CN113659052B - 一种发光二极管、发光模块及显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及发光二极管技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光模块及显示装置，其中，一种发光二极管，包括外延层，外延层包括第一半导体层、第二半导体层及设于第一半导体层和第二半导体层之间的有源层；第一电极形成在第一半导体层上，第二电极形成在第二半导体层上，发光二极管具有相对的顶边和底边、相对的第一侧边和第二侧边；其中，底边相对顶边更靠近第二电极；第二电极至少包括一个起始部和两个延伸部，两个延伸部呈弧形，两个延伸部从起始部开始延伸，逐渐远离底边并分别逐渐靠近第一侧边和第二侧边；以平行于侧边的一条中心线为基准，延伸部各点的切线与中心线之间均形成不高于90°的夹角，且夹角在延伸方向上逐渐递增。

Description

一种发光二极管、发光模块及显示装置
技术领域
本发明涉及发光二极管技术领域，特别涉及一种发光二极管、发光模块及显示装置。
背景技术
发光二极管，(Light Emitting Diode，简称LED)，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件,在向其施加电流时根据p型半导体结部分和n型半导体结部分处的电子和空穴的复合而产生各种颜色的光的半导体器件,其作为照明器件,相对传统照明器件,发光二极管有相当大优势——寿命长、光效高、无辐射、低功耗、绿色环保。目前LED主要用于显示屏、指示灯、背光源等领域。
目前，LED已被广泛的应用在照明领域，随着应用领域的扩大，对于LED产品特性的要求也日益提升；如何实现长寿命、高可靠度、高光效的统一是亟待解决的问题。如中国专利申请(公开号为CN103972274A)公开的半导体装置，将梳形的N型MOS晶体管用作ESD保护元件，能够使上述梳型的N型MOS晶体管整体均匀地进行动作。根据与配置在外周保护环上的基板电位固定用接触孔的距离调整用作ESD保护元件的N型MOS晶体管的栅电极的L长，由此，构成栅电极的各个梳齿统一地进入骤回动作，能够避免局部的电流集中，获得期望的ESD耐量。
但目前发光二极管的设计，如图1所示，电流容易集中在延伸电极周围附近，电流扩展性不佳，使得延伸电极负载过大，导致发光二极管发光亮度降低且发光亮度不均匀。
发明内容
为解决上述现有技术中第二电极的延伸部负载过大，导致发光亮度不均匀的不足，
第一方面，本发明实施例提供一种发光二极管，包括
外延层，所述外延层包括第一半导体层、第二半导体层及设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；
第一电极形成在所述第一半导体层上；
第二电极形成在所述第二半导体层上；
所述发光二极管具有相对的顶边和底边、相对的第一侧边和第二侧边；
所述第二电极至少包括一个起始部和两个延伸部，所述底边相对所述顶边更靠近所述第二电极的起始部，两个所述延伸部呈弧形，两个所述延伸部从所述起始部开始延伸，逐渐远离底边并分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边；
以平行于侧边的一条中心线为基准，所述延伸部各点的切线与中心线之间均具有不高于90°的夹角，且夹角在延伸方向上逐渐递增。
在一实施例中，所述延伸部具有相对的两侧边，一侧边呈内凹形状朝向所述底边且另一侧边呈凸起形状朝向所述顶边。
在一实施例中，两个所述延伸部从起始部彼此独立延伸。
在一实施例中，所述延伸部横截面的底部宽度是2-10μm。
在一实施例中，所述延伸部末端与所述底边的距离为所述底边和所述顶边之间距离的0.15-0.6倍。
在一实施例中，延伸部末端与其最邻近侧边之间的距离是5-40μm。
在一实施例中，所述延伸部的弧形半径小于等于100μm。
在一实施例中，所述延伸部的曲率半径固定。
在一实施例中，所述延伸部的曲率半径在延伸方向上逐渐增大。
在一实施例中，所述起始部位于中心线上。
在一实施例中，所述第一电极位于中心线上。
在一实施例中，所述第一电极包括起始部和延伸部，所述第一电极的起始部位于中心线上。
在一实施例中，所述发光二极管还包括一绝缘层，以及绝缘层上的第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别填充所述绝缘层上设置的开口以接触所述第一电极和所述第二电极。
第二方面，本发明实施例提供一种发光二极管，包括
外延层，所述外延层包括第一半导体层、第二半导体层及设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；
第一电极形成在所述第一半导体层上；
第二电极形成在所述第二半导体层上；
所述发光二极管具有相对的顶边和底边、相对的第一侧边和第二侧边；
其中，所述底边相对所述顶边更靠近所述第二电极；
所述第二电极至少包括一个起始部和从起始部延伸的两个延伸部，所述底边相对所述顶边更靠近所述第二电极的起始部，两个所述延伸部逐渐远离底边并分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边；每个所述延伸部为直线电极与直线电极的组合或弧形电极与直线电极的组合；
以平行于侧边的一条中心线为基准，两个所述延伸部具有：弧形部分各点的切线与中心线之间、各直线部分与中心线之间均具有不超过90°的夹角，且所述夹角在延伸方向上逐渐递增。
在一实施例中，所述延伸部具有相对的两侧边，一侧边呈内凹形状朝向所述底边且另一侧边呈凸起形状朝向所述顶边。
在一实施例中，所述延伸部横截面的底部宽度是2-10μm。
在一实施例中，所述延伸部末端与所述底边的距离为所述底边和所述顶边之间距离的0.15-0.6倍。
在一实施例中，延伸部末端与其最邻近侧边之间的距离是5-40μm。
在一实施例中，每个所述延伸部为多段直线电极的组合，若干所述直线电极依次连接；每段直线电极与中心线之间的所述夹角在延伸方向上逐渐递增。
在一实施例中，每个所述延伸部为弧形电极和直线电极的组合，两个延伸部的弧形电极从所述起始部分别朝向第一侧边和第二侧边延伸，所述直线电极连接所述弧形电极末端，且直线电极与中心线的所述夹角大于等于弧形电极末端与中心线的所述夹角，直线电极末端与底边之间距离大于等于直线电极首端与底边之间的距离。
在一实施例中，每个所述延伸部为弧形电极和直线电极的组合，两个延伸部的直线电极从所述起始部分别朝向第一侧边和第二侧边延伸，且各直线电极末端连接一弧形电极，两个弧形电极分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边；
直线电极末端与底边的距离大于直线电极首端与底边之间的距离，直线电极与中心线的所述夹角小于等于弧形电极首端与中心线的所述夹角。
在一实施例中，每个所述延伸部为弧形电极和直线电极的组合，每个延伸部中的所述直线电极包括第一直线电极和第二直线电极，每个延伸部中的所述弧形电极分别与所述第一直线电极和所述第二直线电极电连接。
在一实施例中，两个第一直线电极从所述起始部分别朝向第一侧边和第二侧边延伸，两个所述第二直线电极末端分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边。
在一实施例中，第一直线电极末端与底边的距离大于第一直线电极首端与底边之间的距离，第二直线电极末端与底边之间距离大于等于第二直线电极首端与底边之间的距离；
第一直线电极与中心线的所述夹角、弧形电极各点的切线与中心线的所述夹角、第二直线电极与中心线的所述夹角在延伸方向上依次递增。
在一实施例中，所述起始部位于所述中心线上。
在一实施例中，所述第一电极位于所述中心线上。
在一实施例中，所述发光二极管还包括一绝缘层，以及绝缘层上的第一焊盘电极和第二焊盘电极，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别填充所述绝缘层上设置的开口以接触所述第一电极和所述第二电极。
第三方面，本发明实施例提供一种发光模块，采用如上所述的发光二极管。
第四方面，本发明实施例提供一种显示装置，包括如上所述的发光模块。
在一实施例中，所述显示装置为背光显示装置或RGB显示装置。
基于上述，与现有技术相比，本发明提供的发光二极管，通过呈弧形状的延伸电极，避免电流集中，不仅能够更好的扩展电流使电流扩散分布分散，还能改善静电放电能力和饱和电流稳定性，使发光二极管芯片发光均匀，更进一步提高了发光二极管芯片的发光亮度和可靠性。
本发明的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
图1为本发明提供的现有技术中延伸电极的示意图；
图2为本发明一实施例提供的发光二极管结构的剖面示意图；
图3为本发明一实施例提供的发光二极管的俯视结构示意图；
图4为本发明一实施例提供的延伸部与底边距离的俯视结构示意图；
图5为本发明一实施例提供的延伸部与侧边距离的俯视结构示意图；
图6为本发明一实施例提供的两个延伸部之间间距的俯视结构示意图；
图7为本发明一实施例提供的弧形电极与中心线夹角的示意图；
图8为本发明一实施例提供的弧形状的延伸部抗静电能力示意图；
图9为本发明一实施例提供的弧形状的延伸部饱和电流示意图；
图10为本发明一实施例提供的直线电极组成延伸部的俯视结构示意图；
图11为本发明一实施例提供的直线电极组成延伸部与中心线夹角的示意图；
图12为本发明一实施例提供的弧形电极与直线电极组成延伸部的俯视结构示意图；
图13为本发明一实施例提供的弧形电极与直线电极组成延伸部与中心线夹角的示意图；
图14为本发明另一实施例提供的弧形电极与直线电极组成延伸部的俯视结构示意图；
图15为本发明另一实施例提供的弧形电极与直线电极组成延伸部与中心线夹角的示意图；
图16为本发明另一实施例提供的弧形电极与直线电极组成延伸部的俯视结构示意图；
图17为本发明另一实施例提供的弧形电极与直线电极组成延伸部与中心线夹角的示意图；
图18为本发明一实施例提供的发光装置的示意图。
附图标记：
10衬底 20第一半导体层 21有源层
22第二半导体层 23电流扩展层 24电流阻挡层
30第一电极 31第二电极 31a起始部
31b第一延伸部 31c第二延伸部 31d弧形电极
31e直线电极 31f第一直线电极 31g第二直线电极
40绝缘层 41第一通孔 42第二通孔
50第一焊盘电极 51第二焊盘电极 100支架
200倒装发光二极管
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中的附图，对本发明实施例中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一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本发明不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；
本发明所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本发明所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本发明的限制；应进一步理解，本发明所使用的术语应被理解为具有与这些术语在本说明书的上下文和相关领域中的含义一致的含义，并且不应以理想化或过于正式的意义来理解，除本发明中明确如此定义之外。
图2为本发明一实施例提供的发光二极管结构的剖面示意图，如图2所示，本发明一实施例提供的一种发光二极管，包括外延层，外延层的厚度通常可以是2-6μm，外延层包括第一半导体层20、第二半导体层22及设于第一半导体层20和第二半导体层22之间的有源层21；第一半导体层20、有源层 21和第二半导体层22由下至上依次层叠在衬底10上。
图3是本发明一实施例提供的发光二极管结构示意图，如图3所示，在一实施例中，发光二极管芯片可以是为长方形的发光二极管芯片，发光二极管芯片可具有相对的顶边A和底边C、相对的第一侧边B和第二侧边D，发光二极管芯片的第一侧边B或第二侧边D的长度不超过顶边A或底边C长度的 2倍。
可选的，发光二极管芯片的类型可以是倒装发光二极管芯片，衬底10可为绝缘性基板或导电性基板。衬底10可为用以使外延层生长的生长基板，优选蓝宝石衬底；蓝宝石衬底具有相对的两面侧，其中下面侧作为出光面，上面侧堆叠有外延层。
衬底10可包括形成在其上表面的至少一部分区域的多个突出部(图未示出)，衬底10的多个突出部可形成为规则或不规则的图形，可为包括形成在上表面的多个突出部的图形化蓝宝石(Patterned sapphire substrate，PSS)，衬底10上表面上的多个突出部图形可采用图形压印、干法蚀刻或者湿法蚀刻制作，突出部与衬底10本体可为相同的材料，例如蓝宝石材料，突出部与衬底10本体可为不相同的材料，例如Al2O3、SiO、SiO2、Si3N4或ZnO2等低折射率材料层，可以对外延层的辐射的光产生反射效果，或者采用多种材料的叠置和/或其他方式的组合，突出部对光也具有散射作用，促进光从侧面引出，可提高发光二极管芯片的出光效率；
同时，可以通过调控衬底图形形状或者尺寸提升整体发光二极管芯片的出光效率，衬底10上突出部的形状包括平台、圆锥、三角锥、六角锥、类圆锥、类三角锥或类六角锥，但本公开实施例并非以此为限，衬底10上突出部的高度通常是1-3μm，较佳地衬底10上突出部的高度在1.5μm以上，例如，1.8-2.2μm。
如图2所示，外延层位于衬底10上，外延层的下表面面积可小于衬底10上表面的面积沿外延层的外缘露出衬底10的上表面，衬底10上表面的多个突出部中的一部分位于外延层与衬底10之间，未由外延层覆盖的多个突出部露出在外延层的周边；由此，可减少发光二极管芯片的制造过程中的弯曲(bowing)，防止因弯曲引起的外延层损伤而提高发光二极管芯片制造产率，另外，还可减小外延层的应力，因此可将衬底10的厚度加工地更薄。
在一实施例中，外延层中的第一半导体层20、有源层21与第二半导体层22可通过磊晶成长制程形成于衬底10之上；作为示例，磊晶成长制程可包含金属有机化学气相沉积(metal organic chemical vapor deposition，简称MOCVD)、氢化物气相磊晶法(hydridevapor phase epitaxy,简称HVPE)、分子束磊晶法(molecular beam epitaxy,简称MBE)、其他适用的方法或其组合，但本公开实施例并非以此为限。
作为示例，第一半导体层20可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化锌(ZnSe)或Ⅲ-Ⅴ氮族化合物材料(例如，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝铟镓(AlInGaN))，且第一半导体层20还可包含硅(Si)或锗(Ge)等掺杂物，但本公开实施例并非以此为限。在本公开的实施例中，第一半导体层20可以是单层或多层结构。
在一实施例中，有源层21设置于第一半导体层20之上，依据有源层21的材料，当外延层的材料为AlInGaP系列时，有源层21可发出波长介于610nm及650nm之间的红光，或是波长介于530nm 及570nm之间的黄光。当外延层的材料为InGaN系列时，有源层21可发出波长介于400nm及490nm 之间的蓝光、深蓝光，或是波长介于490nm及550nm之间的绿光；当外延层的材料为AlGaN系列时，有源层21可发出波长介于250nm及400nm之间的紫外光；
在一实施例中，有源层21可包含至少一无掺杂(undoped)半导体层或是至少一低掺杂层。作为示例，有源层可以是一量子阱(quantum well,QW)层，借由增加电子空穴碰撞机率，因而增加电子空穴结合率与发光效率，其可包含氮化铟镓(indium galliumnitride,InxGa1-xN)或氮化镓(gallium nitride,GaN)，但本公开实施例并非以此为限。在一实施例中，有源层21可为单异质结构(single heterostructure,SH)，双异质结构(double heterostructure,DH)，双侧双异质结构(double-sidedouble heterostructure,DDH)，或多层量子阱结构(multi-quantumwell,MQW)，但本公开实施例并非以此为限。
第二半导体层22设置于有源层21之上。在一实施例中，第二半导体层22的掺杂为P型。作为示例，第二半导体层22可包含Ⅱ-Ⅵ族材料(例如，硒化锌(ZnSe))或Ⅲ-Ⅴ氮族化合物材料(例如，氮化镓(GaN)、氮化铝(AlN)、氮化铟(InN)、氮化铟镓(InGaN)、氮化铝镓(AlGaN)或氮化铝铟镓(AlInGaN))，且第二半导体层22可包含镁(Mg)、碳(C)等掺杂物，但本公开实施例并非以此为限。在本公开的实施例中，第二半导体层22可以是单层或多层结构。
外延层包括光学特性，例如发光角度或波长分布，以及电学特性，例如正向电压或向电流。在一实施例中，第一半导体层20和第二半导体层22所用材料的掺杂类型可为N型或P型，两者具有不同的导电型态、电性、极性或依掺杂的元素以提供电子或空穴。外延层可以是氮化镓基外延层或者砷化镓基外延层，通过有源层21的材料选择，可以提供380～700nm之间的发光辐射,例如蓝光、绿光或者红光的单一峰值波长的光。
在一实施例中，在形成第一半导体层20之前，可将一缓冲层(图未示出)形成于衬底上表面上，以改善衬底10与氮化物外延层之间的晶格不匹配。缓冲层可由氮化镓(GaN)系列的材料，例如氮化镓和氮化铝镓、或氮化铝(AlN)系列的材料例如氮化铝构成；
缓冲层可以是单层或多层；缓冲层可以通过金属有机化学气相沉积(metalorganic chemical vapor deposition,MOCVD)、分子束磊晶法(molecular beam epitaxy,MBE)或物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)来形成；物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，PVD)包括溅镀(sputter)法，例如反应性溅镀法，或蒸镀法，例如电子束蒸镀法或热蒸镀法。
在一实施例中，缓冲层包括氮化铝(AlN)缓冲层，并由溅镀(sputter)法形成，氮化铝(AlN)缓冲层形成在具有图形化表面的一衬底上；溅镀(sputter)法可形成具有高均匀性的致密缓冲层，因此氮化铝(AlN)缓冲层可共形地沉积在衬底的突出部的图形化表面上。
在一实施例中，第一半导体层20设置于衬底10上表面上，亦或者形成于缓冲层上，第一半导体层20为N型电性的半导体层，第二半导体层22为P型电性的半导体层，有源层21形成在第一半导体层20和第二半导体层22之间，电子与空穴于一电流驱动下在有源层21内复合，并将电能转换成光能以发出一光线，通过改变发光外延层的一层或多层的物理及化学组成以调整发光二极管芯片所发出光线的波长。
在一实施例中，可将一电流扩展层23形成于第二半导体层22之上，其作用在于可以引导电流从第二电极31更均匀地注入到第二半导体层22。在一实施例中，电流扩展层23可采用透明导电材料；通过使用导电性氧化物的电流扩展层，可以提高发光二极管芯片的可靠性。
作为示例，透明导电材料可包含铟锡氧化物(indium tin oxide，ITO)、锌铟氧化物(indium zinc oxide，IZO)、氧化铟(indium oxide，InO)、氧化锡(tin oxide，SnO)、镉锡氧化物(cadmium tin oxide，CTO)、锡锑氧化物(antimony tin oxide，ATO)、铝锌氧化物(aluminum zinc oxide，AZO)、锌锡氧化物(zinc tin oxide，ZTO)、氧化锌掺杂镓(galliumdoped zinc oxide，GZO)、氧化铟掺杂钨(tungsten doped indium oxide， IWO)或者氧化锌(zinc oxide，ZnO)，但本公开实施例并非以此为限。
在一实施例中，电流扩展层23可通过一沉积制程形成于第二半导体层22之上。作为示例，沉积制程可包含化学气相沉积(chemical vapor deposition,CVD)、原子层沉积(atomic layer deposition,ALD)、其他适用的方法或其组合，但本公开实施例并非以此为限。在本公开的实施例中，电流扩展层23可以是单层或多层，例如，当电流扩展层23包含多层副层时，电流扩展层23可为布拉格反射镜(DBR)结构。
在一实施例中，外延层还包括电极台面，为建立第一电极30和第一半导体层20的电连接，使一部分的第二半导体层22及有源层21被移除，及露出部分第一半导体层20形成台面，为形成台面移除的厚度通常为1-2μm。
第一电极30形成在第一半导体层20上，第一电极30包括欧姆接触到第一半导体层20的金属层，第一电极30的形状可以包括圆形、马蹄形或者椭圆形等，第一电极位于顶边A边缘，对于长方形芯片来说，第一电极30位于短边边缘，较佳地，第一电极可以考虑省略延伸部，以有效地保证发光面积更大化，或者第一电极30也可具有延伸部，第一电极延伸部位于第一电极30两侧且与顶边A 平行并相对靠近顶边A。
第二电极31形成在第二半导体层22上，与第二半导体层22形成欧姆接触，在一实施例中，第二电极31位于电流扩展层23之上与电流扩展层23接触；作为示例，第一电极30可以为N电极，第二电极31可以为P电极；第一电极30和第二电极31是金属电极，例如，镍、金、铬、钛、铂、钯、铑、铱、铝、锡、铟、钽、铜、钴、铁、钌、锆、钨、钼及其一种或其组合。
在一实施例中，第一电极30和第二电极31均分别包括接触层、反射层、阻挡层和顶部黏附层，接触层优选为铬，反射层优选为铝，阻挡层优选为钛或者铂或者镍或其组合，顶部黏附层优选为钛，用于黏附其上表面的绝缘层。
绝缘层40位于第二半导体层22之上、第一半导体层20的台面之上以及外延层的侧壁之上，且绝缘层40位于电流扩展层23、第一电极30和第二电极31之上，绝缘层40还可以覆盖在外延层周围的衬底表面上。
绝缘层40根据涉及的位置具有不同的功效，例如覆盖外延层侧壁用于防止导电材料泄露电连通第一半导体层20和第二半导体层22，减少发光二极管芯片的短路异常，但本公开实施例并非以此为限。
在一实施例中，绝缘层40的材料包含非导电材料。非导电材料优选地为无机材料或是介电材料。无机材料包含硅胶(Silicone)或玻璃(Glass)。介电材料包含氧化铝(Al2O3)、氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)、氧化钛(TiOx)、或氟化镁(MgFx)可以是电绝缘材料。例如，绝缘层40可以是二氧化硅、氮化硅、氧化钛、氧化钽、氧化铌、钛酸钡或者其组合，其组合例如可以是两种材料重复堆叠形成的布拉格反射镜(DBR)。
在一实施例中，绝缘层40上至少具有第一通孔41和第二通孔42，第一焊盘电极50和第二焊盘电极51形成在绝缘层40上，并且第一焊盘电极50及第二焊盘电极51填充绝缘层40上的第一通孔 41与第二通孔42以分别与第一电极30和第二电极31电连接。
第一焊盘电极50和第二焊盘电极51的形状可以是方形，但本公开实施例并非以此为限；第一焊盘电极50和第二焊盘电极51可在同一工艺中利用相同材料一并形成，因此可具有相同的层构造，第一焊盘电极50和第二焊盘电极51可以是方形的金属层；作为示例，第一焊盘电极50可以为N焊盘电极，第二焊盘电极51可以为P焊盘电极。
第一焊盘电极50和第二焊盘电极51自下至上可包括黏附层、反射层、应力缓冲层、共晶层以及表层，其中，黏附层优选为铬或者钛层，其用于第一焊盘电极50和第二焊盘电极51与绝缘层40 的黏附；反射层优选为铝层，应力缓冲层可以是钛/铝/钛/铝/钛/铝的重复叠层。
共晶层可以为镍层与铂层的组合，或者更优选的共晶层为镍层，镍层能够保证足够的共晶能力，但其应力较大，因此需要前述中的应力缓冲层，且镍层为了保证足够的共晶能力以较小的应力，较佳地，镍层的集合厚度为550-750纳米之间；表层可以是锡层或者金锡层或者金层。
当提供电压于第一焊盘电极50和第二焊盘电极51时，电流从第二焊盘电极51通过外延层流向第一焊盘电极50，并且横向分布于外延层的磊晶结构中，使其发生光电效应而产生光子，有源层21 根据材料和工艺条件的不同可以具有不同波长的激发出光。
其中，N型半导体层会产生自由电子，而P型半导体层会一定浓度的空穴，电子空穴在电场作用下在有源层多量子阱中结合，造成能阶被降低，并以光子形式释放能量而发光，以在整个表面上产生发光状态。
另外，包括图1以及涉及本发明的实施例，如图3至图6、图10、图12、图14、图16所示，均需要将一电流阻挡层24形成于第二半导体层22至上，其作用是用于阻挡第二电极31与第二半导体层22之间电流的垂直纵向传输，利于第二电极31通过电流扩展层23水平传输出去；较佳地，电流阻挡层24与绝缘层40的材料一致。
电流阻挡层24呈完整的一块状或者多个不连续的块状，位置与第二电极31的位置相同，并且优选的电流阻挡层24的形状与第二电极31的形状相同。
电流阻挡层24的宽度宽于第二电极31的宽度，较佳地，电流阻挡层24的宽度以相对于第二电极31的延伸部的两侧边分别加宽至少两微米，电流阻挡层24的宽度相对于第二电极31的宽度共加宽至少4微米。
电流具有良好的扩展，能够促进发光均匀，提升发光亮度，为了避免电流集中于第二电极，更好的扩展电流使电流扩散分布分散，提高电流的扩展性能以及静电放电能力和饱和电流稳定性的改善，更考虑到发光二极管芯片的发光亮度，发光二极管芯片发光均匀，以及发光二极管芯片的可靠性。
第一方面，本发明提供一种发光二极管中，第二电极31至少包括一个起始部31a和两个延伸部，两个延伸部呈弧形，两个所述延伸部从所述起始部31a开始延伸，逐渐远离底边C并分别逐渐靠近所述第一侧边B和第二侧边D，以平行于侧边的一条中心线M为基准，所述延伸部各点的切线与中心线M之间均形成不高于90°的夹角，且所述夹角在延伸方向上逐渐递增。
具体地，如图3至图7所示，第二电极31至少包括一个起始部31a和两个延伸部，其中，第二电极31的起始部31a通过绝缘层40的第二通孔42与第二焊盘电极51电连接；第二电极31相对顶边A更靠近底边C，第二电极31的起始部31a位于发光二极管的中心线M上。
如图3至图7所示，从外延层远离衬底10的一侧俯视发光二极管芯片，两个延伸部均呈弧形，两个延伸部从起始部31a彼此独立的延伸出去，两个延伸部从起始部31a远离底边C延伸并分别逐渐靠近第一侧边B和第二侧边D，弧形状的两个延伸部可以是呈八字形对称设置，确保得到良好的电流扩散。
具体地，第一延伸部31b逐渐靠近第一侧边B，第二延伸部31c逐渐靠近第二侧边D，如图7所示，在第一延伸部31b和第二延伸部31c的延伸方向上，以垂直底边C且平行于侧边的中心线M 为基准，弧形电极31d各点的切点与中心线具有不超过90°的夹角θ1、θ2...θx，并且夹角θ1、θ2...θx 在延伸方向上逐渐递增，其中夹角最大可以是90°。
如图6所示，也可以定义底边C至顶边A的方向为Y方向，两个延伸部在同一水平线上的间距 Z1、Z2、Z3...Zn沿Y方向逐渐增加；作为示例，以底边C为基准，与底边C距离相同的第一延伸部31b和第二延伸部31c视为在同一水平线上，第一延伸部31b与第二延伸部31c之间的间距为Z，沿着Y方向，Z1、Z2、Z3...Zn逐渐增加。
如图3至图6所示，每个延伸部具有相对的两侧边，其中一侧边呈内凹形状朝向底边C且另一侧边呈凸起形状朝向顶边A，基于本发明的设计，第一电极30省略延伸部，第一电极30和第二电极31的起始部31a均位于中心线M上，弧形状的延伸部位于第二电极31的起始部31a和第一电极 30之间并且自起始部31a开始独立延伸。
延伸部为弧形的形状能够同时考虑到顶边A与底边C、第一侧边B与第二侧边D之间的电流扩展需求，并且搭配电流扩展层23，可以促进电流在水平面上各个方向的传输，促进电流在第二半导体层22上表面的电流扩展，使发光二极管发光均匀并提升发光亮度。
ESD静电放电(英文名称Electrostatic Discharge，简称ESD)耐受电压可用于评估发光二极管芯片可能被静电损坏(击穿，爆点等)的几率，延伸部为弧形的形状还可以提高发光二极管的抗静电能力，如图8所示，本发明提供的发光二极管抗静电能力远高于现有技术中发光二极管抗静电能力。
如图9所示，随着电流的增加，现有技术中发光二极管的发光功率逐渐低于本发明中发光二极管的发光功率，可见，延伸部为弧形的形状还能使饱和电流稳定性得到良好的改善，进一步地提升发光二极管芯片的可靠性。
同时，控制延伸部的半径可以获得更好的电流扩展，另外抗静电能力和饱和电流也可以得到改善，更考虑发光二极管芯片的可靠性，延伸部的半径小于等于100μm，弧形状延伸部的半径随着延伸部的长度变化或发光二极管芯片的尺寸大小变化而改变，例如，延伸部的半径可以是小于等于100μm；例如，100μm、99.99μm、99.98μm、99.97μm...等。
在一实施例中，弧形电极的曲率半径也可以根据电流扩展的均匀性进行调整，例如，延伸部的曲率半径可以是固定不变的；或者延伸部的曲率半径也可以是在延伸部的延伸方向上逐渐增大的。
在一实施例中，延伸部的底部宽度可以是2-10μm，即延伸部的横截面可以是梯形，横截面底部宽度可以是2-10μm。
优选地，延伸部在延伸方向上是底部宽度固定不变的，并且延伸部的末端具有一个局部宽度加放大部，用于防止ESD爆点。
另外，为了保证电流均匀性，较佳地，每个延伸部从起始部31a开始彼此独立延伸，延伸部末端与与底边C之间距离为顶边A与底边C之间距离的0.15-0.6倍；如图3、图4所示，作为示例，顶边A与底边C之间的距离为H，延伸部末端与底边C之间的距离为H1，则H1的范围是0.15H-0.6H；例如，0.16H、0.17H....0.58H、0.59H等。
在一实施例中，如图3、图5所示，延伸部越长能获得更好的电流扩展，提升发光二极管芯片的抗静电能力，但为了防止延伸部末端产生的ESD爆点，导致发光二极管芯片失效，延伸部末端与其最邻近的侧边之间的距离不能太近，较佳地，延伸部末端与其最邻近侧边之间的距离d范围是5-40μm。
具体地，如图3、图5所示，第一延伸部31b末端与其最邻近的第一侧边B的距离d1是5-40μm，第二延伸部31c末端与其最邻近的第二侧边D的距离d2是5-40μm。例如，5.01μm、5.02μm、 5.03μm....39.97μm、39.98μm、39.99μm等。
作为示例，两个延伸部从起始部31a延伸，顶边A与底边C之间的距离为H，延伸部末端与底边C之间的距离H1范围是的范围是0.6H；第一延伸部31b末端与其最邻近第一侧边B的距离d1是 5μm，第二延伸部31c末端距离与其最邻近第二侧边D的距离d2是5μm；延伸部的半径可以是100μm；更长的延伸部可以得到更好的电流扩展使电流扩散分布分散，提升发光二极管芯片的抗静电能力，改善饱和电流的稳定性，促进发光均匀，提升发光亮度。
第二方面，本发明提供的一种发光二极管中，第二电极31包括一个起始部31a和从起始部31a 延伸的两个延伸部，两个延伸部逐渐远离底边C并分别靠近第一侧边B和第二侧边D，两个所述延伸部为非直线型，每个所述延伸部为直线电极31e与直线电极31e的组合或弧形电极31d与直线电极 31e的组合；
以平行于侧边的一条中心线M为基准，两个延伸部具有：弧形部分各点的切点与中心线的夹角、直线部分与中心线的夹角均不超过90°，且夹角在延伸方向上逐渐递增。
具体地，两个延伸部逐渐远离底边C并分别靠近第一侧边B和第二侧边D，如图11、图13、图15、图17所示，在延伸部的延伸方向上，以垂直底边C且平行于侧边的中心线M为基准，弧形部分各点的切点与中心线、直线部分与中心线具有不超过90°夹角θ1、θ2...θx，且夹角θ1、θ2...θx 在延伸方向上逐渐递增，其中夹角最大可以是90°。
如图10至图17所示，每个延伸部具有相对的两侧边，其中一侧边呈内凹形状朝向底边C且另一侧边呈凸起形状朝向顶边A，基于本发明实施例的设计，第一电极30省略延伸部，第一电极30 和第二电极31的起始部31a均位于中心线M上，两个延伸部位于第二电极31的起始部31a和第一电极30之间并且自起始部31a延伸。
延伸部的底部宽度可以是2-10μm，即延伸部的横截面可以是梯形，横截面底部宽度可以是 2-10μm。
为了保证电流均匀性，较佳地，延伸部末端与底边C之间距离为顶边A与底边C之间距离的0.15-0.6倍。
另外，延伸部越长能获得更好的电流扩展，提升发光二极管芯片的抗静电能力，但为了防止延伸部末端产生的ESD爆点，导致发光二极管芯片失效，延伸部末端与其最邻近的侧边之间的距离不能太近，较佳地，延伸部末端与其最邻近侧边之间的距离d范围是5-40μm。
在一实施例中，如图10、图11所示，从外延层远离衬底10的一侧俯视发光二极管芯片，两个延伸部从起始部31a彼此独立延伸，每个延伸部为多段直线电极31e与直线电极31e的组合，若干直线电极31e依次连接且每段直线电极31e与中心线M的夹角在延伸方向上逐渐递增；如图11所示，以底边 C的中心线M为基准，每段直线电极31e与中心线M的夹角θ1、θ2、θ3...θx在延伸方向上逐渐递增。
在一实施例中，如图12、图13所示，从外延层远离衬底10的一侧俯视发光二极管芯片，每个延伸部为弧形电极31d和直线电极31e的组合，两个延伸部的弧形电极31d从起始部31a分别朝向第一侧边B和第二侧边D彼此独立延伸；直线电极31e与弧形电极31d末端电连接，两个直线电极31e末端分别逐渐靠近第一侧边B和第二侧边D，以底边C为基准，直线电极31e末端与底边C之间距离大于等于直线电极31e首端与底边C之间的距离；
直线电极31e与中心线M的夹角大于等于弧形电极31d末端与中心线M的夹角，如图13所示，以底边C的中心线M为基准，弧形电极31d各点的切点与中心线M的夹角、直线电极31e与中心线M 的夹角θ1、θ2、θ3...θx在延伸方向上逐渐递增，其中，直线电极31e与中心线M的夹角θx大于等于弧形电极31d末端与中心线M的夹角θ3，直线电极31e与中心线夹角θx最大可以是90°。
在一实施例中，如图14、15所示，从外延层远离衬底10的一侧俯视发光二极管芯片，每个延伸部为弧形电极31d和直线电极31e的组合，两个直线电极31e从起始部31a分别朝向第一侧边B和第二侧边D彼此独立延伸，以底边C为基准，直线电极31e末端与底边C的距离大于直线电极31e首端与底边C之间的距离。
如图14、图15所示，两个直线电极31e末端均连接一弧形电极，两个弧形电极31d分别逐渐靠近第一侧边B和第二侧边D，直线电极31e与中心线M的夹角小于等于弧形电极31d首端与中心线M的夹角；如图15所示，以底边C的中心线M为基准，直线电极31e与中心线M的夹角、弧形电极31d 各点的切点与中心线M的夹角θ1、θ2、θ3...θx在延伸方向上逐渐递增，其中，直线电极31e与中心线 M的夹角θ1小于等于弧形电极31d首端与中心线的夹角θ2。
在一实施例中，如图16、图17所示，从外延层远离衬底10的一侧俯视发光二极管芯片，每个延伸部为弧形电极31d和直线电极31e的组合，每个延伸部中的直线电极31e包括第一直线电极31f和第二直线电极31g，每个延伸部中的弧形电极31d分别与第一直线电极31f和第二直线电极31g电连接。
具体地，两个第一直线电极31f从起始部31a分别朝向第一侧边B和第二侧边D彼此独立延伸，第一直线电极31f末端与底边C的距离大于第一直线电极31f首端与底边C之间的距离；两个第二直线电极31g末端分别逐渐靠近第一侧边B和第二侧边D，第二直线电极31g末端与底边C之间距离大于等于第二直线电极31g首端与底边C之间的距离。
如图17所示，以底边C的中心线M为基准，第一直线电极31f与中心线M的夹角、弧形电极31d 各点的切线与中心线M的夹角、第二直线电极31g与中心线M的夹角θ1、θ2、θ3...θx在延伸方向上逐渐递增；其中，第一直线电极31f与中心线M的夹角θ1小于等于弧形电极31d首端与中心线的夹角θ2，第二直线电极31g与中心线M的夹角θx大于等于弧形电极31d末端与中心线的夹角θ3，第二直线电极31g与中心线M的夹角θx最大可以是90°。
第三方面，本发明提供一种发光模块，采用如上述所述的发光二极管。
具体地，本发明提供的发光二极管可以是一种倒装发光二极管，第一焊盘电极50和第二焊盘电极 51可采用锡膏材料通过回流焊、高温处理工艺连接至其它的应用型电路基板，并制作成发光装置，例如背光显示或者RGB显示屏。
第四方面，本发明提供一种发光装置，该发光装置可以是显示装置，例如背光显示装置，或者可以是RGB显示屏，例如电视、手机、面板、电脑、室外显示屏。不管是背光显示装置或者RGB显示屏，该发光装置均包括一个支架，以及固定在支架上的本申请的倒装发光二极管，支架包括但不限于仅仅可以是COB支架或者COG支架，也可以是SMD支架等等。
具体地，如图18所示，发光装置包括支架100、固定在支架100上的倒装发光二极管200，本实施例中倒装发光二极管200可以是上述实施例中的发光二极管。
较佳地，支架100可选的为平面型，或者，支架100上用于安装有倒装发光二极管200的区域周围设置有反射杯，该反射杯限定出用于容纳倒装发光二极管200的空间。
支架100上包括不同极性的金属电极和金属层，倒装发光二极管200中第一焊盘电极50同时与金属电极连接，或者第二焊盘电极51同时与金属层连接。支架上100的金属电极和金属层与例如导电锡膏以及加热回流焊工艺与第一焊盘电极50、第二焊盘电极51共晶连接。
较佳的，倒装发光二极管200应用于背光显示或者RGB显示屏，小尺寸的倒装发光二极管200以数百颗或者数千颗或者数万颗的数量集成式的安装在应用基板或者封装基板上，形成背光显示装置或者 RGB显示装置的发光光源部分。
基于上述，与现有技术相比，本发明提供的发光二极管，通过呈弧形状的延伸电极，避免电流集中，不仅能够更好的扩展电流使电流扩散分布分散，还能改善静电放电能力和饱和电流稳定性，使发光二极管芯片发光均匀，更进一步提高了发光二极管芯片的发光亮度和可靠性。
另外，本领域技术人员应当理解，尽管现有技术中存在许多问题，但是，本发明的每个实施例或技术方案可以仅在一个或几个方面进行改进，而不必同时解决现有技术中或者背景技术中列出的全部技术问题。本领域技术人员应当理解，对于一个权利要求中没有提到的内容不应当作为对于该权利要求的限制。
尽管本文中较多的使用了诸如衬底、第一半导体层、有源层、第一电极、第二电极、起始部、延伸部、第一通孔和第一焊盘电极等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的；本发明实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (27)

1.一种发光二极管，其特征在于：包括
外延层，所述外延层包括第一半导体层、第二半导体层及设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；
第一电极形成在所述第一半导体层上；
第二电极形成在所述第二半导体层上；
绝缘层，位于第一电极和第二电极之上，绝缘层具有第一通孔和第二通孔；
第一焊盘电极和第二焊盘电极位于绝缘层上，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别填充所述绝缘层上设置的第一通孔和第二通孔以接触所述第一电极和所述第二电极；
所述发光二极管具有相对的顶边和底边、相对的第一侧边和第二侧边；
所述第二电极至少包括一个起始部和两个延伸部，所述底边相对所述顶边更靠近所述第二电极的起始部，两个所述延伸部呈弧形，两个所述延伸部从所述起始部开始延伸，逐渐远离底边并分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边；第二电极的起始部通过绝缘层的第二通孔与第二焊盘电极电连接；两个所述延伸部位于第二电极的起始部和第一电极之间并且从起始部彼此独立延伸；
以平行于侧边的一条中心线为基准，所述延伸部各点的切线与中心线之间均具有不高于90°的夹角，且夹角在延伸方向上逐渐递增。
2.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部具有相对的两侧边，一侧边呈内凹形状朝向所述底边且另一侧边呈凸起形状朝向所述顶边。
3.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部横截面的底部宽度是2-10μm。
4.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部末端与所述底边的距离为所述底边和所述顶边之间距离的0.15-0.6倍。
5.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：延伸部末端与其最邻近侧边之间的距离是5-40μm。
6.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部的弧形半径小于等于100μm。
7.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部的曲率半径固定。
8.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部的曲率半径在延伸方向上逐渐增大。
9.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述起始部位于中心线上。
10.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一电极位于中心线上。
11.根据权利要求1所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一电极包括起始部和延伸部，所述第一电极的起始部位于中心线上。
12.一种发光二极管，其特征在于：包括
外延层，所述外延层包括第一半导体层、第二半导体层及设于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间的有源层；
第一电极形成在所述第一半导体层上；
第二电极形成在所述第二半导体层上；
绝缘层，位于第一电极和第二电极之上，绝缘层具有第一通孔和第二通孔；
第一焊盘电极和第二焊盘电极位于绝缘层上，所述第一焊盘电极和所述第二焊盘电极分别填充所述绝缘层上设置的第一通孔和第二通孔以接触所述第一电极和所述第二电极；
所述发光二极管具有相对的顶边和底边、相对的第一侧边和第二侧边；
其中，所述底边相对所述顶边更靠近所述第二电极；
所述第二电极至少包括一个起始部和从起始部延伸的两个延伸部，所述底边相对所述顶边更靠近所述第二电极的起始部，两个所述延伸部逐渐远离底边并分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边；每个所述延伸部为直线电极与直线电极的组合或弧形电极与直线电极的组合；第二电极的起始部通过绝缘层的第二通孔与第二焊盘电极电连接；两个所述延伸部位于第二电极的起始部和第一电极之间并且从起始部彼此独立延伸；
以平行于侧边的一条中心线为基准，两个所述延伸部具有：弧形部分各点的切线与中心线之间、各直线部分与中心线之间均具有不超过90°的夹角，且所述夹角在延伸方向上逐渐递增。
13.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部具有相对的两侧边，一侧边呈内凹形状朝向所述底边且另一侧边呈凸起形状朝向所述顶边。
14.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部横截面的底部宽度是2-10μm。
15.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：所述延伸部末端与所述底边的距离为所述底边和所述顶边之间距离的0.15-0.6倍。
16.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：延伸部末端与其最邻近侧边之间的距离是5-40μm。
17.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：每个所述延伸部为多段直线电极的组合，若干所述直线电极依次连接；每段直线电极与中心线之间的所述夹角在延伸方向上逐渐递增。
18.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：每个所述延伸部为弧形电极和直线电极的组合，两个延伸部的弧形电极从所述起始部分别朝向第一侧边和第二侧边延伸，所述直线电极连接所述弧形电极末端，且直线电极与中心线的所述夹角大于等于弧形电极末端与中心线的所述夹角，直线电极末端与底边之间距离大于等于直线电极首端与底边之间的距离。
19.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：每个所述延伸部为弧形电极和直线电极的组合，两个延伸部的直线电极从所述起始部分别朝向第一侧边和第二侧边延伸，且各直线电极末端连接一弧形电极，两个弧形电极分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边；
直线电极末端与底边的距离大于直线电极首端与底边之间的距离，直线电极与中心线的所述夹角小于等于弧形电极首端与中心线的所述夹角。
20.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：每个所述延伸部为弧形电极和直线电极的组合，每个延伸部中的所述直线电极包括第一直线电极和第二直线电极，每个延伸部中的所述弧形电极分别与所述第一直线电极和所述第二直线电极电连接。
21.根据权利要求20所述的一种发光二极管，其特征在于：两个第一直线电极从所述起始部分别朝向第一侧边和第二侧边延伸，两个所述第二直线电极末端分别逐渐靠近所述第一侧边和所述第二侧边。
22.根据权利要求21所述的一种发光二极管，其特征在于：第一直线电极末端与底边的距离大于第一直线电极首端与底边之间的距离，第二直线电极末端与底边之间距离大于等于第二直线电极首端与底边之间的距离；
第一直线电极与中心线的所述夹角、弧形电极各点的切线与中心线的所述夹角、第二直线电极与中心线的所述夹角在延伸方向上依次递增。
23.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：所述起始部位于所述中心线上。
24.根据权利要求12所述的一种发光二极管，其特征在于：所述第一电极位于所述中心线上。
25.一种发光模块，其特征在于：采用如权利要求1-24任一项所述的发光二极管。
26.一种显示装置，其特征在于：包括如权利要求25所述的发光模块。
27.根据权利要求26所述的一种显示装置，其特征在于：所述显示装置为背光显示装置或RGB显示装置。
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