CN105742444A - 发光器件、发光器件阵列和包括发光器件阵列的照明装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及发光器件、发光器件阵列和包括发光器件阵列的照明装置。实施例提供包括发光结构的发光器件,该发光器件包括:第一导电型半导体层、布置在第一导电型半导体层上的有源层和布置在有源层上的第二导电型半导体层;导电接触第一导电型半导体层的第一电极;布置在发光结构的一部分和第一电极上的绝缘层;和导电接触第二导电型半导体层的第二电极;第一电极包括从第一导电型半导体层的侧表面突出的第一部分。
Description
技术领域
实施例涉及发光器件、发光器件阵列和包括发光器件阵列的照明装置。
背景技术
III-V族化合物半导体,诸如,GaN和AlGaN,具有许多的优点,诸如,宽的和容易可控的带隙能量,并且因此被广泛地用于光电子和电子设备。
尤其是,发光器件,诸如,使用III-V族或者II-VI化合物半导体的发光二极管或者激光二极管,由于器件材料和薄膜生长技术的发展,其能够发出各种颜色的可见光和紫外光,诸如红色、绿色和蓝色。经由荧光物质的使用或者通过组合颜色,这些发光器件还能够发出具有高发光效能的白色光,并且与常规的光源,诸如,荧光灯和白炽灯相比较,具有几个优点,即,低电耗、半永久性的寿命、快速响应速度、安全和环境友好。
因此,发光器件的应用已经扩展到光通信装置的传输模块、替换冷阴极荧光灯(CCFL)(其作为液晶显示(LCD)装置的背光)的发光二极管背光,替换荧光灯或者白炽灯、车辆头灯和交通指挥灯的白色光发光二极管照明装置。
最近,随着作为便携式装置或者照明装置的光源的发光器件的应用增加,已经实现具有极好的光学特性和小尺寸的发光二极管的发展。
特别地,由于发光二极管的小尺寸,将多个发光二极管布置在PCB上并导电连接的发光器件阵列在粘合工艺或布线工艺中需要精细工艺管理,并且因此在生产效率方面需要提升。
发明内容
实施例提供一种发光器件和一种发光器件阵列,其中在与电路基板粘合工艺之前,以晶片级形成电极布线,并且因此,生产效率得以改善。
在一个实施例中,一种包括发光结构的发光器件,该发光结构包括:第一导电型半导体层、布置在第一导电型半导体层上的有源层和布置在有源层上的第二导电型半导体层;导电接触第一导电型半导体层的第一电极;布置在发光结构的一部分和第一电极上的绝缘层;和导电接触第二导电型半导体层的第二电极,其中第一电极包括从第一导电型半导体层的侧表面突出的第一部分。
第一导电型半导体层可以包括第一台面区和第二台面区,并且有源层和第二导电型半导体层可以被布置在第一台面区上。
第一电极的第一部分可以从第一导电型半导体层的第二台面区的侧表面突出。
第一电极可以进一步包括:布置在第一导电型半导体层的第二台面区的侧表面上的第二部分。
第一电极可以进一步包括:布置在第一导电型半导体层的第二台面区的上表面上的第三部分。
第一电极的第一部分的下表面的高度可以与第一导电型半导体层的底表面的高度相同。
在另一个实施例中,一种发光器件阵列,包括:电路板;布置在电路板上的多个发光器件,每个发光器件包括发光结构,发光结构包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;导电接触第一导电型半导体层的第一电极和导电接触第二导电型半导体层的第二电极,第一电极包括从第一导电型半导体层的侧表面突出的第一部分;布置在发光结构的一部分和第一电极上的绝缘层;填充在电路板和发光器件之间的空间的绝缘树脂层;导电接触发光器件当中在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极的至少一根第一电极线,和导电接触发光器件当中在与第一方向相交的第二方向上相互邻近的发光器件的第二电极的至少一根第二电极线。
该发光器件的第一导电型半导体层可以包括第一台面区和第二台面区,有源层和第二导电型半导体层可以被布置在第一台面区上,并且第一电极的第一部分可以从第一导电型半导体层的第二台面区的侧表面突出。
至少一根第一电极线的下表面可以接触第一电极的第一部分的上表面。
第一电极可以进一步包括:布置在第一导电型半导体层的第二台面区的侧表面上的第二部分,并且至少一根电极线可以接触第一电极的第二部分的至少一部分区域。
第一电极可以进一步包括:布置在第一导电型半导体层的第二台面区的上表面上的第三部分,并且至少一根电极线的上表面的高度可以比第一电极的第三部分的上表面的高度低。
绝缘层可以形成为具有分布的布拉格(Bragg)反射器(DBR)结构。
该绝缘层可以包括SiO2、Si3N4和聚酰亚胺化合物的至少一种。
第一电极可以包括欧姆层、反射层和粘合层。
第二电极可以包括欧姆层和反射层。
至少一根第一电极线的第一表面可以接触绝缘层,并且与第一表面相反的至少一根第一电极线的第二表面可以被暴露。
至少一根第二电极线的第一表面可以暴露于绝缘树脂层,并且与第一表面相反的至少一根第二电极线的第二表面可以接触绝缘层。
第二导电型半导体层可以被布置在第一台面区上,第二电极可以被布置在第二导电型半导体层上,以及导电层可以被布置在第一台面区上的第二导电型半导体层上。
至少一根电极线可以相对于第一方向倾斜指定的角度。
在又一个实施例中,一种照明装置,包括:包含电路板的发光器件阵列,布置在电路板上的多个发光器件,每个发光器件包括发光结构,该发光结构包括第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层;导电接触第一导电型半导体层的第一电极和导电接触第二导电型半导体层的第二电极,第一电极包括从第一导电型半导体层的侧表面突出的第一部分;布置在发光结构的一部分和第一电极上的绝缘层;填充在电路板和发光器件之间的空间并且包括导电球的树脂层;导电接触发光器件当中在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极的至少一根第一电极线,和导电接触发光器件当中在与第一方向相交的第二方向上相互邻近的发光器件的第二电极的至少一根第二电极线,以及被配置为改变由发光器件阵列激励的光的路径的光学构件。
附图说明
参考以下的附图,可以详细描述布置和实施例,其中相同的参考标记指代相同的元素,并且其中:
图1是依照一个实施例的发光器件阵列的剖面图;
图2A至2C是图示依照实施例的发光器件的剖面图;
图3是图示图1的多个发光器件的布置图;
图4是依照另一个实施例的发光器件阵列的剖视图;
图5是图示图4的多个发光器件的布置图;
图6是依照再一个实施例的发光器件阵列的剖面图;
图7是图示图6的多个发光器件的布置图;
图8和9是图示依照实施例的多个发光器件布置平面图;
图10A至10H是图示发光器件阵列的制造工艺的剖面图;和
图11是图示依照一个实施例的智能手表的图。
具体实施方式
在下文中,将参考附图描述实施例。
在该实施例的以下的描述中,应该理解,当每个单元被称为形成在另一个元素“之上”或者“之下”的时候,其可以直接地在另一个元素“之上”或者“之下”,或者间接地以在其间的一个或多个插入元素形成。另外,还应该理解,在元素“之上”或者“之下”可以指该元素的向上的方向和向下的方向。
此外,在实施例的描述中使用的相关的术语“第一”、“第二”、“之上/以上/上面”和“之下/以下/下面”不必然地需要或者隐含实体和单元之间的物理或者逻辑关系或者其顺序,而是可以仅被使用去区分一个实体或者元素与其它的实体或者元素。
在该附图中,为了方便和描述清楚起见,相应的层的厚度或者大小可以放大、省略或者示意地图示。此外,相应的元素的大小不表示其实际的大小。
图1是依照一个实施例的发光器件阵列的剖面图。
依照这个实施例的发光器件阵列可以包括电路板200、布置在电路板200上的多个发光器件和填充在电路板200和发光器件之间的空间的树脂层210。
电路板200可以是印刷电路板(PCB)或者柔性印刷电路板(FPCB)。
在图1中,在面向发光器件的第二电极146的位置,电极图案可以形成在电路板200的表面上,稍后将对其进行描述。例如,形成在电路板200上的电极图案和发光器件的第二电极146可以被导电连接。
如果FPCB被用作电路板200,由于支持发光器件阵列的FPCB的柔性,可以实现柔性发光器件阵列。
在电路板200上可以布置多个发光器件。
图2A至2C是图示依照实施例的发光器件100a、100b和100c的剖面图。
图2A图示依照一个实施例的发光器件100a,其被包括在图1示出的发光器件阵列中。此外,图2B和2C图示依照其它实施例的发光器件100b和100c,其具有与图2A的发光器件100a不同放置的第一电极142。
在图2A至2C示出的实施例中,发光器件100a、100b和100c可以包括发光结构120,发光结构120包括第一导电型半导体层122、布置在第一导电型半导体层122上的有源层124和布置在有源层124上的第二导电型半导体层126、形成在第一导电型半导体层122上的第一电极142和形成在第二导电型半导体层126上的第二电极146。
此外,发光器件100a、100b和100c可以进一步包括第二导电型半导体层126上的导电层130。在这里,第二电极146可以被布置在导电层130上。
第一导电型半导体层122可以由化合物半导体形成,即,III-V族或者II-VI族化合物半导体,并且掺杂有第一导电型掺杂物。第一导电型半导体层122可以由具有AlxInyGa(1-x-y)N(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)组分的半导体材料形成,例如,由AlGaN、GaN、InAlGaN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP的一种或多种形成。
如果第一导电型半导体层122是n型半导体层,第一导电型掺杂物可以是n型掺杂物,诸如,Si、Ge、Sn、Se或者Te。第一导电型半导体层122可以被形成为具有单层结构或者多层结构,但是,本公开不受限于此。
有源层124可以被布置在第一导电型半导体层122和第二导电型半导体层126之间,并且包括单阱结构、多阱结构、单量子阱结构、多量子阱(MQW)结构、量子点结构和量子线结构的任何一个。
有源层124可以由化合物半导体形成,例如,III-V族化合物半导体,并且具有包括阱层和势垒层的成对结构,例如,AlGaN/AlGaN、InGaN/GaN、InGaN/InGaN、AlGaN/GaN、InAlGaN/GaN、GaAs(InGaAs)/AlGaAs和GaP(InGaP)/AlGaP的一种或多种,但是,本公开不受限于此。阱层可以由具有比势垒层的能带隙低的能带隙的材料形成。
第二导电型半导体层126可以被形成在有源层124的表面上。第二导电型半导体层126可以由化合物半导体形成,即,III-V族或者II-VI族化合物半导体,并且掺杂有第二导电型掺杂物。第二导电型半导体层126可以由具有InxAlyGa1-x-yN(0≤x≤1,0≤y≤1,0≤x+y≤1)组分的半导体材料形成,例如,由AlGaN、GaN、AlInN、AlGaAs、GaP、GaAs、GaAsP和AlGaInP的一个或多个形成。在一个示例中,第二导电型半导体层126可以由AlxGa(1-x)N形成。
如果第二导电型半导体层126是p型半导体层,第二导电型掺杂物可以是p型掺杂物,诸如,Mg、Zn、Ca、Sr或者Ba。第二导电型半导体层126可以被形成为具有单层结构或者多层结构,但是,本公开不受限于此。
导电层130可以被布置在第二导电型半导体层126上。
导电层130可以改善第二导电型半导体层126的电特性以及第二导电型半导体层126和第二电极146之间的导电接触。导电层130可以被形成为多个层或者多个图案,并且是具有光透射特性的透明电极层。
导电层130可以包括,例如,氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铟锌锡(IZTO)、氧化铟锌铝(IAZO)、氧化铟镓锌(IGZO)、氧化铟镓锡(IGTO)、氧化锌铝(AZO)、氧化锑锡(ATO)、氧化镓锌(GZO)、IZO氮化物(IZON)、Al-GaZnO(AGZO)、In-GaZnO(IGZO)、氧化锌(ZnO)、氧化铱(IrOx)、氧化钌(RuOx)、氧化镍(NiO)、RuOx/ITO,和Ni/IrOx/Au(Gold)的至少一个,但是,不受限于此。
参考图2A至2C,发光结构120可以具有至少一个台面区。在这里,台面区对应于包括通过台面蚀刻形成的结构的上表面和侧表面的区域。
例如,在图2A至2C示出的发光器件中,第一台面区可以包括第一导电型半导体层122、有源层124和第二导电型半导体层126,并且第二台面区可以只包括第一导电型半导体层122。此外,第一台面区可以被布置在第二台面区上。
虽然图2A至2C图示第一台面区和具有被近似垂直地布置的侧面的第二台面区,但本公开不受限于此,并且台面区的侧面可以相对于发光器件的底表面倾斜指定的角度。
第一电极142和第二电极146可以被布置在第一导电型半导体层122和第二导电型半导体层126上。
第一电极142可以被布置在通过台面蚀刻暴露的第一导电型半导体层122的部分区域上。
参考图2A,第一电极142可以被布置在形成第二台面区的第一导电型半导体层122的上表面的一部分、第二台面区的侧表面和通过第二台面区的蚀刻暴露并与第二台面区形成高度差的第一导电型半导体层122上。
例如,第一电极142可以与第一台面区的侧表面间隔2μm至10μm。与第一台面区的侧面间隔并被放置在第一导电型半导体层122的一部分区域上的第一电极142可以延伸到第二台面区的边缘。此外,布置在第二台面区的上表面上的第一电极142的一部分可以具有5μm至15μm的水平宽度,并且尤其是,10μm。此外,从第二台面区的上表面、侧表面和边缘延伸的第一电极142的一部分可以具有10μm至30μm的水平宽度,并且尤其是,20μm。
然而,提供这样的配置仅用来描述一个示例,并且如在图3中示例性地示出的,布置在第二台面区的上表面上的第一电极142的一部分和从上表面延伸的第一电极142的一部分、第二台面区的侧面和边缘可以具有相同的水平宽度。
依照在图2B中示出的另一个实施例的发光器件100b中,第一电极142可以被形成在第一导电型半导体层122的上表面的一部分(即,第二台面区的上表面的一部分)上,被形成在第二台面区的侧表面上,并且从第二台面区的边缘延伸。
在图2B示出的实施例中,绝缘层150可以被形成在从第二台面区的边缘延伸的第一电极142的部分的一个表面a上,和从第二台面区的边缘延伸的第一电极142的部分的其它表面b上。
此外,参考图2C,第一电极142可以被布置在第一台面区形成工艺中暴露的第一导电型半导体层122的部分区域上。
参考图2A至2C,第二电极146可以被布置在第二导电型半导体层126上。
导电层130可以被布置在第二导电型半导体层126上,并且绝缘层150可以被布置以便覆盖导电层130的上表面的一部分和导电层130的侧表面。在这里,导电层130的上表面的中央区域没有用绝缘层150覆盖,并且可以敞开(open)。
也就是说,绝缘层150可以被布置在发光结构120的一部分上,以及被布置在第一电极142上。
参考图2A至2C,导电层130可以被布置在第二导电型半导体层126上,并且第二电极146可以在导电层130的敞开区中接触导电层130。
第二电极146可以被导电连接到第二导电型半导体层126,并且将从外部供应的电力供给第二导电型半导体层126。
例如,在图1示出的发光器件阵列中,第二电极146可以被通过ACF导电连接到电路板200,稍后将对其进行描述。
第一电极142和第二电极146可以使用导电材料,例如,从由铟(In)、钴(Co)、硅(Si)、锗(Ge)、金(Au)、钯(Pd)、铂(Pt)、钌(Ru)、铼(Re)、镁(Mg)、锌(Zn)、铪(Hf)、钽(Ta)、铑(Rh)、铱(Ir)、钨(W)、钛(Ti)、银(Ag)、铬(Cr)、钼(Mo)、铌(Nb)、铝(Al)、镍(Ni)、铜(Cu)和钛钨(WTi)合金组成的组中选择出来的金属或者合金,形成为具有单层结构或者多层结构,但是不受限于此。
例如,第一电极142可以包括包含欧姆层、反射层和粘合层的多个电极层,并且第二电极146可以包括欧姆层和反射层。
欧姆层可以包括铬(Cr)或者银(Ag),反射层可以具有铂(Pt)/金(Au)/镍(Ni)/金(Au)、铝(Al)/铂(Pt)/金(Au)和铝(Al)/镍(Ni)/金(Au)的任何一种结构,并且粘合层可以包括钛(Ti)。
参考图1,绝缘层150可以被布置在发光结构120和第一电极142的暴露的表面上。
也就是说,绝缘层150可以被布置在暴露的第一导电型半导体层122、第一台面区的侧表面、第二导电型半导体层126的表面的一部分和第一电极142上。
绝缘层150可以由绝缘材料形成,以便防止第一导电型半导体层122和第二导电型半导体层126之间的导电接触,并且由具有高反射率的材料形成,例如,具有分布的布拉格反射器(DBR)结构的材料,以反射从有源层124发出的光。
此外,绝缘层150可以包围第一电极142的整体以防止在第一电极142和树脂层210之间的导电接触,并且由例如SiO2、Si3N4或者聚酰亚胺的材料形成。如果绝缘层150由聚酰亚胺形成,则该发光器件阵列可以是柔性的。
图3是图示发光器件阵列中多个发光器件的布置图,即,发光器件阵列是指,除电路板之外,其中布置有多个发光器件的发光器件阵列。
虽然在图3中未示出,除暴露的第二电极146之外,绝缘层150可以被形成在发光器件阵列的上表面的整体上。
在图3中示出的发光器件可以是具有在图2A中示出的结构的发光器件100a。
参考图3,第一电极线142a可以由发光器件当中在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极142的连接部分形成。
在图3的发光器件阵列中,第一电极线142a可以由在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极142的连接部分形成。
第一电极线142a可以被布置在绝缘层150和第一导电型半导体层122之间以便相互导电连接第一电极142。
例如,在图3中,在形成在第二台面区的上表面和侧表面上的第一电极142的一部分被定义为第二部分142-1,并且第二台面区形成高度差且形成在通过蚀刻第二台面区而暴露的第一导电型半导体层122上的第一电极142的一部分被定义为第一部分142-2的假设之下,第一电极线142a可以由对第一电极142的第一部分142-2的相互连接形成。
此外,在图2B中,第一电极142可以包括从第一导电型半导体层122的侧面突出的第一部分142-2、布置在第一导电型半导体层122的第二台面区的侧表面上的第二部分142-1a和布置在第一导电型半导体层122的第二台面区的上表面上的第三部分142-1b,并且第一电极线142a可以被布置来将一个或多个第一部分142-2相互导电连接。
也就是说,第二电极线142a可以是在其中布置从第二台面区的边缘延伸的第一电极142的第一部分142-2的区域。
可以形成多个第一电极线142a,其中多个第一电极线142a中的每一个连接在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极142,并且第一电极线142a可以相互平行。
第一电极线142a可以在发光器件的第一电极形成工艺中形成。也就是说,第一电极线142a的布线结构可以在晶片级发光器件制造过程期间形成。
第一电极线142a可以由与第一电极142相同的材料形成,并且如果第一电极142被形成为具有多层结构,则第一电极线142a也可以具有多层结构。
再次参考图1,树脂层210可以依照该实施例填充电路板200和发光器件阵列中的发光器件之间的空间。
树脂层210可以包括树脂部分211和导电球212,并且图1的树脂层210可以是各向异性的导电薄膜(ACF)。
在图1中,导电球212可以被布置在第二电极146和电路板200之间,并且电路板200和第二电极146可以通过导电球212导电连接。
通过导电球212的导电连接可以经由在发光器件阵列的制造中通过施加热和压力,导电球212与电路板200的电极图案和发光器件的第二电极146的两侧的接触实现。
此外,形成在发光器件上的第一电极线142a可以被导电连接到电路板200的一侧。
当第一电极线142a被连接到电路板200的电极线的时候,可以使用连接器。另外,第一电极线142a可以通过ACF被连接到从电路板200延伸的外部电极线。
图4是依照另一个实施例的发光器件阵列的剖面图。
在下文中,图4的发光器件阵列的单元的描述将被省略,其大体上与依照上述实施例的发光器件阵列的描述相同。
图4的发光器件阵列可以包括电路板200,布置在电路板200上的多个发光器件,和填充电路板200和发光器件之间空间的树脂层210。
依照在图4中示出的实施例的电路板200可以不包括电极图案。
因此,如果发光器件被布置在电路板200上,不需要精细对准过程。
此外,与图1的以前的实施例不同,在图4的实施例中,树脂层210可以被布置在电路板200和发光器件之间,并且由例如环氧树脂的热固性树脂形成。
发光器件可以包括发光结构120,发光结构120包括第一导电型半导体层122、有源层124和布置在有源层124上的第二导电型半导体层126、形成在第一导电型半导体层122的部分区域上的第一电极142、布置在发光结构120的暴露表面和第一电极142上的绝缘层150,和布置在第二导电型半导体层126上的第二电极146。
此外,发光器件可以进一步包括第二导电型半导体层126上的导电层130。
此外,依照这个实施例的发光器件可以包括通过连接在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极142形成的第一电极线,和通过连接在垂直于第一方向的第二方向上相互邻近的发光器件的第二电极146形成的第二电极线。
第二电极线可以沿着绝缘层150和导电层130的敞开区的粗糙形成在绝缘层150上。
图5是图示多个发光器件的布置图,依照图4的实施例,这些发光器件没有被粘合到发光器件阵列的电路板上。
参考图5,布置在第一方向上的第一电极线142a可以相互平行,并且布置在垂直于第一方向的第二方向上的第二电极线146a可以相互平行。
第一电极线142a和第二电极线146a可以在第一导电型半导体层122上垂直地相交和相互重叠。
例如,参考图5,第一电极线142a和第二电极线146a可以在第二台面区中在第一导电型半导体层122上彼此相交,并且绝缘层150可以被布置在第一电极线142a和第二电极线146a之间以防止在其间导电接触。
此外,面向电路板200的第二电极线146a的第一表面可以被暴露于绝缘树脂层210,并且第二电极线146a的第二表面可以接触绝缘层150。
第一电极线142a和第二电极线146a可以由与第一电极142和第二电极146相同的材料形成,并且当形成第一电极142和第二电极146的时候,通过图形化工艺,可以被形成在发光器件阵列的发光器件的整体上。
第一电极线142a和第二电极线146a可以延伸并被导电连接到电路板200的一侧。在这里,第一电极线142a和第二电极线146a可以被通过连接器连接到电路板200,或者第一电极线142a和第二电极线146a可以被通过ACF连接到从电路板200延伸的外部电极线。
图6是具有不同于在图4的实施例中的发光器件结构的结构的发光器件的发光器件阵列的剖面图。
图6的发光器件阵列可以包括在图2C中示出的发光器件100c。
以与图4的实施例相同的方式,在图6的实施例中,第一电极线和第二电极线可以在发光器件的电极形成过程期间被同时地形成。
图7是图示依照图6的实施例的发光器件阵列的多个发光器件的布置图。
参考图6和7,绝缘层150可以被形成在除导电层130的敞开区之外的发光器件的整个区域上,第二电极线146a可以被形成在导电层130和绝缘层150上,并且第二电极线146a的宽度可以小于第一台面区的宽度。
例如,第二电极线146a的宽度可以是5μm至15μm,并且尤其是,6μm至10μm。
此外,第二电极线146a的宽度可以是相应的第一台面区的宽度的50%至100%,并且尤其是,第一台面区的宽度的50%至70%。
图8和9是图示在发光器件阵列中的第一电极线142a和第二电极线146a布置的平面图。
包括在发光器件阵列中的发光器件的数目不局限于描述的实施例,并且可以大于或者小于示出的数目。
在图8示出的实施例中,多个第一电极线142a可以在第一方向上延伸,并且被暴露于发光器件阵列的外部,而且第一电极线142a的暴露的部分可以被连接到电路板。
此外,多个第二电极线146a可以在垂直于第一方向的第二方向上延伸,并且被暴露于发光器件阵列的外部,而且第二电极线146a的暴露的部分可以被连接到电路板。
也就是说,在图8的实施例中,第一电极线142a的布线方向和第二电极线146a的布线方向可以不同。
在图9示出的实施例中,多个第一电极线142a可以在第一方向上延伸,并且被暴露于发光器件阵列的外部,并且多个第二电极线146a可以被通过连接在第二方向上相互邻近的多个发光器件形成。在这里,第二电极线146a可以不必在第二方向上暴露。
此外,在图9示出的实施例中,外部连接电极线146b可以被布置来给相应的第二电极线146a提供外部电力。外部连接电极线146b可以被布置为平行于第一电极线142a。
如果发光器件被以图9的方式布置,外部连接电极线146b可以被连接到布置在第二电极线146a中的每个的至少一个发光器件上的第二电极线146a的一部分。除在第二电极线146a和外部连接电极线146b之间的导电连接区之外,绝缘层可以被布置在第二电极线146a和外部连接电极线146b之间的相交部分上。
描述依照在图7至9中示出的实施例的发光器件阵列,使得假设发光器件被粘合到电路板,第一电极线142a和第二电极线146a被布置在相同的表面上,即,在面向电路板的发光器件的第一表面上。
但是,本公开不受限于此,并且第一电极线可以被布置在其它表面上,即,在发光器件的第二表面上,并且被暴露于外部。例如,在包括图2B的发光器件100b的发光器件阵列的情况下,第一电极线可以被暴露于外部。
在依照上述的实施例(其中第一电极线和第二电极线被以晶片级形成)的发光器件阵列的情况下,当粘合发光器件和电路板的时候,电路板的电极图案不需要精确地与发光器件的电极部分相符,并且因此可以提升电路板粘合过程中的生产率。
更详细地,第一电极线可以被布置为平行于第一方向,如在图5中示例性地示出的,但是,不受限于此。也就是说,第一电极线的至少一个可以被布置,使得相对于第一方向倾斜指定的角度。
此外,第二电极线可以被布置为平行于第二方向,但是,不受限于此,或者第二电极线的至少一个可以被布置使得相对于第二方向倾斜指定的角度。
这样做的理由是,即使第一电极线或者第二电极线的至少一个被布置,使得在电路板粘合过程中相对于第一方向或者第二方向倾斜指定的角度,发光器件阵列可以没有任何困难正常地操作,并且因此,可以提升在电路板粘合过程中的生产率。
此外,由于发光器件阵列可以使用没有电极图案的电路板制造,可以使用各种类型的电路板。
在其中第二电极线与第一电极线同时地形成的发光器件阵列的情况下,可以使用由绝缘材料形成的树脂层。也就是说,由于不使用包括导电球的ACF,并且可以使用提高电路板和发光器件之间粘合力的材料,可以扩展用于树脂层材料的选择。
图10A至10H是图示发光器件阵列的制造过程(例如,在图4中示出的发光器件阵列的制造过程)的剖面图。
发光器件阵列的多个发光器件可以通过在晶片级衬底上的单一工艺制造。
如在图10A中示例性地示出的,在衬底110上生长发光结构120和导电层130。
衬底110可以是导电衬底,或者绝缘衬底,例如,由蓝宝石(Al2O3)、SiO2、SiC、Si、GaAs、GaN、ZnO、GaP、InP、Ge和Ga2O3中的至少一个形成。衬底110的厚度可以是发光结构120和光透射导电层130的厚度的几倍至几百倍,但是,为了描述方便起见,衬底110将以降低的厚度图示。
当发光结构120在由蓝宝石形成的衬底110上生长的时候,在由基于氮化镓的材料形成的发光结构120和衬底120之间的晶格失配是极大的,并且在其间的热膨胀系数的差值是极大的,并且因此,导致结晶性的劣化的位错、回熔、裂缝、凹点、表面形态缺陷等等可能发生。因此,可以形成由AlN形成的缓冲层(未示出)。
包括第一导电型半导体层122、有源层124和第二导电型半导体层126的发光结构120可以被通过,例如,金属有机化学气相沉积(MOCVD)、化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等等形成,但是不受限于此。
由ITO形成的导电层130可以被形成在第二导电型半导体层126上。例如,导电层130可以被生长到大约40nm的厚度。
图10B是图示第一台面区形成过程的图。
如在图10B中示例性地示出的,第一导电型半导体层122的上表面的部分通过执行发光结构120的部分的第一台面蚀刻暴露。在这里,发光结构120的蚀刻部分的厚度t1可以大约是1μm。包括导电层130、第二导电型半导体层126、有源层124和第一导电型半导体层122的第一台面区可以通过第一台面蚀刻形成。
此后,图10C是图示在第二台面蚀刻工艺之后的发光器件的图。
参考图10C,通过第一台面蚀刻工艺暴露的第一导电型半导体层122的部分可以通过第二台面蚀刻工艺形成第二台面区。
通过第二台面蚀刻工艺形成的第二台面区中的第一导电型半导体层122的厚度t2可以大约是2μm。此外,第一导电型半导体层122可以从第二台面区的上表面暴露。
此外,如在图10D中示例性地示出的,第一电极142可以被形成在形成第二台面区的第一导电型半导体层122的上表面的一部分、第一导电型半导体层122的侧表面和与第二台面区具有高度差的第一导电型半导体层122的上表面的一部分上。虽然在图10D中未示出,在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极142可以连接以形成第一电极线。
也就是说,第一电极线可以被在发光器件制造期间在晶片级布线形成工艺中形成。例如,第一电极线可以仅仅通过与第二台面区具有高度差的第一导电型半导体层122上的第一电极的连接部分形成。
图10E是图示绝缘层150形成的图。
绝缘层150被形成在除导电层130的敞开部分之外的发光结构120上、第一电极142上和邻近的发光器件之间的隔离区上。
绝缘层150可以沿着第一电极142和发光结构120的形状形成。因此,绝缘层150的高度差可以在没有形成第一电极的第二台面区中暴露的第一导电型半导体层的一部分处形成。
绝缘层150可以通过诸如沉积的方法生长,并且例如由聚酰亚胺形成。此外,绝缘层150可以被形成为具有分布的布拉格反射器(DBR)结构。
此外,如在图10F中示例性地示出的,第二电极146和从第二电极146延伸的第二电极线可以生长在导电层130的暴露的中央区域和绝缘层150上。
第二电极线可以由与第二电极146相同的电极材料形成,并且以晶片级通过图形化工艺形成。
此后,如在图10G中示例性地示出的,形成发光器件阵列的过程通过将发光器件粘合到电路板200执行。树脂层210可以填充在电路板200和发光器件之间的空间。
在该实施例中,第一电极线和第二电极线被以晶片级形成,并且第一和第二电极线可以延伸到一侧,并且被导电连接到电路板200。在这里,各向异性的导电薄膜(ACF)可被用于将延伸的电极线连接到电路板200。
如在图10H中示例性地示出的,衬底110可以被除去。
例如,如果衬底110是蓝宝石(Al2O3)衬底,激光剥离(LLO)方法被用于除去衬底110,并且如果衬底110是硅衬底,化学剥离(CLO)方法被用于除去衬底110。本公开不受限于此,并且可以使用各种的干法和湿法蚀刻。
例如,在LLO方法的情况下,具有指定波长的准分子激光光束被沿着衬底110的方向聚焦和辐射,热能被集中在衬底110和发光结构120之间的交界面,该交界面被分解成镓和氮分子,并且因此,衬底110在激光束通过的区域中瞬间被从发光结构120除去。
在除去衬底110之后,暴露的第一导电型半导体层122的一部分可以被除去。第一导电型半导体层122的下表面的一部分(衬底110被从其分离)可以通过蚀刻工艺除去,例如,直到第一电极142被暴露于外部为止。
在这里,第一导电型半导体层122的除去的部分的厚度可以是2μm至3μm。
除电路板200之外的发光器件阵列的高度可以是几μm,并且一个发光器件的水平和垂直长度可以小于100μm。例如,发光器件可以具有82μm的水平长度和30μm的垂直长度的矩形形状。
多个发光器件可以被以行和列布置以便于对应各种显示装置的像素。例如,400个发光器件可以被布置在水平方向上,并且1080个发光器件可以被布置在垂直方向上,从而形成显示装置的像素。
由于其发光器件的小尺寸,依照以上描述的实施例的发光器件阵列可以被用于需要精确度的装置,并且允许以晶片级实现用于供电的布线工艺,从而提升由于在与电路板200的粘合工艺中降低的生产率。
依照以上描述的实施例的发光器件阵列可以被包括在可穿戴设备中。
图11是图示包括依照一个实施例的发光器件阵列的智能手表300的图。
智能手表300可以执行与外部数字设备配对,并且外部数字设备可以是数字设备,外部数字设备可以执行与智能手表300的通信连接,例如,包括在这个图中示出的智能电话400、笔记本410和互联网协议电视(IPTV)420。
以上描述的发光器件阵列310可以被用作智能手表300的光源,智能手表300由于FPCB的柔性可以是在用户的手腕上可佩带的,并且由于发光器件的精细尺寸,发光器件阵列310可以实现精细像素。
在下文中,将描述图像显示装置和包括依照该实施例的上述的发光器件阵列的照明装置。
在依照该实施例的发光器件阵列中,光学构件,诸如导光板、棱镜片、扩散片等等可以被布置在发光器件的光路中。发光器件阵列310、衬底和光学构件可以起背光单元的作用。
此外,可以实现显示装置、指示装置和包括依照该实施例的发光器件阵列的照明装置。
在这里,显示装置可以包括底盖、布置在底盖上的反射板、布置在发光的发光器件阵列和反射板前面,并且在前向引导从发光器件阵列发出的光的导光板、包括布置在导光板前面的棱镜片的光学片、布置在光学片前面的显示面板、连接到显示面板并且提供图像信号给显示面板的图像信号输出电路,和布置在显示面板前面的滤色镜。在这里,底盖、反射板、发光器件阵列、导光板和光学片可以形成背光单元。
此外,照明装置可以包括:包含基板和依照该实施例的发光器件阵列的光源模块;散发从光源模块产生的热的热沉;以及处理或者转换从外部提供的电信号,然后将处理或者转换的电信号提供给光源模块的电源单元。例如,照明装置可以包括灯、头灯或者街灯。
以上描述的图像显示装置或者照明装置包括依照上述的实施例的发光器件阵列,并且由于发光器件阵列的柔性,从而可以具有小的尺寸,并且降低在设计时的限制。
如从以上的描述中清晰可见的,在发光器件阵列和依照实施例的照明装置中,电极线图案以晶片级通过相应的发光器件的连接电极形成,并且从而可以容易地实现与电路板的粘合工艺,并且降低在除去衬底以在其上生长发光器件的过程中对半导体层的损坏,并且从而可以提升生产率。
虽然已经参考其许多说明性的实施例描述实施例,应该理解的是,很多其它的修改和实施例可以由那些本领域技术人员设计,其将落在本公开的原理的精神和范围内。尤其是,在该公开、附图和所附的权利要求的范围内的主题组合方案的构成部分和/或方案中,各种变化和修改是可能的。除了在构成部分和/或方案中的变化和改进之外,对于本领域技术人员来说选择性的使用也将是显而易见的。
Claims (10)
1.一种发光器件,包括:
包括第一导电型半导体层、布置在所述第一导电型半导体层上的有源层和布置在所述有源层上的第二导电型半导体层的发光结构;
导电接触所述第一导电型半导体层的第一电极;
布置在所述发光结构的一部分和所述第一电极上的绝缘层;和
导电接触所述第二导电型半导体层的第二电极,
其中所述第一电极包括从所述第一导电型半导体层的侧表面突出的第一部分。
2.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一导电型半导体层包括第一台面区和第二台面区,并且所述有源层和所述第二导电型半导体层被布置在所述第一台面区上。
3.根据权利要求2所述的发光器件,其中所述第一电极的第一部分从所述第一导电型半导体层的所述第二台面区的侧表面突出。
4.根据权利要求2所述的发光器件,其中所述第一电极进一步包括:布置在所述第一导电型半导体层的所述第二台面区的侧表面上的第二部分。
5.根据权利要求2所述的发光器件,其中所述第一电极进一步包括:布置在所述第一导电型半导体层的所述第二台面区的上表面上的第三部分。
6.根据权利要求1所述的发光器件,其中所述第一电极的第一部分的下表面的高度与所述第一导电型半导体层的底表面的高度相同。
7.一种发光器件阵列,包括:
电路板;
布置在所述电路板上的多个发光器件,每个发光器件包括发光结构,所述发光结构包括:第一导电型半导体层、有源层和第二导电型半导体层,导电接触所述第一导电型半导体层的第一电极和导电接触所述第二导电型半导体层的第二电极,所述第一电极包括从所述第一导电型半导体层的侧表面突出的第一部分;
布置在所述发光结构的一部分和所述第一电极上的绝缘层;
填充在所述电路板和所述发光器件之间的空间的绝缘树脂层;
导电接触所述发光器件当中在第一方向上相互邻近的发光器件的第一电极的至少一根第一电极线;和
导电接触所述发光器件当中在与所述第一方向相交的第二方向上相互邻近的发光器件的第二电极的至少一根第二电极线。
8.根据权利要求7所述的发光器件阵列,其中:
所述发光器件的第一导电型半导体层包括第一台面区和第二台面区,并且所述有源层和所述第二导电型半导体层被布置在所述第一台面区上;以及
所述第一电极的第一部分从所述第一导电型半导体层的所述第二台面区的侧表面突出。
9.根据权利要求7所述的发光器件阵列,其中所述至少一根第一电极线的下表面接触所述第一电极的所述第一部分的上表面。
10.根据权利要求8所述的发光器件阵列,其中:
所述第一电极进一步包括:布置在所述第一导电型半导体层的所述第二台面区的所述侧表面上的第二部分;以及
至少一根电极线接触所述第一电极的所述第二部分的至少一部分区域。
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