TW201834262A - 發光元件與顯示裝置 - Google Patents
發光元件與顯示裝置 Download PDFInfo
- Publication number
- TW201834262A TW201834262A TW106108082A TW106108082A TW201834262A TW 201834262 A TW201834262 A TW 201834262A TW 106108082 A TW106108082 A TW 106108082A TW 106108082 A TW106108082 A TW 106108082A TW 201834262 A TW201834262 A TW 201834262A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- electrode
- light
- semiconductor layer
- type semiconductor
- disposed
- Prior art date
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 96
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 claims description 23
- 239000000463 material Substances 0.000 description 16
- 238000000034 method Methods 0.000 description 13
- 230000008569 process Effects 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 9
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 6
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 3
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N (fluoren-9-ylideneamino) n-naphthalen-1-ylcarbamate Chemical compound C12=CC=CC=C2C2=CC=CC=C2C1=NOC(=O)NC1=CC=CC2=CC=CC=C12 PFNQVRZLDWYSCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 2
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 description 2
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 2
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 1
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N Phosphorus Chemical compound [P] OAICVXFJPJFONN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N aluminum indium Chemical compound [Al].[In] AJGDITRVXRPLBY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N azanylidyneindigane Chemical compound [In]#N NWAIGJYBQQYSPW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 229920001940 conductive polymer Polymers 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000010408 film Substances 0.000 description 1
- 230000008570 general process Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910021389 graphene Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 238000005286 illumination Methods 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N indium;oxotin Chemical compound [In].[Sn]=O AMGQUBHHOARCQH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000009413 insulation Methods 0.000 description 1
- 239000012774 insulation material Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017464 nitrogen compound Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002830 nitrogen compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoyttriooxy)yttrium Chemical compound O=[Y]O[Y]=O SIWVEOZUMHYXCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N tantalum nitride Chemical compound [Ta]#N MZLGASXMSKOWSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L25/00—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof
- H01L25/03—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes
- H01L25/04—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers
- H01L25/075—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00
- H01L25/0753—Assemblies consisting of a plurality of individual semiconductor or other solid state devices ; Multistep manufacturing processes thereof all the devices being of a type provided for in the same subgroup of groups H01L27/00 - H01L33/00, or in a single subclass of H10K, H10N, e.g. assemblies of rectifier diodes the devices not having separate containers the devices being of a type provided for in group H01L33/00 the devices being arranged next to each other
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/36—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes
- H01L33/38—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape
- H01L33/382—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the electrodes with a particular shape the electrode extending partially in or entirely through the semiconductor body
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/44—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/10—Bump connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/15—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process
- H01L2224/16—Structure, shape, material or disposition of the bump connectors after the connecting process of an individual bump connector
- H01L2224/161—Disposition
- H01L2224/16151—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/16221—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/16225—Disposition the bump connector connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being non-metallic, e.g. insulating substrate with or without metallisation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/20—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular shape, e.g. curved or truncated substrate
- H01L33/22—Roughened surfaces, e.g. at the interface between epitaxial layers
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Led Devices (AREA)
Abstract
一種發光元件，具有磊晶結構、第一電極與第二電極。磊晶結構具有第一型半導體層、第二型半導體層與發光層。發光層設置於第一型半導體層與第二型半導體層間。第一電極連接第一型半導體層，且至少部分的第一電極設置於磊晶結構的第一側面。第二電極連接第二型半導體層，且第二電極設置於磊晶結構的第一側面，部分的第二電極設置於第二型半導體層與部分的第一電極間。
Description
本發明係關於一種發光元件與顯示裝置，特別是一種具有藉由電極結構使改善應力不均之問題的發光元件與顯示裝置。
發光二極體的能量轉換效率高、體積小且使用壽命長，目前已廣泛地應用於各式電子產品，通常作為指示、照明或是用於顯示器以提供影像。簡要地來說，發光二極體具有主動發光層與至少兩種摻雜類型的半導體層，藉由調整主動發光層和半導體層所使用的材料，廠商已可製造出不同顏色的發光二極體。
在一般的製程中，係先形成包含有半導體與主動發光層的磊晶結構，再對磊晶結構進行蝕刻，並設置多個導電部，以使各半導體層可以透過各導電部接觸到外部電路，從而讓發光二極體受控於外部電路而發光。
但是，以往的發光二極體的結構會因為設置多個導電部而具有空隙，使得發光二極體的部分結構懸空而無所憑依。而且，在將發光二極體接合於相關電路的過程中，發光二極體勢必會受到某種程度的壓力，以使發光二極體能穩固地接合於相關電路。但由於結構具有空隙的緣故，發光二極體的整體結構受到的應力不均，發光二極體極容易在這樣的過程中斷裂，造成製程良率下降。
本發明在於提供一種發光元件與顯示裝置，以避免發光元件在製程中因應力不均而斷裂。
本發明揭露了一種發光元件，所述的發光元件具有磊晶結構、第一電極與第二電極。磊晶結構具有第一型半導體層、第二型半導體層與發光層。發光層設置於第一型半導體層與第二型半導體層間。第一電極連接第一型半導體層，且至少部分的第一電極設置於磊晶結構的第一側面。第二電極連接第二型半導體層，且第二電極設置於磊晶結構的第一側面，部分的第二電極設置於第二型半導體層與部分的第一電極間。
本發明揭露了一種顯示裝置，所述的顯示裝置具有顯示背板與多個發光元件。顯示背板具有多個第一電極接觸部與多個第二電極接觸部。每一發光元件具有磊晶結構、第一電極與第二電極。磊晶結構具有第一型半導體層、第二型半導體層與發光層。發光層設置於第一型半導體層與第二型半導體層間。第一電極連接第一電極接觸部其中之一與第一型半導體層，且至少部分的第一電極設置於磊晶結構的第一側面。第二電極連接第二電極接觸部其中之一與第二型半導體層，且第二電極設置於磊晶結構的第一側面，部分的第二電極設置於第二型半導體層與部分的第一電極間。
綜合以上所述，本發明提供了一種發光元件與顯示裝置，藉由將至少部分的第一電極設置於磊晶結構的第一側面，且將部分的第二電極設置於第二型半導體層與部分的第一電極間，減少發光元件的電極與欲接合的相關顯示背板之間的空隙，使發光元件在與相關顯示背板接合的過程中受到的應力盡可能地平均，從而避免發光元件在製程中斷裂，提高了製程良率。
以上之關於本揭露內容之說明及以下之實施方式之說明係用以示範與解釋本發明之精神與原理，並且提供本發明之專利申請範圍更進一步之解釋。
以下在實施方式中詳細敘述本發明之詳細特徵以及優點，其內容足以使任何熟習相關技藝者了解本發明之技術內容並據以實施，且根據本說明書所揭露之內容、申請專利範圍及圖式，任何熟習相關技藝者可輕易地理解本發明相關之目的及優點。以下之實施例係進一步詳細說明本發明之觀點，但非以任何觀點限制本發明之範疇。
請參照圖1，圖1係為根據本發明一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。如圖1所示，發光元件1具有磊晶結構11、第一電極13與第二電極15。磊晶結構11具有第一型半導體層111、第二型半導體層113與發光層115。發光層115設置於第一型半導體層111與第二型半導體層113間。第一電極13連接第一型半導體層111，且至少部分的第一電極13設置於磊晶結構11的第一側面S1。第二電極15連接第二型半導體層113。且第二電極15設置於磊晶結構11的第一側面S1，部分的第二電極15設置於第二型半導體層113與部分的第一電極13間。
磊晶結構11可包括Ⅱ-Ⅵ族材料（例如：鋅化硒（ZnSe））或Ⅲ-Ⅴ氮族化物材料（例如：氮化鎵（GaN）、氮化鋁（AlN）、氮化銦（InN）、氮化銦鎵（InGaN）、氮化鋁鎵（AlGaN）或氮化鋁銦鎵（AlInGaN））。磊晶結構11的厚度T1以不超過6微米（micrometer, μm）為佳，且磊晶結構11的厚度T1通常不小於1微米，太厚或太薄都將影響後續製程的良率。
本實施例的第一型半導體層111的厚度可大於第二型半導體層113的厚度，其中第一型半導體層111的厚度介於1微米至5微米之間，發光層115的厚度介於0.1微米至1微米之間，而第二型半導體層113的厚度介於0.1微米至0.5微米之間，但並不以為限。其中第二型半導體層113與第一型半導體層111的摻雜類型不同。舉例來說，第一型半導體層111例如為N型摻雜的半導體層，而第二型半導體層113例如為P型摻雜的半導體層。發光層115例如為一多重量子阱（multiple quantum well, MQW）結構，但並不以為限。特別說明的是，發光元件1的最大寬度尺寸介於1到100微米之間，較佳是介於3到30微米之間，亦即本實施例中的發光元件1為一微型發光元件（Micro LED）。
在圖1所示的實施例中，部分的第二電極15、部分的第二型半導體層113與部分的第一電極13形成層疊結構LS。於層疊結構LS中，部分的第二電極15與部分的第一電極13間配置有絕緣材料172，以避免第一電極13與第二電極15相接觸產生短路。此外，於層疊結構LS之外，絕緣材料172更延伸覆蓋部分的發光層115、部分的第二型半導體層113與部分的第二電極15，以避免第一電極13接觸發光層115、第二型半導體層113與第二電極15產生短路。其中，填入於層疊結構LS中的絕緣材料的厚度T2不小於0.3微米，以有較佳的絕緣功能，且填入於層疊結構LS中的絕緣材料172的厚度T2不大於1微米，減少絕緣材料172所佔的面積避免影響出光效率。舉例來說，填入於層疊結構LS中的絕緣材料172的厚度可以是0.3微米、0.5微米、0.7微米、0.9微米或是當中的任意範圍。此外，填入於層疊結構LS中的絕緣材料172的厚度T2與磊晶結構11的厚度T1的比值介於0.05至1之間，小於0.05接合應力無法平均釋放，大於1會增加發光元件1的體積。舉例來說，絕緣材料172的厚度T2與磊晶結構11的厚度T1的比值可以是0.05、0.075、0.1或當中的任意範圍。絕緣材料172例如為介電質薄膜或高分子材料。舉例來說，絕緣材料172例如為氧化鋁（Al2
O3
）、氧化矽（SiO2
）或氮化矽（Si3
N4
）及上述材料之組合。特別說明的是，絕緣材料172的楊氏係數小於磊晶結構11、第一電極13及第二電極15上述任一的楊氏係數，因此在接合時可透過形變度較大的絕緣材料172做為接合時的緩衝。
此處，第一電極13例如為一N型電極且第二電極15例如為一P型電極。於一實施例中，第一電極13與第二電極15由係由高功函數金屬（例如：鉑、鎳、鈦、金、鉻、銀、上述之合金及上述材料之組合）、金屬氧化物（如氧化銦錫及氧化鋅）或是導電的非金屬材料如導電高分子、石墨、石墨烯及黑磷形成。以金屬材料為例，所謂的高功函數金屬例如為功函數不小於4.5電子伏特的金屬材料。藉此，以使第一電極13與磊晶結構11有較佳的歐姆接觸，且使第二電極15與磊晶結構11有較佳的歐姆接觸。
發光元件1用以於依據顯示背板50的驅動控制而選擇性地發光。顯示背板50例如為一是互補式金屬氧化物半導體 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS) 基板、矽基液晶 (Liquid Crystal on Silicon, LCOS) 基板、薄膜電晶體 (Thin Film Transistor, TFT) 基板或是其他具有工作電路的基板。顯示背板50的結構係為所屬技術領域具通常知識者經詳閱本說明書後可自由設計，相關細節不予贅述。第一電極13用以連接顯示背板50的第一電極接觸部501，第二電極15用以連接顯示背板50的第二電極接觸部502。藉此，以使發光元件1得以電性連接且受控於顯示背板50。
參照圖1的結構來說，在一對照實施例中，第一電極與第二電極之間並未設置元件以支撐磊晶結構，使得部分的磊晶結構為第一電極與第二電極所支撐，而磊晶結構的中央部分卻是懸空。當施力給發光元件，以使發光元件固著於顯示背板時，磊晶結構受到的應力不均，或者說磊晶結構的中央部分並未受到支撐，而使得磊晶結構容易斷裂。在另一對照實施例中，第一電極與第二電極之間僅設置有絕緣層，且絕緣層至少接觸磊晶結構以支撐磊晶結構。在這樣的結構之下，由於絕緣層的應力相關係數與第一電極或第二電極的應力相關係數並不相同，使得絕緣層提供的支撐力道與第一電極或第二電極所提供的支撐力道並不相同。因此，在此對照實施例中，磊晶結構所受到的應力依舊不均，而使磊晶結構還是有於製程中斷裂之虞。
相較於前述的對照實施例，在圖1所示的實施例中，第一電極13、第二電極15與層疊結構LS接觸磊晶結構11的第一側面S1，使得磊晶結構11能為第一電極13、第二電極15與層疊結構LS所支撐，磊晶結構11不再具有懸空的部分。如圖1所示，在第一電極13與第二電極15之間有部分的空隙E，然此空隙的尺寸相對為小，且此空隙位於發光元件1的邊緣而未與磊晶結構相關聯，因此並不構成妨害，亦可增加發光元件1固著於顯示背板50時的製程裕度。空隙的最小寬度與發光元件的最大寬度的比值介於0.01至0.5之間。於實務上，所述的空隙的寬度，或者說第一電極13與第二電極15之間的最短距離，空隙E的寬度與該發光元件的最大寬度的比值介於0.01至0.5之間。由於本實施例為一微型發光元件，磊晶結構11相對習知發光元件的磊晶結構的結構強度更為弱，因此要控制接合的應力產生有一定難度。因此當所述的比值超過0.5接合應力無法平均釋放可能造成磊晶結構11在接合時產生斷裂，而當所述的比值小於0.01可能因為空隙不夠而使第一、二電極13、15分別接合於第一、二電極接觸部501、502時，第一、二電極接觸部501、502溢上第一、二電極13、15而造成短路。舉例來說，所述的空隙的寬度例如介於1微米至5微米之間。於另一實施例中，可再藉由另一道製程填入絕緣材料或是其他材料於所述的空隙，以更進一步提升發光元件的結構完整程度。
此外，部分的第一電極13、部分的第二電極15與配置於層疊結構LS中的絕緣層係實質上平行，進一步使層疊結構LS在受力時能平均分散應力，而穩固地支撐磊晶結構11。換句話說，層疊結構LS係具有實質上均勻的材料分布，且層疊結構LS整體的等效應力相關係數係相仿於第一電極13的應力相關係數或第二電極15的應力相關係數。因此，得以平均分散磊晶結構11所受到的應力。
更具體地來說，於層疊結構LS中，部分的第一電極13、部分的絕緣材料172與部分的第二電極15相當於彼此重疊。重疊的面積相對於第一電極13的面積比例介於0.1至0.5，重疊的面積相對於第二電極15的面積比例介於0.1至0.5，除了可以平均釋放接合應力外，亦可增加第一、二電極13、15連接第一、二型半導體層111、115的面積以得到更佳的電流傳導效率。
在此實施例中，設置於第一側面S1上的部分的第一電極13與部分的第二電極15大致形成共平面。更具體地來說，第一電極13的電極接觸面SC1與第二電極15的電極接觸面SC2共平面。一般來說，第一電極接觸部501與第二電極接觸部502的大小並不會特意設計為不同，因此，在第一電極接觸部501與第二電極接觸部502的尺寸大小大致上相仿的情況下，第一電極13的電極接觸面SC1與第二電極15的電極接觸面SC2共平面的設計也使得在設置發光元件1於驅動電路時，發光元件1受到的應力能更加平均。
在圖1所示的實施例中，磊晶結構11具有貫孔V，第一電極13經貫孔V連接第一型半導體層111。此處貫孔V例如是透過蝕刻而形成，在此實施例中，貫孔V並未貫穿第一型半導體層111，而部分的第一型半導體層111係暴露於貫孔V。。更詳細地來說，貫孔V的孔壁佈設有絕緣材料171、172，以避免第一電極13經由貫孔V的孔壁接觸到發光層115或是第二型半導體層113。另一方面，在此實施例中，第二電極15連接第二型半導體層113的連接面積大於第一電極13連接第一型半導體層111的連接面積。
此外，發光元件1定義有出光面So。當發光元件1產生激發光時，發光元件1係主要經由出光面So出光。第一側面S1係出光面So的相對側面。發光元件1的出光面So可為一平面或是一粗糙面，此處，發光元件1的出光面So為粗糙表面，以避免激發光於出光面So形成全反射現象，降低出光效率，較佳地，出光面So的平均粗糙度介於50奈米至1000奈米之間。於一實施例中，第二電極15具有反射部151與接觸部153，反射部151用以反射發光層115產生的激發光，以使大部分的激發光都能夠經由出光面So向外輸出，而使得發光元件1能主要經由出光面So提供激發光。在此實施例中，反射部151與接觸部153的材料可以是不同，反射部151的材料例如為銀、鋁及上述材料的合金，接觸部153的材料例如為前述的高功函數金屬、金屬氧化物或是導電的非金屬材料。反射部151的厚度例如為介於0.5微米至0.8微米之間。舉例來說，反射部151的厚度例如為0.5微米、0.6微米、0.7微米、0.8微米或是當中的任意範圍。於未繪示的實施例中，第二電極的材料例如為前述的高功函數金屬、金屬氧化物或是導電的非金屬材料而一體成型而成，在此並不為限。
請再參照圖2，圖2係為根據本發明另一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。在圖2所示的實施例中，發光元件2的結構係相仿於發光元件1，相關細節不再贅述。在圖2所示的實施例中，發光元件2更具有反射層29，反射層29係設置於絕緣材料271與第二型半導體層213之間。發光元件2能藉由反射層29與第二電極25的反射部251使發光層115產生的大部分的激發光都能夠經由出光面So向外輸出。反射層29的材質例如相同於第二電極25的反射部251的材質，或者說，反射層29與第二電極的反射部251係由同一道製程所形成。反射層29的材料例如為銀、鋁及上述材料的合金。
請參照圖3，圖3係為根據本發明更一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。在圖3所示的實施例中，發光元件3的結構大致上相仿於前述之實施例。不同的是，在圖3所示的實施例中，貫孔V’係位於磊晶結構31的邊緣，且貫孔V’係暴露於外。但在此實施例中，貫孔V’並未貫穿第一型半導體層311，而部分的第一型半導體層311係暴露於貫孔V’。第一電極33覆蓋磊晶結構31部分周緣的第一側壁SS1，並經由貫孔V’連接至第一型半導體層311。由於貫孔V’孔壁並未完全封閉，部分的第一電極33係暴露於外。在一實施例中，第一電極33的邊緣係切齊第一型半導體層311的側壁。於另一實施例中，第一電極33與第一型半導體層311的連接面積係小於第一型半導體層311暴露於貫孔V’的面積。此外，寬度d2與出光面的寬度d1的比值例如介於0.05至0.3之間，以使發光元件3具有適當的發光面積。
請參照圖4，圖4係為根據本發明又一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。在圖4所示的實施例中，發光元件4的結構大致上相仿於圖3所述之發光元件3。不同的是，在圖4所示的實施例中，第一電極43更覆蓋第一型半導體層411部分周緣的第二側壁SS2，並於第二側壁SS2連接第一型半導體層411。更詳細地來說，第一電極43除了經由貫孔V’連接第一型半導體層411之外，第一電極43更自貫孔V’延伸至第二側壁SS2。於實務上，發光元件4例如是與其他的發光元件被陣列地設置於驅動電路50’。在不考慮邊界的情況下，第一電極43自貫孔V’延伸而出的部分係位於發光元件4與其他的發光元件之間。藉此，得以增加第一電極43與第一型半導體層411的接觸面積。另一方面，更可縮小長度d2，以增加發光元件4的發光面積。
在一實施例中，第一電極43的其中一個邊緣係與出光面So實質上共平面。在出光面So為粗糙表面的實施例中，所述的共平面例如是以出光面So的最高點、最低點或是平均厚度作為參考基準。在另一實施例中，第一電極43係係由貫孔V’延伸而出，並覆蓋完整的第二側壁SS2。從另一個角度來說，第一電極43覆蓋的第二側壁SS2面積等於第二側壁SS2的面積。於更一實施例中，第一電極43係由貫孔延伸而出，並覆蓋部分的第二側壁SS2。從另一個角度來說，第一電極43覆蓋的第二側壁SS2面積小於第二側壁SS2的面積。
請再參照圖5與圖6，其中圖5係依據本發明一實施例之顯示裝置的俯視示意圖，圖6係圖5中的AA’剖面的剖面示意圖。如圖5與圖6所示，顯示裝置6具有顯示背板62與多個發光元件61。顯示背板50例如為一是互補式金屬氧化物半導體 (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS) 基板、矽基液晶 (Liquid Crystal on Silicon, LCOS) 基板、薄膜電晶體 (Thin Film Transistor, TFT) 基板或是其他具有工作電路的基板。顯示背板50的結構係為所屬技術領域具通常知識者經詳閱本說明書後可自由設計，相關細節不予贅述。在本實施例中，顯示背板62例如為薄膜電晶體（thin film transistor, TFT）基板。由於各顯示背板具有相仿的結構，在此僅舉其中之一說明之。顯示背板62具有多個第一電極接觸部與多個第二電極接觸部，在此舉第一電極接觸部621與第二電極接觸部622為例。發光元件61具有磊晶結構611、第一電極613與第二電極615。磊晶結構611具有第一型半導體層6111、第二型半導體層6113與發光層6115。發光層6115設置於第一型半導體層6111與第二型半導體層6113間。第一電極613連接第一電極接觸部621與第一型半導體層6111。至少部分的第一電極613設置於磊晶結構611的第一側面S1。第二電極615連接第二電極接觸部622與第二型半導體層6113。第二電極615設置於磊晶結構611的第一側面S1。部分的第二電極615設置於第二型半導體層6113與部分的第一電極613間。
其中，顯示裝置6的各個發光元件61例如係陣列地排列。此外，顯示裝置6的各個發光元件61可以分別具有如圖1至圖4所示之實施例至少其中之一所示之結構，而不僅限於圖6所示之結構。發光元件61的相關結構細節係如前述，所屬技術領域具有通常知識者當可由前述實施例理解顯示裝置6的各個發光元件61的結構細節。其中，這些發光元件61可以分別組成多個畫素結構PX，每一畫素結構PX包含至少一發光元件61，此處是以每三個發光元件61組成一個畫素結構PX為例。舉圖5中的畫素結構PX為例來說，畫素結構PX的三個發光元件61可分別對應於藍色子畫素、發綠色子畫素及紅色子畫素。特別說明的是，這些畫素結構PX可組成40像素密度(Pixels Per Inch, PPI)至500像素密度，具有較佳解析度。
綜合以上所述，本發明提供了一種發光元件與顯示裝置，藉由將至少部分的第一電極設置於磊晶結構的第一側面，且將部分的第二電極設置於第二型半導體層與部分的第一電極間，減少發光元件的電極與欲接合的相關電路之間的空隙，使發光元件在與相關電路接合的過程中受到的應力盡可能地平均，從而避免發光元件在製程中斷裂，提高了製程良率。
雖然本發明以前述之實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明。在不脫離本發明之精神和範圍內，所為之更動與潤飾，均屬本發明之專利保護範圍。關於本發明所界定之保護範圍請參考所附之申請專利範圍。
1~4、61‧‧‧發光元件
6‧‧‧顯示裝置
11~41、611‧‧‧磊晶結構
111~411、6111‧‧‧第一型半導體層
113~413、6113‧‧‧第二型半導體層
115~415、6115‧‧‧發光層
13~43、613‧‧‧第一電極
15~45、615‧‧‧第二電極
151~451、6151‧‧‧反射部
153~453、6153‧‧‧接觸部
171、172~471、472、6172‧‧‧絕緣材料
29‧‧‧反射層
50、62‧‧‧驅動電路
501、621‧‧‧第一電極接觸部
502、622‧‧‧第二電極接觸部
E‧‧‧空隙
LS、LS’‧‧‧層疊結構
S1、S1’‧‧‧第一側面
SC1、SC2‧‧‧電極接觸面
So‧‧‧出光面
T1、T2、T1’‧‧‧厚度
V、V’‧‧‧貫孔
d1、d2‧‧‧長度
圖1係為根據本發明一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。 圖2係為根據本發明另一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。 圖3係為根據本發明更一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。 圖4係為根據本發明又一實施例所繪示之發光元件的剖面圖。 圖5係依據本發明一實施例之顯示裝置的俯視示意圖。 圖6係圖5中的AA’剖面的剖面示意圖。
Claims (18)
- 一種發光元件，包含： 一磊晶結構，包含： 一第一型半導體層； 一第二型半導體層；以及 一發光層，設置於該第一型半導體層與該第二型半導體層間； 一第一電極，連接該第一型半導體層，且至少部分的該第一電極設置於該磊晶結構的一第一側面；以及 一第二電極，連接該第二型半導體層，且該第二電極設置於該磊晶結構的該第一側面，部分的該第二電極設置於該第二型半導體層與部分的該第一電極間。
- 如請求項1的發光元件，其中部分的該第二電極、該第二型半導體層與部分的該第一電極形成一層疊結構，於該層疊結構中，部分的該第二電極與部分的該第一電極間配置有一絕緣材料。
- 如請求項2的發光元件，其中配置於該層疊結構中的該絕緣材料的厚度與該磊晶結構的厚度的比值介於0.05至1之間。
- 如請求項3的發光元件，其中配置於該層疊結構中的該絕緣材料的厚度介於0.3微米至1微米之間。
- 如請求項2的發光元件，其中配置於該層疊結構中的該絕緣材料的楊氏係數小於該磊晶結構的楊式係數、該第一電極的楊式係數與該第二電極的楊氏係數。
- 如請求項1的發光元件，其中該發光元件定義有一出光面，該第一側面係該出光面的相對側面。
- 如請求項6的發光元件，其中該出光面為粗糙表面，且平均粗糙度介於50奈米至1000奈米之間 。
- 如請求項1的發光元件，其中設置於該第一側面上的部分的該第一電極與部分的該第二電極大致形成共平面。
- 如請求項1的發光元件，其中該磊晶結構具有至少一貫孔，該第一電極經該至少一貫孔連接該第一型半導體層。
- 如請求項9的發光元件，其中該第二電極連接該第二型半導體層的連接面積大於該第一電極連接該第一型半導體層的連接面積。
- 如請求項1的發光元件，其中該第一電極覆蓋該磊晶結構部分周緣的一第一側壁，且該第一電極覆蓋該第一型半導體層部分周緣的一第二側壁，該第一電極於該第二側壁連接該第一型半導體層。
- 如請求項1的發光元件，其中該第一電極與該第二電極間具有一空隙，該空隙的最小寬度與該發光元件的最大寬度的比值介於0.01至0.5之間。
- 一種顯示裝置，包括：一顯示背板，包括多個第一電極接觸部與多個第二電極接觸部；以及多個發光元件，每一該發光元件包括： 一磊晶結構，包含： 一第一型半導體層； 一第二型半導體層；以及 一發光層，設置於該第一型半導體層與該第二型半導體層間； 一第一電極，連接該些第一電極接觸部其中之一與該第一型半導體層，且至少部分的該第一電極設置於該磊晶結構的一第一側面；以及 一第二電極，連接該些第二電極接觸部其中之一與該第二型半導體層，且該第二電極設置於該磊晶結構的該第一側面，部分的該第二電極設置於該第二型半導體層與部分的該第一電極間。
- 如請求項13的顯示裝置，其中該些發光元件其中之一的部分的該第二電極、該第二型半導體層與部分的該第一電極形成一層疊結構，於該層疊結構中，部分的該第二電極與部分的該第一電極間設置有一絕緣材料。
- 如請求項14的顯示裝置，其中設置於該些發光元件其中之一的該層疊結構中的該絕緣材料的厚度與該磊晶結構的厚度的比值介於0.05至1之間。
- 如請求項15的顯示裝置，其中設置於該些發光元件其中之一的該層疊結構中的該絕緣材料的厚度介於0.3微米至1微米之間。
- 如請求項14的顯示裝 置，其中設置於該些發光元件其中之一的該層疊結構中的該絕緣材料的楊氏係數小於該磊晶結構的楊氏係數、該第一電極的楊氏係數、該第二電極的楊氏係數、該第一電極接觸部的楊氏係數與該第二電極接觸部的楊氏係數。
- 如請求項13的顯示裝置，其中設置於該些發光元件其中之一的該第一側面上的部分的該第一電極、部分的該第二電極、該第一電極接觸部與該第二電極接觸部大致形成共平面。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106108082A TWI631726B (zh) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | 發光元件與顯示裝置 |
| US15/583,437 US10026722B1 (en) | 2017-03-10 | 2017-05-01 | Light emitting component and display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| TW106108082A TWI631726B (zh) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | 發光元件與顯示裝置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TWI631726B TWI631726B (zh) | 2018-08-01 |
| TW201834262A true TW201834262A (zh) | 2018-09-16 |
Family
ID=62816109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW106108082A TWI631726B (zh) | 2017-03-10 | 2017-03-10 | 發光元件與顯示裝置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US10026722B1 (zh) |
| TW (1) | TWI631726B (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI742256B (zh) * | 2017-03-16 | 2021-10-11 | 美商英帆薩斯公司 | 直接接合的ｌｅｄ陣列及應用 |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI719931B (zh) * | 2020-10-22 | 2021-02-21 | 光鋐科技股份有限公司 | 微型發光二極體 |
| TWI787890B (zh) * | 2021-06-30 | 2022-12-21 | 錼創顯示科技股份有限公司 | 微型發光二極體顯示裝置 |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101114191B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2012-03-13 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
| US9536924B2 (en) * | 2012-12-06 | 2017-01-03 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Light-emitting diode and application therefor |
| KR102282141B1 (ko) * | 2014-09-02 | 2021-07-28 | 삼성전자주식회사 | 반도체 발광소자 |
| US9899585B2 (en) * | 2014-11-18 | 2018-02-20 | PlayNitride Inc. | Light emitting device |
| TWI657593B (zh) * | 2015-04-15 | 2019-04-21 | 晶元光電股份有限公司 | 發光元件及其製造方法 |
| TWI563490B (en) * | 2015-12-04 | 2016-12-21 | Ind Tech Res Inst | Display pixel and display panel |
| KR20170129983A (ko) * | 2016-05-17 | 2017-11-28 | 삼성전자주식회사 | 발광소자 패키지, 이를 이용한 디스플레이 장치 및 그 제조방법 |
| KR102530758B1 (ko) * | 2016-06-21 | 2023-05-11 | 삼성전자주식회사 | 반도체 발광소자 패키지 |
-
2017
- 2017-03-10 TW TW106108082A patent/TWI631726B/zh active
- 2017-05-01 US US15/583,437 patent/US10026722B1/en active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TWI742256B (zh) * | 2017-03-16 | 2021-10-11 | 美商英帆薩斯公司 | 直接接合的ｌｅｄ陣列及應用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US10026722B1 (en) | 2018-07-17 |
| TWI631726B (zh) | 2018-08-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| TWI613806B (zh) | 微型發光二極體裝置及顯示面板 | |
| US10833220B2 (en) | Micro light emitting diode device | |
| US20190006559A1 (en) | Micro light emitting diode and display panel | |
| US10424500B2 (en) | Semiconductor light emitting device, transfer head of semiconductor light emitting device, and method of transferring semiconductor light emitting device | |
| JP5945311B2 (ja) | 発光素子及びこれを備える発光素子パッケージ | |
| CN109075221B (zh) | 发光器件和包括发光器件的显示器 | |
| TWI661575B (zh) | 微型發光元件及顯示裝置 | |
| US7456438B2 (en) | Nitride-based semiconductor light emitting diode | |
| CN108666337B (zh) | 微型发光二极管及显示面板 | |
| WO2011055202A2 (zh) | 发光二极体装置 | |
| TWI631726B (zh) | 發光元件與顯示裝置 | |
| US10164152B2 (en) | Light emitting diode chip | |
| TW201826516A (zh) | 微型發光二極體晶片 | |
| JP6039590B2 (ja) | 発光素子 | |
| CN108574032B (zh) | 发光元件与显示设备 | |
| US20120007100A1 (en) | Light emitting device | |
| JP6265715B2 (ja) | 発光素子 | |
| US9935248B2 (en) | Light emitting device package | |
| KR20220043742A (ko) | 마이크로 led 및 이를 구비한 디스플레이 모듈 | |
| TWI781743B (zh) | 顯示裝置及其製造方法 | |
| TWI621279B (zh) | 發光元件與顯示裝置 | |
| KR100737093B1 (ko) | 반도체발광소자 | |
| US20220246799A1 (en) | Micro light-emitting diode and display panel | |
| KR102086115B1 (ko) | 발광소자 | |
| KR20230029780A (ko) | 반도체 발광소자 패키지 및 이를 포함하는 디스플레이 장치 |