具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒及其批量制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒及其批量制造方法，所述 色彩纯化滤光层用于改进中必波长的偏差，并能将发光二极管晶粒射出光束的色彩进行纯 化。
【背景技术】
[0002] 发光二极管（LED)的发光原理是利用电能直接转化为光能，将电流顺向流入半导 体内的P-N电极，使得电子与电洞相互结合，剩余的能量即W光的形式释放，因而发出光 束。当使用不同的材料，W电流激发发光二极管，因其跃升能阶所需的能量不同，便可W产 生出不同波长的光，其中常见的材料如AlGaInP是应用于高亮度的红、橘及黄绿光的发光 二极管，还有应用于藍、绿光发光二极管的AlGaInN材料；另一方面，在发光二极管的制程 则W传统液相磊晶法（LP巧、气相磊晶法（VP巧和有机金属气相磊晶法（MOVP巧等技术为人 所熟知。
[0003]一般常见的发光二极管结构，如图1所示，从上至下分别为上电极31、加强电流均 匀扩散的透光层32、活化层33、基板34及与基板34相对应的背电极35,其中，活化层33包 括一P型包覆层（图未示）及一N型包覆层（图未示）。透光层32常用透明气体氧化层来 制作，例如：氧化钢锡（ITO)，使其具有供电流均匀扩散的功能。当电流由上电极31注入， 电流会通过透光层32并扩散，再流经活化层33及基板34,最后流向背电极35。在注入的 电流流经活化层时，电子获取足够能量而被激发，能阶随之跃升，通过电能转换为光能的能 量转换，发光二极管发出光束。
[0004]过去常通过磊晶法来制作发光二极管，虽然快速简便，却相对容易导致均匀度不 足的状况产生，尤其是制作2时W上的晶圆，如图2所示，在晶圆的中必处晶粒40与边缘处 晶粒41，发光的中必波长便会产生偏差，W藍光发光二极管为例，中必处晶粒40波长约为 440nm，但边缘处晶粒41可能就会产生30-40nm的差值，使得发光二极管有色彩偏差的问 题，进一步而言，即使是中必处晶粒40也会受到制造技术的影响，导致不同批号的晶粒中 必波长出现相异，因此是否将整批判定为不良品或者是经品质管理测试每一晶粒的出光色 差，从而淘汰不在规范范围内的晶粒，对于发光二极管晶粒的半导体制造业者无疑是一大 困扰。
[0005] 虽然对于使用L邸制造灯具的厂商，中必波长有些许偏差是可W被容许的，然而， 对于LED色彩要求较严苛的厂商，通常要将制作出来的发光二极管晶粒与其他原色LED进 行配光，W产生出具有装饰效果的图案，例如；L邸面板的电视、触控面板及手机屏幕等。因 此，显示器色彩的呈现将会直接影响观众的感受，因此色度规格必须非常精确，如此显示器 的色彩才能精准呈现，此外，作为提供背光源的LED,如果在挑选时出差错，即使只有些微的 色彩偏差仍然显而易见，对整体色彩均匀度造成非常大的影响，进而影响产品的合格率。
[0006]再者，由于各颗发光二极管晶粒在制作时的条件不尽相同，使得发光二极管晶粒 频谱的波峰值也相异，送样的状况将造成发光二极管的中必波长宽度变宽，使得显示器的 色彩饱和度变差，为维持显示器的色彩呈现品质，只能挑选中必波长相近的发光二极管晶 粒，在规范波长范围外的只能予W舍弃，生产成本及管理成本无疑相对提高。
[0007] 因此，如何提供一种缩小中必处与边缘处晶粒发光波长偏差，使得出光色彩受到 控制而纯化，且不会因色彩纯化滤光层的影响，导致发光二极管晶粒的发光亮度受到抑制 而变暗，也不需要通过测试每一颗晶粒的发光波长来确保出光色彩是符合规范的，品质管 理人员只需针对发光二极管晶粒的亮度是否保持在正常范围进行检测，从而降低生产成本 及管理成本，并提升制造的整体流畅度及便利性，就是本案所要达成的目标。
【发明内容】
[0008] 本发明之一目的在于提供一种具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒，通过色彩 纯化滤光层调制发光二极管晶粒的出光色彩，提升其色彩精确性。
[0009] 本发明又一目的在于提供一种具由色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒，经由色彩 纯化滤光层减少发光二极管晶粒因中必波长不符规范而被舍弃的情况，降低生产成本及管 理成本，并提升制造的整体流畅度及便利性。
[0010] 本发明再一目的在于提供一种具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒，能在调制 每颗发光二极管晶粒中必波长不会有太多偏差的同时，亮度也符合所规范的正常范围。
[0011] 为达上述目的，本发明提供一种具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒，包括：至 少一背电极、一基板、一活化发光层、一扩散透明层、至少一上电极、及一色彩纯化滤光层； 其中，所述色彩纯化滤光层用W减少所述活化发光层所发光束的中必波长偏差，所述色彩 纯化滤光层包括多层彼此交替沉积在前述上电极上的第一滤光子层及折射率相异于第一 滤光子层的第二滤光子层；最接近所述上电极的是一层为所述第一滤光子层，所述第一滤 光子层与上述第二滤光子层的总层数在28至80层之间。
[0012] 制作所述具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒的批量制造方法，包括下列步 骤；a)先在所述基板上形成一层对应该基板的活化发光层，并在所述活化发光层上方形成 一层相对应的扩散透明层，再于所述扩散透明层上方形成前述上电极；b)于所述基板的下 方形成与该基板彼此对应且平行的背电极；C)于所述上电极的上方交替沉积所述第一滤 光子层及第二滤光子层；d)分离所述基板，形成复数具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶 粒。
[0013] 因此，本案所提供的一种具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒，通过色彩纯化 滤光层，减少过往因沉积厚度不均，造成发光二极管晶粒的出光色彩偏移，无法符合所需。 而过往为因应色彩偏移的困境，设置有多层滤光层来逐步调制发光二极管晶粒的中必波 长，但也不可避免将减少发光二极管晶粒的亮度；另一方面，还有通过品质管理检测的方 式，筛选出色度及亮度均在规范范围内的发光二极管晶粒，此举无疑提升不少无谓的管理 成本及生产成本。本案通过色彩纯化滤光层的第一及第二滤光子层彼此交替沉积，总层数 控制在28到80层之间，使得发光二极管晶粒保持该有的亮度，出光色彩的均匀度同样受到 色彩纯化滤光层调制，简化品质管理检测的步骤，只需针对发光二极管晶粒的亮度进行检 测，进而提升制造的整体流畅度及便利性。
【附图说明】
[0014]图I为现有技术的发光二极管晶粒结构示意图。
[0015] 图2为现有技术的晶圆示意图，用W说明中必处晶粒与边缘处晶粒的中必波长会 因制程产生偏移。
[0016] 图3为本发明实施例中具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒结构示意图，用W 说明色彩纯化滤光层沉积于上电极上方。
[0017] 图4为本发明实施例中的步骤流程图。
[0018] 图5为本发明实施例中实验1发光波长450nm、沉积层数在28层的数据图表。
[0019] 图6为本发明实施例中实验2发光波长450nm、沉积层数在60层的数据图表。
[0020] 图7为本发明实施例中实验3发光波长450nm、沉积层数在80层的数据图表。
[0021] 图8为本发明实施例中实验4发光波长550nm、沉积层数在28层的数据图表。
[0022] 图9为本发明实施例中实验5发光波长550nm、沉积层数在60层的数据图表。
[0023] 图10为本发明实施例中实验6发光波长550nm、沉积层数在80层的数据图表。
[0024] 图11为本发明实施例中实验7发光波长650nm、沉积层数在28层的数据图表。
[00巧]图12为本发明实施例中实验8发光波长650nm、沉积层数在60层的数据图表。
[0026] 图13为本发明实施例中实验9发光波长650nm、沉积层数在80层的数据图表。
[0027] 附图标记说明：
[0028] 1…发光二极管晶粒 11、31…上电极
[0029] 12…扩散透明层 13…活化发光层
[0030] 14、34…基板 15、35…背电极
[0031] 2…色彩纯化滤光层 21…第一滤光子层
[00础 22…第二滤光子层
[0033] 32…透光层 33…活化层
[0034] 40…中必处晶粒 41…边缘处晶粒。
【具体实施方式】
[0035] 有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在W下配合参考图式的较佳实 施例的详细说明中，将可清楚呈现；此外，在各实施例中，相同的元件将W相似的标号表示。
[0036] 本发明具有色彩纯化滤光层的发光二极管晶粒1，如图3所示，由上至下包括上电 极11、在上电极11的下方形成有一个扩散透明层12、一个具有P型包覆层（图未示）及N 型包覆层（图未示）的活化发光层13,其中，扩散透明层12是利用透明气体氧化层来制作 的，例如：氧化钢锡（ITO)，当电流从上电极11流入扩散透明层12时，电流将会从例如一个 点的位置均匀扩散为一个面，电流可W更加有效被利用，使得发光二极管晶粒1不会因电 流注入的强度不均造成发光亮度也不同。电流于扩散透明层12逐渐扩散也逐步注入活化 发光层13,电流流入后，活化发光层13中的P型包覆层及N型包覆层便会相互结合，电子因 而被能量激发，获取能量的电子能阶随之跃升，电能转换为光能，使得发光二极管晶粒1发 出光束。
[0037] 活化发光层13的下方还具有一个基板14W及相对应于基板14的背电极15,使得 电流从上电极11注入后，可从背电极15流出，形成一个完整的电流回路。
[0038] 通过沉积于上电极11上的色彩纯化滤光层2窄化发光二极管晶粒1中必波长，使 得发光二极管晶粒I的出光色彩受到色彩纯化滤光层2的调制而具有精确性，前述色彩纯 化滤光层2包括第一滤光子层21及第二滤光子层22,为让本发明的结构具有足够特征区别 之处，本发明将二种滤光子层材质本身的折射率相互比较后，其中折射率较低的滤光子层 即是第一滤光子层21，并在最靠近上电极11处先行沉积，而后则是折射率较高的第二滤光 子层22,第一滤光子层21及第二滤光子层22彼此间交替沉积形成色彩纯化滤光层2,进一 步控制色彩纯化滤光层2沉积的总层数到达28至80层，除避免如同过去因锥上大量的色 彩纯化滤光层造成发光二极管晶粒的亮度不足的情况，还能让中必处晶粒与边缘处晶粒的 中必波长获得有效地窄化，发光二极管晶粒1出光色彩的精确性也随之提升。
[0039] 在本例中是选用Si化、及Ti化两种材质来构成色彩纯化滤光层2,由于Si化的折 射率约为1. 5 ;相对地，Ti化的折