TWI760231B - 微型發光元件及其顯示裝置 - Google Patents

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Abstract

一種微型發光元件，包括一磊晶結構。磊晶結構具有一底面且包括多個凹槽，而凹槽位於底面上。每一凹槽包括多個子凹槽，且子凹槽定義出每一凹槽的一內壁。每一凹槽的尺寸與每一子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。

Description

微型發光元件及其顯示裝置
本發明是有關於一種半導體元件，且特別是有關於一種微型發光元件及其顯示裝置。
目前，是透過在微型發光二極體的表面製作週期性圖案化凹槽的方式，來增加介質出光角度及增加微型發光二極體的正向出光效率。然而，由於凹槽的形狀皆相同，因此所具有的介面出光角度是固定且有限的，因而無法有效地增加介質的出光角度，且也無法有效地提升微型發光二極體的正面出光效率。
本發明提供一種微型發光元件，可提供多角度的光折射面，以提升出光效率。
本發明提供一種微型發光元件顯示裝置，具有較佳地顯示品質。
本發明的微型發光元件，其包括一磊晶結構。磊晶結構具有一底面且包括多個凹槽，而凹槽位於底面上。每一凹槽包括多個子凹槽，且子凹槽定義出每一凹槽的一內壁。每一凹槽的尺寸與每一子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。
在本發明的一實施例中，上述的微型發光元件還包括一第一型電極以及一第二型電極。第一型電極配置於磊晶結構上。第二型電極配置於磊晶結構上，且與第一型電極彼此分離並具有不同的電性。磊晶結構包括一第一型半導體層、一第二型半導體層、一發光層以及一緩衝半導體層。第一型半導體層與第一型電極電性連接。第二型半導體層與第二型電極電性連接。發光層配置於第一型半導體層與第二型半導體層之間。緩衝半導體層具有底面，且配置於第二型半導體層相對遠離發光層的一表面上。緩衝半導體層包括凹槽。
在本發明的一實施例中，上述的緩衝半導體層具有一第一區與環繞第一區的一第二區。位在第一區內的每一子凹槽的尺寸不同於位於第二區的每一子凹槽的尺寸。
在本發明的一實施例中，上述的底面的粗糙度小於第一區的粗糙度，而第一區的粗糙度小於第二區的粗糙度。
在本發明的一實施例中，上述的在遠離底面往鄰近發光層的方向上，由子凹槽所定義出的內壁的粗糙度越大。
在本發明的一實施例中，上述的每一凹槽的內壁的粗糙度大於0且小於500奈米。
在本發明的一實施例中，上述的每一子凹槽的一深度或一寬度大於0且小於500奈米。
在本發明的一實施例中，上述的每一子凹槽的深度與寬度的比值介於0.1至50。
在本發明的一實施例中，上述的磊晶結構的一最大長度與每一子凹槽的深度或寬度的比值介於1至120000。
在本發明的一實施例中，上述的磊晶結構的一厚度與每一子凹槽的深度或寬度的比值介於1至20000。
在本發明的一實施例中，上述的微型發光元件的發光波長與每一子凹槽的深度或寬度的比值介於1至2000。
在本發明的一實施例中，上述的每一凹槽的內壁分為至少一第一區與至少一第二區。第一區的粗糙度不同於第二區的粗糙度。
在本發明的一實施例中，上述的凹槽中的一個的至少一第一區與至少一第二區的區域範圍不同於凹槽中的另一個的第一區與第二區的區域範圍。
在本發明的一實施例中，上述的凹槽中的一個的尺寸不同於凹槽中的另一個的尺寸。
本發明的微型發光元件顯示裝置，其包括一顯示基板以及至少一微型發光元件。微型發光元件配置於顯示基板上，並與顯示基板電性連接。微型發光元件包括一磊晶結構、一第一型電極以及一第二型電極。磊晶結構具有一底面且包括多個凹槽，而凹槽位於底面上。每一凹槽包括多個子凹槽，且子凹槽定義出每一凹槽的一內壁。第一型電極配置於磊晶結構上。第二型電極配置於磊晶結構上，且與第一型電極彼此分離，並具有不同的電性。每一凹槽的尺寸與每一子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。
基於上述，在本發明的微型發光元件的設計中，磊晶結構於底面設置有多個凹槽，且每一凹槽包括多個子凹槽，而這些子凹槽可定義出每一凹槽的內壁，其中每一凹槽的尺寸與每一子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。藉此設計，可提供多角度的光折射面，以提高微型發光元件的出光效率，進而提高應用此微型發光元件的微型發光元件顯示裝置的顯示品質。
為讓本發明的上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉實施例，並配合所附圖式作詳細說明如下。
本發明的實施例描述微型發光元件（例如微型發光二極體（Micro LED））的結構，使之準備好拾取及轉移到接收基板。接收基板可例如為顯示基板、發光基板、具諸如電晶體或積體電路（ICs）等功能元件的基板或具其他具線路的基板，但不以此為限。雖然本發明的一些實施例特定於描述包含p-n二極體的微型發光二極體，但應理解本發明的實施例不限於此，某些實施例亦可應用到其他微型發光元件，該等微型發光元件依此一方式設計成控制執行預定電子功能（例如二極體、電晶體、積體電路）或光子功能（LED、雷射）。
圖1A是依照本發明的一實施例的一種微型發光元件的剖面示意圖。圖1B是圖1A的微型發光元件的仰視示意圖。為了方便說明起見，圖1A是沿圖1B的線A-A’的剖面示意圖。請同時參考圖1A與圖1B，在本實施例中，微型發光元件100a包括一磊晶結構110、一第一型電極120以及一第二型電極130。磊晶結構110具有一底面B且包括多個凹槽C1，而凹槽C1位於底面B上。每一凹槽C1包括多個子凹槽C11，且子凹槽C11定義出每一凹槽C1的一內壁S1。第一型電極120配置於磊晶結構110上。第二型電極130配置於磊晶結構110上，與第一型電極120彼此分離且具有不同電性。特別是，每一凹槽C1的尺寸與每一子凹槽C11的尺寸的比值例如是大於1且小於等於4000。
詳細來說，在本實施例中，磊晶結構110包括一第一型半導體層112、一第二型半導體層116、一發光層114以及一緩衝半導體層118。第一型半導體層112與第一型電極120電性連接，其中第一型半導體層112例如是P型半導體層。第二型半導體層116與第二型電極130電性連接，其中第二型半導體層116例如是N型半導體層。發光層114配置於第一型半導體層112與第二型半導體層116之間。緩衝半導體層118具有底面B，且配置於第二型半導體層116相對遠離發光層114的一表面117上。此處，緩衝半導體層118包括凹槽C1，其中每一凹槽C1的剖面形狀例如是錐狀，而每一子凹槽C11的剖面形狀也例如是錐狀，但不以此為限。也就是說，本實施例的緩衝半導體層118的底面B為一非平整表面，可提供多角度的光折射面，減少出光的全反射。於其他實施例中，每一凹槽C1的剖面形狀例如是平台狀、柱狀或其他適當的形狀。第一型電極120與第二型電極130位於第二型半導體層116的相反於出光面的同一側。意即，本實施例的微型發光元件100a具體化為一覆晶式微型發光二極體。緩衝半導體層118例如是未摻雜的半導體層，可做為磊晶成長時緩衝。
進一步來說，請再參考圖1B，本實施例的緩衝半導體層118具有一第一區118a與環繞第一區118a的一第二區118b。此處，第一區118a與第二區118b可同幾何中心配置，在此並不為限。位在第一區118a內的每一子凹槽C11的尺寸等於位於第二區118b的每一子凹槽C11的尺寸。此處，所述的尺寸是指深度或寬度。在本實施例中，每一子凹槽C11的一深度d以及一寬度w至少其中一者，例如是大於0且小於500奈米。較佳地，每一子凹槽C11的深度d以及寬度w至少其中一者大於等於5奈米且小於等於300奈米，可使微型發光元件100a具有較佳的出光效率。更進一步來說，本實施例的每一子凹槽C11的深度w與寬度d的比值例如是介於0.1至50，可使微型發光元件100a具有較佳的出光效率。在本實施例中，子凹槽C11定義出的內壁S1的一粗糙度，例如是大於0且小於500奈米，其中粗糙度具體化為算數平均粗度（Ra），可使微型發光元件100a具有較佳的出光效率。此處，每一子凹槽C11具有相似大小的形狀，但不以此為限。
如圖1A所示，本實施例在每一凹槽C1內，子凹槽C11排列成規則的週期性圖案。較佳地，每一凹槽C1的尺寸（包括深度D、寬度W）以及粗糙度與每一子凹槽C11的尺寸的比值介於1至4000。為了使微型發光元件100a具有較佳的出光效率，請再同時參考圖1A與圖1B，本實施例的磊晶結構110的一最大長度L的與每一子凹槽C11的尺寸的比值例如是介於1至120000。磊晶結構110的一厚度T與每一子凹槽C11的尺寸的比值例如是介於1至20000。此外，本實施例的微型發光元件110a的發光波長與每一子凹槽C11的尺寸的比值例如是介於1至2000。
簡言之，在本實施例的微型發光元件100a的設計中，磊晶結構110於底面B設置有多個凹槽C1，且每一凹槽C1包括多個子凹槽C11，而這些子凹槽C11可定義出每一凹槽C1的內壁S1。也就是說，本實施例的微型發光元件100a的出光面實質上是透過尺寸較大的凹槽C1及其表面上尺寸較小的子凹槽C11來定義。藉此設計，可提供多角度的光折射面，進而可提高微型發光元件100a的出光效率。
在此必須說明的是，下述實施例沿用前述實施例的元件標號與部分內容，其中採用相同的標號來表示相同或近似的元件，並且省略了相同技術內容的說明。關於省略部分的說明可參照前述實施例，下述實施例不再重複贅述。
圖2A是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的仰視示意圖。圖2B與圖2C分別為圖2A中子凹槽的局部剖面示意圖。請同時參照圖1A、1B、圖2A、圖2B以及圖2C，本實施例的微型發光元件100b與圖1B的微型發光元件100a相似，兩者差異在於：在本實施例中，位在緩衝半導體層118的第一區118a內的每一子凹槽C21的尺寸小於位於緩衝半導體層118的第二區118b的每一子凹槽C22的尺寸。此處，位在緩衝半導體層118的第一區118a內的每一子凹槽C21的寬度W1小於位於緩衝半導體層118的第二區118b的每一子凹槽C22的寬度W2，可因應不同產品應用需求來調整出光的光形分布。此處，位在緩衝半導體層118的第一區118a內的每一子凹槽C21的深度d1可小於位於緩衝半導體層118的第二區118b的每一子凹槽C22的深度d2，可因應不同產品應用需求來調整出光的光形分布。此設計也可以應用在磊晶結構於晶圓階段未分離前的設計，可補償磊晶或元件製程能力限制可能產生晶圓上不同區域的發光效率有差異，藉由調整特定區域範圍的粗糙度或子凹槽尺寸，來達到提升整面晶圓最終出光效率的均勻性。
圖2D是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的仰視示意圖。圖2E與圖2F分別為圖2D中子凹槽的局部剖面示意圖。請同時參照圖1A、1B、圖2D、圖2E以及圖2F，本實施例的微型發光元件100c與圖1B的微型發光元件100a相似，兩者差異在於：位在緩衝半導體層118的第一區118a內的每一子凹槽C31的尺寸大於位於緩衝半導體層118的第二區118b的每一子凹槽C32的尺寸。此處，位在緩衝半導體層118的第一區118a內的每一子凹槽C31的寬度W3大於位於緩衝半導體層118的第二區118b的每一子凹槽C32的寬度W4，可因應不同產品應用需求來調整出光的光形分布。此處，位在緩衝半導體層118的第一區118a內的每一子凹槽C31的寬度d3大於位於緩衝半導體層118的第二區118b的每一子凹槽d32的寬度d4，可因應不同產品應用需求來調整出光的光形分布。此設計也可以應用在磊晶結構於晶圓階段未分離前的設計，可補償磊晶或元件製程能力限制可能產生晶圓上不同區域的發光效率有差異，藉由調整特定區域範圍的粗糙度或子凹槽尺寸，來達到提升整面晶圓最終出光效率的均勻性。
圖3A是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖3A，本實施例的微型發光元件100d與圖1A的微型發光元件100a相似，兩者差異在於：在本實施例中，每一凹槽C4的剖面形狀例如是錐狀，而每一子凹槽C44的剖面形狀例如是弧狀，但不以此為限。
圖3B是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的剖面示意圖。請同時參照圖1A與圖3B，本實施例的微型發光元件100e與圖1A的微型發光元件100a相似，兩者差異在於：在本實施例中，每一凹槽C5的剖面形狀例如是錐狀，而子凹槽C55排列成不規則圖案，有更大角度的不規則的底面，可有較佳的出光效率。
圖4A是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。圖4B為沿圖4A中線B-B’的剖面示意圖。請同時參照圖1B、圖4A與圖4B，本實施例的微型發光元件100f與圖1B的微型發光元件100a相似，兩者差異在於：在本實施例中，每一凹槽C6的內壁S2區分為多個第一區S21與多個第二區S22，而第一區S21與第二區S22交叉排列，例如成一近似扇形排列。子凹槽C61定義出的第一區S21的粗糙度不同於子凹槽C62定義出的第二區S22的粗糙度，可有較佳的出光效率。此處，緩衝半導體層118的底面B的粗糙度例如是0.2奈米至0.5奈米，而第一區S21的粗糙度例如是20奈米至30奈米，且第二區S22的粗糙度例如是100奈米至120奈米。換言之，此處底面B的粗糙度小於第一區S21的粗糙度，而第一區S21的粗糙度小於第二區S22的粗糙度，可使發光更容易被折射出光。
圖4C是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。圖4D為沿圖4C中線C-C’的剖面示意圖。請同時參照圖4A、圖4B、圖4C以及圖4D，本實施例的微型發光元件100g與圖4A的微型發光元件100f相似，兩者差異在於：在本實施例中，凹槽C7的內壁S3的第一區S31環繞第二區S32，其中第一區S31的粗糙度不同於第二區S32的粗糙度，可有較佳的出光效率。此處，第一區S31的粗糙度例如是20奈米至30奈米，且第二區S32的粗糙度例如是100奈米至120奈米。也就是說，此處底面B的粗糙度小於第一區S31的粗糙度，而第一區S31的粗糙度小於第二區S32的粗糙度，可使發光更容易自中凹槽中心被折射出光。換言之，位於各凹槽中心的粗糙度大於外圍的的粗糙度，從圖4D的剖面來看，也就是凹槽C7愈深、愈靠近發光層114的子凹槽S32排列形成的內壁愈粗糙，可有更佳的出光效率。
圖4E是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。請同時參照圖4C與圖4E，本實施例的微型發光元件100h與圖4C的微型發光元件100g相似，兩者差異在於：在本實施例中，凹槽C8a、C8b、C8c、C8d、C8e內的第一區和第二區的粗糙度都不一樣。詳細來說，凹槽C8a的內壁S4a的第一區S41a的粗糙度不同於第二區S42a的粗糙度。此處，第一區S41a的粗糙度例如是20奈米至40奈米，且第二區S42a的粗糙度例如是100奈米至130奈米。凹槽C8b的內壁S4b的第一區S41b的粗糙度不同於第二區S42b的粗糙度。此處，第一區S41b的粗糙度例如是20奈米至40奈米，且第二區S42b的粗糙度例如是100奈米至130奈米。此處，凹槽C8a的區域範圍與凹槽C8b的區域範圍相同，但第二區S42a的區域範圍大於第二區S42b的區域範圍。
再者，凹槽C8c的內壁S4c的第一區S41c的粗糙度不同於第二區S42c的粗糙度。此處，第一區S41c的粗糙度例如是20奈米至40奈米，且第二區S42c的粗糙度例如是150奈米至200奈米。凹槽C8d的內壁S4d的第一區S41d的粗糙度不同於第二區S42d的粗糙度。此處，第一區S41d的粗糙度例如是20奈米至40_奈米，且第二區S42d的粗糙度例如是150奈米至200奈米。此處，凹槽C8c的區域範圍與凹槽C8d的區域範圍相同，但第二區S42c的區域範圍大於第二區S42d的區域範圍。此外，凹槽C8e的內壁S4e的第一區S41e的粗糙度不同於第二區S42e的粗糙度。此處，第一區S41e的粗糙度例如是100奈米至130奈米，且第二區S42e的粗糙度例如是40奈米至60奈米。
簡言之，在本實施的微型發光元件100h中，緩衝半導體層118的底面B及其凹槽C8a、C8b、C8c、C8d、C8e的粗糙度至少有五種，其中凹槽C8a、C8b、C8c、C8d、C8e的區域範圍相同，但每一凹槽C8a、C8b、C8c、C8d、C8e內的第一區S41a、S41b、S41c、S41d、S41e與第二區S42a、S42b、S42c、S42d、S42e的區域範圍不盡相同。可透過各凹槽的第一區和第二區的尺寸不同以及區內的粗糙度不同，增加更多角度的出光。特別說明的是，位於各凹槽中心的粗糙度大於外圍的的粗糙度，從剖面來看，也就是凹槽愈深、愈靠近發光層114的子凹槽排列形成的內壁愈粗糙，可有更佳的出光效率。
圖4F是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。請同時參照圖4E與圖4F，本實施例的微型發光元件100i與圖4E的微型發光元件100h相似，兩者差異在於：在本實施例中，凹槽C9a、C9b、C9c、C9d的尺寸都不一樣。詳細來說，凹槽C9a的內壁S5a的第一區S51a的粗糙度不同於第二區S52a的粗糙度。此處，第一區S51a的粗糙度例如是20奈米至40奈米，且第二區S52a的粗糙度例如是100奈米至130奈米。每一凹槽C9b的內壁S5b的第一區S51b與第二區S52b交互排列例如為一近似扇形排列，其中第一區S51b的粗糙度不同於第二區S52b的粗糙度。此處，第一區S51b的粗糙度例如是100奈米至130奈米，且第二區S52b的粗糙度例如是20奈米至40奈米。
再者，每一凹槽C9c的內壁S5c的第一區S51c與第二區S52c交互排列例如為一近似扇形排列，其中第一區S51c的粗糙度不同於第二區S52c的粗糙度。也就是說，子凹槽C95的尺寸不同於子凹槽C96的尺寸。此處，第一區S51c的粗糙度例如是20奈米至40奈米，且第二區S52c的粗糙度例如是100奈米至130奈米。每一凹槽C9d的內壁S5d區分為一個第一區S51d、多個第二區S52d以及多個第三區S53d，其中第一區S51d例如為一近似圓形，而第二區S52d與第三區S53d交互排列例如為一近似扇形排列且環繞第一區S51d而與第一區S51d同心圓配置。第一區S51d的粗糙度不同於第二區S52d的粗糙度及第三區S53d的粗糙度。也就是說，子凹槽C97的尺寸不同於子凹槽C98的尺寸及子凹槽C99的尺寸。此處，第一區S51d的粗糙度例如是150奈米至200奈米，而第二區S52d的粗糙度例如是20奈米至40奈米，且第三區S53d的粗糙度例如是100奈米至130奈米。
簡言之，在本實施的微型發光元件100i中，緩衝半導體層118的底面B及其凹槽C9a、C9b、C9c、C9d的粗糙度至少有四種，其中凹槽C9a、C9b、C9d的區域範圍相同且小於凹槽C9c的區域範圍，而每一凹槽C9a、C9b、C9c、C9d內的第一區S51a、S51b、S51c、S51d、第二區S52a、S52b、S52c、S52d及第三區S53d的區域範圍不盡相同。可透過各凹槽區域範圍不同且各凹槽的第一區和第二區的尺寸不同以及區內的粗糙度不同，增加更多角度的出光。特別說明的是，位於各凹槽中心的粗糙度大於外圍的的粗糙度，從剖面來看，也就是凹槽愈深、愈靠近發光層114的子凹槽排列形成的內壁愈粗糙，可有更佳的出光效率。
圖5是本發明一實例的一種微型發光元件顯示裝置的剖面示意圖。請參考圖5，在本實施例中，微型發光元件顯示裝置10包括一顯示基板200以及至少一微型發光元件（示意地繪示多個圖1A中的微型發光元件100a）。微型發光元件100a配置於顯示基板200上，且微型發光元件100a的第一型電極120與第二型電極130分別透過銲球300與顯示基板200電性連接。此處，本實施例的顯示基板200例如是一互補式金屬氧化物半導體（Complementary Metal-Oxide-Semiconductor, CMOS）基板、一矽基液晶（Liquid Crystal on Silicon, LCOS）基板、一薄膜電晶體（Thin Film Transistor, TFT）基板或是其他具有工作電路的基板，於此並不加以限制。此處，其中微型發光元件可以為多個發出不同光色的微型發光元件，例如是紅色微型發光元件、藍色微型發光元件或是綠色微型發光元件。在未繪示出的實施例中，不同光色的微型發光元件的子凹槽可以有不同尺寸，例如效率較差的紅色微型發光元件可以有較大的尺寸和較大的粗糙度以增加出光效率，但不以此為限。
簡言之，本實施例的微型發光元件顯示裝置10是藉由微型發光元件100a具有子凹槽C11的凹槽C1來提供多角度的光折射面，藉此提高微型發光元件100a的出光效率，進而提高應用此微型發光元件100a的微型發光元件顯示裝置10的顯示品質。
綜上所述，在本發明的微型發光元件的設計中，磊晶結構於底面設置有多個凹槽，且每一凹槽包括多個子凹槽，而這些子凹槽可定義出每一凹槽的內壁，其中每一凹槽的尺寸與每一子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。藉此設計，可提供多角度的光折射面，以提高微型發光元件的出光效率，進而提高應用此微型發光元件的微型發光元件顯示裝置的顯示品質。
雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明的精神和範圍內，當可作些許的更動與潤飾，故本發明的保護範圍當視後附的申請專利範圍所界定者為準。
10:微型發光元件顯示裝置 100a、100b、100c、100d、100e、100f、100g、100h、100i:微型發光元件 110:磊晶結構 112:第一型半導體層 114:發光層 116:第二型半導體層 117:表面 118:緩衝半導體層 118a:第一區 118b:第二區 120:第一型電極 130:第二型電極 200:顯示基板 300:銲球 B:底面 C1、C4、C5、C6、C7、C8a、C8b、C8c、C8d、C8e、C9a、C9b、C9c、C9d:凹槽 C11、C21、C22、C31、C32、C44、C55、C61、C62、C71、C72、C80、C81、C82、C83、C84、C85、C86、C87、C88、C89、C91、C92、C93、C94、C95、C96、C97、C98、C99:子凹槽 D、d:深度 L:最大長度 W、W1、W2、W3、W4、w:寬度 S1、S2、S3、S4a、S4b、S4c、S4d、S4e、S5a、S5b、S5c、S5d:內壁 S21、S31、S41a、S41b、S41c、S41d、S41e、S51a、S51b、S51c、S51d:第一區 S22、S32、S42a、S42b、S42c、S42d、S42e、S52a、S52b、S52c、S52d:第二區 S53d:第三區 T:厚度
圖1A是依照本發明的一實施例的一種微型發光元件的剖面示意圖。 圖1B是圖1A的微型發光元件的仰視示意圖。 圖2A是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的仰視示意圖。 圖2B與圖2C分別為圖2A中子凹槽的局部剖面示意圖。 圖2D是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的仰視示意圖。 圖2E與圖2F分別為圖2D中子凹槽的局部剖面示意圖。 圖3A是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的剖面示意圖。 圖3B是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的剖面示意圖。 圖4A是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。 圖4B為沿圖4A中線B-B’的剖面示意圖。 圖4C是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。 圖4D為沿圖4C中線C-C’的剖面示意圖。 圖4E是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。 圖4F是依照本發明的另一實施例的一種微型發光元件的局部仰視示意圖。 圖5是本發明一實例的一種微型發光元件顯示裝置的剖面示意圖。
100a:微型發光元件
110:磊晶結構
112:第一型半導體層
114:發光層
116:第二型半導體層
117:表面
118:緩衝半導體層
120:第一型電極
130:第二型電極
B:底面
C1:凹槽
C11:子凹槽
D、d:深度
L:最大長度
W、w:寬度
S1:內壁
T:厚度

Claims (14)

  1. 一種微型發光元件，包括：一磊晶結構，具有一底面且包括多個凹槽，該些凹槽位於該底面上，且該些凹槽中的一個的尺寸不同於該些凹槽中的另一個的尺寸，其中各該凹槽包括多個子凹槽，且該些子凹槽定義出各該凹槽的一內壁，其中各該凹槽的尺寸與各該子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。
  2. 如請求項1所述的微型發光元件，更包括：一第一型電極，配置於該磊晶結構上；以及一第二型電極，配置於該磊晶結構上，與該第一型電極彼此分離且具有不同電性；其中該磊晶結構更包括：一第一型半導體層，與該第一型電極電性連接；一第二型半導體層，與該第二型電極電性連接；一發光層，配置於該第一型半導體層與該第二型半導體層之間；以及一緩衝半導體層，具有該底面，且配置於該第二型半導體層相對遠離該發光層的一表面上，其中該緩衝半導體層包括該些凹槽。
  3. 如請求項2所述的微型發光元件，其中該緩衝半導體層具有一第一區與環繞該第一區的一第二區，且位在該第一區內的各該子凹槽的尺寸不同位於該第二區的各該子凹槽的尺寸。
  4. 如請求項3所述的微型發光元件，其中該底面的粗糙度小於該第一區的粗糙度，而該第一區的粗糙度小於該第二區的粗糙度。
  5. 如請求項2所述的微型發光元件，其中在遠離該底面往鄰近該發光層的方向上，由該些子凹槽所定義出的該內壁的粗糙度越大。
  6. 如請求項1所述的微型發光元件，其中各該凹槽的該內壁的粗糙度大於0且小於500奈米。
  7. 如請求項1所述的微型發光元件，其中各該子凹槽的一深度或一寬度大於0且小於500奈米。
  8. 如請求項7所述的微型發光元件，其中各該子凹槽的該深度與該寬度的比值介於0.1至50。
  9. 如請求項7所述的微型發光元件，其中該磊晶結構的一最大長度與各該子凹槽的該深度或該寬度的比值介於1至120000。
  10. 如請求項7所述的微型發光元件，其中該磊晶結構層的一厚度與各該子凹槽的該深度或該寬度的比值介於1至20000。
  11. 如請求項7所述的微型發光元件，其中該微型發光元件的發光波長與各該子凹槽的該深度或該寬度的比值介於1至2000。
  12. 如請求項1所述的微型發光元件，其中各該凹槽的該內壁分為至少一第一區與至少一第二區，且該至少一第一區的粗糙度不同於該至少一第二區的粗糙度。
  13. 如請求項12所述的微型發光元件，其中該些凹槽中的一個的該至少一第一區與該至少一第二區的區域範圍不同於該些凹槽中的另一個的該至少一第一區與該至少一第二區的區域範圍。
  14. 一種微型發光元件顯示裝置，包括：一顯示基板；以及至少一微型發光元件，配置於該顯示基板上並與該顯示基板電性連接，該至少一微型發光元件包括：一磊晶結構，具有一底面且包括多個凹槽，該些凹槽位於該底面上，且該些凹槽中的一個的尺寸不同於該些凹槽中的另一個的尺寸，其中各該凹槽包括多個子凹槽，且該些子凹槽定義出各該凹槽的一內壁；一第一型電極，配置於該磊晶結構層上；以及一第二型電極，配置於該磊晶結構層上，與該第一型電極彼此分離，且具有不同電性，其中各該凹槽的尺寸與各該子凹槽的尺寸的比值大於1且小於等於4000。
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130119424A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-16 Pil Geun Kang Light emitting device and light emitting apparatus having the same
US20140327022A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-06 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6878969B2 (en) * 2002-07-29 2005-04-12 Matsushita Electric Works, Ltd. Light emitting device
JP2006253298A (ja) * 2005-03-09 2006-09-21 Toshiba Corp 半導体発光素子及び半導体発光装置
KR100780233B1 (ko) * 2006-05-15 2007-11-27 삼성전기주식회사 다중 패턴 구조를 지닌 반도체 발광 소자
US20080277686A1 (en) * 2007-05-08 2008-11-13 Huga Optotech Inc. Light emitting device and method for making the same
US7977695B2 (en) * 2007-09-21 2011-07-12 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same
WO2010101348A1 (ko) * 2009-03-05 2010-09-10 우리엘에스티 주식회사 3족 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP5196403B2 (ja) * 2009-03-23 2013-05-15 国立大学法人山口大学 サファイア基板の製造方法、および半導体装置
KR20110018563A (ko) * 2009-08-18 2011-02-24 우리엘에스티 주식회사 3족 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조 방법
US8723201B2 (en) * 2010-08-20 2014-05-13 Invenlux Corporation Light-emitting devices with substrate coated with optically denser material
CN102130285B (zh) * 2010-11-03 2012-12-26 映瑞光电科技(上海)有限公司 发光二极管及其制造方法
JP5912442B2 (ja) * 2011-11-17 2016-04-27 スタンレー電気株式会社 半導体発光装置および半導体発光装置の製造方法
TWI447955B (zh) * 2011-11-23 2014-08-01 Ind Tech Res Inst 發光二極體元件、其導光結構的形成方法與形成設備
TWI543395B (zh) * 2013-04-01 2016-07-21 中國砂輪企業股份有限公司 圖案化光電基板及其製作方法
CN105023983A (zh) * 2014-04-24 2015-11-04 展晶科技(深圳)有限公司 覆晶式半导体发光元件及其制造方法
JP6871706B2 (ja) * 2016-09-30 2021-05-12 日機装株式会社 半導体発光素子の製造方法
US10243099B2 (en) * 2017-05-16 2019-03-26 Epistar Corporation Light-emitting device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130119424A1 (en) * 2011-11-16 2013-05-16 Pil Geun Kang Light emitting device and light emitting apparatus having the same
US20140327022A1 (en) * 2013-05-06 2014-11-06 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device

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