TWI764686B - 微型發光二極體及顯示面板 - Google Patents

Abstract

一種微型發光二極體，包括磊晶結構、第一接墊、第一歐姆接觸層以及電流傳導層。磊晶結構包括第一型半導體層、第二型半導體層以及主動層。第一接墊電性連接第一型半導體層。第一歐姆接觸層電性連接於第一型半導體層以及第一接墊之間。電流傳導層電性連接於第一歐姆接觸層以及第一接墊之間。第一歐姆接觸層在第一型半導體層所在的平面上的垂直投影至少部分遠離第一接墊在第一型半導體層所在的平面上的垂直投影。一種顯示面板亦被提出。

Description

微型發光二極體及顯示面板

本發明是有關於一種發光元件及包括此發光元件的顯示面板，且特別是有關於一種微型發光二極體及包括此微型發光二極體的顯示面板。

微型發光二極體晶片的發光效率與其內部量子效率以及外部光萃取效率相關，其中微型發光二極體晶片的內部量子效率與其磊晶品質以及電極設計相關，而微型發光二極體晶片的外部光萃取效率則與其基板設計（例如圖案化基板、粗糙化基板等）以及晶片外的光學元件設計（例如出光面結構、反射器及透鏡等）相關。

以上述微型發光二極體晶片的電極設計為例，若電極在製程的過程中受到損害，將導致微型發光二極體晶片的發光效率（即內部量子效率）低落。因此，微型發光二極體晶片的電極設計儼然已成為提升發光效率的關鍵議題之一。

目前習知的電極設計將歐姆接觸層設置於導電接墊下，致使歐姆接觸層在蝕刻絕緣層時受損，影響微型發光二極體晶片的發光效率。受限於導電接墊的尺寸及位置，歐姆接觸層的位置也受到限制。

本發明提供一種微型發光二極體及具有此微型發光二極體的顯示面板，發光二極體晶片具備了設置在導電接墊以及歐姆接觸層之間的電流傳導層。

根據本發明一實施例，提供一種微型發光二極體，包括磊晶結構、第一接墊、第一歐姆接觸層以及電流傳導層。磊晶結構包括第一型半導體層、第二型半導體層以及設置於第一型半導體層以及第二型半導體層之間的主動層。第一接墊電性連接第一型半導體層。第一歐姆接觸層電性連接於第一型半導體層以及第一接墊之間。電流傳導層電性連接於第一歐姆接觸層以及第一接墊之間。第一歐姆接觸層在第一型半導體層所在的平面上的垂直投影以及第一接墊在第一型半導體層所在的平面上的垂直投影相互錯位。

根據本發明一實施例，提供一種顯示面板，包括呈陣列排列的多個像素單元，其中每一像素單元具有上述的微型發光二極體。

基於上述，本發明實施例提供的微型發光二極體具備了設置在導電接墊以及歐姆接觸層之間的電流傳導層。由於此電流傳導層被用做為歐姆接觸層的蝕刻保護層，使得微型發光二極體的電極在製程中不會受到損害而降低接觸電阻值，使發光效率高。導電接墊以及歐姆接觸層錯位設置，致使歐姆接觸層的設置位置不會受限於導電接墊的尺寸及位置，其設置位置的自由度提高。歐姆接觸層可以較遠離主動層的側壁，減少電子及電洞在主動層側壁複合的機率。由於提高了歐姆接觸層的設置位置的自由度，可以縮短P極半導體層的歐姆接觸層以及N極半導體層的歐姆接觸層之間的距離，降低順向偏壓。本發明實施例提供的顯示面板包括上述接觸電阻值低且發光效率高的微型發光二極體。

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。

參照圖1，其繪示根據本發明第一實施例的微型發光二極體。微型發光二極體1包括磊晶結構100、第一接墊111、第一歐姆接觸層121以及電流傳導層131。磊晶結構100包括第一型半導體層101、第二型半導體層102以及設置於第一型半導體層101以及第二型半導體層102之間的主動層103。第一接墊111電性連接第一型半導體層101。第一歐姆接觸層121電性連接於第一型半導體層101以及第一接墊111之間。電流傳導層131電性連接於第一歐姆接觸層121以及第一接墊111之間，其中第一歐姆接觸層121在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影至少部分遠離第一接墊111在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影。

在本實施例中，微型發光二極體1還包括絕緣層140、第二接墊112以及第二歐姆接觸層122，其中電流傳導層131設置於第一歐姆接觸層121以及第一接墊111之間。第一接墊111通過絕緣層140的第一通孔1401連接電流傳導層131，以電性連接第一歐姆接觸層121以及第一型半導體層101。第二接墊112連接設置於絕緣層140的第二通孔1402中的第二歐姆接觸層122，以電性連接該第二型半導體層102。本實施例中，絕緣層140僅部分設置於第二型半導體層102的側壁上且切齊第二型半導體層102，使得微型發光二極體1於晶圓(未繪示)上製作時可以更密集，以提高微型發光二極體1的利用率。

具體而言，本發明實施例的微型發光二極體1相較於習知技藝設置了電流傳導層131，且其電性連接於第一歐姆接觸層121以及第一接墊111之間，使得第一歐姆接觸層121不必須設置於第一接墊111正下方。當蝕刻絕緣層140以產生第一通孔1401時，電流傳導層131可以被用做為第一歐姆接觸層121的蝕刻保護層，使得微型發光二極體1的第一歐姆接觸層121在製程中不會受到損害，從而可以降低接觸電阻值，提高微型發光二極體1的發光效率。除此之外，由於第一歐姆接觸層121在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影至少部分遠離第一接墊111在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影。換句話說，第一接墊111以及第一歐姆接觸層121的垂直投影並不完全重疊，也就是錯位設置（第一歐姆接觸層121不必須設置於第一接墊111正下方），致使第一歐姆接觸層121的設置位置不會受限於第一接墊111的尺寸及位置，其設置位置的自由度提高。因此，可以將第一歐姆接觸層121設置於較遠離第一型半導體層101和主動層103的側壁的位置，減少電子及電洞在主動層103側壁複合的機率。而且，由於提高了第一歐姆接觸層121的設置位置的自由度，可以選擇適當的設置位置，使得第一歐姆接觸層121以及第二歐姆接觸層122之間的距離縮短，降低順向偏壓。

在圖1所示的實施例中，第一歐姆接觸層121在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影在第二接墊112的垂直投影以及第一接墊111的垂直投影之間。

在本實施例中，電流傳導層131為非金屬透明導電層，其材質可以例如包括氧化銦錫（ITO）、氧化銦鋅（IZO）、氧化鋁鋅（AZO）、氧化鋁銦（AIO）、氧化銦（InO）、氧化鎵（gallium oxide, GaO）與氧化銦鎵鋅（IGZO）之其中至少一者。電流傳導層131的電阻值大於第一接墊111以及第一歐姆接觸層121的電阻值。以非金屬透明導電層做為電流傳導層131，可以避免吸光。此外，由於電流傳導層131為非金屬，其特性（例如熱膨脹係數）與同樣為非金屬的絕緣層140較接近，使得電流傳導層131與絕緣層140之間具備較佳的接合力，兩者間的應力差異較低。本實施例的電流傳導層131接觸第一型半導體層101並至少部分包覆第一歐姆接觸層121，與第一歐姆接觸層121接觸面積大，增加電流傳導效率。電流傳導層131的電阻率小於5×10 ^-4Ω．cm，有更好的電流傳導效率。

根據本發明一實施例，第一歐姆接觸層121在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影與第一接墊111在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影相重疊的面積小於等於第一歐姆接觸層121的垂直投影的面積的50%。大於50%會使第一歐姆接觸層121和第一接墊111過於重疊，降低設置自由度。此處，第一歐姆接觸層121在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影與第一接墊111在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影不相重疊，其設置第一接墊111位置的自由度提高。

根據本發明一實施例，電流傳導層131在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影與第一接墊111在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影相重疊的面積小於等於電流傳導層131的垂直投影的面積的50%。第一接墊111可透過電流傳導層131而有更佳的傳導效率，會吸光的第一接墊111尺寸不需過大，後續微型發光二極體1接合於顯示背板(未繪示)上可以有更多的透光率，可應用於微型發光二極體透明顯示器上。

為了充分說明本發明的各種實施態樣，將在下文描述本發明的其他實施例。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考前述實施例，下述實施例不再重複贅述。

參照圖2，其繪示根據本發明第二實施例的微型發光二極體。微型發光二極體2包括磊晶結構100、第一接墊211、第二接墊112、第一歐姆接觸層221、第二歐姆接觸層122、電流傳導層231以及絕緣層140。本實施例相較於圖1所示實施例的不同處描述如下。

在圖2所示的實施例中，第一接墊211和第二接墊112的距離較為靠近，當後續微型發光二極體2接合於顯示背板(未繪示)上，因著會吸光的第一接墊211和第二接墊112密集排列，可以增加顯示器的開口率。並且，因著第一接墊211和第二接墊112往中心靠近，後續與顯示背板的接合可以有比較好的接合穩定度，避免脆弱的微型發光二極體2中間的磊晶結構產生缺陷。

參照圖3，其繪示根據本發明第三實施例的微型發光二極體。微型發光二極體3包括磊晶結構100、第一接墊211、第二接墊112、第一歐姆接觸層221、第二歐姆接觸層122、電流傳導層331以及絕緣層140。本實施例相較於圖1所示實施例的不同處描述如下。

在圖3所示的實施例中，第一接墊211在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影在第二接墊112的垂直投影以及第一歐姆接觸層221的垂直投影之間。電流傳導層331遠離第一型半導體層101。避免在製作電流傳導層331時損傷第一型半導體層101。

參照圖4，其繪示根據本發明第四實施例的微型發光二極體。微型發光二極體4包括磊晶結構100、第一接墊211、第二接墊112、第一歐姆接觸層221、第二歐姆接觸層122、電流傳導層331、絕緣層441及442，其中絕緣層441設置於第一接墊211以及絕緣層442之間，電流傳導層331設置於絕緣層442間。本實施例相較於圖3所示實施例的不同處描述如下。

在圖4所示的實施例中，絕緣層441及442兩者的材料可以不同。絕緣層442的材質可以例如包括氧化矽（SiO ₂）、氮化鋁（AlN）以及氮化矽（SiN）中的至少一者。絕緣層442可以做為鈍化層（passivation layer），抑制電子及電洞在主動層側壁複合的機率，提升微型發光二極體4的發光效率。

絕緣層441的可以是由氧化矽（SiO ₂）、氮化鋁（AlN）以及氮化矽（SiN）等材料堆疊而形成的分布式布拉格反射鏡，以用做為光反射層。絕緣層441的光反射率大於等於絕緣層442的光反射率，增加正向出光。根據本發明一實施例，絕緣層441是分布式布拉格反射器。根據本發明一實施例，絕緣層441的楊式模量可以大於等於絕緣層442的楊式模量。使得絕緣層441可以在微型發光二極體4後續接合顯示背板時承接與顯示背板接合墊的壓力，做為保護使用。

在本實施例中，主動層103在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影與第一接墊211的垂直投影相重疊的面積小於等於主動層103的垂直投影的面積的50%，以減少第一接墊211吸收主動層103所發出的光的比率。

參照圖5，其繪示根據本發明第二實施例的微型發光二極體。微型發光二極體5包括磊晶結構100、第一接墊111、第二接墊112、第一歐姆接觸層121、第二歐姆接觸層122、電流傳導層531以及絕緣層140。本實施例相較於圖1所示實施例的不同處描述如下。

在本實施例中，電流傳導層531為金屬，利用金屬的低電阻特性，使得載子具有較佳的橫向傳導效率，以降低順向電壓。除此之外，以金屬構成的電流傳導層531還可做為反射鏡，提高主動層103所發出的光的反射率。

在本實施例中，電流傳導層531在第一型半導體層101所在的平面上的垂直投影的面積大於第一接墊111的垂直投影的面積，且第一接墊111的垂直投影的面積大於第一歐姆接觸層121的垂直投影的面積。具體而言，本發明實施例的微型發光二極體5相較於習知技藝設置了電流傳導層531，由於電流傳導層531提供的垂直投影面積比第一歐姆接觸層121提供的垂直投影面積大，而得以提高第一接墊111的垂直投影面積，意即提高了第一接墊111在後續製程中用來接合顯示背板的接合面，使得後續的接合製程具有較高的良率。

參照圖6，其繪示根據本發明第六實施例的微型發光二極體。微型發光二極體6包括磊晶結構600、第一接墊611、第一歐姆接觸層621、電流傳導層631、絕緣層640、第二接墊612以及第二歐姆接觸層622。磊晶結構600包括第一型半導體層601、第二型半導體層602以及設置於第一型半導體層601以及第二型半導體層602之間的主動層603。第一接墊611電性連接第一型半導體層601。第一歐姆接觸層621電性連接於第一型半導體層601以及第一接墊611之間。電流傳導層631電性連接於第一歐姆接觸層621以及第一接墊611之間。第一歐姆接觸層621在第一型半導體層601所在的平面上的垂直投影以及第一接墊611在第一型半導體層601所在的平面上的垂直投影相互錯位。電流傳導層631設置於第一歐姆接觸層621以及絕緣層640之間。第一接墊611通過絕緣層640的第一通孔6401連接電流傳導層631，以電性連接第一歐姆接觸層621以及第一型半導體層601。第二接墊612連接設置於絕緣層640的第二通孔6402中的第二歐姆接觸層622，以電性連接該第二型半導體層602。

在本實施例中，第一接墊611與第二接墊612皆具有一凹槽，後續微型發光二極體6接合顯示背板時可以做為顯示背板(未繪示)上的接合焊料(未繪示)的容置空間，避免溢流影響接合良率。根據本發明一實施例，第一接墊611與第二接墊612可以具有相同的高度，因此，可以平均接合壓力。

參照圖7，其繪示根據本發明一實施例的顯示面板。顯示面板7包括顯示區域DD以及非顯示區域DDA。顯示區域DD包括呈陣列排列的多個像素單元PX。每一個像素單元PX包括至少一個微型發光二極體701。微型發光二極體701可以由前述第一實施例的微型發光二極體至第六實施例的微型發光二極體中的任一者來實現。

綜上所述，本發明實施例的微型發光二極體相較於習知技藝設置了電流傳導層，電性連接於第一歐姆接觸層以及第一接墊之間，使得第一歐姆接觸層不必須設置於第一接墊正下方。當蝕刻絕緣層以產生第一通孔時，電流傳導層可以被用做為第一歐姆接觸層的蝕刻保護層，使得微型發光二極體的第一歐姆接觸層在製程中不會受到損害，從而可以降低接觸電阻值，提高微型發光二極體的發光效率。除此之外，由於第一接墊以及第一歐姆接觸層錯位設置（第一歐姆接觸層不必須設置於第一接墊正下方），致使第一歐姆接觸層的設置位置不會受限於第一接墊的尺寸及位置，其設置位置的自由度提高。因此，可以將第一歐姆接觸層設置於較遠離主動層的側壁的位置，減少電子及電洞在主動層側壁複合的機率。而且，由於提高了第一歐姆接觸層的設置位置的自由度，可以選擇適當的設置位置，使得第一歐姆接觸層以及第二歐姆接觸層之間的距離縮短，降低順向偏壓。

1、2、3、4、5、6、701:微型發光二極體 7:顯示面板 100、600:磊晶結構 101、601:第一型半導體層 102、602:第二型半導體層 103、603:主動層 111、211、611:第一接墊 112、612:第二接墊 121、221、621:第一歐姆接觸層 122、622:第二歐姆接觸層 131、231、331、531、631:電流傳導層 140、441、442、640:絕緣層 1401、6401:第一通孔 1402、6402:第二通孔 DD:顯示區域 DDA:非顯示區域 PX:像素單元

圖1至圖6分別是根據本發明第一至第六實施例的微型發光二極體的剖面示意圖。 圖7是根據本發明一實施例的顯示面板的上視示意圖。

1:微型發光二極體

100:磊晶結構

101:第一型半導體層

102:第二型半導體層

103:主動層

111:第一接墊

112:第二接墊

121:第一歐姆接觸層

122:第二歐姆接觸層

131:電流傳導層

140:絕緣層

1401:第一通孔

1402:第二通孔

Claims (12)

1. 一種微型發光二極體，包括：一磊晶結構，包括；一第一型半導體層；一第二型半導體層；以及一主動層，設置於該第一型半導體層以及該第二型半導體層之間；一第一接墊，電性連接該第一型半導體層；一第一歐姆接觸層，電性連接於該第一型半導體層以及該第一接墊之間；以及一電流傳導層，電性連接於該第一歐姆接觸層以及該第一接墊之間，其中該第一歐姆接觸層在該第一型半導體層所在的平面上的一垂直投影至少部分遠離該第一接墊在該第一型半導體層的所在的平面上的一垂直投影，該電流傳導層接觸該第一型半導體層，且至少部分包覆該第一歐姆接觸層。
2. 如請求項1所述的微型發光二極體，其中該第一歐姆接觸層的該垂直投影與該第一接墊的該垂直投影相重疊的面積小於等於該第一歐姆接觸層的該垂直投影的面積的50%。
3. 如請求項1所述的微型發光二極體，其中該電流傳導層在該第一型半導體層所在的平面上的一垂直投影與該第一接墊 的該垂直投影相重疊的面積小於等於該電流傳導層的該垂直投影的面積的50%。
4. 如請求項1所述的微型發光二極體，還包括一第一絕緣層，其中該電流傳導層設置於該第一歐姆接觸層以及該第一絕緣層之間，其中該第一接墊通過該第一絕緣層的一第一通孔連接該電流傳導層。
5. 如請求項4所述的微型發光二極體，還包括一第二絕緣層，設置於該第一絕緣層以及該第一接墊之間，其中該電流傳導層設置於第一絕緣層間。
6. 如請求項5所述的微型發光二極體，其中該第二絕緣層的光反射率大於等於該第一絕緣層的光反射率。
7. 如請求項5所述的微型發光二極體，其中該第二絕緣層的楊式模量大於等於該第一絕緣層的楊式模量。
8. 如請求項1所述的微型發光二極體，其中該主動層在該第一型半導體層所在的平面上的一垂直投影與該第一接墊的該垂直投影相重疊的面積小於等於該主動層的該垂直投影的面積的50%。
9. 如請求項1所述的微型發光二極體，其中該電流傳導層在該第一型半導體層所在的平面上的一垂直投影的面積大於該第一接墊的該垂直投影的面積，且該第一接墊的該垂直投影的面積大於該第一歐姆接觸層的該垂直投影的面積。
10. 如請求項1所述的微型發光二極體，更包括一第二接墊，電性連接該第二型半導體層，其中該第一歐姆接觸層的該垂直投影在該第二接墊在該第一型半導體層所在的平面上的一垂直投影以及該第一接墊的該垂直投影之間。
11. 如請求項1所述的微型發光二極體，更包括一第二接墊，電性連接該第二型半導體層，其中該第一接墊的該垂直投影在該第二接墊在該第一型半導體層所在的平面上的一垂直投影以及該第一歐姆接觸層的該垂直投影之間。
12. 一種顯示面板，包括呈陣列排列的多個像素單元，其中每一像素單元具有如請求項1所述的微型發光二極體。

Images