WO2015180651A1 - Micro-light-emitting diode - Google Patents

Micro-light-emitting diode Download PDF

Info

Publication number
WO2015180651A1
WO2015180651A1 PCT/CN2015/079957 CN2015079957W WO2015180651A1 WO 2015180651 A1 WO2015180651 A1 WO 2015180651A1 CN 2015079957 W CN2015079957 W CN 2015079957W WO 2015180651 A1 WO2015180651 A1 WO 2015180651A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
type semiconductor
semiconductor layer
micro
led
layer
Prior art date
Application number
PCT/CN2015/079957
Other languages
French (fr)
Inventor
Pei-Yu Chang
Original Assignee
Mikro Mesa Technology Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mikro Mesa Technology Co., Ltd. filed Critical Mikro Mesa Technology Co., Ltd.
Priority to EP15798982.3A priority Critical patent/EP3149780B1/en
Priority to JP2016516928A priority patent/JP6162890B2/en
Publication of WO2015180651A1 publication Critical patent/WO2015180651A1/en

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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 with at least one potential-jump barrier or surface barrier 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

A micro-light-emitting diode (micro-LED) includes a first type semiconductor layer, a second type semiconductor, a first dielectric layer, and a first electrode. The second type semiconductor layer is disposed on or above the first type semiconductor layer. The first dielectric layer is disposed on the second type semiconductor layer. The first dielectric layer has at least one opening therein to expose at least one part of the second type semiconductor layer. A first shortest distance between an edge of the opening of the first dielectric layer and a side surface of the second type semiconductor layer is greater than or equal to 1 μm. The first electrode is partially disposed on the first dielectric layer and is electrically coupled with the exposed part of the second type semiconductor layer through the opening of the first dielectric layer.

Description

MICRO-LIGHT-EMITTING DIODE
RELATED APPLICATIONS
This application claims priority to United States Application Serial Number 14/290, 999， filed May 30th， 2014， which is herein incorporated by reference.
BACKGROUND Technical Field
The present disclosure relates to micro-light-emitting diodes (micro-LEDs) .
Description of Related Art
In the recent years， light-emitting diodes (LEDs) have become popular in general and commercial lighting applications. As light sources， LEDs have many advantages including lower energy consumption， longer lifetime， smaller size， and faster switching， and hence conventional lighting， such as incandescent lighting， is gradually replaced by LED lights.
In an LED， when electrons and holes recombine across the semiconductor gap， the recombination energy is emitted in the form of photons and generates light. This recombination mechanism is the so-called radiative recombination. However， when electrons and holes recombine through intermediate electronic states in the semiconductor gap， then the recombination energy is emitted in the form of heat instead of photons， reducing the light emission eficiency of the LED. This recombination mechanism is the so-called non-radiative recombination. On the side surface of an LED， typically there are a large number of surace and defect states. Therefore， a fraction of electrons and holes that are close to the side surace of the LED will non-radiatively recombine through these surace and defect states. This non-radiative recombination generates heat instead of  light， considerably reducing the efficiency of the LED. This problem becomes more and more serious as miniaturization of LEDs proceeds to microscale since electrons and holes can spread to the side surface easily in a micro-LED.
Furthermore， since electrons and holes can spread to the side surface easily in a micro-LED， the current density may be too Iow and uneven within the emitting area of the micro-LED. The Iow and uneven current density within the emitting area of the micro-LED reduces the efficiency of the micro-LED as well.
Moreover， typically there are a large number of lattice defects in the side surface of an LED due to the etching and/or scribing process. These lattice defects result in leakage currents. As miniaturization of LEDs proceeds to microscale， the ratio of the lattice defects to the lattice sites of a micro-LED increases， thereby raising the ratio of the leakage currents to the total currents of the micro-LED and reducing the efficiency of the micro-LED.
Furthermore， as miniaturization of LEDs proceeds to microscale， the process variation tolerance of micro-LEDs decreases， and therefore the yield rate of micro-LEDs decreases. In addition， transferring， controlling， operating， and handling of micro-LEDs also become more and more difficult.
SUMMARY
According to one embodiment of this invention， a micro-light-emitting diode (micro-LED) includes a first type semiconductor layer， a second type semiconductor， a first dielectric layer， and a first electrode. The second type semiconductor layer is disposed on or above the first type semiconductor layer. The first dielectric layer is disposed on the second type semiconductor layer. The first dielectric layer has at least one opening therein to expose at least one part of the second type semiconductor layer. A first  shortest distance between an edge of the opening of the first dielectric layer and a side surface of the second type semiconductor layer is greater than or equal to 1 μm. The first electrode is partially disposed on the first dielectric layer and is electrically coupled with the exposed part of the second type semiconductor layer through the opening of the first dielectric layer.
The opening defines the contact interface between the first electrode and the second type semiconductor layer. When the micro-LED is forward biased， charge carriers flow from the contact interface between the first electrode and the second type semiconductor layer to the junction of the first type semiconductor layer and the second type semiconductor layer. Since the first shortest distance is greater than or equal to 1μm， charge carriers spreading to the side surface of the micro-LED are rare or none. Therefore， the non-radiative recombination occurring at the side surface of the micro-LED can be reduced， thereby increasing the efficiency of the micro-LED.
Furthermore， since the opening limits the area where the current goes into the micro-LED， the current density within the emitting area of the micro-LED increases and can be more uniform， thereby increasing the efficiency of the micro-LED.
Moreover， since charge carriers spreading to the side surface of the micro-LED are rare or none， the leakage currents of the micro-LED can be reduced regardless of the lattice defects in the side surface of the micro-LED.
Furthermore， since the opening makes the emitting area of the micro-LED smaller than the size of the micro-LED， it is possible to continue miniaturization of the emitting area of the micro-LED while remain the size of the micro-LED to allow the micro-LED to be manufactured with acceptable yield rate. in addition， the micro-LED with a larger size has a considerably lower electrostatic sensitivity， a considerably lower surface leakage current， and a considerably lower side surface leakage current due to the lattice defects.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS
Fig. 1 is a cross-sectional view of a micro-light-emitting diode (micro-LED) according to the first embodiment of this invention；
Fig. 2 is a cross-sectional view of a micro-LED according to the second embodiment of this invention；
Fig. 3 is a cross-sectional view of a micro-LED according to the third embodiment of this invention；
Fig. 4 is a cross-sectional view of a micro-LED according to the forth embodiment of this invention；
Fig. 5 is a cross-sectional view of a micro-LED according to the fifth embodiment of this invention；
Fig. 6 is a cross-sectional view of a micro-LED according to the sixth embodiment of this invention；
Fig. 7 is a cross-sectional view of a micro-LED according to the seventh embodiment of this invention；
Fig. 8 is a plan view of a micro-LED according to the eighth embodiment of this invention， wherein the first or second electrode is removed；
Fig. 9 is a plan view of a micro-LED according to the ninth embodiment of this invention， wherein the first or second electrode is removed；
Fig. 10 is a plan view of a plurality of micro-LEDs according to the tenth embodiment of this invention， wherein the first or second electrodes are removed；
Fig. 11 is a plan view of a plurality of micro-LEDs according to the eleventh embodiment of this invention， wherein the first or second electrodes are removed； and
Fig. 12 is a plan view of a plurality of micro-LEDs according to the twelfth embodiment of this invention， wherein the first or second electrodes are removed.
DETAILED DESCRIPTION
In the following detailed description， for purposes of explanation， numerous specific details are set forth in order to provide a thorough understanding of the disclosed embodiments. It will be apparent， however， that one or more embodiments may be practiced without these specific details. In other instances， well-known structures and devices are schematically shown in order to simplify the drawing.
Fig. 1 is a cross-sectional view of a micro-light-emitting diode (micro-LED) 100 according to the first embodiment of this invention. The micro-LED 100 includes a first type semiconductor layer 110， an active layer 115， a second type semiconductor layer 120， a first dielectric layer 130， and a first electrode 140. The second type semiconductor layer 120 is disposed above the first type semiconductor layer 110. The active layer 115 is disposed between the first type semiconductor layer 110 and the second type semiconductor layer 120. The first dielectric layer 130 is disposed on the second type semiconductor layer 120. The first dielectric layer 130 has at least one opening O1 therein to expose at least one part of the second type semiconductor layer 120. A first shortest distance D1 between an edge of the opening O1 and a side surface 122 of the second type semiconductor layer 120 is greater than or equal to 1 μm. The first electrode 140 is partially disposed on the first dielectric layer 130 and is electrically coupled with the exposed part of the second type semiconductor layer 120 through the opening O1.
As shown in Fig. 1， the opening O1 defines the contact interface between the first electrode 140 and the second type semiconductor layer 120. When the micro-LED 100 is  forward biased， charge carriers flow from the contact interface between the first electrode 140 and the second type semiconductor layer 120 to the active layer 115. Since the first shortest distance D1 is greater than or equal to 1 μm， charge carriers spreading to the side surface 122 and/or a side surface 117 of the active area 115 are rare or none. Therefore， the non-radiative recombination occurring at the side surface 117 can be reduced， thereby increasing the efficiency of the micro-LED 100.
Furthermore， since the opening O1 limits the area where the current goes into the micro-LED 100， the current density within the emitting area of the micro-LED 100 increases and can be uniform， thereby increasing the efficiency of the micro-LED 100.
Moreover， since charge carriers spreading to the side surface 122 and/or the side surface 117 are rare or none， the leakage currents of the micro-LED 100 can be reduced regardless of the lattice defects in the side surface 122 and/or the side surface 117.
Furthermore， since the opening O1 makes the emitting area of the micro-LED 100 smaller than the size of the micro-LED 100， it is possible to continue miniaturization of the emitting area of the micro-LED 100 while remain the size of the micro-LED 100 to allow the micro-LED 100 to be manufactured with acceptable yield rate. For example， a 20 μm × 20 μm micro-LED 100 with a 2 μm × 2 μm opening can perform the same light output characteristics as a conventional 2 μm × 2 μm micro-LED. In addition， the micro-LED 100 with a larger size has a considerably lower electrostatic sensitivity， a considerably lower surface leakage current， and a considerably lower side surface leakage current due to the lattice defects.
In some embodiments， the size of the micro-LED 100 is smaller than 100 μm × 100 μm or 0.01 mm2.
In some embodiments， a geometric weighted mean distance between the side surface of the opening O1 and the side surface 122 is greater than or equal to 1 μm. Furthermore， the area of the opening O1 viewed in a direction normal to the first dielectric layer 130 occupies 2.5％-90％ of the total area of the first dielectric layer 130 viewed in the direction normal to the first dielectric layer 130. If the area of the opening O1 occupies less than 2.5％ of the total area of the first dielectric layer 130， the opening O1 may be too small， and therefore a complex photolithography process may be needed. If the area of the opening O1 occupies greater than 90％ of the total area of the first dielectric layer 130， the first shortest distance D1 may be less than 1 μm， thereby allowing charge carriers to spread to the side surface 122 and/or the side surface 117.
In some embodiments， the current spreading length of the second type semiconductor layer 120 is less than the current spreading length of the first type semiconductor layer 110. That is， the current spreading length of the first type semiconductor layer 110 is greater than the current spreading length of the second type semiconductor layer 120. In some embodiments， the current spreading length of the first type semiconductor layer 110 is over 20 times greater than the current spreading length of the second type semiconductor layer 120. In this configuration， charge carriers in the second type semiconductor layer 120 are more difficult to spread to the side surface 122 and/or the side surface 117. Therefore， the non-radiative recombination occurring at the side surface 117 can be further reduced， thereby further increasing the efficiency of the micro-LED 100.
The current spreading length of a semiconductor layer of a diode is determined by the following equation I：
Figure PCTCN2015079957-appb-000001
，where Ls is the current spreading length of the semiconductor layer of the diode， t is the thickness of the semiconductor layer， nideal is the ideality factor of the diode， K is the Boltzmann constant， T is the temperature of the semiconductor layer in Kelvin， ρ is the resistance of the semiconductor layer， J0 is the current density at the interface between the semiconductor layer and a electrode of the diode， and e is the charge of a proton.
As confirmed by the aforementioned equation I， the current spreading length of the semiconductor layer of the diode is proportional to
Figure PCTCN2015079957-appb-000002
Therefore， in some embodiments， the first type semiconductor layer 110 has a resistance ρ1 and a thickness t1，the second type semiconductor layer 120 has a resistance ρ2 and a thickness t2， and 
Figure PCTCN2015079957-appb-000003
to make the current spreading length of the second type semiconductor layer 120 to be less thanthe current spreading length of the first type semiconductor layer 110. In some embodiments， the first type semiconductor layer 110 is an n type semiconductor layer， and the second type semiconductor layer 120 is a p type semiconductor layer.
In addition， the IV curve for a conventional micro-LED has a steep slope of the forward current versus the forward voltage especially in the mid/Iow power region near the threshold. This steep slope makes it difficult to control the forward current， and thus the luminance of the conventional micro-LED cannot be easily controlled.
Therefore， in some embodiments， the first dielectric layer 130 with the opening O1 is disposed on the second type semiconductor layer 120， which has a short current spreading length. Since the second type semiconductor layer 120 has the short current spreading length， the second type semiconductor layer 120 has high resistance and is thin in thickness. In this configuration， the serial resistance of the micro-LED 100 increases， thereby making the slope of the forward current versus the forward voltage gentle. This  gentle slope makes it easier to control the forward current， and thus the luminance of the micro-LED 100 can be more easily controlled.
In some embodiments， the first type semiconductor layer 110 is made of， for example， n-doped GaN： Si. The thickness of the first type semiconductor layer 110 is in a range from 0.1 μm to 50 μm. The first type semiconductor layer 110 is formed by， for example， epitaxy.
The micro-LED 100 of Fig. 1 may further include a second electrode 160. The second electrode 160 is at least partially disposed on the first type semiconductor layer 110， such that the first type semiconductor layer 110， the active layer 115， and the second type semiconductor layer 120 are disposed between the first electrode 140 and the second electrode 160. The second electrode 160 is electrically coupled with the first type semiconductor layer 110. Both the first electrode 140 and the second electrode 160 are made of a conductive material， such as metal or a transparent conductive material， e.g. indium tin oxide (ITO) . The first electrode 140 and the second electrode 160 can be formed by， for example， physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) .
In some embodiments， the first type semiconductor layer 110 may include an optional ohm contact layer to reduce the contact resistance between the second electrode 160 and the first type semiconductor layer 110. In some embodiments， the ohm contact layer and the rest of the first type semiconductor layer 110 are made of， for example， n-doped GaN： Si， while the ohm contact layer is doped more heavily than the rest of the first type semiconductor layer 110. The thickness of the ohm contact layer is in a range from 5 nm to 2 μm. The thickness of the rest of the first type semiconductor layer 110 is in a range from 0.1 μm to 50 μm.
In some embodiments， the second type semiconductor layer 120 is made of， for example， p-doped GaN or p-doped AIGalnP. The thickness of the second type semiconductor layer 120 is in a range from 50 nm to 20 μm. The second type semiconductor layer 120 is formed by， for example， epitaxy.
Similarly， the second type semiconductor layer 120 may include an optional ohm contact layer to reduce the contact resistance between the first electrode 140 and the second type semiconductor layer 120. In some embodiments， the ohm contact layer and the rest of the second type semiconductor layer 120 are made of， for example， p-doped GaN or p-doped AIGalnP， while the ohm contact layer is doped more heavily than the rest of the second type semiconductor layer 120. Alternatively， the ohm contact layer is made of， for example， InGaN， and the rest of the second type semiconductor layer 120 is made of， for example， p-doped GaN or p-doped AIGalnP. The thickness of the ohm contact layer is in a range from 5 nm to 2 μm. The thickness of the rest of the second type semiconductor layer 120 is in a range from 50 nm to 20 μm.
In some embodiments， the active layer 115 is made of， for example， heterostructure or quantum well structure. The thickness of the active layer 115 is in a range from 50 nm to 5 μm. The active layer 115 is formed by， for example， epitaxy.
In some embodiments， the active layer 115 can be omitted. In the case that the active layer 115 is omitted， the second type semiconductor layer 120 is disposed on the first type semiconductor layer 110.
In some embodiments， the first dielectric layer 130 is made of a dielectric material， such as silicon nitride or silicon dioxide. The thickness of the first dielectric layer 130 is in a range from 10 nm to 5 μm. The first dielectric layer 130 is formed by， for example， physical vapor deposition (PVD) .
In some embodiments， a combination of the first type semiconductor layer 110， the active layer 115， the second type semiconductor layer 120， and the first dielectric layer 130 with the opening O1 is a solid with at least two planes. For example， the combination of the first type semiconductor layer 110， the active layer 115， the second type semiconductor layer 120， and the first dielectric layer 130 with the opening O1 is a cylinder， a polyhedron， or a trapezoidal solid.
Fig. 2 is a cross-sectional view of a micro-LED 100 according to the second embodiment of this invention. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the first electrode 140 of Fig. 2 partially covers the upper surface of the first dielectric layer 130， while the first electrode 140 of Fig. 1 fully covers the upper surface of the first dielectric layer 130.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 2 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 1 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 3 is a cross-sectional view of a micro-LED 100 according to the third embodiment of this invention. The difference between this embodiment and the first embodiment is that the micro-LED 100 further includes a second dielectric layer 150， while the first dielectric layer 130 is omitted. The second dielectric layer 150 is disposed on the first type semiconductor layer 110. The second dielectric layer 150 has at least one opening O2 therein to expose at least one part of the first type semiconductor layer 110. A second shortest distance D2 between an edge of the opening O2 and a side surface 112 of the first type semiconductor layer 110 is greater than or equal to 1 μm. The second electrode 160 is partially disposed on the second dielectric layer 150 and is electrically coupled with the exposed part of the first type semiconductor layer 110 through the opening O2.
Similarly， due to the opening O2， charge carriers spreading to the side surface 112 and/or the side surface 117 are rare or none， thereby reducing the non-radiative recombination occurring at the side surface 117. In the case that the current spreading length of the first type semiconductor layer 110 is not over 20 times greater than the current spreading length of the second type semiconductor layer 120， the first dielectric layer 130 with the opening O1 can be replaced by the second dielectric layer 150 with the opening O2 to reduce the non-radiative recombination occurring at the side surface 117. Other details regarding the second dielectric layer 150 with the opening O2 are similar to the first dielectric layer 130 with the opening O1.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 3 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 1 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 4 is a cross-sectional view of a micro-LED 100 according to the forth embodiment of this invention. The difference between this embodiment and the first or third embodiment is that the micro-LED 100 of Fig. 4 includes both the first dielectric layer 130 with the opening O1 and the second dielectric layer 150 with the opening O2.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 4 are similar to the micro-LEDs 100 of Figs. 1 and 3 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 5 is a cross-sectional view of a micro-LED 100 according to the fifth embodiment of this invention. Similar to the first dielectric layer 130 of Fig. 1， the first dielectric layer 130 of Fig. 5 partially cover a major surface of the second type semiconductor layer 120 distal to the first type semiconductor layer 110. The difference between the first dielectric layer 130 of Fig. 5 and the first dielectric layer 130 of Fig. 1 is that the first dielectric layer 130 of Fig. 5 further at least partially covers the side surface 122. In this configuration， the side surface 122 can be protected from moisture and mechanical damage by the first dielectric layer 130.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 5 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 1 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 6 is a cross-sectional view of a micro-LED 100 according to the sixth embodiment of this invention. The difference between the first dielectric layer 130 of Fig. 6 and the first dielectric layer 130 of Fig. 5 is that the first dielectric layer 130 of Fig. 6 further at least partially covers the side surface 117 and/or the side surface 112. In this configuration， the side surface 117 and/or the side surface 112 can be protected from moisture and mechanical damage by the first dielectric layer 130.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 6 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 5 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 7 is a cross-sectional view of a micro-LED 100 according to the seventh embodiment of this invention. The difference between the first and second dielectric layers 130/150 of Fig. 7 and the first and second dielectric layers 130/150 of Fig. 4 is that the first and second dielectric layers 130/150 of Fig. 7 further at least partially covers the side surface 122， the side surface 117， and/or the side surface 112. In this configuration， the side surface 122， the side surface 117， and/or the side surface 112 can be protected from moisture and mechanical damage by the first and second dielectric layers 130/150.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 7 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 4 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 8 is a plan view of a micro-LED 100 according to the eighth embodiment of this invention， wherein the first or  second electrode  140 or 160 is removed. As shown in Fig. 8，the first or second  dielectric layer  130 or 150 has a plurality of the openings O1 or O2 therein. The number of the openings O1 or O2 is in a range from 1 to 1000. The openings O1 or O2 are arranged in an array， and the openings O1 or O2 have the same shape. More specifically， the openings O1 or O2 of Fig. 8 are circular in shape.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 8 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 1 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 9 is a plan view of a micro-LED 100 according to the ninth embodiment of this invention， wherein the first or  second electrode  140 or 160 is removed. The diference between the micro-LED 100 of Fig. 9 and the micro-LED 100 of Fig. 8 is that the openings O1 or O2 of Fig. 9 are rectangular in shape.
Other details regarding the micro-LED 100 of Fig. 9 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 9 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 10 is a plan view of a plurality of micro-LEDs 100 according to the tenth embodiment of this invention， wherein the first or  second electrodes  140 or 160 are removed. As shown in Fig. 10， the micro-LEDs 100 are arranged in an array. The micro-LEDs 100 have the same shape， while the openings O1 or O2 have diferent shapes.
Other details regarding the micro-LEDs 100 of Fig. 10 are similar to the micro-LED 100 of Fig. 1 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 11 is a plan view of a plurality of micro-LEDs 100 according to the eleventh embodiment of this invention， wherein the first or  second electrodes  140 or 160 are removed. As shown in Fig. 11， the micro-LEDs 100 are arranged in an array. The micro-LEDs 100 have diferent shapes， while the openings O1 or O2 have the same shape.
Other details regarding the micro-LEDs 100 of Fig. 11 are similar to the micro-LEDs 100 of Fig. 10 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
Fig. 12 is a plan view of a plurality of micro-LEDs 100 according to the twelfth embodiment of this invention， wherein the first or  second electrodes  140 or 160 are removed. As shown in Fig. 12， the micro-LEDs 100 are arranged in an array. The  micro-LEDs 100 have different shapes， and the openings O1 or O2 have different shapes as well. That is， the openings O1 or O2 for any one of the micro-LEDs 100 are different from the openings O1 or O2 for any other of the micro-LEDs 100. Furthermore， the openings O1 or O2 for each micro-LED 100 also have different shapes， i.e. are different from each other. As shown in Fig. 12， the number of the openings O1 or O2 for each micro-LED 100 is one， two， or three， and the openings O1 or O2 can be circular or polygonal in shape.
Other details regarding the micro-LEDs 100 of Fig. 12 are similar to the micro-LEDs 100 of Fig. 11 and therefore are not repeated here to avoid duplicity.
All the features disclosed in this specification (including any accompanying claims， abstract， and drawings) may be replaced by alternative features serving the same， equivalent or similar purpose， unless expressly stated otherwise. Thus， unless expressly stated otherwise， each feature disclosed is one example only of a generic series of equivalent or similar features.

Claims (20)

  1. A micro-light-emitting diode (micro-LED) ， comprising：
    a first type semiconductor layer；
    a second type semiconductor layer disposed on or above the first type semiconductor layer；
    a first dielectric layer disposed on the second type semiconductor layer， the first dielectric layer having at least one opening therein to expose at least one part of the second type semiconductor layer， wherein a first shortest distance between an edge of the opening of the first dielectric layer and a side surface of the second type semiconductor layer is greater than or equal to 1 μm； and
    a first electrode partially disposed on the first dielectric layer and electrically coupled with the exposed part of the second type semiconductor layer through the opening of the first dielectric layer.
  2. The micro-LED of claim 1， wherein a geometric weighted mean distance between the side surface of the opening of the first dielectric layer and the side surface of the second type semiconductor layer is greater than or equal to 1 μm.
  3. The micro-LED of claim 1， wherein the first type semiconductor layer has a resistance ρ1 and a thickness t1， the second type semiconductor layer has a resistance ρ2 and a thickness t2， and
    Figure PCTCN2015079957-appb-100001
  4. The micro-LED of claim 1， wherein the first type semiconductor layer is an n type semiconductor layer， and the second type semiconductor layer is a p type semiconductor layer.
  5. The micro-LED of claim 1， wherein the current spreading length of the first type semiconductor layer is over 20 times greater than the current spreading length of the second type semiconductor layer.
  6. The micro-LED of claim 1， further comprising：
    a second dielectric layer disposed on the first type semiconductor layer， the second dielectric layer having at least one opening therein to expose at least one part of the first type semiconductor layer， wherein a second shortest distance between an edge of the opening of the second dielectric layer and a side surface of the first type semiconductor layer is greater than or equal to 1 μm； and
    a second electrode partially disposed on the second dielectric layer and electrically coupled with the exposed part of the first type semiconductor layer through the opening of the second dielectric layer.
  7. The micro-LED of claim 1， wherein the first type semiconductor layer has a resistance ρ1 and a thickness t1， the second type semiconductor layer has a resistance ρ2 and a thickness t2， and
    Figure PCTCN2015079957-appb-100002
  8. The micro-LED of claim 1， wherein the first type semiconductor layer is a p type semiconductor layer， and the second type semiconductor layer is an n type semiconductor layer.
  9. The micro-LED of claim 1， wherein the number of the opening of the first dielectric layer is in a range from 1 to 1000.
  10. The micro-LED of claim 1， wherein the area of the opening of the first dielectric layer viewed in a direction normal to the first dielectric layer occupies 2.5％-90％ of the total area of the first dielectric layer viewed in the direction normal to the first dielectric layer.
  11. The micro-LED of claim 1， wherein the first dielectric layer partially covers a major surface of the second type semiconductor layer distal to the first type semiconductor layer.
  12. The micro-LED of claim 11， wherein the first dielectric layer at least partially covers the side surface of the second type semiconductor layer.
  13. The micro-LED of claim 12， further comprising：
    an active layer disposed between the first type semiconductor layer and the second type semiconductor layer， wherein the first dielectric layer at least partially covers a side surface of the active layer.
  14. The micro-LED of claim 13， wherein the first dielectric layer at least partially covers a side surface of the first type semiconductor layer.
  15. The micro-LED of claim 1， further comprising：
    a second electrode at least partially disposed on the first type semiconductor layer， such that at least the first type semiconductor layer and the second type semiconductor layer are disposed between the first electrode and the second electrode.
  16. The micro-LED of claim 1， further comprising：
    an active layer disposed between the first type semiconductor layer and the second type semiconductor layer， wherein a combination of the first type semiconductor layer， the active layer， the second type semiconductor layer， and the first dielectric layer with the opening is a solid with at least two planes.
  17. The micro-LED of claim 16， wherein the combination of the first type semiconductor layer， the active layer， the second type semiconductor layer， and the first dielectric layer with the opening is a cylinder， a polyhedron， or a trapezoidal solid.
  18. The micro-LED of claim 1， wherein the number of the opening of the first dielectric layer is one， two， or three.
  19. The micro-LED of claim 1， wherein a plurality of the openings of the first dielectric layer have the same shape.
  20. The micro-LED of claim 1， wherein a plurality of the openings of the first dielectric layer have different shapes.
PCT/CN2015/079957 2014-05-30 2015-05-27 Micro-light-emitting diode WO2015180651A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP15798982.3A EP3149780B1 (en) 2014-05-30 2015-05-27 Micro-light-emitting diode
JP2016516928A JP6162890B2 (en) 2014-05-30 2015-05-27 Micro light emitting diode

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US14/290,999 2014-05-30
US14/290,999 US9105813B1 (en) 2014-05-30 2014-05-30 Micro-light-emitting diode

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2015180651A1 true WO2015180651A1 (en) 2015-12-03

Family

ID=53763334

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/CN2015/079957 WO2015180651A1 (en) 2014-05-30 2015-05-27 Micro-light-emitting diode

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9105813B1 (en)
EP (1) EP3149780B1 (en)
JP (1) JP6162890B2 (en)
CN (1) CN105355733B (en)
WO (1) WO2015180651A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11222583B2 (en) 2017-12-25 2022-01-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display and electronic device including the display

Families Citing this family (42)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9899329B2 (en) 2010-11-23 2018-02-20 X-Celeprint Limited Interconnection structures and methods for transfer-printed integrated circuit elements with improved interconnection alignment tolerance
US8934259B2 (en) 2011-06-08 2015-01-13 Semprius, Inc. Substrates with transferable chiplets
US10158043B2 (en) * 2014-05-30 2018-12-18 Mikro Mesa Technolgy Co., Ltd. Light-emitting diode and method for manufacturing the same
CN110010750B (en) 2014-06-18 2021-11-09 艾克斯展示公司技术有限公司 Micro-assembly LED display
US9716082B2 (en) 2014-08-26 2017-07-25 X-Celeprint Limited Micro assembled hybrid displays and lighting elements
US9818725B2 (en) 2015-06-01 2017-11-14 X-Celeprint Limited Inorganic-light-emitter display with integrated black matrix
US9799719B2 (en) 2014-09-25 2017-10-24 X-Celeprint Limited Active-matrix touchscreen
US9991163B2 (en) 2014-09-25 2018-06-05 X-Celeprint Limited Small-aperture-ratio display with electrical component
US9799261B2 (en) 2014-09-25 2017-10-24 X-Celeprint Limited Self-compensating circuit for faulty display pixels
US9871345B2 (en) 2015-06-09 2018-01-16 X-Celeprint Limited Crystalline color-conversion device
US10133426B2 (en) 2015-06-18 2018-11-20 X-Celeprint Limited Display with micro-LED front light
US11061276B2 (en) 2015-06-18 2021-07-13 X Display Company Technology Limited Laser array display
US10255834B2 (en) 2015-07-23 2019-04-09 X-Celeprint Limited Parallel redundant chiplet system for controlling display pixels
US10380930B2 (en) 2015-08-24 2019-08-13 X-Celeprint Limited Heterogeneous light emitter display system
US10297719B2 (en) * 2015-08-27 2019-05-21 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Micro-light emitting diode (micro-LED) device
US10230048B2 (en) 2015-09-29 2019-03-12 X-Celeprint Limited OLEDs for micro transfer printing
CN106711301B (en) * 2015-11-12 2020-10-27 美科米尚技术有限公司 Light emitting diode and manufacturing method thereof
US10066819B2 (en) 2015-12-09 2018-09-04 X-Celeprint Limited Micro-light-emitting diode backlight system
US10217730B2 (en) 2016-02-25 2019-02-26 X-Celeprint Limited Efficiently micro-transfer printing micro-scale devices onto large-format substrates
US10193025B2 (en) 2016-02-29 2019-01-29 X-Celeprint Limited Inorganic LED pixel structure
US10153256B2 (en) 2016-03-03 2018-12-11 X-Celeprint Limited Micro-transfer printable electronic component
US10153257B2 (en) 2016-03-03 2018-12-11 X-Celeprint Limited Micro-printed display
US10199546B2 (en) 2016-04-05 2019-02-05 X-Celeprint Limited Color-filter device
US10008483B2 (en) 2016-04-05 2018-06-26 X-Celeprint Limited Micro-transfer printed LED and color filter structure
US9997501B2 (en) 2016-06-01 2018-06-12 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printed light-emitting diode device
US11137641B2 (en) 2016-06-10 2021-10-05 X Display Company Technology Limited LED structure with polarized light emission
US9980341B2 (en) 2016-09-22 2018-05-22 X-Celeprint Limited Multi-LED components
US10782002B2 (en) 2016-10-28 2020-09-22 X Display Company Technology Limited LED optical components
US10347168B2 (en) 2016-11-10 2019-07-09 X-Celeprint Limited Spatially dithered high-resolution
TWI739949B (en) 2016-11-15 2021-09-21 愛爾蘭商艾克斯展示公司技術有限公司 Micro-transfer-printable flip-chip structures and methods
US10395966B2 (en) 2016-11-15 2019-08-27 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printable flip-chip structures and methods
US10600671B2 (en) 2016-11-15 2020-03-24 X-Celeprint Limited Micro-transfer-printable flip-chip structures and methods
US11024608B2 (en) 2017-03-28 2021-06-01 X Display Company Technology Limited Structures and methods for electrical connection of micro-devices and substrates
KR102419593B1 (en) 2017-10-23 2022-07-12 삼성전자주식회사 Light emitting diode apparatus and manufacturing method thereof
CN107910346B (en) * 2017-10-24 2021-04-02 上海天马微电子有限公司 Micro light-emitting diode display panel and display device
DE102017129783A1 (en) * 2017-12-13 2019-06-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Radiation-emitting semiconductor chip
US10325889B1 (en) 2018-01-12 2019-06-18 Mikro Mesa Technology Co., Ltd. Display device including LED devices with selective activation function
CN116759429A (en) 2018-09-05 2023-09-15 株式会社半导体能源研究所 Display device, display module, electronic apparatus, and method for manufacturing display device
WO2020196271A1 (en) 2019-03-22 2020-10-01 日亜化学工業株式会社 Method for manufacturing image display device and image display device
JP2021089423A (en) 2019-11-12 2021-06-10 株式会社半導体エネルギー研究所 Function panel, display device, input/output device, and information processing device
US11610877B2 (en) 2019-11-21 2023-03-21 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Functional panel, display device, input/output device, and data processing device
WO2024006262A2 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Lumileds Llc Light-emitting device with reduced-area central electrode

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08340132A (en) * 1995-04-11 1996-12-24 Nec Corp Surface light emitting diode
CN1346154A (en) * 2000-09-28 2002-04-24 国联光电科技股份有限公司 High brightness luminescence device
CN102074635A (en) * 2009-10-22 2011-05-25 Lg伊诺特有限公司 Light emitting device, light emitting device package and lighting system

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63194375A (en) * 1987-02-09 1988-08-11 Fujitsu Ltd Semiconductor light-emitting device
JPH07111339A (en) * 1993-10-12 1995-04-25 Sumitomo Electric Ind Ltd Surface emission type semiconductor light emitting device
US5861636A (en) * 1995-04-11 1999-01-19 Nec Corporation Surface emitting visible light emiting diode having ring-shaped electrode
JP2001156329A (en) * 1999-11-24 2001-06-08 Hamamatsu Photonics Kk Semiconductor light-emitting device
US6410942B1 (en) * 1999-12-03 2002-06-25 Cree Lighting Company Enhanced light extraction through the use of micro-LED arrays
US7535028B2 (en) * 2005-02-03 2009-05-19 Ac Led Lighting, L.Lc. Micro-LED based high voltage AC/DC indicator lamp
JP2007266577A (en) * 2006-03-03 2007-10-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof
EP2257997A4 (en) * 2008-03-25 2014-09-17 Lattice Power Jiangxi Corp Semiconductor light-emitting device with double-sided passivation
JP5148337B2 (en) * 2008-03-26 2013-02-20 京セラ株式会社 Light emitting diode chip and manufacturing method thereof
EP2332185A2 (en) * 2008-09-08 2011-06-15 3M Innovative Properties Company Electrically pixelated luminescent device
JP2010171376A (en) * 2008-12-26 2010-08-05 Toyoda Gosei Co Ltd Group iii nitride-based compound semiconductor light-emitting device
JP2010225771A (en) * 2009-03-23 2010-10-07 Toyoda Gosei Co Ltd Semiconductor light emitting element
JP2013008818A (en) * 2011-06-24 2013-01-10 Toshiba Corp Semiconductor light-emitting element
JP6035736B2 (en) * 2011-10-26 2016-11-30 ソニー株式会社 LIGHT EMITTING ELEMENT, MANUFACTURING METHOD THEREOF, AND LIGHT EMITTING DEVICE
WO2013074370A1 (en) * 2011-11-18 2013-05-23 LuxVue Technology Corporation Method of forming a micro led structure and array of micro led structures with an electrically insulating layer
US8573469B2 (en) * 2011-11-18 2013-11-05 LuxVue Technology Corporation Method of forming a micro LED structure and array of micro LED structures with an electrically insulating layer
JP5913955B2 (en) * 2011-12-19 2016-05-11 昭和電工株式会社 Light emitting diode and manufacturing method thereof

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH08340132A (en) * 1995-04-11 1996-12-24 Nec Corp Surface light emitting diode
CN1346154A (en) * 2000-09-28 2002-04-24 国联光电科技股份有限公司 High brightness luminescence device
CN102074635A (en) * 2009-10-22 2011-05-25 Lg伊诺特有限公司 Light emitting device, light emitting device package and lighting system

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP3149780A4 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11222583B2 (en) 2017-12-25 2022-01-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display and electronic device including the display
US11783757B2 (en) 2017-12-25 2023-10-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Display and electronic device including the display

Also Published As

Publication number Publication date
CN105355733A (en) 2016-02-24
EP3149780A4 (en) 2017-10-25
EP3149780A1 (en) 2017-04-05
JP6162890B2 (en) 2017-07-12
EP3149780B1 (en) 2022-03-16
US9105813B1 (en) 2015-08-11
JP2016536779A (en) 2016-11-24
CN105355733B (en) 2018-10-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2015180651A1 (en) Micro-light-emitting diode
US9231153B2 (en) Micro-light-emitting diode
EP3089225B1 (en) Micro-light-emitting diode
US20130313583A1 (en) Light-emitting device and method of manufacturing the same
US20110147784A1 (en) Light emitting device with more uniform current spreading
US10418412B2 (en) Light-emitting diode
WO2015101068A1 (en) Light-emitting diode chip and method for manufacturing same
US20120241724A1 (en) Light emitting chip
TWI437737B (en) Light emitting diode structure and method for manufacturing the same
US20170148946A1 (en) Light emitting device
US9515121B2 (en) Light emitting diode and method of fabricating the same
TWI591854B (en) Light emitting diode comprising porous transparent electrode
CN111052409A (en) Light-emitting diode device and method for manufacturing light-emitting diode device
US9397263B2 (en) Light-emitting diodes
TW202230818A (en) Display device, light-emitting element and manufacturing method thereof
KR102217128B1 (en) Light emitting diode and method of fabricating the same
US9768359B2 (en) Semiconductor device, method for manufacturing same, light-emitting diode, and method for manufacturing same
TWI704687B (en) Light-emitting diode
KR20160046506A (en) Light emitting device and light emitting device package
CN105845799B (en) Luminescent device and light emitting device package
US9312248B1 (en) Light-emitting diode lighting device
KR20150062353A (en) Light emitting diode having divided cell
US20160126222A1 (en) Light-emitting diode lighting device
TW201505208A (en) Structure for providing electrostatic field to increase vertical LED performance
KR20110041640A (en) Light emitting diode of non-contact type

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 15798982

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2016516928

Country of ref document: JP

Kind code of ref document: A

REEP Request for entry into the european phase

Ref document number: 2015798982

Country of ref document: EP

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2015798982

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE