CN109935609A - 微型化发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型化发光装置，其包括源极线、地线、主发光二极管，及备援发光二极管。主发光二极管包括第一电极和第二电极，备援发光二极管包括第三电极和第四电极。当主发光二极管能正常点亮时，第一电极电性连接至源极线，第二电极电性连接至地线，而第三电极和第四电极至少其中之一和源极线与地线都电性分离。当主发光二极管无法正常点亮时，第一电极和第二电极至少其中之一和源极线与地线都电性分离，第三电极电性连接至源极线，且第四电极电性连接至地线。因此，本发明提供一种具修补架构的微型化发光装置，除了具有低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、寿命较长，及高效率等优点之外，也能透过修补来提升制程良率。

Description

微型化发光装置

技术领域

本发明涉及一种微型化发光装置，尤其涉及一种具修补架构的微型化发光二极管装置。

背景技术

相较于传统的白炽灯泡，发光二极管(light emitting diode,LED)具有耗电量低、组件寿命长、体积小、无须暖灯时间和反应速度快等优点，并可配合应用需求而制成极小或阵列式的组件。除了户外显示器、交通号志灯之外、各种消费性电子产品，例如移动电话、笔记本电脑或电视的液晶显示屏幕背光源之外，发光二极管也广泛地被应用于各种室内室外照明装置，以取代日光灯管或白炽灯泡等。

传统的LED阵列典型地为毫米(mm)等级的尺寸，最新微型化发光二极管(microLED)阵列能将体积降到微米(μm)等级的尺寸，并承继了LED的特性，包括低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、寿命较长，以及高效率等优点。微型化LED制程包括首先将LED结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化，使其尺寸只在1～10μm左右，随后将微型化LED批量式转移至电路基板上，再利用物理沉积制程完成保护层与上电极，最后进行上基板的封装。由于微型化LED制程较复杂，如何透过修补来提升良率是重要课题。

发明内容

鉴于上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种具修补架构的微型化发光装置，除了具有低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、寿命较长，以及高效率等优点之外，也能透过修补来提升制程良率。

为达到上述目的，本发明公开一种微型化发光装置，其包括一源极线、一地线、一主发光组件，以及一备援发光组件。所述主发光组件包括一第一电极和一第二电极，其中当所述主发光组件能正常点亮时，所述第一电极电性连接至所述源极线，且所述第二电极电性连接至所述地线；当所述主发光组件无法正常点亮时，所述第一电极和所述第二电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离。所述备援发光组件包括一第三电极和一第四电极，其中当所述主发光组件能正常点亮时，所述第三电极和所述第四电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离；当所述主发光组件无法正常点亮时，所述第三电极电性连接至所述源极线，且所述第四电极电性连接至所述地线。

为达到上述目的，本发明另公开一种微型化发光装置，其包括一源极线、一地线、一主发光组件、一备援发光组件，以及一导电材料。所述主发光组件包括一第一电极和一第二电极，其中当所述第一主发光组件能正常点亮时，所述第一电极电性连接至所述源极线，且所述第二电极电性连接至所述地线；当所述第一主发光组件无法正常点亮时，所述第一电极和所述源极线与所述地线都电性分离，且所述第二电极和所述源极线与所述地线都电性分离。所述备援发光组件包括一第三电极和一第四电极，在当所述第一主发光组件无法正常点亮时设置于所述主发光组件上。所述导电材料用来将所述第三电极电性连接至所述源极线，以及将所述第四电极电性连接至所述地线。

为达到上述目的，本发明另公开一种制造和修补微型化发光装置的方法，其包括制作包括一第一电极和一第二电极之一主发光组件，再将所述主发光组件转移设置于一基板上；制作包括一第三电极和一第四电极之一备援发光组件，再将所述备援发光组件转移设置于所述基板上；当所述主发光组件能正常点亮时，将所述第一电极电性连接至一源极线，将所述第二电极电性连接至一地线，且将所述第三电极和所述第四电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离；以及当所述主发光组件无法正常点亮时，将所述第一电极和所述第二电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离，将所述第三电极电性连接至所述源极线，且将所述第四电极电性连接至所述地线。

为达到上述目的，本发明另公开一种制造和修补微型化发光装置的方法，其包括制作包括一第一电极和一第二电极之一主发光组件；制作包括一第三电极和一第四电极之一备援发光组件；将所述主发光组件转移设置于一基板上；当所述主发光组件能正常点亮时，将所述第一电极电性连接至一源极线，且将所述第二电极电性连接至一地线；当所述主发光组件无法正常点亮时，将所述第一电极和所述第二电极和所述源极线与所述地线都电性分离；将所述备援发光组件转移设置于所述主发光组件上；以及设置一导电材料以将所述第三电极电性连接至所述源极线，以及将所述第四电极电性连接至所述地线。

附图说明

图1A为本发明实施例中一微型化发光装置的结构示意图。

图1B为本发明实施例中微组件阵列装置修补方式的示意图。

图2A为本发明另一实施例中一微型化发光装置的结构示意图。

图2B为本发明另一实施例中微组件阵列装置修补方式的示意图。

图3A为本发明另一实施例中一微型化发光装置的结构示意图。

图3B、3C和3D为本发明另一实施例中微组件阵列装置修补方式的示意图。

其中，附图标记说明如下：

10、11、12 主发光组件

12、22 P型半导体层

14、24 N型半导体层

16、26 P电极

15、25 发光层

18、28 N电极

20 备援发光组件

30 源极线

40 地线

35 导电材料

50 基板

100、200、300 微型化发光装置

具体实施方式

图1A为本发明实施例中一微型化发光装置100的结构示意图，其中左方为微型化发光装置100的剖面图，而右方为微型化发光装置100上视图。微型化发光装置100采用薄膜化、微小化与阵列化的设计，其包括多个主发光组件(为了简化说明只显示单一主发光组件10)、至少一备援(redundant)发光组件20、一源极线30，以及一地线40。

主发光组件10和备援发光组件20是利用P型半导体和N型半导体元素的结合所制成的发光组件，在制作完成后再批量式转移设置于一基板50上。在组件正常状态下，当分别在P电极施加正电压和在N电极施加负电压时，顺向电压会让电子由N区流向P区，电洞则由P区流向N区，电子与电洞于发光层的PN接面结合而产生光源。在本发明实施例中，主发光组件10和备援发光组件20可为微型化LED组件。主发光组件10包括一P型半导体层12、一N型半导体层14、一P电极16、一N电极18，以及一发光层15，其中P电极16电性连接至源极线30，而N电极18电性连接至地线40。备援发光组件20包括一P型半导体层22、一N型半导体层24、一P电极26、一N电极28，以及一发光层25，其中P电极26电性连接至源极线30，但N电极28和地线40为电性分离。

图1B为本发明实施例中微型化发光装置100修补方式的示意图，其中左方为进行修补时微型化发光装置100的剖面图，右方为进行修补时微型化发光装置100上视图，而闪电记号代表进行修补的处。为了说明目的，假设在图1A中主发光组件10出现异常，在通电后无法顺利点亮，而正常状态的备援发光组件20则因N电极28无法通电而尚未点亮。如图1B所示，首先本发明可使用雷射修补技术来打断主发光组件10的P电极16和源极线30之间的导通路径，如此可避免有瑕疵的主发光组件10产生漏电流。接着，本发明可使用雷射修补技术来打通备援发光组件20的N电极28和地线40之间的导通路径，如此正常状态的备援发光组件20在通电后即可被点亮，进而取代有瑕疵的主发光组件10。

图2A为本发明另一实施例中一微型化发光装置200的结构示意图，其中左方为微型化发光装置200的剖面图，而右方为微型化发光装置200上视图。微型化发光装置200采用薄膜化、微小化与阵列化的设计，其包括多个主发光组件(为了简化说明只显示单一主发光组件10)、至少一备援发光组件20、一源极线30，以及一地线40。

主发光组件10和备援发光组件20是利用P型半导体和N型半导体元素的结合所制成的发光组件，在制作完成后再批量式转移设置于一基板50上。在组件正常状态下，当分别在P电极施加正电压和在N电极施加负电压时，顺向电压会让电子由N区流向P区，电洞则由P区流向N区，电子与电洞于发光层的PN接面结合而产生光源。在本发明实施例中，主发光组件10和备援发光组件20可为微型化LED组件。主发光组件10包括一P型半导体层12、一N型半导体层14、一P电极16、一N电极18，以及一发光层15，其中P电极16电性连接至源极线30，而N电极18电性连接至地线40。备援发光组件20包括一P型半导体层22、一N型半导体层24、一P电极26、一N电极28，以及一发光层25，其中N电极28电性连接至地线40，但P电极26和源极线30为电性分离。

图2B为本发明实施例中微型化发光装置200修补方式的示意图，其中左方为进行修补时微型化发光装置200的剖面图，右方为进行修补时微型化发光装置200上视图，而闪电记号代表进行修补的处。为了说明本发明修补架构，假设在图2A中主发光组件10出现异常，在通电后无法顺利点亮，而正常状态的备援发光组件20则因P电极26无法通电而尚未点亮。如图2B所示，首先本发明可使用雷射修补技术来打断主发光组件10的N电极18和地线40之间的导通路径，如此可避免有瑕疵的主发光组件10产生漏电流。接着，本发明可使用雷射修补技术来打通备援发光组件20的P电极26和源极线30之间的导通路径，如此正常状态的备援发光组件20在通电后即可被点亮，进而取代有瑕疵的主发光组件10。

图3A为本发明另一实施例中一微型化发光装置300的结构示意图，其中左方为微型化发光装置300的剖面图，而右方为微型化发光装置300上视图。微型化发光装置300采用薄膜化、微小化与阵列化的设计，其包括多个主发光组件(为了简化说明只显示单两个主发光组件11和12)、一源极线30，以及一地线40。

主发光组件11和12是利用P型半导体和N型半导体元素的结合所制成的发光组件，在制作完成后再批量式转移设置于一基板50上。在组件正常状态下，当分别在P电极施加正电压和在N电极施加负电压时，顺向电压会让电子由N区流向P区，电洞则由P区流向N区，电子与电洞于发光层的PN接面结合而产生光源。在本发明实施例中，主发光组件11和12可为微型化LED组件，包括一P型半导体层12、一N型半导体层14、一P电极16、一N电极18，以及一发光层15，其中P电极16电性连接至源极线30，而N电极18电性连接至地线40。

第3B～3D图为本发明实施例中微型化发光装置300修补方式的示意图，其中左方为进行修补时微型化发光装置300的剖面图，右方为进行修补时微型化发光装置300上视图，而闪电记号代表进行修补的处。为了说明本发明修补架构，假设图3A中主发光组件11出现异常，在通电后无法顺利点亮，而正常状态的主发光组件12在通电后可顺利被点亮。首先如图3B所示，本发明可使用雷射修补技术来打断主发光组件11的P电极16和源极线30之间的导通路径，以及打断主发光组件11的N电极18和地线40之间的导通路径，如此可避免有瑕疵的主发光组件11产生漏电流。接着如第3C图所示，本发明可在主发光组件11上方放置一备援发光组件20，其中备援发光组件20可在制作完成后再转移设置于主发光组件11上方，其包括一P型半导体层22、一N型半导体层24、一P电极26、一N电极28，以及一发光层25。接着如第3D图所示，本发明可在备援发光组件20打上导电材料35，使得P电极26和N电极28能分别电性连接至源极线30和地线40。如此一来，备援发光组件20在通电后即可被点亮而取代有瑕疵的主发光组件11。

在本发明一实施例中，导电材料35可为钽、钼或钨等金属材料，透过雷射金属转移(laser metal transfer,LMT)制程技术打在备援发光组件20的电极上。在本发明另一实施例中，导电材料35可为四羰基镍(Ni(CO)4),五羰基铁(Fe(CO)5),六羰基铬(Cr(CO)6),六羰基钼(Mo(CO)6)或六羰基钨(W(CO)6)等金属混和材料，透过雷射化学气相沉(laserchemical vapor deposition,LCVD)制程技术打在备援发光组件20的电极上。然而，导电材料35的材质并不限定本发明的范畴。

综上所述，本发明提供一种具修补架构的微型化发光装置，除了具有低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、寿命较长，以及高效率等优点之外，亦能透过修补来提升制程良率。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一微型化发光装置，其特征在于，包括：

一源极线；

一地线；

一主发光组件，其包括一第一电极和一第二电极，其中：

当所述主发光组件能正常点亮时，所述第一电极电性连接至所述源极线，且所述第二电极电性连接至所述地线；

且

当所述主发光组件无法正常点亮时，所述第一电极和所述第二电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离；以及

一备援发光组件，其包括一第三电极和一第四电极，其中：

当所述主发光组件能正常点亮时，所述第三电极和所述第四电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离；且

当所述主发光组件无法正常点亮时，所述第三电极电性连接至所述源极线，且所述第四电极电性连接至所述地线。

2.如权利要求1所述的微型化发光装置，其特征在于：

所述主发光组件另包括：

具一第一参杂类型的一第一半导体层，且所述第一电极设置于所述第一半导体层上；

一第一发光层，设置于所述第一半导体层上；

具一第二参杂类型的一第二半导体层，设置于所述第一发光层上，且所述第二电极设置于所述第二半导体层上；

所述备援发光组件另包括：

具所述第一参杂类型的一第三半导体层，且所述第三电极设置于所述第三半导体层上；

一第二发光层，设置于所述第三半导体层上；

具所述第二参杂类型的一第四半导体层，设置于所述第二发光层上，且所述第四电极设置于所述第四半导体层上；

且

所述主发光组件和所述备援发光组件是在制作完成后再转移设置于一基板上。

3.如权利要求1所述的微型化发光装置，其特征在于，所述主发光组件和所述备援发光组件为微型化发光二极管。

4.一微型化发光装置，其特征在于，包括：

一源极线；

一地线；

一主发光组件，其包括一第一电极和一第二电极，其中：

当所述第一主发光组件能正常点亮时，所述第一电极电性连接至所述源极线，且所述第二电极电性连接至所述地线；且

当所述第一主发光组件无法正常点亮时，所述第一电极和所述源极线与所述地线都电性分离，且所述第二电极和所述源极线与所述地线都电性分离；以及

一备援发光组件，其包括一第三电极和一第四电极，在当所述第一主发光组件无法正常点亮时设置于所述主发光组件上；以及

一导电材料，用来将所述第三电极电性连接至所述源极线，以及将所述第四电极电性连接至所述地线。

5.如权利要求4所述的微型化发光装置，其特征在于：

所述主发光组件另包括：

具一第一参杂类型的一第一半导体层，且所述第一电极设置于所述第一半导体层上；

一第一发光层，设置于所述第一半导体层上；

具一第二参杂类型的一第二半导体层，设置于所述第一发光层上，且所述第二电极设置于所述第二半导体层上；

所述备援发光组件另包括：

具所述第一参杂类型的一第三半导体层，设置于所述主发光组件上，且所述第三电极设置于所述第三半导体层上；

一第二发光层，设置于所述第三半导体层上；以及

具所述第二参杂类型的一第四半导体层，设置于所述第二发光层上，且所述第四电极设置于所述第四半导体层上；

所述主发光组件是在制作完成后再转移设置于一基板上；而

所述备援发光组件是在制作完成后再转移设置于所述主发光组件上。

6.如权利要求4所述的微型化发光装置，其特征在于，所述主发光组件和所述备援发光组件为微型化发光二极管。

7.一种制造和修补微型化发光装置的方法，其特征在于，包括：

制作包括一第一电极和一第二电极的一主发光组件，再将所述主发光组件转移设置于一基板上；

制作包括一第三电极和一第四电极的一备援发光组件，再将所述备援发光组件转移设置于所述基板上；

当所述主发光组件能正常点亮时，将所述第一电极电性连接至一源极线，将所述第二电极电性连接至一地线，且将所述第三电极和所述第四电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离；以及

当所述主发光组件无法正常点亮时，将所述第一电极和所述第二电极至少其中之一和所述源极线与所述地线都电性分离，将所述第三电极电性连接至所述源极线，且将所述第四电极电性连接至所述地线。

8.如权利要求7所述的方法，其特征在于：

制作所述主发光组件包括：

在具一第一参杂类型的一第一半导体层上设置一第一发光层和所述第一电极；

在所述第一发光层上设置具一第二参杂类型的一第二半导体层；以及

在所述第二半导体层上设置所述第二电极；且

制作所述备援发光组件包括：

在具所述第一参杂类型的一第三半导体层上设置一第二发光层和所述第三电极；

在所述第二发光层上设置具所述第二参杂类型的一第四半导体层；以及

在所述第四半导体层上设置所述第四电极。

9.一种制造和修补微型化发光装置的方法，其特征在于，包括：

制作包括一第一电极和一第二电极的一主发光组件；

制作包括一第三电极和一第四电极的一备援发光组件；

将所述主发光组件转移设置于一基板上；

当所述主发光组件能正常点亮时，将所述第一电极电性连接至一源极线，且将所述第二电极电性连接至一地线；

当所述主发光组件无法正常点亮时，将所述第一电极和所述第二电极和所述源极线与所述地线都电性分离；

将所述备援发光组件转移设置于所述主发光组件上；以及

设置一导电材料以将所述第三电极电性连接至所述源极线，以及将所述第四电极电性连接至所述地线。

10.如权利要求9所述的方法，其特征在于：

制作所述主发光组件包括：

在具一第一参杂类型的一第一半导体层上设置一第一发光层和所述第一电极；

在所述第一发光层上设置具一第二参杂类型的一第二半导体层；以及

在所述第二半导体层上设置所述第二电极；且

制作所述备援发光组件包括：

在具所述第一参杂类型的一第三半导体层上设置一第二发光层和所述第三电极；

在所述第二发光层上设置具所述第二参杂类型的一第四半导体层；以及

在所述第四半导体层上设置所述第四电极。