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【发明授权】像素结构_隆达电子股份有限公司_201711020134.X 

申请/专利权人:隆达电子股份有限公司

申请日:2017-10-27

公开(公告)日:2021-02-23

公开(公告)号:CN109728141B

主分类号:H01L33/08(20100101)

分类号:H01L33/08(20100101);H01L33/44(20100101);H01L33/46(20100101)

优先权:

专利状态码:有效-授权

法律状态:2021.02.23#授权;2019.05.31#实质审查的生效;2019.05.07#公开

摘要:一种像素结构,包括发光二极管晶片以及光阻隔结构。发光二极管晶片包括P型半导体层、主动层以及N型半导体层。主动层设置于P型半导体层上。N型半导体层设置于主动层上。N型半导体层具有远离主动层的第一顶面。光阻隔结构设置于发光二极管晶片中,并定义出K个子像素区域,其中K为大于或等于3的正整数。主动层及N型半导体层分别被光阻隔结构区隔成对应于K个子像素区域的K个子部分,且K个子像素区域共用P型半导体层。第一顶面被光阻隔结构区隔成对应于K个子像素区域的K个发光面。如此一来,可提升晶片切割以及固晶的合格率,同时也避免了多晶片之间光线相互再吸收的问题。

主权项:1.一种像素结构,其特征在于,包括:一发光二极管晶片,包括:一P型半导体层;一主动层,设置于该P型半导体层上;一N型半导体层,设置于该主动层上,其中该N型半导体层具有远离该主动层的一第一顶面;一第一电极,电性连接于该P型半导体层;以及K个第二电极,其中K为大于或等于3的正整数;以及一光阻隔结构,设置于该发光二极管晶片中,并围绕定义出K个子像素区域,该主动层及该N型半导体层分别被该光阻隔结构区隔成对应于该K个子像素区域的K个子部分,且该K个子像素区域共用该P型半导体层,该K个第二电极分别电性连接于该N型半导体层的该K个子部分,该第一顶面被该光阻隔结构围绕区隔成对应于该K个子像素区域的K个发光面。

全文数据:像素结构技术领域本发明是有关于一种像素结构。背景技术蓝光发光二极管晶片配合荧光粉制成白光发光二极管的技术由于具有高色彩饱和度、省电、轻薄等特点,近几年几乎全面取代了冷阴极荧光灯Coldcathodefluorescentlamp,CCFL,其应用领域由手机、平板电脑、笔电、台式显示器乃至电视等等。然而,白光发光二极管所能提供的色饱和度仍不如三原色发光二极管。因此,直接利用三原色发光二极管做为自发光显示点像素的显示器的技术也正在发展中。一般RGB元件透过三颗晶片固晶完成,但在制程中以及光学效率上会遇上许多全新的问题与挑战,例如可能会遇到晶片切割合格率低、晶片相互再吸收或固晶公差等影响。发明内容有鉴于此,本发明的一目的在于提出一种可解决上述问题的像素结构。为了达到上述目的,依据本发明的一实施方式,一种像素结构,包括发光二极管晶片以及光阻隔结构。发光二极管晶片包括P型半导体层、主动层、N型半导体层、第一电极以及K个第二电极,其中K为大于或等于3的正整数。主动层设置于P型半导体层上。N型半导体层设置于主动层上。N型半导体层具有远离主动层的第一顶面。第一电极电性连接于P型半导体层。光阻隔结构设置于发光二极管晶片中,并定义出K个子像素区域。主动层及N型半导体层分别被光阻隔结构区隔成对应于K个子像素区域的K个子部分,且K个子像素区域共用P型半导体层,K个第二电极分别电性连接于N型半导体层的K个子部分。第一顶面被光阻隔结构区隔成对应于K个子像素区域的K个发光面。于本发明的一或多个实施方式中,上述的P型半导体层具有远离第一顶面的第一底面,主动层具有远离第一顶面的第二底面,且光阻隔结构具有介于第一底面与第二底面之间的第三底面。于本发明的一或多个实施方式中,上述的光阻隔结构更具有远离P型半导体层的第二顶面。第二顶面不低于第一顶面。于本发明的一或多个实施方式中,上述的光阻隔结构自第三底面延伸至第二顶面。于本发明的一或多个实施方式中,上述的第一电极及K个第二电极位于发光二极管晶片相对于第一顶面的一侧。于本发明的一或多个实施方式中,通过上述的第一电极与任一K个第二电极的电流量为相同。于本发明的一或多个实施方式中,上述的第一电极与任一K个第二电极间的电压为相同。于本发明的一或多个实施方式中,上述的像素结构还包括:L个波长转换层。L个波长转换层分别设置于K个发光面中的L个发光面上,其中L为小于或等于K的正整数。于本发明的一或多个实施方式中,上述的L个波长转换层中的至少两个波长转换层被激发后产生不同的发光波段。于本发明的一或多个实施方式中,上述的L为小于K的正整数,使得K个发光面中的至少一个发光面上不具有任一L个波长转换层。于本发明的一或多个实施方式中,上述的像素结构还包括:透明胶。透明胶设置于不具有任一L个波长转换层的发光面上。于本发明的一或多个实施方式中,上述的L个波长转换层分别于L个发光面上具有垂直投影区,且垂直投影区的面积分别对应L个发光面的面积。于本发明的一或多个实施方式中,上述的像素结构还包括:至少一间隔材。间隔材设置于L个波长转换层之间。于本发明的一或多个实施方式中,上述的光阻隔结构包括第一部分以及第二部分。第一部分自第一顶面嵌入N型半导体层以及主动层。第二部分覆盖于第一顶面,以定义出至少L个容置空间,且L个波长转换层分别设置于L个容置空间中。于本发明的一或多个实施方式中,上述的第二部分凸出于第一顶面。于本发明的一或多个实施方式中,上述的K个发光面中的至少两个发光面具有不同的面积。于本发明的一或多个实施方式中,上述的光阻隔结构包括绝缘层以及反射层。于本发明的一或多个实施方式中,上述的反射层的材质包括白胶反射材,白胶反射材的材质包括二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氮化硼或其多重组合。于本发明的一或多个实施方式中,上述的反射层的材质包括金属反射材,金属反射材包括铝、银、铜镀银、铜镀铝或其多重组合。于本发明的一或多个实施方式中,上述的K个子像素区域的排列方式为条状形式、五格矩阵Pentile形式、矩阵形式或菱形形式。综上所述,本发明的像素结构由于是利用一个发光二极管晶片加上波长转换层的方式所组成,相较于传统的RGB多晶片模式的像素结构,具有晶片单一化的优势,可提升晶片切割以及固晶的合格率,同时也避免了多晶片之间光线相互再吸收的问题。以上所述仅系用以阐述本发明所欲解决的问题、解决问题的技术手段、及其产生的功效等等,本发明的具体细节将在下文的实施方式及相关附图中详细介绍。附图说明为让本发明的上述和其他目的、特征、优点与实施例能更明显易懂,所附附图的说明如下:图1为本发明一实施方式的像素结构的前视图;图2为图1的像素结构省略波长转换层的侧视图;图3为图1的像素结构省略波长转换层的上视图;图4为图1的像素结构的底视图;图5为本发明另一实施方式的像素结构的前视图;图6为本发明又一实施方式的像素结构的立体图;图7为本发明又一实施方式的像素结构的侧视图;图8为本发明又一实施方式的像素结构的侧视图;图9A至图9E分别为本发明的不同实施方式的子像素区域的排列方式示意图。具体实施方式以下将以附图揭露本发明的多个实施方式,为明确说明起见,许多实务上的细节将在以下叙述中一并说明。然而,应了解到,这些实务上的细节不应用以限制本发明。也就是说,在本发明部分实施方式中,这些实务上的细节是非必要的。此外,为简化附图起见,一些已知惯用的结构与元件在附图中将以简单示意的方式绘示。图1为本发明一实施方式的像素结构10的前视图。图2为图1的像素结构10省略波长转换层600的侧视图。图3为图1的像素结构10省略波长转换层600的上视图图4为图1的像素结构10的底视图。首先,如图1至图3所示,于本实施方式中,像素结构10包括发光二极管晶片100以及光阻隔结构200。发光二极管晶片100包括P型半导体层102、主动层104、N型半导体层106、第一电极108以及K个第二电极110,其中K为大于或等于3的正整数。主动层104设置于P型半导体层102上。N型半导体层106设置于主动层104上,且N型半导体层106具有远离主动层104的第一顶面TS1。第一电极108电性连接于P型半导体层102。光阻隔结构200设置于发光二极管晶片100中,并定义出K个子像素区域。在本实施方式中,将以K等于3的例子说明,也就是说,光阻隔结构200定义出3个子像素区域SP1、SP2、SP3。但本发明不以此为限,本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择光阻隔结构200所定义出的子像素区域的数量。主动层104及N型半导体层106分别被光阻隔结构200区隔成对应于这3个子像素区域SP1、SP2、SP3的3个子部分,也就是说,主动层104被光阻隔结构200区隔成分别对应于这3个子像素区域SP1、SP2、SP3的3个子部分1041、1042、1043。同样地,N型半导体层106也被光阻隔结构200区隔成分别对应于这3个子像素区域SP1、SP2、SP3的3个子部分1061、1062、1063。这3个子像素区域SP1、SP2、SP3共用P型半导体层102。发光二极管晶片100的3个第二电极110分别电性连接于N型半导体层106的3个子部分1061、1062、1063。此外,第一顶面TS1被光阻隔结构200区隔成对应于这3个子像素区域SP1、SP2、SP3的3个发光面LS1、LS2、LS3。P型半导体层102具有远离第一顶面TS1的第一底面BS1,主动层104具有远离第一顶面TS1的第二底面BS2。光阻隔结构200具有介于第一底面BS1与第二底面BS2之间的第三底面BS3,以及远离P型半导体层102的第二顶面TS2,第二顶面TS2不低于第一顶面TS1,且光阻隔结构200自第三底面BS3延伸至第二顶面TS2。如此一来,不同子像素区域SP1、SP2、SP3之间从发光面LS1、LS2、LS3至主动层104的子部分1041、1042、1043均被光阻隔结构200所覆盖,所以能够确保不同子像素区域SP1、SP2、SP3所发出的光线不会彼此互相干扰,以提供良好的显示效果。如图1以及图3所示,在本实施方式中,光阻隔结构200包括绝缘层202以及第一反射层204。每个子像素区域SP1、SP2、SP3分别被绝缘层202所围绕,而第一反射层204围绕于绝缘层202。在一些实施方式中,绝缘层202可为单层或多层结构,且材质例如可包括二氧化钛、二氧化硅、氧化铝或其多重组合。在一些实施方式中,绝缘层202的厚度可为100埃至30000埃。在一些实施方式中,第一反射层204的材质例如可包括白胶反射材。白胶反射材可包括无机金属氧化物,无机金属氧化物例如可包括二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氮化硼或其多重组合。在一些实施方式中,第一反射层204的材质例如可包括黑胶反射材。黑胶反射材可包括含碳的有机物。在一些实施方式中,第一反射层204的材质例如可包括金属反射材。金属反射材可包括金属、合金或其多重组合,金属可包括铝、银、铜镀银、铜镀铝或其多重组合,合金可包括铝合金、银合金或其多重组合。在一些实施方式中,第一反射层204的厚度可为50埃至500埃。请参照图1、图2以及图4。在本实施方式中,发光二极管晶片100是以覆晶FlipChip的方式形成于显示基板图未示上,因此第一电极108及第二电极110位于发光二极管晶片100相对于第一顶面TS1的一侧。此外,像素结构10还包括封装层300、第一电极延伸层400以及3个第二电极延伸层500。第一电极延伸层400电性连接于第一电极108,3个第二电极延伸层500分别电性连接于3个第二电极110,封装层300设置于发光二极管晶片100与第一电极延伸层400以及第二电极延伸层500之间,以隔绝不必要的电性连接。请继续参照图1,像素结构10还包括L个波长转换层600。L个波长转换层600分别设置于K个发光面中的L个发光面上,其中L为小于或等于K的正整数。在本实施方式中,将以K等于3,L等于2的例子说明,也就是说,像素结构10包括2个波长转换层600A、600B。但本发明不以此为限,本领域具有通常知识者可视实际需求而弹性选择波长转换层600的数量,只要其数量为小于或等于K的正整数即可。如图1所示,这2个波长转换层600A、600B分别设置于3个发光面LS1、LS2、LS3中的2个发光面LS2、LS3上,且这2个波长转换层600A、600B被激发后能够产生不同的发光波段。发光面LS1上不具有任一个波长转换层600。此外,这2个波长转换层600A、600B分别于发光面LS2、LS3上具有一垂直投影区,且这些垂直投影区的面积分别对应发光面LS2、LS3的面积。通过波长转换层600A、600B的设置,发光面LS2、LS3所发出的部分光线可分别通过波长转换层600A、600B的作用而产生与原本的光线具有不同波长的光线,进而使得像素结构10可以达到所需的光色。在一些实施方式中,波长转换层600的材质可包括有机材料或无机材料。有机材料例如可包括荧光色素Fluorescentcolorants或高分子荧光材料Fluorescentpolymer。无机材料例如可包括荧光粉材料Phosphor或量子点材料Quantumdots。在一些实施方式中,波长转换层600的厚度例如可为1~100μm。请继续参照图1,像素结构10还包括间隔材700。间隔材700设置于波长转换层600A、600B之间。更进一步地,波长转换层600A、600B的侧边均可设置间隔材700,以避免波长转换层600A、600B之间所发出的光线彼此互相干扰。在一些实施方式中,间隔材700的材质例如可包括白胶或黑胶。本发明的像素结构10由于是利用一个发光二极管晶片100加上波长转换层600的方式所组成,相较于传统的RGB多晶片模式的像素结构,具有晶片单一化的优势,可提升晶片切割以及固晶的合格率,同时也避免了多晶片之间光线相互再吸收的问题。此外,如图1、图2以及图4所示,由于不同子像素区域SP1、SP2、SP3共用P型半导体层102,因此像素结构10的底部将可形成大面积的第一电极108,如此一来,不仅可以增加电流的均匀性,同时还能提供较佳的散热效果。图5为本发明另一实施方式的像素结构10A的前视图。本实施方式的像素结构10A与上述的像素结构10相似,两者的差异在于:透明胶800设置于不具有任一个波长转换层600的发光面LS1上。在本实施方式中,像素结构10A还包括透明胶800,设置于不具有任一个波长转换层600的发光面LS1上。如此一来,不但能够对发光面LS1提供保护,同时也能提升发光面LS1的取光效率。图6为本发明又一实施方式的像素结构10B的立体图。本实施方式的像素结构10B与上述的像素结构10相似,两者的差异在于:3个发光面LS1、LS2、LS3中的至少二个发光面具有不同的面积。一般而言,由于不同的波长转换层600中可能包括不同的波长转换材料,而这些不同的波长转换材料具有不同的波长转换效率,因此通常需要对不同子像素区域SP1、SP2、SP3提供不同的操作电流,才能达到像素结构所需要的色点。然而,不同的电流密度差异有可能会造成局部热集中的问题。因此,可通过改变不同颜色的发光面的发光面积来改善此问题,例如可将3个发光面LS1、LS2、LS3中的至少二个发光面设计成具有不同的面积,以取得不同子像素区域SP1、SP2、SP3之间的电流平衡性。如图6所示,在本实施方式中,3个发光面LS1、LS2、LS3分别具有不同的面积,其面积由小到大依序为发光面LS1、发光面LS2以及发光面LS3。通过改变不同子像素区域SP1、SP2、SP3的发光面LS1、LS2、LS3的面积,将可调整通过不同子像素区域SP1、SP2、SP3的操作电流。表一为子像素区域SP1、SP2、SP3分别为蓝色、绿色以及红色时,在不同应用以及不同规格下的面积关系。表一:由表一可以看出,在一些实施方式中,为了达成电流单一化的目的,蓝色发光面SP1的面积最小,绿色发光面SP2的面积次之,红色发光面SP3的面积最大。举例而言,如表一所示,以应用于电视,且规格为NTSC72为例说明,当以蓝色发光面SP1的面积作为基准,也就是以蓝色发光面SP1的面积作为100%时,绿色发光面SP2的面积可为130~350%,红色发光面SP3的面积可为80~190%。请同时参照图1、图2以及图6,在一些实施方式中,通过第一电极108与任一个第二电极110的电流量为相同。在一些实施方式中,第一电极108与任一个第二电极110间的电压为相同。图7为本发明又一实施方式的像素结构10C的侧视图。本实施方式的像素结构10C与上述的像素结构10相似,两者的差异在于:光阻隔结构200包括第一部分2001以及第二部分2002。如图7所示,光阻隔结构200包括第一部分2001以及第二部分2002。第一部分2001自第一顶面TS1嵌入N型半导体层106以及主动层104。第二部分2002覆盖且凸出于第一顶面TS1,以定义出至少L个容置空间C,且L个波长转换层600分别设置于L个容置空间C中。换句话说,在本实施方式中,并不需要设置间隔材700,而是透过光阻隔结构200的加厚制程,在第一顶面TS1上形成容置空间C,以容纳波长转换层600,同时也可通过光阻隔结构200的第二部分2002来达到避免波长转换层600之间所发出的光线彼此互相干扰的效果。图8为本发明又一实施方式的像素结构10D的侧视图。本实施方式的像素结构10D与上述的像素结构10相似,两者的差异在于:发光二极管晶片100A以非覆晶的方式形成于显示基板图未示上。如图8所示,于本实施方式中,发光二极管晶片100A包括P型半导体层102、主动层104、N型半导体层106、第一电极108A、第二电极110A、透明导电层112以及第二反射层114。主动层104设置于P型半导体层102上。N型半导体层106设置于主动层104上。第一电极108A电性连接于P型半导体层102。第二电极110A透过发光二极管晶片100A中的接触孔CH电性连接于N型半导体层106。光阻隔结构200设置于发光二极管晶片100A中。第二反射层114设置于第一电极108A上,用以反射主动层104所发出的光线。此外,由于第二反射层114所使用的材质有部分容易扩散例如银,因此利用透明导电层112设置于P型半导体层102与第二反射层114之间,可以阻隔第二反射层114扩散到P型半导体层102。在一些实施方式中,第二反射层114的材质例如可包括金、铝、铑、银、镍、铬或其合金。在一些实施方式中,透明导电层112的材质例如可包括铟锡氧化物、锌铝氧化物、锌铝镓氧化物、铟镓锌氧化物或薄金属。保护层116设置于第二电极110A与主动层104、P型半导体层102、透明导电层112、第二反射层114以及第一电极108A之间,使得第二电极110A能够与主动层104、P型半导体层102、透明导电层112、第二反射层114以及第一电极108A绝缘。图9A至图9E分别为本发明的不同实施方式的子像素区域的排列方式示意图。在一些实施方式中,子像素区域的排列方式可为条状形式、五格矩阵Pentile形式、矩阵形式或菱形形式。在一些实施方式中,不同子像素区域的面积可以不同。如图9A所示,像素结构10E中的子像素区域的排列方式例如可为条状形式。如图9B所示,像素结构10F中的子像素区域的排列方式例如可为条状形式,且不同子像素区域的面积不同。如图9C所示,像素结构10G中的子像素区域的排列方式例如可为矩阵形式。如图9D所示,像素结构10H中的子像素区域的排列方式例如可为菱形形式。如图9E所示,像素结构10I中的子像素区域的排列方式例如可为五格矩阵形式。由以上对于本发明的具体实施方式的详述,可以明显地看出,本发明的像素结构由于是利用一个发光二极管晶片加上波长转换层的方式所组成,相较于传统的RGB多晶片模式的像素结构,具有晶片单一化的优势,可提升晶片切割以及固晶的合格率,同时也避免了多晶片之间光线相互再吸收的问题。虽然本发明已以实施方式揭露如上,然其并不用以限定本发明,任何熟悉此技艺者,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作各种的更动与润饰,因此本发明的保护范围当视所附的权利要求书所界定的范围为准。

权利要求:1.一种像素结构,其特征在于,包括:一发光二极管晶片,包括:一P型半导体层;一主动层,设置于该P型半导体层上;一N型半导体层,设置于该主动层上,其中该N型半导体层具有远离该主动层的一第一顶面;一第一电极,电性连接于该P型半导体层;以及K个第二电极,其中K为大于或等于3的正整数;以及一光阻隔结构,设置于该发光二极管晶片中,并定义出K个子像素区域,该主动层及该N型半导体层分别被该光阻隔结构区隔成对应于该K个子像素区域的K个子部分,且该K个子像素区域共用该P型半导体层,该K个第二电极分别电性连接于该N型半导体层的该K个子部分,该第一顶面被该光阻隔结构区隔成对应于该K个子像素区域的K个发光面。2.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该P型半导体层具有远离该第一顶面的一第一底面,该主动层具有远离该第一顶面的一第二底面,且该光阻隔结构具有介于该第一底面与该第二底面之间的一第三底面。3.根据权利要求2所述的像素结构,其特征在于,该光阻隔结构更具有远离该P型半导体层的一第二顶面,其中该第二顶面不低于该第一顶面。4.根据权利要求3所述的像素结构,其特征在于,该光阻隔结构自该第三底面延伸至该第二顶面。5.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该第一电极及该K个第二电极位于该发光二极管晶片相对于该第一顶面的一侧。6.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,通过该第一电极与任一该K个第二电极的电流量为相同。7.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该第一电极与任一该K个第二电极间的电压为相同。8.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,还包括:L个波长转换层,分别设置于该K个发光面中的L个发光面上,其中L为小于或等于K的正整数。9.根据权利要求8所述的像素结构,其特征在于,该L个波长转换层中的至少二个波长转换层被激发后产生不同的发光波段。10.根据权利要求8所述的像素结构,其特征在于,L为小于K的正整数,使得该K个发光面中的至少一个发光面上不具有任一该L个波长转换层。11.根据权利要求10所述的像素结构,其特征在于,还包括:一透明胶,设置于不具有任一该L个波长转换层的该发光面上。12.根据权利要求8所述的像素结构,其特征在于,该L个波长转换层分别于该L个发光面上具有一垂直投影区,且所述垂直投影区的面积分别对应该L个发光面的面积。13.根据权利要求12所述的像素结构,其特征在于,还包括:至少一间隔材,设置于该L个波长转换层之间。14.根据权利要求8所述的像素结构,其特征在于,该光阻隔结构包括:一第一部分,自该第一顶面嵌入该N型半导体层以及该主动层;以及一第二部分,覆盖于该第一顶面,以定义出至少L个容置空间,且该L个波长转换层分别设置于该L个容置空间中。15.根据权利要求14所述的像素结构,其特征在于,该第二部分凸出于该第一顶面。16.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该K个发光面中的至少二个发光面具有不同的面积。17.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该光阻隔结构包括一绝缘层以及一反射层。18.根据权利要求17所述的像素结构,其特征在于,该反射层的材质包括一白胶反射材,该白胶反射材的材质包括二氧化钛、二氧化硅、氧化锌、氮化硼或其多重组合。19.根据权利要求17所述的像素结构,其特征在于,该反射层的材质包括一金属反射材,该金属反射材包括铝、银、铜镀银、铜镀铝或其多重组合。20.根据权利要求1所述的像素结构,其特征在于,该K个子像素区域的排列方式为条状形式、五格矩阵形式、矩阵形式或菱形形式。

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