CN111653653B - 一种发光器件及其制作方法、显示面板 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种发光器件及其制作方法、显示面板，所述发光器件包括半导体层，半导体层包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层；绝缘层，绝缘层包括：第一挡墙、第二挡墙和第三挡墙，第一挡墙围设于半导体层的外侧壁，第二挡墙至少部分突设于第二半导体层表面的中部区域，第三挡墙和第二挡墙间隔开；第一电极，第一电极包覆第一挡墙和第三挡墙未与半导体层相接触的表面并与第一半导体层相连；第二电极，第二电极包覆第二挡墙并与第二半导体层相连。根据本发明实施例的发光器件，利用制作电极的金属将半导体层大部分包围起来，利用金属反射照到侧面和底面的光，可以在不增加功率的前提下有效提高发光器件的亮度，从而降低背板功耗。

Description

一种发光器件及其制作方法、显示面板
技术领域
本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种发光器件及其制作方法、显示面板。
背景技术
LED显示技术已经发展成未来显示技术的热点之一，Micro LED显示技术具有画素独立控制、独立发光控制、高辉度、低耗电、超高分辨率和高色彩度等。Micro LED与背板的键合技术决定了产品的良率及修复难度，目前主流的技术是在完成发光器件制备后在N型半导体端和P型半导体端制作微管，用于与显示面板键合，但是这样的设计需要牺牲一定的发光面积，从而降低了发光器件的亮度。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种发光器件及其制作方法、显示面板，能够解决现有技术中设计发光器件的电极时需要牺牲一定的发光面积，从而造成发光器件的亮度降低的问题。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面实施例提供一种发光器件，包括：半导体层，所述半导体层包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，还包括：
绝缘层，所述绝缘层包括：第一挡墙、第二挡墙和第三挡墙，所述第一挡墙围设于所述半导体层的外侧壁，所述第一挡墙至少部分突出于所述第二半导体层的表面，所述第二挡墙至少部分突设于所述第二半导体层表面的中部区域，所述第三挡墙位于所述第二半导体层表面且位于所述第二挡墙的***，所述第三挡墙和所述第二挡墙间隔开，且间隔距离小于预设阈值，所述第三挡墙的边缘和所述第一挡墙相连；
第一电极，所述第一电极包覆所述第一挡墙和所述第三挡墙未与所述半导体层相接触的表面，且所述第一电极与所述第一半导体层相连；
第二电极，所述第二电极包覆所述第二挡墙并与所述第二半导体层相连。
可选的，所述第一挡墙围设于所述第一半导体层的靠近所述发光层的部分外侧壁、所述发光层以及所述第二半导体层的全部外侧壁；所述第一电极与所述第一半导体层的未被所述第一挡墙包围的部分外侧壁接触连接，所述第一电极与所述第一半导体层的接触区域形成为掺杂区域。
可选的，所述掺杂区域为重掺杂区域。
可选的，所述第一电极和所述第二电极采用对光的反射率在90％以上的金属制成。
可选的，所述第一电极和所述第二电极在所述第二半导体层的表面的正投影占所述第二半导体层的底面面积的90％以上。
本发明另一方面实施例还提供了一种发光器件的制作方法，包括：
在衬底上依次形成第一半导体层、发光层和第二半导体层；
采用构图工艺对所述半导体层进行图形化处理；
沉积绝缘介质并图形化，形成绝缘层，所述绝缘层包括：第一挡墙、第二挡墙和第三挡墙，所述第一挡墙围设于所述半导体层的外侧壁，所述第一挡墙至少部分突出于所述第二半导体层的表面，所述第二挡墙至少部分突设于所述第二半导体层表面的中部区域，所述第三挡墙位于所述第二半导体层表面且位于所述第二挡墙的***，所述第三挡墙和所述第二挡墙间隔开，且间隔距离小于预设阈值，所述第三挡墙的边缘和所述第一挡墙相连；
沉积金属并图形化，形成第一电极和第二电极，所述第一电极包覆所述第一挡墙和所述第三挡墙未与所述半导体层相接触的表面，且所述第一电极与所述第一半导体层相连，所述第二电极包覆所述第二挡墙并与所述第二半导体层相连。
可选的，所述采用构图工艺对所述半导体层进行图形化的步骤中，自上而下刻蚀至所述第一半导体层时，在所述衬底上保留部分厚度的第一半导体层，所述制作方法还包括：
对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行掺杂，并扩散至图形化的发光层边缘下方的区域，以使第一半导体层的位于图形化的发光层边缘下方的区域形成为掺杂区域。
可选的，所述对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行掺杂，并扩散至图形化的发光层边缘下方的区域，以使第一半导体层的位于图形化的发光层边缘下方的区域形成为掺杂区域中：
采用离子注入工艺对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行离子注入。
可选的，所述离子注入工艺中，前驱物中磷的浓度为10％～15％，CVD功率为1500～2000KW，退火温度为800～1000℃。
本发明又一方面实施例还提供了一种显示面板，包括如上所述的发光器件。
本发明上述技术方案的有益效果如下：
根据本发明实施例的发光器件，利用制作电极的金属将半导体层大部分包围起来，利用金属反射照到侧面和底面的光，可以在不增加功率的前提下有效提高发光器件的亮度，从而降低背板功耗。
附图说明
图1为本发明实施例提供的一种发光器件的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的发光器件的仰视示意图；
图3为本发明实施例提供的一种发光器件的制作方法的流程示意图；
图4为本发明实施例提供的发光器件的制作过程的示意图；
图5为本发明实施例提供的发光器件与显示背板键合的示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，为本发明实施例提供的一种发光器件的结构示意图。如图1所示，本发明实施例提供一种发光器件，通过利用制作电极用的金属将发光器件的大部分表面进行遮挡，以将照射到金属电极上的光进行反射，可以使得发光器件产生的光集中从发光器件的顶部射出，从而提高发光器件的发光强度，降低背板的功耗。
如图1所示，本发明实施例中的发光器件可以包括半导体层10，半导体层10具体可以包括层叠设置的第一半导体层101、发光层102和第二半导体层103，其中，第一半导体层101和第二半导体层103可以采用GaN制成，本发明实施例中，第一半导体层101采用n-GaN，作为N型半导体层，而第二半导体层103则采用p-GaN，作为P型半导体层，当然，本发明中的第一半导体层101和第二半导体层103不限于GaN材料，还可以是InGaN、AlInGaAs等材料；而发光层102可以为量子阱层，例如多量子阱，以限制P型材料的空穴和N型材料的电子，继而提升发光效率。
本发明实施例中，所述发光器件还包括绝缘层11，绝缘层11具体可以包括第一挡墙111、第二挡墙112和第三挡墙113，其中，第一挡墙111围设于半导体层10的外侧壁，并且第一挡墙111至少部分突出于第二半导体层103的表面，也就是说，第一挡墙111不仅将半导体层10进行包围，还沿着半导体层10的厚度方向继续延伸，使得第一挡墙111部分突出于第二半导体层103的表面；第二挡墙112则设置在第二半导体层103的表面的中部区域，并且至少部分突出于第二半导体层103的表面；第三挡墙113设置于第二半导体层103的表面并位于第二挡墙112的***，并且，第三挡墙113和第二挡墙112之间间隔开，该间隔距离小于预设阈值，第三挡墙113的边缘则与第一挡墙111相连；从剖面形状来看，第一挡墙111和第三挡墙113构成两个相对设置的、侧置的T字型，而第二挡墙112则是呈竖向的两根平行线。绝缘层11用于在形成半导体层10的导电电极时起到图形化作用以及将电极与半导体层10隔开的作用，更重要的是，由于绝缘层11将半导体层10的大部分表面覆盖，意味着电极也将半导体层10的大部分表面覆盖，从而几乎只露出第一半导体层101的表面，从而使得半导体层10产生的光几乎都从第一半导体层101的表面这一侧出射，从而提高了发光器件的发光效率。本发明实施例中的绝缘层11可以采用SiOx。
本发明实施例中，所述发光器件还包括第一电极12和第二电极13，其中，第一电极12包覆在第一挡墙111和第三挡墙113的未与半导体层10相接触的表面，并且第一电极12与第一半导体层101相连，也即，第一电极12包围在第一挡墙111的外侧壁、第一挡墙111突出于第二半导体层103表面的部分以及第三挡墙113的表面，从而第一电极12伸出于第二半导体层103表面的部分即可以作为连接点与背板上的供电焊点相连；而第二电极13则包覆第二挡墙112，并且与第二半导体层103的表面连接，从而第二电极13突出于第二半导体层103的部分即可以作为连接点与背板上的供电焊点相连；本发明实施例中，第一电极12和第二电极13可以分别作为发光器件的正极和负极与背板上的供电正极和供电负极相连，从而为发光器件提供电流，使得发光器件通电发光。
本发明实施例中，由于第一电极12和第二电极13将半导体层10的大部分表面覆盖，从而几乎只露出第一半导体层101的表面，从而使得半导体层10产生的光几乎都从第一半导体层101的表面这一侧出射，从而提高了发光器件的发光效率；前述内容中，将第三挡墙113和第二挡墙112之间间隔开，可以使得在沉积形成第一电极12和第二电极13时两者在该间隔开的位置断开，以免第一电极12和第二电极13发生短接，而将该间隔距离设置为小于预设阈值，即是为了在确保不发生短接的前提下，尽可能减小该预设距离，从而使得第一电极12和第二电极13可以将第二半导体层103的表面的包覆面积达到一定程度，第一电极12和第二电极13并未占用半导体层10的发光面积，从而当发光器件产生光时，射到第二半导体层103的表面的第一电极12和第二电极13上时，将被反射回去，使得发光器件产生的光绝大部分都从第一半导体层101的表面出射(如图1中箭头所指方向)，而不会从半导体层10的外侧壁和底面出射，从而极大提升了发光器件的发光效率。
请参考图2，为本发明实施例提供的发光器件的仰视示意图。如图2所示，本发明实施例的发光器件可以大致呈圆柱状，从而，第一电极12突出于第二半导体层103表面的部分也呈空心圆柱状，第二电极13同样呈空心圆柱状(与第二半导体层103相接触的部分进行封闭，以提高接触导电性能)；可以知道，发光器件还可以呈长方体型、正方体型、正六棱柱型等等形状，具体根据实际使用需要变形，本发明不做具体限定。其中，由于第一挡墙111至少部分突出于第二半导体层103的表面，因此，第一挡墙111外包覆的第一电极12也可以是部分突出于第二半导体层103的表面，举例来说，第一电极12可以呈弧形面(也即空心圆柱沿轴向剖去部分侧壁)，同理，由于第二挡墙112至少部分突出于第二半导体层103的表面的中部区域，因此，第二挡墙112外包覆的第二电极13也可以是部分突出于第二半导体层103的表面，举例来说，第二电极13也可以呈弧形面，上述呈弧形面形状的第一电极12和第二电极13可以省去部分金属材料，而空心圆柱状的第一电极12和第二电极13与背板上的供电焊点的接触面积更大，导电性更好。
本发明实施例中第一挡墙111具体围设于第一半导体层101的靠近发光层102的部分外侧壁、发光层102以及第二半导体层103的全部外侧壁，也就是说第一半导体层101的远离发光层102的部分外侧壁未被第一挡墙111所覆盖，而该部分区域形成为掺杂区域14，第一电极12即通过掺杂区域14与第一半导体层101相连；该部分区域形成为掺杂区域14可以降低第一电极12和第一半导体层101之间的接触电阻，从而提高发光器件的发光效率。
本发明实施例中，掺杂区域14形成为重掺杂区域，重掺杂区域的导电效果更佳，第一电极12和第一半导体层101之间的接触电阻更小，发光器件的发光效率更高。
本发明实施例中，第一电极12和第二电极13采用金属材料制成，更具体的，采用的金属材料对光的反射率在90％以上，由于第一电极12和第二电极13可以将半导体层10的外侧壁和底面基本包覆，从而当发光器件产生光时，射到第二半导体层103的表面的第一电极12和第二电极13上时，将被高效地反射回去，使得发光器件产生的光绝大部分都从第一半导体层101的表面出射，而不会从半导体层10的外侧壁和底面出射，从而极大提升发光器件的发光效率。
本发明实施例中，第一电极12和第二电极13在第二半导体层103的表面的正投影占第二半导体层103的底面面积的90％以上，也即，第二半导体层103与发光层12相对的一面为底面，而第一电极12和第二电极13均在第二半导体层103上有覆盖，并且第一电极12和第二电极13在第二半导体层103的表面的正投影占到第二半导体层103的底面面积的90％以上，第二半导体层103未被第一电极12和第二电极13覆盖的部分即为上述中的第一电极12和第二电极13之间的间隔面积，通过改变两者之间的间隔距离即可改变第一电极12和第二电极13在第二半导体层103的表面的正投影所占第二半导体层103的底面面积的比例，通过控制该比例，可以确保发光器件产生的光的绝大部分均从第一半导体层101的表面出射，即使从第二半导体层103的表面射出，也会因为高覆盖率的第一电极12和第二电极13将光反射回来，从而提高发光器件的发光效率。
根据本发明实施例的发光器件，利用制作电极的金属将半导体层大部分包围起来，利用金属反射照到侧面和底面的光，可以在不增加功率的前提下有效提高发光器件的亮度，从而降低背板功耗。
请参考图3，为本发明实施例提供的一种发光器件的制作方法的流程示意图。如图3所示，本发明又一实施例提供了一种发光器件的制作方法，用于制作上述实施例的发光器件，所述方法可以包括以下步骤：
步骤31：在衬底上依次形成第一半导体层、发光层和第二半导体层。
步骤32：采用构图工艺对所述半导体层进行图形化处理；
步骤33：沉积绝缘介质并图形化，形成绝缘层，所述绝缘层包括：第一挡墙、第二挡墙和第三挡墙，所述第一挡墙围设于所述半导体层的外侧壁，所述第一挡墙至少部分突出于所述第二半导体层的表面，所述第二挡墙至少部分突设于所述第二半导体层表面的中部区域，所述第三挡墙位于所述第二半导体层表面且位于所述第二挡墙的***，所述第三挡墙和所述第二挡墙间隔开，且间隔距离小于预设阈值，所述第三挡墙的边缘和所述第一挡墙相连；
步骤34：沉积金属并图形化，形成第一电极和第二电极，所述第一电极包覆所述第一挡墙和所述第三挡墙未与所述半导体层相接触的表面，且所述第一电极与所述第一半导体层相连，所述第二电极包覆所述第二挡墙并与所述第二半导体层相连。
本发明实施例中，在制作电极过程中将半导体层大部分包围起来，利用金属反射照到侧面和底面的光，可以在不增加功率的前提下有效提高发光器件的亮度，从而降低背板功耗。
下面结合具体结构附图阐述上述的发光器件的制作方法。
请参考图4，图4为本发明实施例提供的发光器件的制作过程的示意图。如图4所示，首先，在衬底上依次沉积第一半导体层101、发光层102和第二半导体层103(图中衬底未画出)，第一半导体层101和第二半导体层103所用材料包括但不限于GaN等常用材料，然后采用构图工艺对沉积的各层进行图形化处理，即光刻形成掩膜图形，然后向下刻蚀各层，形成图形化的第一半导体层101、发光层102以及第二半导体层103。
本发明实施例中，所述采用构图工艺对所述半导体层进行图形化的步骤中，自上而下刻蚀至所述第一半导体层时，在所述衬底上保留部分厚度的第一半导体层，所述制作方法还包括：
对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行掺杂，并扩散至图形化的发光层边缘下方的区域，以使第一半导体层的位于图形化的发光层边缘下方的区域形成为掺杂区域。
也就是说，在向下刻蚀至第一半导体层101时，在衬底上保留部分厚度的第一半导体层材料，然后对保留在衬底上的部分厚度的第一半导体层材料进行掺杂，并进一步扩散至图形化的发光层102边缘下方的区域，掺杂后的第一半导体层材料的导电性能更好。
接着，采用CVD工艺继续沉积绝缘介质并进行刻蚀，使绝缘介质覆盖在第二半导体层103上表面以及第一半导体层101、发光层102和第二半导体层103的侧壁，然后继续刻蚀，将第二半导体层103上方的绝缘介质刻蚀镂空，最后，将第二半导体层103上方原本连续的绝缘介质刻蚀断开，形成绝缘层11，绝缘层11包括：第一挡墙111、第二挡墙112和第三挡墙113，第一挡墙111围设于半导体层的外侧壁，第一挡墙111至少部分突出于第二半导体层103的表面，第二挡墙112至少部分突设于第二半导体层102表面的中部区域，第三挡墙113位于第二半导体层103表面且位于第二挡墙112的***，第三挡墙113和第二挡墙112间隔开，且间隔距离小于预设阈值，第三挡墙113的边缘和第一挡墙111相连。其中，绝缘层11的厚度可以设置为小于1μm。
最后，沉积金属材料，采用的金属材料可以采用硬度较高且对光的反射率大于预设阈值的金属，硬度较高可以确保形成的电极的结构强度，对光的反射率大于预设阈值可以对射到金属表面的光进行高效的反射；沉积后进行图形化处理，最终形成第一电极12和第二电极13，其中，第一电极12包覆第一挡墙111和第三挡墙113未与半导体层相接触的表面，且第一电极12与第一半导体层101相连，第二电极12包覆第二挡墙112并与第二半导体层103相连。
本发明实施例中，所述对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行掺杂，并扩散至图形化的发光层边缘下方的区域，以使第一半导体层的位于图形化的发光层边缘下方的区域形成为掺杂区域中：
采用离子注入工艺对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行离子注入。
也就是说，本发明实施例通过采用离子注入工艺对保留在衬底上的第一半导体层材料进行掺杂。其中，离子注入工艺中，前驱物中磷的浓度为10％～15％，CVD功率为1500～2000KW，退火温度为800～1000℃，以保证注入的离子扩散至图形化的发光层102边缘下方的区域。上述的掺杂可以是重掺杂(例如n+)。
最后，去除衬底上多余的掺杂材料，保留图形化的发光层102边缘下方的掺杂区域14，第一电极12即通过掺杂区域14与第一半导体层101相连；该部分区域形成为掺杂区域14可以降低第一电极12和第一半导体层101之间的接触电阻，从而提高发光器件的发光效率。
根据本发明实施例的发光器件的制作方法，在制作电极时将半导体层大部分包围起来，利用金属反射照到侧面和底面的光，可以在不增加功率的前提下有效提高发光器件的亮度，从而降低背板功耗。
请参考图5，为本发明实施例提供的发光器件与显示背板键合的示意图。如图5所示，本发明又一方面实施例还提供一种显示面板，所述显示面板包括如上实施例所述的发光器件，发光器件通过第一电极和第二电极与显示背板上的供电焊点进行键合，实现电连接，众多发光器件在显示背板上阵列排布，形成显示面板。由于上述实施例中的发光器件可以利用制作电极的金属将半导体层大部分包围起来，利用金属反射照到侧面和底面的光，可以在不增加功率的前提下有效提高发光器件的亮度，从而降低背板功耗，本发明实施例中的显示面板也对应具有上述有益效果，在此不再赘述。
以上所述是本发明的部分实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种发光器件，其特征在于，包括：半导体层，所述半导体层包括层叠设置的第一半导体层、发光层和第二半导体层，还包括：
绝缘层，所述绝缘层包括：第一挡墙、第二挡墙和第三挡墙，所述第一挡墙围设于所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层的外侧壁，所述第一挡墙至少部分突出于所述第二半导体层的表面，所述第二挡墙至少部分突设于所述第二半导体层表面的中部区域，所述第三挡墙位于所述第二半导体层表面且位于所述第二挡墙的***，所述第三挡墙和所述第二挡墙间隔开，且间隔距离小于预设阈值，所述第三挡墙的边缘和所述第一挡墙相连；
第一电极，所述第一电极包覆所述第一挡墙和所述第三挡墙未与所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层相接触的表面，且所述第一电极与所述第一半导体层相连；
第二电极，所述第二电极包覆所述第二挡墙并与所述第二半导体层相连。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述第一挡墙围设于所述第一半导体层的靠近所述发光层的部分外侧壁、所述发光层以及所述第二半导体层的全部外侧壁；所述第一电极与所述第一半导体层的未被所述第一挡墙包围的部分外侧壁接触连接，所述第一电极与所述第一半导体层的接触区域形成为掺杂区域。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，所述掺杂区域为重掺杂区域。
4.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极采用对光的反射率在90％以上的金属制成。
5.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述第一电极和所述第二电极在所述第二半导体层的表面的正投影占所述第二半导体层的底面面积的90％以上。
6.一种发光器件的制作方法，其特征在于，包括：
在衬底上依次形成第一半导体层、发光层和第二半导体层；
采用构图工艺对所述第一半导体层、发光层和所述第二半导体层进行图形化处理；
沉积绝缘介质并图形化，形成绝缘层，所述绝缘层包括：第一挡墙、第二挡墙和第三挡墙，所述第一挡墙围设于所述第一半导体层、发光层和所述第二半导体层的外侧壁，所述第一挡墙至少部分突出于所述第二半导体层的表面，所述第二挡墙至少部分突设于所述第二半导体层表面的中部区域，所述第三挡墙位于所述第二半导体层表面且位于所述第二挡墙的***，所述第三挡墙和所述第二挡墙间隔开，且间隔距离小于预设阈值，所述第三挡墙的边缘和所述第一挡墙相连；
沉积金属并图形化，形成第一电极和第二电极，所述第一电极包覆所述第一挡墙和所述第三挡墙未与所述第一半导体层、所述发光层和所述第二半导体层相接触的表面，且所述第一电极与所述第一半导体层相连，所述第二电极包覆所述第二挡墙并与所述第二半导体层相连。
7.根据权利要求6所述的制作方法，其特征在于，所述采用构图工艺对所述第一半导体层、发光层和所述第二半导体层进行图形化处理的步骤中，自上而下刻蚀至所述第一半导体层时，在所述衬底上保留部分厚度的第一半导体层，所述制作方法还包括：
对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行掺杂，并扩散至图形化的发光层边缘下方的区域，以使第一半导体层的位于图形化的发光层边缘下方的区域形成为掺杂区域。
8.根据权利要求7所述的制作方法，其特征在于，所述对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行掺杂，并扩散至图形化的发光层边缘下方的区域，以使第一半导体层的位于图形化的发光层边缘下方的区域形成为掺杂区域中：
采用离子注入工艺对保留在所述衬底上的部分厚度的第一半导体层进行离子注入。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述离子注入工艺中，前驱物中磷的浓度为10％～15％，退火温度为800～1000℃。
10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1-5中任一项所述的发光器件。
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