CN215869440U - 发光元件、单元像素及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本实用新型涉及一种发光元件、单元像素及显示装置。根据一实施例的发光元件作为微米级的发光元件包括：半导体堆叠件，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，所述绝缘层包括分布式布拉格反射器。

Description

发光元件、单元像素及显示装置
技术领域
本实用新型涉及一种微型LED显示装置，尤其涉及一种高效率发光元件、具有该发光元件的单元像素以及具有该单元像素的显示装置。
背景技术
发光元件为利用作为无机光源的发光二极管的半导体元件，广泛应用于诸如显示装置、车辆用灯具、一般照明之类的各种领域。发光二极管具有寿命长、耗电低、响应速度快的优点，因此正在迅速代替现有光源。
另外，现有的发光二极管在显示装置中主要用作背光光源，然而最近正在开发利用发光二极管直接实现图像的显示装置。这种显示器也被称为微型LED显示器。
显示装置通常利用蓝色、绿色以及红色的混合色来实现各种颜色。显示装置为了实现各种图像而包括多个像素，每个像素配备有蓝色子像素、绿色子像素以及红色子像素。通过这些子像素的颜色来确定特定像素的颜色，而且借由这些像素的组合来实现图像。
在微型LED显示器的情况下，微型LED对应于各子像素而排列在二维平面上，据此，需要在一个基板上布置众多数量的微型LED。然而，微型LED的尺寸非常小，例如200微米以下，甚至100微米以下，由于这么小的尺寸而产生了各种问题。尤其，难以处理较小尺寸的发光二极管，从而不易于在显示基板上直接贴装发光二极管。
另外，在微型LED中产生的光中的相当一部分无法向外部射出而损失，由此，微型LED的光效率相对低于普通LED的光效率。因此，有必要改善微型LED的光效率。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种具有改善的光效率的微米级的发光元件。
本实用新型的目的在于提供一种如下的制造发光模块的方法，即，所述方法可以容易地实现采用高效发光元件的单元像素和/或透明成型部，并且应用于批量生产。
示例性实施例提供了一种作为微米级的发光元件的发光元件包括：半导体堆叠件，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，并覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，所述绝缘层包括分布式布拉格反射器。
覆盖所述半导体堆叠件的上表面的所述绝缘层的厚度大于覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的所述绝缘层的厚度。
覆盖所述半导体堆叠件的上表面的所述绝缘层具有比覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的反射率更高的反射率。
所述金属反射层包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层，所述第一金属反射层及所述第二金属反射层分别部分地覆盖所述半导体堆叠件的侧表面。
所述微米级的发光元件还包括：第一电极垫及第二电极垫，布置于所述绝缘层上，分别电连接于所述第一导电型半导体层及所述第二导电型半导体层，所述第一金属反射层覆盖所述第一电极垫，所述第二金属反射层覆盖所述第二电极垫。
所述微米级的发光元件还包括：第一电极垫及第二电极垫，布置于所述绝缘层上，分别电连接于所述第一导电型半导体层及所述第二导电型半导体层。
所述金属反射层与所述第一电极垫及所述第二电极垫隔开。
所述金属反射层沿所述发光元件的侧表面以环形形状布置。
所述金属反射层覆盖所述第一电极垫，并与所述第二电极垫隔开。
所述半导体堆叠件还包括布置于所述第一导电型半导体层上的台面，所述台面包括所述活性层及所述第二导电型半导体层，所述第一电极垫的一部分位于所述台面上，所述第二电极垫位于所述台面上。
所述微米级的发光元件还包括：第一接触垫，邻近于所述台面而布置于所述第一导电型半导体层上，其中，所述第一电极垫通过所述绝缘层的开口部电连接于所述第一接触垫。
所述微米级的发光元件还包括：欧姆接触层，布置于所述第二导电型半导体层上；以及第二接触垫，布置于所述欧姆接触层上，所述第二电极垫通过所述绝缘层的开口部电连接于所述第二接触垫。
示例性的实施例提供了一种作为微米级的发光元件的发光元件包括：半导体堆叠件，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，布置于所述半导体堆叠件的上表面的绝缘层的厚度比布置于所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的厚度更大。
布置于所述半导体堆叠件的上表面的绝缘层具有比布置于所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的反射率更高的反射率。
所述金属反射层包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层。
所述微米级的发光元件还包括：第一电极垫，电连接于所述第一导电型半导体层；以及第二电极垫，电连接于所述第二导电型半导体层，其中，所述第一金属反射层覆盖所述第一电极垫，所述第二金属反射层覆盖所述第二电极垫。
所述金属反射层沿所述发光元件的侧表面覆盖整个侧表面。
示例性的实施例提供一种单元像素，该单元像素包括：透明基板；光阻挡层，布置于所述透明基板上且具有透射光的窗口；以及多个发光元件，以在所述窗口整齐排列的方式布置于所述光阻挡层上，其中，所述多个发光元件中的每一个为上述中所述的发光元件。
示例性的实施例提供了一种显示装置，该显示装置包括：电路基板；单元像素，贴装于所述电路基板上；以及成型部，覆盖所述单元像素，其中，所述单元像素包括透明基板以及布置于所述透明基板上的多个发光元件，其中，所述多个发光元件为上述中所述的发光元件。
根据本实用新型，提供了一种具有改善的光效率的微米级的发光元件。
根据本实用新型，提供了一种如下的制造发光模块的方法，即，所述方法可以容易地实现采用高效发光元件的单元像素和/或透明成型部，并且应用于批量生产。
附图说明
图1A是用于说明根据一实施例的显示装置的示意性的平面图。
图1B是沿图1A的剖切线A-A'剖切的示意性的剖面图。
图2A是用于说明根据一实施例的发光模块的示意性的平面图。
图2B是沿图2A的剖切线B-B'剖切的示意性的剖面图。
图3A是用于说明根据一实施例的单元像素的示意性的平面图。
图3B是沿图3A的剖切线C-C'剖切的示意性的剖面图。
图4A是用于说明根据一实施例的发光元件的示意性的平面图。
图4B是沿图4A的剖切线D-D'剖切的示意性的剖面图。
图5A是用于说明根据又一实施例的发光元件的示意性的平面图。
图5B是用于说明根据又一实施例的发光元件的示意性平面图。
图6A及图6B是用于说明根据一实施例的形成金属反射层的方法的示意性平面图。
具体实施方式
以下，参照附图详细说明本实用新型的实施例。下面介绍的实施例是为了向本实用新型所属的技术领域的普通技术人员充分传递本实用新型的思想而作为示例提供的。因此，本实用新型不限于以下说明的实施例，也可以具体化为其他形态。并且，在附图中，为了方便起见，可以夸大表示构成要素的宽度、长度、厚度等。并且，在记载为一个构成要素在另一构成要素的“上部”或者“上方”时，不仅包括各部分位于另一部分的“紧邻的上部”或者“紧邻的上方”的情形，还包括在各个结构要素与另一结构要素之间介入有其他结构要素的情况。贯穿整个说明书，相同的附图标记表示相同的构成要素。
根据示例性的实施例的发光元件作为微米级的发光元件包括：半导体堆叠件，所述半导体堆叠件包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，并且覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，所述绝缘层包括分布式布拉格反射器。
在本说明书中，微米级的发光元件具有通常用于微型LED显示器的尺寸。微米级的发光元件例如，可以具有长轴的长度为200μm以下的尺寸，甚至可以具有100μm以下的尺寸。
覆盖所述半导体堆叠件的上表面的所述绝缘层的厚度可以大于覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的所述绝缘层的厚度。
覆盖所述半导体堆叠件的上表面的所述绝缘层可以具有比覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的反射率更高的反射率。
所述金属反射层可以包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层，所述第一金属反射层及所述第二金属反射层可以分别部分地覆盖所述半导体堆叠件的侧表面。
所述发光元件还可以包括：第一电极垫及第二电极垫，布置于所述绝缘层上并且分别电连接于第一导电型半导体层及第二导电型半导体层，其中，所述第一金属反射层可以覆盖所述第一电极垫，所述第二金属反射层可以覆盖所述第二电极垫。
所述发光元件还可以包括：第一电极垫及第二电极垫，布置于所述绝缘层上，并且分别电连接于第一导电型半导体层及第二导电型半导体层。
在一实施例中，所述金属反射层可以与所述第一电极垫及第二电极垫隔开。
所述金属反射层可以沿所述发光元件的侧表面以环形形状布置。
所述金属反射层可以覆盖所述第一电极垫，并且可以与所述第二电极垫隔开。
所述半导体堆叠件还可以包括：台面，布置于所述第一导电型半导体层上，其中，所述台面可以包括所述活性层及所述第二导电型半导体层，所述第一电极垫的一部分可以位于所述台面上，所述第二电极垫可以位于所述台面上。
所述发光元件还可以包括：第一接触垫，邻近于所述台面而布置于所述第一导电型半导体层上，所述第一电极垫可以通过所述绝缘层的开口部电连接于所述第一接触垫。
所述发光元件还可以包括：欧姆接触层，布置于所述第二导电型半导体层上；以及第二接触垫，布置于所述欧姆接触层上，其中，所述第二电极垫可以通过所述绝缘层的开口部电连接于所述第二接触垫。
根据示例性的实施例的发光元件作为微米级的发光元件包括：半导体堆叠件，所述半导体堆叠件包括第一导电半导体层、第二导电半导体层以及布置于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，并且覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，布置于所述半导体堆叠件的上表面的绝缘层比布置于所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层更厚。
布置于所述半导体堆叠件的上表面的绝缘层可以具有比布置于所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的反射率更高的反射率。
所述金属反射层可以包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层。
所述发光元件可以包括：第一电极垫，电连接于所述第一导电型半导体层；以及第二电极垫，电连接于所述第二导电型半导体层，其中，所述第一金属反射层可以覆盖所述第一电极垫，所述第二金属反射层可以覆盖所述第二电极垫。
所述金属反射层可以沿所述发光元件的侧表面覆盖发光元件的整个侧表面。
根据示例性的实施例的单元像素包括：透明基板；光阻挡层，布置于所述透明基板上并且具有透射光的窗口；以及多个发光元件，以在所述窗口整齐排列的方式布置于所述光阻挡层上，其中，所述发光元件中的每一个包括：半导体堆叠件，所述半导体堆叠件包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，并覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，所述绝缘层包括分布式布拉格反射器。
所述金属反射层可以包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层。
根据示例性的实施例的显示装置包括：电路基板；单元像素，贴装于所述电路基板上；以及成型部，覆盖所述单元像素，其中，所述单元像素包括透明基板以及布置于所述透明基板上的多个发光元件，所述发光元件中的每一个包括：半导体堆叠件，所述半导体堆叠件包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于第一导电型半导体层与第二导电型半导体层之间的活性层；绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及金属反射层，布置于所述绝缘层上，并覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，其中，所述绝缘层包括分布式布拉格反射器。
以下，将参照附图更详细地说明本实用新型的实施例。
图1A是用于说明根据本实用新型的一实施例的显示装置的示意性的平面图，图1B是沿图1A的剖切线A-A'剖切的示意性的剖面图。
参照图1A及图1B，显示装置10000可以包括面板基板2100及多个发光模块1000。
显示装置10000没有特别限制，可以包括微型LED TV、智能手表、诸如VR头戴式装置之类的VR显示装置或者诸如增强现实眼镜之类的AR显示装置。
面板基板2100可以包括用于无源矩阵驱动或有源矩阵驱动的电路。在一实施例中，面板基板2100可以在内部包括布线及电阻，在另一实施例中，面板基板2100可以包括布线、晶体管及电容器。面板基板2100还可以在上表面具有能够与布置的电路电连接的垫。
在一实施例中，多个发光模块1000整齐排列于面板基板2100上。如图2A所示，各个发光模块1000可以包括电路基板1001及布置于电路基板1001上的多个单元像素100。各个单元像素100包括多个发光元件。发光元件可以发射彼此不同颜色的光。
以下，按照布置于显示装置10000内的发光模块1000、整齐排列于发光模块1000内的单元像素100及发光元件的顺序，对显示装置10000的各个构成要素进行详细地说明。
图2A是用于说明根据本实用新型的一实施例的发光模块1000的示意性的平面图，图2B是沿图2A的剖切线B-B'剖切的示意性的剖面图。
参照图2A及图2B，发光模块1000还可包括电路基板1001以及排列于电路基板1001上的单元像素100、覆盖单元像素100的成型部1003以及防眩光层1005。
电路基板1001可以具有用于电连接面板基板2100和单元像素100的电路。电路基板1001内的电路可以形成为多层结构。电路基板1001还可以包括用于通过无源矩阵驱动方式驱动单元像素100的无源电路或用于通过有源矩阵驱动方式驱动单元像素100的有源电路。电路基板1001可以具有暴露于表面的垫，单元像素100可以通过接合材料接合于电路基板1001的垫。
单元像素100可以整齐排列于电路基板1001上。如图2A所示，单元像素100可以以4×4矩阵排列，但不限定于此，可以以2×2、3×3、5×5等多种矩阵排列。
单元像素100通过接合材料接合于电路基板1001。例如，接合材料例如可以为焊料，可以利用丝网印刷等技术将焊膏布置在电路基板1001上的垫上，然后通过回流工艺接合单元像素100和电路基板1001。单元像素的具体结构将参照图3A及图3B在后面进行详细描述。
成型部1003覆盖单元像素100。成型部1003接触于电路基板1001的表面，并且，可以覆盖单元像素100的上表面。此外，成型部1003可以具有平坦的上表面。尤其，与现有技术的区别在于在单元像素100之间的区域上不形成凹陷部。
成型部1003可以利用紫外线固化树脂形成。相比于热固性树脂，通过利用紫外线固化树脂可以增加成型部1003的硬度。成型部1003可以利用例如干膜型阻焊剂(DFSR：dry-Film type solder resist)、光成像阻焊剂(PSR：photoimageable solder resist)或黑色材料(BM：black material)等形成。成型部1003防止单元像素100之间的光干涉，从而可以提高显示装置10000的对比度。
防眩光层1005可以覆盖成型部1003。防眩光层1005可以防止光反射，以减少用户眼睛的疲劳。防眩光层1005可以通过例如将二氧化硅、三聚氰胺、亚克力等微粒与固化树脂混合并进行油墨化后涂覆于成型部1003的表面而形成，可以利用紫外线进行固化。
在本实施例中，可以通过单元像素100形成发光模块1000并将多个发光模块1000贴装于面板基板2100上而提供显示装置10000，据此，可以提高显示装置10000的工艺良率。
图3A是用于说明根据本实用新型的一实施例的单元像素100的示意性的平面图，图3B是沿图3A的剖切线C-C'剖切的示意性的剖面图。
参照图3A及图3B，单元像素100可以包括透明基板121、第一发光元件10a、第二发光元件10b、第三发光元件10c、表面层122、光阻挡层123、粘合层125、阶梯差调节层127、连接层129a、129b、129c、129d以及绝缘物质层131。
单元像素100包括第一发光元件10a、第二发光元件10b、第三发光元件10c而提供一个像素。第一发光元件10a至第三发光元件10c发射彼此不同颜色的光，这些发光元件分别对应于子像素。
透明基板121是PET、玻璃基板、石英、蓝宝石基板等透光性基板。透明基板121布置于发光模块1000的光发射面，从发光元件10a、10b、10c发射的光通过透明基板121而向外部发射。透明基板121可以具有上表面及下表面。透明基板121可以在与发光元件10a、10b、10c面对的面(即，上表面)包括凹凸图案121p。凹凸图案121p使从发光元件10a、10b、10c发射的光散射而增加指向角。并且，从具有彼此不同指向角特性的发光元件10a、10b、10c发射的光可以借由所述凹凸图案121p而以均匀的指向角发射。据此，可以防止根据观察角度而发生色差。
凹凸图案121p可以是规则的，也可以是不规则的。凹凸图案121p可以具有例如3μm的间距、2.8μm的直径以及1.8μm的高度。凹凸图案121p可以是通常应用于图案化的蓝宝石基板的图案，但不限于此。
透明基板121还可以包括防反射涂层，也可以包括防眩光层或进行防眩光处理。透明基板121可以具有例如50μm至300μm的厚度。
由于透明基板121布置于光发射面，因此透明基板121不包括电路。然而，本实用新型不限于此，也可以包括电路。
另外，虽然图示了在一个透明基板121形成有一个单元像素100的情况，然而也可以在一个透明基板121形成多个单元像素100。
表面层122覆盖透明基板121的凹凸图案121p。表面层122可以沿凹凸图案121p的形状形成。表面层122可以提高在其上形成的光阻挡层123及粘合层125的粘合力。例如，表面层122可以利用氧化硅膜形成。表面层122也可以根据透明基板121的类型而省略。
光阻挡层123形成于透明基板121的上表面上。光阻挡层123可以接触于表面层122。光阻挡层123可以包括诸如炭黑之类的吸收光的吸收物质。光吸收物质防止从发光元件10a、10b、10c产生的光在透明基板121与发光元件10a、10b、10c之间的区域朝侧表面侧泄漏，从而提高显示装置的对比度。
光阻挡层123可以具有用于使从发光元件10a、10b、10c产生的光入射到透明基板121的光行进路径的窗口123a、123b、123c，为此，可以在透明基板121上以暴露透明基板121的方式进行图案化。窗口123a、123b、123c的宽度可以小于发光元件的宽度，但不限于此，也可以大于或等于发光元件的宽度。
光阻挡层123的窗口123a还定义发光元件10a、10b、10c的整齐排列位置。因此，可以省略用于定义发光元件10a、10b、10c的整齐排列位置的专门的整齐排列标记。然而，本实用新型并不限于此，为了提供用于使发光元件10a、10b、10c整齐排列的位置，整齐排列标记也可以设置于透明基板121上或者光阻挡层123或粘合层125上。
粘合层125附着于透明基板121上。粘合层125可以覆盖光阻挡层123。粘合层125可以附着于透明基板121的整个表面上，但不限于此，也可以以使透明基板121的边缘附近区域暴露的方式附着于一部分区域。粘合层125用于将发光元件10a、10b、10c附着于透明基板121。粘合层125可以填充形成于光阻挡层123的窗口123a、123b、123c。
粘合层125可以形成为透光性层，并且使从发光元件10a、10b、10c发射的光透射。粘合层125可以利用有机粘合剂而形成。例如，粘合层125可以利用透明环氧树脂而形成。并且，粘合层125为了使光扩散而可以包含SiO2、TiO2、ZnO等的扩散物质(diffuser)。光扩散物质防止从光发射面观察到发光元件10a、10b、10c。
另外，第一发光元件10a至第三发光元件10c布置于透明基板121上。第一发光元件10a至第三发光元件10c可以借由粘合层125而附着于透明基板121。第一发光元件10a至第三发光元件10c可以对应于光阻挡层123的窗口123a、123b、123c而布置。在光阻挡层123被省略的情况下，为了提供发光元件10a、10b、10c的整齐排列位置而可以添加整齐排列标记。
第一发光元件10a至第三发光元件10c例如可以是红色发光元件、绿色发光元件、蓝色发光元件。发光元件10a、10b、10c可以分别具有长轴长度为200μm以下，甚至可以具有100μm以下的尺寸。第一发光元件10a至第三发光元件10c中的每一个的具体构成将参照图4A及图4B在后面进行详细说明。
如图3A所示，第一发光元件10a至第三发光元件10c可以排列成一列。尤其，在透明基板121是蓝宝石基板的情况下，蓝宝石基板可以根据切割方向而包括借由结晶面而干净的切割面(例如，m面)和不干净的切割面(例如，a面)。例如，在切割成四边形形状的情况下，两侧的两个切割面(例如，m面)可以沿结晶面而被干净地切割，与这些切割面垂直布置的其他两个切割面(例如，a面)可能不会如此。在此情况下，蓝宝石基板121的干净的切割面可以与发光元件10a、10b、10c的整齐排列的方向平行。例如，在图3A中，干净的切割面(例如，m面)可以布置于上下，另外两个切割面(例如，a面)可以布置于左右。
阶梯差调节层127覆盖第一发光元件10a至第三发光元件10c。阶梯差调节层127具有使发光元件10a、10b、10c的电极垫暴露的开口部127a。阶梯差调节层127将形成有连接层129a、129b、129c、129d的面的高度调节为恒定，从而有助于能够安全地形成连接层。阶梯差调节层127可以利用例如感光性聚酰亚胺形成。
阶梯差调节层127可以布置于被粘合层125的边缘所包围的区域内，但不限于此。例如，阶梯差调节层127也可以形成为部分地暴露粘合层125的边缘。
第一连接层129a至第四连接层129d形成于阶梯差调节层127上。连接层129a、129b、129c、129d可以通过阶梯差调节层127的开口部127a连接于第一发光元件10a至第三发光元件10c的电极垫。
在一实施例中，如图3A及图3B所示，第一连接层129a可以电连接于第一发光元件10a的第二导电型半导体层，第二连接层129b可以电连接于第二发光元件10b的第二导电型半导体层，第三连接层129c可以电连接于第三发光元件10c的第二导电型半导体层，第四连接层129d可以共同电连接于第一发光元件10a至第三发光元件10c的第一导电型半导体层。第一连接层129a至第四连接层129d可以一同形成于阶梯差调节层127上，并且可以具有单层或多层。例如，可以包括Cr、Ti、Ni、Cu、Al、Pt、Au中的至少一种。
在另一实施例中，第一连接层129a可以电连接于第一发光元件10a的第一导电型半导体层，第二连接层129b可以电连接于第二发光元件10b的第一导电型半导体层，第三连接层129c可以电连接于第三发光元件10c的第一导电型半导体层，第四连接层129d可以共同电连接于第一发光元件10a至第三发光元件10c的第二导电型半导体层。第一连接层129a至第四连接层129d可以一同形成于阶梯差调节层127上。
绝缘物质层131可以形成为比阶梯差调节层127的厚度薄的厚度。绝缘物质层131和阶梯差调节层127的厚度之和可以为1um以上且50um以下，但并不限于此。
绝缘物质层131覆盖阶梯差调节层127的侧表面及连接层129a、129b、129c、129d。此外，绝缘物质层131可以覆盖粘合层125的一部分。绝缘物质层131具有使连接层129a、129b、129c、129d暴露的开口部131a、131b、131c、131d，由此，单元像素100的垫区域可以被定义。
在一实施例中，绝缘物质层131可以是半透明物质，可以利用有机物质或无机物质形成。绝缘物质层131可以利用例如聚酰亚胺形成。在绝缘物质层131与阶梯差调节层127一同利用聚酰亚胺形成的情况下，除了垫区域之外，连接层129a、129b、129c、129d的下部面、侧表面以及上部表面均可以被聚酰亚胺包围。
另外，单元像素100可以利用焊料等接合材料贴装于电路基板，接合材料可以接合暴露于绝缘物质层131的开口部131a、131b、131c、131d的连接层129a、129b、129c、129d和电路基板上的垫。
根据本实施例，单元像素100不包括额外的凸块，连接层129a、129b、129c、129d用作接合垫。然而，本实用新型不限于此，也可以形成覆盖绝缘物质层131的开口部131a、131b、131c、131d的接合垫。在一实施例中，可以形成为超出第一连接层129a至第四连接层129d的上部区域而局部地覆盖发光元件10a、10b、10c。
在本实施例中，虽然以发光元件10a、10b、10c借由粘合层125而附着于透明基板121的情形进行了说明，然而也可以代替粘合层125而利用其他结合器(coupler)来使发光元件10a、10b、10c结合于透明基板121。例如，发光元件10a、10b、10c可以利用间隔件而结合于透明基板121，因此，发光元件10a、10b、10c与透明基板121之间的区域可以填充有气体或液体。借由这些气体或液体，可以形成从发光元件10a、10b、10c发射的光透射的光学层。上述粘合层125也是光学层的一例。在此，光学层利用与发光元件10a、10b、10c不同的材料(例如，气体、液体或固体)形成，因而与发光元件10a、10b、10c内的半导体层的材料区分。
根据本实施例，提供一种将发光元件10a、10b、10c排列于同一平面上的单元像素100。单元像素100可以利用发光元件10a、10b、10c来实现多种颜色的光。以下，对根据一实施例的发光元件10a、10b、10c进行详细说明。
图4A是用于说明根据本实用新型的一实施例的发光元件10a的示意性的平面图，图4B是沿图4A的剖切线D-D'剖切的示意性的剖面图。在此，以发光元件10a为例进行说明，但是发光元件10b、10c也具有大致相似的结构，因此省略彼此重复的说明。
参照图4A及图4B，发光元件10a可以包括包含第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25的发光结构体、欧姆接触层27、第一接触垫53、第二接触垫55、绝缘层59、第一电极垫61、第二电极垫63、第一金属反射层65a以及第二金属反射层65b。
发光结构体(即，第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25)可以生长于基板上。所述基板可以是氮化镓基板、砷化镓(GaAs)基板、硅(Si)基板、蓝宝石基板，尤其是图案化的蓝宝石基板等可以使用为半导体生长的多种基板。生长基板可以利用机械研磨、激光剥离、化学剥离等技术从半导体层分离。然而，本实用新型不限于此，也可以使基板的一部分残留而构成第一导电型半导体层21的至少一部分。
在一实施例中，在发光元件10a发射红色光的情况下，半导体层可以包括砷化铝镓(AlGaAs：aluminum gallium arsenide)、磷砷化镓(GaAsP：gallium arsenidephosphide)、磷化铝镓铟(AlGaInP：aluminum gallium indium phosphide)或磷化镓(GaP：gallium phosphide)。
在发光元件10b发射绿色光的情况下，半导体层可以包括氮化铟镓(InGaN)、氮化镓(GaN)、磷化镓(GaP)、磷化铝镓铟(AlGaInP)或磷化铝镓(AlGaP)。
在一实施例中，在发光元件10c发出蓝色光的情况下，半导体层可以包括氮化镓(GaN)、氮化铟镓(InGaN)或硒化锌(ZnSe：zinc selenide)。
第一导电型和第二导电型具有彼此相反的极性，在第一导电型是n型的情况下，第二导电型是p型，而在第一导电型是p型的情况下，第二导电型是n型。
第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25可以利用诸如金属有机化学气相沉积法(MOCVD)之类的公知的方法在腔室内生长于基板上。并且，第一导电型半导体层21包括n型杂质(例如，Si、Ge、Sn)，第二导电型半导体层25包括p型杂质(例如，Mg、Sr、Ba)。在一实施例中，第一导电型半导体层21可以包括包含Si作为掺杂剂的GaN或AlGaN，第二导电型半导体层25可以包括包含Mg作为掺杂剂的GaN或AlGaN。
虽然在附图中示出了第一导电型半导体层21及第二导电型半导体层25分别为单层，但是这些层可以是多层，并且也可以包括超晶格层。活性层23可以包括单量子阱结构或多量子阱结构，并且可以调节氮化物系半导体的组成比以发射所期望的波长。例如，活性层23可以发射蓝色光、绿色光、红色光或紫外线。
第二导电型半导体层25及活性层23可以具有台面M结构而布置于第一导电型半导体层21上。台面M包括第二导电型半导体层25及活性层23，如图4B所示，也可以包括第一导电型半导体层21的一部分。台面M可以位于第一导电型半导体层21的一部分区域上，并且第一导电型半导体层21的上表面可以在台面M周围暴露。
在本实施例中，台面M形成为在其周边使第一导电型半导体层21暴露。在另一实施例中，也可以形成有贯通台面M而使第一导电型半导体层21暴露的贯通孔。
另外，所述第一导电型半导体层21可以具有借由表面纹理化形成的凹凸图案21p。凹凸图案21p可以形成于第一导电型半导体层21的光发射面侧。表面纹理化可以通过利用例如干式或湿式蚀刻工艺的图案化来执行。
在一实施例中，可以形成有锥体形状的突出部，锥体的高度可以是2μm至3μm，锥体的间隔可以是1.5μm至2μm，并且锥体的底部直径可以是约3μm至5μm。锥体也可以具有截头形状，在此情况下，锥体的上表面直径可以是约2μm至3μm。
在另一实施例中，凹凸图案21p可以包括第一凹凸图案和在第一凹凸图案上附加形成的第二凹凸图案。第二凹凸图案可以形成为比第一凹凸图案更小的尺寸。
通过在第一导电型半导体层21的表面形成凹凸图案21p，可以减少内部全反射，从而增加光提取效率。第一发光元件10a至第三发光元件10c中，均可以对第一导电型半导体层执行表面纹理化，据此，可以使从第一发光元件10a至第三发光元件10c发射的光的指向角均匀化。然而，本实用新型不限于此，一部分发光元件也可以不包括凹凸图案21p而具有平坦的面。
如图4B所示，发光元件10a、10b、10c的第一导电型半导体层21中的至少一个可以具有倾斜的侧表面。第一导电型半导体层21的倾斜的侧表面可以通过元件分离工艺形成。第一导电型半导体层21的侧表面相对于第一导电型半导体层21的底面的倾斜角范围可以为约40度至约80度之内。台面M也可以具有倾斜的侧表面，相对于台面M的底面的倾斜范围可以为约40度至约80度之内。由于第一导电型半导体层21及台面M具有倾斜的侧表面，因此可以容易地形成将后述的金属反射层65a、65b。
欧姆接触层27布置于第二导电型半导体层25上而欧姆接触于第二导电型半导体层25。欧姆接触层27可以形成为单层或多层，并且可以利用透明导电性氧化物膜或金属膜形成。透明导电性氧化膜的示例可以包括ITO或ZnO等，金属膜的示例可以包括Al、Ti、Cr、Ni、Au等的金属及其合金。
第一接触垫53布置于暴露的第一导电型半导体层21上。第一接触垫53可以欧姆接触于第一导电型半导体层21。例如，第一接触垫53可以形成为欧姆接触于第一导电型半导体层21的欧姆金属层。可以根据第一导电型半导体层21的半导体材料适当地选择第一接触垫53的欧姆金属层。也可以省略第一接触垫53。
第二接触垫55可以布置于欧姆接触层27上。第二接触垫55电连接于欧姆接触层27。也可以省略第二接触垫55。
绝缘层59覆盖台面M、欧姆接触层27、第一接触垫53以及第二接触垫55。绝缘层59具有暴露第一接触垫53及第二接触垫55的开口部59a、59b。绝缘层59可以包括堆叠有折射率彼此不同的绝缘层的分布式布拉格反射器。例如，分布式布拉格反射器可以包括从SiO2、Si3N4、SiON、TiO2、Ta2O5、Nb2O5、MgF2等中选择的至少两种绝缘层。
分布式布拉格反射器可以包括例如多对低折射率层和高折射率层。例如，分布式布拉格反射器可以包括例如10对以上的低折射率层和高折射率层的。
分布式布拉格反射器反射从活性层23发射的光。分布式布拉格反射器可以在包括从活性层23发射的光的峰值波长在内的相对较宽的波长范围内表现出高反射率，并且可以考虑光的入射角而设计。在一实施例中，分布式布拉格反射器对以0度的入射角入射的光可以具有比以其他入射角入射的光更高的反射率。在另一实施例中，分布式布拉格反射器可以对以其他特定入射角入射的光具有比以0度的入射角入射的光更高的反射率。例如，分布式布拉格反射器可以对以10度的入射角入射的光具有比以0度的入射角入射的光更高的反射率。
同时，蓝色发光元件10c的发光结构体具有比红色发光元件10a及绿色发光元件10b的发光结构体高的内部量子效率。据此，蓝色发光元件10c可以表现出比红色发光元件10a及绿色发光元件10b高的光提取效率。由此，可能难以适当地保持红色光、绿色光以及蓝色光的颜色混合比率。
为了调节红色光、绿色光以及蓝色光的颜色混合比率，应用于发光元件10a、10b、10c的分布式布拉格反射器可以形成为具有彼此不同的反射率。例如，蓝色发光元件10c与红色发光元件10a及绿色发光元件10b相比可以具有相对低的反射率的分布式布拉格反射器。例如，形成于蓝色发光元件10c的分布式布拉格反射器对于从活性层23生成的蓝色光在入射角为0度的情况下可以具有约不足95％的反射率，进一步地，可以具有不足90％的反射率，而绿色发光元件10b对于绿色光在入射角为0度的情况下可以具有约95％以上且99％以下的反射率，红色发光元件10a对于红色光在入射角为0度的情况下可以具有99％以上的反射率。
在一实施例中，应用于红色发光元件10a、绿色发光元件10b以及蓝色发光元件10c的分布式布拉格反射器可以具有大致相似的厚度。例如，应用于这些发光元件10a、10b、10c的分布式布拉格反射器之间的厚度之差可以小于最厚的分布式布拉格反射器厚度的10％。通过减小分布式布拉格反射器的厚度之差，可以相似地设定应用于红色发光元件10a、绿色发光元件10b以及蓝色发光元件10c的工艺条件(例如，将绝缘层59图案化的工艺)，进而，可以防止单元像素制造工艺变得复杂。进一步地，应用于红色发光元件10a、绿色发光元件10b以及蓝色发光元件10c的分布式布拉格反射器也可以具有大致相似的堆叠数。然而，本实用新型不限于此。
第一电极垫61及第二电极垫63布置于绝缘层59上。第一电极垫61可以从第一接触垫53的上部延伸至台面M的上部，第二电极垫63可以布置于台面M上部区域中。第一电极垫61可以通过开口部59a连接于第一接触垫53，第二电极垫63可以电连接于第二接触垫55。第一电极垫61也可以直接欧姆接触于第一导电型半导体层21，在此情况下，可以省略第一接触垫53。并且，在省略第二接触垫55的情况下，第二电极垫63可以直接连接于欧姆接触层27。
第一电极垫61和/或第二电极垫63可以利用单层或多层金属形成。可以使用Al、Ti、Cr、Ni、Au等的金属及其合金等作为第一电极垫61和/或第二电极垫63的材料。
另外，在交替形成低折射率层和高折射率层的情况下，在台面M的侧表面及第一导电型半导体层21的侧表面形成的绝缘层59的厚度将小于在第二导电型半导体层25上部形成的绝缘层59的厚度。即，形成在发光元件10a的侧表面的绝缘层59比形成在发光元件10a的上表面的绝缘层59相对较薄。尤其，在绝缘层59包括分布式布拉格反射器的情况下，可以在发光元件10a上表面形成良好控制光学厚度的分布式布拉格反射器，但是难以在发光元件10a的侧表面形成良好控制光学厚度的分布式布拉格反射器。据此，形成在发光元件10a的侧表面的绝缘层59与形成在其上表面的绝缘层59表现出彼此不同的反射率，并且可能通过发光元件10a的侧表面发生漏光(light leakage)。
可以利用第一金属反射层65a及第二金属反射层65b来防止在发光元件10a的侧表面通过绝缘层59的漏光。第一金属反射层65a及第二金属反射层65b可以与所述绝缘层59一起形成全方向(omni-directional)反射器，从而不仅可以防止漏光，而且可以提高在发光方向上的光效率。第一金属反射层65a可以覆盖第一电极垫61，并且可以在第一电极垫61周围覆盖发光元件10a的侧表面。如图4A所示，第一金属反射层65a可以覆盖第一电极垫61，进一步地，可以覆盖第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25的侧表面。此外，第二金属反射层65b可以覆盖第二电极垫63，并且可以在第二电极垫63周围覆盖发光元件10a的侧表面。并且，第一电极垫61可以覆盖台面M的一部分侧表面，尤其，可以覆盖位于第一电极垫61与台面M之间的台面M的侧表面。如图4A所示，第二金属反射层65b可以覆盖第二电极垫63，并且可以覆盖第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25的侧表面。
第一金属反射层65a和第二金属反射层65b为了防止电短路而彼此隔开。第一金属反射层65a与第二金属反射层65b之间的隔开距离可以比第一电极垫61与第二电极垫63之间的隔开距离近，但是不限于此。第一金属反射层65a及第二金属反射层65b可以包括Cr、Ni、Al、Pt、Ag或Au。
尽管随附图一起简要说明了根据本实用新型的一实施例的发光元件10a，但是除了上述层之外，发光元件10a还可以包括具有附加功能的层。例如，还可以包括用于使特定构成要素绝缘的附加绝缘层、防止焊料扩散的焊料防止层等多种层。
此外，在形成倒装芯片型的发光元件的情况下，可以以多种形态形成台面，第一电极垫61及第二电极垫63的位置或形状也可以进行多种变更。并且，欧姆接触层27也可以被省略，第二接触垫55或者第二电极垫63也可以直接接触于第二导电型半导体层25。
在本实施例中，以第一发光元件10a至第三发光元件10c为倒装芯片结构的情形为例进行了说明，然而本实用新型不限于此，也可以包括水平型结构的发光元件。
图5A是用于说明根据又一实施例的发光元件的示意性的平面图。
参照图5A，根据本实施例的发光元件与在前所述的发光元件10a大致相似，区别在于金属反射层165的形状。
在本实施例中，金属反射层165沿发光元件的侧表面布置为环状，并且与第一电极垫61及第二电极垫63隔开。金属反射层165覆盖第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25的侧表面。
根据本实施例，金属反射层165可以覆盖发光元件的整个侧表面，从而可以进一步防止通过发光元件的侧表面的漏光。进一步地，由于金属反射层165与第一电极垫61及第二电极垫63隔开，因此可以提供电稳定的微型LED。
图5B是用于说明根据又一实施例的发光元件的示意性的平面图。
参照图5B，根据本实施例的发光元件与参照图5A说明的发光元件大致相似，区别在于金属反射层265覆盖第一电极垫61。
金属反射层265可以沿发光元件的侧表面覆盖第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25的侧表面，进一步地，可以至少部分地覆盖第一电极垫61。此外，金属反射层265可以覆盖位于第一电极垫61与台面M之间的台面M的侧表面。据此，可以进一步防止发光元件的漏光。
金属反射层265可以代替第一电极垫61而覆盖第二电极垫63。但是，由于第一导电型半导体层21的厚度比活性层23及第二导电型半导体层25的厚度更厚，因此在绝缘层59发生诸如针孔之类的缺陷的情况下，金属反射层265可能会在发光元件的侧表面与第一导电型半导体层21短路。因此，金属反射层265电连接于第一电极垫61能够提供电安全的发光元件。
图6A及图6B是用于说明形成第一金属反射层65a及第二金属反射层65b的方法的示意性的平面图。
首先，形成有第一电极垫61及第二电极垫63的发光元件排列于基板11上。基板11可以是用于使第一导电型半导体层21、活性层23以及第二导电型半导体层25生长的生长基板，也可以是形成有第一电极垫61及第二电极垫63的发光元件从生长基板分离而附着的临时基板。
接着，形成覆盖发光元件的金属反射层65。金属反射层65可以利用剥离技术彼此平行地形成。
金属反射层65可以利用使光反射的金属物质(例如，Ni、Cr、Pt、Al、Ag、Au等)的单层或多层形成，例如，可以形成为约100nm的厚度。
参照图6B，接着，通过利用光刻及蚀刻技术去除发光元件周围的金属反射层65，从而可以在各个发光元件上形成第一金属反射层65a及第二金属反射层65b。
根据本实施例，可以在以窄的间隔排列的发光元件上安全地形成第一金属反射层65a及第二金属反射层65b。
在前述的实施例中，对同时使用剥离技术及蚀刻技术通过两步骤工艺形成金属反射层65a、65b的情形进行了说明，但是金属反射层65a、65b也可以利用剥离技术或光刻及蚀刻技术而通过一次工艺形成。
以上，已经对本实用新型的多种实施例进行了说明，但是本实用新型不限于这些实施例。此外，在不脱离本实用新型的技术思想的情况下，针对一个实施例说明的项目或构成要素也可以应用于其他实施例。

Claims (19)

1.一种作为微米级的发光元件的发光元件，其特征在于，包括：
半导体堆叠件，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；
绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及
金属反射层，布置于所述绝缘层上，覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，
其中，所述绝缘层包括分布式布拉格反射器。
2.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
覆盖所述半导体堆叠件的上表面的所述绝缘层的厚度大于覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的所述绝缘层的厚度。
3.根据权利要求2所述的发光元件，其特征在于，
覆盖所述半导体堆叠件的上表面的所述绝缘层具有比覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的反射率更高的反射率。
4.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，
所述金属反射层包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层，
所述第一金属反射层及所述第二金属反射层分别部分地覆盖所述半导体堆叠件的侧表面。
5.根据权利要求4所述的发光元件，其特征在于，还包括：
第一电极垫及第二电极垫，布置于所述绝缘层上，分别电连接于所述第一导电型半导体层及所述第二导电型半导体层，
所述第一金属反射层覆盖所述第一电极垫，
所述第二金属反射层覆盖所述第二电极垫。
6.根据权利要求1所述的发光元件，其特征在于，还包括：
第一电极垫及第二电极垫，布置于所述绝缘层上，分别电连接于所述第一导电型半导体层及所述第二导电型半导体层。
7.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，
所述金属反射层与所述第一电极垫及所述第二电极垫隔开。
8.根据权利要求7所述的发光元件，其特征在于，
所述金属反射层沿所述发光元件的侧表面以环形形状布置。
9.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，
所述金属反射层覆盖所述第一电极垫，并与所述第二电极垫隔开。
10.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，
所述半导体堆叠件还包括布置于所述第一导电型半导体层上的台面，
所述台面包括所述活性层及所述第二导电型半导体层，
所述第一电极垫的一部分位于所述台面上，
所述第二电极垫位于所述台面上。
11.根据权利要求10所述的发光元件，其特征在于，还包括：
第一接触垫，邻近于所述台面而布置于所述第一导电型半导体层上，
其中，所述第一电极垫通过所述绝缘层的开口部电连接于所述第一接触垫。
12.根据权利要求6所述的发光元件，其特征在于，还包括：
欧姆接触层，布置于所述第二导电型半导体层上；以及
第二接触垫，布置于所述欧姆接触层上，
所述第二电极垫通过所述绝缘层的开口部电连接于所述第二接触垫。
13.一种作为微米级的发光元件的发光元件，其特征在于，包括：
半导体堆叠件，包括第一导电型半导体层、第二导电型半导体层以及布置于所述第一导电型半导体层与所述第二导电型半导体层之间的活性层；
绝缘层，覆盖所述半导体堆叠件的上表面及侧表面；以及
金属反射层，布置于所述绝缘层上，覆盖所述半导体堆叠件的侧表面的至少一部分，
其中，布置于所述半导体层堆叠件的上表面的绝缘层的厚度比布置于所述半导体层堆叠件的侧表面的绝缘层的厚度更大。
14.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，
布置于所述半导体堆叠件的上表面的绝缘层具有比布置于所述半导体堆叠件的侧表面的绝缘层的反射率更高的反射率。
15.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，
所述金属反射层包括彼此隔开的第一金属反射层及第二金属反射层。
16.根据权利要求15所述的发光元件，其特征在于，还包括：
第一电极垫，电连接于所述第一导电型半导体层；以及
第二电极垫，电连接于所述第二导电型半导体层，
其中，所述第一金属反射层覆盖所述第一电极垫，所述第二金属反射层覆盖所述第二电极垫。
17.根据权利要求13所述的发光元件，其特征在于，
所述金属反射层沿所述发光元件的侧表面覆盖整个侧表面。
18.一种单元像素，其特征在于，包括：
透明基板；
光阻挡层，布置于所述透明基板上且具有透射光的窗口；以及
多个发光元件，以在所述窗口整齐排列的方式布置于所述光阻挡层上，
其中，所述多个发光元件中的每一个是根据权利要求1至17中的任意一项所述的发光元件。
19.一种显示装置，其特征在于，包括：
电路基板；
单元像素，贴装于所述电路基板上；以及
成型部，覆盖所述单元像素，
其中，所述单元像素包括透明基板以及布置于所述透明基板上的多个发光元件，
其中，所述多个发光元件中的每一个是根据权利要求1至17中的任意一项所述的发光元件。
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