CN113517382B - 微型发光二极管及显示面板 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微型发光二极管及一种显示面板，微型发光二极管包括外延结构、第一接垫、第一欧姆接触层以及电流传导层。外延结构包括第一型半导体层、第二型半导体层以及主动层。第一接垫电性连接第一型半导体层。第一欧姆接触层电性连接于第一型半导体层以及第一接垫之间。电流传导层电性连接于第一欧姆接触层以及第一接垫之间。第一欧姆接触层在第一型半导体层所在的平面上的垂直投影至少部分远离第一接垫在第一型半导体层所在的平面上的垂直投影。
Description
技术领域
本发明涉及一种发光元件及包括此发光元件的显示面板，尤其涉及一种微型发光二极管及包括此微型发光二极管的显示面板。
背景技术
微型发光二极管芯片的发光效率与其内部量子效率以及外部光萃取效率相关，其中微型发光二极管芯片的内部量子效率与其外延质量以及电极设计相关，而微型发光二极管芯片的外部光萃取效率则与其基板设计(例如图案化基板、粗糙化基板等)以及芯片外的光学元件设计(例如出光面结构、反射器及透镜等)相关。
以上述微型发光二极管芯片的电极设计为例，若电极在制程的过程中受到损害，将导致微型发光二极管芯片的发光效率(即内部量子效率)低落。因此，微型发光二极管芯片的电极设计俨然已成为提升发光效率的关键议题之一。
目前现有的电极设计将欧姆接触层设置于导电接垫下，致使欧姆接触层在蚀刻绝缘层时受损，影响微型发光二极管芯片的发光效率。受限于导电接垫的尺寸及位置，欧姆接触层的位置也受到限制。
发明内容
本发明是针对一种微型发光二极管及具有此微型发光二极管的显示面板，发光二极管芯片具备了设置在导电接垫以及欧姆接触层之间的电流传导层。
根据本发明一实施例，提供一种微型发光二极管，包括外延结构、第一接垫、第一欧姆接触层以及电流传导层。外延结构包括第一型半导体层、第二型半导体层以及设置于第一型半导体层以及第二型半导体层之间的主动层。第一接垫电性连接第一型半导体层。第一欧姆接触层电性连接于第一型半导体层以及第一接垫之间。电流传导层电性连接于第一欧姆接触层以及第一接垫之间。第一欧姆接触层在第一型半导体层所在的平面上的垂直投影以及第一接垫在第一型半导体层所在的平面上的垂直投影相互错位。
根据本发明一实施例，提供一种显示面板，包括呈阵列排列的多个像素单元，其中每一像素单元具有上述的微型发光二极管。
基于上述，本发明实施例提供的微型发光二极管具备了设置在导电接垫以及欧姆接触层之间的电流传导层。由于此电流传导层被用做为欧姆接触层的蚀刻保护层，使得微型发光二极管的电极在制程中不会受到损害而降低接触电阻值，使发光效率高。导电接垫以及欧姆接触层错位设置，致使欧姆接触层的设置位置不会受限于导电接垫的尺寸及位置，其设置位置的自由度提高。欧姆接触层可以较远离主动层的侧壁，减少电子及空穴在主动层侧壁复合的机率。由于提高了欧姆接触层的设置位置的自由度，可以缩短P极半导体层的欧姆接触层以及N极半导体层的欧姆接触层之间的距离，降低正向偏压。本发明实施例提供的显示面板包括上述接触电阻值低且发光效率高的微型发光二极管。
附图说明
图1至图6分别是根据本发明第一至第六实施例的微型发光二极管的剖面示意图；
图7是根据本发明一实施例的显示面板的上视示意图。
具体实施方式
现将详细地参考本发明的示范性实施例，示范性实施例的实例说明于附图中。只要有可能，相同元件符号在附图和描述中用来表示相同或相似部分。
参照图1，其示出根据本发明第一实施例的微型发光二极管。微型发光二极管1包括外延结构100、第一接垫111、第一欧姆接触层121以及电流传导层131。外延结构100包括第一型半导体层101、第二型半导体层102以及设置于第一型半导体层101以及第二型半导体层102之间的主动层103。第一接垫111电性连接第一型半导体层101。第一欧姆接触层121电性连接于第一型半导体层101以及第一接垫111之间。电流传导层131电性连接于第一欧姆接触层121以及第一接垫111之间，其中第一欧姆接触层121在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影至少部分远离第一接垫111在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影。
在本实施例中，微型发光二极管1还包括绝缘层140、第二接垫112以及第二欧姆接触层122，其中电流传导层131设置于第一欧姆接触层121以及第一接垫111之间。第一接垫111通过绝缘层140的第一通孔1401连接电流传导层131，以电性连接第一欧姆接触层121以及第一型半导体层101。第二接垫112连接设置于绝缘层140的第二通孔1402中的第二欧姆接触层122，以电性连接该第二型半导体层102。本实施例中，绝缘层140仅部分设置于第二型半导体层102的侧壁上且切齐第二型半导体层102，使得微型发光二极管1于晶片(未示出)上制作时可以更密集，以提高微型发光二极管1的利用率。
具体而言，本发明实施例的微型发光二极管1相较于现有技艺设置了电流传导层131，且其电性连接于第一欧姆接触层121以及第一接垫111之间，使得第一欧姆接触层121不必须设置于第一接垫111正下方。当蚀刻绝缘层140以产生第一通孔1401时，电流传导层131可以被用做为第一欧姆接触层121的蚀刻保护层，使得微型发光二极管1的第一欧姆接触层121在制程中不会受到损害，从而可以降低接触电阻值，提高微型发光二极管1的发光效率。除此之外，由于第一欧姆接触层121在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影至少部分远离第一接垫111在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影。换句话说，第一接垫111以及第一欧姆接触层121的垂直投影并不完全重叠，也就是错位设置(第一欧姆接触层121不必须设置于第一接垫111正下方)，致使第一欧姆接触层121的设置位置不会受限于第一接垫111的尺寸及位置，其设置位置的自由度提高。因此，可以将第一欧姆接触层121设置于较远离第一型半导体层101和主动层103的侧壁的位置，减少电子及空穴在主动层103侧壁复合的机率。而且，由于提高了第一欧姆接触层121的设置位置的自由度，可以选择适当的设置位置，使得第一欧姆接触层121以及第二欧姆接触层122之间的距离缩短，降低正向偏压。
在图1所示的实施例中，第一欧姆接触层121在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影在第二接垫112的垂直投影以及第一接垫111的垂直投影之间。
在本实施例中，电流传导层131为非金属透明导电层，其材质可以例如包括氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化铝锌(AZO)、氧化铝铟(AIO)、氧化铟(InO)、氧化镓(galliumoxide,GaO)与氧化铟镓锌(IGZO)的其中至少一者。电流传导层131的电阻值大于第一接垫111以及第一欧姆接触层121的电阻值。以非金属透明导电层做为电流传导层131，可以避免吸光。此外，由于电流传导层131为非金属，其特性(例如热膨胀系数)与同样为非金属的绝缘层140较接近，使得电流传导层131与绝缘层140之间具备较佳的接合力，两者间的应力差异较低。本实施例的电流传导层131接触第一型半导体层101并至少部分包覆第一欧姆接触层121，与第一欧姆接触层121接触面积大，增加电流传导效率。电流传导层131的电阻率小于5×10-4Ω.cm，有更好的电流传导效率。
根据本发明一实施例，第一欧姆接触层121在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影与第一接垫111在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影相重叠的面积小于等于第一欧姆接触层121的垂直投影的面积的50％。大于50％会使第一欧姆接触层121和第一接垫111过于重叠，降低设置自由度。此处，第一欧姆接触层121在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影与第一接垫111在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影不相重叠，其设置第一接垫111位置的自由度提高。
根据本发明一实施例，电流传导层131在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影与第一接垫111在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影相重叠的面积小于等于电流传导层131的垂直投影的面积的50％。第一接垫111可透过电流传导层131而有更佳的传导效率，会吸光的第一接垫111尺寸不需过大，后续微型发光二极管1接合于显示背板(未示出)上可以有更多的透光率，可应用于微型发光二极管透明显示器上。
为了充分说明本发明的各种实施态样，将在下文描述本发明的其他实施例。在此必须说明的是，下述实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，下述实施例不再重复赘述。
参照图2，其示出根据本发明第二实施例的微型发光二极管。微型发光二极管2包括外延结构100、第一接垫211、第二接垫112、第一欧姆接触层221、第二欧姆接触层122、电流传导层231以及绝缘层140。本实施例相较于图1所示实施例的不同处描述如下。
在图2所示的实施例中，第一接垫211和第二接垫112的距离较为靠近，当后续微型发光二极管2接合于显示背板(未示出)上，因着会吸光的第一接垫211和第二接垫112密集排列，可以增加显示器的开口率。并且，因着第一接垫211和第二接垫112往中心靠近，后续与显示背板的接合可以有比较好的接合稳定度，避免脆弱的微型发光二极管2中间的外延结构产生缺陷。
参照图3，其示出根据本发明第三实施例的微型发光二极管。微型发光二极管3包括外延结构100、第一接垫211、第二接垫112、第一欧姆接触层221、第二欧姆接触层122、电流传导层331以及绝缘层140。本实施例相较于图1所示实施例的不同处描述如下。
在图3所示的实施例中，第一接垫211在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影在第二接垫112的垂直投影以及第一欧姆接触层221的垂直投影之间。电流传导层331远离第一型半导体层101。避免在制作电流传导层331时损伤第一型半导体层101。
参照图4，其示出根据本发明第四实施例的微型发光二极管。微型发光二极管4包括外延结构100、第一接垫211、第二接垫112、第一欧姆接触层221、第二欧姆接触层122、电流传导层331、绝缘层441及442，其中绝缘层441设置于第一接垫211以及绝缘层442之间，电流传导层331设置于绝缘层442间。本实施例相较于图3所示实施例的不同处描述如下。
在图4所示的实施例中，绝缘层441及442两者的材料可以不同。绝缘层442的材质可以例如包括氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)以及氮化硅(SiN)中的至少一者。绝缘层442可以做为钝化层(passivation layer)，抑制电子及空穴在主动层侧壁复合的机率，提升微型发光二极管4的发光效率。
绝缘层441的可以是由氧化硅(SiO2)、氮化铝(AlN)以及氮化硅(SiN)等材料堆栈而形成的分布布拉格反射镜(distributed Bragg reflector)，以用做为光反射层。绝缘层441的光反射率大于等于绝缘层442的光反射率，增加正向出光。根据本发明一实施例，绝缘层441是分布布拉格反射器。根据本发明一实施例，绝缘层441的杨式模量可以大于等于绝缘层442的杨式模量。使得绝缘层441可以在微型发光二极管4后续接合显示背板时承接与显示背板接合垫的压力，做为保护使用。
在本实施例中，主动层103在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影与第一接垫211的垂直投影相重叠的面积小于等于主动层103的垂直投影的面积的50％，以减少第一接垫211吸收主动层103所发出的光的比率。
参照图5，其示出根据本发明第二实施例的微型发光二极管。微型发光二极管5包括外延结构100、第一接垫111、第二接垫112、第一欧姆接触层121、第二欧姆接触层122、电流传导层531以及绝缘层140。本实施例相较于图1所示实施例的不同处描述如下。
在本实施例中，电流传导层531为金属，利用金属的低电阻特性，使得载子具有较佳的横向传导效率，以降低正向电压。除此之外，以金属构成的电流传导层531还可做为反射镜，提高主动层103所发出的光的反射率。
在本实施例中，电流传导层531在第一型半导体层101所在的平面上的垂直投影的面积大于第一接垫111的垂直投影的面积，且第一接垫111的垂直投影的面积大于第一欧姆接触层121的垂直投影的面积。具体而言，本发明实施例的微型发光二极管5相较于现有技艺设置了电流传导层531，由于电流传导层531提供的垂直投影面积比第一欧姆接触层121提供的垂直投影面积大，而得以提高第一接垫111的垂直投影面积，也就是提高了第一接垫111在后续制程中用来接合显示背板的接合面，使得后续的接合制程具有较高的良率。
参照图6，其示出根据本发明第六实施例的微型发光二极管。微型发光二极管6包括外延结构600、第一接垫611、第一欧姆接触层621、电流传导层631、绝缘层640、第二接垫612以及第二欧姆接触层622。外延结构600包括第一型半导体层601、第二型半导体层602以及设置于第一型半导体层601以及第二型半导体层602之间的主动层603。第一接垫611电性连接第一型半导体层601。第一欧姆接触层621电性连接于第一型半导体层601以及第一接垫611之间。电流传导层631电性连接于第一欧姆接触层621以及第一接垫611之间。第一欧姆接触层621在第一型半导体层601所在的平面上的垂直投影以及第一接垫611在第一型半导体层601所在的平面上的垂直投影相互错位。电流传导层631设置于第一欧姆接触层621以及绝缘层640之间。第一接垫611通过绝缘层640的第一通孔6401连接电流传导层631，以电性连接第一欧姆接触层621以及第一型半导体层601。第二接垫612连接设置于绝缘层640的第二通孔6402中的第二欧姆接触层622，以电性连接该第二型半导体层602。
在本实施例中，第一接垫611与第二接垫612皆具有一个凹槽，后续微型发光二极管6接合显示背板时可以做为显示背板(未示出)上的接合焊料(未示出)的容置空间，避免溢流影响接合良率。根据本发明一实施例，第一接垫611与第二接垫612可以具有相同的高度，因此，可以平均接合压力。
参照图7，其示出根据本发明一实施例的显示面板。显示面板7包括显示区域DD以及非显示区域DDA。显示区域DD包括呈阵列排列的多个像素单元PX。每一个像素单元PX包括至少一个微型发光二极管701。微型发光二极管701可以由前述第一实施例的微型发光二极管至第六实施例的微型发光二极管中的任一者来实现。
综上所述，本发明实施例的微型发光二极管相较于现有技艺设置了电流传导层，电性连接于第一欧姆接触层以及第一接垫之间，使得第一欧姆接触层不必须设置于第一接垫正下方。当蚀刻绝缘层以产生第一通孔时，电流传导层可以被用做为第一欧姆接触层的蚀刻保护层，使得微型发光二极管的第一欧姆接触层在制程中不会受到损害，从而可以降低接触电阻值，提高微型发光二极管的发光效率。除此之外，由于第一接垫以及第一欧姆接触层错位设置(第一欧姆接触层不必须设置于第一接垫正下方)，致使第一欧姆接触层的设置位置不会受限于第一接垫的尺寸及位置，其设置位置的自由度提高。因此，可以将第一欧姆接触层设置于较远离主动层的侧壁的位置，减少电子及空穴在主动层侧壁复合的机率。而且，由于提高了第一欧姆接触层的设置位置的自由度，可以选择适当的设置位置，使得第一欧姆接触层以及第二欧姆接触层之间的距离缩短，降低正向偏压。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (14)
1.一种微型发光二极管，其特征在于，包括：
外延结构，包括；
第一型半导体层；
第二型半导体层；以及
主动层，设置于所述第一型半导体层以及所述第二型半导体层之间；第一接垫，电性连接所述第一型半导体层；
第一欧姆接触层，电性连接于所述第一型半导体层以及所述第一接垫之间；以及
电流传导层，电性连接于所述第一欧姆接触层以及所述第一接垫之间，
其中所述第一欧姆接触层在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影以及所述第一接垫在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影错位设置且不完全重叠。
2.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述第一欧姆接触层的所述垂直投影与所述第一接垫的所述垂直投影相重叠的面积小于等于所述第一欧姆接触层的所述垂直投影的面积的50％。
3.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述电流传导层在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影与所述第一接垫的所述垂直投影相重叠的面积小于等于所述电流传导层的所述垂直投影的面积的50％。
4.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，还包括第一绝缘层，其中所述电流传导层设置于所述第一欧姆接触层以及所述第一绝缘层之间，其中所述第一接垫通过所述第一绝缘层的第一通孔连接所述电流传导层。
5.根据权利要求4所述的微型发光二极管，其特征在于，还包括第二绝缘层，设置于所述第一绝缘层以及所述第一接垫之间，其特征在于，所述电流传导层设置于第一绝缘层间。
6.根据权利要求5所述的微型发光二极管，其特征在于，所述第二绝缘层的光反射率大于等于所述第一绝缘层的光反射率。
7.根据权利要求5所述的微型发光二极管，其特征在于，所述第二绝缘层的杨式模量大于等于所述第一绝缘层的杨式模量。
8.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述主动层在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影与所述第一接垫的所述垂直投影相重叠的面积小于等于所述主动层的所述垂直投影的面积的50％。
9.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述电流传导层接触所述第一型半导体层，且至少部分包覆所述第一欧姆接触层。
10.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述电流传导层远离所述第一型半导体层。
11.根据权利要求9或10所述的微型发光二极管，其特征在于，所述电流传导层在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影的面积大于所述第一接垫的所述垂直投影的面积，且所述第一接垫的所述垂直投影的面积大于所述第一欧姆接触层的所述垂直投影的面积。
12.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，还包括第二接垫，电性连接所述第二型半导体层，其中所述第一欧姆接触层的所述垂直投影在所述第二接垫在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影以及所述第一接垫的所述垂直投影之间。
13.根据权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，还包括第二接垫，电性连接所述第二型半导体层，其中所述第一接垫的所述垂直投影在所述第二接垫在所述第一型半导体层所在的平面上的垂直投影以及所述第一欧姆接触层的所述垂直投影之间。
14.一种显示面板，其特征在于，包括呈阵列排列的多个像素单元，其中每一像素单元具有根据权利要求1所述的微型发光二极管。
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2021
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