CN113921673A - 用于显示的发光二极管 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于显示的发光二极管，其包括自上而下依次堆叠设置的多个引线电极、第一绝缘层、第一发光二极管叠层、第二发光二极管叠层和第三发光二极管叠层。发光二极管叠层之间至少包括一反射性绝缘层，用以选择性反射可见光。第一发光二极管叠层设置有贯穿第一绝缘层至第一发光二极管叠层的第二半导体层的第一通孔；第二发光二极管叠层设置有贯穿第一绝缘层至第二发光二极管叠层的第二半导体层的第二通孔；第三发光二极管叠层设置有贯穿第一绝缘层至第三发光二极管叠层的第二半导体层的第三通孔。三个引线电极分别通过三个通孔与第三发光二极管叠层的第二半导体层电性连接。

Description

用于显示的发光二极管
技术领域
本发明涉及半导体器件制造和光学系统，尤其涉及一种用于显示的发光二极管。
背景技术
发光二极管具有省电、高效率、高亮度等优点，因此，发光二极管已取代冷阴极管成为新世代的光源。发光二极管包括微型发光二极管(micro-LED)。多个微型发光二极管可组成各样的发光装置。举例而言，由于微型发光二极管具有照射面积小的特性，因此，多个微型发光二极管适合应用在液晶显示设备的背光模块，进而使背光模块具有分区发光(local dimming)的能力。
显示装置一般利用蓝色、绿色和红色的混合色而实现多种色相。显示装置为了实现多种图像而包括多个像素，各像素具备蓝色、绿色和红色的子像素，通过这些子像素的色相确定特定像素的色相，通过这些像素的组合而实现图像。
micro-LED可以根据其材料发出多种色相的光，可以将发出蓝色、绿色和红色的单独micro-LED芯片排列在二维平面上而提供显示装置。但是，当在各子像素排列一个micro-LED芯片时，micro-LED芯片的数量增加，安装工艺需要很多时间。制作好的微小的LED需要转移到做好驱动电路的基底上。无论是电视还是手机屏，其像素的数量都是相当巨大的，以一个55寸4K电视为例，需要转移的晶粒就高达2400万颗(以4000x2000 x RGB三色计算)，即使一次转移1万颗，也需要重复2400次，这种技术叫做巨量转移。巨量转移设备是实现三基色Micro-LED芯片集成制造的关键。而4K或8K显示像素的尺寸较小，并且显示产品对于像素错误的容忍度也很低，一块有“亮点”或“暗点”的显示屏无法满足用户需求，所以将这些小像素可靠地转移到做好驱动电路的衬底上并实现电路连接是十分困难、复杂的技术。
另外，由于将子像素排列在二维平面上，包括蓝色、绿色和红色子像素的一个像素所占面积相对变宽。因此，为了在有限的面积内排列子像素，需要减小各micro-LED芯片的面积。但是，LED芯片的尺寸减小可能使得难以安装micro-LED芯片，进而，导致发光面积减小。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种可同时实现RGB三色发光的micro-LED芯片，有限的像素面积内能够增加各子像素的面积的显示器用发光元件及显示装置。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是一种用于显示的发光二极管，其包括：
自上而下依次堆叠设置的多个引线电极、第一绝缘层、第一发光二极管叠层、第二发光二极管叠层和第三发光二极管叠层；
所述第一至第三发光二极管叠层各自包括自上而下依次设置的第一半导体层和第二半导体层，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同；
所述发光二极管叠层之间至少包括一反射性绝缘层，用以选择性反射可见光；
所述第一发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层至所述第一发光二极管叠层的第二半导体层的第一通孔，其中，第一引线电极通过第一通孔与所述第一发光二极管叠层的第二半导体层电性连接；
所述第二发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层至所述第二发光二极管叠层的第二半导体层的第二通孔，其中，第二引线电极通过第二通孔与所述第二发光二极管叠层的第二半导体层电性连接；
所述第三发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层至所述第三发光二极管叠层的第二半导体层的第三通孔，其中，第三引线电极通过第三通孔与所述第三发光二极管叠层的第二半导体层电性连接；
第四引线电极共电性连接于所述第一至第三发光二极管叠层的暴露的第一半导体层。
首先，通过控制本发明的发光二极管的三个引线电极，可以分别控制三个发光二极管叠层的通路，实现单个发光二极管芯片的RGB单色可控发光。第二，反射性绝缘层的设置增加了其自身的光学混光距离(OD，optical distance)，单个像素内的发光均匀。发光二极管内部的Micro-LED间距P与光学混光距离(OD，optical distance)值相关联。通常为了保证良好的光学品质效果，当光源间距P设计值固定时，光学混光距离OD越大，其沿着出光面的横向传播距离越远，因此出光的扩散范围越大，其物理表现在扩散面积越大，Micro-LED光源的出光范围相互覆盖，从而其辐射强度空间分布均匀以保证Micro-LED光源间亮度过渡均匀。第三，反射性绝缘层的设置在发光二极管叠层之间，对发光二极管叠层之间实现绝缘分离，减少了发光二极管叠层之间短路的概率。第四、发光二极管叠层产生的各色发光的光通量或者流明(luminance)不同，反射性绝缘层的设置可选择性对RGB某一色光的更高比例的利用，从而提升亮度。
在一个优选实施例中，所述第一至第三发光二极管叠层分别电致发出蓝、绿、红光。
在一个优选实施例中，所述第一至第三通孔各自填充有绝缘层，以保护所述第一至第三引线电极。
在一个优选实施例中，所述反射性绝缘层包括多个薄层形成的分布式布拉格反射镜。
在一个优选实施例中，所述反射性绝缘层还包括蓝色滤光片。
在一个优选实施例中，一反射性绝缘层设置在所述第二发光二极管叠层、所述第三发光二极管叠层之间，绿色波长光以10°、30°、50°的角度入射所述反射性绝缘层时的反射率R10、R30、R50，满足R10＞R30＞R50的关系。
在一个优选实施例中，一反射性绝缘层设置在所述第三发光二极管叠层的下方，红色波长光以10°、30°、50°的角度入射所述反射性绝缘层时的反射率R10、R30、R50，满足R10＞R30＞R50的关系。
附图说明
本发明及其优点将通过研究以非限制性实施例的方式给出，并通过所附附图所示的特定实施方式的详细描述而更好的理解，其中：
图1是本发明实施例的用于显示的发光二极管的截面结构视图。
图2是本发明实施例的用于显示的发光二极管的截面结构视图。
具体实施方式
请参照附图中的图式，其中相同的组件符号代表相同的组件，本发明的原理是以实施在一适当的环境中来举例说明。以下的说明是基于所示例的本发明的具体实施例，其不应被视为限制本发明未在此详述的其它具体实施例。
本说明书所使用的词语“实施例”意指用作实例、示例或例证。此外，本说明书和所附权利要求中所使用的冠词“一”一般地可以被解释为意指“一个或多个”，除非另外指定或从上下文清楚导向单数形式。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接或可以相互通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或表示第一特征水平高度小于第二特征。
下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅为示例，并且目的不在于限制本发明。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。此外，本发明提供了的各种特定的工艺和材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的应用和/或其他材料的使用。
实施例1
首先，通过图1，就本发明的实施例1的用于显示的发光二极管进行说明。本发明的实施例1之用于显示的发光二极管，如图1所示，其包括：
自上而下依次堆叠设置的多个引线电极100、第一绝缘层200、第一发光二极管叠层300、第二发光二极管叠层400和第三发光二极管叠层500；
所述第一至第三发光二极管叠层300、400、500各自包括自上而下依次设置的第一半导体层301、401、501，发光层302、402、502，和第二半导体层303、403、503，其中，各个所述第一半导体层301、401、501为P型半导体，各个所述第二半导体层303、403、503为N型半导体；
所述发光二极管叠层之间包括第一反射性绝缘层701和第二反射性绝缘层702，用以选择性反射可见光；
所述第一发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层200至所述第一发光二极管叠层的第二半导体层303的第一通孔601，其中，第一引线电极101通过第一通孔601与所述第一发光二极管叠层300的第二半导体层303电性连接；
所述第二发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层200至所述第二发光二极管叠层的第二半导体层403的第二通孔602，其中，第二引线电极102通过第二通孔602与所述第二发光二极管叠层400的第二半导体层403电性连接；
所述第三发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层200至所述第三发光二极管叠层的第二半导体层503的第三通孔603，其中，第三引线电极103通过第三通孔603与所述第三发光二极管叠层500的第二半导体层503电性连接；
第四引线电极104共电性连接于所述第一至第三发光二极管叠层的暴露的第一半导体层301、401和501。本实施例的用于显示的发光二极管为顶发射发光二极管。
首先，通过控制本发明的发光二极管的三个引线电极第一引线电极101、第二引线电极102、第三引线电极103，可以分别控制第一发光二极管叠层300、第二发光二极管叠层400和第三发光二极管叠层500的通路，实现单个发光二极管芯片的RGB单色可控发光。第二，第一反射性绝缘层701和第二反射性绝缘层702的设置增加了其自身的光学混光距离(OD，optical distance)，增加单个像素内的发光均匀度。发光二极管内部的Micro-LED间距P与光学混光距离(OD，optical distance)值相关联。通常为了保证良好的光学品质效果，当光源间距P设计值固定时，光学混光距离OD越大，其沿着出光面的横向传播距离越远，因此出光的扩散范围越大，其物理表现在扩散面积越大，Micro-LED光源的出光范围相互覆盖，从而其辐射强度空间分布均匀以保证Micro-LED光源间亮度过渡均匀。第三，第一反射性绝缘层701和第二反射性绝缘层702的设置在发光二极管叠层之间，对发光二极管叠层之间实现绝缘分离，减少了发光二极管叠层之间短路的概率。第四、发光二极管叠层产生的各色发光的光通量或者流明(luminance)不同，反射性绝缘层的设置可选择性对绿光和红光的更高比例的利用。
所述第一发光二极管叠层300、第二发光二极管叠层400和第三发光二极管叠层500分别电致发出蓝、绿、红光。
所述第一通孔601、第二通孔602、第三通孔603各自填充有绝缘层材料，以保护所述第一引线电极101、第二引线电极102和第三引线电极103，。
所述反射性绝缘层包括多个薄层形成的分布式布拉格反射镜。具体的，第一反射性绝缘层701设置在所述第二发光二极管叠层400、所述第三发光二极管叠层500之间，绿色波长光以10°、30°、50°的角度入射所述反射性绝缘层时的反射率R10、R30、R50，满足R10＞R30＞R50的关系。
第二反射性绝缘层702设置在所述第三发光二极管叠层500的下方，红色波长光以10°、30°、50°的角度入射所述反射性绝缘层时的反射率R10、R30、R50，满足R10＞R30＞R50的关系。
实施例2
请参照图2，是本发明的实施例2的用于显示的发光二极管之截面结构视图。以下仅就实施例2与实施例1的相异之处进行说明，关于相似之处在此不再赘述。
所述第一发光二极管叠层300、第二发光二极管叠层400和第三发光二极管叠层500分别电致发出红、绿、蓝光。
第一反射性绝缘层701设置在所述第一绝缘层200、第一发光二极管叠层300之间，第二反射性绝缘层702设置在所述第一发光二极管叠层300、所述第二发光二极管叠层400之间。
虽然在上文中已经参考一些实施例对本发明进行了描述，然而在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，本发明所披露的各个实施例中的各项特征均可通过任意方式相互结合起来使用，在本说明书中未对这些组合的情况进行穷举性的描述是出于省略篇幅和节约资源的考虑。因此，本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种用于显示的发光二极管，包括：
自上而下依次堆叠设置的多个引线电极、第一绝缘层、第一发光二极管叠层、第二发光二极管叠层和第三发光二极管叠层；
所述第一至第三发光二极管叠层各自包括自上而下依次设置的第一半导体层和第二半导体层，其中，所述第一半导体层和所述第二半导体层的导电类型不同；
所述第一至第三发光二极管叠层之间至少包括一反射性绝缘层；
所述第一发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层、所述第一发光二极管叠层的第一半导体层的第一通孔，其中，第一引线电极通过第一通孔与所述第一发光二极管叠层的第二半导体层电性连接；
所述第二发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层、所述第一发光二极管叠层、所述第二发光二极管叠层的第一半导体层、的第二通孔，其中，第二引线电极通过第二通孔与所述第二发光二极管叠层的第二半导体层电性连接；
所述第三发光二极管叠层设置有贯穿所述第一绝缘层、所述第一发光二极管叠层、所述第二发光二极管叠层、所述第三发光二极管叠层的第一半导体层的第三通孔，其中，第三引线电极通过第三通孔与所述第三发光二极管叠层的第二半导体层电性连接；
第四引线电极共电性连接于所述第一至第三发光二极管叠层的暴露的第一半导体层。
2.根据权利要求1所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：所述第一至第三发光二极管叠层分别电致发出蓝、绿、红光。
3.根据权利要求1所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：所述第一至第三发光二极管叠层分别电致发出红、绿、蓝光。
4.根据权利要求1所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：所述第一至第三通孔各自填充有绝缘层，以保护所述第一至第三引线电极。
5.根据权利要求1所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：所述反射性绝缘层包括多个薄层形成的分布式布拉格反射镜。
6.根据权利要求5所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：所述反射性绝缘层还包括蓝色滤光片。
7.根据权利要求2所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：第一反射性绝缘层设置在所述第二发光二极管叠层、所述第三发光二极管叠层之间，第二反射性绝缘层设置在所述第三发光二极管叠层的下方。
8.根据权利要求3所述的用于显示的发光二极管，其特征在于：第一反射性绝缘层设置在所述第一绝缘层、第一发光二极管叠层之间，第二反射性绝缘层设置在所述第一发光二极管叠层、所述第二发光二极管叠层之间。
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