(57)【要約】 【課題】  赤色発光層および緑色発光層を覆う黄色カラーフィルタを有する発光素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】  発光素子は、異なる色の光を発光するように設計された複数のサブピクセルをそれぞれが含む複数の画素を含む基板を含む。複数のサブピクセルは、赤色光を発光するように設計された第１のサブピクセル、緑色光を発光するように設計された第２のサブピクセル、および青色光を発光するように設計された第３のサブピクセルを含む。第１のサブピクセルは、基板の上に形成された第１の光源と、第１の光源を覆う赤色発光層と、赤色発光層を覆う第１の黄色カラーフィルタとを含む。第２のサブピクセルは、基板の上に形成された第２の光源と、第２の光源を覆う緑色発光層と、緑色発光層を覆う第２の黄色カラーフィルタとを含む。第３のサブピクセルは、基板の上に形成された第３の光源を含む。【選択図】  図１
2020072248.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色の光を発光するように設計された複数のサブピクセルをそれぞれが含む複数の画素を含む基板を含み、前記複数のサブピクセルは、
前記基板の上に形成された第１の光源と、
前記第１の光源を覆う赤色発光層と、
前記赤色発光層を覆う第１の黄色カラーフィルタとを含む、赤色光を発光するように設計された第１のサブピクセル、
前記基板の上に形成された第２の光源と、
前記第２の光源を覆う緑色発光層と、
前記緑色発光層を覆う第２の黄色カラーフィルタとを含む、緑色光を発光するように設計された第２のサブピクセル、および
前記基板の上に形成された第３の光源を含む青色光を発光するように設計された第３のサブピクセルを含む発光素子。
【請求項２】
前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源は、紺色光を発光し、青色発光層は前記第３の光源を覆う青色蛍光体を含み、第１の導光層は、前記第１の光源と前記赤色発光層の間に形成され、第２の導光層は、前記第２の光源と前記緑色発光層の間に形成され、且つ第３の導光層は、前記第３の光源と前記青色発光層との間に形成される請求項１に記載の発光素子。
【請求項３】
前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源は青色光を発光し、第１の導光層は、前記第１の光源と前記赤色発光層の間に形成され、第２の導光層は、前記第２の光源と前記緑色発光層の間に形成され、且つ第３の導光層は、前記第３の光源を覆う請求項１に記載の発光素子。
【請求項４】
前記赤色発光層は赤色蛍光体を含み、前記緑色発光層は緑色蛍光体を含み、且つ前記第１の黄色カラーフィルタおよび前記第２の黄色カラーフィルタは、ポリマーマトリックス内に配合された黄色顔料を含む請求項１に記載の発光素子。
【請求項５】
前記第１の黄色カラーフィルタおよび前記第２の黄色カラーフィルタは、約０．８μｍ〜約２．０μｍの範囲の厚さを有し、前記基板に対して垂直な断面に湾曲構造または多角形構造を有する請求項１に記載の発光素子。
【請求項６】
前記第１の黄色カラーフィルタおよび前記第２の黄色カラーフィルタは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して１％以下の光透過率を有し、且つ５５０ｎｍ以上の波長を有する光に対して８０％以上の光透過率を有する請求項１に記載の発光素子。
【請求項７】
前記第１の黄色カラーフィルタおよび前記第２の黄色カラーフィルタは、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して５０％に等しい光透過率を有する請求項１に記載の発光素子。
【請求項８】
前記第１の光源は、第１のマイクロＬＥＤ素子を構成し、前記第２の光源は第２のマイクロＬＥＤ素子を構成し、前記第３の光源は第３のマイクロＬＥＤ素子を構成し、前記第１のマイクロＬＥＤ素子、前記第２のマイクロＬＥＤ素子、および前記第３のマイクロＬＥＤ素子のそれぞれは、１μｍ〜１００μｍの範囲の幅を有する請求項１に記載の発光素子。
【請求項９】
第１の光源、第２の光源、および第３の光源を実装した基板を提供し、前記第２の光源は、前記第１の光源と前記第３の光源との間に配置され、前記第１の光源は、赤色発光層によって覆われ、且つ前記第２の光源は、緑色発光層によって覆われるステップ、
前記基板の上に黄色カラーフィルタ層を形成するステップ、および
リソグラフィプロセスを前記黄色カラーフィルタ層に対して行い、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタを形成し、前記第１の黄色カラーフィルタは、前記赤色発光層を覆い、前記第２の黄色カラーフィルタは、前記緑色発光層を覆うステップを含む発光素子の製造方法。
【請求項１０】
前記基板の上に黄色カラーフィルタ層を製造するステップは、スピンコーティングまたはスプレーコーティングプロセスによって行なわれる請求項９に記載の発光素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光素子に関するものであり、特に、赤色発光層および緑色発光層を覆う黄色カラーフィルタを有する発光素子およびその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
マイクロＬＥＤ（ｍＬＥＤまたはμＬＥＤとしても知られている）は、カラー画素を直接作成するために使用される小型（従って、マイクロ）ＬＥＤ素子に基づくディスプレイ技術である。マイクロＬＥＤディスプレイは、ハイエンドＯＬＥＤディスプレイの現在の市場優位性に挑戦する、非常に効率的で見栄えの良いフレキシブルディスプレイを作り出す潜在能力がある。
【０００３】
理想的なケースは、基板上にＲ／Ｇ／Ｂ  ＬＥＤを有することである。 しかしながら、これは量産することが困難である。多くの企業が代替の解決法を得ようとしている。１つは基板上に紺色（deep-blue; ＤＢ）または青色（Ｂ）チップのみを配置することである。しかしながら、波長変換層（例えば、蛍光体又は量子ドットを含む）に対しては、ＤＢまたはＢから純色変換をすることは困難であり、いくつかのノイズ（noise）が存在する。例えば、 緑色光に少しの青色光が混ざり、赤色の光に少しの青色光が混ざる。
【０００４】
従って、紺色光および青色光ノイズをブロックすることが可能な発光素子（例えば、マイクロＬＥＤ）の開発が望まれている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
赤色発光層および緑色発光層を覆う黄色カラーフィルタを有する発光素子およびその製造方法を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一実施形態による、発光素子が提供される。発光素子は、複数の画素を含む基板を含み、各画素は、異なる色の光を発光するように設計された複数のサブピクセルを含む。複数のサブピクセルは、赤色光を発光するように設計された第１のサブピクセル、緑色光を発光するように設計された第２のサブピクセル、および青色光を発光するように設計された第３のサブピクセルを含む。第１のサブピクセルは、基板の上に形成された第１の光源、第１の光源を覆う赤色発光層、および赤色発光層を覆う第１の黄色カラーフィルタを含む。第２のサブピクセルは、基板の上に形成された第２の光源、第２の光源を覆う緑色発光層、緑色発光層を覆う第２の黄色カラーフィルタを含む。第３のサブピクセルは、基板の上に形成された第３の光源を含む。
【０００７】
いくつかの実施形態では、第１の光源、第２の光源、および第３の光源は、紺色（ＤＢ）光を発光する。いくつかの実施形態では、第１の光源、第２の光源、および第３の光源は青色（Ｂ）光を発光する。いくつかの実施形態では、赤色発光層は赤色蛍光体を含む。いくつかの実施形態では、緑色発光層は緑色蛍光体を含む。
【０００８】
いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色ローカラーフィルタは、ポリマーマトリックス内に配合された黄色顔料を含む。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタは、約０．８μｍ〜約２．０μｍの範囲の厚さを有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して１％以下の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタは、５５０ｎｍ以上の波長を有する光に対して８０％以上の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタは、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して５０％に等しい光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタは、基板に対して垂直な断面に湾曲構造または多角形構造を有する。
【０００９】
いくつかの実施形態では、前記第１の光源、前記第２の光源、および前記第３の光源のそれぞれが紺色（ＤＢ）光を発光するとき、発光素子は、前記第３の光源を覆う青色発光層を更に含む。いくつかの実施形態では、青色発光層は青色蛍光体を含む。
【００１０】
いくつかの実施形態では、前記第１の光源と前記第２の光源、および前記第３の光源のそれぞれが紺色（ＤＢ）光を発光するとき、前記発光素子は、前記第１の光源と赤色発光層の間に形成された第１の導光層、前記第２の光源と前記緑色発光層の間に形成された第２の導光層、および前記第３の光源と前記青色発光層との間に形成された第３の導光層を更に含む。いくつかの実施形態では、第１の光源と第２の光源、および第３の光源のそれぞれが青色（Ｂ）光を発光するとき、発光素子は、第１の光源と赤色発光層との間に形成された第１の導光層と、第２の光源と緑色発光層の間に形成された第２の導光層、および第３の光源を覆う第３の導光層を更に含む。
【００１１】
いくつかの実施形態では、第１の光源は、第１のマイクロＬＥＤ素子を構成し、第２の光源は第２のマイクロＬＥＤ素子を構成し、第３の光源は第３のマイクロＬＥＤ素子を構成する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロＬＥＤ素子、第２のマイクロＬＥＤ素子、および第３のマイクロＬＥＤ素子のそれぞれは、１μｍ〜１００μｍの範囲の幅を有する。
【００１２】
本発明の一実施形態による、発光素子を製造する方法が提供される。
この製造方法は、以下のステップを含む。第１の光源、第２の光源、および第３の光源を実装した基板が提供される。第２の光源は、第１の光源と第３の光源との間に配置される。第１の光源は、赤色発光層によって覆われる。第２の光源は、緑色発光層によって覆われる。黄色カラーフィルタ層が基板の上に形成される。リソグラフィプロセスが黄色カラーフィルタ層に対して行われ、第１の黄色カラーフィルタおよび第２の黄色カラーフィルタを形成する。第１の黄色カラーフィルタは、赤色発光層を覆う。第２の黄色カラーフィルタは、緑色発光層を覆う。
【００１３】
いくつかの実施形態では、基板の上に黄色カラーフィルタ層を製造する方法は、スピンコーティングまたはスプレーコーティングプロセスによって行なわれる。
【００１４】
本発明では、赤色発光層および緑色発光層を覆うように配置された特定の光学特性を有する黄色カラーフィルタは、光源から発光された紺色光および青色光のノイズを完全にブロックし、赤色光および緑色光を通過させることができる。特定の光透過率の範囲を有する黄色カラーフィルタを配置することにより、赤色サブピクセルおよび緑色サブピクセルによって発光される光の純度が向上する。また、黄色カラーフィルタは、湾曲構造、多角形構造、または適切な形状を有する他の構造を含む。特定の寸法の黄色カラーフィルタも必要である。例えば、黄色カラーフィルタの厚さは、約０．８μｍ〜約２．０μｍの範囲内にあり、黄色カラーフィルタが十分な遮光効率（light interception efficiency）を達成することを確保する。
【００１５】
詳細な説明は、添付の図面と併せて以下の実施形態に説明される。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
添付の図面とともに以下の本発明の様々な実施形態の詳細な説明を検討することで、本発明はより完全に理解できる。
【図１】図１は、本発明の一実施形態による発光素子の断面図である。
【図２】図２は、本発明の一実施形態による発光素子の断面図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態による発光素子の断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態による発光素子の断面図である。
【図５Ａ】図５Ａは、本発明の一実施形態による発光素子を製造する方法の断面図である。
【図５Ｂ】図５Ｂは、本発明の一実施形態による発光素子を製造する方法の断面図である。
【図５Ｃ】図５Ｃは、本発明の一実施形態による発光素子を製造する方法の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の説明では、本発明を実施するベストモードを開示している。この説明は、本発明の一般原理を例示する目的のものであり、本発明を限定するものではない（本発明の範囲は、添付の特許請求の範囲を参考にして決定される）。
【００１８】
図１に示すように、本発明の一実施形態による、発光素子１０が提供される。図１は、発光素子１０の断面図を示している。
【００１９】
発光素子１０は、複数の画素１４を含む基板１２を含み、各画素１４は、異なる色の光を発光させるように設計された複数のサブピクセル（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）を含む。複数のサブピクセル（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）は、赤色光（Ｒ）を発光するように設計された第１のサブピクセル１６ａ、緑色光（Ｇ）を発光するように設計された第２のサブピクセル１６ｂ、および青色光（Ｂ）を発光するように設計された第３のサブピクセル１６ｃを含む。第１のサブピクセル１６ａは、第１の光源１８ａ、赤色発光層２０、および第１の黄色カラーフィルタ３０ａを含む。第１の光源１８ａは、基板１２の上に形成される。赤色発光層２０は、第１の光源１８ａを覆う。第１の黄色カラーフィルタ３０ａは、赤色発光層２０を覆う。第２のサブピクセル１６ｂは、第２の光源１８ｂ、緑色発光層２２、および第２の黄色カラーフィルタ３０ｂを含む。第２の光源１８ｂは、基板１２の上に形成される。緑色発光層２２は、第２の光源１８ｂを覆う。第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、緑色発光層２２を覆う。第３のサブピクセル１６ｃは、基板１２の上に形成された第３の光源１８ｃを含む。
【００２０】
図１では、第１の光源１８ａ、第２の光源１８ｂ、および第３の光源１８ｃは、それぞれ紺色（ＤＢ）光（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）を発光する。いくつかの実施形態では、赤色発光層２０は赤色蛍光体を含む。いくつかの実施形態では、緑色発光層２２は緑色蛍光体を含む。蛍光体材料の例は、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、ＹＡＧ（選択的にセリウムでドープされた）、およびテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）をベースとした材料を含む。赤色蛍光体を含む赤色発光層２０は、第１の光源１８ａからの紺色（ＤＢ）発光を吸収し、この発光波長を赤色光に変換する。緑色蛍光体を含む緑色発光層２２は、第２の光源１８ｂからの紺色（ＤＢ）発光を吸収し、この発光波長を緑色光に変換する。
【００２１】
いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、ポリマーマトリックス内に混合された黄色顔料を含む。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、約０.８μｍ〜約２.０μｍの範囲の厚さ「ＴＹ」を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、５５０ｎｍ以上の波長を有する光に対して約８０％以上の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい光透過率を有する。第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂの光透過率は、ポリマーマトリックス内の黄色顔料の量を調節することによって最適化されることができる。図１では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａと第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、湾曲構造を有する。具体的には、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、基板１２に対して垂直な断面に湾曲構造を有する。
【００２２】
いくつかの実施形態では、赤色発光層２０で発光される赤色光（例えば、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍ）は、第１の光源１８ａで発光される紺色（ＤＢ）光（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の一部と混合される。しかしながら、第１の黄色カラーフィルタ３０ａが特定の光学特性（その光透過率が４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が５５０ｎｍの波長を有する光に対して約８０％以上である）を有するため、赤色発光層２０を覆う第１の黄色カラーフィルタ３０ａによって紺色（ＤＢ）光が完全にブロックされ、全ての赤色光が通過する。同様に、緑色発光層２２によって発光された緑色光（例えば、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）は、第２の光源１８ｂによって発光された紺色（ＤＢ）光（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の一部と混合される。また、第２の黄色カラーフィルタ３０ｂが特定の光学特性（その光透過率４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい）を有するため、緑色発光層２２を覆う第２の黄色カラーフィルタ３０ｂによって紺色（ＤＢ）光が完全にブロックされ、ほとんどの緑色光が通過する。従って、第１のサブピクセル１６ａでは、不要な紺色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な赤色光がそこから発光される。また、第２のサブピクセル１６ｂでは、不要な紺色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な緑色光がそこから発光される。
【００２３】
図１では、発光素子１０は、第３の光源１８ｃを覆う青色発光層２４を更に含む。いくつかの実施形態では、青色発光層２４は青色蛍光体を含む。蛍光体材料の例は、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、ＹＡＧ（選択的にセリウムでドープされた）、およびテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）をベースとした材料を含む。青色蛍光体を含む青色発光層２４は、第３の光源１８ｃからの紺色（ＤＢ）発光を吸収し、この発光波長を青色光に変換する。
【００２４】
図１では、発光素子１０は、第１の導光層４０ａ、第２の導光層４０ｂ、および第３の導光層４０ｃを更に含む。第１の導光層４０ａは、第１の光源１８ａと赤色発光層２０との間に形成される。第２の導光層４０ｂは、第２の光源１８ｂと緑色発光層２２との間に形成される。第３の導光層４０ｃは、第３の光源１８ｃと青色発光層２４との間に形成される。第１の導光層４０ａは、第１の光源１８ａからの入射光を第１の導光層４０ａから赤色発光層２０に向けて屈折させ、第１の導光層４０ａ内で第１の光源１８ａからの入射光の内部反射および側方拡散を生じさせる。同様に、第２の導光層４０ｂは、第２の光源１８ｂからの入射光を第２の導光層４０ｂから緑色発光層２２に向けて屈折させ、 第２の導光層４０ｂ内で第２の光源１８ｂからの入射光の内部反射および側方拡散を生じさせる。同様に、第３の導光層４０ｃは、第３の光源１８ｃからの入射光を第３の導光層４０ｃから青色発光層２４に向けて屈折させ、 第３の導光層４０ｃ内で第３の光源１８ｃからの入射光の内部反射および側方拡散を生じさせる。いくつかの実施形態では、第１の導光層４０ａ、第２の導光層４０ｂ、および第３の導光層４０ｃは、エポキシ、シリコーン、またはアクリルなどの様々な透明材料で形成される。
【００２５】
いくつかの実施形態では、第１の光源１８ａは、第１のマイクロＬＥＤ素子４２ａを構成する。第２の光源１８ｂは、第２のマイクロＬＥＤ素子４２ｂを構成する。第３の光源１８ｃは、第３のマイクロＬＥＤ素子４２ｃを構成する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロＬＥＤ素子４２ａ、第２のマイクロＬＥＤ素子４２ｂ、および第３のマイクロＬＥＤ素子４２ｃのそれぞれは、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の幅「ＷＬＥＤ」を有する。
【００２６】
図２に示すように、本発明の一実施形態による、発光素子１０が提供される。図２は、発光素子１０の断面図を示している。
【００２７】
発光素子１０は、複数の画素１４を含む基板１２を含み、各画素１４は、異なる色の光を発光するように設計された複数のサブピクセル（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）を含む。複数のサブピクセル（１６ａ、１６ｂ、および１６ｃ）は、赤色光（Ｒ）を発光するように設計された第１のサブピクセル１６ａ、緑色光（Ｇ）を発光するように設計された第２のサブピクセル１６ｂ、および青色光（Ｂ）を発光するように設計された第３のサブピクセル１６ｃを含む。第１のサブピクセル１６ａは、第１の光源１８ａ、赤色発光層２０、および第１の黄色カラーフィルタ３０ａを含む。第１の光源１８ａは、基板１２の上に形成される。赤色発光層２０は、第１の光源１８ａを覆う。第１の黄色カラーフィルタ３０ａは、赤色発光層２０を覆う。第２のサブピクセル１６ｂは、第２の光源１８ｂ、緑色発光層２２、および第２の黄色カラーフィルタ３０ｂを含む。 第２の光源１８ｂは、基板１２の上に形成される。第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、緑色発光層２２を覆う。第３のサブピクセル１６ｃは、基板１２の上に形成された第３の光源１８ｃを含む。
【００２８】
図２では、第１の光源１８ａ、第２の光源１８ｂ、および第３の光源１８ｃは、それぞれ青色（Ｂ）光（例えば、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）を発光する。いくつかの実施形態では、赤色発光層２０は赤色蛍光体を含む。いくつかの実施形態では、緑色発光層２２は緑色蛍光体を含む。蛍光体材料の例は、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、YAＧ（選択的にセリウムでドープされた）、およびテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）をベースとした材料を含む。赤色蛍光体を含む赤色発光層２０は、第１の光源１８ａからの青色（Ｂ）発光を吸収し、この発光波長を赤色光に変換する。緑色蛍光体を含む緑色発光層２２は、第２の光源１８ｂからの青色（Ｂ）発光を吸収し、この発光波長を緑色光に変換する。
【００２９】
いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、ポリマーマトリックス内に混合された黄色顔料を含む。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、約０.８μｍ〜約２.０μｍの範囲の厚さ「ＴＹ」を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、５５０ｎｍ以上の波長を有する光に対して約８０％以上の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい光透過率を有する。第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂの光透過率は、ポリマーマトリックス内の黄色顔料の量を調節することによって最適化されることができる。図２では、第１の黄色カラーフィルタ３０ａと第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、湾曲構造を有する。具体的には、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂは、基板１２に対して垂直な断面に湾曲構造を有する。
【００３０】
いくつかの実施形態では、赤色発光層２０で発光される赤色光（例えば、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍ）は、第１の光源１８ａで発光される青色（Ｂ）光（例えば、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）の一部と混合される。しかしながら、第１の黄色カラーフィルタ３０ａが特定の光学特性（その光透過率が４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が５５０ｎｍの波長を有する光に対して約８０％以上である。）を有するため、赤色発光層２０を覆う第１の黄色カラーフィルタ３０ａによって青色（Ｂ）光が完全にブロックされ、全ての赤色光が通過されるようにする。同様に、緑色発光層２２によって発光された緑色光（例えば、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）は、第２の光源１８ｂによって発光された青色（Ｂ）光（例えば、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）の一部と混合される。また、第２の黄色カラーフィルタ３０ｂが特定の光学特性（その光透過率４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい。）を有するため、緑色発光層２２を覆う第２の黄色カラーフィルタ３０ｂによって青色（Ｂ）光が完全にブロックされ、ほとんどの緑色光が通過されるようにする。従って、第１のサブピクセル１６ａでは、不要な青色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な赤色光がそこから発光される。また、第２のサブピクセル１６ｂでは、不要な青色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な緑色光がそこから発光される。
【００３１】
図２では、発光素子１０は、第１の導光層４０ａ、第２の導光層４０ｂ、および第３の導光層４０ｃを更に含む。第１の導光層４０ａは、第１の光源１８ａと赤色発光層２０との間に形成される。第２の導光層４０ｂは、第２の光源１８ｂと緑色発光層２２との間に形成される。第３の導光層４０ｃは、第３の光源１８ｃを覆う。いくつかの実施形態では、第１の導光層４０ａ、第２の導光層４０ｂ、および第３の導光層４０ｃは、エポキシ、シリコーン、またはアクリルなどの様々な透明材料で形成される。
【００３２】
いくつかの実施形態では、第１の光源１８ａは、第１のマイクロＬＥＤ素子４２ａを構成する。第２の光源１８ｂは、第２のマイクロＬＥＤ素子４２ｂを構成する。第３の光源１８ｃは、第３のマイクロＬＥＤ素子４２ｃを構成する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロＬＥＤ素子４２ａ、第２のマイクロＬＥＤ素子４２ｂ、および第３のマイクロＬＥＤ素子４２ｃのそれぞれは、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の幅「ＷＬＥＤ」を有する。
【００３３】
図３に示すように、本発明の一実施形態による、発光素子１００が提供される。図３は、発光素子１００の断面図を示している。
【００３４】
発光素子１００は、複数の画素１４０を含む基板１２０を含み、各画素１４０は、異なる色の光を発光するように設計された複数のサブピクセル（１６０ａ、１６０ｂ、および１６０ｃ）を含む。複数のサブピクセル（１６０ａ、１６０ｂ、および１６０ｃ）は、赤色光（Ｒ）を発光するように設計された第１のサブピクセル１６０ａ、緑色光（Ｇ）を発光するように設計された第２のサブピクセル１６０ｂ、および青色光（Ｂ）を発光するように設計された第３のサブピクセル１６０ｃを含む。第１のサブピクセル１６０ａは、第１の光源１８０ａ、赤色発光層２００、および第１の黄色カラーフィルタ３００ａを含む。第１の光源１８０ａは、基板１２０の上に形成される。赤色発光層２００は、第１の光源１８０ａを覆う。第１の黄色カラーフィルタ３００ａは、赤色発光層２００を覆う。第２のサブピクセル１６０ｂは、第２の光源１８０ｂ、緑色発光層２２０、および第２の黄色カラーフィルタ３００ｂを含む。 第２の光源１８０ｂは、基板１２０の上に形成される。緑色発光層２２０は、第２の光源１８０ｂを覆う。第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、緑色発光層２２を覆う。第３のサブピクセル１６０ｃは、基板１２０の上に形成された第３の光源１８０ｃを含む。
【００３５】
図３では、第１の光源１８０ａ、第２の光源１８０ｂ、および第３の光源１８０ｃは、それぞれ紺色（ＤＢ）光（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）を発光する。いくつかの実施形態では、赤色発光層２００は赤色蛍光体を含む。いくつかの実施形態では、緑色発光層２２０は緑色蛍光体を含む。蛍光体材料の例は、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、ＹAＧ（選択的にセリウムでドープされた）、およびテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）をベースとした材料を含む。赤色蛍光体を含む赤色発光層２００は、第１の光源１８０ａからの紺色（ＤＢ）発光を吸収し、この発光波長を赤色光に変換する。緑色蛍光体を含む緑色発光層２２０は、第２の光源１８ｂからの紺色（ＤＢ）発光を吸収し、この発光波長を緑色光に変換する。
【００３６】
いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、ポリマーマトリックス内に混合された黄色顔料を含む。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、約０．８μｍ〜約２．０μｍの範囲の厚さ「ＴＹ」を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、５５０ｎｍ以上の波長を有する光に対して約８０％以上の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい光透過率を有する。第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂの光透過率は、ポリマーマトリックス内の黄色顔料の量を調節することによって最適化されることができる。図３では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａと第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、多角形構造を有する。具体的には、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、基板１２０に対して垂直な断面に多角形構造を有する。
【００３７】
いくつかの実施形態では、赤色発光層２００で発光される赤色光（例えば、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍ）は、第１の光源１８０ａで発光される紺色（ＤＢ）光（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の一部と混合される。しかしながら、第１の黄色カラーフィルタ３００ａが特定の光学特性（その光透過率が４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が５５０ｎｍの波長を有する光に対して約８０％以上である。）を有するため、赤色発光層２００を覆う第１の黄色カラーフィルタ３００ａによって紺色（ＤＢ）光が完全にブロックされ、全ての赤色光が通過されるようにする。同様に、緑色発光層２２０によって発光された緑色光（例えば、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）は、第２の光源１８０ｂによって発光された紺色（ＤＢ）光（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の一部と混合される。また、第２の黄色カラーフィルタ３００ｂが特定の光学特性（その光透過率４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい。）を有するため、緑色発光層２２０を覆う第２の黄色カラーフィルタ３００ｂによって紺色（ＤＢ）光が完全にブロックされ、ほとんどの緑色光が通過されるようにする。従って、第１のサブピクセル１６０ａでは、不要な紺色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な赤色光がそこから発光される。また、第２のサブピクセル１６０ｂでは、不要な紺色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な緑色光がそこから発光される。
【００３８】
図３では、発光素子１００は、第３の光源１８０ｃを覆う青色発光層２４０を更に含む。いくつかの実施形態では、青色発光層２４０は青色蛍光体を含む。蛍光体材料の例は、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、ＹＡＧ（選択的にセリウムでドープされた）、およびテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）をベースとした材料を含む。青色蛍光体を含む青色発光層２４０は、第３の光源１８０ｃからの紺色（ＤＢ）発光を吸収し、この発光波長を青色光に変換する。
【００３９】
図３では、発光素子１００は、第１の導光層４００ａ、第２の導光層４００ｂ、および第３の導光層４００ｃを更に含む。第１の導光層４００ａは、第１の光源１８０ａと赤色発光層２００との間に形成される。第２の導光層４００ｂは、第２の光源１８０ｂと緑色発光層２２０との間に形成される。第３の導光層４００ｃは、第３の光源１８０ｃと青色発光層２４０との間に形成される。いくつかの実施形態では、第１の導光層４００ａ、第２の導光層４００ｂ、および第３の導光層４００ｃは、エポキシ、シリコーン、またはアクリルなどの様々な透明材料で形成される。
【００４０】
いくつかの実施形態では、第１の光源１８０ａは、第１のマイクロＬＥＤ素子４２０ａを構成する。第２の光源１８０ｂは、第２のマイクロＬＥＤ素子４２０ｂを構成する。第３の光源１８０ｃは、第３のマイクロＬＥＤ素子４２０ｃを構成する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロＬＥＤ素子４２０ａ、第２のマイクロＬＥＤ素子４２０ｂ、および第３のマイクロＬＥＤ素子４２０ｃのそれぞれは、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の幅「ＷＬＥＤ」を有する。
【００４１】
図４に示すように、本発明の一実施形態による、発光素子１００が提供される。図４は、発光素子１００の断面図を示している。
【００４２】
発光素子１００は、複数の画素１４０を含む基板１２０を含み、各画素１４０は、異なる色の光を発光するように設計された複数のサブピクセル（１６０ａ、１６０ｂ、および１６０ｃ）を含む。複数のサブピクセル（１６０ａ、１６０ｂ、および１６０ｃ）は、赤色光（Ｒ）を発光するように設計された第１のサブピクセル１６０ａ、緑色光（Ｇ）を発光するように設計された第２のサブピクセル１６０ｂ、および青色光（Ｂ）を発光するように設計された第３のサブピクセル１６０ｃを含む。第１のサブピクセル１６０ａは、第１の光源１８０ａ、赤色発光層２００、および第１の黄色カラーフィルタ３００ａを含む。第１の光源１８０ａは、基板１２０の上に形成される。赤色発光層２００は、第１の光源１８０ａを覆う。第１の黄色カラーフィルタ３００ａは、赤色発光層２００を覆う。第２のサブピクセル１６０ｂは、第２の光源１８０ｂ、緑色発光層２２０、および第２の黄色カラーフィルタ３００ｂを含む。 第２の光源１８０ｂは、基板１２０の上に形成される。第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、緑色発光層２２０を覆う。第３のサブピクセル１６０ｃは、基板１２０の上に形成された第３の光源１８０ｃを含む。
【００４３】
図４では、第１の光源１８０ａ、第２の光源１８０ｂ、および第３の光源１８０ｃは、それぞれ青色（Ｂ）光（例えば、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）を発光する。いくつかの実施形態では、赤色発光層２００は赤色蛍光体を含む。いくつかの実施形態では、緑色発光層２２０は緑色蛍光体を含む。蛍光体材料の例は、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、ＹＡＧ（選択的にセリウムでドープされた）、およびテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）をベースとした材料を含む。赤色蛍光体を含む赤色発光層２００は、第１の光源１８０ａからの青色（Ｂ）発光を吸収し、この発光波長を赤色光に変換する。緑色蛍光体を含む緑色発光層２２０は、第２の光源１８０ｂからの青色（Ｂ）発光を吸収し、この発光波長を緑色光に変換する。
【００４４】
いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、ポリマーマトリックス内に混合された黄色顔料を含む。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、約０．８μｍ〜約２．０μｍの範囲の厚さ「ＴＹ」を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、５５０ｎｍ以上の波長を有する光に対して約８０％以上の光透過率を有する。いくつかの実施形態では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい光透過率を有する。第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂの光透過率は、ポリマーマトリックス内の黄色顔料の量を調節することによって最適化されることができる。図４では、第１の黄色カラーフィルタ３００ａと第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、多角形構造を有する。具体的には、第１の黄色カラーフィルタ３００ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３００ｂは、基板１２０に対して垂直な断面に多角形構造を有する。
【００４５】
いくつかの実施形態では、赤色発光層２００で発光される赤色光（例えば、６１０ｎｍ〜７８０ｎｍ）は、第１の光源１８０ａで発光される青色（Ｂ）光（例えば、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）の一部と混合される。しかしながら、第１の黄色カラーフィルタ３００ａが特定の光学特性（その光透過率が４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が５５０ｎｍの波長を有する光に対して約８０％以上である。）を有するため、赤色発光層２００を覆う第１の黄色カラーフィルタ３００ａによって青色（Ｂ）光が完全にブロックされ、全ての赤色光が通過されるようにする。同様に、緑色発光層２２０によって発光された緑色光（例えば、５００ｎｍ〜５５０ｎｍ）は、第２の光源１８０ｂによって発光された青色（Ｂ）光（例えば、４５０ｎｍ〜４８５ｎｍ）の一部と混合される。また、第２の黄色カラーフィルタ３００ｂが特定の光学特性（その光透過率４００ｎｍ〜４８０ｎｍの波長を有する光に対して約１％以下であり、その光透過率が４９０ｎｍ〜５３０ｎｍの波長を有する光に対して約５０％に等しい。）を有するため、緑色発光層２２０を覆う第２の黄色カラーフィルタ３００ｂによって青色（Ｂ）光が完全にブロックされ、ほとんどの緑色光が通過されるようにする。従って、第１のサブピクセル１６０ａでは、不要な青色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な赤色光がそこから発光される。また、第２のサブピクセル１６０ｂでは、不要な青色光ノイズが完全にブロックされ、純粋な緑色光がそこから発光される。
【００４６】
図４では、発光素子１００は、第１の導光層４００ａ、第２の導光層４００ｂ、および第３の導光層４００ｃを更に含む。第１の導光層４００ａは、第１の光源１８０ａと赤色発光層２００との間に形成される。第２の導光層４００ｂは、第２の光源１８０ｂと緑色発光層２２０との間に形成される。第２の導光層４００ｂは、第２の光源１８０ｂと緑色発光層２２０との間に形成される。第３の導光層４００ｃは、第３の光源１８０ｃを覆う。いくつかの実施形態では、第１の導光層４００ａ、第２の導光層４００ｂ、および第３の導光層４００ｃは、エポキシ、シリコーン、またはアクリルなどの様々な透明材料で形成される。
【００４７】
いくつかの実施形態では、第１の光源１８０ａは、第１のマイクロＬＥＤ素子４２０ａを構成する。第２の光源１８０ｂは、第２のマイクロＬＥＤ素子４２０ｂを構成する。第３の光源１８０ｃは、第３のマイクロＬＥＤ素子４２０ｃを構成する。いくつかの実施形態では、第１のマイクロＬＥＤ素子４２０ａ、第２のマイクロＬＥＤ素子４２０ｂ、および第３のマイクロＬＥＤ素子４２０ｃのそれぞれは、約１μｍ〜約１００μｍの範囲の幅「ＷＬＥＤ」を有する。
【００４８】
図５Ａ〜図５Ｃに示すように、本発明の一実施形態による、発光素子の製造方法が提供される。図５Ａ〜図５Ｃは、発光素子の製造方法の断面図を示している。
【００４９】
図５Ａに示すように、第１の光源１８ａ、第２の光源１８ｂ、および第３の光源１８ｃを実装した基板１２が提供される。第２の光源１８ｂは、第１の光源１８ａと第３の光源１８ｃとの間に配置される。第１の光源１８ａは、赤色発光層２０によって覆われる。第２の光源１８ｂは、緑色発光層２２によって覆われる。
【００５０】
図５Ｂに示すように、黄色カラーフィルタ層３０が基板１２の上に形成される。
【００５１】
図５Ｃに示すように、リソグラフィプロセス５０が黄色カラーフィルタ層３０に対して行われ、第１の黄色カラーフィルタ３０ａおよび第２の黄色カラーフィルタ３０ｂを形成する。第１の黄色カラーフィルタ３０ａは、赤色発光層２０を覆う。
【００５２】
いくつかの実施形態では、基板１２の上に黄色カラーフィルタ層３０を製造する方法は、スピンコーティングまたはスプレーコーティングプロセスによって行なわれる。
【００５３】
本発明では、赤色発光層および緑色発光層を覆うように配置された特定の光学特性を有する黄色カラーフィルタは、光源から発光された紺色光および青色光のノイズを完全にブロックし、赤色光および緑色光を通過させることができる。特定の光透過率の範囲を有する黄色カラーフィルタを配置することにより、赤色サブピクセルおよび緑色サブピクセルによって発光される光の純度が向上する。また、黄色カラーフィルタは、湾曲構造、多角形構造、または適切な形状を有する他の構造を含む。特定の寸法の黄色カラーフィルタも必要である。例えば、黄色カラーフィルタの厚さは、約０.８μｍ〜約２.０μｍの範囲内にあり、黄色カラーフィルタが十分な遮光効率（light interception efficiency）を達成することを確保する。
【００５４】
本発明は、例として及び望ましい実施の形態によって記述されているが、本発明は開示された実施形態に限定されるものではない。逆に、当業者には自明の種々の変更及び同様の配置を包含するものである。よって、添付の特許請求の範囲は、最も広義な解釈が与えられ、全てのこのような変更及び同様の配置を含むべきである。
【符号の説明】
【００５５】
１０、１００  発光素子
１２、１２０  基板
１４、１４０  画素
１６ａ、１６０ａ  第１のサブピクセル
１６ｂ、１６０ｂ  第２のサブピクセル
１６ｃ、１６０ｃ  第３のサブピクセル
１８ａ、１８０ａ  第１の光源
１８ｂ、１８０ｂ  第２の光源
１８ｃ、１８０ｃ  第３の光源
２０、２００  赤色発光層
２２、２２０  緑色発光層
２４、２４０  青色発光層
３０  黄色フィルタ層
３０ａ、３００ａ  第１の黄色カラーフィルタ
３０ｂ、３００ｂ  第２の黄色カラーフィルタ
４０ａ、４００ａ  第１の導光層
４０ｂ、４００ｂ  第２の導光層
４２ａ、４２０ａ  第１のマイクロＬＥＤ素子
４２ｂ、４２０ｂ  第２のマイクロＬＥＤ素子
４２ｃ、４２０ｃ   第３のマイクロＬＥＤ素子
５０  リソグラフィプロセス
ＴＹ  第１の黄色カラーフィルタ／第２の黄色カラーフィルタの厚さ
ＷＬＥＤ  第１のマイクロＬＥＤ素子／第２のマイクロＬＥＤ素子／第３のマイクロＬＥＤ素子
【図１】
2020072248.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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