可挠性LED元件与可挠性LED显示面板制造技术

本发明专利技术旨在揭示一种可挠性LED元件与一种可挠性LED显示面板。不同于现有技术利用剥离工艺的晶圆接合技术将LED元件之中的蓝宝石基板替换成高导热性质的铜基板，本发明专利技术特别以薄金属制的可挠性基板、一基板保护层、一晶格匹配层、一发光结构、一第一电极、与一第二电极构成所谓的可挠性LED元件。特别地，由于厚度约为25‑150μm的薄金属制基板具有优秀的可挠性、高导热特性、与耐高温性质，因此工程人员可利用PECVD与MOCVD等薄膜沉积设备配合全自动卷式(roll‑to‑roll)生产线大量地生产本发明专利技术的可挠性LED元件。值得说明的是，由于薄金属制的可挠性基板为绝佳的热导体，因此能够有效地排除可挠性LED元件发光时所产生的热。

【技术实现步骤摘要】
可挠性LED元件与可挠性LED显示面板
本专利技术关于发光元件的相关
，尤其具良好散热功效的一种可挠性LED元件与一种可挠性LED显示面板。
技术介绍
发光二极管(Light-EmittingDiode,LED)为目前广泛应用的发光元件，由于其具有体积小、使用寿命长等优点，因而被广泛地应用于人类的日常生活之中。图1为显示传统LED元件的侧面剖视图。如图1所示，传统的LED元件1’系于结构上包括：一蓝宝石基板11’、一N型半导体层12’、一多重量子阱结构(multiplequantumwell,MQW)13’、一P型半导体层14’、一第一电极15’、与一第二电极16’。其中，常见的该N型半导体层12’与该P型半导体层14’的材料分别为N型氮化镓(n-typegalliumnitride,n-GaN)与P型氮化镓(p-typegalliumnitride,p-GaN)；并且，多重量子阱结构13’主要为InGaN/GaN的多重堆栈结构。熟悉LED元件的设计与制作的电子工程师应该知道，图1所示的传统LED元件1’为GaN系蓝光二极管(GaN-basedblueLED)，其于实务制作上显示以下缺点：(1)肇因于蓝宝石基板11’与N型半导体层12’之间的晶格常数的显著差异，大量的错位差排(misfitdislocation)生成于蓝宝石基板11’与N型半导体层12’的接口，导致电子与空穴的复合效率(electron-holerecombinationrate)的大量下降。(2)蓝宝石基板11’的热传导能力极差，因此无法有效排除LED元件1’运作时所产生的热，导致LED元件1’内部产生热堆积现象；严重者，过多的热堆积会造成LED元件1’的失能。为了解决上述缺陷，利用剥离工艺的晶圆接合技术(lift-offandbondingapproach)于是被提出。美国专利号:US8,507,357即揭示一种用以剥离LED元件基底的方法。请参阅图2A与图2B所显示的用以剥离LED元件基底的方法的工艺示意图。如图2A与图2B所示，所述剥离方法为首先于蓝宝石基板11’之上形成一过渡层(transitionlayer)10’；接着，在该过渡层10’的覆盖之下将蓝宝石基板11’加工成一图案化蓝宝石基板(Patternedsapphiresubstrate,PSS)11a’。继续地，该剥离方法接着在所述图案化蓝宝石基板11a’之上形成一阻挡层17’，其中该阻挡层17’同时填满图案化蓝宝石基板11a’的多个沟槽11a1’。之后，便可在阻挡层17’与图案化蓝宝石基板11a’之上依序地形成N型半导体层12’、多重量子阱结构13’、与P型半导体层14’以构成一LED发光结构。值得注意的是，N型半导体层12’与图案化蓝宝石基板11a’之间存在有多个第一孔洞18’。最终，在P型半导体层14’覆上一特殊基底层19’之后，便可以利用湿蚀刻的方式，通过该些第一孔洞18’于N型半导体层12’之中蚀刻出多个第二孔洞20’，促使图案化蓝宝石基板11a’自N型半导体层12’剥离而出，进而获得另一LED元件1a’。熟悉LED元件设计与制作的电子工程师可以推知，铜制的特殊基底层19’能够有效排除LED元件1a’运作时所产生的热。然而，利用剥离工艺的晶圆接合技术所制得的LED元件1a’仍旧于实务上显示以下缺点：(A)铜属于易塑性变形材料，因此铜制的特殊基底层19’反而会于切割晶粒(diesawprocess)之时造成LED发光结构的毁坏。(B)另一方面，由于湿式蚀刻属于非等向性蚀刻，因此难以有效掌控湿式蚀刻对N型半导体层12’所造成的不必要蚀刻。由上述说明，吾人可以得知，如何在不破坏LED发光结构的情况下以其它高导热性基材替换传统LED元件之中的蓝宝石基板，成为各LED晶圆厂(LEDfoundries)的主要研究课题。有鉴于此，本专利技术的专利技术人极力加以研究创作，而终于研发完成本创作之一种可挠性LED元件与一种可挠性LED显示面板。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提出一种可挠性LED元件与一种可挠性LED显示面板。不同于现有技术利用剥离工艺的晶圆接合技术将LED元件之中的蓝宝石基板替换成高导热性质的铜基板，本专利技术特别以薄金属制的可挠性基板、一基板保护层、一晶格匹配层、一发光结构、一第一电极、与一第二电极构成所谓的可挠性LED元件。值得说明的是，由于厚度约为70-150μm的薄金属基板具有优秀的可挠性、高导热特性、与耐高温性质，因此工程人员可利用PECVD与MOCVD等薄膜沉积设备配合全自动卷式(roll-to-roll)生产线大量地生产本专利技术的可挠性LED元件。除此之外，由于薄金属制的可挠性基板为绝佳的热导体，因此能够有效地排除可挠性LED元件发光时所产生的热。为了达成上述本专利技术的主要目的，本专利技术提供所述可挠性LED元件的一实施例，包括：一可挠性基板，由一薄金属制成；一基板保护层，覆于该可挠性基板之上，或包覆该可挠性基板；一晶格匹配层，形成于该基板保护层之上；一发光结构，包括：一第一半导体材料层，形成于该晶格匹配层之上；一主动层，形成于该第一半导体材料层之上；及一第二半导体材料层，形成于该主动层之上；一第一电极，电性连接该第一半导体材料层；以及一第二电极，形成于该第二半导体材料层之上。并且，为了达成上述本专利技术的主要目的，本专利技术进一步提供所述可挠性LED显示面板的一实施例，包括：一可挠性基板，由一薄金属制成；一基板保护层，覆于该可挠性基板之上，或包覆该可挠性基板；一晶格匹配层，形成于该基板保护层之上；一多个发光结构，形成于该晶格匹配层之上，且每一个发光结构包括：一第一半导体材料层，形成于该晶格匹配层之上；一主动层，形成于该第一半导体材料层之上；及一第二半导体材料层，形成于该主动层之上；多个第一电极，分别电性连接该多个发光结构的该第一半导体材料层；多个第二电极，分别电性连接该多个发光结构的该第二半导体材料层之上；以及一透明金属网格基板，由一透明基板、多条第一金属线与多条第二金属线所构成；其中，该多条第一金属线与该多条第二金属线形成于该透明基板的表面，并且，该多条第一金属线分别电性连接该多个发光结构的该第一电极，且该多条第二金属线分别电性连接该多个发光结构的该第二电极。附图说明图1为显示传统LED元件的侧面剖视图；图2A与图2B系显示用以剥离LED元件基底的方法的工艺示意图；图3为显示本专利技术的一种可挠性LED元件的第一实施例的示意性立体图；图4为显示本专利技术的可挠性LED元件的第二实施例的示意性立体图；图5为显示本专利技术的可挠性LED元件的第三实施例的立体分解图；图6为显示本专利技术的一种可挠性LED显示面板的立体图；图7为显示本专利技术的可挠性LED显示面板的部分结构分解图。其中附图标记为：1可挠性LED元件11可挠性基板10基板保护层1B晶格匹配层1a发光结构15第一电极16第二电极12第一半导体材料层13主动层14第二半导体材料层17透明导电层18底座19胶体上盖1L光扩散透镜181容置槽182支撑柱183第一电性端子184第二电性端子1P光转换粒子1M透明金属网格基板1M1透明基板1M2第一金属线1M3第二金属线100可挠性LED显示面2可挠性LED显示器1’LED本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可挠性LED元件，其特征在于，包括：一可挠性基板，由一薄金属制成；一基板保护层，覆于该可挠性基板之上，或包覆该可挠性基板；一晶格匹配层，形成于该基板保护层之上；一发光结构，包括：一第一半导体材料层，形成于该晶格匹配层之上；一主动层，形成于该第一半导体材料层之上；及一第二半导体材料层，形成于该主动层之上；一第一电极，电性连接该第一半导体材料层；以及一第二电极，形成于该第二半导体材料层之上。

【技术特征摘要】
1.一种可挠性LED元件，其特征在于，包括：一可挠性基板，由一薄金属制成；一基板保护层，覆于该可挠性基板之上，或包覆该可挠性基板；一晶格匹配层，形成于该基板保护层之上；一发光结构，包括：一第一半导体材料层，形成于该晶格匹配层之上；一主动层，形成于该第一半导体材料层之上；及一第二半导体材料层，形成于该主动层之上；一第一电极，电性连接该第一半导体材料层；以及一第二电极，形成于该第二半导体材料层之上。2.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，所述薄金属的制造材料可为下列任一者：不锈钢、铜、金、镍、钼、钛、钨、前述任两者的组合、或前述任两者以上的组合；并且，所述晶格匹配层的制造材料可为下列任一者：氮化铝、未掺杂的氮化镓、或氧化锌。3.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，所述基板保护层的制造材料可为下列任一者：二氧化硅、二氧化钛、氧化镍、氧化铝、氧化锌、氮化物、卤化物、硅基化合物、前述任两者的组合、或前述任两者以上的组合。4.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，所述第一半导体材料层的制造材料为N型氮化镓，且所述第二半导体材料层的制造材料为P型氮化镓。5.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，所述主动层于该第一半导体材料层与该第二半导体材料层形成单一量子阱结构，且该主动层的制造材料可为下列任一者：氮化镓、氮化铝镓、或氮化铟镓，氮化铝镓化学式为AlxGa1-xN，氮化铟镓化学式为InxGa1-xN。6.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，所述主动层于该第一半导体材料层与该第二半导体材料层形成一个多重量子阱结构，且该多重量子阱结构可为下列任一者：氮化镓与氮化铟镓的多重堆栈结构、氮化镓与氮化铝镓的多重堆栈结构、或氮化铝镓与氮化铟镓的多重堆栈结构，氮化铝镓化学式为AlxGa1-xN，氮化铟镓化学式为InxGa1-xN。7.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，所述第一电极与所述第二电极的制造材料可为下列任一者：铝Al、银Ag、钛Ti、镍Ni、金Au、铜Cu、铬Cr、铂Pt、前述任两者的组合、或前述任两者以上的组合。8.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，该可挠性基板的厚度介于25μm至150μm之间，且该基板保护层的厚度介于50nm至500nm之间。9.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，更包括：一透明导电层，形成于该第一电极与该第一半导体材料层之间，并同时形成于该第二电极与该第二半导体材料层之间。10.如权利要求1所述的可挠性LED元件，其特征在于，更包括：一底座，包括：一容置槽，用以将该可挠性基板、该基板保护层、该晶格匹配层、该发光结构、该第一电极、与该第二电极容置于其中；多个支撑柱，设置于该容置槽的槽口周围；一第一电性端子，嵌于该底座之中，并具有一第一线接合端与一第一焊接端；其中，该第一线接合端露出于该底座的表面用以电性连接至该第一电极，且该第一焊接端出于该底座的底面；及一第二电性端子，嵌于该底座之中，并具有一第二线接合端与一第二焊接端；其中，该第二线接合端露出于该底座的表面用以电性连接至该第二电极，且该第二焊接端出于...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄耀贤，陈昇晖，
申请(专利权)人：鼎展电子股份有限公司，黄耀贤，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71