TWI636219B - Light-emitting diode structure for avoiding light leakage on the side of N-type semiconductor - Google Patents

Abstract

本創作為一種避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其結構包含依序堆疊的一基板、一N型半導體層、一發光層與一P型半導體層，其特徵在於具有一於水平方向遮擋該N型半導體層的不透光電極層，據此藉由該不透光電極層的遮蔽光線特性，可以避免該發光層所發出的光經由該N型半導體層處漏出，解決該N型半導體側面漏光的問題。

Description

避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構

本發明有關發光二極體結構，特別是指一種避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構。

發光二極體(Light Emitting Diode,LED)，主要是由發光的半導體材料多重磊晶而成，以藍光發光二極體為例。其主要是由氮化鎵基(GaN-based)磊晶薄膜組成，堆疊形成主體結構包含N型半導體層、發光層、P型半導體層的三明治結構的發光主體。

微發光二極體（Micro LED）為新一代的顯示技術，其如中國公開第CN013400849A號、中國公開第CN103400918B號、美國公告第US8573469B2號與美國公告第US7598149B2號等等所示。微發光二極體主要是將發光二極體微型化，由於具有自發光的顯示特性，且結構相當簡單，沒有耗光元件(濾光板)，具有低能耗、高亮度的特性可解決目前顯示器的耗電與亮度問題，極具發展前景。

微發光二極體的顯示結構，為將發光二極體結構微小化為單一個體，其尺寸一般在10微米左右，然後將微小化後的發光二極體，批量且陣列式轉移至電路基板上，電路基板具有驅動該些微發光二極體所需的電路結構，且電路基板可為硬性、軟性之透明、不透明基板等等，透過電路結構即可驅動陣列式排列的發光二極體發光。

微型化的發光二極體每一個都是發出單色光，因此選擇不同的發光二極體材料即可發出不同顏色的光，而不同顏色的光再加以混光形成彩色顯示。

然而單顆發光二極體點亮時，光傳至N型半導體層，會橫向導光至周圍發光二極體，造成未點亮的發光二極體有微亮現象產生，其造成相鄰兩個發光單元之間的相互干擾，因此習知微發光二極體會因為N型半導體層的側面漏光，而影響微發光二極體的顯示對比度、色彩準確度，顯然還有改進的空間。

爰是，本發明之主要目的在於揭露一種避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構。

本發明為一種避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其包含依序堆疊的一基板、一N型半導體層、一發光層與一P型半導體層，其特徵在於：具有一不透光電極層，該不透光電極層於水平方向遮擋該N型半導體層。

該不透光電極層可以為一電性連接該N型半導體層的N型電極層或為一電性連接該P型半導體層的P型電極層，並該P型電極層與該N型電極層間隔一絕緣保護層，該N型電極層與該P型電極層分別覆蓋該N型半導體層的側邊，且於水平方向一起包覆遮擋該N型半導體層的周側。

據此，本發明藉由該N型電極層與該P型電極層的遮蔽光線特性，可以避免該發光層所發出的光線經由該N型半導體層處漏出，解決該N型半導體側面漏光的問題，且該N型電極層與該P型電極層為原本存在的必要製程，其不須額外增加製程，可於原本製程中同時形成而降低成本，滿足製造上的需要。

茲有關本發明的詳細內容及技術說明，現以實施例來作進一步說明，但應瞭解的是，該等實施例僅為例示說明之用，而不應被解釋為本發明實施之限制。

請參閱「圖1A」、「圖1B」與「圖1C」所示，為本發明實施例，其為一種避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其包含依序堆疊的一基板10、一N型半導體層20、一發光層30與一P型半導體層40，其特徵在於具有一電性連接該N型半導體層20的N型電極層60與一電性連接該P型半導體層40的P型電極層70，該N型電極層60與該P型電極層70分別覆蓋該N型半導體層20的側邊，且於水平方向一起包覆遮擋該N型半導體層20的周側，亦即該N型電極層60與該P型電極層70分別遮蔽一個方向，組合起來才完整包覆遮擋該N型半導體層20的周側，達到最大的防漏光效果，且該基板10可以選用透明的藍寶石基板，或是不透明的矽基板，若選用矽基板則可一併遮擋該N型半導體層20的底面，避免該N型半導體層20的底面漏光。

於本實施例中，該N型電極層60，充作發光二極體結構的N型電極使用，而該P型電極層70，充作發光二極體結構的P型電極使用，而為了分散電流，增加該發光層30的均勻度與發光量，該P型半導體層40可以覆蓋一透明導電層41，該P型電極層70電性連接該透明導電層41，藉由分散電流的方式，提升該發光層30的效能。

該P型電極層70與該N型電極層60間隔一絕緣保護層80，該絕緣保護層80一般為使用二氧化矽(SiO ₂)製成，作用在於分隔該P型電極層70與該N型電極層60，避免電路短路，同時該絕緣保護層80亦可以覆蓋該發光層30與該P型半導體層40，藉以發揮保護該發光層30與該P型半導體層40的效果，並該絕緣保護層80可於靠近該N型半導體層20的一側形成一布拉格(DBR)反射層，可反射光線，進一步避免側面漏光，且可於最外表面設置一保護層90。

請再參閱「圖2A」~「圖2H」所示，其為俯視之堆疊結構流程圖，如圖所示，圖2A為已完成P型半導體層40磊晶製程的俯視圖；圖2B為移除部分區域的P型半導體層40，顯露該N型半導體層20，圖2C繼續為移除部分區域的該N型半導體層20，顯露該基板10；接著形成該透明導電層41(如圖2D) ；接著形成該N型電極層60(如圖2E) ；接著形成該絕緣保護層80(如圖2F) ，在形成該絕緣保護層80前，先形成該布拉格(DBR)反射層；接著形成該P型電極層70(如圖2G)；最後形成該保護層90(如圖2H)，即完成本案之結構。

綜上所述，本發明的優點至少包含：

1.藉由該N型電極層與該P型電極層的遮蔽光線特性，於水平方向一起包覆遮擋該N型半導體層的周側可以避免該發光層經由該N型半導體層處漏出，解決該N型半導體側面漏光的問題。

2.形成N型電極層或P型電極層的製程時，就同時完成遮擋該N型半導體層水平方向所需的結構，不會額外增加製程，可以滿足製程上的需求。

3.利用在絕緣保護層可以兼具布拉格反射層的功能，可以避免漏光之外，更導引光射出，可進一步增加光利用效率。

惟上述僅為本發明之較佳實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍。即凡依本發明申請專利範圍所做的均等變化與修飾，皆為本發明專利範圍所涵蓋。

10‧‧‧基板

20‧‧‧N型半導體層

30‧‧‧發光層

40‧‧‧P型半導體層

41‧‧‧透明導電層

60‧‧‧N型電極層

70‧‧‧P型電極層

80‧‧‧絕緣保護層

90‧‧‧保護層

圖1A，為本發明俯視結構圖。 圖1B，為本發明圖1A之1B-1B結構剖視示意圖。 圖1C，為本發明圖1A之1C-1C結構剖視示意圖。 圖2A~2H，為本發明俯視之堆疊結構流程圖。

Claims (4)

1. 一種避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其包含依序堆疊的一基板、一N型半導體層、一發光層與一P型半導體層，其特徵在於：具有一電性連接該N型半導體層的N型電極層與一電性連接該P型半導體層的P型電極層，該N型電極層與該P型電極層分別覆蓋該N型半導體層的側邊，該P型電極層與該N型電極層間隔一絕緣保護層，且該N型電極層與該P型電極層於水平方向一起包覆遮擋該N型半導體層的周側。
2. 如申請專利範圍第1項所述之避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其中該P型半導體層覆蓋一透明導電層，該P型電極層電性連接該透明導電層。
3. 如申請專利範圍第1項所述之避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其中該絕緣保護層覆蓋該發光層與該P型半導體層。
4. 如申請專利範圍第1項所述之避免N型半導體側面漏光的發光二極體結構，其中該絕緣保護層於靠近該N型半導體層的一側形成一布拉格反射層。