TW201810637A - 微型發光二極體結構及其畫素單元與發光二極體顯示面板 - Google Patents

微型發光二極體結構及其畫素單元與發光二極體顯示面板 Download PDF

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Abstract

本發明提供一種微型發光二極體結構，其包括發光堆疊層、絕緣層、第一電極與第二電極。發光堆疊層包含四角柱體並設於基底上，其中四角柱體包括第一側壁、第二側壁、第三側壁以及第四側壁，且四角柱體的頂部具有凹槽，第一側壁、第二側壁、第三側壁以及第四側壁與基底表面分別具有小於90度的夾角。絕緣層覆蓋第一側壁、第三側壁以及部分頂部。第一電極覆蓋發光堆疊層的第一側壁、四角柱體頂部上的部分絕緣層以及凹槽的底部表面。第二電極覆蓋第三側壁以及四角柱體頂部上的部分絕緣層，藉由絕緣層的開口接觸發光堆疊層。

Description

微型發光二極體結構及其畫素單元與發光二極體顯示面板
本發明係關於一種微型發光二極體結構，尤指一種可達成高解析畫面且提升亮度的微型發光二極體結構，以及包含前述微型發光二極體結構的畫素單元與發光二極體顯示面板。
發光二極體顯示器(light emitting diode display, LED display)由於具有不需彩色濾光片與不需背光模組等特性以及低耗電、高對比和高反應速度等優點，一直以來都被視為可能取代液晶顯示器(LCD)而成為下一世代顯示技術主流。並且，由於近年來LED顯示器技術越趨成熟，已經可以應用於智慧型手機(smart phone)、電視(TV)、電腦螢幕(computer monitor)等產品，因此業界更致力於發展微型LED顯示器，以使LED顯示器具有更高的解析度。
傳統微型LED所發射出的側向光會朝水平方向行進，因此無法到達其頂側的使用者視角區，為了提高光線利用率並增加視角區亮度，習知LED顯示器會於單顆或數顆微型LED外圍設置遮光結構，並於遮光結構表面鍍上反射層以形成反射面而反射光線，使微型LED之光線能多數反射至使用者視角範圍，進而提升亮度。然而，遮光結構的設置會使得微型LED無法緊密排列，擺放空間受到限縮，進一步限制了畫面解析度之提升可能性。另一方面，由於反射面須將微型LED四面環繞才具有最佳效果，但此結構會增加製程的繁瑣性，不利生產，然而若使數顆微型LED共用同一反射面，則會使得微型LED距離某些反射面過遠，造成反射效果不佳。此外，在實際製程與產品中，遮光結構之反射面較難以製作成具有平坦表面的斜面，而是會形成圓弧形表面，使得光線無法有效集中，因此導入使用者視角範圍的光線有限。由上述可知，業界仍須持續研究如何提高LED顯示器的整體亮度以及解析度。
本發明的目的之一在於提供一種微型發光二極體結構，其透過微型發光二極體結構之間的發光面與反射面的配置，以提升亮度並進而提升畫面解析度，並將其應用於畫素單元及顯示面板。
本發明的一實施例提供一種微型發光二極體結構，其包括發光(light emitting)堆疊層、絕緣層、第一電極與第二電極。發光堆疊層包含四角柱體並設於一基底上，其中四角柱體包括第一側壁、第二側壁、第三側壁以及第四側壁，第一側壁鄰接於第二側壁與第四側壁，第三側壁鄰接於第二側壁與第四側壁並且相對於第一側壁，且四角柱體的頂部具有凹槽。另外，發光堆疊層之第一側壁、第二側壁、第三側壁以及第四側壁於基底表面互相相接圍成一四邊形，且第一側壁、第二側壁、第三側壁以及第四側壁與基底表面分別具有小於90度的第一夾角、第二夾角、第三夾角以及第四夾角。絕緣層覆蓋了發光堆疊層的第一側壁、第三側壁以及部分頂部，絕緣層未覆蓋凹槽的底部表面。另外，絕緣層於發光堆疊層的頂部上具有鄰近於第三側壁設置的開口而未覆蓋部分發光堆疊層。第一電極覆蓋發光堆疊層的第一側壁表面以及頂部上的部分絕緣層，並覆蓋凹槽的底部表面。第二電極覆蓋發光堆疊層的第三側壁表面以及頂部上的部分絕緣層，並藉由開口而與發光堆疊層相接觸。
本發明的另一實施例提供一種發光二極體顯示面板，其包括第一子畫素與第二子畫素。第一子畫素包含二個第一發光二極體元件，各第一發光二極體元件分別包括一個如上所述的微型發光二極體結構，且第一發光二極體元件用來產生第一色光。第二子畫素包含二個第二發光二極體元件，各第二發光二極體元件分別包括一個如上所述的微型發光二極體結構，且第二發光二極體元件用來產生第二色光，其中第二色光不同於第一色光。第二子畫素與第一子畫素係相鄰並排，且第二子畫素與第一子畫素中的任一微型發光二極體結構的第一側壁或第三側壁係面對與其相鄰並排的另一個微型發光二極體結構的第二側壁或第四側壁。
本發明的又一實施例提供一種畫素單元，其包括複數個如上所述的微型發光二極體結構，相鄰並排於基底上，其中第二側壁與第四側壁分別為微型發光二極體結構的發光面，而第一電極與第二電極覆蓋第一側壁與第三側壁的部分分別為微型發光二極體結構的反射面，且任一個微型發光二極體結構的發光面面對於相鄰的微型發光二極體結構的其中一個反射面，使得由發光面發出的光線可以經由反射面反射。
為使熟悉本發明所屬技術領域之一般技藝者能更進一步了解本發明，下文特列舉本發明之較佳實施例，並配合所附圖式，詳細說明本發明的構成內容及所欲達成之功效。
請參考第1A圖至第3圖，第1A圖繪示本發明微型發光二極體(LED)結構的實施例的上視示意圖，第1B圖繪示本發明微型發光二極體結構的實施例的外觀示意圖，第2圖為沿第1A圖A-A’剖線所繪示之微型發光二極體結構之剖面示意圖，而第3圖為沿第1A圖B-B’剖線所繪示之微型發光二極體結構之剖面示意圖。如第1A圖至第3圖所示，本實施例之微型發光二極體結構100包括發光(light emitting)堆疊層102、絕緣層104、第一電極106與第二電極108，以下將依序介紹上述元件之結構以及彼此之相對設置關係。微型發光二極體結構100的發光堆疊層102設於基底110上，其中發光堆疊層102包括第一型摻雜半導體層102a、主動層102b以及第二型摻雜半導體層102c，並且依序由下而上堆疊於基底110上。請同時參考第4圖，第4圖繪示第1A圖所示微型發光二極體結構的發光堆疊層之上視示意圖，其中第4圖相較於第1A圖僅繪示出發光堆疊層102之結構，也就是說，第4圖僅繪示第一型摻雜半導體層102a、主動層102b以及第二型摻雜半導體層102c。本發明之發光堆疊層102包含四角柱體，精確地說，發光堆疊層102包含介於四角柱體與四角錐體之間的類四角柱體，其包括第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024，其中第一側壁1021鄰接於第二側壁1022與第四側壁1024，第三側壁1023鄰接於第二側壁1022與第四側壁1024並且相對於第一側壁1021。在本實施例中，第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024的形狀皆為梯形。此外，發光堆疊層102之第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024與基底110之表面分別具有第一夾角a1、第二夾角a2、第三夾角a3以及第四夾角a4，其中第一夾角a1、第二夾角a2、第三夾角a3以及第四夾角a4之角度皆小於90度。換句話說，第一夾角a1、第二夾角a2、第三夾角a3以及第四夾角a4的角度為銳角。所以當第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024設置於基底110上，第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024之間會互相朝所相對的側壁傾斜。如第4圖所示，第一型摻雜半導體層102a於基底110上的投影面積大於主動層102b於基底110上的投影面積，而主動層102b於基底110上的投影面積大於第二型摻雜半導體層102c於基底110上的投影面積，換句話說，發光堆疊層102之平行於基底110表面的剖面面積會隨著遠離基底110而縮小，且因為發光堆疊層102具有平行於基底110表面的頂面，與第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024的頂部分別相接，因此發光堆疊層102呈現一種介於四角柱體與四角錐體之間的類四角柱體，而在本說明書中仍以四角柱體來形容發光堆疊層102之外觀。另一方面，根據本實施例，發光堆疊層102之第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024的底部於基底110表面互相相接圍成一四邊形，如第4圖中以四邊形QL所表示者，而第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024分別對應四邊形QL之一邊。在一較佳實施例中，第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024的底部邊長相等，因此，第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024的底部於基底110之表面互相相接圍成一正方形，換句話說，發光堆疊層102於基底110上的垂直投影為正方形。然而，本發明並不以此為限，第一側壁1021、第二側壁1022、第三側壁1023以及第四側壁1024的底部邊長可不完全相等，而發光堆疊層102於基底110上的投影也不一定是正方形，例如可以為邊長不完全相等之矩形，或是平行四邊形。再者，四角柱體的頂部102t具有凹槽102u，且第一型摻雜半導體層102a曝露於凹槽102u的底部。在本實施例中，凹槽102u大體上位於四角柱體的頂部102t中心，但不以此為限。
根據本發明，第一型摻雜半導體層102a具有第一摻雜導電型，而第二型摻雜半導體層102c具有第二摻雜導電型，且第一摻雜導電型不同於第二摻雜導電型型式。例如在本實施例中，第一摻雜導電型為n型，而第二摻雜導電型為p型，但不以此為限，在其他實施例中，兩者的導電型可相反。本實施例的發光堆疊層102之材料可包括砷化鋁鎵(AlGaAs)、磷砷化鎵(GaAsP)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、磷化鎵(GaP)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鎵(GaN)、磷化鎵(GaP)、磷化鋁鎵銦(AlGaInP)、磷化鎵鋁(AlGaP)或硒化鋅(ZnSe)等，但不以此為限。例如第一型摻雜半導體層102a的材料可包括n型氮化鎵(GaN)或n型砷化鎵(GaAs)，而第二型摻雜半導體層102c的材料可包括p型氮化鎵(GaN)或p型砷化鎵(GaAs)；或者第一型摻雜半導體層102a的材料可包括p型氮化鎵(GaN)或p型砷化鎵(GaAs)，而第二型摻雜半導體層102c的材料可包括n型氮化鎵(GaN)或n型砷化鎵(GaAs)。例如主動層102b的材料可包括氮化銦鎵(InGaN)、砷化鋁鎵(AlGaAs)。
發光堆疊層102可利用半導體材料的種類以控制主動層發光之色調，例如微型發光二極體結構100設計成紅光、綠光或藍光微型發光二極體時，則其主動層102b可能具有不同的材料。在一具體較佳實施例中，例如第一型摻雜半導體層102a材料為n型氮化鎵(GaN)，第二型摻雜半導體層102c材料為p型氮化鎵(GaN)，主動層102b的材料為氮化銦鎵(InGaN)，微型發光二極體結構100可發出藍光。
微型發光二極體結構100的絕緣層104設於發光堆疊層102的外側，覆蓋了發光堆疊層102的第一側壁1021、第三側壁1023、部分頂部102t表面以及凹槽102u的側壁，而發光堆疊層102的第二側壁1022、第四側壁1024、其他部分的頂部102t以及凹槽102u的底部則未被絕緣層104覆蓋，因此凹槽102u的底部暴露出第一型摻雜半導體層102a。如第3圖所示，絕緣層104於發光堆疊層102的頂部102t上具有開口104a，開口104a未覆蓋部分的發光堆疊層102，也就是開口104a曝露出部分的發光堆疊層102。在本實施例中，絕緣層104的開口104a未覆蓋部份的第二型摻雜半導體層102c，也就是開口104a曝露出部份的第二型摻雜半導體層102c。本實施例的絕緣層104可為透明或半透明，以減少透光度之影響，使亮度提升，例如其材料可為二氧化矽(SiO2 )、氮化矽(SiNx)，但不以此為限。
第一電極106覆蓋發光堆疊層102的第一側壁1021以及頂部102t上的部分絕緣層104，亦即第一電極106覆蓋了設於第一側壁1021上的絕緣層104。並且，第一電極106還覆蓋了凹槽102u的底部表面102u1，由於凹槽102u的底部表面102u1未被絕緣層104覆蓋，因此第一電極106係經由凹槽102u的底部而與所曝露的第一型摻雜半導體層102a直接接觸，換句話說，第一電極106與第一型摻雜半導體層102a於凹槽102u的底部電性連接。另一方面，第二電極108覆蓋發光堆疊層102的第三側壁1023以及頂部102t上的部分絕緣層104，亦即第二電極108覆蓋了設於第三側壁1023上的絕緣層104，所以第二電極108與第一電極106係分別位於微型發光二極體結構100的相對兩側，亦即第一電極106與第二電極108係相對設置且結構上兩者互不連接。另外，第二電極108藉由絕緣層104的開口104a而與發光堆疊層102的第二型摻雜半導體層102c相接觸，換句話說，第二電極108與第二型摻雜半導體層102c經由絕緣層104的開口104a電性連接。在本實施例中，由於第一型摻雜半導體層102a的摻雜導電型為n型，而第二型摻雜半導體層102c的摻雜導電型為p型，故第一電極106係當作微型發光二極體結構100的陰極電極，而第二電極108為陽極電極。在變化實施例中，第一型摻雜半導體層102a可具有p型之第一摻雜導電型，而第二型摻雜半導體層102c具有n型之第二摻雜導電型，故第一電極106係為陽極電極，第二電極108係為陰極電極。根據本發明，第一電極106與第二電極108之材料係為反射性金屬材料，例如銅、銀或其他適合之反射性金屬材料，以作為微型發光二極體結構100表面的反射面140，用來將光線朝微型發光二極體結構100相反於基底110的方向反射，亦即朝第2圖與第3圖的上側反射光線而增加向上射出光線的亮度。
需注意的是，由於第一電極106與第二電極108未覆蓋發光堆疊層102的第二側壁1022與第四側壁1024，故第二側壁1022表面與第四側壁1024表面不具有反射面140，且發光堆疊層102的主動層102b暴露於第二側壁1022表面與第四側壁1024表面，使得第二側壁1022與第四側壁1024分別形成微型發光二極體結構100的發光面130，且此兩個發光面130係相對設置於微型發光二極體結構100的兩側。由上述可知，微型發光二極體結構100之四個側壁表面共具有兩發光面130與兩反射面140，且兩發光面130與兩反射面140互相相對設置，而任一發光面130係與兩個反射面140相鄰設置。再者，由於第二側壁1022與第四側壁1024當作微型發光二極體結構100的發光面130，因此第二夾角a2與第四夾角a4係定義為發光二極體結構100的發光面夾角a130。另一方面，由於覆蓋第一側壁1021與第三側壁1023的第一電極106與第二電極108定義為反射面140，故第一夾角a1與第三夾角a3係定義為反射面夾角a140。
請參考第5圖，第5圖繪示本發明畫素單元的實施例的上視示意圖。如第5圖所示。本發明畫素單元200包括複數個如第1A圖至第3圖所示的微型發光二極體結構100，其係應用於發光二極體顯示面板，且微型發光二極體結構100相反於基底110的方向為發光二極體顯示面板的顯示面或出光面，亦即使用者係由微型發光二極體結構100的頂部一側觀賞顯示畫面。在較佳實施例中，本發明畫素單元200包括偶數個微型發光二極體結構100，其中本實施例係以包括兩個微型發光二極體結構202、204為例，但不以此為限。因此，畫素單元200中的各微型發光二極體結構100分別具有兩個發光面130與兩個反射面140。根據本發明，為了使發光面130發出的光線可以經由反射面140朝顯示面反射，畫素單元200的任一個微型發光二極體結構100的發光面130係面對於相鄰的微型發光二極體結構100的其中一個反射面140，使得由任一發光面130發出的光線可以經由相鄰的微型發光二極體結構100的反射面140朝上反射，亦即由發光面130發出的光線在經由反射面140反射後的行進方向包括朝著相反於基底110的方向射出，以進入使用者的視角範圍，以增加顯示面的亮度。由上述可知，由於畫素單元200所包含的微型發光二極體結構100的數量為偶數，因此面向第5圖上、下側與左、右側設置的發光面130和反射面140數量皆相等，可以均勻化整體畫素單元200朝上、下側與左、右側的發光亮，進而均勻化朝顯示面反射的光線的分佈。
此外，在較佳實施例中，畫素單元200中任一微型發光二極體結構100的第一側壁1021面對與其兩相鄰並排設置的另一個微型發光二極體結構100的第二側壁1022，而各微型發光二極體結構100的第三側壁1023面對與其兩相鄰並排設置的另一個微型發光二極體結構100的第四側壁1024，也就是說，各微型發光二極體結構100與其相鄰之微型發光二極體結構100具有旋轉90度之配置。在較佳實施例中，畫素單元200之微型發光二極體結構100的第二電極108係互相電性連接，換句話說，在同一畫素單元200中的各微型發光二極體結構100的第二電極108係為等電位，而與其電性連接之第二型摻雜半導體層102c係以等電位驅動。如第5圖所示，畫素單元200可包括複數個第一導線212，分別電連接於一個第一電極106，以使第一電極106與電壓源電性連接，例如電連接於共用電壓源以提供定電壓給微型發光二極體結構100。另一方面，畫素單元200還可另包含第二導線214，用來電性連接同一畫素單元200中各微型發光二極體結構100的第二電極108。第一導線212與第二導線214可設置於基底110的表面，或埋設於基底110中。藉由上述設計，當發光二極體顯示面板包括多個畫素單元200並列配置時，可以簡化畫素單元200之間的佈線複雜度，並同時達成各發光面130面對反射面140之設計。
如前所述，本發明畫素單元200中各微型發光二極體結構100的發光面130係分別面對一反射面140，因此不會有習知技術中複數個微型發光二極體元件同時共用遮光結構反射面的問題，故可避免發光面130距離反射面140過遠之情形，可以有效提高出光效果，再者，因為同一畫素單元200中的各微型發光二極體結構100本身提供了相鄰之另一個微型發光二極體結構100反射面，所以不需另外在微型發光二極體結構100之間設置遮光結構以反射光線，因此可以縮小畫素單元200中相鄰微型發光二極體結構100之間的距離，進而簡化製程並提高畫面解析度。
請參考第6圖，第6圖繪示第5圖所示本發明畫素單元的側面示意圖，其中第6圖另繪示出了畫素單元的光線行進示意圖。如第6圖所示，在本實施例中，發光面夾角a130與反射面夾角a140相同，換句話說，微型發光二極體結構100之第二側壁1022與第四側壁1024之第二夾角a2與第四夾角a4相同於第一側側壁1021與第三側邊1023側壁之第一夾角a1與第三夾角a3角度。當光線經主動層102b產生而由發光面130發出時，大部分的光線會直接行進至其所面對的反射面140，而由於反射面夾角a140為銳角，因此可以將光線朝著相反於基底110的方向射出，亦即朝顯示面射出。本發明並不限制反射面夾角a140與發光面夾角a130的關係，亦即不限制發光面夾角a130與反射面夾角a140必須相等，可以依需求而使反射面140與發光面130分別具有不同的傾斜度，以提高朝顯示面反射的光線量以及整體畫素單元200的亮度。需注意的是，由於垂直於發光面130的光線亮度最強，且光線主要是從主動層102b發出，因此在設計發光面夾角a130與反射面夾角a140時，可以考慮到主動層102b的位置、由主動層102b射出並垂直於發光面130的光線的行進路線以及相鄰微型發光二極體結構100之間的距離，以調整發光面夾角a130與反射面夾角a140之間的關係，提高光線利用率。
請參考第7至8圖，第7圖繪示本發明畫素單元的第一變化實施例的微型發光二極體的側面示意圖，第8圖繪示本發明畫素單元的第二變化實施例的側面示意圖。如第7圖所示，在第一變化實施例中，發光面夾角a130大於反射面夾角a140，換句話說，微型發光二極體結構100之第二側壁1022與第四側壁1024之第二夾角a2與第四夾角a4大於第一側壁1021與第三側壁1023之第一夾角a1與第三夾角a3。如第8圖所示，在第二變化實施例中，發光面夾角a130小於反射面夾角a140，換句話說，微型發光二極體結構100之第二側壁1022與第四側壁1024之第二夾角a2與第四夾角a4小於第一側壁1021與第三側壁1023之第一夾角a1與第三夾角a3。需注意的是，在本發明第5圖與第6圖所繪實施例與本發明第一、第二變化實施例中，反射面夾角a140中的第一夾角a1相同於第三夾角a3，發光面夾角a130中的第二夾角a2相同於第四夾角a4，換句話說，同一微型發光二極體結構100之各發光面夾角a130皆相等，且同一微型發光二極體結構100之各反射面夾角a140皆相等。然而，在其他變化實施例中，反射面夾角a140中的第一夾角a1可不同於第三夾角a3，發光面夾角a130中的第二夾角a2可不同於第四夾角a4，可如前所述依需要而調整設計各夾角角度。
請參考第9圖，第9圖繪示本發明發光二極體顯示面板的實施例的上視示意圖。如第9圖所示，本實施例之發光二極體顯示面板300包括第一子畫素302與第二子畫素304，其中第一子畫素302包括如第5圖所示之畫素單元200並且包含二個第一發光二極體元件312，各第一發光二極體元件312分別包括一個如第1A圖至第3圖所示之微型發光二極體結構100，且第一發光二極體元件312用來產生第一色光；第二子畫素304包括如第5圖所示之畫素單元200並且包含二個第二發光二極體元件314，各第二發光二極體元件314分別包括一個如第1A圖至第3圖所示之微型發光二極體結構100，第二發光二極體元件314用來產生第二色光，且第二色光不同於第一色光。可選擇性的，本實施例之發光二極體顯示面板300可另包括第三子畫素306，其中第三子畫素306包括如第5圖所示之畫素單元200並且包含二個第三發光二極體元件316，各第三發光二極體元件316分別包括一個如第1A圖至第3圖所示之微型發光二極體結構100，第三發光二極體元件316用來產生第三色光，且第三色光不同於第一色光與第二色光，例如第一色光、第二色光與第三色光分別為紅光、藍光及綠光的其中一者，但不以此為限。所以，本實施例之第一發光二極體元件312、第二發光二極體元件314及第三發光二極體元件316所包含的微型發光二極體結構100的主動層102b可具有不完全相同的材料，以發出不同色光。在本實施例中，第一子畫素302、第二子畫素304及第三子畫素306中的二個第一發光二極體元件312、二個第二發光二極體元件314及二個第三發光二極體元件316分別沿第一方向D1相鄰排列，使第一子畫素302、第二子畫素304及第三子畫素306具有平行第一方向D1之長邊與平行第二方向D2之短邊。本實施例之第一方向D1與第二方向D2實質上互相垂直，但不以此為限。根據本實施例，第一子畫素302、第二子畫素304與第三子畫素306係相鄰交替並排，舉例而言，第一子畫素302、第二子畫素304與第三子畫素306可沿第二方向D2交替輪流排列，但不以此為限。此外，第一子畫素302、第二子畫素304及第三子畫素306中的任一微型發光二極體結構100的第一側壁1021或第三側壁1023係面對與其相鄰並排的另一個微型發光二極體結構100的第二側壁1022或第四側壁1024，換句話說，任一子畫素中的任一微型發光二極體結構100的發光面130面對與其相鄰並排的另一個微型發光二極體結構100的反射面140。
本實施例之發光二極體顯示面板300另可包括至少一共用電極線322與複數個訊號線324，其中共用電極線322電性連接於第一子畫素302、第二子畫素304及第三子畫素306的各微型發光二極體結構100的第一電極106，而訊號線324分別電性連接於第一子畫素302、第二子畫素304及第三子畫素306的微型發光二極體結構100的第二電極108的至少其中一者。因此，本實施例的共用電極線322與各微型發光二極體結構100的第一型摻雜半導體層102a電性連接，而各訊號線324則至少與其中一個微型發光二極體結構100的第二型摻雜半導體層102c電性連接，但不以此為限；例如發光二極體顯示面板300也可包含複數個共用電極線322分別電性連接部分的微型發光二極體結構100的第一型摻雜半導體層102a。另外，訊號線324更可分別電性連接於薄膜電晶體元件(TFT)，藉由薄膜電晶體元件之運作而個別驅動各子畫素，亦即透過訊號線324將薄膜電晶體元件之驅動訊號提供訊號給各子畫素，但不以此為限。由於本實施例的訊號線324係同時電連接於各子畫素中兩個微型發光二極體結構100的第二電極108，因此第5圖所示之第二導線214可視為訊號線324的一部分，而第5圖所示之第一導線212可視為共用電極線322之一部分，第一導線212係由各子畫素向外延伸而彼此共同電性連接，但不以此為限。
由於發光二極體顯示面板300另具有共用電極線322與複數個訊號線324，故本實施例係設計使第一子畫素302、第二子畫素304及第三子畫素306中的任一微型發光二極體結構100的第一側壁1021面對與其相鄰並排的另一個微型發光二極體結構100的第二側壁1022，而任一微型發光二極體結構100的第三側壁1023面對與其相鄰並排的另一個微型發光二極體結構100的第四側壁1024，也就是說，各微型發光二極體結構100與其相鄰之微型發光二極體結構100具有旋轉±90度之配置。其配置結果如第9圖的區域P所示，其中區域P是由兩相鄰子畫素組成，此配置可將兩相鄰子畫素中的四個微型發光二極體結構100之第一電極106面向區域P之外側，第二電極108面向區域P之內側，以同時達成發光面130面對反射面140之設計與簡化共用電極線322與訊號線324的佈線複雜度。
由上述可知，由於本發明實施例之發光二極體顯示面板300係採用如第5圖所示之畫素單元200作為子畫素，且子畫素中的微型發光二極體結構100具有特定配置方式，因此各微型發光二極體結構100的發光面130係分別面對另一微型發光二極體結構100的反射面140，使得微型發光二極體結構100之間不需另外設置遮光結構以反射光線，因此可以縮小相鄰微型發光二極體結構100之間的距離，進而簡化製程並提高畫面解析度。再者，經由前述的共用電極線322與訊號線324之佈線原則，可以經由簡單的配線設計而個別驅動各子畫素的訊號。
請參考表1及第10圖。表1為本發明畫素單元之各實例的發光面夾角角度與反射面夾角角度之對應表，其中同一微型發光二極體結構100中的發光面夾角a130皆相同，而同一微型發光二極體結構100中的反射面夾角a140皆相同。第10圖繪示表1中各實例畫素單元應用於發光二極體顯示面板的半峰全寬(Full-Width at Half-Maximum, FWHM)示意圖，其表示出發光二極體顯示面板之各視角範圍的光線強度。如表1及第10圖所示，在表1中，實例E1之發光面夾角a130為70度，反射面夾角a140介於50度與60度之間，因此實例E1之發光面夾角a130大於反射面夾角a140，其光線行進方式可對應於第7圖；實例E2之發光面夾角a130為60度，反射面夾角a140介於55度與65度之間，因此實例E2之發光面夾角a130可大於、小於或等於反射面夾角a140，其光線行進方式可對應於第6圖至第8圖；實例E3之發光面夾角a130為50度，反射面夾角a140介於60度與70度之間，因此實例E3之發光面夾角a130小於反射面夾角a140，其光線行進方式可對應於第8圖；實例E4之發光面夾角a130為20度，反射面夾角a140介於75度與85度之間，因此實例E4之發光面夾角a130小於反射面夾角a140，其光線行進方式可對應於第8圖。在第10圖中，當顯示面板包含實例E1、實例E2與實例E3所代表角度配置的微型發光二極體結構時，其具有較均勻之光線角度分布，亦即在較大的視角範圍中都具有較佳的光線強度與光線均勻度，而當顯示面板包含實例E4所代表角度配置的微型發光二極體結構時，於顯示面上僅於±10度視角內有較優良之光線強度，因此，實例E1、實例E2與實例E3所代表之角度配置於本發明中為較佳實施例，換句話說，當第二夾角a2與第四夾角a4的範圍介於50度與70度之間，且第一夾角a1與第三夾角a3的範圍介於50度與70度之間時，具有較佳且均勻之光線角度分布。
表1 本發明畫素單元各實例的發光面與反射面夾角角度之對應表
綜上所述，本發明的微型發光二極體結構與利用其在畫素單元和發光二極體顯示面板之配置設計，可使微型發光二極體結構之發光面的發光光線經由鄰近微型發光二極體結構之反射面反射，使發光二極體之光線能多數反射至使用者視角範圍，以提升亮度與出光效果，因此，本發明不須利用遮光結構上之反射金屬以反射光線，故可以縮小相鄰微型發光二極體結構之間的距離，進而簡化製程並提高畫面解析度。另一方面，微型發光二極體結構的發光面係分別面對一反射面，因此不會有習知技術中複數個微型發光二極體元件同時共用遮光結構的反射面之問題，故可避免發光面距離反射面過遠之情形，可以有效提高出光效果。此外，本發明微型發光二極體結構的反射面為平坦的傾斜面，藉由調整及設計出光面與反射面的角度，可以控制光線行進路徑以增加光線利用率。 以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆應屬本發明的涵蓋範圍。
100、202、204‧‧‧微型發光二極體結構
102‧‧‧發光堆疊層
102a‧‧‧第一型摻雜半導體層
102b‧‧‧主動層
102c‧‧‧第二型摻雜半導體層
102t‧‧‧頂部
102u‧‧‧凹槽
102u1‧‧‧底部表面
1021‧‧‧第一側壁
1022‧‧‧第二側壁
1023‧‧‧第三側壁
1024‧‧‧第四側壁
104‧‧‧絕緣層
104a‧‧‧開口
106‧‧‧第一電極
108‧‧‧第二電極
110‧‧‧基底
130‧‧‧發光面
140‧‧‧反射面
200‧‧‧畫素單元
212‧‧‧第一導線
214‧‧‧第二導線
300‧‧‧發光二極體顯示面板
302‧‧‧第一子畫素
304‧‧‧第二子畫素
306‧‧‧第三子畫素
312‧‧‧第一發光二極體元件
314‧‧‧第二發光二極體元件
316‧‧‧第三發光二極體元件
322‧‧‧共用電極線
324‧‧‧訊號線
a1‧‧‧第一夾角
a2‧‧‧第二夾角
a3‧‧‧第三夾角
a4‧‧‧第四夾角
a130‧‧‧發光面夾角
a140‧‧‧反射面夾角
D1‧‧‧第一方向
D2‧‧‧第二方向
P‧‧‧區域
QL‧‧‧四邊形
第1A圖繪示本發明微型發光二極體結構的實施例的上視示意圖。 第1B圖繪示本發明微型發光二極體結構的實施例的外觀示意圖。 第2圖為沿第1A圖A-A’剖線所繪示之本發明微型發光二極體結構的剖面示意圖。 第3圖為沿第1A圖B-B’剖線所繪示之本發明微型發光二極體結構的剖面示意圖。 第4圖繪示第1A圖所示微型發光二極體結構的發光堆疊層之上視示意圖。 第5圖繪示本發明畫素單元的實施例的上視示意圖。 第6圖繪示第5圖所示本發明畫素單元的側面示意圖。 第7圖繪示本發明畫素單元的第一變化實施例的微型發光二極體的側面示意圖。 第8圖繪示本發明畫素單元的第二變化實施例的微型發光二極體的側面示意圖。 第9圖繪示本發明發光二極體顯示面板的實施例的上視示意圖。 第10圖繪示表1中各實例畫素單元應用於發光二極體顯示面板的半峰全寬(Full-Width at Half-Maximum, FWHM)示意圖。

Claims (20)

  1. 一種微型發光二極體結構，包含： 一發光(light emitting)堆疊層，設於一基底上，該發光堆疊層包含一四角柱體，其中該四角柱體包括一第一側壁、一第二側壁、一第三側壁以及一第四側壁，該第一側壁鄰接於該第二側壁與該第四側壁，該第三側壁鄰接於該第二側壁與該第四側壁並且相對於該第一側壁，該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁以及該第四側壁的底部於該基底表面互相相接圍成一四邊形，該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁以及該第四側壁與該基底表面分別具有小於90度的一第一夾角、一第二夾角、一第三夾角以及一第四夾角，且該四角柱體的一頂部具有一凹槽； 一絕緣層，覆蓋該第一側壁、該第三側壁以及部分該頂部，其中該絕緣層未覆蓋該凹槽的一底部表面，且該絕緣層於該頂部上具有一開口而未覆蓋部分該發光堆疊層，該開口鄰近於該第三側壁設置； 一第一電極，覆蓋該第一側壁表面以及該頂部上的部分該絕緣層，並覆蓋該凹槽的該底部表面；以及 一第二電極，覆蓋該第三側壁表面以及該頂部上的部分該絕緣層，並藉由該開口而與該發光堆疊層相接觸。
  2. 如請求項1所述的微型發光二極體結構，其中該發光堆疊層包括一第一型摻雜半導體層、一主動層以及一第二型摻雜半導體層依序由下而上堆疊於該基底上。
  3. 如請求項2所述的微型發光二極體結構，其中該第一電極係經由該凹槽的底部而與該第一型摻雜半導體層直接接觸。
  4. 如請求項2所述的微型發光二極體結構，其中該第二電極係經由該開口而與該第二型摻雜半導體層直接接觸。
  5. 如請求項2所述的微型發光二極體結構，其中該第一型摻雜半導體層於該基底上的投影面積大於該主動層於該基底上的投影面積，而該主動層於該基底上的投影面積大於該第二型摻雜半導體層於該基底上的投影面積。
  6. 如請求項1所述的微型發光二極體結構，其中該第一電極未與該第二電極結構上連接。
  7. 如請求項1所述的微型發光二極體結構，其中該第一電極與該第二電極的材料包括具反射性的金屬材料。
  8. 如請求項7所述的微型發光二極體結構，其中該第一電極與該第二電極的材料分別為銅或銀。
  9. 如請求項1所述的微型發光二極體結構，其中該第一夾角相同於該第三夾角，該第二夾角相同於該第四夾角。
  10. 如請求項9所述的微型發光二極體結構，其中該第二夾角與該第四夾角的範圍為50度至70度，該第一夾角與該第三夾角的範圍為50度至70度。
  11. 一種發光二極體顯示面板，包括： 一第一子畫素，包含二個第一發光二極體元件，各該第一發光二極體元件分別包括一個如第1項所述的微型發光二極體結構，且該等第一發光二極體元件用來產生一第一色光；以及 一第二子畫素，包含二個第二發光二極體元件，各該第二發光二極體元件分別包括一個如第1項所述的微型發光二極體結構，且該等第二發光二極體元件用來產生一第二色光，其中該第二色光不同於該第一色光； 其中該第二子畫素與該第一子畫素係相鄰並排，且該第二子畫素與該第一子畫素中的任一該微型發光二極體結構的該第一側壁或該第三側壁係面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第二側壁或該第四側壁。
  12. 如請求項11所述之發光二極體顯示面板，另包括： 一共用電極線，電性連接於該等第一子畫素與該等第二子畫素的各該微型發光二極體結構的該第一電極；以及 複數個訊號線，分別電性連接於該等第一子畫素與該等第二子畫素的該等微型發光二極體結構的該等第二電極的至少其中一者。
  13. 如請求項11所述之發光二極體顯示面板，其中該第二子畫素與該第一子畫素中的任一該微型發光二極體結構的該第一側壁係面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第二側壁，而任一該微型發光二極體結構的該第三側壁係面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第四側壁。
  14. 如請求項11所述之發光二極體顯示面板，其另包括一第三子畫素，且該第三子畫素包含二個第三發光二極體元件，各該第三發光二極體元件分別包括一個如第1項所述的微型發光二極體結構，該等第三發光二極體元件用來產生一第三色光，其中該第三色光不同於該第一色光與該第二色光，其中該第三子畫素中的任一該微型發光二極體結構的該第一側壁或該第三側壁係面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第二側壁或該第四側壁。
  15. 如請求項11所述之發光二極體顯示面板，其中該第一色光、該第二色光與該第三色光分別為紅光、藍光與綠光。
  16. 一種畫素單元，包含複數個微型發光二極體結構，相鄰並排於一基底上，其中各該微型發光二極體結構分別包括： 一發光堆疊層，設於該基底上，該發光堆疊層包含一四角柱體，其中該四角柱體包括一第一側壁、一第二側壁、一第三側壁以及一第四側壁，該第一側壁鄰接於該第二側壁與該第四側壁，該第三側壁鄰接於該第二側壁與該第四側壁並且相對於該第一側壁，該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁以及該第四側壁的底部於該基底表面互相相接圍成一四邊形，且該第一側壁、該第二側壁、該第三側壁以及該第四側壁與該基底表面分別具有小於90度的一第一夾角、一第二夾角、一第三夾角以及一第四夾角，且該四角柱體的一頂部具有一凹槽，其中該第二側壁與該第四側壁分別為該微型發光二極體結構的一發光面； 一絕緣層，覆蓋該第一側壁、該第三側壁以及部分該頂部，其中該絕緣層未覆蓋該凹槽的一底部表面，且該絕緣層於該頂部上具有一開口而未覆蓋部分該發光堆疊層，該開口鄰近於該第三側壁設置； 一第一電極，覆蓋該第一側壁表面以及該頂部上的部分該絕緣層，並覆蓋該凹槽的該底部表面，且該第一電極覆蓋該第一側壁之部分為該微型發光二極體結構的一反射面；以及 一第二電極，覆蓋該第三側壁表面以及該頂部上的部分該絕緣層，並藉由該開口而與該發光堆疊層相接觸，其中該第二電極不與該第一電極連接，且該第二電極覆蓋該第三側壁表面的部分為該微型發光二極體結構的一反射面； 其中該等微型發光二極體結構的其中任一者的該發光面面對於相鄰的該等微型發光二極體結構的其中一個該反射面，使得由該發光面發出的光線可以經由該反射面反射。
  17. 如請求項16所述的畫素單元，其中由該發光面發出的光線在經由該反射面反射後的行進方向包括朝著相反於該基底的方向射出。
  18. 如請求項16所述的畫素單元，該等微型發光二極體結構的該等第二電極係互相電性連接。
  19. 如請求項16所述的畫素單元，其中該等微型發光二極體結構的數量為偶數，且各該微型發光二極體結構的該第一側壁或該第三側壁係面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第二側壁或該第四側壁。
  20. 如請求項19所述的畫素單元，其中各該微型發光二極體結構的該第一側壁面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第二側壁，而各該微型發光二極體結構的該第三側壁面對與其相鄰並排的另一個該微型發光二極體結構的該第四側壁。
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