TWI867521B - 發光器件結構及其操作方法 - Google Patents

Abstract

一種發光器件結構，包括第一發光元件以及第二發光元件。第一發光元件包括第一陽極以及第一陰極。第二發光元件堆疊在第一發光元件上且包括第二陽極以及第二陰極，其中第二陰極與第一陽極電性連接。還提供一種發光器件結構的操作方法。

Description

發光器件結構及其操作方法

本發明是有關於一種發光器件結構及其操作方法。

在傳統發光二極體顯示面板中，多種顏色的發光二極體設置在佈滿電路(包括驅動元件以及導線)的同一個平面上，以實現全彩顯示。然而，多種顏色的發光二極體之間隨著解析度的提升而越靠越近，使得電路變得太擁擠，造成製作困難。此外，將多種顏色的發光二極體設置在同一個平面上會佔用較大的面積，導致解析度難以提升。

本發明提供一種發光器件結構及其操作方法，其有助於提升解析度或降低製作難度。

在本發明的一實施例中，發光器件結構包括第一發光元件以及第二發光元件。第一發光元件包括第一陽極以及第一陰極。第二發光元件堆疊在第一發光元件上且包括第二陽極以及第 二陰極，其中第二陰極與第一陽極電性連接。

在本發明的另一實施例中，發光器件結構的操作方法包括以下步驟。提供發光器件結構，發光器件結構包括第一發光元件以及第二發光元件；第一發光元件包括第一陽極以及第一陰極；第二發光元件堆疊在第一發光元件上且包括第二陽極以及第二陰極，其中第二陰極與第一陽極電性連接。使第一陽極與第一陰極之間的壓差大於第一值，以使第一發光元件發出第一色光。使第二陽極與第二陰極之間的壓差大於第二值，以使第二發光元件發出第二色光，其中第二色光與第一色光為不同顏色光。

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。

本文中所提到的方向用語，例如：「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」等，僅是參考附圖的方向。因此，使用的方 向用語是用來說明，而並非用來限制本發明。

在附圖中，各圖式繪示的是特定實施例中所使用的方法、結構或材料的通常性特徵。然而，這些圖式不應被解釋為界定或限制由這些實施例所涵蓋的範圍或性質。舉例來說，為了清楚起見，各膜層、區域或結構的相對尺寸、厚度及位置可能縮小或放大。

在下述實施例中，相同或相似的元件將採用相同或相似的標號，且將省略其贅述。此外，不同實施例中的特徵在沒有衝突的情況下可相互組合，且依本說明書或申請專利範圍所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本專利涵蓋的範圍內。

本說明書或申請專利範圍中提及的「第一」、「第二」等用語僅用以命名不同元件或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限，也並非用以限定元件的製造順序或設置順序。此外，一元件/膜層設置在另一元件/膜層上(或上方)可涵蓋所述元件/膜層直接設置在所述另一元件/膜層上(或上方)，且兩個元件/膜層直接接觸的情況；以及所述元件/膜層間接設置在所述另一元件/膜層上(或上方)，且兩個元件/膜層之間存在一或多個元件/膜層的情況。

圖1至圖5、圖7、圖8以及圖10分別是根據本揭露的多個實施例的發光器件結構的示意圖。圖6是圖5的發光器件結構的一種俯視示意圖。圖9是圖8的發光器件結構的一種俯視示意圖。

請參照圖1，發光器件結構1可包括第一發光元件10以及堆疊在第一發光元件10上的第二發光元件12，但不以此為限。根據不同需求，發光器件結構1還可包括其他元件及/或膜層。

以全彩發光器件結構舉例說明，第一發光元件10可為單色發光元件，且第二發光元件12可為雙色發光元件，但不以此為限。在其他實施例中，第一發光元件10可為雙色發光元件，且第二發光元件12可為單色發光元件。單色發光元件可為紅色發光元件、綠色發光元件或藍色發光元件，對應地，雙色發光元件可為綠色藍色發光元件、藍色紅色發光元件或紅色綠色發光元件。為方便說明，以單色發光元件為紅色發光元件且雙色發光元件為綠色藍色發光元件接續說明。

第一發光元件10可包括第一陽極100以及第一陰極102。第一陽極100以及第一陰極102由導電材料製成。導電材料可包括透明導電材料(如金屬氧化物或石墨烯等)或非透明導電材料(如金屬或合金等)。第一陽極100以及第一陰極102的俯視形狀可不加以限制。舉例來說，第一陽極100以及第一陰極102各自的俯視形狀可為塊狀、條狀、片狀、框形、環形或不規則形。此外，第一陽極100以及第一陰極102可具有相同或不同的俯視形狀。

根據不同需求，第一發光元件10還可包括其他元件及/或膜層。舉例來說，第一發光元件10還可包括第一半導體材料層104，且第一陽極100以及第一陰極102設置在第一半導體材料層 104上。在一些實施例中，第一發光元件10例如為垂直式(vertical)發光二極體，如圖1所示，第一陽極100以及第一陰極102可分別設置在第一半導體材料層104的相對側，但第一陽極100、第一陰極102以及第一半導體材料層104的相對設置關係不以此為限。

第一半導體材料層104的材料可包括氮化鎵系(GaN based)材料或砷化鎵系(GaAs based)材料，但不以此為限。在一些實施例中，第一半導體材料層104可包括發光層，以發出第一色光L1。以第一發光元件10為紅色發光元件且第一色光L1為紅光為例，發光層的材料可包括三五族材料，如磷化鎵(GaP)、砷化鎵鋁(AlGaAs)、磷化砷化鎵(GaAsP)或鋁鎵銦磷化物(AlGaInP)，但不以此為限。在一些實施例中，發光層可為多重量子井(multiple quantum well，MQW)層，如多層氮化銦(InN)層與多層氮化鎵(GaN)層的交替堆疊層，但不以此為限。

在一些實施例中，儘管未繪示，第一半導體材料層104還可包括N型摻雜層、P型摻雜層、電子阻擋層、障壁層、順應層(compliance layer)以及其他功能層中的一者或多者。應理解，第一半導體材料層104的結構可採用已知的垂直式紅色發光二極體中半導體材料層的結構，於此不多加限制。此外，成長第一半導體材料層104的基板可包括任何合適的基板，於此也不多加限制。

第一半導體材料層104被第一陽極100或第一陰極102覆蓋的範圍可視電極的透光度或實際應用(如單面出光或雙面出 光)而定。若位於第一半導體材料層104的出光側的電極採用非透明導電材料製成，可使該電極曝露出部分第一半導體材料層104，以降低對於第一色光L1的遮蔽。圖1示意性繪示出單面出光的實施態樣，其中第一陽極100位於第一半導體材料層104的出光側。若第一陽極100採用非透明導電材料製成，可使第一陽極100曝露出部分第一半導體材料層104，亦即使第一陽極100覆蓋僅部分第一半導體材料層104，以降低對於第一色光L1的遮蔽。另一方面，當第一陽極100採用透明導電材料製成時，第一陽極100可完全覆蓋或部分覆蓋第一半導體材料層104。另一方面，位於第一半導體材料層104的非出光側的第一陰極102的透光度或覆蓋範圍則可不多加限制。

第二發光元件12設置在第一發光元件10的出光側上且適於讓第一色光L1穿過。第二發光元件12可包括第二陽極120以及第二陰極122，其中第二陰極122與第一陽極100電性連接。舉例來說，第二陰極122與第一陽極100可透過直接鍵合，例如熔融鍵合(fusion bonding)而熔接在一起，但不以此為限。

第二陽極120以及第二陰極122由導電材料製成。導電材料可包括透明導電材料(如金屬氧化物或石墨烯等)或非透明導電材料(如金屬或合金等)。第二陽極120以及第二陰極122的俯視形狀可不加以限制。舉例來說，第二陽極120以及第二陰極122各自的俯視形狀可為塊狀、條狀、片狀、框形、環形或不規則形。此外，第二陽極120以及第二陰極122可具有相同或不同的 俯視形狀。

根據不同需求，第二發光元件12還可包括其他元件及/或膜層。舉例來說，第二發光元件12還可包括第二半導體材料層124，且第二陽極120以及第二陰極122設置在第二半導體材料層124上。在一些實施例中，第二發光元件12例如為垂直式發光二極體，如圖1所示，第二陽極120以及第二陰極122可分別設置在第二半導體材料層124的相對側，但第二陽極120、第二陰極122以及第二半導體材料層124的相對設置關係不以此為限。

第二半導體材料層124可包括兩種發光層，兩種發光層分別發出第二色光L2以及第三色光L3。以第二發光元件12為綠色藍色發光元件、第二色光L2為綠光且第三色光L3為藍光為例，兩種發光層的材料可包括三五族材料，如磷化鎵(GaP)、碳化矽(SiC)、硒化鎘鋅(ZnCdSe)或氮化鎵，但不以此為限。在一些實施例中，兩種發光層可為多重量子井層，其中綠色發光層例如為多層氮化銦鎵(如In_0.25Ga_0.75N)層與多層氮化鎵(GaN)的交替堆疊層，但不以此為限；藍色發光層例如為多層氮化銦鎵(如In_0.15Ga_0.85N)層與多層氮化鎵(GaN)的交替堆疊層，但不以此為限。

在一些實施例中，儘管未繪示，第二半導體材料層124還可包括N型摻雜層、P型摻雜層、電子阻擋層、障壁層、順應層以及其他功能層中的一者或多者。應理解，第二半導體材料層124的結構可採用已知的垂直式綠色藍色發光二極體中半導體材 料層的結構，於此不多加限制。此外，成長第二半導體材料層124的基板可包括任何合適的基板，於此不多加限制。

第二半導體材料層124被第二陽極120或第二陰極122覆蓋的範圍可視電極的透光度或實際應用(如單面出光或雙面出光)而定。在本實施例中，第二發光元件12設置在第一發光元件10的出光側上，若第二陰極122採用非透明導電材料製成，可使第二陰極122曝露出部分第二半導體材料層124，亦即使第二陰極122覆蓋僅部分第二半導體材料層124，以降低對於第一色光L1的遮蔽。此外，可使第二陽極120曝露出部分第二半導體材料層124，亦即使第二陽極120覆蓋僅部分第二半導體材料層124，以降低對於第一色光L1、第二色光L2及/或第三色光L3的遮蔽。另一方面，當第二陽極120以及第二陰極122採用透明導電材料製成時，第二陽極120以及第二陰極122可完全覆蓋或部分覆蓋第二半導體材料層124。再者，當第二陰極122與第一陽極100採用直接鍵合而固定在一起時，第二陰極122與第一陽極100可具有相同的俯視形狀以及面積。

發光器件結構1的操作方法可包括以下步驟：提供發光器件結構1；使第一陽極100與第一陰極102之間的壓差(如電壓V2減去電壓V1)大於第一值，以使第一發光元件10發出第一色光L1；以及使第二陽極120與第二陰極122之間的壓差(如電壓V3減去電壓V2)大於第二值，以使第二發光元件12發出第二色光L2，其中第二色光L2與第一色光L1為不同顏色光。

在第一發光元件10為單色發光元件且第二發光元件12為雙色發光元件的實施例中，發光器件結構1的操作方法還可包括使第二陽極120與第二陰極122之間的壓差(如電壓V3減去電壓V2)大於第三值，以使第二發光元件12發出第三色光L3，其中第三值不同於第二值，且第三色光L3、第二色光L2與第一色光L1為不同顏色。舉例來說，在第一發光元件10為紅色發光元件10且第二發光元件12為綠色藍色發光元件的實施例中，第一色光L1為紅光，第二色光L2為綠光，且第三色光L3為藍光。

第一值至第三值中的每一者會根據選用材料及製程參數等因素而有所不同。舉例來說，在第一半導體材料層104採用砷化鎵系材料的實施例中，第一值例如為2伏特(volt，V)，亦即，當第一陽極100與第一陰極102之間的壓差大於2伏特時，第一發光元件10發出第一色光L1。另一方面，在第一半導體材料層104採用氮化鎵系材料的實施例中，第一值例如為3伏特，亦即，當第一陽極100與第一陰極102之間的壓差大於3伏特時，第一發光元件10發出第一色光L1。另外，第二值例如為3伏特，而第三值例如為4伏特。亦即，當第二陽極120與第二陰極122之間的壓差大於3伏特時，第二發光元件12發出第二色光L2，且當第二陽極120與第二陰極122之間的壓差大於4伏特時，第二發光元件12發出第三色光L3。應理解，上述的第一值至第三值僅為示例，而不用以限制本發明。

在一些實施例中，第二陰極122與第一陽極100可接地 (即電壓V2為0)，在此架構下，可使電壓V1為-2伏特或-3伏特，以點亮第一發光元件10(使第一發光元件10發出第一色光L1)，且可使電壓V3為3伏特或4伏特，以點亮第二發光元件12(使第二發光元件12發出第二色光L2或第三色光L3)。

在另一些實施例中，第一陰極102可接地(即電壓V1為0)，在此架構下，可使電壓V2為2伏特或3伏特，以點亮第一發光元件10(例如使第一發光元件10發出第一色光L1)。

相較於將三種顏色的發光層整合於同一個發光二極體中，通過獨立形成第一發光元件10以及第二發光元件12，再將兩者堆疊在一起而形成發光器件結構1，有助於提升色光(例如紅光)的亮度、降低製程難度或提升良率。此外，相較於將多種色光的發光二極體設置在同一平面上，採用垂直堆疊結構的發光器件結構1可佔據較小面積，而有助於提升解析度。另外，通過使第二發光元件12的第二陰極122與第一發光元件10的第一陽極100電性連接，有助於減少發光器件結構1的接腳數目及對應的外接導線數目，而有助於提升線路布局彈性、簡化製程、縮減電路佔據空間或提升解析度。

請參照圖2，發光器件結構1A與圖1的發光器件結構1的主要差異說明如後。在發光器件結構1A中，單色發光元件(如第一發光元件10)例如是藍色發光元件與紅色波長轉換層106的組合。

詳細來說，第一發光元件10A包括第一陽極100、第一 陰極102、第一半導體材料層104A以及紅色波長轉換層106，其中藍色發光元件主要由第一陽極100、第一陰極102以及第一半導體材料層104A組成，且第一半導體材料層104A包括藍色發光層，以輸出藍光B。

藍光B被紅色波長轉換層106轉換成第一色光L1。第一半導體材料層104A可採用已知的垂直式藍色發光二極體中半導體材料層的結構，於此不多加限制。紅色波長轉換層106的材料可包括紅色量子點、紅色磷光體、稀土材料或其他紅色材料。此外，紅色波長轉換層106可為顆粒、凝膠、膜或板的形式。

在第一發光元件10A是藍色發光元件與紅色波長轉換層的組合，且第二發光元件12為綠色藍色發光元件的架構下，第一值與第三值可相同(例如同為4伏特)。具體地，可使第一陽極100與第一陰極102之間的壓差(如電壓V2減去電壓V1)大於4伏特，以使第一半導體材料層104A發出藍光B，而藍光B被紅色波長轉換層106轉換成第一色光L1並自第一發光元件10A輸出。在第二陰極122與第一陽極100接地的架構下，電壓V1例如為-4伏特。在第一陰極102接地的架構下，電壓V2例如為4伏特。

在一些實施例中，儘管未繪示於圖2，第一發光元件10A可採用綠色藍色發光元件，且可通過壓差的調變使第一發光元件10A發出藍光B，再通過紅色波長轉換層106將藍光B轉換成第一色光L1。

請參照圖3，發光器件結構1B與圖1的發光器件結構1 的主要差異說明如後。發光器件結構1B還包括第三發光元件14。第三發光元件14堆疊在第二發光元件12上且適於讓第一色光L1以及第二色光L2穿過。第三發光元件14包括第三陽極140以及第三陰極142，其中第三陰極142與第二陽極120電性連接。舉例來說，在第三發光元件14為垂直式發光二極體的架構下，第三陰極142與第二陽極120可通過熔融鍵合而熔接在一起，但不以此為限。

第一發光元件10、第二發光元件12B以及第三發光元件14可皆為單色發光元件。舉例來說，第一發光元件10為紅色發光元件，第二發光元件12B為綠色發光元件，且第三發光元件14為藍色發光元件，但不以此為限。第一發光元件10中的第一半導體材料層104包括紅色發光層，以輸出紅光(第一色光L1)，第二發光元件12B中的第二半導體材料層124B包括綠色發光層，以輸出綠光(第二色光L2)，且第三發光元件14中的第三半導體材料層144包括藍色發光層，以輸出藍光(第三色光L3)。

在一些實施例中，儘管未繪示，第一半導體材料層104、第二半導體材料層124B以及第三半導體材料層144各自還可包括N型摻雜層、P型摻雜層、電子阻擋層、障壁層、順應層以及其他功能層中的一者或多者。應理解，第一半導體材料層104、第二半導體材料層124B以及第三半導體材料層144的結構可分別採用已知的垂直式紅色發光二極體、垂直式綠色發光二極體以及垂直式藍色發光二極體中半導體材料層的結構，於此不多加限制。此外， 成長第一半導體材料層104、第二半導體材料層124B以及第三半導體材料層144的基板可包括任何合適的基板，於此不多加限制。

透過獨立形成三種顏色發光二極體然後再將三種顏色發光二極體堆疊在一起，可使第一陽極100與第一陰極102之間的壓差(例如電壓V2減去電壓V1)大於第一值(例如2伏特或3伏特)，以使第一發光元件10發出第一色光L1；使第二陽極120與第二陰極122之間的壓差(例如電壓V3減去電壓V2)大於第二值(例如3伏特)，以使第二發光元件12B發出第二色光L2；以及使第三陽極140與第三陰極142之間的壓差(例如電壓V4減去電壓V3)大於第三值(例如4伏特)，以使第三發光元件14發出第三色光L3。第一值與第三值可不相同，且第二值與第三值可不相同，但不以此為限。

相較於將三種顏色的發光層整合於同一個發光二極體中，通過獨立形成不同顏色發光元件(如第一發光元件10、第二發光元件12B以及第三發光元件14)，再將不同顏色發光元件堆疊在一起而形成發光器件結構1B，有助於提升各色光的亮度、降低製程難度或提升良率。此外，相較於將多種色光的發光二極體設置在同一平面上，採用垂直堆疊結構的發光器件結構1B可佔據較小面積，而有助於提升解析度。另外，通過將不同顏色發光元件串接在一起，有助於減少發光器件結構1B的接腳數目及對應的外接導線數目，而有助於提升線路布局彈性、簡化製程、縮減電路佔據空間或提升解析度。

請參照圖4，發光器件結構1C與圖3的發光器件結構1B的主要差異說明如後。在發光器件結構1C中，第一發光元件10A是藍色發光元件與紅色波長轉換層的組合，且第二發光元件12C是藍色發光元件與綠色波長轉換層的組合。

詳細來說，第一發光元件10A包括第一陽極100、第一陰極102、第一半導體材料層104A以及紅色波長轉換層106，其中藍色發光元件主要由第一陽極100、第一陰極102以及第一半導體材料層104A組成，且第一半導體材料層104A包括藍色發光層，以輸出藍光B。藍光B被紅色波長轉換層106轉換成第一色光L1。

第二發光元件12C包括第二陽極120、第二陰極122、第二半導體材料層124C以及綠色波長轉換層126，其中藍色發光元件主要由第二陽極120、第二陰極122以及第二半導體材料層124C組成，且第二半導體材料層124C包括藍色發光層，以輸出藍光B。藍光B被綠色波長轉換層126轉換成第二色光L2。第一半導體材料層104A以及第二半導體材料層124C可採用已知的垂直式藍色發光二極體中半導體材料層的結構，於此不多加限制。

紅色波長轉換層106的材料可包括紅色量子點、紅色磷光體、稀土材料或其他紅色材料。此外，紅色波長轉換層106可為顆粒、凝膠、膜或板的形式。綠色波長轉換層126的材料可包括綠色量子點、綠色磷光體、稀土材料或其他綠色材料。此外，綠色波長轉換層126可為顆粒、凝膠、膜或板的形式。

在第一發光元件10A是藍色發光元件與紅色波長轉換層的組合，第二發光元件12C是藍色發光元件與綠色波長轉換層的組合，且第三發光元件14為藍色發光元件的架構下，第一值、第二值以及第三值可相同(例如同為4伏特)。具體地，可使第一陽極100與第一陰極102之間的壓差(如電壓V2減去電壓V1)大於4伏特，以使第一半導體材料層104A發出藍光B，而藍光B被紅色波長轉換層106轉換成第一色光L1並自第一發光元件10A輸出。可使第二陽極120與第二陰極122之間的壓差(如電壓V3減去電壓V2)大於4伏特，以使第二半導體材料層124C發出藍光B，而藍光B被綠色波長轉換層126轉換成第二色光L2並自第二發光元件12C輸出。可使第三陽極140與第三陰極142之間的壓差(如電壓V4減去電壓V3)大於4伏特，以使第三半導體材料層144發出第三色光L3。

請參照圖5，發光器件結構1D與圖1的發光器件結構1的主要差異在於發光器件結構1D中的第一發光元件10D以及第二發光元件12D皆為水平式(lateral)發光二極體，其中第一陽極100以及第一陰極102設置在第一半導體材料層104D的同一側(如出光側)，且第二陽極120以及第二陰極122設置在第二半導體材料層124D的同一側(如出光側)。

第一半導體材料層104D可包括平台部104-1以及凸出部104-2。儘管未繪示於圖5，平台部104-1可包括基板、緩衝層以及N型摻雜層，但不以此為限。緩衝層以及N型摻雜層依序堆疊 在基板上。凸出部104-2以及第一陰極102設置在平台部104-1的N型摻雜層上且彼此分離。凸出部104-2可包括依序堆疊在平台部104-1上的順應層、發光層(如紅色發光層)、電子阻擋層以及P型摻雜層，但不以此為限。第一陽極100設置在凸出部104-2上。

第二半導體材料層124D可包括平台部124-1以及凸出部124-2。儘管未繪示於圖5，平台部124-1可包括基板、緩衝層以及N型摻雜層，但不以此為限。緩衝層以及N型摻雜層依序堆疊在基板上。凸出部124-2以及第二陰極122設置在平台部124-1的N型摻雜層上且彼此分離。凸出部124-2可包括依序堆疊在平台部124-1上的順應層、藍色發光層(或綠色發光層)、障壁層、綠色發光層(或藍色發光層)、電子阻擋層以及P型摻雜層，但不以此為限。第二陽極120設置在凸出部124-2上。

應理解，第一半導體材料層104D或第二半導體材料層124D中的膜層數量及/或堆疊順序可根據實際需求而改變，且不以上述舉例為限。

在第一發光元件10D以及第二發光元件12D皆為水平式發光二極體的架構下，第二發光元件12D可通過透光黏著層(未繪示)或其他固定元件(未繪示)而固定到第一發光元件10D上。此外，第二陰極122與第一陽極100可通過導線W而電性連接。圖5中示意性繪示出用以將第二陰極122與第一陽極100電性連接的導線W，但導線W實際的設置方式可根據實際需求改變。

圖6示意性繪示出導線W的其中一種設置方式。請參照 圖6，在一些實施例中，第一半導體材料層104D的俯視面積可大於第二半導體材料層124D的俯視面積，導線W可設置在第一半導體材料層104D以及第二半導體材料層124D上且電性絕緣於第一陰極102以及第二陽極120。

舉例來說，第一半導體材料層104D的平台部104-1的俯視面積可大於第一半導體材料層104D的凸出部104-2的俯視面積，第一半導體材料層104D的凸出部104-2的俯視面積可大於第二半導體材料層124D的平台部124-1的俯視面積，且第二半導體材料層124D的平台部124-1的俯視面積可大於第二半導體材料層124D的凸出部124-2的俯視面積。導線W可設置在第二半導體材料層124D的平台部124-1以及第一半導體材料層104D的凸出部104-2上且將第二陰極122與第一陽極100電性連接。

通過前述的壓差控制(請參照圖1中發光器件結構1的操作方法)，發光器件結構1D的發光區R也可進行全彩顯示(例如可輸出紅光、綠光及/或藍光)。發光器件結構1D的功效可參照圖1中發光器件結構1的功效，於此便不再重述。

請參照圖7，發光器件結構1E與圖2的發光器件結構1A的主要差異在於發光器件結構1E中的第一發光元件10E以及第二發光元件12D皆為水平式發光二極體，其中第一陽極100以及第一陰極102設置在第一半導體材料層104E的同一側(如出光側)，且第二陽極120以及第二陰極122設置在第二半導體材料層124D的同一側(如出光側)。

第一發光元件10E與圖5中第一發光元件10D的主要差異在於第一發光元件10E是藍色發光元件(包括第一陽極100、第一陰極102以及第一半導體材料層104E)與紅色波長轉換層106的組合。第一半導體材料層104E包括平台部104-1以及凸出部104-2’。儘管未繪示於圖7，平台部104-1可包括基板、緩衝層以及N型摻雜層，但不以此為限。緩衝層以及N型摻雜層依序堆疊在基板上。凸出部104-2’以及第一陰極102設置在平台部104-1的N型摻雜層上且彼此分離。凸出部104-2’可包括依序堆疊在平台部104-1上的順應層、發光層(如藍色發光層)、電子阻擋層以及P型摻雜層，但不以此為限。第一陽極100設置在凸出部104-2’上。藍色發光層輸出的藍光B被紅色波長轉換層106轉換成第一色光L1後自第一發光元件10E輸出。

發光器件結構1E的操作方法可參照圖2中發光器件結構1A的操作方法，於此不再重述。

在一些實施例中，儘管未繪示於圖7，第一發光元件10E可採用綠色藍色發光元件(例如將第一半導體材料層104E替換成第二半導體材料層124D)，且可通過壓差的調變使第一發光元件10E發出藍光B，再通過紅色波長轉換層106將藍光B轉換成第一色光L1。

請參照圖8，發光器件結構1F與圖3的發光器件結構1B的主要差異在於發光器件結構1E中的第一發光元件10D、第二發光元件12F以及第三發光元件14F皆為水平式發光二極體，其中 第一陽極100以及第一陰極102設置在第一半導體材料層104D的同一側(如出光側)，第二陽極120以及第二陰極122設置在第二半導體材料層124F的同一側(如出光側)，且第三陽極140以及第三陰極142設置在第三半導體材料層144F的同一側(如出光側)。

第二半導體材料層124F可包括平台部124-1以及凸出部124-2’。儘管未繪示於圖8，平台部124-1可包括基板、緩衝層以及N型摻雜層，但不以此為限。緩衝層以及N型摻雜層依序堆疊在基板上。凸出部124-2’以及第二陰極122設置在平台部124-1的N型摻雜層上且彼此分離。凸出部124-2’可包括依序堆疊在平台部124-1上的順應層、綠色發光層、電子阻擋層以及P型摻雜層，但不以此為限。第二陽極120設置在凸出部124-2’上。

第三半導體材料層144F可包括平台部144-1以及凸出部144-2。儘管未繪示於圖8，平台部144-1可包括基板、緩衝層以及N型摻雜層，但不以此為限。緩衝層以及N型摻雜層依序堆疊在基板上。凸出部144-2以及第三陰極142設置在平台部144-1的N型摻雜層上且彼此分離。凸出部144-2可包括依序堆疊在平台部144-1上的順應層、藍色發光層、電子阻擋層以及P型摻雜層，但不以此為限。第三陽極140設置在凸出部144-2上。

發光器件結構1F的操作方法可參照圖3中發光器件結構1B的操作方法，於此不再重述。

在第一發光元件10D、第二發光元件12F以及第三發光 元件14F皆為水平式發光二極體的架構下，第二發光元件12F可通過透光黏著層(未繪示)或其他固定元件(未繪示)而固定到第一發光元件10D上，且第三發光元件14F可通過透光黏著層(未繪示)或其他固定元件(未繪示)而固定到第二發光元件12F上。此外，第二陰極122與第一陽極100可通過導線W而電性連接，且第三陰極142與第二陽極120可通過導線W’而電性連接。圖8中示意性繪示出用以將第二陰極122與第一陽極100電性連接的導線W以及用以將第三陰極142與第二陽極120電性連接的導線W’，但導線W以及導線W’實際的設置方式可根據實際需求改變。

圖9示意性繪示出導線W以及導線W’的其中一種設置方式。請參照圖9，在一些實施例中，第一半導體材料層104D的俯視面積可大於第二半導體材料層124F的俯視面積，第二半導體材料層124F的俯視面積可大於第三半導體材料層144F的俯視面積。此外，導線W可設置在第一半導體材料層104D以及第二半導體材料層124F上且電性絕緣於第一陰極102以及第二陽極120。而導線W’可設置在第二半導體材料層124F以及第三半導體材料層144F且電性絕緣於第二陰極122以及第三陽極140。

舉例來說，第一半導體材料層104D的平台部104-1的俯視面積可大於第一半導體材料層104D的凸出部104-2的俯視面積，第一半導體材料層104D的凸出部104-2的俯視面積可大於第二半導體材料層124F的平台部124-1的俯視面積，且第二半導體材料層124F的平台部124-1的俯視面積可大於第二半導體材料層 124F的凸出部124-2’的俯視面積，第二半導體材料層124F的凸出部124-2’的俯視面積可大於第三半導體材料層144F的平台部144-1的俯視面積，且第三半導體材料層144F的平台部144-1的俯視面積可大於第三半導體材料層144F的凸出部144-2的俯視面積。導線W可設置在第二半導體材料層124F的平台部124-1以及第一半導體材料層104D的凸出部104-2上且將第二陰極122與第一陽極100電性連接，而導線W’可設置在第三半導體材料層144F的平台部144-1以及第二半導體材料層124F的凸出部124-2’上且將第三陰極142與第二陽極120電性連接。

通過前述的壓差控制(請參照圖3中發光器件結構1B的操作方法)，發光器件結構1F的發光區R也可進行全彩顯示(例如可輸出紅光、綠光及/或藍光)。發光器件結構1F的功效可參照圖3中發光器件結構1B的功效，於此便不再重述。

請參照圖10，發光器件結構1G與圖4的發光器件結構1C的主要差異在於發光器件結構1G中的第一發光元件10E、第二發光元件12G以及第三發光元件14F皆為水平式發光二極體，其中第一陽極100以及第一陰極102設置在第一半導體材料層104E的同一側(如出光側)，第二陽極120以及第二陰極122設置在第二半導體材料層124G的同一側(如出光側)，且第三陽極140以及第三陰極142設置在第三半導體材料層144F的同一側(如出光側)。

第一發光元件10E的細節可參照圖7中關於第一發光元 件10E的描述，於此不再贅述。此外，第三發光元件14F的細節可參照圖8中關於第三發光元件14F的描述，於此不再贅述。第二發光元件12G與圖8中第二發光元件12F的主要差異在於第二發光元件12G是藍色發光元件(包括第二陽極120、第二陰極122以及第二半導體材料層124G)與綠色波長轉換層126的組合。

第二半導體材料層124G可包括平台部124-1以及凸出部124-2”。儘管未繪示於圖10，平台部124-1可包括基板、緩衝層以及N型摻雜層，但不以此為限。緩衝層以及N型摻雜層依序堆疊在基板上。凸出部124-2”以及第二陰極122設置在平台部124-1的N型摻雜層上且彼此分離。凸出部124-2”可包括依序堆疊在平台部124-1上的順應層、藍色發光層、電子阻擋層以及P型摻雜層，但不以此為限。第二陽極120設置在凸出部124-2”上。藍色發光層發出的藍光B被綠色波長轉換層126轉換成第二色光L2。

發光器件結構1G的操作方法可參照圖4中發光器件結構1C的操作方法，於此不再重述。

綜上所述，在本發明的實施例中，通過獨立形成不同顏色發光元件，再將不同顏色發光元件堆疊在一起而形成發光器件結構，有助於提升各色光的亮度、降低製程難度或提升良率。此外，採用垂直堆疊結構的發光器件結構可佔據較小面積，而有助於提升解析度。另外，通過將不同顏色發光元件串接在一起，有助於減少發光器件結構的接腳數目及對應的外接導線數目，而有助於提升線路布局彈性、簡化製程、縮減電路佔據空間或提升解 析度。

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、1A、1C、1D、1E、1F、1G:發光器件結構

10、10A、10D、10E:第一發光元件

12、12B、12C、12D、12F、12G:第二發光元件

14、14F:第三發光元件

100:第一陽極

102:第一陰極

104、104A、104D、104E:第一半導體材料層

104-1、124-1、144-1:平台部

104-2、104-2’、124-2、124-2’、124-2”、144-2:凸出部

106:紅色波長轉換層

120:第二陽極

122:第二陰極

124、124B、124C、124D、124F、124G:第二半導體材料層

126:綠色波長轉換層

140:第三陽極

142:第三陰極

144、144F:第三半導體材料層

B:藍光

L1:第一色光

L2:第二色光

L3:第三色光

R:發光區

V1、V2、V3、V4:電壓

W、W’:導線

圖1至圖5、圖7、圖8以及圖10分別是根據本揭露的多個實施例的發光器件結構的示意圖。

圖6是圖5的發光器件結構的一種俯視示意圖。

圖9是圖8的發光器件結構的一種俯視示意圖。

1:發光器件結構 10:第一發光元件 12:第二發光元件 100:第一陽極 102:第一陰極 104:第一半導體材料層 120:第二陽極 122:第二陰極 124:第二半導體材料層 L1:第一色光 L2:第二色光 L3:第三色光 V1、V2、V3:電壓

Claims (11)

1. 一種發光器件結構，包括：第一發光元件，包括第一陽極以及第一陰極；以及第二發光元件，堆疊在所述第一發光元件上且包括第二陽極以及第二陰極，其中所述第二陰極與所述第一陽極電性連接，且其中：所述第一發光元件是單色發光元件，且所述第二發光元件是雙色發光元件，所述第一陰極電性連接於第一訊號源，所述第二陰極與所述第一陽極共同電性連接於第二訊號源，所述第二陽極電性連接於第三訊號源，且所述第一訊號源、所述第二訊號源以及所述第三訊號源彼此電性獨立。
2. 如請求項1所述的發光器件結構，其中所述單色發光元件是紅色發光元件，且所述雙色發光元件是綠色藍色發光元件。
3. 如請求項1所述的發光器件結構，其中所述單色發光元件是藍色發光元件與紅色波長轉換層的組合，且所述雙色發光元件是綠色藍色發光元件。
4. 如請求項1所述的發光器件結構，其中所述第一發光元件還包括第一半導體材料層，且所述第一陽極以及所述第一陰極分別設置在所述第一半導體材料層的相對側，且其中所述第二發光元件還包括第二半導體材料層，且所述第二陽極以及所述第二陰極分別設置在所述第二半導體材料層的相對側。
5. 如請求項4所述的發光器件結構，其中所述第二陰極與所述第一陽極熔接在一起。
6. 如請求項1所述的發光器件結構，其中所述第一發光元件還包括第一半導體材料層，且所述第一陽極以及所述第一陰極設置在所述第一半導體材料層的同一側，且其中所述第二發光元件還包括第二半導體材料層，且所述第二陽極以及所述第二陰極設置在所述第二半導體材料層的同一側。
7. 如請求項6所述的發光器件結構，其中所述第二陰極與所述第一陽極通過導線而電性連接，所述導線設置在所述第一半導體材料層以及所述第二半導體材料層上且電性絕緣於所述第一陰極以及所述第二陽極。
8. 如請求項6所述的發光器件結構，其中所述第一半導體材料層的俯視面積大於所述第二半導體材料層的俯視面積。
9. 一種發光器件結構的操作方法，包括：提供該發光器件結構，該發光器件結構包括：第一發光元件，包括第一陽極以及第一陰極；以及第二發光元件，堆疊在所述第一發光元件上且包括第二陽極以及第二陰極，其中所述第二陰極與所述第一陽極電性連接，且其中：所述第一發光元件是單色發光元件，且所述第二發光元件是雙色發光元件，所述第一陰極電性連接於第一訊號源，所述第二陰極與 所述第一陽極共同電性連接於第二訊號源，所述第二陽極電性連接於第三訊號源，且所述第一訊號源、所述第二訊號源以及所述第三訊號源彼此電性獨立；經由所述第二訊號源以及所述第一訊號源，使所述第一陽極與所述第一陰極之間的壓差大於第一值，以使所述第一發光元件發出第一色光；經由所述第三訊號源以及所述第二訊號源，使所述第二陽極與所述第二陰極之間的壓差大於第二值，以使所述第二發光元件發出第二色光；以及經由所述第三訊號源以及所述第二訊號源，使所述第二陽極與所述第二陰極之間的壓差大於第三值，以使所述第二發光元件發出第三色光，其中所述第三色光、所述第二色光與所述第一色光為不同顏色。
10. 如請求項9所述的發光器件結構的操作方法，其中所述第一發光元件是紅色發光元件，且所述第一值與所述第三值不同。
11. 如請求項9所述的發光器件結構的操作方法，其中所述第一發光元件是藍色發光元件與紅色波長轉換層的組合，且所述第一值與所述第三值相同。

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