CN113451477A - 发光二极管及显示器 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种发光二极管，包括：发光部；第一电极；第一反射部，所述第一反射部包括导电材料，所述第一电极与所述第一反射部电接触，以通过所述第一反射部电连接所述发光部；以及第二电极，电连接所述发光部；所述第一电极和所述第二电极用于分别接收驱动电压，以分别施加所述驱动电压至所述发光部，驱动所述发光部发光，所述第一反射部用于反射所述发光部发射的光。本申请还提供一种显示器。
Description
技术领域
本申请涉及半导体显示技术领域，尤其涉及一种发光二极管及应用该发光二极管的显示器。
背景技术
采用迷你发光二极管(mini Light Emitting Diode,mini LED)作为背光源的显示器包括多颗mini LED。每一mini LED包括布拉格反射器(Distribution BraggReflector,DBR)结构。DBR结构用于反射特定波长的光，以阻止mini LED发出的光从特定的方向出射。每一mini LED还包括电极，DBR结构上开设有通孔，该电极嵌入该通孔从而与该mini LED内其他导电结构建立电连接。然而，DBR结构易受到外力作用剥离，从而使得该电极一同被剥离，导致mini LED内无法形成导电回路，mini LED无法正常发光。
发明内容
本申请第一方面提供一种发光二极管，包括：
发光部；
第一电极；
第一反射部，所述第一反射部包括导电材料，所述第一电极与所述第一反射部电接触，以通过所述第一反射部电连接所述发光部；以及
第二电极，电连接所述发光部；
所述第一电极和所述第二电极用于分别接收驱动电压，以分别施加所述驱动电压至所述发光部，驱动所述发光部发光，所述第一反射部用于反射所述发光部发射的光。
本申请第二方面提供一种显示器，包括多颗发光二极管，每一发光二极管如上述，所述多颗发光二极管用于相互独立发光以显示图像。
上述的发光二极管，包括第一反射部，第一反射部包括导电材料，使得第一反射部具有导电性，第一电极电接触第一反射部，通过第一反射部与发光部建立电连接，当第一反射部收到外力作用而部分剥离且导致第一电极也被剥离时，由于第一反射部具有导电性，第一电极仍可通过第一反射部与发光部建立电连接，使得LED内部仍可实现电流回路，LED可正常发光。
附图说明
图1为本申请实施例的显示器的结构示意图。
图2为本图1中发光二极管的剖面结构示意图。
图3为图2中第一反射部的剖面结构示意图。
图4为电流在图2的第一反射部中的扩散过程示意图。
图5为图2所示发光二极管在第一反射部剥离状态时的结构示意图。
图6为本申请的LED与一对比例中的LED的伏安曲线。
图7为本申请的LED与一对比例中的LED的亮度分布示意图。
图8为本申请的LED与一对比例中的LED的导通电压分布示意图。
主要组件符号说明
显示器 100
背光模组 200
显示模组 300
发光二极管 10
发光部 11
第一半导体层 111
第二半导体层 112
发光层 113
第一电极 12
第一反射部 13
第一导电层 132
第二导电层 133
第二电极 14
欧姆接触层 15
阻断部 16
基材 17
第二反射部 18
绝缘层 19
通孔 151、191、192
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本申请。
具体实施方式
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语“连接”并非限定于物理的或者机械的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“下方”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
请参阅图1，显示器100用于显示图像。显示器100可为液晶显示器、微型发光二极管(Micro Light Emitting Diode,Micro LED)显示器等。
本实施例中，显示器100为液晶显示器。显示器100包括背光模组200和液晶显示模组300。背光模组200包括阵列排布的多颗LED10。每颗LED10为mini LED。每颗LED10用于发射光源光。显示模组300位于光源光的光路上，用于接收并调制所述光源光，以从远离背光模组200的一侧发射图像光，所述图像光用于显示图像。
于本申请一变更实施例中，显示器100为Micro LED显示器。显示器100包括阵列排布的多颗LED10。每颗LED10为Micro LED。由于Micro LED尺寸远小于mini LED的尺寸，该变更实施例中，一颗LED10可作为一个子像素中的发光组件，用于直接发射图像光，所述图像光用于显示图像。
请参阅图2，本实施例中，LED10包括发光部11、第一电极12、第一反射部13及第二电极14。第一电极12和第二电极14分别电连接发光部11，第一电极12和第二电极14被施加驱动电压时，发光部11可根据该驱动电压发射光源光。第一反射部13用于反射发光部11发出的光源光，以阻止光源光从第一反射部13所在一侧出射。
发光部11包括第一半导体层111、第二半导体层112及发光层113。发光层113位于第一半导体层111和第二半导体层112之间。第一半导体层111和第二半导体层112皆包括半导体材。本实施例中，第一半导体层111为P型氮化镓(GaN)，第二半导体层112为N型氮化镓(GaN)。于其他实施例中，也可第一半导体层111为N型GaN，第二半导体层112为P型GaN。发光层113为氮化铟镓(InGaN)，当第一半导体层111和第二半导体层112被施加驱动电压时，第一半导体层111和第二半导体层112中的载流子迁移产生电流，发光层113可发射光源光。
第一电极12和第二电极14为导电材料构成。本实施例中，第一电极12和第二电极14由金属构成，例如由镍(Ni)或金(Au)构成。第一电极12电连接第一半导体层111，用于传输驱动电压至第一半导体层111。第二电极14电连接第二半导体层112，用于传输驱动电压至第二半导体层112。
第一反射部13位于第一半导体层111远离发光层113的一侧。第一电极12位于第一反射部13远离第一半导体层111的一侧，且与第一反射部13远离第一半导体层111的表面电接触。本实施例中，第一反射部13包括导电材料，第一电极12通过第一反射部13电连接第一半导体层111。
请参阅图3，第一反射部13包括多个第一导电层132和多个第二导电层133。多个第一导电层132和多个第二导电层133一一交替层的设置。也即，每两个相邻的第一导电层132之间具有一第二导电层133，每两个相邻的第二导电层133之间具有一第一导电层132。第一导电层132和第二导电层133的折射率不同，使得多个第一导电层132和多个第二导电层133构成一布拉格反射器，也即，第一反射部13为一布拉格反射器，用于反射特定波长的光源光。
第一导电层132和第二导电层133的厚度为
其中λ为第一反射部13需要反射的光线的波长，n为第一导电层132或第二导电层133的折射率。
第一反射部13反射光源光的反射率R满足如下关系式：
其中，n1和n2分别为第一导电层132和第二导电层133的折射率，N为第一导电层132或第二导电层133的数量(第一导电层132和第二导电层133数量相等)。根据上述公式可知，通过设置n1、n2和N的值，可使得反射率R达到预期的值。本实施例中，若光源光波长为450纳米，N的值为26，第一反射部13反射光源光的反射率R可达99.9995％。
第一导电层132和第二导电层133其中一者为铟锡氧化物，另一者为钛铌氧化物。铟锡氧化物为In2O3:Sn，钛铌氧化物为TiO2:Nb。本实施例中，第一导电层132为In2O3:Sn，第二导电层133为TiO2:Nb。通过调节第一导电层132中掺杂的Sn的量，和调节第二导电层133中掺杂的Nb的量，可以分别调节第一导电层132和第二导电层133的阻抗，以使得第一导电层132和第二导电层133的阻抗不同。
本实施例中，第一导电层132的阻抗小于第二导电层133。请参阅图4，从第一电极12流入的电流先流入第一导电层132，电流在阻抗较小的第一导电层132中传输时，会朝向水平方向(以图4为基准的水平方向)扩散，电流扩散至第二导电层133时，在阻抗较大的第二导电层133中主要在垂直方向传输，传输至下一个第一导电层132时，继续向水平与垂直方向扩散，传输至下一个第二导电层133时，继续在垂直方向传输。依照上述传输规律，电流依次经过多个第一导电层132和多个第二导电层133之后，在水平方向有较大扩散面积。因此本实施例的第一反射部13还有利于在水平方向扩散电流，从而有利于将电流均匀扩散至发光部11，提高LED10的发光效率。
一些LED中通过增加一导电的材料层作为电流扩散层，用于将电流沿着某一特定方向进行扩散。本实施例中，将第一反射部13设置为包括多个第一导电层132和多个第二导电层133，使得第一反射部13具有导电性，且设置第一导电层132和第二导电层133的阻抗不同，使得第一反射部13也具有扩散电流的功能。因此本实施例中的具有导电性的第一反射部13可取代现有LED中的电流扩散层，有利于减小LED10的厚度，简化LED10制程。
请再参阅图2，LED10还包括欧姆接触层15和阻断部16。欧姆接触层15位于第一反射部13与第一半导体层111之间。本实施例中，欧姆接触层15为氧化铟锡，用于提高第一反射部13与第一半导体层111之间的电接触强度。欧姆接触层15设置有通孔151，阻断部16嵌设于通孔151中。阻断部16为绝缘材料形成。由于阻断部16为绝缘材料形成，电流传输至阻断部16时，无法再通过阻断部16继续沿着垂直方向(以图2方位为基准)传输，迫使电流沿着水平方向(以图2方位为基准)扩散，因此与第一反射部13功能类似的，通过设置阻断部16也有利于使得电流水平扩散，从而有利于将电流均匀扩散至发光部11，提高LED10的发光效率。
LED10还包括基材17。基材17位于第二半导体层112远离发光层113的一侧且与第二半导体层112直接接触。基材17为蓝宝石材料。基材17作为生长发光部11的材料层。
LED10还包括第二反射部18。第二反射部18位于基材17远离第二半导体层112的一侧，且与基材17的表面直接接触。第二反射部18用于反射接收到的光源光，避免光源光从第二反射部18所在一侧出射。本实施例中，第二反射部18也为布拉格反射器。本实施例中，由于第二反射部18无需扩展电流，第二反射部18为绝缘材料。
LED10还包括绝缘层19。绝缘层包覆发光部11及第一反射部13。绝缘层19为不透光材料，发光部11发射的光源光入射至绝缘层19时，至少部分被绝缘层19反射，以避免光源光从绝缘层19所在一侧出射。绝缘层19还用于保护发光部11，以避免发光部11磨损。
绝缘层19上还开设有通孔191和192。第一电极12嵌设至通孔191中，以与第一反射部13电接触，从而通过第一反射部13和欧姆接触层15将接收到的驱动电压施加至第一半导体层111。第二电极14嵌设至通孔192中，以与第二半导体层112接触，从而将接收到的驱动电压施加至第二半导体层112。
当第一电极12和第二电极14分别接收到驱动电压(施加至第一电极12和第二电极14上的驱动电压不相等)时，第一半导体层111和第二半导体层112分别被施加所述驱动电压，第一电极12、第一反射部13、欧姆接触层15、发光部11、第二电极14形成电流回路，发光层113两侧产生电压差，发射光源光。发光层113发射的光源光朝向各个方向发射，其中入射至绝缘层19、第一反射部13及第二反射部18的光源光可被反射，而入射至基材17的光可从基材17透射出去，使得本实施例的LED10为侧发光LED。
请参阅图5，第一反射部13和绝缘层19因为外力作用而部分剥离时，设置于通孔191中的第一电极12可能一起剥离。本实施例中，由于第一反射部13具有导电性，即便第一电极12剥离，第一电极12仍可通过第一反射部13与欧姆接触层15电连接，从而将接收到的驱动电压施加至第一半导体层111。也即，即便第一电极12剥离，第一电极12、第一反射部13、欧姆接触层15、发光部11、第二电极14仍可形成电流回路，使得发光层113两侧产生电压差，发射光源光。因此，本实施例的LED10，通过设置第一反射部13具有导电性，即便第一电极12剥离，LED10也能正常发光。因此本实施例中的LED10有利于提高LED10工作稳定性，延长LED10使用寿命。且上述第一反射部13的制程中更换第一导电层132和第二导电层133的材料，无需引入新的制程，因此本实施例中的LED10还有利于避免制程复杂化。
图6所示为本申请的LED10与一对比例中的LED(现有技术中的LED)的伏安曲线。图6中横坐标为驱动电压，纵坐标为工作电流，工作电流越大，代表发光亮度越大。图6中实线为本申请的LED10的伏安曲线，图6中虚线为对比例中LED的伏安曲线。由图6可知，当驱动电压相同时，本申请的LED10的工作电流大于对比例中LED的工作电流，也即当驱动电压相同时，本申请的LED10的发光亮度大于对比例中LED的发光亮度。
图7所示为本申请的LED10与一对比例中的LED的亮度分布情况。图7中横坐标为光波长，纵坐标为发光亮度。图7中正方形表示本申请中LED10的亮度分布，菱形为对比例中LED的亮度分布。如图7所示，对于各个波长的光线，本实施例中的LED10的发光强度整体要高于对比例中LED的发光强度。
图8所示为本申请的LED10与一对比例中的LED的导通电压(VF)分布情况。图8纵坐标为VF值。由图8可知，本申请的LED10的VF值普遍小于对比例中的LED的VF值。也即本申请的LED10的达到工作状态所需的电压较小，发光效率较高。
由此可知，本申请中的LED10通过减少了电流扩散层，使得光源光在LED10内部传输时经过的材料层较少，损失较少，且光源光在LED10内部被第一反射部13、第二反射部18及绝缘层19等结构之间反复反射，使得本申请中的LED10发射的光源光的亮度和发光效率整体得到提升。
本技术领域的普通技术人员应当认识到，以上的实施方式仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围之内，对以上实施例所作的适当改变和变化都落在本发明要求保护的范围之内。
Claims (11)
1.一种发光二极管，其特征在于，包括：
发光部；
第一电极；
第一反射部，所述第一反射部包括导电材料，所述第一电极与所述第一反射部电接触，以通过所述第一反射部电连接所述发光部；以及
第二电极，电连接所述发光部；
所述第一电极和所述第二电极用于分别接收驱动电压，以分别施加所述驱动电压至所述发光部，驱动所述发光部发光，所述第一反射部用于反射所述发光部发射的光。
2.如权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光部包括第一半导体层、第二半导体层及发光层，所述发光层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间；
所述第一反射部位于所述第一半导体层远离所述发光层的一侧，所述第一电极通过所述第一反射部电连接所述第一半导体层；
所述第二电极电连接所述第二半导体层，所述第一电极和所述第二电极用于分别施加所述驱动电压至所述第一半导体层和所述第二半导体层，以驱动所述发光层发光，所述第一反射部用于反射所述发光层发射的光。
3.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，所述第一反射部包括多个第一导电层和多个第二导电层，所述多个第一导电层和所述多个第二导电层交替层叠，所述第一导电层与所述第二导电层的阻抗不同。
4.如权利要求3所述的发光二极管，其特征在于，所述第一导电层和所述第二导电层其中一者为铟锡氧化物，另一者为钛铌氧化物。
5.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，还包括欧姆接触层，所述欧姆接触层位于所述第一反射部与所述第一半导体层之间。
6.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述欧姆接触层为氧化铟锡。
7.如权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，还包括电流阻断部，所述电流阻断部嵌设于所述欧姆接触层中，所述电流阻断部为绝缘材料形成。
8.如权利要求2所述的发光二极管，其特征在于，还包括第二反射部，所述第二反射部位于所述第二半导体层远离所述发光层的一侧，用于反射所述发光层发射的光。
9.如权利要求8所述的发光二极管，其特征在于，所述第二反射部由绝缘材料形成。
10.一种显示器，其特征在于，包括多颗发光二极管，每一发光二极管如权利要求1-9任一项所述，所述多颗发光二极管用于相互独立发光以显示图像。
11.如权利要求10所述的显示器，其特征在于，所述多颗发光二极管用于发射图像光，所述图像光用于显示所述图像；或
所述多颗发光二极管用于发射光源光，所述显示器用于调制所述光源光以出射图像光，所述图像光用于显示所述图像。
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