CN102790071B - 一种单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，包括N型衬底层，用来支撑所述微显示器件；多个发光单元，设置在所述N型衬底层上方，被多条相互交叉的沟槽分隔开；所述沟槽中填有不透明光阑；每个发光单元的下台面设有下电极，顶部设有上电极。本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，可以避免正、背面分别做电极带来的工艺困难，具有异面垂直的双条形的上、下电极，可以得到较为均匀的电流分布。
Description
技术领域
本发明属于发光显示技术领域，涉及一种微显示器件，具体的说是涉及一种基于AlGaInP发光层的，单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件。
背景技术
基于LED阵列的微型显示系统，是一种采用无机发光二极管芯片制备的微显示器件，具有结构简单、牢固、响应快等优点。
微显示器件的常规器件为双面电极的体结构。体结构的电极结构剖面图由图1所示，即上电极102和下电极104分别位于发光单元103的上下两端。发光单元103内包括有衬底和隔离光栅101。上述微显示器件中，上、下电极分别位于器件的两面，这样虽然可以使上、下电极异面分离，但是会对衬底厚度要求很高：如果衬底太厚，则会影响下电极电流，从而影响发光效率；如果衬底太薄，则器件韧性较差，会给正面和背面的工艺带来很大的制作难度。而且对器件衬底的减薄会给器件造成损伤，从而会影响器件的发光性能。
发明内容
本发明要解决现有技术中的微显示器件在制作过程中对衬底厚度要求很高，不容易制作的技术问题，提供一种基于AlGaInP发光层的，单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件。
为了实现本发明的以上目的，本发明的技术方案如下：
一种单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，包括
N型衬底层，用来支撑所述微显示器件；
多个发光单元，设置在所述N型衬底层上方，被多条相互交叉的沟槽分隔开；
所述沟槽中填有不透明光阑；
每一行或每一列的多个所述发光单元底部的两侧分别设有条状的下电极；每一列或每一行的所述发光单元上方的两边分别设有条状的上电极；所述上电极与所述下电极的条状方向呈异面垂直。
上述技术方案中，所述发光单元由下至上依次包括：反射层、下限制层、发光层、上限制层、透光层和P型层；所述下电极设置于所述N型衬底层上方的反射层的外侧。
上述技术方案中，所述下电极上方设有绝缘介质层。
上述技术方案中，所述绝缘介质层为Si3N4层或SiO2层。
上述技术方案中，每一行或列的所述上电极，以及每一列或行的所述下电极，分别电铸有电极引线。
本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件具有以下优点：
本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，无需对于器件衬底减薄，避免了正、背面分别做电极带来的工艺困难，避免了对器件造成物理损伤，不会影响器件的发光性能，并且该器件结构简单、牢固，响应快。
本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，其上、下电极结构分别为以双条形结构为重复单元组成的图形，方向呈异面垂直，这种对称的电极分布有利于得到均匀的电流分布，从而提高发光均匀度。本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件可用于更多像素点的阵列微显示器件。
附图说明
图1是传统的体结构微显示器件的电极结构剖面图；
图2是本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件的一种具体实施方式中的俯视图；
图3是图2中所示具体实施方式中的A-A位置剖视图；
图4是图2中所示具体实施方式中的B-B位置剖视图；
图5是图2中所示具体实施方式中的C-C位置剖视图；
图6是图2中所示具体实施方式中的D-D位置剖视图；
图中附图标记表示为：
101-隔离光阑；102-上电极；103-发光单元；104-下电极；
1-N型衬底层；2-反射层；3-下限制层；4-发光层；5-上限制层；6-透光层；7-P型层；8-上电极；9-下电极；10-隔离沟槽；
11-不透明光阑；12-绝缘介质；13-下台面。
具体实施方式
本发明的发明思想为，对于LED阵列微显示器件，其电极形状是决定其发光效率和发光均匀性的重要因素，电极形状的设计要综合考虑透光窗口的面积和电极下方电流的分布均匀度。
本发明提出的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，可以避免正、背面分别做电极带来的工艺困难，不会对器件产生损伤，因而不会对器件发光产生任何影响。本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件,具有异面垂直的双条形的上、下电极，可以在理论上得到较高的发光效率，并且通过电流分布的仿真，可以得到较为均匀的电流分布。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
如图2~6所示，应用本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，其结构包括：N型衬底层1（N型GaAs衬底层）、反射层2、下限制层3、发光层4、上限制层5、透光层6、P型层7、上电极8、下电极9、隔离沟槽10，不透明光阑11，绝缘层介质12，以及通过电铸分别形成的上、下电极的电极引线。
其中N型衬底层1，用来支撑所述微显示器件；多个发光单元，设置在所述N型衬底层1上方，被多条相互交叉的沟槽分隔开；所述沟槽中填有不透明光阑；每个发光单元的底部，具体的说是下台面13位置处设有下电极，顶部设有上电极。所述下电极设置于所述反射层2的两边外侧。所述下电极上方设有Si3N4层或SiO2层的绝缘介质层。或者说，每一行或每一列的多个所述发光单元底部的两侧分别设有条状的下电极；每一列或每一行的所述发光单元上方的两边分别设有条状的上电极；所述上电极与所述下电极的条状方向呈异面垂直。所述的下台面13的具体位置可以参见图3中所示的下台面13。
其中，反射层2位于N型衬底层1的上面，将发光层4发射到反射层2的光经过反射层被反射到透光层6，从透光区发出，从而提高发光效率；下限制层3位于反射层2的上面；发光层4位于下限制层3的上面；上限制层5位于发光层4的上面，上限制层5、下限制层3分别位于发光层4两端，用以限制电子和空穴，以使器件获得更高的发光效率；下电极9位于N型衬底层1的上面，并按照若干双线条单元规则排列，绝缘层介质12覆盖在下电极9的正上方，用以保护下电极；透光层6位于上限制层5的上面；P型层7位于透光层6的上面；上电极8位于P型层7的上面，并按照若干平行双线条单元规则排列，上电极7与下电极8的线条呈异面垂直，交错部分由沟槽内填充的不透明光阑11隔开。N型衬底层1的最上处薄层、反射层2、下限制层3、发光层4、上限制层5、透光层6、P型层7共同组成发光区，若干条相互垂直的隔离沟槽10位于N型衬底层1上，并将整个发光区隔离为独立的发光单元，在沟槽内和下电极上的绝缘层介质层上方填充不透明光阑11，以实现独立的发光单元之间的光学隔离，上电极引线和下电极引线分别位于芯片的上下两侧和左右两侧，以方便在测试和连接驱动电路时的连线。
本发明的单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，其上下电极同时位于器件的同一侧，因而称其为单面电极结构。其工作过程是，电流从上电极8注入，从下电极9流出，在器件中形成电场，使正负载流子在发光层4复合发光。其中部分光向上穿过透光层6和P型层7，从透器件上方射出；部分光向下到达反射层2，被反射层2反射，穿过发光层4、透光层6和P型层7，从器件上方射出。由于该发光器件的发光原理是p-n结内的载流子复合发光，因此具有二极管电流电压的非线性特性，发光亮度也随注入电流的大小具有非线性特性。本发明通过控制不同像素单元（即不同相邻两行、两列的隔离沟槽之间的发光单元）的上、下电极的导通，来实现不同单元的独立发光显示。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。
Claims (1)
1.一种单面电极结构的AlGaInP-LED集成微显示器件，其特征在于，包括N型衬底层，用来支撑所述微显示器件；
多个发光单元，设置在所述N型衬底层上方，被多条相互交叉的沟槽分隔开；
所述沟槽中填有不透明光阑；
每一行或每一列的多个所述发光单元底部的两侧分别设有条状的下电极；每一列或每一行的所述发光单元上方的两边分别设有条状的上电极；所述上电极与所述下电极的条状方向呈异面垂直；
所述发光单元由下至上依次包括：反射层、下限制层、发光层、上限制层、透光层和P型层；所述下电极设置于所述N型衬底层上方的反射层的外侧；
所述下电极上方设有绝缘介质层；
所述绝缘介质层为Si3N4层或SiO2层；
每一行或列的所述上电极，以及每一列或行的所述下电极，分别电铸有电极引线。
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