CN112930604B - 一种发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明提供如下发光二极管，其包括透明衬底，透明衬底的第一表面包括半导体发光序列覆盖的第一区域以及第二区域；半导体发光序列包括第一导电型半导体层、发光层以及第二导电类型半导体层，第一导电型半导体层一表面具有发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；绝缘介质层，覆盖半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；半导体发光序列的周边沿着一环绕方向依次包括为第一、第二、第三和第四边缘；所述透明衬底第一表面的第二区域在半导体发光序列的第一、第二、第三和第四边缘周围分别具有W1、W2、W3和W4四个宽度；第一电极电连接区域位于部分的第一边缘以及部分的第二边缘，W1大于W3。

Description

一种发光二极管
技术领域
本发明涉及一种小型发光二极管。
背景技术
随着LED发光二极管成本的下降和技术的进步，再加上最近LED照明行业增长乏力，国内外LED发光二极管和封装巨头纷纷开始寻找新的市场增长点，小尺寸的LED作为市场前景广阔的新技术，近两年尤其受关注，其中100微米以下尺寸的无透明衬底支撑的LED目前因为存在技术路线不确定和成本较高的原因，短时间内难以大规模商业化，而有透明衬底支撑的小尺寸LED作为小间距LED产品的延伸和100微米以下尺寸的无基板的LED的前奏，已经开始在LCD背光和RGB显示产品开始出货，例如已经量产出货的P0.9的有透明衬底如蓝宝石支撑的小尺寸LED因为所使用的发光二极管、设备、制程均是承接至小间距LED显示屏，因此有效保证产品的高性价比和量产可行性。
其中一种有透明衬底支撑的小尺寸LED的结构如图1所示，为一小尺寸倒装LED的结构，包括透明衬底100、透明衬底100的第一表面上承载半导体发光序列（102、103、104）以及半导体发光序列周围的衬底露出的一定宽度的边缘，衬底第一表面露出的一定宽度的边缘用于激光隐切和切割，图2示出了平面示意图，边缘的具有个宽度：W1、W2、W3、W4，通常W1=W2=W3=W4。透明衬底100露出的边缘以及半导体发光序列的表面会覆盖一层绝缘介质层。然而，受限于目前隐切工艺以及劈裂工艺所需的切割道宽度，至少为10微米。随着LED发光二极管的尺寸缩小，透明衬底在发光半导体序列周围露出的边缘区域的面积占比会相对较大，衬底露出的边缘形成的光吸收面积（绝缘层吸收光）或光反射区域面积（绝缘介质层为反射层的情况）占比也会相应较大，导致半导体发光序列侧壁发出的光到达衬底的第一表面亮度损失严重。
发明内容
基于本发明的目的，提供如下具有小发光面积，发光亮度提升的第一种发光二极管，其包括：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；
透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；
半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；
第一导电型半导体层的一表面包括：发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；
绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；
自第二导电型半导体层俯视，半导体发光序列的周边沿着一环绕方向依次包括为第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘；
所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；
其特征在于：所述第一导电型半导体层的第一电极电连接区域位于部分的第一边缘以及至少部分的第二边缘，W1大于W3。
优选地，所述W1+W3为10~50微米，所述W2+W4为10~50微米。
优选地，所述半导体发光序列的第一边缘的边长大于等于第二边缘的边长。
优选地，所述的W1为10~30微米。
优选地，所述W3介于0~5或5~20微米之间。
优选地，所述的W1：W3为（2~40）：1。
优选地，所述第一导电型半导体层的第一电极电连接区域位于部分的第一边缘以及部分的第二边缘，未位于所述第三边缘和所述第四边缘，W1大于W3且W2大于等于W4。
更优选地，所述的W2为10~30微米。
更优选地，所述Ｗ4介于0~5或5~20微米之间。
更优选地，所述的W2：W4为（2~40）：1。
本发明同时提供如下具有小发光面积，发光亮度提升的第二种发光二极管，其包括：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；
透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；
半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；
第一导电型半导体层的一表面包括发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；
绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；
自第二导电型半导体层俯视，半导体发光序列的周边沿着一环绕方向依次包括为第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘；
所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；
其特征在于：所述第一导电型半导体层的第一电极电连接区域位于第一边缘、全部第二边缘以及部分的第三边缘，W2大于W4。
优选地，W1大于等于W3，W2大于W4。
优选地，所述的半导体发光序列的第一边缘的边长大于等于第二边缘的边长。
优选地，所述的W2为10~30微米。
优选地，所述Ｗ4介于0~5或5~20微米之间。
优选地，所述的W1为10~30微米。
优选地，所述的W2：W4为（2~40）：1。
更优选地，第一种或第二种发光二极管具备如下至少之一的特征：
所述的透明衬底的第一表面的第一区域与透明衬底的第一表面的面积的比例为40%~90%。
所述的透明衬底的第一表面的边缘的边长介于200~300微米或100~200微米或40~100微米。
所述的透明衬底包括第二表面，与第一表面相对，第二表面为主要出光面。
所述的绝缘介质层包括多层绝缘介质层或一单层绝缘介质层，多层绝缘介质层优选的为DBR层或所述的单层的绝缘介质层的厚度为2微米以上。
所述的绝缘介质层覆盖在半导体发光序列的顶表面的厚度不同于覆盖在半导体发光序列的侧壁的厚度。
所述的绝缘介质层覆盖在半导体发光序列的侧壁的厚度为覆盖在半导体发光序列的顶表面的厚度的40~90%。
所述的第二导电型半导体层的表面还包括透明电极层。
所述的半导体发光序列直接生长在透明衬底的第一表面，或者通过透明键合层键合在透明衬底的第一表面。
绝缘介质层覆盖所述至少部分透明衬底第一表面的第二区域。
本发明同时提供一种发光二极管封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为前述的第一种或第二种发光二极管。
本发明同时提供如下一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多行和多列发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为前述第一种或第二种发光二极管。
本发明同时提供提供如下一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多个发光二极管，其特征在于，多个发光二极管为多行和多列，每一个发光二极管包括：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；
透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；
半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；
第一导电型半导体层的一表面包括发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；
绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；
所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；
其特征在于：最靠近安装基板的一边侧的一列的发光二极管具有半导体发光序列的第三边缘平行于且相较于其它边缘最靠近于安装基板的所述一边侧，且W1大于W3。
优选地，最靠近安装基板的另一边侧的一行的发光二极管具有半导体发光序列的第四边缘平行于且相较于其它边缘最靠近于安装基板的所述另一边侧，且W2大于W4。
优选地，所述W1+W3为10~50微米，所述W2+W4为10~50微米。
优选地，所述的W1为10~30微米，所述的W3介于0~5或5~20微米之间。
优选地，所述的W1：W3为（2~40）：1。
优选地，所述的W2为10~30微米，所述Ｗ4介于0~5或5~20微米之间。
优选地，所述的W2：W4为（2~40）：1。
优选地，所述的半导体发光序列的第一边缘的边长大于等于第二边缘的边长。
优选地，所述多列发光二极管至少包括一列红光发光二极管、一列绿光发光二极管和一列蓝光发光二极管。
优选地，所述的多行以及多列发光二极管都是蓝光发光二极管。
优选地，所述的安装基板上包括两水平边侧和两纵向边侧，发光二极管沿着所述的安装基板的水平边侧排列为多行，沿着所述的安装基板的纵向边侧排列为多列；第一列的发光二极管和最后一列发光二极管分别以半导体发光序列的第三边缘最靠近且平行于所述安装基板的两水平边侧，第一行的发光二极管和最后一行发光二极管分别以半导体发光序列的第四边缘最靠近且平行于所述安装基板的两纵向边侧排列。
本发明同时提供如下一种RGB显示装置，其特征在于：包括前述的发光二极管模组拼接在一起。
本发明同时提供如下一种背光显示屏，其特征在于：包括前述的发光二极管模组拼接在一起形成背光光源。
本发明将通过实施例进行详细说明本发明的有益效果。
附图说明
附图1为背景技术中提到的发光二极管的剖面示意图。
附图2为背景技术中提到的发光二极管的平面示意图。
附图3~4为实施例一中所提及的发光二极管的结构示意图，图3为平面示意图，图4为沿着图3的平面示意图上虚线位置获得的剖面示意图。
附图5为发光二极管的发光半导体序列覆盖在透明衬底的第一表面的水平截面面积占比与发光二极管的透明衬底的第一表面水平截面面积关系曲线图。
附图6~16为实施例二中所提及的发光二极管的制作工艺流程的结构示意图。其中，图7为图8所示平面图沿着虚线位置纵向的剖面图；图9为图10所示的平面图沿着虚线位置纵向的剖面图；其中图13为平面示意图，图12为图13中虚线获得的剖面示意图。图15为图14中任意两个半导体发光序列支撑在未分离的透明衬底上的剖面结构示意图。图16为图14中圈中的一个半导体发光序列支撑在已经分离的单独的透明衬底上的剖面示意图。
附图17为封装结构示意图。
附图18为实施例二中所提及的发光二极管的平面结构示意图。
附图19为实施例三中所提及的背光显示屏。
附图20~22为实施例三中所提及的背光显示屏用的封装模组拼接在背光板上的平面示意图。
附图23~24为施例三中所提及的发光二极管平面图以及剖面示意图。
附图标记：
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具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的下述实施例中，涉及到表示方位的词，例如，“上”、“下”、“左”、“右”、“水平”、“垂直”等，仅仅是为了使本领域技术人员更好地理解本发明，而不能被理解为限定本发明。
实施例一
本发明提供如下一种具有小发光面积，发光亮度提升的发光二极管10，如图3所示的剖面示意图，其包括如下堆叠层：透明衬底100、半导体发光序列、绝缘介质层106、第一电极107和第二电极108。
下面针对各结构堆叠层进行详细描述。
其中，如图3所示，透明衬底100可为绝缘性基板或导电性基板。透明衬底100可为使半导体发光序列生长的生长基板，如蓝宝石基板，也可以是半导体发光序列透明键合层键合在透明基板100上。透明衬底100包括第一表面、第二表面以及侧壁，其中第一表面和第二表面相对，透明衬底100包括至少形成在第一表面的至少一部分区域的多个突起。例如，透明衬底100可以为经图案化的蓝宝石基板。
发光二极管可为具有较小的水平面积的小型发光二极管，发光二极管的尺寸可以通过透明衬底的第一表面的尺寸反映，例如透明衬底100的第一表面的边长尺寸优选地小于等于300微米，较佳地，介于100~300微米之间，或者100~200微米，或为100微米以下更小的尺寸，优选的介于40微米~100微米之间。透明衬底第一表面的水平面积（水平截面面积）为90000平方微米以下，或者较小的如10000平方微米以上50000微米以下，或者10000平方微米以下，2000平方微米以上（例如40微米*60微米)。所述的透明衬底100的厚度介于40~150微米之间，较厚的情况为80~150微米，较薄的情况为40微米~80微米。半导体发光序列的厚度介于1~10微米之间。本实施例的发光二极管具有上述水平面积及厚度，因此所述发光二极管可容易地应用到要求小型和或薄型发光装置的各种电子装置。
所述透明衬底100第一表面部分区域被半导体发光序列覆盖，因此透明衬底100第一表面被划分为内部被半导体发光序列覆盖的第一区域和半导体发光序列周围的第二区域。发光二极管因为制造过程中为衬底分离工艺如激光隐切以及劈裂预留了一定宽度的切割道，切割道经过分离工艺处理后形成发光半导体序列周围的透明衬底100的第一表面第二区域。切割道的宽度至少10微米，至多50微米。
透明衬底100的第二表面为发光二极管的出光面，且为主要出光区域。
透明衬底100的第一表面的第二区域未被半导体发光序列覆盖，即在半导体发光元件制作过程中，半导体发光序列在衬底经过分离之前就已经在衬底表面进行分离，露出透明衬底100的第一表面的第二区域，可以降低半导体发光序列在衬底上产生的应力，从而可以促进发光二极管在制造过程中的弯曲减少，防止半导体发光序列受损，提高制作良率。
如图5所示，自第二导电型半导体层俯视，所述的半导体发光序列的覆盖的第一区域小于透明衬底100的第一表面的水平面积。优选的，所述的透明衬底100的第一表面的第一区域的水平截面面积占据透明衬底的第一表面的水平截面面积比例为40%~90%。随着尺寸变小，半导体发光序列的面积占比也相应变小。例如当发光二极管的水平面积即衬底的第一表面的面积为28000平方微米，半导体发光序列的覆盖面积比为86%左右，半导体发光序列周围的衬底的第一表面的第二区域面积占比为14%。
半导体发光序列包括第一导电型半导体层102、发光层103及第二导电型半导体层104，具体的半导体发光序列可包括Ⅲ-Ⅴ型氮化物类半导体，例如可包括如(Al、Ga、In)N的氮化物类半导体或者包括(Al、Ga、In)P的磷化物半导体或者(Al、Ga、In)As的砷化物类半导体。第一导电型半导体层102可包括n型杂质(例如，Si、Ge、Sn)，第二导电型半导体层104可包括p型杂质(例如，Mg、Sr、Ba)。并且，上述杂质类型也可以相反。发光层103可包括多量子阱构造(MQW)，可调节半导体的元素组成比，以便射出所期望的波长。在本实施例中，第二导电型半导体层104可为p型半导体层。
如图4所示，第一导电型半导体层102的第一表面被划分为台面201覆盖的区域和第一电极电连接区域。台面201包括发光层103和发光层103上的第二导电型半导体层104组合。
第一电极电连接区域表面未被台面覆盖，用于第一电极107电连接第一导电型半导体层102，实际的第一电极107在第一导电型半导体层102表面形成的电连接区域面积可小于等于工艺上为位置该电连接区域而暴露的第一导电型半导体层102表面的区域面积。
为了在第二电极108与第二导电型半导体层104之间的电性连接，一接触电极105位于第二导电型半导体层104上。接触电极105可与第二导电型半导体层104欧姆接触。接触电极105可包括透明导电层。透明导电层例如还可包括如氧化铟锡、氧化锌、氧化锌铟锡、氧化铟锌、氧化锌锡、氧化镓铟锡、氧化铟镓、氧化锌镓、铝掺杂氧化锌、氟掺杂氧化锡等的透光性导电氧化物、及如Ni/Au等的透光性金属层中的至少一种。所述导电性氧化物还可包括各种掺杂剂。优选地，接触电极105的厚度是50~300纳米。所述的接触电极105与第二导电型半导体层104的表面接触电阻优选地低于金属电极在第二导电型半导体层104的表面接触电阻，因此可以降低顺向电压（Vf)，提高发光效率。
绝缘介质层106覆盖所述半导体发光序列的顶表面和侧壁以及所述透明衬底100第一表面的第二区域。具体的，当存在接触电极105时，接触电极105以及未被接触电极105覆盖的半导体发光序列的顶表面和侧壁均被绝缘介质层106覆盖。并且绝缘介质层106可进一步至少部分或完全覆盖在透明衬底的第一表面露出的第二区域，可以保证其更稳定的覆盖在半导体发光序列的侧壁，同时防止水汽进入半导体发光序列的周围，降低漏电风险。
优选地，绝缘介质层106为绝缘反射层，覆盖半导体发光序列的顶表面和侧壁，当发光层辐射的光通过接触电极105到达绝缘介质层106的表面时，可通过绝缘介质层106反射大部分的光返回至半导体发光序列中，并且大部分穿过透明衬底的第二表面侧出光，减少光从半导体发光序列表面以及侧壁穿出导致光损失。优选地，绝缘介质层106能够对所述发光层辐射的光到达其表面的至少80%或者进一步的至少90%比例的光强进行反射。绝缘介质层106具体的可包括布拉格反射器。所述布拉格反射器能够以折射率不同的至少两种绝缘介质重复堆叠的方式形成，可形成为4对至20对，例如所述绝缘介质层可包括TiO2、SiO2、HfO2、ZrO2、Nb2O5、MgF2等。在一些实施例中，绝缘介质层106可呈交替地沉积TiO2层/SiO2层。
布拉格反射器的每一层可具有发光层辐射波段的峰值波长的1/4的光学厚度。布拉格反射器的最上部层可由SiNx形成。由SiNx形成的层的防湿性优异，可保护发光二极管免受湿气的影响。
绝缘介质层106包括布拉格反射器的情况下，绝缘介质层106的最下部层可具有提高分布布拉格反射器的膜质量的底层或界面层。例如，绝缘介质层106可包括约0.2~1.0微米厚度的由SiO2形成的界面层及在界面层上按照特定周期堆叠层TiO2/SiO2。
绝缘介质层106也可以仅仅是单独的一层绝缘介质层，优选地，反射率通常会低于布拉格反射层，至少40%的光从该绝缘介质层106射出，优选地，至少1微米或更优选地为2微米以上的厚度，如SiO2，具有防湿性优异，可保护发光二极管免受湿气的影响。
绝缘介质层106具有至少一个第一开口1061和一个第二开口1062，第一电极107和第二电极108形成在绝缘介质层106的表面。第一电极107通过第一开口1061在第一导电型半导体层102的第一电极电接触区域接触形成电性连接，第二电极108通过第二开口1062与第二导电型半导体层102表面的接触电极105接触形成电连接。接触电极105也可以具有一个开口，第二电极108可部分通过接触电极105的所述一个开口与第二导电型半导体层104的表面形成接触。优选的，第二电极108与第二导电型半导体层104之间的电阻高于接触电极105与第二导电型半导体层104的电阻，以尽量减少电流直接在第二电极与第二导电型半导体层104接触的位置拥挤。
如图4所示，自半导体发光序列的顶表面俯视，半导体发光序列的周边沿着一环绕方向依次包括第一边缘E1、第二边缘E2、第三边缘E3和第四边缘E4。
透明衬底100的第一表面的第二区域在半导体发光序列的第一边缘E1、第二边缘E2、第三边缘E3以及第四边缘E4周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4，此处的宽度定义为水平宽度。优选地，第一边缘E1大于等于第二边缘E2的边长，第三边缘E3大于等于第四边缘E4的边长。
根据现有的发光二极管的制作工艺，透明衬底的分离通常采用隐切加劈裂工艺，W1+W3、W2+W4即在透明衬底分离之前相邻半导体发光序列之间的暴露的透明衬底第一表面的切割道的宽度，并且W1+W3以及W2+W4介于10~50微米。
针对小尺寸的发光二极管，为获得第一电极接触区域而需要蚀刻第二导电型半导体层以及发光层以露出部分第一导电型半导体层表面，其中台面形成工艺比开孔工艺获得的发光区域面占比会更大，可提升发光区域面积占比，提高发光亮度。因此本发明将第一电极电连接区域形成在半导体发光序列的边缘位置而非半导体发光序列堆叠层的中间位置，并形成发光层以及第二导电型半导体层组合而成的台面的发光区域。
第一导电型半导体层102的第一电极电连接区域设置为位于部分的第一边缘E1和至少部分的第二边缘E2，即第一电极电连接位置设置在半导体发光序列的边缘位置，可有利于电流在第一电极以及第二电极之间的扩散分布。
作为一个实施例方式，如图4所示，所述第一导电型半导体层102的第一电极电连接区域为一暴露区域，并且仅位于部分第一边缘E1和部分第二边缘E2。即第一导电型半导体层的第一电极电连接区域未延伸至所述第三边缘和第四边缘。
作为一个优选的实施方式，所述的台面为一个。
针对如图4所示的透明衬底支撑的小尺寸发光二极管，由于台面形成的发光区域面积占比较小，台面周围的衬底的第一表面的第二区域占比相对较大，为了降低从台面周围侧壁辐射出去的光到达衬底第一表面的第二区域上因为吸光或反射而造成的光损失，本实施例提供如下改进：透明衬底的第一表面的第二区域沿着半导体发光序列周围的四个边缘具有如下的宽度关系：W1大于W3和或W2大于W4，通过降低W3和或W4的宽度，缩小台面周围的透明衬底的第一表面的第二区域的面积占比，光从台面周围侧壁穿过绝缘介质层到达透明衬底的第一表面的第二区域后发生吸光或反射的比例会降低，直接出光的比例会上升，从而达到透明衬底的第二表面侧的出光亮度提升的目的。
作为一个优选的实施方式，根据目前激光隐切工艺所需的切割道大小，W1或W2大于等于10微米，更优选地，介于10~30微米。
作为一个优选的实施方式，W2或W4小于等于20微米，或者进一步的优选小于等于5微米。
作为一个优选的实施方式，第一边缘周围透明衬底第一表面的第二区域的宽度与第三边缘周围透明衬底第一表面的第二区域的宽度的比值为2~40倍，例如2~10倍，或者10~20倍，或者20~40倍。
作为一个优选的实施方式，第二边缘周围透明衬底第一表面的第二区域的宽度与第四边缘周围透明衬底第一表面的第二区域的宽度的比值为2~10倍，或者10~40倍，或者10~20倍，或者20~40倍。
下面对本实施例的发光二极管的制作工艺进行详细说明。
如图6所示，透明衬底100第一表面包括依次堆叠的第一导电型半导体层102、发光层103和第二导电型半导体层104。
接触电极105为ITO，覆盖在第二导电型半导体层104的表面。
如图7~8所示，通过一次光罩或两次光罩形成掩膜，蚀刻部分接触电极105以及部分第二导电型半导体层104、发光层103，露出部分第一导电类型半导体层102并形成数个台面，数个台面包括发光层103和第二导电型半导体层104以及接触电极105。
如8~9所示，通过一次光罩形成掩膜，沿着相邻台面之间的第一导电型半导体层102进行蚀刻露出透明衬底100的部分第一表面，形成多个独立的半导体发光序列。围绕每一半导体发光序列透明衬底100露出的第一表面形成切割道区域，并且每一半导体发光序列包括沿着一个环绕方向定义四个不同方向的边缘，即第一边缘E1、第二边缘E2、第三边缘E3和第四边缘E4。
每一半导体发光序列的第一导电类型半导体层包括第一表面和相对的第二表面，第一表面包括一台面覆盖区域和第一电极电连接区域。第一电极电连接区域位于半导体发光序列的部分第一边缘E1和部分第二边缘E2。
如图11所示，镀绝缘介质层106覆盖在接触电极105以及暴露的半导体发光序列的表面、侧壁以及覆盖在透明衬底100的第一表面的第二区域。现有的镀膜工艺，如蒸镀或溅射镀膜，由于阴影效应导致绝缘介质层106通常在半导体发光序列的侧壁厚度会低于半导体发光序列的顶表面以及透明衬底的第一表面的第二区域，导致半导体发光序列的侧壁上的厚度为半导体序列的顶表面的厚度的40~90%。
若绝缘介质层106为绝缘反射层，因为厚度的差异容易导致在半导体发光序列的侧壁的反射率会低于半导体序列的顶表面的反射率，发光层辐射的光从台面的侧壁容易透射出，到达透明衬底的第一表面第二区域，发生反射，导致透明衬底100的第二表面的出光亮度损失。
绝缘介质层106在第一导电型半导体层102的第一电极电连接区域制作第一开口，在接触电极105的表面制作第二开口。
如图12~13所示，在绝缘介质层106的表面分别制作第一电极107和第二电极108，第一电极107和第二电极108分别通过该第一开口和第二开口与接触电极105和第一导电型半导体层102的第一电极电连接区域接触。第一电极107和第二电极108包括接触层和共晶层，并且接触层和共晶层为金属材质。第一电极107和第二电极108在绝缘介质层106上的最小水平间距优选地为5微米。
如图13~14所示，相邻半导体发光序列之间的被绝缘介质层106覆盖的透明衬底100的第一表面的部分作为切割道，切割道的宽度为10~50微米之间。在切割道上，通过激光光束从图中切割道的虚线位置进行扫描，以在切割道下方透明衬底的内部形成数个改质爆点。采用劈裂刀沿着切割道对透明衬底100进行劈裂，透明衬底沿图中虚线下方的透明衬底内部形成的改质爆点将形成断裂面以获得每一个独立发光二极管。
以切割道的宽度为20微米为例，以X和Y两个方向的虚线作为扫描路径激光光束进行扫描以在衬底内部形成多个改质爆点，其中如图中所示的X方向的虚线位置处的激光扫描路径向右偏离切割道的中心位置5微米，Y方向的虚线位置处的激光扫描路径则向上偏离切割道的中心位置5微米。
如图16所示的结构为图14中圈出的一颗的发光二极管，通过控制激光光束扫描的位置，使透明衬底100的第一表面未被半导体发光序列覆盖的第二区域沿着半导体发光序列的四个边缘E1、E2、E3、E4分别具有四个宽度W1、W2、W3和W4，以切割道的宽度为20微米为例，以W1的宽度为5微米为例，W2的宽度为15微米，以W3的宽度为5微米为例，W4的宽度为15微米。通过上述设计，由于自第二导电型半导体层104一侧俯视，第一电极的电接触区域位于台面的第一边缘E1以及第二边缘E2，第一边缘E1以及第二边缘E2的台面的水平边长低于第三边缘E3以及第四边缘E4的台面的水平边长，在第三边缘E3以及第四边缘E4的台面周围侧壁大于边缘E1以及第二边缘E2的台面周围的出光比例，因此通过设计透明衬底的第一表面第二区域的W3和W4更小，可以有效降低第三边缘E3以及第四边缘E4的台面周围侧壁透过的光到达台面周围透明衬底的第二区域造成的光反射或光吸收损失，促进光从侧壁射出后直接辐射出去，提升透明衬底的第二表面一侧的出光比例，提升亮度。
优选的，W1和W3的宽度小于等于20微米。或者进一步的W1和W3的宽度小于等于5微米，分离位置偏离切割道中心，距离半导体发光序列更近，借助半导体发光序列在透明衬底上产生的应力，可提升裂片的效率。W1的宽度至少为1微米，W3的宽度至少为1微米，若W1以及Ｗ3过小，隐切激光光束将过于靠近半导体发光序列，将不利地破坏半导体发光序列的层结构。
本发明提供的小尺寸发光二极管可以广泛运用于显示或背光的封装体或应用上，特别可以满足背光产品的高亮度需求。
具体地，本实施例提供如图17所示的封装体，至少一个发光二极管安装到安装基板30上，安装基板30为绝缘性基板，如RGB显示屏用的封装模组基板或背光显示用的模组基板，安装基板30的一表面具有电隔离的第一电极302和第二电极303。发光二极管位于安装基板30的一表面上，发光二极管的第一电极107和第二电极108分别通过第一结合部304和第二结合部305与第一电极302和第二电极303连接。第一结合部304和第二结合部305包括但不限于是焊料，如共晶焊或回流焊料。
本实施例的小尺寸的发光二极管的封装体可以广泛运用于背光用的模组和RGB显示的模组。例如目前为在LCD显示器上为实现高动态范围图像(High-Dynamic Range，HDR)的显示效果，采用小尺寸的发光二极管直下式排列方式的背光模组。通过控制背光模组单个位置的点亮和关闭，以提高屏幕的动态对比度，得到更好的显示效果。同时通过提升单个发光二极管的亮度，也可以提升整体背光模组的亮度。
实施例二
如图18所示的结构，为实施例一中图4所示发光二极管的一个替代性的结构，所述的第一导电型半导体层表面的第一电极电连接区域延伸至半导体发光序列的部分第一边缘E1、全部第二边缘E2以及部分第三边缘E3，未延伸至第四边缘E4。该第一电极的电连接区域的设置位置适用于半导体发光序列的边长的长宽比值较大的结构，以利于电流的均匀扩散。其中第一边缘E1的边长大于第二边缘的边长E2，较佳的，第一边缘E1的边长大于第二边缘E2的边长的三倍。半导体发光序列的第二边缘E2周围的透明衬底的第一表面第二区域的宽度W2大于第四边缘E4周围的宽度W4。通过此设计，可以有效降低光从半导体发光序列第四边缘所对应的台面侧壁射出的光达到衬底的第一表面第二区域表面后被反射或吸收导致的损失。优选地，W1+W3以及W2+W4介于10~50微米。较佳的，W4小于等于20微米，或者更佳地，小于等于5微米；W 4介于10~30微米。
较佳的，所述的第一电极接触区域在第一导电型半导体层的表面为一个方形区域，W2与W4的关系并无需特别限定，W2可大于等于W4或W2小于W4；或者更优选地，W2=W4。
实施例三
由于目前小尺寸有透明衬底支撑的发光二极管制作的背光用或显屏用单片封装模组尺寸有限，需要采用背光用封装模组或RGB模组进一步拼接获得RGB显示屏或背光显示背光光源。
本实施例进一步提供如下一种背光用的显示装置，例如电视，其包括背光光源，背光光源包括背板，背板采用常规的SECC(电解亚铅镀锌钢板)材质基板，或者用铝基板，由前述的图19~20所示的多个背光模组拼接固定在背板上。图19所示的是多片蓝光发光二极管模组30拼接在背光板上获得的背光光源的结构示意图，其沿着X方向，两片模组的安装基板上包括多列发光二极管的模组，沿着X方向进行拼接时，两片模组的边缘各排列有一列最临近的发光二极管，最临近的两列发光二极管之间的间距定义为D1。由于安装基板边缘之间存在的间隙导致两片模组在相邻边侧拼接时，D1与一片模组内的两相邻两列的发光二极管之间的间距W1，通常是前者大于后者，容易出现拼接暗线的问题。对于RGB模组拼接为显示屏时，也存在同样的问题。
作为一个实施方式，本实施例同时提供如下一种背光显示（液晶显示）用的封装模组，如图19所示，模组包括安装基板30所述安装基板30具有四个边侧，分别为两水平和两垂直边侧，安装在所述安装基板30上的发光二极管多行以及多列；所述发光二极管均为蓝光发光二极管，蓝光发光二极管均采用倒装发光二极管，或者所述的多列发光二极管中包括一行蓝光发光二极管、一行红光发光二极管以及一行绿光二极管，三色发光二极管的发光可混合形成白光。
安装在安装基板30上的发光二极管具有如下的结构特征：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；第一导电型半导体层的一表面包括发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；最靠近安装基板的纵向边侧的一列的发光二极管具有半导体发光序列的第三边缘平行于且相较于其它边缘最靠近于安装基板的所述一边侧，且W1大于W3。其中，W1+W3以及W2+W4介于10~50微米。较佳的，W3小于等于20微米，或者更佳地，小于等于5微米；W 1介于10~30微米。
或者进一步的，最靠近安装基板的水平边侧的一行的发光二极管具有半导体发光序列的第三边缘平行于且相较于其它边缘最靠近于安装基板的所述一边侧，且W2大于W4。较佳的，W3小于等于20微米，或者更佳地，小于等于5微米；W 1介于10~30微米。
如图20所示，发光二极管可以是实施例一中图4所示的发光二极管。以半导体发光序列的第三边缘以及第四边缘靠近安装基板的水平边侧以及纵向边侧，通过将透明衬底第一表面第二区域的W3和或W4的宽度缩小，降低光到达宽度为W3和W4的透明衬底的第一表面第二区域的光吸收或光反射损失，提升半导体发光序列的第三边缘侧和第四边缘侧侧面周围的光亮度，改善拼接问题。
或者如图21所示，发光二极管可以是实施例二的发光二极管。以半导体发光序列的第三边缘以及第四边缘靠近安装基板的边缘，并且W1大于W3，W2大于W4。
或者如图22所示，所述的安装基板30上的发光二极管具有不同于图4所示的发光二极管的结构。发光二极管的结构可参考图23～24，包括：透明衬底100、半导体发光序列（102~104）、绝缘介质层106、第一电极107和第二电极108，透明衬底100的第一表面侧的半导体发光序列四个边缘周围具有不同宽度的第二区域。半导体发光序列周围沿着一个环绕方向依次具有第一、第二、第三、第四边缘，第一至第四边缘周围露出透明衬底100第一表面的第二区域具有不同的宽度为W 1、W2、W3和W4，W1+W3的宽度是10~50微米，W2+W4的宽度是10~50微米，其中W1大于W3或者进一步的W2大于W4。不同于图4所示的发光二极管的特征在于：第一导电型半导体层102露出的第一电极电连接区域为自第二导电类型半导体层104表面开孔暴露部分第一导电型半导体层102形成，且第一电极电连接区域与半导体发光序列的第一边缘、第二边缘并无需限定位置关系。绝缘介质层106覆盖在开孔的内侧壁，并且绝缘介质层106具有第一开口暴露开孔的底部第一导电型半导体层102的表面，第一电极107通过绝缘介质层106的第一开口与第一导电型半导体层102接触。
为解决RGB显示屏拼接暗线的问题，为一个替代性的实施方式，如图19～22所示的每一片模组为显示屏用的RGB模组，包括安装基板30和安装在所述安装基板30上的至少三列发光二极管；所述至少三列发光二极管至少包括一列红光发光二极管R、一列绿光发光二极管G和一列蓝光发光二极管B，红光发光二极管、绿光发光二极管和蓝光发光二极管均采用倒装发光二极管，同时每三个三色的发光二极管相邻，三色发光可混合形成白光，并构成一个像素。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明，本领域技术人员可以在不脱离本发明的精神和范围的情况下作出各种修改和变型，这样的修改和变型均落入由所附权利要求所限定的范围之内。

Claims (50)

1.一种发光二极管，其包括：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；
透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；
半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；
第一导电型半导体层的一表面包括：发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；
绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；
自第二导电型半导体层俯视，半导体发光序列的周边沿着一环绕方向依次包括为第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘；
所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；
其特征在于：所述第一导电型半导体层的第一电极电连接区域位于部分的第一边缘以及部分的第二边缘，W1大于W3。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述W1+W3为10~50微米，所述W2+W4为10~50微米。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述半导体发光序列的第一边缘的边长大于等于第二边缘的边长。
4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W1为10~30微米。
5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述W3介于0~5或5~20微米之间。
6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W1：W3为（2~40）：1。
7.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一导电型半导体层的第一电极电连接区域未位于所述第三边缘和所述第四边缘，W1大于W3且W2大于等于W4。
8.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W2为10~30微米。
9.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述Ｗ4介于0~5或5~20微米之间。
10.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W2：W4为（2~40）：1。
11.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的透明衬底的第一表面的第一区域与透明衬底的第一表面的面积的比例为40%~90%。
12.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的透明衬底的第一表面的边缘的边长介于200~300微米或100~200微米或40~100微米。
13.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的透明衬底包括第二表面，与第一表面相对，第二表面为主要出光面。
14.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的绝缘介质层包括多层绝缘介质层或一单层绝缘介质层，多层绝缘介质层优选的为DBR层或所述的单层的绝缘介质层的厚度为2微米以上。
15.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的绝缘介质层覆盖在半导体发光序列的顶表面的厚度不同于覆盖在半导体发光序列的侧壁的厚度。
16.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的绝缘介质层覆盖半导体发光序列的侧壁的厚度为覆盖在半导体发光序列的顶表面的厚度的40~90%。
17.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的第二导电型半导体层的表面还包括透明电极层。
18.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的半导体发光序列直接生长在透明衬底的第一表面，或者通过透明键合层键合在透明衬底的第一表面。
19.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：绝缘介质层覆盖所述至少部分透明衬底第一表面的第二区域。
20.一种发光二极管，其包括：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；
透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；
半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；
第一导电型半导体层的一表面包括发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；
绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；
自第二导电型半导体层俯视，半导体发光序列的周边沿着一环绕方向依次包括为第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘；
所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；
其特征在于：所述第一导电型半导体层的第一电极电连接区域位于第一边缘、全部第二边缘以及部分的第三边缘，W2大于W4。
21.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：W1大于等于W3。
22.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的半导体发光序列的第一边缘的边长大于等于第二边缘的边长。
23.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W2为10~30微米。
24.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述W4介于0~5或5~20微米之间。
25.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W2：W4为（2~40）：1。
26.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的W1为10~30微米。
27.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的透明衬底的第一表面的第一区域与透明衬底的第一表面的面积的比例为40%~90%。
28.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的透明衬底的第一表面的边缘的边长介于200~300微米或100~200微米或40~100微米。
29.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的透明衬底包括第二表面，与第一表面相对，第二表面为主要出光面。
30.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的绝缘介质层包括多层绝缘介质层或一单层绝缘介质层，多层绝缘介质层优选的为DBR层或所述的单层的绝缘介质层的厚度为2微米以上。
31.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的绝缘介质层覆盖在半导体发光序列的顶表面的厚度不同于覆盖在半导体发光序列的侧壁的厚度。
32.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的绝缘介质层覆盖半导体发光序列的侧壁的厚度为覆盖在半导体发光序列的顶表面的厚度的40~90%。
33.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的第二导电型半导体层的表面还包括透明电极层。
34.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：所述的半导体发光序列直接生长在透明衬底的第一表面，或者通过透明键合层键合在透明衬底的第一表面。
35.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：绝缘介质层覆盖所述至少部分透明衬底第一表面的第二区域。
36.一种发光二极管封装体，包括安装基板和安装在所述安装基板上的至少一个发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为权利要求1-35中任一项所述的发光二极管。
37.一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多行和多列发光二极管，其特征在于，所述发光二极管至少一个或多个或全部为权利要求1-35中任一项所述的发光二极管。
38.一种发光二极管模组，包括安装基板和安装在所述安装基板上的多个发光二极管，其特征在于，多个发光二极管为多行和多列，每一个发光二极管包括：透明衬底、半导体发光序列、绝缘介质层、第一电极和第二电极；
透明衬底，具有第一表面，所述第一表面包括内部的第一区域以及外围的第二区域；
半导体发光序列，包括自透明衬底的第一表面堆叠的第一导电型半导体层、发光层和第二导电型半导体层，覆盖所述透明衬底第一表面第一区域；
第一导电型半导体层的一表面包括发光层和第二导电型半导体层覆盖区域以及第一电极电连接区域；
绝缘介质层，至少覆盖所述半导体发光序列，并且具有第一开口和第二开口；
第一电极和第二电极，分别通过第一开口和第二开口电连接第一导电型半导体层以及第二导电型半导体层；
所述透明衬底第一表面的第二区域在所述半导体发光序列的第一边缘、第二边缘、第三边缘和第四边缘周围分别具有四个宽度，定义为W1、W2、W3和W4；
其特征在于：最靠近安装基板的一边侧的一列的发光二极管具有半导体发光序列的第三边缘平行于且相较于其它边缘最靠近于安装基板的所述一边侧，且W1大于W3。
39.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：最靠近安装基板的另一边侧的一行的发光二极管具有半导体发光序列的第四边缘平行于且相较于其它边缘最靠近于安装基板的所述另一边侧，且W2大于W4。
40.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述W1+W3为10~50微米，所述W2+W4为10~50微米。
41.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的W1为10~30微米，所述的W3介于0~5或5~20微米之间。
42.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的W1：W3为（2~40）：1。
43.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的W2为10~30微米，所述W4介于0~5或5~20微米之间。
44.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的W2：W4为（2~40）：1。
45.根据权利要求38所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的半导体发光序列的第一边缘的边长大于等于第二边缘的边长。
46.根据权利要求38~45任一项所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述多列发光二极管至少包括一列红光发光二极管、一列绿光发光二极管和一列蓝光发光二极管。
47.根据权利要求38~45任一项所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的多行以及多列发光二极管都是蓝光发光二极管。
48.根据权利要求38~45任一项所述的一种发光二极管模组，其特征在于：所述的安装基板上包括两水平边侧和两纵向边侧，发光二极管沿着所述的安装基板的水平边侧排列为多行，沿着所述的安装基板的纵向边侧排列为多列；第一列的发光二极管和最后一列发光二极管分别以半导体发光序列的第三边缘最靠近且平行于所述安装基板的两水平边侧，第一行的发光二极管和最后一行发光二极管分别以半导体发光序列的第四边缘最靠近且平行于所述安装基板的两纵向边侧排列。
49.一种RGB显示装置，其特征在于：包括多个权利要求38~46、48任一项中所述的发光二极管模组拼接在一起。
50.一种背光显示屏，其特征在于：包括多个权利要求38~48任一项中所述的发光二极管模组拼接在一起形成背光光源。
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