TWI908972B - 發光元件及其應用之顯示裝置 - Google Patents

Abstract

一種發光元件，包含：第一半導體層，具有第一電性；第一半導體高台，位於第一半導體層上；複數個第二半導體高台，彼此間隔的位於第一半導體層上，與第一半導體高台互相分離；其中第一半導體高台及複數個第二半導體高台各別包含第二半導體層位於第一半導體層上，第二半導體層具有第二電性不同於第一電性；第一電極層，位於第一半導體高台且和第一半導體層電性連接；保護層，位於第一電極層上，包含第一開口位於第一半導體高台上；第一電極墊，位於第一半導體高台上且經由第一開口連接第一電極層；以及複數個第二電極墊，對應位於各複數個第二半導體高台上且和第二半導體層電性連接。

Description

發光元件及其應用之顯示裝置

本申請案係關於一種發光元件及其應用之顯示裝置，特別是有關於一種具有陣列式發光單元的發光元件及具其應用之顯示裝置。

固態發光元件中的發光二極體(LEDs)具有低功率消耗、高亮度、高演色性、及體積小等優點，已廣泛用於各式照明及顯示裝置。舉例而言，發光元件作為顯示裝置的畫素，可以取代傳統液晶顯示裝置，並實現更高畫質的顯示效果。當發光元件應用於顯示裝置，如何維持發光元件的光電特性並提升顯示裝置之顯示效果，為本技術領域人員所研究開發的目標之一。

本申請案揭露一種發光元件，包含：第一半導體層，具有一第一電性；第一半導體高台，位於第一半導體層上；複數個第二半導體高台，彼此間隔位於第一半導體層上，與第一半導體高台互相分離；其中第一半導體高台及複數個第二半導體高台各別包含第二半導體層位於第一半導體層上，第二半導體層具有一第二電性不同於第一電性；第一電極層，位於第一半導體高台且和第一半導體層電性連接；保護層，位於一電極層上，包含第一開口位於第一半導體高台上；第一電極墊，位於第一半導體高台上且經由第一開口連接第一電極層；以及複數個第二電極墊，對應位於各複數個第二半導體高台上且和第二半導體層電性連接。

本申請案揭露一種顯示裝置，包含：驅動背板，包含第一驅動電極以及複數個第二驅動電極；發光元件，與驅動背板接合，包含：第一半導體層；第一半導體高台，位於第一半導體層上；複數個第二半導體高台，間隔位於第一半導體層上；第一電極層，覆蓋第一半導體高台上且和第一半導體層電性連接；第一電極墊，位於第一半導體高台上且連接第一電極層；以及複數個第二電極墊，對應位於複數個第二半導體高台上並與其電性連接；以及金屬連接層，接合第一電極墊與第一驅動電極，以及分別接合複數個第二電極墊與複數個第二驅動電極。

下文中，將參照圖示詳細地描述本發明之示例性實施例，以使得本發明領域技術人員能夠充分地理解本發明之精神。本發明並不限於以下之實施例，而是可以以其他形式實施。又，本說明書記載於實施例中的構成零件之尺寸、材質、形狀、相對配置等在沒有限定之記載下，本發明之範圍並非限定於此，而僅是單純之說明而已。且各圖示所示構件之大小或位置關係等，會由於為了明確說明有加以誇大之情形。此外，在以下實施例中可以併入其他層/結構或步驟。 例如，「在第一層/結構上形成第二層/結構」的描述可以包含第一層/結構直接接觸第二層/結構的實施例，或者包含第一層/結構間接接觸第二層/結構的實施例，亦即有其他層/結構存在於第一個層/結構和第二個層/結構之間。此外，第一層/結構和第二層/結構間的空間相對關係可以根據裝置的操作或使用而改變，第一層/結構本身不限於單一層或單一結構，第一層中可包含複數子層，第一結構可包含複數子結構。在本說明書中，有一些相同的符號，其表示具有相同或是類似之結構、功能、原理的元件，且為本技術領域具有一般知識能力者可以依據本說明書之教導而推知。為說明書之簡潔度考量，相同之符號的元件將不再重述。

圖1A顯示本申請案第一實施例發光元件1之上視圖，圖1B顯示圖1A中沿AA’線段之截面圖。如圖1A所示，發光元件1包含第一區域R1以及第二區域R2，第二區域R2中設置有複數個發光單元22排列成陣列，於一實施例中，發光元件1應用於顯示裝置，然而，本申請案之各發光元件應用並不限於此，例如發光元件1可用於背光、照明等應用。位於區域R2中的一發光單元22定義出顯示裝置的一子畫素，多個相鄰子畫素組成一畫素，因此第二區域R2即對應顯示裝置中的顯示區，第一區域R1對應非顯示區。於後續實施例中將以非顯示區R1及顯示區R2表示。於本申請案之各發光元件上視圖，非顯示區R1係設置於發光元件的周圍並環繞顯示區R2，如圖1A所示。然而，本申請案之各發光元件並不限於此，非顯示區R1可設置於發光元件之任一邊、任相鄰多邊、任兩對邊或任一角落。

參照圖1B，發光元件1包含半導體疊層12，其中半導體疊層12在基板10上表面依序包含一第一半導體層121、一活性層123和一第二半導體層122。第一半導體層121中一部分具有一第一表面121a不被活性層123和第二半導體層122所覆蓋，第一半導體層121中另一部份之上方堆疊有活性層123和第二半導體層122，形成半導體高台。半導體高台包含位於非顯示區R1的第一半導體高台M1及位於顯示區R2複數個間隔排列的第二半導體高台M2，其中各第二半導體高台M2與其下方的第一半導體層121構成一發光單元22。於本說明書中將半導體高台簡稱為高台。於一實施例中，第一高台M1與第二高台M2具有相同的高度，其中「相同高度」指的是兩者高度的差異小於10 %。於一實施例中，第一高台M1與第二高台M2的側壁與第一表面121a之夾角介於90度至120度，較佳地，介於90度至100度。於另一實施例中，第一高台M1側壁與第一表面121a之夾角大於第二高台M2側壁與第一表面121a之夾角。由上視觀之，第一高台M1位於發光元件1的周圍區，環繞複數個第二高台M2。複數個第二高台M2分別具有一形狀，包含圓形、多邊形或不規則形狀等，各第二高台M2的形狀可相同或不同。於本實施例中，由上視觀之，各第二高台M2的形狀為矩形。

於一實施例中，發光元件1包含一基板10與半導體疊層12相接，基板10可以是一成長基板，用於磊晶成長半導體疊層12，包括用於生長磷化鎵銦(AlGaInP)的砷化鎵(GaAs)基板、及磷化鎵(GaP)基板，或用於生長氮化銦鎵(InGaN)或氮化鋁鎵(AlGaN)的藍寶石(Al₂O₃)基板，氮化鎵(GaN)基板，碳化矽(SiC)基板、氮化鋁(AlN)基板及矽基板。基板10可以是一圖案化基板，即，基板10在半導體疊層12所在的上表面上具有圖案化結構(圖未示)。於一實施例中，從半導體疊層12發射的光可以被基板10的圖案化結構所折射，從而提高發光元件的亮度。此外，圖案化結構減緩或抑制了基板10與半導體疊層12之間因晶格不匹配而導致的錯位，從而改善半導體疊層12的磊晶品質。於另一實施例中，發光元件1不具有基板10，基板10可以於後續製程中與半導體疊層12分離移除。

在本申請案的一實施例中，在基板10上形成半導體疊層12的方法包含有機金屬化學氣相沉積(MOCVD)、分子束磊晶法(MBE)、氫化物氣相磊晶(HVPE)或離子鍍，例如濺鍍或蒸鍍等。半導體疊層12的材料包括Al_xIn_yGa_(1-x-y)N或Al_xIn_yGa_(1-x-y)P的III-V族半導體材料，其中0≤x，y≤1；x+y≤1。在本申請案的一實施例中，第一半導體層121和第二半導體層122，例如為包覆層(cladding layer)或侷限層(confinement layer)，具有不同的導電型態、電性、極性或用於提供電子或電洞的摻雜元素。例如，第一半導體層121是n型半導體，以及第二半導體層122是p型半導體。活性層123形成於第一半導體層121與第二半導體層122之間。電子與電洞在電流驅動下在活性層123中結合，將電能轉換成光能以發光。可藉由改變半導體疊層12中一個或多個層別的物理特性和化學組成，來調整半導體疊層12所發出的光之波長。根據活性層的材料，當半導體疊層12的材料是AlInGaP系列時，可以發出波長介於570nm和780nm之間的紅光或波長介於550nm和570nm之間的黃光。當半導體疊層12的材料是InGaN系列時，可以發出波長介於380nm和490nm之間的藍光或深藍光或波長介於490nm和550nm之間的綠光。當半導體疊層12的材料是AlGaN系列時，可以發出波長介於280nm和380nm之間的UV光。活性層123可以是單異質結構(single heterostructure；SH)、雙異質結構(double heterostructure； DH)、雙面雙異質結構(double-side double heterostructure；DDH)、多重量子井(multi-quantum well；MQW)。活性層123的材料可以是i型、p型或n型半導體。

半導體疊層12更包含緩衝結構(圖未示)在基板第一表面10a與第一半導體層121之間。緩衝結構、第一半導體層121、活性層123和第二半導體層122構成半導體疊層12。緩衝結構可減小上述的晶格不匹配並抑制錯位，從而改善磊晶品質。緩衝層的材料包括GaN、AlGaN或AlN。在一實施例中，緩衝結構包括多個子層(圖未示)。子層包括相同材料或不同材料。在一實施例中，緩衝結構包括兩個子層，其中第一子層的生長方式為濺鍍，第二子層的生長方式為MOCVD。在一實施例中，緩衝層另包含第三子層。其中第三子層的生長方式為MOCVD，第二子層的生長溫度高於或低於第三子層的生長溫度。於一實施例中，第一、第二及第三子層包括相同的材料，例如AlN，或不同材料，例如GaN、AlGaN。

電極層位於半導體高台上，包含位於第一高台M1上的第一電極層201以及複數個分別位於各第二高台M2上的第二電極層301。如圖1B所示，第一電極層201覆蓋第一高台M1的上表面及側面，並延伸至第一半導體層121之第一表面121a與之接觸，以和第一半導體層121電性連接。複數個第二電極層301分別與複數個第二高台M2之第二半導體層122電性連接。於一實施例中，為了使第一電極層201和第一半導體層121有足夠的接觸面積，第一電極層201之邊緣與第一高台M1之邊緣的距離d大於0.05 μm。於一實施例中，為了減少非顯示區R1對發光元件1的面積佔比，第一電極層201之邊緣與第一高台M1之邊緣的距離d小於10 μm，較佳地，距離d介於0.1-5 μm。第一電極層201及第二電極層301包含金屬材料、透明導電材料、或上述組合，第一電極層201和第二電極層301可由單個層或是多個層所組成，金屬材料包含鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、金(Au)、銀(Ag)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、銠(Rh)、鉑(Pt)等金屬或上述材料之疊層或合金，此外，透明導電材料對於活性層123所發出的光線為透明，包含石墨烯、銦錫氧化物(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鋅(ZnO)或銦鋅氧化物(IZO)等材料。

於另一實施例中，當第一電極層201第二電極層301選用金屬材料時，發光元件1更可包含透明導電層(圖未示)位於第二高台M2的第二半導體層122與第二電極層301之間，與第二半導體層122電性接觸，用以降低接觸阻抗。透明導電層可以是金屬或是透明導電材料，其中金屬可選自具有透光性的薄金屬層，透明導電材料對於活性層123所發出的光線為透明，包含石墨烯、銦錫氧化物(ITO)、氧化鋁鋅(AZO)、氧化鎵鋅(GZO)、氧化鋅(ZnO)或銦鋅氧化物(IZO)等材料。

於一實施例中，第一電極層201及/或第二電極層301可包含反射結構，反射結構對於發光單元22所發出的光線具有80%以上的反射率。於一實施例中，反射結構包含金屬反射層、或由透明導電層和金屬反射層構成的一全方位反射結構(Omni-Directional Reflector，ODR)。於另一實施例中(圖未示)，反射結構包含由透明絕緣層和金屬反射層構成的全方位反射結構，第一電極層201中的透明絕緣層覆蓋第一高台M1的上表面及側壁，露出第一表面121a，金屬反射層覆蓋透明絕緣層與第一高台M1周圍的第一表面121a構成全方位反射結構；第二電極層301的透明絕緣層覆蓋第二高台M2的上表面，且包含一或多個開口，金屬反射層覆蓋透明絕緣層且經由開口電性接觸第二半導體層122構成全方位反射結構。透明絕緣層的材料例如為氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN_x)、氧氮化矽(SiO_xN_y)、氧化鈮(Nb₂O₅)、氧化鉿(HfO₂)、氧化鈦(TiO_x)、氟化鎂(MgF₂)、氧化鋁(Al₂O₃)等。

一保護層50覆蓋第一高台M1、複數個第二高台M2、電極層201及301以及第一表面121a，包含第一開口501露出第一電極層201以及複數個第二開口502對應暴露出各第二電極層301。保護層50的材料為非導電材料，包含有機材料，例如Su8、苯并環丁烯(BCB)、過氟環丁烷(PFCB)、環氧樹脂(Epoxy)、丙烯酸樹脂(Acrylic Resin)、環烯烴聚合物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚醚醯亞胺(Polyetherimide)或氟碳聚合物(Fluorocarbon Polymer)，或是無機材料，例如矽膠(Silicone)、玻璃(Glass)或是介電材料，介電材料例如為氧化矽(SiO_x)、氮化矽(SiN_x)、氧氮化矽(SiO_xN_y)、氧化鈮(Nb₂O₅)、氧化鉿(HfO₂)、氧化鈦(TiO_x)、氟化鎂(MgF₂)、氧化鋁(Al₂O₃)等。於一實施例中，保護層50由一對或複數對不同折射率的材料交互堆疊所形成，藉由不同折射率材料的選擇搭配其厚度設計，保護層50形成一反射結構，對特定波長範圍的光線提供反射功能，例如為一分佈式布拉格反射器。於另一實施例中，保護層50可包含一緻密層(圖未示)直接披覆在第二高台M2中半導體疊層12的表面，緻密層例如藉由原子沉積法所形成。緻密層的材料包含氧化矽、氧化鋁、氧化鉿、氧化鉭、氧化鋯、氧化釔、氧化鑭、氧化鉭、氮化矽、氮化鋁或氮氧化矽。於本實施例中，緻密層與半導體疊層12相接之介面包含金屬元素及氧，其中金屬元素包含鋁、鉿、鉭、鋯、釔、鑭或鉭。緻密層包含一厚度介於30 Å至2000 Å之間，較佳介於100 Å至1500 Å之間。於一實施例中，緻密層可共型覆蓋形成於半導體疊層12上，藉由其膜質特性可提供半導體疊層12一較佳的保護作用，例如避免水氣進入半導體疊層12，且可輔助保護層50與半導體疊層12之間的附著力。

第一電極墊20位於第一高台M1上，經由保護層第一開口501連接第一電極層201。複數個第二電極墊30分別位於各第二高台M2上，經由保護層第二開口502分別連接第二電極層301。第一電極墊20及第二電極墊30用以接合發光元件1與外部電子元件，其材料包含金屬，例如鉻(Cr)、鈦(Ti)、鎢(W)、金(Au)、鋁(Al)、銦(In)、錫(Sn)、鎳(Ni)、鉑(Pt)等或上述材料之疊層或合金。第一電極墊20與第二電極墊30可由單個層或是多個層所組成。例如，第一電極墊20與第二電極墊30可包含Ti/Au、Ti/Pt/Au、Cr/Au、Cr/Pt/Au、Ni/Au、Ni/Pt/Au或Cr/Al/Cr/Ni/Au。第一電極墊20與第二電極墊30的厚度大於電極層201及301的厚度。於一實施例中，由上視觀之，第一電極墊20對應第一高台M1具有相同形狀，第二電極墊30對應複數個第二高台M2具有一電極形狀。於一實施例中，高台形狀與電極形狀相同或相近。電極形狀包含圓形、多邊形或不規則形狀等。

圖5顯示本申請案一實施例顯示裝置1000之截面示意圖。如圖5所示，顯示裝置1000包含發光元件1以及與發光元件1接合的驅動背板100，驅動背板100用以驅動發光元件1。圖5所示之發光元件1係不包含基板10，然而，於另一實施例中，發光元件1可包含基板10。在此需說明的是，為使圖示清楚簡潔，圖5中的發光元件1僅為示意性繪示，其具體結構應參考圖1A、圖1B及其相關說明。

驅動背板100包含基底90，其上方、其內部設置有驅動電路(圖未示)、第一驅動電極80a及第二驅動電極80b。驅動背板100的基底90包含可撓式基底或硬質基底，其中，可撓式基底的材料包含薄玻璃、金屬箔片(metal foil)、塑膠、聚醯亞胺等。硬質基底的材料包含玻璃、藍寶石、矽等。第一驅動電極80a及第二驅動電極80b電性連接於驅動電路，驅動電路可以為被動矩陣(Passive Matrix，PM)定址驅動與主動矩陣(Active Matrix，AM)定址驅動。驅動電路可包含但不限於資料線路(data line)、掃描線路(scan line)、電源線路以及主動元件等，其中主動元件例如為場效應電晶體(FET)、互補金屬氧化物半導體(CMOS)、薄膜電晶體(TFT)、高電子移動速度電晶體(HEMT)等。其中第一驅動電極80a利用金屬接合層40與第一電極墊20接合，各第二驅動電極80b利用金屬接合層40與對應的第二電極墊30接合。如此一來，可利用驅動電路來控制發光元件1中顯示區的發光單元22，更具體地，利用驅動電路來獨立驅動各發光單元22。由於第一高台M1與複數個第二高台M2下方的第一半導體層121為一體，因此位於第一高台M1上的第一電極墊20與第一電極層201可視為所有發光單元22的共同第一電極。經由導通後，發光單元22產生光線，可以作為顯示裝置的子畫素PX，相鄰排列的子畫素PX組成一畫素。子畫素PX的尺寸及排列取決於發光單元22(或第二高台M2)的尺寸及間距。於一實施例中，第二高台M2具有一對角線長度小於30 μm；較佳地，介於1-20 μm。於一實施例中，第二高台M2之間距介於1-30 μm。於另一實施例中，複數個第二高台M2的面積可依產品應用而有所不同，例如依據各子畫素PX所欲呈現的色彩之不同，來設計各第二高台M2的面積與排列方式。

金屬接合層40包含焊料或共晶合金，其材料可選自Au-Sn、Sn、Sn-Ag-Cn、Cu-Sn、In、Sn-Bi或其他適合的金屬材料。於一實施例中，各子畫素PX之間設置有絕緣材料(圖未示)，絕緣材料形成於各子畫素PX的電極墊、驅動電極與金屬接合層40之間的間隙。為了增進發光元件1與驅動背板100接合的良率及可靠度，第一電極墊20及第二電極墊30具有實質上相同或相近的厚度。較佳地，第一電極墊20的厚度與第二電極墊30的厚度之差值小於10%。此外，第一高台M1與第二高台M2具有相同高度，加上其上方的電極墊亦具有相同或相近的厚度，如此一來，可使發光元件1與驅動背板100的對位接合更為準確並提高接合良率。於一實施例中，複數個第二電極墊30之間距介於2–20 μm。於一實施例中，第一電極墊20與第二電極墊30之最短間距介於5–150 μm；較佳地，第一電極墊20與第二電極墊30之最短間距介於5–20 μm。

於本申請案一實施例中，如圖5所示，顯示裝置1000可選擇性地包含一波長調變層60位於發光元件1之一側。更具體地，波長調變層60對應位於至少部分發光單元22(第二高台M2)的出光表面構成子畫素PX 的一部分。波長調變層60包含彩色濾光片(color filter)、多層膜濾光片、螢光粉材料構成的螢光膠層或螢光片層、或是量子點材料構成的膜層等。於一實施例中，波長調變層60可用以將發光單元22所發出的光線轉換成不同顏色。例如，波長調變層60A為紅色波長轉換層，波長調變層60B為綠色波長轉換層，波長調變層60C為藍色波長轉換層或為透明層，藉以實現全彩化之顯示裝置。於另一實施例中，波長調變層60可用以將發光元件1所發出的色光純化，藉以實現廣色域之顯示裝置。於另一實施例中，波長調變層60可包含多種不同功能的調變結構，例如同時具有波長轉換及光色純化的調變結構。於本申請案另一實施例中，顯示裝置1000可選擇性地包含一不透光層70位於各子畫素PX之間，例如位於各波長調變層60之間，或是位於各發光單元22的出光表面之間，於上視中與各第二半導體高台M2錯位設置，作為黑色矩陣(black matrix)使用。不透光層70的材料包含金屬、金屬氧化物、光阻、樹脂、玻璃漿料等，用以阻擋或吸收相鄰發光單元22所發出的色光，防止漏光或防止相鄰發光單元22的色光互相干擾，藉以提高顯示裝置1000的顏色對比度。

於本申請案另一實施例(圖未示)中，顯示裝置中的發光元件1包含基板10，波長調變層60及/或不透光層70係位於發光元件1之出光表面上，意即，基板10相反於半導體疊層12之表面上。

圖2A顯示本申請案第二實施例發光元件2之上視圖，圖2B顯示圖2A中沿AA’線段之截面圖。發光元件2與發光元件1之差別在於，保護層501包含複數個第一開口501位於第一高台M1上，第一高台M1上設置有複數個第一子電極墊20’，分別經由複數個第一開口501與第一電極層201連接。第一子電極墊20’之材料如同第一電極20，在此不贅述。於一實施例中，由上視觀之，第一子電極墊20’具有第一面積及第一形狀，第二電極墊30具有第二面積及第二形狀，於一實施例中，第一面積與第二面積相同或相近，及/或第一形狀與第二形狀相似或相同。此處面積相近指的是其間的差值小於20%。第一形狀與第二形狀包含圓形、多邊形或不規則形狀等。相似形狀例如為直徑不同的圓形、或邊長不同的多邊形等。於一實施例中，複數個第一子電極墊20’之間距與複數個第二電極墊30之間距相同或相近，較佳地，兩者間距之差值小於20%。如同第一實施例，第一子電極墊20’及第二電極墊30具有實質上相同或相近的厚度。較佳地，第一子電極墊20’的厚度與第二電極墊30的厚度之差值小於10%。

圖2C顯示本申請案第三實施例之發光元件3。圖2C所示發光元件3與圖2B所示發光元件2相似，兩者之差別在於，發光元件3的半導體疊層12包含複數個第一子高台M1’位於非顯示區R1，第一電極層201係連續地覆蓋複數個第一子高台M1’的上表面及側面，並延伸至第一半導體層121之第一表面121a與之接觸，以和第一半導體層121電性連接。第一子高台M1’與第二高台M2具有相同的高度。此外，保護層50包含複數個第一開口501分別位於複數個第一子高台M1’上，各第一子高台M1’上對應設置有第一子電極墊20’，複數個第一子電極墊20’ 分別經由複數個第一開口501與第一電極層201連接。於一實施例中，由上視觀之，第一子高台M1’和第二高台M2具有相近或相同的面積或形狀，較佳地，兩者面積之差值小於20%。發光元件3的複數個第一子電極墊20’之具體結構例如間距、厚度、面積及形狀等，則如同發光元件2，在此不加以贅述。

圖6顯示本申請案一實施例顯示裝置2000之截面示意圖。如圖6所示，顯示裝置2000包含發光元件2以及與發光元件2接合的驅動背板100。在此需說明的是，為使圖示清楚簡潔，圖6中的發光元件2僅為示意性繪示，其具體結構應參考圖2A、圖2B及其相關說明。驅動背板100的第一驅動電極80a利用金屬接合層40與第一子電極墊20’接合，各第二驅動電極80b利用金屬接合層40與對應的第二電極墊30接合。由於發光元件2的第一子電極墊20’與第二電極墊30具有相同或相近的面積，在每一第一子電極墊20’與每一第二電極墊30上方所設置的金屬接合層40的體積、面積或厚度，可以控制為一致或相近，避免過多的金屬接合層40溢出。如此一來，在發光元件2和驅動背板100接合製程中，驅動背板100與非顯示區R1及顯示區R2的接合狀態可以控制為一致，藉以提高顯示裝置2000的良率及可靠度。同樣地，於另一實施例中，顯示裝置2000包含具有複數個第一子電極墊20’的發光元件3和驅動背板100接合，亦可達到同樣功效。

圖3A顯示本申請案第四實施例發光元件4之上視圖，圖3B顯示圖3A中沿AA’線段之截面圖。發光元件4與發光元件1之差別在於，在非顯示區R1內，第一高台M1與第二高台M2之間及第一電極墊20及第二電極墊30之間設置有第三高台M3，第三高台M3與第一高台M1及第二高台M2互相分離，且第三高台M3與第一電極墊20及第二電極墊30電性絕緣。如同第一及第二高台，第三高台M3係在第一半導體層121上堆疊有活性層123及第二半導體層122。第三高台M3與第一高台M1及第二高台M2可具有相同高度或不同高度。於另一實施例(圖未示)中，由截面觀之，第三高台M3之側壁可包含階梯狀。於一實施例中，第三高台M3與第一電極墊20及/或第二電極墊30在厚度方向上不重疊。於一實施例中，保護層50進一步覆蓋第三高台M3。第三高台M3的數量可為單個或複數個，由上視觀之的形狀可為圓形、條狀、多邊形、不規則形狀等，複數個第三高台M3可呈規則排列或不規則排列。舉例來說，如圖3A所示，單一第三高台M3呈一多邊形，複數個第三高台M3構成規則排列的分布圖案群。於另一實施例中，如圖4所示，第三高台M3可包含複數個分離的條狀圖案或是由連續條狀所組成的一或多個環形第三高台M3。於一實施例中，當非顯示區R1如圖3A設置為圍繞顯示區R2時，第三高台M3亦可對應圍繞複數個第二高台M2。然而，第三高台M3的實施態樣並不限於前述，可依發光元件中非顯示區R1和顯示區R2的配置及/或第一高台M1及第二高台M2來設計第三高台M3。

在接合發光元件及驅動背板時，金屬接合層40可能會溢出至第一電極墊20和第二電極墊30以外的區域，例如，原本用以接合第一電極墊20和第一驅動電極80a的金屬接合層40可能會溢出至顯示區R2，甚至與第二電極墊30或第二驅動電極80b接觸而短路，造成發光元件及顯示裝置失效。於本實施例中，發光元件4包含第三高台M3位於第一高台M1及第二高台M2之間與第一電極墊20及第二電極墊30之間，即使在接合過程中發生金屬接合層40溢出的問題，第三高台M3可以阻擋金屬接合層40溢出而接觸到不同電性的電極墊，避免發光元件4失效。

需要說明的是，本技術領域人員可在不違背本申請案之技術原理及發明精神的情況下，將上述各實施例中的發光元件或顯示裝置加以組合或變化。例如，發光元件可同時包含如發光元件2的複數個第一子電極墊20’以及如發光元件3的第三高台M3。例如，發光元件2、3及4可以包含或不包含基板10。

惟上述實施例僅為例示性說明本申請案之原理及其功效，而非用於限制本申請案。任何本申請案所屬技術領域中具有通常知識者均可在不違背本申請案之技術原理及精神的情況下，對上述實施例進行修改及變化。舉凡依本申請案申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本申請案之申請專利範圍內。

1、2、3、4:發光元件10:基板10a:基板第一表面22:發光單元12:半導體疊層121:第一半導體層121a:第一表面122:第二半導體層123:活性層20:第一電極墊20’:第一子電極墊30:第二電極墊201:第一電極層301:第二電極層40:金屬接合層50:保護層501:第一開口502:第二開口60、60A、60B、60C:波長調變層70:不透光層80a:第一驅動電極80b:第二驅動電極90:基底100:驅動背板1000、2000:顯示裝置M1:第一高台M1’:第一子高台M2:第二高台M3:第三高台R1:非顯示區R2:顯示區PX:子畫素d:距離

﹝圖1A﹞顯示本申請案第一實施例發光元件1之上視圖。﹝圖1B﹞顯示圖1A中沿AA’線段之截面圖。﹝圖2A﹞顯示本申請案第二實施例發光元件2之上視圖。﹝圖2B﹞顯示圖2A中沿AA’線段之截面圖。﹝圖2C﹞顯示本申請案第三實施例發光元件3。﹝圖3A﹞顯示本申請案第四實施例發光元件4之上視圖。﹝圖3B﹞顯示圖3A中沿AA’線段之截面圖。﹝圖4﹞顯示本申請案另一實施例發光元件4之上視圖。﹝圖5﹞顯示本申請案一實施例顯示裝置1000之截面示意圖。﹝圖6﹞顯示本申請案另一實施例顯示裝置2000之截面示意圖。

1:發光元件 10:基板 10a:基板第一表面 22:發光單元 12:半導體疊層 121:第一半導體層 121a:第一表面 122:第二半導體層 123:活性層 20:第一電極墊 30:第二電極墊 201:第一電極層 301:第二電極層 50:保護層 501:第一開口 502:第二開口 M1:第一高台 M2:第二高台 R1:非顯示區 R2:顯示區

Claims (13)

1. 一種發光元件，包含： 一第一半導體層，具有一第一電性； 一第一半導體高台，位於該第一半導體層上； 複數個第二半導體高台，彼此間隔的位於該第一半導體層上，與該第一半導體高台互相分離； 其中該第一半導體高台及該複數個第二半導體高台各別包含一第二半導體層位於該第一半導體層上，該第二半導體層具有一第二電性不同於該第一電性； 一第一電極層，位於該第一半導體高台且和該第一半導體層電性連接； 一保護層，位於該第一電極層上，包含一第一開口位於該第一半導體高台上； 一第一電極墊，位於該第一半導體高台上且經由該第一開口連接該第一電極層；以及 複數個第二電極墊，對應位於各該複數個第二半導體高台上且和該第二半導體層電性連接。
2. 如請求項2所述之發光元件，其中該第一電極墊包含複數個第一子電極墊，其中該第一半導體高台包含複數個第一子半導體高台，該複數個第一子電極墊對應位於該複數個第一子半導體高台上。
3. 如請求項2所述之發光元件，其中該第一電極層連續地覆蓋該複數個第一子半導體高台。
4. 如請求項2所述之發光元件，其中該第一電極墊包含複數個第一子電極墊，且由上視觀之，該複數個第一子電極墊之一具有一第一面積及一第一形狀，該複數個第二電極墊之一具有一第二面積及一第二形狀，該第一面積與該第二面積之差值小於20%，及/或該第一形狀與該第二形狀相似或相同。
5. 如請求項1所述之發光元件，更包含一或複數個第三半導體高台位於該第一半導體層上，與該第一半導體平台及該複數個第二半導體平台互相分離； 其中，由上視觀之，該第三半導體高台位於該第一半導體高台與該複數個第二半導體高台之間，且該第三半導體高台與該第一電極墊及該複數個第二電極墊電性絕緣。
6. 如請求項1所述之發光元件，其中該第一電極層接觸該第一半導體層，且該第一電極層之一邊緣與該第一半導體高台之一邊緣的距離介於0.1–5 μm。
7. 如請求項1所述之發光元件，更包含複數個第二電極層，對應位於該複數個第二半導體高台與該複數個第二電極墊之間。
8. 如請求項7所述之發光元件，其中該保護層更包含 複數個第二開口，對應位於該複數個第二電極層上，其中該複數個第二電極墊經由該複數個第二開口對應連接該複數個第二電極層。
9. 如請求項5所述之發光元件，其中該保護層覆蓋該第三半導體高台。
10. 如請求項1所述之發光元件，其中該複數個第二半導體高台彼此之間距介於1-30 μm。
11. 如請求項1所述之發光元件，其中該第一電極墊與該複數個第二電極墊之最短間距介於5-20 μm，及/或該第一電極墊的厚度與該複數個第二電極墊的厚度之差值小於10%。
12. 一種顯示裝置，包含： 一驅動背板，包含一第一驅動電極以及複數個第二驅動電極； 如請求項1至11所述之發光元件，與該驅動背板接合;以及 一金屬連接層，接合該第一電極墊與該第一驅動電極，以及分別接合該複數個第二電極墊與該複數個第二驅動電極。
13. 如請求項12所述之顯示裝置，更包含一波長調變層位於該複數個第二半導體高台的一出光表面上，及/或 一不透光層位於該複數個第二半導體高台的一出光表面上，與該複數個第二半導體高台錯位設置。