微型LED元件、图像显示元件以及制造方法技术

本发明专利技术的微型LED元件(100

Micro LED element, image display element and manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】微型LED元件、图像显示元件以及制造方法
本专利技术关于微细的LED元件即微型LED元件以及该微型LED元件的制造方法。另外，本专利技术也关于具备有多个如所述的微型LED元件的图像显示元件。
技术介绍
在平面显示器领域中，无论从大型至中小型的显示器的尺寸，广泛地被使用液晶显示元件作为显示元件。液晶显示元件通过利用液晶元件对背光源光进行ON/OFF(开/关)，调整各像素的辉度。作为显示元件而使用了液晶显示元件的液晶显示器，存在有难以提高对比度(contrast)的问题。那是因为，即使是以背光源光成为OFF的方式控制了液晶显示元件的情形，液晶显示元件也难以完全遮断背光源光。另外，液晶显示器存在有难以提高演色性的问题。那是因为，使用于表现各原色的多个彩色滤光片(colorfilter)(例如RGB的三色)，难以完全遮断其透过带以外的光，结果，无法完全远离各彩色滤光片的透过带。另一方面，作为显示元件而采用了有机EL元件的有机EL显示器正被实用化。有机EL元件为自发光元件，且为R、G、B的各单色发光元件。因此，有机EL显示器被期待能够解决前述的液晶显示器的对比度和演色性的问题，从而在实际上于智能型手机用的小型平面显示器领域中被实用化。然而，有机EL显示器存在有有机EL元件的辉度容易随着时间推移而劣化的问题。这是因为，有机EL元件的发光层是由有机物构成。因而，有机EL显示器被采用于产品寿命相对较短(换句话说，更换周期短)的智能型手机，但难以采用于产品寿命长(换句话说，更换周期长)的产品(例如电视等)。另外，在采用有机EL显示器于产品寿命长的产品时，用于补偿辉度的随着时间推移而劣化，需要复杂的电路。如以上的、作为解决液晶显示器及有机EL显示器的问题的平面显示器，提出有采用了化合物半导体制的LED元件作为显示元件的LED显示器(参照专利文献1及2)。LED显示器通过将化合物半导体制的LED元件呈二维阵列状地配置而构成，从而对比度高，演色性优异，且辉度难以随着时间推移而劣化。尤其与有机EL元件相比，LED元件的发光效率高，且长期可靠度高(辉度的随着时间推移劣化等较少)。因此，LED显示器能够实现即使在屋外也容易看到的高辉度显示器。关于超大型的平面显示器领域，作为数字标牌用而开始了LED显示器的实用化。另外，关于穿戴式终端或TV用等从中小型至大型的平面显示器领域，LED显示器的开发也正在进行。如上述的LED元件，被称为微型LED元件。在研究开发水平中，微型LED元件的微细化正在进行，在学会上发表了7μm左右的大小的微型LED元件(参照非专利文献1)。现有技术文献专利文献专利文献1：日本国公开专利公报“特开2009－272591号公报(2009年11月19日公开)”专利文献2：日本国公表专利公报“特表2016－503958号公报(2016年2月8日公开)”非专利文献非专利文献1：FrancoisOlivier，AnisDaami，LudovicDupre，FranckHenry，BernardAventurier，FrancoisTemplier，"InvestigationandImprovementof10μmPixel－pitchGaN－basedMicro－LEDArrayswithVeryHighBrightness"，SID2017DIGEST，P353，2017
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题然而，在上述的专利文献1、2及非专利文献1中记载的微型LED元件，存在有如下述的问题。首先，如非专利文献1中记载的在进行微型LED元件的微细化的情形下，微型LED元件存在有外量子效率(发光功率的相对于电功率的比率)变得非常地小的问题。具体而言，在尺寸小于10μm的微型LED元件中，其外量子效率小于11％。相对于此，一般尺寸(例如100μm以上1000μm以下)的LED元件的外量子效率，为30％～60％左右。如所述，尺寸小于10μm的微型LED元件，与一般尺寸的LED元件相比，外量子效率显著性地较低。微型LED显示器，期待具有高发光效率。因此，因微型LED显示器而外量子效率低的情况，是极为严重的问题。进一步地，越进行微型LED元件的微细化，则越存在有作为微型LED元件整体的发光效率降低的问题。其原因在于：越进行微型LED元件的微细化，即，使微型LED元件的面积越小，则外周部的面积相对于微型LED元件的面积所占的比例变得越高。如非专利文献1中记载，在微型LED元件中，其外周部的发光效率，较外周部以外的部分的发光效率低。因此，越进行微型LED元件的微细化，则微型LED元件的发光效率低的部分的比例变得越高，结果，作为整个微型LED元件的发光效率降低。这在通过微型LED元件的微细化而使进行微型LED显示器的高精细化或成本降低上成为较大的障碍。本专利技术是鉴于上述的问题而完成的，其目的在于提供一种即便是在将其尺寸微细化的情形下，与以往的微型LED元件相比，也能够抑制发光效率降低的微型LED元件以及如所述的微型LED元件的制造方法。另外，其目的在于提供一种具备多个如所述的微型LED元件的图像显示元件。解决问题的方法为了解决上述的问题，本专利技术的一方式的微型LED元件，包含从光出射面侧观看而依序叠置有N型层、发光层和P型层的氮化物半导体层以及形成于所述P型层侧的P侧电极层，所述N型层包括与所述发光层相接的第一区域和含有所述光出射面的第二区域。所述微型LED元件中，其特征在于，所述氮化物半导体层中的至少包围所述第一区域的侧方的第一界面与所述发光层所形成的角度是规定的第一角度，所述规定的第一角度使沿着所述发光层的方向传播的光向朝向所述光出射面的方向反射，所述氮化物半导体层中的包围所述第二区域的侧方的第二界面与所述发光层所形成的角度，为大于所述第一角度的规定的第二角度。为了解决上述的问题，本专利技术的一方式的制造方法，包括：第一沉积步骤，通过在生长衬底上依序沉积N型层、发光层以及P型层而得到氮化物半导体层；第一蚀刻步骤，通过对所述氮化物半导体层的一部分进行蚀刻而形成第一槽部，在所述N型层内设置有其侧方被蚀刻的第一区域和除了所述第一区域以外的区域即第二区域；第二沉积步骤，在所述第一槽部沉积隐埋层；研磨步骤，对所述隐埋层的表面进行研磨；P侧电极形成步骤，在所述研磨步骤中被研磨的表面形成P侧电极层；以及第二蚀刻步骤，通过对所述隐埋层和所述第二区域进行蚀刻，形成使所述生长衬底的一部分露出的第二槽部。在所述制造方法中，其特征在于，所述第一蚀刻步骤，以如下的方式形成所述第一槽部，即，所述氮化物半导体中至少包围所述第一区域的侧方的第一界面与所述发光层所形成的角度，成为规定的第一角度，所述规定的第一角度使沿着所述发光层的方向传播的光向朝向光出射面的方向反射，所述第二蚀刻步骤，以如下的方式形成所述第二槽部，即，所述氮化物半导体中包围所述第二区域的侧方的第二界面与所述发光层所形成的角度，成为大于所述第一角度的规定的第二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微型LED元件，包含从光出射面侧观看而依序叠置有N型层、发光层和P型层的氮化物半导体层以及形成于所述P型层侧的P侧电极层，其特征在于，/n所述N型层，包括与所述发光层相接的第一区域，以及包含所述光出射面的第二区域，/n所述氮化物半导体层中的至少包围所述第一区域的侧方的第一界面与所述发光层所形成的角度是规定的第一角度，所述规定的第一角度使沿着所述发光层的方向传播的光朝向所述光出射面的方向反射，/n所述氮化物半导体层中的包围所述第二区域的侧方的第二界面与所述发光层所形成的角度，为大于所述第一角度的规定的第二角度。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170825 JP 2017-1624851.一种微型LED元件，包含从光出射面侧观看而依序叠置有N型层、发光层和P型层的氮化物半导体层以及形成于所述P型层侧的P侧电极层，其特征在于，
所述N型层，包括与所述发光层相接的第一区域，以及包含所述光出射面的第二区域，
所述氮化物半导体层中的至少包围所述第一区域的侧方的第一界面与所述发光层所形成的角度是规定的第一角度，所述规定的第一角度使沿着所述发光层的方向传播的光朝向所述光出射面的方向反射，
所述氮化物半导体层中的包围所述第二区域的侧方的第二界面与所述发光层所形成的角度，为大于所述第一角度的规定的第二角度。


2.如权利要求1所述的微型LED元件，其特征在于，所述第一角度为以45度为中心的规定的范围所包含的角度。


3.如权利要求1所述的微型LED元件，其特征在于，所述第一角度为35度以上55度以下的范围所包含的角度。


4.如权利要求1至3中任一项所述的微型LED元件，其特征在于，所述第一区域的厚度比所述P型层的厚度厚。


5.如权利要求1至4中任一项所述的微型LED元件，其特征在于，所述第一界面，除了包围所述第一区域的侧方之外，还包围所述发光层的侧方及所述P型层的侧方。


6.如权利要求1至5中任一项所述的微型LED元件，其特征在于，在从所述P侧电极层侧俯视时，所述P侧电极层形成为覆盖所述发光层的整个区域。


7.如权利要求6所述的微型LED元件，其特征在于，所述P侧电极层的与所述P型层相反侧的表面是平坦的。


8.如权利要求7所述的微型LED元件，其特征在于，在所述第一区域的外侧、与所述P侧电极层之间，形成有包围所述第一界面的隐埋层；
所述P侧电极层与所述隐埋层的界面，与所述发光层平行。


9.如权利要求1至8中任一项所述的微型LED元件，其特征在于，N侧电极层叠置于所述光出射面之上。


10.如权利要求1至8中任一项所述的微型LED元件，其特征在于，所述氮化物半导体层进一步具有连接所述第一界面与所述第二界面的第三界面，
N侧电极层在所述第三界面中与所述N型层的所述第二区域接触。


11.一种图像显示元件，其特征在于，包含权利要求1至10中任一项所述的多个微型LED元件以及驱动电路基板，
所述驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：井口胜次，
申请(专利权)人：夏普株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP