本發(fā)明涉及一種微型發(fā)光二極管、其操作方法與制造方法。

背景技術：

越來越多的電子設備使用顯示屏幕作為其裝置的用戶界面的一部分。如眾所知的，顯示屏幕可以廣泛地使用于個人裝置之中，包括筆記型電腦與手持裝置。這些裝置使用時，其畫面顯示是使用于各種背景環(huán)境條件之下。例如，安裝在車輛內的顯示屏幕。舉例而言，在車輛行進時，駕駛員或乘客可否易于觀看顯示屏幕的結果將會受到環(huán)境光條件的影響。相較于夜晚，白天時的屏幕亮度需求是不同的。因此，為了能根據(jù)環(huán)境光的變化，需要有效且相對簡單的調整顯示屏幕亮度的方法。

近年來，發(fā)光二極管(light-emitting diodes；LEDs)已經(jīng)廣泛應用于一般和商業(yè)照明之中。根據(jù)前述，由于顯示屏幕會在各種的環(huán)境條件下被使用，例如高亮度的環(huán)境光條件或低亮度的環(huán)境光條件，更廣的發(fā)光二極管亮度輸出的動態(tài)范圍在顯示屏幕之中顯得更為重要。

然而，在發(fā)光二極管的J-V特性(current density versus voltage)之中，電流密度在接近閾值電壓位置處近似于指數(shù)型函數(shù)，因此，微幅的電壓變化將可能造成電流密度的劇烈變化。此外，I-V特性可以通過下述方程式定義：

$I=I_0\left(\exp \right(\frac{q(V-{\mathrm{Ir}}_s)}{nkT})-1)$………………………方程式(I)

其中I為流過發(fā)光二極管的電流，I₀為逆向偏壓時的最大電流(逆向飽和電流)，q為電子的電量，V為施加于二極管的電位，r_s為串聯(lián)電阻，k為玻爾 茲曼常數(shù)，T為半導體層的絕對溫度。

此外，傳統(tǒng)發(fā)光二極管有著一個缺點，即其具有一個寬范圍的操作電流密度，且發(fā)光二極管的I-V特性在電流密度過低或過高時為非線性的。當電流密度過低時，由于制造過程中所產生的差異，各個發(fā)光二極管的順向電壓會彼此不相同，也因此，發(fā)光二極管亮度的均勻性難以控制。當電流密度過高時，發(fā)光二極管的能量轉換將因熱力問題而效率低落。

此外，如果電壓低于閾值電壓或導通電壓而沒有電流流過，其將導致發(fā)光二極管無法發(fā)光。如果電流密度過高，使得電流會超過最大額定值，則其結果將導致過熱和可能使發(fā)光二極管損壞。因此，根據(jù)上述原因，發(fā)光二極管亮度很難進行線性的控制。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于，提供一種微型發(fā)光二極體二極管、其操作方法與制造方法，以克服現(xiàn)有技術中存在的問題。

根據(jù)本發(fā)明內容的一實施方式，提供一種一種微型發(fā)光二極管，其包含：第一型半導體層；第二型半導體層，其設置于第一型半導體層之上；介電層，其設置于第二型半導體層上，且介電層具有多個開口，以至少暴露第二型半導體層的多個部分；以及多個電極，其設置于介電層的至少部分上，且多個電極分別通過介電層的多個開口與第二型半導體層的暴露的多個部分電性連接，其中多個電極彼此互相獨立。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，多個開口分別具有由最小至最大的面積A₁至A_n，微型發(fā)光二極管以由J₁至J₂的線性電流密度范圍操作，且多個開口的尺寸設計使流過微型發(fā)光二極管的電流被控制在連續(xù)電流范圍內，連續(xù)電流范圍為自A₁*J₁至(A₁+A₂+…+A_n)*J₂。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的多個開口中的至少一個以垂直介電層的方向觀看為圓形、正方形、矩形、八邊形或其他多邊形。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的多個開口皆具有相同的形狀或不相同的形狀。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的多個開口的至少一部分具有相同的形狀。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的多個開口皆具有相同的面積或不相同的面積。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的多個開口的至少一部分具有相同的面積。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的多個開口以垂直介電層的方向觀看的總面積占微型發(fā)光二極管以垂直介電層的方向觀看的總面積的1％至95％之間。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，相鄰的兩個開口之間具有最短距離，最短距離大于或等于0.5微米。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，第一型半導體層的電流擴散長度大于第二型半導體層的電流擴散長度的20倍以上。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的開口的邊緣與第二型半導體層的側表面之間具有幾何加權平均距離，幾何加權平均距離大于或等于1微米。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，介電層的開口的邊緣與第二型半導體層的側表面之間具有最短距離，最短距離大于或等于1微米。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，微型發(fā)光二極管還包含：主動層，其設置于第一型半導體層與第二型半導體層之間。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，微型發(fā)光二極管以垂直介電層的方向觀看為圓形、正方形、矩形、八邊形或其他多邊形。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，操作方法包含：獨立地控制如上述技術方案中的微型發(fā)光二極管的多個電極的電位。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，至少一部分的多個電極的電位被控制成V₁，其他部分的多個電極的電位被控制成V₂，第一型半導體層的電位為V₃，且V₁≠V₂＝V₃。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，屬于第一群組的多個電極的電位被控制成V₁，屬于第二群組的多個電極的電位被控制成V₂，第一型半導體層的電位為V₃，且V₁≠V₂＝V₃。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，制造方法包含：在第一型半導體層之上形成第二型半導體層；在第二型半導體層之上形成介電層；在介電層之中形成多個開口；以及在介電層的至少部分上形成多個電極，且多個電極分別通過介電層的多個開口與第二型半導體層電性連接，其中多個電極彼此互相獨立。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，多個電極為通過光刻工藝過程、網(wǎng)印工藝過程或噴印工藝過程形成的。

優(yōu)選地，在上述技術方案中，多個開口分別具有由最小至最大的面積A₁至A_n，微型發(fā)光二極管以由J₁至J₂的線性電流密度范圍操作，且多個開口的尺寸設計使得流過微型發(fā)光二極管的電流被控制在連續(xù)電流范圍內，連續(xù)電流范圍為自A₁*J₁至(A₁+A₂+…+A_n)*J₂。

本發(fā)明的有益效果至少在于，微型發(fā)光二極管中電極的電位可以被獨立地控制，以分別產生彼此互相獨立的電流；流通微型發(fā)光二極管的電流為具有可控制性以及可調變性。

附圖說明

圖1為依照本發(fā)明第一實施方式的微型發(fā)光二極管的側視剖面圖。

圖2為圖1的微型發(fā)光二極管的連續(xù)電流范圍。

圖3為圖1的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中未示出電極。

圖4為微型發(fā)光二極管的J-V關系圖。

圖5為依照本發(fā)明第二實施方式的微型發(fā)光二極管的側視剖面圖。

圖6為圖5的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中未示出電極。

圖7為依照本發(fā)明第三實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中未示出電極。

圖8為圖7的微型發(fā)光二極管的動態(tài)亮度范圍。

圖9為依照本發(fā)明第四實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中未示出電極。

圖10為依照本發(fā)明第五實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中未示出電極。

圖11為依照本發(fā)明第六實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中未示出電極。

具體實施方式

以下將以附圖公開本發(fā)明的多個實施方式，為明確說明起見，許多具體的細節(jié)將在以下敘述中一并說明。然而，應了解到，這些具體的細節(jié)不應用以限制本發(fā)明。也就是說，在本發(fā)明部分實施方式中，這些具體的細節(jié)是非必要的。此外，為簡化附圖起見，一些現(xiàn)有慣用的結構與元件在附圖中將以簡單示意的方式表示。

圖1為依照本發(fā)明第一實施方式的微型發(fā)光二極管100的側視剖面圖。微型發(fā)光二極管100包含第一型半導體層110、主動層150、第二型半導體層120、介電層130、第一電極140a與第二電極140b。第二型半導體層120設置于第一型半導體層110之上。主動層150設置于第一型半導體層110與第二型半導體層120之間。介電層130設置于第二型半導體層120上。介電層130具有第一開口O₁與第二開口O₂，以至少暴露第二型半導體層120的多個部分。第一電極140a與第二電極140b設置于介電層130的至少部分上，并分別通過介電層130的第 一開口O₁以及第二開口O₂與第二型半導體層120的暴露的部分電性連接，其中第一電極140a與第二電極140b彼此互相獨立。

通過以上配置，第一電極140a與第二電極140b的電位可以被獨立地控制，以分別產生彼此互相獨立的電流I₁與電流I₂。電流I₁沿其路徑自第一電極140a通過第一開口O₁與第二型半導體層120后，流至主動層150，而電流I₂沿另一路徑，其自第二電極140b通過第二開口O₂與第二型半導體層120后，流至主動層150。由于微型發(fā)光二極管100的亮度會正比于流過微型發(fā)光二極管100的電流強度，通過分別控制第一電極140a與第二電極140b的電位所產生的獨立的電流，微型發(fā)光二極管100的亮度可以隨之改變。

舉例而言，電流I₁與電流I₂中的一個通過微型發(fā)光二極管100將可提供低亮度。反之，電流I₁與電流I₂同步通過微型發(fā)光二極管100將可提供高亮度。通過控制有電流流通的電極與開口的數(shù)量，流經(jīng)微型發(fā)光二極管100的總電流量與微型發(fā)光二極管100的亮度將可對應地作出改變。

更進一步地說，獨立地控制第一電極140a與第二電極140b的電位包含控制電極(包含第一電極140a與第二電極140b)與第一型半導體層110的電位差。例如，當?shù)谝浑姌O140a的電位被控制成V₁，第二電極140b的電位被控制成V₂，第一型半導體層110的電位被控制成V₃，且V₁≠V₂＝V₃(例如，V₁>V₂＝V₃)時，將只有電流I₁產生。同樣地，當V₂≠V₁＝V₃時(例如，V₂>V₁＝V₃)，將只有電流I₂產生。除此之外，當V₁＝V₂≠V₃(例如，V₁＝V₂>V₃)時，電流I₁與電流I₂將同步產生。

除此之外，第一開口O₁與第二開口O₂具有不同面積，其中第一開口O₁具有面積A₁，第二開口O₂具有面積A₂，且A₂>A₁。因此，當微型發(fā)光二極管100被操作于線性電流密度范圍之中的J₁至J₂時，具有面積A₁的第一開口O₁與具有面積A₂的第二開口O₂的尺寸設計使流過微型發(fā)光二極管100的電流被控制在連續(xù)電流范圍內，其中此連續(xù)電流范圍為自A₁*J₁至(A₁+A₂)*J₂。

圖2為圖1的微型發(fā)光二極管的連續(xù)電流范圍，其中圖2的橫軸表示相對電 流大小。如圖1與圖2所示，流通過微型發(fā)光二極管100的總電流、電流I₁與電流I₂分別被標示為范圍170、171與172。

在部分實施方式中，電流I₁的范圍為自A₁*J₁至A₁*J₂(即圖2之中，自a點至b點的范圍171)，電流I₂的范圍為自A₂*J₁至A₂*J₂(即圖2之中，自c點至d點的范圍172)，且A₁*J₂大于A₂*J₁，使得電流I₁與電流I₂所對應的范圍171與172為部分重疊。由于流通過微型發(fā)光二極管100的總電流是由電流I₁與電流I₂迭合而成，因此，由部分重疊的范圍171與172迭合而成的對應流通過微型發(fā)光二極管100的總電流的范圍170(即圖2之中，自a點至e點的范圍)為連續(xù)的范圍。除此之外，由于范圍170是由范圍171與172迭合而成，因此，范圍170的自a點至e點的長度為范圍171的自a點至b點的長度與范圍172的自c點至d點的長度的總和。

同樣地，由于流通過微型發(fā)光二極管100的總電流被控制在自A₁*J₁至(A₁+A₂)*J₂的連續(xù)電流范圍之中，因此，微型發(fā)光二極管100的亮度為正比于A₁*J₁至(A₁+A₂)*J₂的連續(xù)電流范圍。也就是說，微型發(fā)光二極管100的亮度為連續(xù)，且可在與第一開口O₁以及第二開口O₂的尺寸和電流密度J₁與J₂相依的范圍之內被控制。

圖3為圖1的微型發(fā)光二極管100的平面圖，其中電極未示出。如圖1與圖3所示，第一開口O₁與第二開口O₂實質上為相同的。因此，以下敘述將以第一開口O₁為例作說明，而第二開口O₂的結構上的細節(jié)與第一開口O₁相似，在此不再贅述。

第一開口O₁定義第一電極140a與第二型半導體層120之間的接觸界面。當微型發(fā)光二極管100被施加順向偏壓時，帶電載子(或電流)將自此位于第一電極140a與第二型半導體層120之間的接觸界面流向主動層150。

在部分實施方式中，第一開口O₁的邊緣與第二型半導體層120的側表面122之間具有第二最短距離D₂，且第二最短距離D₂大于或等于1微米(μm)。由于第二最短距離D₂大于或等于1微米(μm)，因此擴散至側表面122和/或擴散至主動層150的側表面152的帶電載子的數(shù)量為極少數(shù)或是趨近于零。也因此， 在側表面152發(fā)生的非輻射復合可以被抑制，使得微型發(fā)光二極管100的發(fā)光效率提升。

此外，由于第一開口O₁限制電流進入微型發(fā)光二極管100的面積，微型發(fā)光二極管100的發(fā)光區(qū)域的電流密度受到提升以及均勻化，并使得微型發(fā)光二極管100的發(fā)光效率提升。

再者，不論側表面122和/或側表面152的晶格缺陷是否存在，由于擴散至側表面122和/或擴散至主動層150的側表面152的帶電載子的數(shù)量為極少數(shù)或是趨近于零，微型發(fā)光二極管100的漏電流將會減少。

除此之外，由于第一開口O₁使得微型發(fā)光二極管100的發(fā)光區(qū)域的尺寸小于微型發(fā)光二極管100，因此，可以在維持微型發(fā)光二極管100的尺寸的情況下，進行對微型發(fā)光二極管100的發(fā)光區(qū)域的微型化，以使得微型發(fā)光二極管100的制造良率可以被控制在允許的范圍內。舉例而言，當一個尺寸為20微米(μm)*20微米(μm)的微型發(fā)光二極管100具有尺寸為2微米(μm)*2微米(μm)的開口時，該具有開口的微型發(fā)光二極管100與另一個尺寸為2微米(μm)*2微米(μm)的微型發(fā)光二極管100能表現(xiàn)出相似的光學輸出特性。此外，以晶格缺陷的角度而言，較大尺寸的微型發(fā)光二極管100同時也會具有較低的表面漏電流以及較低的側表面漏電流。在部分實施方式中，微型發(fā)光二極管100的尺寸小于100微米(μm)*100微米(μm)或是0.01平方毫米(mm²)。

在部分實施方式中，第一開口O₁的邊緣與側表面122之間具有幾何加權平均距離，此幾何加權平均距離大于或等于1微米(μm)。同樣地，由于幾何加權平均距離大于或等于1微米(μm)，因此擴散至側表面122和/或擴散至主動層150的側表面152的帶電載子的數(shù)量為極少數(shù)或是趨近于零。

除此之外，介電層130的開口以垂直介電層130的方向觀看的總面積占介電層130以垂直介電層130的方向觀看的總面積的1％至95％之間。當開口的總面積占介電層130的總面積的百分比小于1％時，將會使至少一個開口會具有過小的尺寸，而將導致需要通過復雜的光刻工藝過程。當開口的總面積占介電 層130的總面積的百分比大于95％時，第二最短距離D₂將會小于1微米(μm)，使得帶電載子將擴散至側表面122和/或側表面152的位置。

在部分實施方式中，相鄰的第一開口O₁與第二開口O₂之間具有第一最短距離D₁，第一最短距離D₁大于或等于0.5微米(μm)。由于第一最短距離D₁大于或等于0.5微米(μm)，電流I₁與電流I₂的路徑之間可相隔一個間距。因此，電流I₁與電流I₂的路徑之間可保持獨立于彼此。

此外，本實施方式中，第一開口O₁與第二開口O₂具有不同的面積，然而不以此為限。舉例而言，在部分實施方式中，第一開口O₁具有面積A₁，第二開口O₂具有面積A₂，且A₁≤A₂。換言之，介電層130的開口可皆具有相同的形狀或面積，或是，具有不相同的形狀或面積。

圖4為微型發(fā)光二極管的J-V關系圖(J-V curve,current density-voltage curve)。在微型發(fā)光二極管操作的期間，J-V關系圖可以被視作兩種區(qū)域，其中一個區(qū)域為線性區(qū)域160，而另一個區(qū)域為非線性區(qū)域162。在線性區(qū)域160之中，當電壓提升時，自J₁至J₂的電流密度為線性提升。在非線性區(qū)域162之中，當電壓提升時，小于J₁的電流密度為將會在閾值電壓處大幅度地提升。換言之，相較于非線性區(qū)域162，落于微型發(fā)光二極管的線性區(qū)域160中，且范圍介于J₁至J₂的電流密度可以更易且更穩(wěn)定地受到控制。

如圖3與圖4所示，在部分實施方式中，介電層130的第一開口O₁與第二開口O₂被設計成使微型發(fā)光二極管100可以被操作于其J-V關系圖中的線性區(qū)域160。舉例而言，假設微型發(fā)光二極管100的驅動電流被設定為10微安培(μA)，以下將對尺寸為50微米(μm)*50微米(μm)的微型發(fā)光二極管以及尺寸為50微米(μm)*50微米(μm)且具有總面積為100平方微米(μm²)的開口的微型發(fā)光二極管作探討。在尺寸為50微米(μm)*50微米(μm)的微型發(fā)光二極管之中，通過計算，可以得到其對應的電流密度為0.4A/cm²(其為10*10^-6/50*50*10^-8)。在尺寸為50微米(μm)*50微米(μm)且具有總面積為100平方微米(μm²)的開口的微型發(fā)光二極管之中，通過計算，可以得到其對應的電流密度為10A/cm²(其為10*10^-6/100*10^-8)。在相同的電流情況下，由于具有電流控制開口的微型發(fā)光 二極管可以有較大的電流密度，相較于不具此設計的微型發(fā)光二極管，具有電流控制開口的微型發(fā)光二極管將可因避開接近閾值電壓的位置處，而可以更易且更穩(wěn)定地受到控制。因此，通過此特性，流通過微型發(fā)光二極管100的范圍介于A₁*J₁至(A₁+A₂)*J₂的電流可以被穩(wěn)定地控制。

請回到圖1。在部分實施方式中，第二型半導體層120的電流擴散長度小于第一型半導體層110的電流擴散長度。亦即，第一型半導體層110的電流擴散長度大于第二型半導體層120的電流擴散長度。在部分實施方式中，第一型半導體層110的電流擴散長度大于第二型半導體層120的電流擴散長度的20倍以上。在此配置下，第二型半導體層120中的帶電載子將更不會擴散至側表面122和/或側表面152的位置。因此，在側表面152發(fā)生的非輻射復合可以被抑制，使得微型發(fā)光二極管100的發(fā)光效率提升。

二極管中的半導體層的電流擴散長度可以由以下方程式推得：

$L_s=\sqrt{\frac{{\mathrm{tn}}_{ideal}KT}{{\mathrm{\ρJ}}_{0}e}}$…………………………………方程式(II)

其中L_S為二極管中的半導體層的電流擴散長度，t為半導體層的厚度，n_ideal為二極管的理想因子，K為玻爾茲曼常數(shù)，T為半導體層的溫度，單位為凱氏溫標(絕對溫度)，ρ為半導體層的電阻率，J₀為半導體層與二極管電極之間的界面的電流密度，e為質子的電量。

通過上述方程式(II)，二極管中的半導體層的電流擴散長度正比于因此，在部分實施方式中，第一型半導體層110具有電阻率ρ₁與厚度t₁，第二型半導體層120具有電阻率ρ₂與厚度t₂，且以使得第二型半導體層120的電流擴散長度被控制成小于第一型半導體層110的電流擴散長度。在部分實施方式中，第一型半導體層110為n型半導體層，第二型半導體層120為p型半導體層。

此外，對微型發(fā)光二極管的電流-電壓關系圖(IV curve)而言，在電流-電壓關系圖在中/低功率區(qū)域靠近閾值電壓的位置，順向電流與順向電壓之間具有陡峭的斜率。此陡峭的斜率使得順向電流難以被控制，也因此使微型發(fā)光二極管的亮度難以被控制。

因此，在部分實施方式中，具有開口的介電層130是設置在具有短電流擴散長度的第二型半導體層120。由于第二型半導體層120具有短電流擴散長度，第二型半導體層120同時也具有高電阻率以及薄的厚度。在此配置下，微型發(fā)光二極管100的串聯(lián)電阻增加，以使得順向電流與順向電壓之間具有平緩的斜率。此平緩的斜率使得順向電流易于被控制，也因此使得微型發(fā)光二極管100的亮度可更容易地被控制。

在部分實施方式中，第一型半導體層110的材料例如可以是n型硅摻雜的氮化鎵(GaN：SI)。第一型半導體層110的厚度范圍為介于0.1微米(μm)至50微米(μm)之間。第一型半導體層110的工藝過程例如可以是通過外延形成。

在部分實施方式中，第二型半導體層120的材料例如可以是p型鎂摻雜的氮化鎵(GaN)。第二型半導體層120的厚度范圍為介于50納米(nm)至20微米(μm)之間。第二型半導體層120的工藝過程例如可以是通過外延形成。

在部分實施方式中，主動層150的材料例如可以是異質接面結構或是量子井結構。主動層150的厚度范圍為介于50納米(nm)至5微米(μm)之間。主動層150的工藝過程例如可以是通過外延形成。

第一電極140a與第二電極140b的材料為導電材料，例如金屬或是透明導電材料，例如氧化銦錫(indium tin oxide；ITO)。第一電極140a與第二電極140b可以通過例如是物理氣相沉積法(physical vapor deposition；PVD)或是化學氣相沉積(chemical vapor deposition；CVD)形成。

在部分實施方式中，主動層150可以被省略。在主動層150被省略的情況下，第二型半導體層120為設置于第一型半導體層110上。

在部分實施方式中，介電層130的材料可以是介電材料，例如氮化硅或二 氧化硅。介電層130的厚度范圍為介于10納米(nm)至5微米(μm)之間。介電層130的工藝過程例如可以是通過物理氣相沉積法(PVD)形成。

除此之外，微型發(fā)光二極管的制造方法也在此提供。請參照圖1，型發(fā)光二極管的制造方法包含下列步驟。步驟一為在第一型半導體層110之上形成第二型半導體層120。步驟二為在第二型半導體層120之上形成介電層130。步驟三為在介電層130之中形成第一開口O₁與第二開口O₂。步驟四為在介電層130的至少部分上形成第一電極140a與第二電極140b，且第一電極140a與第二電極140b分別通過第一開口O₁與第二開口O₂與第二型半導體層120電性連接，其中第一電極140a與第二電極140b彼此互相獨立。

此外，第一電極140a與第二電極140b可以通過例如光刻工藝過程、網(wǎng)印工藝過程或噴印工藝過程形成，然而不以此為限。制造方法還包含在第一型半導體層110與第二型半導體層120之間形成主動層150。

圖5為依照本發(fā)明第二實施方式的微型發(fā)光二極管的側視剖面圖。圖6為圖5的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中電極未示出。本實施方式與第一實施方式的差異在于介電層130的開口的數(shù)量由兩個增加至三個。

除了第一開口O₁與第二開口O₂之外，介電層130具有第三開口O₃。因此，微型發(fā)光二極管100還包含第三電極140c，且第三電極140c設置在介電層130的部分或全部上，且第三電極140c通過介電層130的第三開口O₃與第二型半導體層120的暴露的部分電性連接。同樣地，第一電極140a、第二電極140b與第三電極140c彼此互相獨立。

圖5及圖6的微型發(fā)光二極管100的其他細節(jié)與圖1及圖3的微型發(fā)光二極管100相同，因此不再重復贅述。

在部分實施方式中，微型發(fā)光二極管100的亮度范圍通過增加開口與電極的數(shù)量而擴大。在本實施方式中，第一開口O₁具有面積A₁，第二開口O₂具有面積A₂，第三開口O₃具有面積A₃，且A₁<A₂<A₃。因此，當微型發(fā)光二極管100被操作于線性電流密度范圍之中的J₁至J₂(請見圖4)時，開口可使流通過微型發(fā) 光二極管100的電流被控制在連續(xù)電流范圍內，其中此連續(xù)電流范圍為自A₁*J₁至(A₁+A₂+A₃)*J₂之間。

此外，本實施方式中的開口具有不同的面積(A₁<A₂<A₃)，然而不以此為限。在部分實施方式中，開口之間的面積關系為A₁≤A₂≤A₃。亦即，面積A₁、面積A₂與面積A₃可以多種方式配置。舉例而言，介電層130的開口皆具有相同的面積(A₁＝A₂＝A₃)或不相同的面積(A₁<A₂<A₃)。除此之外，介電層130的開口的至少一部分具有相同面積(A₁＝A₂<A₃)也為可行的。

根據(jù)前述的配置，介電層130具有三個開口，然而不以此為限。在部分實施方式中，介電層130具有的開口數(shù)量為n個，其中n個開口分別具有由最小至最大的面積，A₁至A_n。當微型發(fā)光二極管100被操作于線性電流密度范圍之中的J₁至J₂時，開口的尺寸設計可使流過微型發(fā)光二極管100的電流被控制在連續(xù)電流范圍內，其中此連續(xù)電流范圍為自A₁*J₁至(A₁+A₂+…+A_n)*J₂。此外，在部分實施方式中，數(shù)量n的范圍可介于2至1000之間。通過不同數(shù)量的多個開口，微型發(fā)光二極管100的亮度可以更進一步地被改變，且其亮度范圍也可以再擴大。

除此之外，微型發(fā)光二極管100的電極可以被分成第一群組與第二群組，而控制電極與第一型半導體層110之間的電位差可以有更進一步的應用。舉例而言，假設介電層130所具有的開口數(shù)量與開口所對應的電極數(shù)量同為600個，且其中300個電極屬于第一群組，而另外其他300個電極屬于第二群組。接著，屬于第一群組的電極的電位被控制成V₁，屬于第二群組的電極的電位被控制成V₂，第一型半導體層110的電位為V₃，且V₁≠V₂＝V₃(例如，V₁>V₂＝V₃)，使得流過微型發(fā)光二極管100的電流是通過屬于第一群組的電極流入其中。

圖7為依照本發(fā)明第三實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中電極未示出。本實施方式與第二實施方式的差異在于，第一開口O₁為八邊形并具有面積A₁，第二開口O₂為正方形并具有面積A₂，第三開口O₃為矩形并具有面積A₃，其中第二開口O₂面積A₂與第三開口O₃面積A₃分別為第一開口O₁面積A₁的4倍與30倍大。本實施方式將以開口的面積大小關系系數(shù)說明開口的配置。

圖7的微型發(fā)光二極管100的其他細節(jié)與圖1的微型發(fā)光二極管100相同，因此不再重復贅述。

除此之外，微型發(fā)光二極管100被操作于線性電流密度范圍之中的J₁至J₂(請見圖4)，其中電流密度J₂為電流密度J₁的10倍。為了方便說明，面積A₁、面積A₂與面積A₃的尺寸關系將分別被標示為A、4A與30A，而電流密度J₁與J₂分別標示為J與10J。

因此，對于第一開口O₁而言，通過第一開口O₁流入微型發(fā)光二極管100的電流將介于范圍A*J至A*10J之間。對于第二開口O₂而言，通過第二開口O₂流入微型發(fā)光二極管100的電流將介于范圍4A*J至4A*10J之間。對于第三開口O₃而言，通過第三開口O₃流入微型發(fā)光二極管100的電流將介于范圍30A*J至30A*10J之間。

此外，由于通過第一開口O₁所輸出的光的亮度正比于流通過第一開口O₁的電流，第一開口O₁所輸出的亮度將被標記成介于B至10B之間。同樣地，第二開口O₂所輸出的亮度將被標記成介于4B至40B之間，第三開口O₃所輸出的亮度將被標記成介于30B至300B之間。

由于電極為獨立地控制，當只有第一開口O₁以電流密度J₁(其中，電流密度J₁小于電流密度J₂)所產生的電流流通時，微型發(fā)光二極管100所輸出的亮度為最低亮度，其大小以B表示。相對地，當以高電流密度J₂所產生的電流同步流通所有開口(包含第一開口O₁、第二開口O₂與第三開口O₃)時，微型發(fā)光二極管100所輸出的亮度將會為最高，而此最高亮度將分別是由第一開口O₁、第二開口O₂與第三開口O₃所輸出的最高亮度迭加，其大小以350B(10B+40B+300B)表示。因此，微型發(fā)光二極管100所輸出的亮度大小會介于B至350B的范圍之間。

除了控制電流密度，微型發(fā)光二極管100的多個開口可使亮度范圍更為擴展，使得最高亮度將由10B(僅使用第一開口時)展延35倍至350B。然而，應了解到，微型發(fā)光二極管100所輸出的確切的亮度大小是由電流密度與開口總面 積所乘積而得的電流決定，而由B至350B的范圍僅為示意，以表示其比例上的相對關系。

圖8為圖7的微型發(fā)光二極管的動態(tài)亮度范圍。如圖7與圖8所示，第一開口O₁、第二開口O₂與第三開口O₃所輸出的亮度的比例相對關系將轉換為對數(shù)尺度表示。

對第一開口O₁而言，其對應的亮度將被轉換為介于log₁₀1至log₁₀10(0至1)的范圍，且其在圖8中被標記為范圍A。對第二開口O₂而言，其對應的亮度將被轉換為介于log₁₀4至log₁₀40(大致為0.6至1.6)的范圍，且其在圖8中被標記為范圍B。對第三開口O₃而言，其對應的亮度將被轉換為介于log₁₀30至log₁₀300(大致為1.48至2.48)的范圍，且其在圖8中被標記為范圍C。此外，微型發(fā)光二極管100所對應的亮度被轉換為介于log₁₀1至log₁₀350(大致為0至2.544)的范圍，且其在圖8中被標記為范圍D。

同樣地，由于相鄰的范圍為部分重疊，例如范圍A與B或是范圍B與C，由第一開口O₁、第二開口O₂與第三開口O₃所對應的亮度迭合而成的范圍D為連續(xù)的范圍。

也就是說，對應至范圍D的亮度是由有流通電流的開口數(shù)量與具有自J₁至J₂的范圍的電流密度決定。在部分實施方式中，最低的電流密度為介于0.1安培/平方厘米(A/cm²)至1安培/平方厘米(A/cm²)之間，而最高的電流密度為介于10安培/平方厘米(A/cm²)至100安培/平方厘米(A/cm²)之間。然而，應當了解，本發(fā)明所屬技術領域中具有通常知識的人員，可彈性選擇電流密度的范圍。對電流密度的范圍而言，設定最低的電流密度可以使微型發(fā)光二極管100操作于線性電流密度范圍之中，而設定最高的電流密度可以防止微型發(fā)光二極管100有過強的電流量。此外，過強的電流量將可能使微型發(fā)光二極管100的壽命與效率減少。

綜上所述，由于微型發(fā)光二極管100的電極為彼此互相獨立，因此施以與第一型半導體層(請見圖1)不同電位的電極將可決定流通有電流的開口數(shù)量。 因此，微型發(fā)光二極管100的電流的安培大小可以通過電流密度與流通有電流的開口總面積的乘積決定，也因此，流通微型發(fā)光二極管100的電流為具有可控制性以及可調變性。

亦即，微型發(fā)光二極管100所發(fā)出的光線的亮度為正比于流通微型發(fā)光二極管100的電流，使得此所發(fā)出的亮度對應至微型發(fā)光二極管100的范圍D且也為具有可控制性以及可調變性，而范圍D成為動態(tài)亮度范圍。舉例而言，假設第一開口O₁的面積為25平方微米(μm²)，第二開口O₂的面積為100平方微米(μm²)，第三開口O₃的面積為750平方微米(μm²)，電流密度介于1安培/平方厘米(A/cm²)至10安培/平方厘米(A/cm²)之間，則流通微型發(fā)光二極管100的電流將介于最低25*10^-6安培(A)與最高8750*10^-6安培(A)之間，且微型發(fā)光二極管100所輸出的亮度為具可控制性及可調變性并正比于此范圍。

圖9為依照本發(fā)明第四實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中電極未示出。如圖9所示，介電層130具有多個開口O在其中。開口O的數(shù)量為介于2至1000之間。開口O設置成為陣列，且開口O皆具有相同的形狀。具體而言，介電層130的開口O以垂直介電層130的方向觀看為圓形、正方形、矩形、八邊形或其他多邊形。

另一方面，微型發(fā)光二極管100以垂直介電層130的方向觀看為圓形、正方形、矩形、八邊形或其他多邊形，其中微型發(fā)光二極管100以垂直介電層130的方向觀看的形狀與開口O的形狀互相獨立。因此，微型發(fā)光二極管100與開口O可以具有相同或是不相同的形狀。

此外，圖9的微型發(fā)光二極管100的其他細節(jié)與圖1的微型發(fā)光二極管100相同，因此不再重復贅述。

圖10為依照本發(fā)明第五實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中電極未示出。圖10的微型發(fā)光二極管100與圖9的微型發(fā)光二極管100的差異在于，圖10的微型發(fā)光二極管100的介電層130的開口O具有不同的形狀。同樣地，微型發(fā)光二極管100的形狀與開口O的形狀互相獨立。

此外，圖10的微型發(fā)光二極管100的其他細節(jié)與圖1的微型發(fā)光二極管100相同，因此不再重復贅述。

圖11為依照本發(fā)明第六實施方式的微型發(fā)光二極管的平面圖，其中電極未示出。圖11的微型發(fā)光二極管100與圖9的微型發(fā)光二極管100的差異在于，圖11的微型發(fā)光二極管100的介電層130的至少一部分開口O具有相同的形狀。舉例而言，開口O可以視作三種樣式，第一種樣式的開口為圓形，第二種樣式的開口為正方形，而第三種樣式的開口為八邊形。同樣地，微型發(fā)光二極管100的形狀與開口O的形狀互相獨立。

雖然本發(fā)明已經(jīng)以多種實施方式公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領域技術人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內，當可作各種變動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視權利要求所界定者為準。