TWI890070B - 發光元件及其製造方法 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種發光元件。該發光元件包括一承載層、複數個發光單元、一控制單元、一光學層、和複數個電極接墊。發光單元設置於承載層上。控制單元設置於承載層上。控制單元用於控制發光單元。光學層設置於承載層上，並覆蓋發光單元和控制單元。電極接墊設置於承載層下。電極接墊電連接發光單元和控制單元。控制單元包括一III-V材料。控制單元包括複數個電晶體，該些電晶體分別具有一第一電極和一第二電極，該些電晶體共用一個半導體層和一個第三電極。

Description

發光元件及其製造方法

本申請案是關於發光元件及其製造方法，尤其關於顯示器之畫素與其製造方法。

發光二極體(Light-Emitting Diode；LED)顯示器的驅動方法係將發光二極體設置在具有薄膜電晶體(Thin-Film Transistor；TFT)的玻璃電路板上，藉由驅動晶片(Driver IC)根據所需的亮度來控制薄膜電晶體的開關狀態，當薄膜電晶體打開時，驅動晶片控制流經發光二極體的電流大小。

但一般的薄膜電晶體係由矽材料製造，實際上能負載的電流較小，無法驅動一顆發光二極體發光。此外，玻璃電路板係以沉積製程在一整片的玻璃上沉積矽層以製造所有的薄膜電晶體，因為玻璃電路板上矽層的厚度無法均勻一致，導致薄膜電晶體之間電性差異較大。

本申請案提供一種具有控制單元的發光元件、發光元件的製造方法、包含發光元件之封裝體、以及採用封裝體之發光二極體顯示器。

根據實施例的發光元件包括一承載層、複數個發光單元、一控制單元、一光學層、和複數個電極接墊。發光單元設置於承載層上。控制單元設置於承載層上並用於控制發光單元。光學層設置於承載層上，並覆蓋發光單元和控制單元。電極接墊設置於承載層下。電極接墊電連接發光單元和控制單元。控制單元包括一III-V材料。控制單元包括複數個電晶體，該些電晶體分別具有一第一電極和一第二電極，該些電晶體共用一個半導體層和一個第三電極。

根據實施例的發光元件的製造方法包括下列步驟。首先，提供一暫時基板。將複數個發光單元和一控制單元設置於暫時基板上。形成一光學層於暫時基板上，該光學層覆蓋發光單元和控制單元。形成一承載層於光學層上。形成複數個電極接墊於承載層上。然後，移除暫時基板。

根據實施例的發光封裝體包括一封裝基板和複數個前述的發光元件。封裝基板具有複數個畫素區。複數個發光元件設置於封裝基板上，並分別位於複數個畫素區中。

9A；9B:顯示裝置

10:發光元件封裝體

10C；10C’:電路

100:發光元件

100T:暫時封裝結構

100C；100C’:電路

100a:暫時基板

104；104A:發光元件封裝體

110:承載層

110a:第二介電層

112:導電連接件

114:走線

116:通孔

116a:第一通孔

116b:第二通孔

120；120-B；120-G；120-R:發光單元

122:第一電極

124:第二電極

130:控制單元

131:電晶體

132:第一電極

133:第二電極

134:半導體層

135:第三電極

140:光學層

142:第一介電層

144:第三介電層

150；150-1~150-5:電極接墊

200；200’:封裝基板

202:畫素區

204-1~204-20:上接墊

206-1~206-6；206-8~206-11；206-13~206-16；206-18~206-20；206’-1~206’-5；206’-8~206’-11；206’-13~20’6-15；206-18~206-20:下接墊

500A；500B:電路板

2001:上表面

2002；2002’:下表面

D:高度差

DD:資料驅動裝置

DL:資料線

g1；g2:間距

O1:第一開孔

O2:第二開孔

S1；S2；S3；S4；S5；S6:步驟

SL:掃描線

Vcc:供電電壓

10-1~10-29:電極節點

104A:發光元件封裝體

10A-1~10A-29:節點

104C:電路

1004:封裝基板

1024:畫素區

1044:導電元件

2004:發光元件

2024:承載層

2044:發光單元

2044-B:發光單元

2044-G:發光單元

2044-R:發光單元

2064:導電元件

2084:光學層

2104:第一電極

2124:第二電極

2144:電極接墊

2144-1~2144-4:電極接墊

300:控制單元

300A:控制單元

300-2~300-29:電極節點

300A-2~300A-29:電極節點

302:電晶體組

304:電晶體

306:第一電極

308:第二電極

310:半導體層

312:第三電極

314:封裝體

C-1~C-29:電極節點

DL:資料線

L1:虛線

L2:虛線

第1A圖顯示根據一實施例之發光元件的側視圖。

第1B圖顯示根據一實施例之發光元件的俯視圖。

第1C圖顯示根據一實施例之發光元件的仰視圖。

第1D圖顯示根據一實施例之發光元件的等效電路。

第1E圖顯示根據另一實施例之發光元件的等效電路。

第2圖顯示根據一實施例之發光元件的製造流程圖。

第3A~3G圖顯示根據一實施例之發光元件的製造流程。

第4A圖顯示根據一實施例之發光元件封裝體的俯視圖。

第4B圖顯示根據一實施例之封裝基板的俯視圖。

第4C圖顯示根據一實施例之封裝基板的仰視圖。

第4D圖顯示根據一實施例之發光元件封裝體的等效電路。

第4E圖顯示根據一實施例的封裝基板的仰視圖。

第4F圖顯示根據一實施例的發光元件封裝體的等效電路。

第5A圖顯示根據一實施例之顯示裝置的俯視圖。

第5B圖顯示根據一實施例之顯示裝置的俯視圖。

第6A圖顯示根據一實施例之發光元件封裝體的結構。

第6B圖顯示根據一實施例之發光元件封裝體的等效電路。

第7A圖顯示根據一實施例之發光元件的俯視圖。

第7B圖顯示根據一實施例之發光元件的側視圖。

第8圖顯示根據一實施例之控制單元的示意圖。

第9A圖顯示根據一實施例之發光元件封裝體的示意圖。

第9B圖顯示根據一實施例之控制單元的示意圖。

以下將配合所附圖式對於各種不同的實施例進行更詳細的敘述。為了清楚起見，圖式中的元件可能並未依照實際比例進行繪示。並且，在一些圖式中可能省略部分元件和/或符號。 在說明書和圖式中，類似的符號用於指示類似的元件。可以理解的是，以下內容和所附圖式只是用於說明，並不意欲造成限制。可以預期的是，一實施例中的元件和特徵，能夠被有利地納入於另一實施例中，無須進一步的闡述。

第1A~1C圖例示發光元件100的結構，其中，第1A圖是發光元件100的側視圖，第1B圖是發光元件100的俯視圖，第1C圖是發光元件100的仰視圖。如第1A~1C圖所示，發光元件100包括一承載層110、複數個發光單元120、一控制單元130、一光學層140、和複數個電極接墊150。發光單元120設置於承載層110上。控制單元130設置於承載層110上。控制單元130用於控制複數個發光單元120。光學層140設置於承載層110上，並覆蓋複數個發光單元120和控制單元130。電極接墊150設置於承載層110下。電極接墊150電連接發光單元120和控制單元130。控制單元130包括一由III-V材料所構成的磊晶結構。控制單元130包括複數個電晶體131，該些電晶體131分別具有一第一電極132和一第二電極133，該些電晶體131共用一個半導體層134和一個第三電極135。

具體地說，承載層110可以是由介電材料，如感光型介電材料(Photo-Imageable Dielectric；PID)形成，但不限於此。根據一些實施例，承載層110可以包括複數個導電連接件112，將複數個發光單元120和控制單元130電連接至電極接墊150。導電連接件112包括走線114和通孔116，但不限於此。

複數個發光單元120設置於承載層110上。發光單元120可以是發光二極體(LED)發光單元，發光單元120的厚度可以為5μm~15μm。如第1B圖所示，每一個發光單元120可以分別具有一第一電極122和一第二電極124。在單一個發光元件100中，發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122可以電連接至一個電極接墊150-4，如第1C圖所示。發光單元120-R、120-G、120-B的第二電極124分別電連接至電極接墊150-1~150-3。第一電極122和第二電極124的二者之一是陽極，另一者是陰極。根據一些實施例，複數個發光單元120至少發出二種不同顏色的光。舉例來說，發光單元120-R、1204-G、120-B分別發出紅光、綠光、藍光。然而可以理解，複數個發光單元120也可以採用其他適合的光色組合。

在一實施例中，控制單元130和複數個發光單元120封裝在一起，能夠大幅簡化系統設計。此外，將控制單元130和複數個發光單元120配置在承載層110的同一側，有利於降低成本以及減少封裝體的厚度。此外，控制單元130的高度以不遮擋發光單元120所發出的光線尤佳，例如，控制單元130的一上表面與發光單元120的一上表面的高度差D小於或等於5μm~10μm。在另一實施例中，控制單元130可以與發光單元120等高。

如第1B圖所示，控制單元130包括複數個電晶體131以控制複數個發光單元120。於一實施例中，控制單元130包括三個電晶體131，各個電晶體131具有一第一電極132和一第二電極 133，三個電晶體131並共用一個第三電極135和一個半導體層134。三個電晶體131的三個第一電極132共同連接至單一個電極接墊，例如第1C圖中的電極接墊150-4。三個電晶體131的三個第二電極133分別連接至發光單元120-R、120-G、120-B的第二電極124，發光單元120-R、120-G、120-B的三個第一電極122分別連接至三個電極接墊，例如，第1C圖中的電極接墊150-1~150-3。三個電晶體131共用的第三電極135可以連接至單一個電極接墊，例如第1C圖中的電極接墊150-5。電晶體131的第一電極132和第二電極133的其中一者是源極，另一者是汲極，第三電極135是電晶體131的閘極。在一實施例中，控制單元130的厚度可以為5μm~15μm。根據一實施例，電晶體131係由III-V材料製成，其中III-V材料包含氮化鋁鎵(AlGaN)及/或氮化鎵(GaN)。相較於多晶矽及非晶矽，III-V材料具有較高電子遷移率。在相同體積下，氮化鎵電晶體相較於矽電晶體可以導通較大的電流、承受較大的電壓。換言之，較小體積的III-V材料電晶體即可達到與更大體積之矽電晶體相同的效能。

在一實施例中，光學層140可以被發光單元120所發出的光線穿過。在另一實施例中，光學層140直接接觸或靠近發光單元120側表面的部分可以遮擋發光單元120所發出的光線，而未直接接觸或遠離發光單元120側表面的部分可以被發光單元120所發出的光線穿過，例如，光學層140直接接觸發光單元120側表面的部分是深色材料(例如，黑色或灰色材料)，而未直接接觸發 光單元120側表面及發光單元120上方的部分是透光材料(例如，透明或半透明材料)。

如第1A圖所示，複數個電極接墊150設置於承載層110下。發光元件100藉由電極接墊150以連接手法，例如表面黏著技術(Surface Mount Technology；SMT)，與電路板或者電子元件電連接。電極接墊150的數目少於發光單元120和控制單元130的電極總數目。舉例來說，發光元件100包括五個電極接墊150-1~150-5，發光單元120和控制單元130包括十三個電極。假設發光元件100的投影面積固定，電極接墊150的數目越少，每一個電極接墊150的面積越大。越大的電極接墊，可以在連接製程中容忍更大的位移公差，並能夠與電路板形成更強的連接。

請參照第1D圖，電路100C顯示發光元件100的等效電路。參照第1B圖，在一實施例中，發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122是陽極，第二電極124是陰極，三個電晶體131的第二電極133皆是汲極(Drain)並分別連接發光單元120-R、120-G、120-B的第二電極124(陰極)，發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122(陽極)共同連接到第1C圖的電極接墊150-4(汲極接墊)。三個電晶體131的第一電極132皆是源極，分別連接到第1C圖的電極接墊150-1~150-3(源極接墊)。三個電晶體131的第三電極135皆是閘極，並共接到第1C圖的電極接墊150-5(閘極接墊)。具體而言，發光元件100裡的發光單元120-R、120-G、120-B的陽極122彼此共接，供電電壓Vcc自電極接墊150-4施加 至發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122(陽極)。發光單元120-R、120-G、120-B的第二電極124(陰極)分別連接三個電晶體131的第二電極133(汲極)。電晶體131的第一電極132(源極)則藉由電極接墊150-1~150-3分別連接至對應的資料線DL。在一實施例中，輸入發光單元120-R、120-G、120-B的電壓可以通過相應的資料線DL被調整，進而改變流經發光單元120-R、120-G、120-B的電流以調整其發光亮度。此外，發光元件100中三個電晶體131共用同一個第三電極135(閘極)，並透過電極接墊150-5連接至掃描線SL。當電晶體131在開啟的狀態下，發光單元120-R、120-G、120-B會發出光線；當電晶體131在關閉的狀態下，發光單元120-R、120-G、120-B不會發光。

第1E圖繪示發光元件100的另一種等效電路100C’。參照第1B圖，在一實施例中，發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122是陰極，第二電極124是陽極。在一實施例中，三個電晶體131的第二電極133皆是源極，分別連接至發光單元120-R、120-G、120-B的第二電極124(陽極)，發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122(陰極)共接到第1C圖的電極接墊150-4(源極接墊)。三個電晶體131的第一電極132皆是汲極，分別連接到第1C圖的電極接墊150-1~150-3(汲極接墊)。三個電晶體131共用一個第三電極135(閘極)，第三電極135並連接到電極接墊150-5(閘極接墊)。具體而言，三個電晶體131的三個第一電極132(汲極)分別連接至三個資料驅動裝置DD，驅動裝置DD調節流經發光 單元120-R、120-G、120-B的電流，藉以控制發光單元120-R、120-G、120-B發出光的亮度。第三電極135透過電極接墊150-5連接至掃描線SL。當電晶體131在開啟的狀態下，發光單元120-R、120-G、120-B會發出光線；當電晶體131在關閉的狀態下，發光單元120-R、120-G、120-B不會發光。

第2圖顯示發光元件100的製造的流程圖。第3A~3G圖顯示發光元件100在不同製造階段的例示結構。

參照第2圖以及第3A圖，首先，在步驟S1中，提供一暫時基板100a。暫時基板100a的材料無須特別限制，只要能提供暫時性的支撐以及之後被移除即可，例如玻璃、藍寶石及金屬。

在步驟S2中，如第3A圖所示，將複數個發光單元120-R、120-G、120-B和一控制單元130設置於暫時基板100a上。發光單元120的第一電極122和第二電極124、控制單元130的第一電極132、第二電極133和第三電極135朝向相對於暫時基板100a之一側。根據一實施例，發光單元120-R、120-G、120-B與暫時基板100a之間預先設置墊高材料(未示出)，使得發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122和第二電極124和控制單元130的第一電極132、第二電極133和第三電極135的表面齊平(圖未示)。墊高材料可以參考前述光學層140的材料。此外，墊高材料也可以在步驟S2中用以將發光單元120固定於暫時基板100a上。

在步驟S3中，如第3B圖所示，一第一介電層142形成在暫時基板100a上，並覆蓋發光單元120-R、120-G、120-B和控制單元130。由於發光單元120-R、120-G、120-B和控制單元130被第一介電層142覆蓋，因此發光單元120-R、120-G、120-B和控制單元130以虛線表示。其中，第一介電層142可以單獨作為光學層140或與後續提及的第三介電層144共同作為光學層140。第一介電層142可以遮擋或被來自發光單元120-R、120-G、120-B的光線穿透。接著，如第3B圖所示，複數個第一開孔O1被形成在第一介電層142中，以露出發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122和第二電極124、控制單元130的第一電極132、第二電極133和第三電極135。

在步驟S4中，參照第3C~3D圖，一承載層110(第3D圖)形成於第一介電層142上。

如第3C圖所示，在複數個第一開孔O1中填入金屬以連接發光單元120-R、120-G、120-B的第一電極122和第二電極124、控制單元130的第一電極132、第二電極133和第三電極135，並形成複數個第一通孔116a。接著，根據前述電路100C、100C’，形成複數條走線114於第一介電層142上以電連發光單元120和控制單元130。在一實施例中，走線114可以使用半導體製程，例如黃光顯影，來形成，但不限於此。

接著，如第3D圖所示，形成一第二介電層110a於第一介電層142上，覆蓋複數條走線114以及複數個第一通孔116a。 在一實施例中，第二介電層110a的材料可以相同或相異於第一介電層142的材料，第二介電層110a的材料可以是ABF(Ajinomoto Build-up Film)、環氧樹脂、BT(Bismaleimide Triazine)樹脂或聚醯亞胺(polyimide)樹脂。接著，形成複數個第二開孔O2於第二介電層110a中，以露出複數條走線114的端點。然後，在複數個第二開孔O2中填入金屬與複數條走線114的端點接觸形成複數個第二通孔116b。詳而言之，第1A圖中的導電連接件112包括走線114、第一通孔116a、和第二通孔116b，其中，第一通孔116a與第二通孔116b合稱為通孔116。複數條走線114、通孔116與第二介電層110a共同構成承載層110。在其他實施例中，承載層110可以包括其他元件，例如電阻及電容等被動元件。

在步驟S5，如第3E圖所示，複數個電極接墊150被形成於承載層110上。根據一實施例，電極接墊150可以使用半導體製程或電鍍製程來形成，但不限於此。

在步驟S6中，移除暫時基板100a，移除暫時基板100a的手法包含雷射照射、加熱或蝕刻。第3F圖顯示移除暫時基板100a之後尚待進一步加工的中間封裝結構100T之剖面圖，其中中間封裝結構100T露出第一介電層142的表面142S與控制單元130。

第3G圖顯示發光元件100的剖面圖。移除暫時基板100a之後，一第三介電層144被形成於第一介電層142的表面142S與控制單元130上，以覆蓋發光單元120及控制單元130，第 三介電層144的材料與前述光學層140的材料相同。光學層140包括第一介電層142與第三介電層144。在一實施例中，第一介電層142及/或第三介電層144對於發光單元120-R、120-G、120-B發出的光線穿透率大於70%。

第4A圖顯示根據一實施例之發光元件封裝體10的俯視圖。發光元件封裝體10包括一封裝基板200和複數個前述實施例所揭露的發光元件100位於封裝基板200上。封裝基板200具有複數個畫素區202。發光元件100設置於封裝基板200上，並分別位於畫素區202中以做為畫素，其中，發光元件100的細節請參考前面相關的段落。如第4A圖所示，發光元件100的數目為4個，亦即，發光元件封裝體10具有4個畫素。透過封裝基板200內部的連接元件(未示出)，發光元件100可以被外部控制器(圖未示)控制。在他實施例中，發光元件封裝體10包含超過4個發光元件100(圖未示)，即超過4個畫素，例如，發光元件封裝體10包含n*m個發光元件100(畫素)，n為等於或大於3的正整數，m為等於或大於3的正整數，且n等於或不等於m。

第4B~4C圖根據一實施例顯示封裝基板200，其中第4B圖顯示封裝基板200的俯視圖，第4C圖顯示封裝基板200的仰視圖。如第4B圖所示，封裝基板200包括複數個上接墊204-1~204-20位於封裝基板200的上表面2001。如第4C圖所示，封裝基板200包含複數個下接墊206-1~206-6、206-8~206-11、206-13~206-16、206-18~206-20位於封裝基板200的下表面2002，其 中複數個上接墊204-1~204-20用於電連接4個發光元件100，複數個下接墊206-1~206-6、206-8~206-11、206-13~206-16、206-18~206-20用於和第5B圖中顯示裝置9B的電路板500B電連接。根據一實施例，上接墊204-1~204-20中的至少二者可以電連接於一個下接墊，舉例來說，上接墊204-2、204-7、204-12、204-17共同電連接於下接墊206-2，其餘上接墊204-1、204-3~204-6、204-8~204-11、204-13~204-16、204-18~204-20則分別電連接於下接墊206-1、206-3~206-6、206-8~206-11、206-13~206-16、206-18~206-20。

第4D圖顯示發光元件封裝體10的等效電路10C。如第4D圖所示，發光元件封裝體10的電路10C為四個電路100C(第1D圖)的組合。配合第4B~4C圖顯示封裝基板200的上接墊204-1~204-20與下接墊206-1~206-6、206-8~206-11、206-13~206-16、206-18~206-20，上接墊204-2、204-7、204-12、204-17和下接墊206-2可以作為汲極接墊。上接墊204-3~204-5、204-8~204-10、204-13~204-15、204-18~204-20和下接墊206-3~206-5、206-8~206-10、206-13~206-15、206-18~206-20可以作為源極接墊。上接墊204-1、204-6、204-11、204-16和下接墊206-1、206-6、206-11、206-16可以作為閘極接墊。下接墊206-2用於連接供電電壓Vcc。

第4E圖顯示根據另一實施例的封裝基板200’的仰視圖。封裝基板200’同樣具有如第4B圖所示複數個上接墊204- 1~204-20，以及複數個下接墊206’-1~206’-5、206’-8~206’-11、206’-13~206’-15、206’-18~206’-20。封裝基板200’與封裝基板200差異在於，上接墊204-1、204-6電連接於下接墊206’-1，上接墊204-11、204-16電連接於下接墊206’-11，因此相較於封裝基板200，封裝基板200’的下表面2002’上少兩個下接墊，其他封裝基板200’的上、下接墊設計皆與於封裝基板200相同。

第4F圖顯示根據另一實施例顯示發光元件封裝體10的等效電路10C’。電路10C’與電路10C差異在於，電路10C’進一步地將二個發光元件100的閘極135彼此連接，以減少下接墊的數目，其餘部分電路10C’皆與電路10C相同。電路10C’中，上接墊204-2、204-7、204-12、204-17和下接墊206’-2可以作為汲極接墊。上接墊204-3~204-5、204-8~204-10、204-13~204-15、204-18~204-20和下接墊206’-3~206’-5、206’-8~206’-10、206’-13~206’-15、206’-18~206’-20可以作為源極接墊。上接墊204-1、204-6、204-11、204-16和下接墊206’-1、206’-11可以作為閘極接墊。下接墊206’-2用於導入供電電壓Vcc至電路中。

第5A圖顯示一顯示裝置9A的俯視圖，顯示裝置9A具有一電路板500A，複數個發光元件100以一固定的間距g1陣列設置在電路板500A上，其中，複數個發光元件100與電路板500A電連接，藉由外部控制器(圖未示)獨立控制每一顆發光元件100發出的光色。在一實施例中，先將複數個發光元件100施以混合 (Mixing)製程，再將混合後的複數個發光元件100設置於電路板500A上，以確保顯示裝置9A可以呈現較均勻的色彩。

第5B圖顯示一顯示裝置9B的俯視圖。顯示裝置9B具有一電路板500B，複數個發光元件封裝體10以一固定的間距g2陣列設置在電路板500B上，其中，複數個發光元件封裝體10與電路板500B電連接，藉由外部控制器(圖未示)獨立控制每一個發光元件封裝體10中每一顆發光元件100。在一實施例中，先將複數個發光元件封裝體10施以混合(Mixing)的製程後，再將混合後的複數個發光元件封裝體10設置於電路板500B上，以確保顯示裝置9B可以呈現較均勻的色彩。由於發光元件封裝體10包含4個或更多的發光元件100，因此能夠簡化顯示裝置9B的製程。

第6A~6B圖顯示一實施例的發光元件封裝體104的示意圖。第6A圖例示發光元件封裝體104的結構，第6B圖顯示發光元件封裝體104的等效電路104C。如第6A圖所示，發光元件封裝體104包括一封裝基板1004、複數個發光元件2004、及一控制單元300，其中，一個發光元件2004為一畫素，因此，發光元件封裝體104具有四個發光元件2004，即四個畫素。

如第6A圖所示，封裝基板1004具有四個畫素區1024，由虛線L1、L2劃分，四個發光元件2004的分別位於四個畫素區1024中。控制單元300設置於封裝基板1004上，大體上位於虛線L1、L2交會處，複數個導電元件1044(以虛線顯示)，用於連接發光元件2004和控制單元300。在其他實施例中，控制單元 300也可以配置在其他適合的位置，例如，內嵌於封裝基板1004中或放置封裝基板1004的非中心位置(即非虛線L1、L2交會處)或放置封裝基板1004的背面(即發光元件2004與控制單元300位於封裝基板1004的相異側)。第6A圖中標示了複數個電極節點10-1~10-29，分別對應第6B圖所示電路104C的電極節點C-1~C-29。此外，第6A圖中電極節點10-2~10-29也分別對應第8圖顯示的控制單元300的電極300-2~300-29。如第6A、6B圖所示，在一畫素區域1024中，一個發光元件2004具有至少三個發光單元，例如發光單元2044-R、2044-G、2044-B。發光單元2044-R、2044-G、2044-B的陽極連接至電極節點C-1，供電電壓Vcc與電極節點C-1連接，供電電壓Vcc可以連接發光單元2044-R、2044-G、2044-B的陽極。發光單元2044-R、2044-G、2044-B的陰極分別連接控制單元300的三個電晶體304的電極節點C-2~C-4(或圖8顯示之電極節點300-2~300-4)，例如，汲極。三個電晶體304的電極節點C-14~C-16(或圖8顯示之電極節點300-14~300-16)，例如，源極，連接至資料線DL。同一個畫素區域1024中的三個電晶體304共用一個電極節點C-26(或圖8顯示之電極節點300-26)，例如，閘極，電極節點C-26連接至掃描線SL。同理，發光元件封裝體104中，另外三個畫素以相同的方式佈局在電路104C中。於其他實施例中，畫素採用其他適合的電路設計，例如，發光單元2044-R、2044-G、2044-B的陰極連接至電極節點C-1。

第7A圖顯示發光元件2004俯視圖，第7B圖顯示發光元件2004側視圖。如第7B圖所示，發光元件2004分別包括一承載層2024、複數個發光單元2044、及複數個電極接墊2144。發光單元2044設置於承載層2024上。電極接墊2144設置於承載層2024之下，並電連接於發光單元2044。在一實施例中，發光元件2004更包括複數個導電元件2064(至少包含導孔或導電走線)，用於電連接發光單元2044和電極接墊2144。根據一實施例，發光元件2004更包括一光學層2084。光學層2084設置於承載層2024上，並覆蓋發光單元2044。

如第7A圖所示，複數個發光單元2044可以分別具有一第一電極2104和一第二電極2124。單一個發光元件2004中，複數個發光單元2044的第一電極2104可以電連接於同一個電極接墊2144，例如第7A圖中的電極接墊2144-1。複數個發光單元2044的第二電極2124則分別電連接至相應的電極接墊2144-2~2144-4。根據一實施例，複數個發光單元2044各自的第一電極2104和第二電極2124的其中一者是陽極，另一者是陰極。參考第6B圖顯示的電路104C，第一電極2104是陽極，第二電極2124是陰極。發光單元2044可以是發光二極體。根據一實施例，複數個發光單元2044至少發出三種不同顏色的光。舉例來說，第6B圖的電路104C中包含三種發光單元2044-R、2044-G、2044-B，分別發出紅光、綠光、藍光。在其他實施例中，複數個發光單元2044也可以採用其他適合的光色組合。

第8圖顯示控制單元300的示意圖。控制單元300包括複數個電晶體組302分別控制複數個發光元件2004(圖未示)。每一個電晶體組302包括複數個電晶體304，在一實施例中，一個電晶體組302具有三個電晶體304。每一個電晶體304具有一第一電極306和一第二電極308。單一個電晶體組302中的複數個電晶體304共用一個半導體疊層310和一個第三電極312。根據一實施例，複數個電晶體304各自的第一電極306和第二電極308的其中一者是源極，另一者是汲極。參考第6B圖顯示的電路104C，第二電極308是源極，第一電極306是汲極。單一個電晶體組302中的複數個電晶體304共用的第三電極312是閘極。在另一實施例中，控制單元300具有四個電晶體組302分別用以控制四個發光元件2004，其中四個電晶體組302共具有12個第一電極306分別連接至電極節點300-2~300-13，12個第二電極308分別連接至電極節點300-14~300-25，4個第三電極312分別連接至電極節點300-26~300-29。根據一實施例，控制單元300的半導體疊層310包括一III-V材料。III-V材料包含氮化鋁鎵(AlGaN)及/或氮化鎵(GaN)。根據一實施例，控制單元300可以更包括一封裝體314，用於封裝電晶體組302。

第9A~9B圖顯示根據一實施例的發光元件封裝體10A及其控制單元300A的示意圖。如第9B圖所示，發光元件封裝體104A與發光元件封裝體104的差異在於，控制單元300A中，相鄰的二個電晶體組302中的電晶體304共用一個半導體層310。換 言之，相鄰的二個電晶體組302被進一步地整合在一起。控制單元300A的結構和電路配置、以及發光元件封裝體104A的電路配置因此對應地調整。第9A圖中的電極節點10A-1~10A-29同樣可以分別對應第6B圖顯示的電路104C中的電極節點C-1~C-29。此外，第9A圖中的電極節點10A-2~10A-29也可以分別對應第9B圖顯示的控制單元300A的電極節點300A-2~300A-29。

綜上所述，本申請案提供內含控制單元的發光元件、發光元件的製造方法、及發光元件封裝體，可以應用於微型發光二極體顯示器，有著簡化系統設計等優點。然而可以理解，本申請案的發光元件、發光元件的製造方法、及發光元件封裝體也可能應用於其他類型的發光二極體顯示器，甚至是並非使用發光二極體的顯示器，無須特別限制。

雖然本案之實施例揭露如上，然其並非用以限定本案之範圍。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。

100:發光元件

110:承載層

112:導電連接件

114:走線

116:通孔

120:發光單元

130:控制單元

140:光學層

150:電極接墊

D:高度差

Claims (8)

1. 一種發光元件，包括： 一承載層； 複數個發光單元，設置於該承載層上； 一控制單元，設置於該承載層上，該控制單元用於控制該些發光單元； 一光學層，設置於該承載層上，並覆蓋該些發光單元和該控制單元；以及 複數個電極接墊，設置於該承載層下，並電連接該些發光單元和該控制單元； 其中該控制單元包括一III-V材料； 其中該控制單元包括複數個電晶體，該些電晶體分別具有一第一電極和一第二電極，該些電晶體共用同一個半導體層和同一個第三電極。
2. 如請求項1所述之發光元件，其中該些發光單元是LED發光單元。
3. 如請求項1所述之發光元件，其中該些發光單元至少發出二種不同顏色的光。
4. 如請求項1所述之發光元件，其中該控制單元的該III-V材料是GaN。
5. 如請求項1所述之發光元件，其中該控制單元的一上表面與該些發光單元的一上表面的高度差小於或等於10 μm。
6. 如請求項1所述之發光元件，其中該些電晶體的該些第一電極連接至同一個電極接墊。
7. 如請求項1所述之發光元件，其中該些電晶體各自的該第一電極和該第二電極的其中一者是源極，另一者是汲極，該些電晶體共用的該第三電極是閘極。
8. 如請求項1所述之發光元件，其中該承載層包括複數個導電連接件，將該些發光單元和該控制單元電連接至該些電極接墊。