CN219226317U - 一种发光二极管及发光二极管显示面板 - Google Patents

Abstract

本实用新型提出一种发光二极管及发光二极管显示面板，且所述发光二极管包括：衬底；发光外延，设置在所述衬底上，且所述发光外延包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；第一电极，与所述第一半导体层连接；第二电极，与所述第二半导体层连接；第一绝缘层，设置在所述发光外延上；反射层，设置在所述第一绝缘层上；以及第二绝缘层，设置在所述反射层上，且所述第二绝缘层包覆所述反射层。通过本实用新型提供的一种发光二极管，可提高发光二极管显示面板的制程良率。

Description

一种发光二极管及发光二极管显示面板

技术领域

本实用新型涉及半导体领域，特别涉及一种发光二极管及发光二极管显示面板。

背景技术

发光二极管具有能耗小、发光效能高的特点，被广泛应用在各种背光或显示面板上，形成发光二极管显示面板。

在一个显示背板上，需要设置大量的发光二极管，每个发光二极管形成一个像素单元中的子像素单元。在制程显示面板的时，倒装的发光二极管需要焊接在显示背板上，而在焊接时，锡膏和助焊剂易渗透到发光二极管内，造成晶粒漏电，影响产品封装的良率和可靠度。且在焊接时，因锡膏或助焊剂过多所产生的飘移以及空洞，而导致推力大小不一，易造成晶粒歪斜。或者因在焊接时，回流焊的热膨胀产生的应力会导致发光二极管性能不良，影响产品的品质和良率。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的缺陷，本实用新型提出一种发光二极管及发光二极管显示面板，可提防止金属渗入发光二极管中，且可改善因锡膏或助焊剂过多或焊接时热膨胀导致的不良，以增加显示面板的制程良率。

为实现上述目的及其他目的，本实用新型提出一种发光二极管及发光二极管显示面板，该发光二极管包括：

衬底；

发光外延，设置在所述衬底上，且所述发光外延包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；

第一电极，与所述第一半导体层连接；

第二电极，与所述第二半导体层连接；

第一绝缘层，设置在所述发光外延上；

反射层，设置在所述第一绝缘层上；以及

第二绝缘层，设置在所述反射层上，且所述第二绝缘层包覆所述反射层。

在本实用新型一实施例中，在所述发光外延的外围，设置有凹槽，所述凹槽与所述衬底接触。

在本实用新型一实施例中，所述反射层设置在所述第一绝缘层上，且向着所述凹槽延伸，所述反射层覆盖所述凹槽的侧壁和部分底壁。

在本实用新型一实施例中，所述反射层包括周期性层叠设置的氧化硅层和氧化钛层。

在本实用新型一实施例中，所述第一电极和所述第二电极包括连接电极，且所述连接电极由所述第一半导体层或所述第二半导体层延伸至所述第一绝缘层中。

在本实用新型一实施例中，所述第一电极和所述第二电极包括焊接电极，所述焊接电极连接于所述连接电极，且由所述第一绝缘层延伸出所述第二绝缘层表面。

在本实用新型一实施例中，所述焊接电极包括接触层，所述焊接层设置在所述连接电极上，且由所述第一绝缘层延伸至所述反射层中。

在本实用新型一实施例中，所述焊接电极包括阻挡层，所述阻挡层设置在所述焊接层上，且由所述反射层延伸出所述第二绝缘层表面。

在本实用新型一实施例中，所述阻挡层包括周期性层叠设置的第一叠层和第二叠层。

本申请还提供一种发光二极管显示面板，包括如上任意一项所述的发光二极管。

综上所述，本实用新型提出一种发光二极管及发光二极管显示面板，设置有两侧绝缘层，可防止外部金属渗入。且设置的特殊电极层与绝缘层，可防止锡渗入，进而减少异常的产生。且在第一焊接电极和第二焊接电极上形成的粗糙化结构，并在粗糙化结构内形成金属层，在金属层上形成助焊层。改善因锡膏或助焊剂过多导致的晶粒不良，或焊接中回流焊的热膨胀产生的应力产生的不良，以及封装时导致的不良，进而提升发光二极管在制成过程中的良率。

附图说明

图1：本申请中发光二极管结构示意图。

图2：本申请中焊接电极的结构示意图。

图3：本申请中焊接电极上粗糙化结构的结构示意图

图4：本申请中在衬底上形成发光外延的结构示意图。

图5：本申请中形成绝缘层和的反射层结构示意图。

图6：本申请中发光二极管的封装结构图。

图7：本申请中一种发光二极管显示面板的结构示意图。

图8：本申请中具有光转换结构的发光二极管显示面板的结构示意图。

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”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申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

发光二极管显示面板因为具有寿命长，对比度高，分辨率高，响应速度快，视角广阔，色彩丰富，超高亮度和低功耗等优点，可广泛应用在各种电子设备中。例如可应用于电视机、笔记本电脑、显示器、手机、手表、可穿戴显示器、车载装置、虚拟现实(VirtualReality，VR)装置、增强现实(Augmented Reality，AR)装置、可携式电子装置、游戏机或其他电子装置中。

请参阅图7和图8所示，发光二极管显示面板包括驱动背板201，以及设置在驱动背板201上的像素单元。其中，驱动背板201上设置有驱动电路，当发光二极管10键合在驱动背板201上时，驱动基板上的驱动电路电性连接于发光二极管10，以控制发光二极管10的开与关。其中，驱动电路例如为薄膜晶体管(TFT，Thin FilmTransistor)电路。每个像素单元包括多个子像素，且每个像素单元至少包括例如1个红色子像素、1个绿色子像素以及1个蓝色子像素，驱动电路控制每个子像素独立发光，然后形成混色并最终使得像素单元发出预设的彩色光。多个像素单元形成的发光像素阵列，则可实现显示面板的彩色显示效果。在一些实施例中，发光单元包括多种光色的发光二极管10，例如包括红色发光二极管、绿色发光二极管和蓝色发光二极管。则每个发光二极管10相当于一个子像素。在其他实施例中，发光单元包括发光二极管10以及设置在发光二极管10上的彩膜基板203。其中，发光二极管10为发出白光、蓝光或其他任意颜色的发光二极管10。彩膜基板203上设置有光转换结构，例如为量子点结构，所述量子点结构具体包括红光量子点结构、绿光量子点结构以及蓝光量子点结构。当发光二极管10的光穿过量子点结构时，会转化为与量子点结构同色的光。即在本实施例中，红色子像素包括发光二极管10以及红光量子点结构，蓝色子像素包括发光二极管10以及蓝光量子点结构，绿色子像素包括发光二极管10以及绿光量子点结构。

请参阅图7和图8所示，在一些实施例中，在像素单元上设置有封装层202，所述封装层202覆盖在发光单元上，且填满相邻像素单元之间的间隙。

在一些实施例中，发光二极管为次毫米发光二极管(Mini LED)或微米发光二极管(Micro LED)。

请参阅图1所示，在本实用新型一实施例中，发光二极管包括衬底100，设置在衬底100上的发光外延。其中，衬底100可以为硅衬底，蓝宝石衬底或其他类型的透明衬底。所述发光外延包括层叠设置的第一半导体层101、发光层102和第二半导体层103。第一半导体层101和第二半导体层103为不同类型的半导体层，其中一个为P型半导体层，另一个为N型半导体层。在P型半导体层中，设置有为发光层102提供的空穴，而在N型半导体层中，设置有为发光层102提的电子。当在第一半导体层101和第二半导体层103上施加电压时，使得P型半导体层中的空穴和N型半导体层的中的光子在发光层102中复合，然后以光子的形状发出能量，进而使发光外延结构发光。

在本申请中，并不限制第一半导体层101和第二半导体层103的具体类型。在本实施例中，第一半导体层101为P型半导体层，第二半导体层103为N型半导体层。在其他实施例中，第一半导体层101为N型半导体层，第二半导体层103为P型半导体层。

请参阅图1所示，在本申请一实施例中，第一半导体层101为电子较多的N型半导体层，且第一半导体层101中掺杂的为施主杂质，例如为硅(Si)或碲(Te)元素。其中，第一半导体层101可以为N型的氮化镓(GaN)层、砷化镓(GaAs)层或磷化镓(GaP)层。

请参阅图1所示，在本申请一实施例中，发光层102可以是量子阱发光层，也可以是本征半导体层或低掺杂半导体层。在一些实施例中，发光层102为的氮化镓(GaN)层、磷化镓(GaP)层、磷化镓(GaP)层、铝磷化镓(AlGaP)层或铝砷化镓(AlGaAs)层。在本实施例中，发光层102包括周期性层叠设置的势阱层和势垒层。其中，势垒层的材料例如包括GaN/AlGaN超晶格结构，势阱层的材料例如为InGaN。

请参阅图1所示，在本申请一实施例中，第二半导体层103为空穴较多的P型半导体层，且第二半导体层103中掺杂的为受主杂质，例如为镁(Mg)或锌(Zn)元素。其中，第二半导体层103可以为P型的的氮化镓(GaN)层、砷化镓(GaAs)层或磷化镓(GaP)层。

请参阅图1所示，在一些实施例中，在第二半导体层103的表面，设置有透明导电层104。可在第二半导体层103上蒸镀或溅射金属氧化物或合金氧化物作为透明导电层104。具体可以为氧化铟锡(ITO)、氧化铟锌(IZO)、氧化锌(ZnO)或偶氮基(AzO)，还可以为镍金(NiAu)、钌金(RuAu)等合金的氧化物。其中，透明导电层104的厚度为例如5nm～300nm。当电极与透明导电层104接触时，可与电极产生良好的导电效果。

请参阅图1和图4所示，在本申请中，透明导电层104覆盖部分第二半导体层103，并暴露部分第二半导体层103，在发光外延上形成台阶1041。而在本申请中，在发光外延的外围，还设置有凹槽1010。在形成发光二极管的过程中，可蚀刻发光外延的外围，形成凹槽1010。所述凹槽1010的底部与衬底100接触。

请参阅图1所示，在本申请一实施例中，还设置有连接于第一半导体层101的第一电极，以及连接于第二半导体层103的第二电极。在实施例中，第一电极包括与第一半导体层101连接的第一连接电极1091，第二电极包括第二半导体层103连接的第二连接电极1092。其中，第一连接电极1091设置在第二半导体层103上，且延伸入第一半导体层101，并与第一半导体层101连接。第二连接电极1092设置在透明导电层104上，且与透明导电层104连接。第一连接电极1091和第二连接电极1092可采用导电性能良好的金属或合金制成。第一连接电极1091例如采用Ni、Au或其合金制成。第二连接电极1092例如采用Ti、Al、Ni、Au或其中两种或多种的合金制成。

请参阅图1所示，在本申请一实施例中，在发光外延上，依次设置有第一绝缘层1081、反射层107和第二绝缘层1082。其中，第一绝缘层1081覆盖发光外延的表面，且覆盖透明导电层104。反射层107设置在第一绝缘层1081上，且向着凹槽1010延伸，并覆盖凹槽1010的侧壁以及部分底壁。第二绝缘层1082设置在反射层107上，且向着凹槽1010延伸，并覆盖凹槽1010内的反射层107，以及部分底壁。同时，反射层107和第二绝缘层1082填满凹槽1010。在本申请中，发光二极管的出光侧为衬底100所在的一侧，反射层107实现除出光侧的全覆盖，可最大限度增加发光二极管的亮度。

请参阅图1所示，在本申请中，第一绝缘层1081和第二绝缘层1082可以采用同种材料制成。在一些实施例中，第一绝缘层1081和第二绝缘层1082可以采用二氧化硅(SiO₂)、氧化铝(Al₂O₃)、氮化硅(SiNx)、氟化镁(MgF)、或氧化锌(ZnO)等材料制成。且第一绝缘层1081和第二绝缘层1082的厚度为例如100nm～600nm。形成两层较厚的绝缘层可防止焊接时候对发光二极管内部的损伤，阻绝焊料的渗入。反射层107包括周期性的氧化硅(SiO₂)层和氧化钛(TiO_x)层。其中，反射层107的厚度为例如50nm～200nm，可依据反射波段的需求设置反射层107的厚度。反射层107中氧化硅层和氧化钛层的重复的周期数为例如1～50，可依据制程条件设置。

请参阅图1所示，在本申请中，第一电极还包括第一焊接电极1101，第二电极还包括第二焊接电极1102。第一焊接电极1101连接于第一连接电极1091，第二焊接电极1102连接于第二连接电极1092。其中，第一连接电极1091和第二连接电极1092被包覆在第一绝缘层1081内。在形成第一焊接电极1101和第二焊接电极1102时，先蚀刻第二绝缘层1082、反射层107和第一绝缘层1081，形成暴露第一连接电极1091和第二连接电极1092的接触孔，并在接触孔内沉积导电材料，形成第一焊接电极1101和第二焊接电极1102。在本申请中，第一焊接电极1101和第二焊接电极1102的径向尺寸大于第一连接电极1091和第二连接电极1092的径向尺寸。

请参阅图1、图2和图3所示，在本申请中，第一焊接电极1101和第二焊接电极1102包括接触层1103、阻挡层1104和焊接层1105。其中，接触层1103设置在第一连接电极1091和第二连接电极1092上，且接触层1103延伸至反射层107中。阻挡层1104设置在接触层1103上，阻挡层1104由反射层107延伸出第二绝缘层1082，且阻挡层1104高于第二绝缘层1082。焊接层1105设置在阻挡层1104上。

请参阅图2所示，在一些施例中，接触层1103采用铬(Cr)、钛(Ti)或镍(Ni)等金属材料制成。且在本申请中，接触层1103延伸至反射层107中，且未延伸出反射层107。

请参阅图2所示，在一些实施例中，阻挡层1104包括周期性层叠设置的第一叠层和第二叠层，其中，第一叠层为钛金属层，第二叠层为铝金属层。且第一叠层的厚度为例如50nm～200nm，第二叠层的厚度为例如100nm～300nm，且第一叠层和第二叠层重复的周期数为例如3～8。本申请中，阻挡层1104延伸出第二绝缘层1082，且层叠的设置的阻挡层1104与第二绝缘层1082的表面接触，层叠的阻挡层1104可增加电极的可靠性，同时阻绝焊料的进入。在阻挡层1104和第二绝缘层1082上，可形成稳定的金属-锡膏结合界面。

请参阅2所示，在一些实施例中，焊接层1105采用镍(Ni)、锡(Sn)、银(Ag)、铜(Cu)、锗(Ge)、金(Au)或其中两种或几种的合金制成。且在本申请中，焊接层1105设置在阻挡层1104上，且焊接层1105的厚度为例如300nm～5000nm。

请参阅2和图3所示，在本申请一实施例中，在焊接层1105上设置有粗糙化结构1106，且在粗造化结构内填充金属层1107和助焊层，且所述助焊层包括底部助焊层1108和顶部助焊层1109。在固定发光二极管时，金属层1107和助焊层的设置可减少因回流焊的热膨胀产生的应力导致的不良，进而降低封装时的不良率。

请参阅2和图3所示，在第一电极和第二电极相对于半导体外延结构的一侧，设置有粗糙化结构1106，且粗糙化结构1106例如为设置在焊接层1105表面的多个凹部。在本实施例中，粗糙化结构1106的粗糙度(Ra)范围例如为3.2um～12.5um，可防止凹部的深度过低导致无法达到粗糙化的效果，以及当值凹部的深度过高时导致填平困难。具体例如可在形成第一电极和第二电极后，使用对应的砂纸在翻膜机压印而成，且本实施例中对应的砂纸例如为125号～500号砂纸。本申请并不限制粗糙化结构1106的具体形状，将粗糙化结构1106设置为随着凹部深度的增大，开口面积逐渐减小的凹部，可方便金属层1107和助焊层的沉积。在本实施例中，粗糙化结构1106例如为截面呈梯形的凹部。在其他实施例中，例如可呈三角形或其他多边形。

请参阅2和图3所示，在本申请一实施例中，在粗糙化结构1106内，沉积有金属层1107，金属层1107的厚度例如为3um～50um，且又例如为3um～10um。金属层1107可低于粗糙化结构1106，也可高于粗糙化结构1106。在本实施例中，金属层1107的厚度低于粗糙化结构1106。金属层1107的材料可以为锡(Sn)或金锡(AuSn)合金。且例如可采用蒸镀、溅镀或涂附的方法，在粗糙化结构1106内沉积锡(Sn)或金锡(AuSn)，形成金属层1107。

请参阅2和图3所示，在金属层1107上，沉积有至少一层助焊层。在本申请一实施例中，助焊层例如包括底部助焊层1108和顶部助焊层1109。助焊层的材料例如为有机溶剂、松香树脂及其衍生物、合成树脂表面活性剂或有机酸。其中，底部助焊层1108的厚度例如为1um～100um，顶部助焊层1109的厚度例如为5um～10um。例如可在金属层1107表面涂覆助焊层的材料，形成底部助焊层1108，待冷却后，再涂覆助焊层的材料，形成顶部助焊层1109。在本实施例中，金属层1107和底部助焊层1108的厚度之和例如等于粗糙化结构1106的高度，即底部助焊层1108与粗糙化结构1106的凸出表面齐平。此时，顶部助焊层1109设置在粗糙化结构1106上。

请参阅图1至图5所示，在本申请中，在形成所述发光二极管时，可先在衬底100上依次形成第一半导体层101、发光层102和第二半导体层103，即所述发光外延。之后在第二半导体层103上形成透明导电层104，且透明导电层104暴露部分第二半导体层103。之后蚀刻发光外延，形成凹槽1041。并在第二半导体层103上形成与第一半导体层101连接的第一连接电极1091，在透明导电层104上形成第二连接电极1092。接着依次在第二半导体层103和透明导电层104蒸镀或溅镀第一绝缘层1081，在第一绝缘层1081上和凹槽1041中蒸镀反射层107，在反射层107上蒸镀或溅镀第二绝缘层1082。之后蚀刻第二绝缘层1082、反射层107和部分第一绝缘层1081，形成暴露第一连接电极1091和第二连接电极1092的接触孔，并在接触孔内依次蒸镀接触层1103、阻挡层1104和焊接层1105，并蚀刻焊接层1105形成粗糙化结构1106，并在粗糙化结构1106上形成金属层1107、底部助焊层1108和顶部助焊层1109，进而形成第一焊接电极1101和第二焊接电极1102。

请参阅1和图6所示，在本发明一实施例中，当对发光二极管进行封装时，在蓝膜301上将第一电极和第二电极位置的胶体移除，形成电极连接结构303。并将微型发光二极管粘贴在蓝膜301上，粘接后，第一电极和第二电极与电极连接结构303粘接。移除电极连接结构303的胶体可减少助焊剂粘贴在蓝膜301上的损耗。在离型纸302上，例如先在离型纸302上形成隔离区304，且隔离区304的大小与微型发光二极管的大小适应，例如为(10um～110um)×(10um～182um)。且例如可以使用O₂ plasma清洗离型纸上的固定区域，形成隔离区304。使用离型纸302和蓝膜301将发光二极管封装时，微型发光二极管的第一电极和第二电极粘接在电极连接结构303内，离型纸302设置位于相对于电极的一侧，且微型发光二极管相对于电极的一侧被限制在隔离区304内，进而限定每个微型发光二极管的位置。电极连接结构303和隔离区304双向限定发光二极管的位置，可避免发光二极管晃动，进而产生不良。

当本申请中提供的发光二极管制成的发光二极管显示面板应用于电子设备上时，所述电子设备至少包括发光二极管显示面板、控制装置和供电装置，发光二极管显示面板和控制装置电性连接于供电装置，且发光二极管显示面板电性连接于控制装置。供电装置例如可以是将交流电转换为特定电压的电源板，也可以是电池，供电装置用于为驱动装置和发光二极管显示面板供电。控制装置可包括调节发光二极管显示面板的控制板和控制键。控制键可以是电性连接于控制板的按钮、遥控或是屏幕上的触屏设备等任意人工交互结构。控制板可以根据控制键输入的指令调整发光二极管显示面板的状态，包括但不仅限于控制面板的亮度、灰度、色彩以及其他输入或输出信号。

综上所述，本申请提供的一种发光二极管，包括由第一半导体层、发光层和第二半导体层组成的发光外延，设置在第二半导体层表面的透明导电层，设置在透明导电层上的第二连接电极，设置在第二导电层上，且与第一导电层接出的第一连接电极。还包括在发光外延上依次设置的第一绝缘层、反射层和第二绝缘层，以及穿过第一绝缘层、反射层和第二绝缘层，与第一连接电极连接的第一焊接电极，与第二连接电极连接的第二焊接电极。其中，第一焊接电极和第二焊接电极包括依次设置的接触层、阻挡层和焊接层，在焊接层上还设置有粗糙化结构以及对应的金属层和助焊层。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明，本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的实用新型范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述实用新型构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案，例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

除说明书所述的技术特征外，其余技术特征为本领域技术人员的已知技术，为突出本实用新型的创新特点，其余技术特征在此不再赘述。

Claims (10)

1.一种发光二极管，其特征在于，包括：

衬底；

发光外延，设置在所述衬底上，且所述发光外延包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；

第一连接电极，设置在所述第一半导体层上；

第二连接电极，设置在所述第二半导体层上；

第一焊接电极，设置在所述第一连接电极上；

第二焊接电极，设置在所述第二焊接电极上，且所述第一焊接电极和第二焊接电极上设置有粗糙化结构，且所述粗糙化结构上填充有金属层和助焊层。

2.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述粗糙化结构包括多个凹部，且所述凹部位于所述第一电极和所述第二电极相对于所述半导体外延结构的表面。

3.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述粗糙化结构的粗糙度范围为3.2um～12.5um。

4.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述金属层的厚度低于所述粗糙化结构。

5.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述助焊层包括底部助焊层，且所述底部助焊层设置在所述金属层上。

6.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述底部助焊层与所述粗糙化结构等高设置。

7.根据权利要求5所述的发光二极管，其特征在于，所述助焊层包括顶部助焊层，且所述顶部助焊层设置在所述底部助焊层上。

8.根据权利要求7所述的发光二极管，其特征在于，所述顶部助焊层的厚度为1um～100um。

9.根据权利要求1所述的发光二极管，其特征在于，所述发光二极管包括封装结构，且所述封装结构包括：

蓝膜，设置在所述第一电极和所述第二电极的一侧，且所述蓝膜上设置有电极连接结构；以及

离型纸，设置在相对于所述第一电极和所述第二电极的一侧，且所述蓝膜上设置有隔离区。

10.一种发光二极管显示面板，其特征在于，包括如权利要求1至权利要求9任意一项所述的发光二极管。

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