貫通體116於第一電極層上陣列排列。藉由第一貫通體116的設置,可改變載子的流動路徑,進而可以減少電流擁擠效應的發生。
請參考圖2B,像素發光裝置11包括紅色發光元件20r、藍色發光元件20b、綠色發光元件20g、白色發光元件20w以及環繞各發光元件設置的遮光層30。
圖3B是圖2B的另一像素發光裝置的沿剖面線B-B’的剖面示意圖。發光元件20(此處以綠色發光元件20g為例)包括第一電極層110、第二電極層120、第一半導體層112、第二半導體層122、發光層130、第三半導體層114以及至少一第一貫通體116。在此實施例中,發光元件更包括絕緣層142、絕緣層146、第四電極層124、緩衝層144、至少一第二貫通體126以及螢光材料層132。
第一半導體層112與第二半導體層122之間設置有絕緣層142。在一實施例中,例如藉由化學氣相沈積法(chemical vapor deposition;PECVD)形成絕緣層142,絕緣層142例如包含非摻雜氮化鎵層、氮化矽層及/或氧化矽層。
和前一實施例不同的是,在此實施例中,於第二半導體層122與發光層130之間更可設置緩衝層144、第四半導體層124以及第二貫通體126。此時,第一貫通體116進一步貫穿緩衝層144與第四半導體層124。藉由這樣的設置,可進一步改變載子的流動路徑,進而可以減少電流擁擠效應的發生。
緩衝層144設置於第二半導體層122與發光層130之間。緩衝層144可包括介電材料或者與絕緣層142相同的絕緣材料。
第四半導體層124設置於緩衝層144與發光層130之間,並具有和第一載子不同的第二載子。在本實施例中,第四半導體層124例如是n型半導體層,但本發明並不限制於此情形,只要第四半導體層124所具有的載子與第二半導體層122相同即可。
第二貫通體126貫穿緩衝層144,使第二半導體層122與第四半導體層124電性連接。在本實施例中,第二貫通體126具有第二載子,例如是n型半導體層,但本發明並不限制於此情形只要第二貫通體126所具有的載子與第二半導體層122以及第四半導體層124相同即可。或者,第二貫通體126也可選用其他導電材料,只要能使第二半導體層122與第四半導體層124電性連接即可。
在一實施例中,與第一貫通體116相似,發光元件中的第二貫通體126可具有複數個,和第一貫通體126分隔設置,且可如圖2B所示在發光元件中陣列排列,且和第一貫通體126交錯排列。藉由第二貫通體126的設置,可進一步改變載子的流動路徑,進而可以減少電流擁擠效應的發生。
更具體而言,以圖3B為例,在綠色發光元件20g中,第一載子由第一半導體層112出發,經過第一貫通體116以及第三半導體層114之後,在發光層130與第二載子會合;而第二載子則由第二半導體層122出發,經過第二貫通體126以及第四半導體層124之後,在發光層130與第一載子會合而發光。圖3B中的箭號即例示了綠色發光元件20中的部分載子流動方向,但不代表綠色發光元件20中的載子僅於該處流動。
此外,為了改變發光元件所發出的光的波長,於第三半導體層114上更可設置螢光材料層132。以本發明實施例而言,發光元件所發出的光為波長較短的藍光,但可藉由螢光材料層132的設置將發光元件所發出的藍光轉變為波長較長的綠光、黃光或者紅光,或者也可使用兩種以上的螢光材料,以混合出需要的色光(例如白光)。因此,無須依據波長需要改變發光層130的組成成份,進而能夠更輕易的完成可發出多種色光的像素發光裝置。
螢光材料層132中所含有的螢光材料可依據需要適宜地選用。例如可列舉:矽酸鹽(Silicate)類(如M 2SiO 4:Eu (M=Ca、Sr、Ba、Mg))、矽氮(氧)化物(Silicon (oxy)nitride)類(如β-SiAlON:Eu、La 3Si 6N 11:Ce、(Ca,Sr)AlSiN 3:Eu(簡稱CASN)或M 2Si 5N 8:Eu (M=Ca、Sr、Ba))、硫化物(Sulfide)類(如MGa 2S 4:Eu (M=Ca、Sr、Ba)或CaS:Eu)、量子點(Quantum dot,QD)類(如CdSe/ZnSe)或石榴石(Garnet)類(如(Lu,Y) 3Al 5O 12:Ce(簡稱LuAG)、Y 3Al 5O 12:Ce(簡稱YAG)或Tb 3Al 5O 12:Ce(簡稱TAG))等螢光材料。搭配不同的螢光材料可以得到不同的色光。
如上設實施例所述,遮光層30環繞各發光元件設置,更具體而言,遮光層30設置在相鄰的發光元件之間。如圖3A所示,遮光層30環繞整個發光元件20,並完全覆蓋發光元件20的整個側壁。但是,遮光層30也可以僅覆蓋發光元件20的部份側壁的方式環繞發光元件20設置。
遮光層30可使用一般的黑色矩陣,也可使用電致變色材料。電致變色材料在未施加電位差的情況下呈透明,但在施加電位差的情況下則會轉變為有色狀態,因此能夠做為遮光層的材料。因此,如圖2B和圖3B之一實施例時,當希望讓像素發光裝置11中的發光元件的光色相混時,可以使電致變色材料呈透明,當不希望讓像素發光裝置11中的發光元件的光色相混時,可以使電致變色材料呈不透明,使顯示裝置之顯示效果更佳。以下具體說明使用電致變色材料做為遮光層的實施方式。
圖4是圖2B的像素發光裝置的沿剖面線C-C’的剖面示意圖。遮光層30包括第三電極層32、第四電極層34以及設置在第三電極層32和第四電極層34之間的電致變色材料層33。
第三電極層32與第四電極層34分別與兩個相鄰的發光元件(圖4中為紅色發光元件20r以及綠色發光元件20g)鄰接。在一實施例中,第三電極層32與第四電極層34藉由絕緣層31、35分別與所鄰接的發光元件電性隔離。第三電極層32與第四電極層34的材料並無特別限制,例如可列舉金屬或氧化銦錫(ITO)等材料。
電致變色材料層33可僅設置一層,也可設置多層結構。在一實施例中,電致變色材料層包括電致變色層、離子導電層以及離子儲存層。
電致變色材料層33中所使用的電致變色材料可依據需要適宜地選用。例如可列舉:氧化鎢(WO 3)、聚苯胺或者紫羅鹼(Viologen)等材料。
本發明的像素發光裝置10中,發光元件的配置方式、大小與個數並無特別限制。可以如圖2A所示的實施例所有發光元件20皆發出相同色光,以作為顯示元件的背光光源,此時,即不需要設置螢光材料層132。亦可如圖2B所示的實施例中,設置螢光材料層132,使得像素發光裝置10具有四個發出不同色光的發光元件。
或者,也可如同圖5的變形例所示,像素發光裝置12具有三個發光元件(紅色發光元件20r、藍色發光元件20b以及綠色發光元件20g),並以X方向上配置三個發光元件且Y方向上配置一個發光元件的方式配置。且在圖5的變形例中,將各第二電極層120分離設置,但各第二電極層120之間仍有部分鄰接而形成電性連接。
或者,也可如同圖6的變形例所示,像素發光裝置13具有三個發光元件(紅色發光元件20r、藍色發光元件20b以及綠色發光元件20g),其配置方式與圖2相同,但藍色發光元件20b的面積約為紅色發光元件20r以及綠色發光元件20g的兩倍。在圖6的變形例中,將各第二電極層120設置在各發光元件的相鄰處。
綜上所述,本發明的像素發光裝置將電極設置於基板側。因此,連接電極的焊墊、金線等非透光構件不會遮住發光元件中發出的光,且透過第一貫通體的設置,可進一步改變載子的流動路徑,而可以減少電流擁擠效應的發生,進而可以增加發光裝置的發光效率。藉此設置,更可降低配置像素發光裝置於顯示裝置時的掉件問題。
雖然本發明已以實施例揭露如上,然其並非用以限定本發明,任何所屬技術領域中具有通常知識者,在不脫離本發明的精神和範圍內,當可作些許的更動與潤飾,故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
1‧‧‧前置基板
2‧‧‧顯示面板
10、11、12、13‧‧‧像素發光裝置
20‧‧‧發光元件
20b‧‧‧藍色發光元件
20g‧‧‧綠色發光元件
20r‧‧‧紅色發光元件
20w‧‧‧白色發光元件
30‧‧‧遮光層
31、35、142、146‧‧‧絕緣層
32‧‧‧第三電極層
33‧‧‧電致變色材料層
34‧‧‧第四電極層
100‧‧‧基板
110‧‧‧第一電極層
112‧‧‧第一半導體層
114‧‧‧第三半導體層
116‧‧‧第一貫通體
120‧‧‧第二電極層
122‧‧‧第二半導體層
124‧‧‧第四半導體層
126‧‧‧第二貫通體
130‧‧‧發光層
132‧‧‧螢光材料層
144‧‧‧緩衝層
圖1A是本發明的像素發光裝置的配置示意圖。 圖1B是本發明的像素發光裝置配置於顯示面板時的示意圖。 圖2A是本發明的像素發光裝置的實施例的上視示意圖。 圖2B是本發明的像素發光裝置的實施例的上視示意圖。 圖3A是圖2A的像素發光裝置的沿剖面線A-A’的剖面示意圖。 圖3B是圖2B的像素發光裝置的沿剖面線B-B’的剖面示意圖。 圖4是圖2B的像素發光裝置的沿剖面線C-C’的剖面示意圖。 圖5是本發明的像素發光裝置的變形例的上視示意圖。 圖6是本發明的像素發光裝置的變形例的上視示意圖。

Claims (19)

  1. 一種像素發光裝置,包括:基板;多個發光元件,設置於所述基板上;以及遮光層,環繞各所述發光元件設置,其中各所述發光元件包括:第一電極層,設置於所述基板上;第二電極層,設置於所述基板上,且不與所述第一電極層接觸;第一半導體層,設置於所述第一電極層上;第二半導體層,設置於所述第二電極層上,且覆蓋所述第一半導體層;發光層,設置於所述第二半導體層上;第三半導體層,設置於所述發光層上;以及至少一第一貫通體,貫穿所述發光層與所述第二半導體層,使所述第一半導體層與所述第三半導體層電性連接,所述第一貫通體與所述發光層及所述第二半導體層之間具有絕緣層,且所述第一貫通體為一半導體材料或導電材料。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的像素發光裝置,其中各所述發光元件的各所述第二電極層之間電性連接。
  3. 如申請專利範圍第2項所述的像素發光裝置,其中各所述發光元件的各所述第二電極層之間以並聯方式電性連接。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的像素發光裝置,其中所述第一貫通體為複數個,且於所述第一電極層上方陣列排列。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的像素發光裝置,其中任兩相鄰之發光元件之間的所述遮光層包括:第三電極層,鄰接於其中一發光元件;第四電極層,鄰接於另一發光元件;以及電致變色材料層,設置在所述第三電極層和所述第四電極層之間。
  6. 如申請專利範圍第5項所述的像素發光裝置,其中所述第三電極層和所述發光元件電性隔離,且所述第四電極層和所述另一發光元件電性隔離。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的像素發光裝置,其中所述發光元件更包括:絕緣層,設置於所述第一半導體層與所述第二半導體層之間,且所述第一貫通體貫穿所述絕緣層。
  8. 如申請專利範圍第1項所述的像素發光裝置,其中所述發光元件更包括:緩衝層,設置於所述第二半導體層與所述發光層之間;第四半導體層,設置於所述緩衝層與所述發光層之間;以及至少一第二貫通體,貫穿所述緩衝層,使所述第二半導體層與所述第四半導體層電性連接,且所述第一貫通體貫穿所述緩衝層與所述第四半導體層。
  9. 如申請專利範圍第8項所述的像素發光裝置,其中所述第一半導體層、所述第三半導體層與所述第一貫通體皆具有第一載子。
  10. 如申請專利範圍第9項所述的像素發光裝置,其中所述第二半導體層、所述第四半導體層與所述第二貫通體皆具有第二載子,且所述第一載子和所述第二載子不同。
  11. 如申請專利範圍第1項所述的像素發光裝置,其中所述多個發光元件包含一第一發光元件、一第二發光元件以及一第三發光元件,分別發出不同色光。
  12. 如申請專利範圍第11項所述的像素發光裝置,其中所述第一發光元件、所述第二發光元件以及所述第三發光元件的各所述第二電極層之間電性連接,且皆位在各所述發光元件的同一側。
  13. 如申請專利範圍第11項所述的像素發光裝置,其中所述第一發光元件、所述第二發光元件以及所述第三發光元件的各所述第二電極層之間電性連接,且各所述發光元件的各所述第二電極層彼此緊鄰。
  14. 如申請專利範圍第11項所述的像素發光裝置,其中於所述第一發光元件上設置一第一螢光材料層,於所述第二發光元件上設置一第二螢光材料層,且所述第一螢光材料層和所述第二螢光材料層分別設置於各所述第三半導體層上。
  15. 如申請專利範圍第14項所述的像素發光裝置,其中所述第一發光元件用以發出紅光,所述第二發光元件用以發出綠光,且所述第三發光元件用以發出藍光。
  16. 如申請專利範圍第11項所述的像素發光裝置,其中所述多個發光元件更包含一第四發光元件。
  17. 如申請專利範圍第16項所述的像素發光裝置,其中所述第一發光元件、所述第二發光元件、所述第三發光元件以及所述第四發光元件的各所述第二電極層之間電性連接,且位在各所述發光元件的相鄰處。
  18. 如申請專利範圍第16項所述的像素發光裝置,其中於所述第一發光元件上設置一第一螢光材料層,於所述第二發光元件上設置一第二螢光材料層,於所述第三發光元件上設置一第三螢光材料層,且所述第一螢光材料層、所述第二螢光材料層和所述第三螢光材料層分別設置於各所述第三半導體層上。
  19. 如申請專利範圍第18項所述的像素發光裝置,其中所述第一發光元件用以發出紅光,所述第二發光元件用以發出綠光,所述第三發光元件用以發出白光,且所述第四發光元件用以發出藍光。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI808248B (zh) * 2018-11-02 2023-07-11 日商日本顯示器股份有限公司 顯示裝置

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022082491A1 (zh) * 2020-10-21 2022-04-28 京东方科技集团股份有限公司 显示基板以及显示装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200516630A (en) * 2003-11-07 2005-05-16 Au Optronics Corp Plasma display panel structure
CN102386319A (zh) * 2010-08-30 2012-03-21 晶元光电股份有限公司 发光元件
CN103779380A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 三星显示有限公司 有机发光装置及其制造方法

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7521854B2 (en) 2003-04-15 2009-04-21 Luminus Devices, Inc. Patterned light emitting devices and extraction efficiencies related to the same
US7842963B2 (en) * 2006-10-18 2010-11-30 Koninklijke Philips Electronics N.V. Electrical contacts for a semiconductor light emitting apparatus
TWI466266B (zh) 2009-02-24 2014-12-21 Epistar Corp 陣列式發光元件及其裝置
TWI499099B (zh) * 2009-12-30 2015-09-01 Epistar Corp 具有保護層之半導體發光元件
CN102117871A (zh) * 2009-12-31 2011-07-06 华新丽华股份有限公司 增益发光装置的电注入效率和出光效率的方法
CN102290511B (zh) * 2010-06-21 2016-01-13 鸿富锦精密工业(深圳)有限公司 发光二极管及其制造方法
WO2012020346A1 (en) * 2010-08-10 2012-02-16 Koninklijke Philips Electronics N.V. Shunting layer arrangement for leds
JP5777879B2 (ja) * 2010-12-27 2015-09-09 ローム株式会社 発光素子、発光素子ユニットおよび発光素子パッケージ
TW201240147A (en) * 2011-03-22 2012-10-01 Hon Hai Prec Ind Co Ltd Light-emitting semiconductor chip
CN102214650B (zh) * 2011-05-25 2013-03-13 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种led像素单元器件结构及其制备方法
TWI437737B (zh) * 2011-09-14 2014-05-11 Lextar Electronics Corp 發光二極體結構及其製造方法
JP5971090B2 (ja) * 2012-11-14 2016-08-17 豊田合成株式会社 半導体発光素子および発光装置
US9257481B2 (en) * 2012-11-26 2016-02-09 Epistar Corporation LED arrray including light-guiding structure
CN103217832B (zh) 2013-04-24 2015-06-17 京东方科技集团股份有限公司 彩色滤光片、彩色滤光片制作方法和显示装置
CN203536473U (zh) * 2013-10-08 2014-04-09 杭州士兰明芯科技有限公司 一种倒装高压led芯片的结构
CN104576872B (zh) * 2013-10-12 2017-05-17 山东浪潮华光光电子股份有限公司 一种半导体发光二极管芯片及其制作方法
TWI577042B (zh) * 2015-07-15 2017-04-01 南臺科技大學 發光二極體晶片及數據發射及接收裝置
US10230021B2 (en) * 2015-09-30 2019-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Light emitting device package
CN105278166A (zh) * 2015-12-04 2016-01-27 深圳市华星光电技术有限公司 液晶显示装置及其阵列基板、阵列基板的制作方法
CN107293535B (zh) * 2017-06-09 2020-01-10 电子科技大学 一种基于倒装封装的led芯片结构

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW200516630A (en) * 2003-11-07 2005-05-16 Au Optronics Corp Plasma display panel structure
CN102386319A (zh) * 2010-08-30 2012-03-21 晶元光电股份有限公司 发光元件
CN103779380A (zh) * 2012-10-22 2014-05-07 三星显示有限公司 有机发光装置及其制造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI808248B (zh) * 2018-11-02 2023-07-11 日商日本顯示器股份有限公司 顯示裝置

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CN108109534A (zh) 2018-06-01
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US20190131341A1 (en) 2019-05-02
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