微型发光二极管、其操作方法与制造方法技术

本发明专利技术公开了一种微型发光二极管(micro‑light‑emitting‑diode；micro‑LED)、其操作方法与制造方法。该微型发光二极管包含第一型半导体层、第二型半导体层、介电层与电极。第二型半导体层设置于第一型半导体层之上。介电层设置于第二型半导体层上。介电层具有开口，以至少暴露第二型半导体层的多个部分。电极设置于介电层的至少部分上，并分别通过介电层的开口与第二型半导体层的暴露的部分电性连接，其中电极彼此互相独立。因此，本发明专利技术中电极的电位可以被独立地控制，以分别产生彼此互相独立的电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种微型发光二极管、其操作方法与制造方法。
技术介绍
越来越多的电子设备使用显示屏幕作为其装置的用户界面的一部分。如众所知的，显示屏幕可以广泛地使用于个人装置之中，包括笔记型电脑与手持装置。这些装置使用时，其画面显示是使用于各种背景环境条件之下。例如，安装在车辆内的显示屏幕。举例而言，在车辆行进时，驾驶员或乘客可否易于观看显示屏幕的结果将会受到环境光条件的影响。相较于夜晚，白天时的屏幕亮度需求是不同的。因此，为了能根据环境光的变化，需要有效且相对简单的调整显示屏幕亮度的方法。近年来，发光二极管(light-emitting diodes；LEDs)已经广泛应用于一般和商业照明之中。根据前述，由于显示屏幕会在各种的环境条件下被使用，例如高亮度的环境光条件或低亮度的环境光条件，更广的发光二极管亮度输出的动态范围在显示屏幕之中显得更为重要。然而，在发光二极管的J-V特性(current density versus voltage)之中，电流密度在接近阈值电压位置处近似于指数型函数，因此，微幅的电压变化将可能造成电流密度的剧烈变化。此外，I-V特性可以通过下述方程式定义： I = I 0 ( exp ( q ( V - Ir s ) n k T ) - 1 ) ]]>………………………方程式(I)其中I为流过发光二极管的电流，I0为逆向偏压时的最大电流(逆向饱和电流)，q为电子的电量，V为施加于二极管的电位，rs为串联电阻，k为玻尔
兹曼常数，T为半导体层的绝对温度。此外，传统发光二极管有着一个缺点，即其具有一个宽范围的操作电流密度，且发光二极管的I-V特性在电流密度过低或过高时为非线性的。当电流密度过低时，由于制造过程中所产生的差异，各个发光二极管的顺向电压会彼此不相同，也因此，发光二极管亮度的均匀性难以控制。当电流密度过高时，发光二极管的能量转换将因热力问题而效率低落。此外，如果电压低于阈值电压或导通电压而没有电流流过，其将导致发光二极管无法发光。如果电流密度过高，使得电流会超过最大额定值，则其结果将导致过热和可能使发光二极管损坏。因此，根据上述原因，发光二极管亮度很难进行线性的控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种微型发光二极体二极管、其操作方法与制造方法，以克服现有技术中存在的问题。根据本
技术实现思路
的一实施方式，提供一种一种微型发光二极管，其包含：第一型半导体层；第二型半导体层，其设置于第一型半导体层之上；介电层，其设置于第二型半导体层上，且介电层具有多个开口，以至少暴露第二型半导体层的多个部分；以及多个电极，其设置于介电层的至少部分上，且多个电极分别通过介电层的多个开口与第二型半导体层的暴露的多个部分电性连接，其中多个电极彼此互相独立。优选地，在上述技术方案中，多个开口分别具有由最小至最大的面积A1至An，微型发光二极管以由J1至J2的线性电流密度范围操作，且多个开口的尺寸设计使流过微型发光二极管的电流被控制在连续电流范围内，连续电流范围为自A1*J1至(A1+A2+…+An)*J2。优选地，在上述技术方案中，介电层的多个开口中的至少一个以垂直介电层的方向观看为圆形、正方形、矩形、八边形或其他多边形。优选地，在上述技术方案中，介电层的多个开口皆具有相同的形状或不相同的形状。优选地，在上述技术方案中，介电层的多个开口的至少一部分具有相同的形状。优选地，在上述技术方案中，介电层的多个开口皆具有相同的面积或不相同的面积。优选地，在上述技术方案中，介电层的多个开口的至少一部分具有相同的面积。优选地，在上述技术方案中，介电层的多个开口以垂直介电层的方向观看的总面积占微型发光二极管以垂直介电层的方向观看的总面积的1％至95％之间。优选地，在上述技术方案中，相邻的两个开口之间具有最短距离，最短距离大于或等于0.5微米。优选地，在上述技术方案中，第一型半导体层的电流扩散长度大于第二型半导体层的电流扩散长度的20倍以上。优选地，在上述技术方案中，介电层的开口的边缘与第二型半导体层的侧表面之间具有几何加权平均距离，几何加权平均距离大于或等于1微米。优选地，在上述技术方案中，介电层的开口的边缘与第二型半导体层的侧表面之间具有最短距离，最短距离大于或等于1微米。优选地，在上述技术方案中，微型发光二极管还包含：主动层，其设置于第一型半导体层与第二型半导体层之间。优选地，在上述技术方案中，微型发光二极管以垂直介电层的方向观看为圆形、正方形、矩形、八边形或其他多边形。优选地，在上述技术方案中，操作方法包含：独立地控制如上述技术方案中的微型发光二极管的多个电极的电位。优选地，在上述技术方案中，至少一部分的多个电极的电位被控制成V1，其他部分的多个电极的电位被控制成V2，第一型半导体层的电位为V3，且V1≠V2＝V3。优选地，在上述技术方案中，属于第一群组的多个电极的电位被控制成V1，属于第二群组的多个电极的电位被控制成V2，第一型半导体层的电位为V3，且V1≠V2＝V3。优选地，在上述技术方案中，制造方法包含：在第一型半导体层之上形成第二型半导体层；在第二型半导体层之上形成介电层；在介电层之中形成多个开口；以及在介电层的至少部分上形成多个电极，且多个电极分别通过介电层的多个开口与第二型半导体层电性连接，其中多个电极彼此互相独立。优选地，在上述技术方案中，多个电极为通过光刻工艺过程、网印工艺过程或喷印工艺过程形成的。优选地，在上述技术方案中，多个开口分别具有由最小至最大的面积A1至An，微型发光二极管以由J1至J2的线性电流密度范围操作，且多个开口的尺寸设计使得流过微型发光二极管的电流被控制在连续电流范围内，连续电流范围为自A1*J1至(A1+A2+…+An)*J2。本专利技术的有益效果至少在于，微型发光二极管中电极的电位可以被独立地控制，以分别产生彼此互相独立的电流；流通微型发光二极管的电流为具有可控制性以及可调变性。附图说明图1为依照本专利技术第一实施方式的微型发光二极管的侧视剖面图。图2为图1的微型发光二极管的连续电流范围。图3为图1的微型发光二极管的平面图，其中未示出电极。图4为微型发光二极管的J-V关系图。图5为依照本专利技术第二实施方式的微型发光二极管的侧视剖面图。图6为图5的微型发光二极管的平面图，其中未示出电极。图7为依照本专利技术第三实施方式的微型发光二极管的平面图，其中未示出电极。图8为图7的微型发光二极管的动态亮度范围。图9为依照本专利技术第四实施方式的微型发光二极管的平面图，其中未示出电极。图10为依照本专利技术第五实施方式的微型发光二极管的平面图，其中未示出电极。图11为依照本专利技术第六实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微型发光二极管，其特征在于，所述微型发光二极管包含：第一型半导体层；第二型半导体层，其设置于所述第一型半导体层之上；介电层，其设置于所述第二型半导体层上，且所述介电层具有多个开口，以至少暴露所述第二型半导体层的多个部分；以及多个电极，其设置于所述介电层的至少部分上，且所述多个电极分别通过所述介电层的所述多个开口与所述第二型半导体层的暴露的所述多个部分电性连接，其中所述多个电极彼此互相独立。

【技术特征摘要】
2014.10.08 US 14/510,0971.一种微型发光二极管，其特征在于，所述微型发光二极管包含：第一型半导体层；第二型半导体层，其设置于所述第一型半导体层之上；介电层，其设置于所述第二型半导体层上，且所述介电层具有多个开口，以至少暴露所述第二型半导体层的多个部分；以及多个电极，其设置于所述介电层的至少部分上，且所述多个电极分别通过所述介电层的所述多个开口与所述第二型半导体层的暴露的所述多个部分电性连接，其中所述多个电极彼此互相独立。2.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述多个开口分别具有由最小至最大的面积A1至An，所述微型发光二极管以由J1至J2的线性电流密度范围操作，且所述多个开口的尺寸设计使流过所述微型发光二极管的电流被控制在连续电流范围内，所述连续电流范围为自A1*J1至(A1+A2+…+An)*J2。3.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介电层的所述多个开口中的至少一个以垂直所述介电层的方向观看为圆形、正方形、矩形、八边形或其他多边形。4.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介电层的所述多个开口皆具有相同的形状或不相同的形状。5.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介电层的所述多个开口的至少一部分具有相同的形状。6.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介电层的所述多个开口皆具有相同的面积或不相同的面积。7.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介电层的所述多个开口的至少一部分具有相同的面积。8.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介电层的所述多个开口以垂直所述介电层的方向观看的总面积占所述微型发光二极管以垂直所述介电层的方向观看的总面积的1％至95％之间。9.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，相邻的两个所述开口之间具有最短距离，所述最短距离大于或等于0.5微米。10.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述第一型半导体层的电流扩散长度大于所述第二型半导体层的电流扩散长度的20倍以上。11.如权利要求1所述的微型发光二极管，其特征在于，所述介...

【专利技术属性】
技术研发人员：张珮瑜，
申请(专利权)人：美科米尚技术有限公司，
类型：发明
国别省市：萨摩亚;WS