CN104282678A

CN104282678A - 具有光感测功能的发光显示器

Info

Publication number: CN104282678A
Application number: CN201310284794.4A
Authority: CN
Inventors: 曾坚信
Original assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Current assignee: Hongfujin Precision Industry Shenzhen Co Ltd; Hon Hai Precision Industry Co Ltd
Priority date: 2013-07-09
Filing date: 2013-07-09
Publication date: 2015-01-14

Abstract

本发明提供一种具有光感测功能的发光显示器，其包括至少一个发光二极管、至少一个薄膜晶体管、至少一个感光组件以及一个连接层，所述发光二极管形成在一个第一基板上，所述薄膜晶体管与所述感光组件电性连接并形成在一个第二基板上，所述连接层连接所述第一基板与所述第二基板，使所述发光二极管与所述薄膜晶体管电性连结，所述发光二极管发出一个光线，所述感光组件位于所述发光二极管的发光路径上，所述薄膜晶体管与所述发光二极管的相对位置错开。本发明通过所述发光二极管的使用特性以及以所述感光组件侦测控制所述发光二极管的光强度，可有效解决有机发光二极管的寿命劣化与显示画面色偏的问题。

Description

具有光感测功能的发光显示器

技术领域

本发明涉及一种具有光感测功能的发光显示器，尤其发光二极管与薄膜晶体管构成直接接合构成的电路中，以氧化物半导体作为光传感器的一种具有光感测功能的发光显示器。

背景技术

近年来，平面显示器已经被广泛的使用在电视、商品信息显示屏、智能型手机、平板计算机、笔记本电脑以及AIO(All-in one)计算机。目前所使用的平面显示器，主要是以背光模块加上薄膜晶体管所形成的背板，利用控制液晶的偏转，形成薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)。对于下一世代的省电、高画质和高分辨率的平面显示器需求，现今所发展的除了缩短画素单位面积，增加开口率，使用低温多晶硅(Low temperature poly-silicon, LTPS) 材料外，采用有机材料来制作有机发光二极管，也是另一种技术选择的方法。然而，有机发光二极管中有机发光材料的寿命，制作的复杂度以及良率等问题，使得主动式有机发光二极管的应用，只限于中小尺寸的显示应用上。而且，因为有机发光二极管显示器的各颜色有机发光材料其寿命与发光效率不同，因此会产生影像画面色偏的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供可有效控制或补偿有机发光二极管的光强度以及使用寿命的一种具有光感测功能的发光显示器。

本发明提供一种具有光感测功能的发光显示器，其包括至少一个发光二极管、至少一个薄膜晶体管、至少一个感光组件以及一个连接层，所述发光二极管形成在一个第一基板上，所述薄膜晶体管与所述感光组件电性连接并形成在一个第二基板上，所述连接层连接所述第一基板与所述第二基板，使所述发光二极管与所述薄膜晶体管电性连结，所述发光二极管发出一个光线，所述感光组件位于所述发光二极管的发光路径上，所述薄膜晶体管与所述发光二极管的相对位置错开。

相较现有技术，本发明具有光感测功能的发光显示器，是以所述发光二极管与所述薄膜晶体管构成的电路直接接合，通过所述发光二极管形成的氮化物发光二极管具有高耐压、高耐温及高抗氧性的特性，可有效解决有机发光二极管的寿命问题。再通过所述薄膜晶体管的氧化物半导体具有高载子迁移率(Carrier mobility)，可高速扫瞄和快速充放电，故可作为一个光传感器以侦测所述发光二极管的光强度，并利用电回授(Feedback)控制所述发光二极管的光强度，解决显示器影像画面色偏的问题。

附图说明

图1是本发明具有光感测功能的发光显示器的第一实施方式的剖视图。

图2是图1具有光感测功能的发光显示器的第二实施方式的剖视图。

图3是图1具有光感测功能的发光显示器的第三实施方式的剖视图。

图4是图1具有光感测功能的发光显示器的第四实施方式的剖视图。

主要元件符号说明

发光显示器	10
		第一基板	102
第一缓冲层	1022
		第二基板	104
第二缓冲层	1042
		发光二极管	12
光线	120
		N型半导体层	121
发光层	122
		P型半导体层	123
接触层	124
		电流扩散层	125
P型电极	126
		N型电极	127
绝缘层	128、142
		薄膜晶体管	14
闸极电极	141
		活性层	143
源极电极	144
		汲极电极	145
金属柱	146
		感光组件	15
氧化物半导体层	152
		光敏晶体管	154
萧特基能障感光二极管	156
		PIN感光二极管	158
连接层	16
		金属	162
透明导电氧化物	164
		荧光层	18

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明作一具体介绍。

请参阅图1所示，为本发明具有光感测功能的发光显示器的第一实施方式的剖视图。所述具有光感测功能的发光显示器10其包括至少一个发光二极管12、至少一个薄膜晶体管14、至少一个感光组件15以及一个连接层16，所述发光二极管12形成在一个第一基板102上，所述薄膜晶体管14与所述感光组件15电性连接并形成在一个第二基板104上，其中所述第一基板102以及所述第二基板104材料是为蓝宝石(Sapphire)、硅(Si)、硅玻璃(Silicon On Glass)、玻璃(Glass)、氧化铝(AlO)、氮化镓(GaN)、氧化锌(ZnO)、塑料或软性基板其中之一。本发明所有的实施方式中，所述第一基板102材料是为蓝宝石或硅玻璃，所述第二基板104材料是为玻璃，而所述发光二极管12是为氮化物发光二极管。所述第一基板102的表面上设置有一个第一缓冲层1022，所述第一缓冲层1022上形成所述发光二极管12。所述第二基板104表面上设置有一个第二缓冲层1042，所述第二缓冲层1042上形成所述薄膜晶体管14。所述第一缓冲层1022以及所述第二缓冲层1042是为绝缘缓冲层(Insulation Buffer Layer)，所述第一缓冲层1022材料选自氮化铝镓铟 (AlGaInN)，碳化硅(SiC)，氧化锌(ZnO)等至少其中之一或其中组合，所述第二缓冲层1042材料选自氧化硅(SiOx)，氮化硅(SiNx)，氮氧化硅(SiON)、氧化铪(HfOx)、氧化铝(AlOx)、氧化钽(TaOx)或是钛酸锶钡(BaSrTiOx)等至少其中之一或其中组合。优选的，所述第一缓冲层1022以及所述第二缓冲层1042材料是为低温氮化镓(CaN)或是氧化硅(SiOx)。

所述发光二极管12自所述第一基板102表面的所述第一缓冲层1022上，依序形成包括有一个N型半导体层121、一个发光层122、一个P型半导体层123、一个接触层(Contact Layer) 124以及一个电流扩散层(Current Spreading Layer) 125，所述电流扩散层125上形成有一个P型电极126，所述N型半导体层121的侧边形成有一个N型电极127，所述N型电极127与所述P型电极126之间则形成有一个绝缘层128。所述绝缘层128区隔所述N型电极127与所述P型电极126，使所述P型电极126位于远离所述第一基板102的上方位置。所述P型电极126接触的所述电流扩散层125以及所述电流扩散层125连接的所述接触层124中，所述接触层124是为奥姆接触层，所述电流扩散层125可以是掺杂反转层，用以使电流扩散增加所述发光二极管12的发光效率。所述发光层122可以是单量子井(Single Quantum Well)或是多量子井(Multiple Quantum Well)，所述发光层122材料是为氮化铝镓铟(AlGaInN)，所述氮化铝镓铟(AlGaInN)成份标示为：

Al_xGa_yIn_(1-x-y)N，其中，0≦x≦1，0≦y≦1；

所述发光二极管12可以发出一个光线120，所述光线120为紫外光(UV光)、蓝光、绿光或其他可见光。优选的，所述光线120波长可在300nm~550nm。

所述薄膜晶体管14自所述第二基板104表面的所述第二缓冲层1042上，依序设置所述薄膜晶体管14具有的闸极电极(Gate Electrode)141，所述闸极电极141上具有一个绝缘层(Insulation Layer)142以及一个活性层(Active Layer) 143，所述活性层143上设置所述薄膜晶体管的源极电极(Source Electrode)144以及汲极电极(Drain Electrode)145。其中，所述绝缘层142材料选自氧化硅(SiOx)，氮化硅(SiNx)，氮氧化硅(SiON)、氧化铪(HfOx)、氧化铝(AlOx)、氧化钽(TaOx)或是钛酸锶钡(BaSrTiOx)。所述活性层143是为光敏半导体活性层(Photosensitive Semiconductor Active Layer)，所述光敏半导体活性层是一个氧化物半导体。所述活性层143的材料至少包含一个金属，所述金属选自铟(In)、镓(Ca)、铝(Al)、锌(Zn)、镉(Cd)、钙(Ca)、钼(Mo)、锡(Sn)、铪(Hf)、铜(Cu)、钛(Ti)、钡(Ba)以及锆(Zr)其中之一。所述活性层143材料是选自氧化铟镓锌(InGaZnO)、氧化铟锌铪(InZnHfO)、氧化铟锌锆(InZnZrO)、氧化铟锌锡(InZnSnO)、氧化铟锌(InZnO)、氧化铝铟锌(AlInZnO)、氧化锌(ZnO)或氧化铝锌(AlInZnO)。所述源极电极144和汲极电极145可选自金属电极、氧化物导电电极或其中组合。

所述感光组件15形成在所述薄膜晶体管14的一侧，所述感光组件15包括一个氧化物半导体层152，所述氧化物半导体层152是为氧化物半导体活性层。所述氧化物半导体层152材料至少包含一个金属，所述金属选自铟(In)、镓(Ca)、铝(Al)、锌(Zn)、镉(Cd)、钙(Ca)、钼(Mo)、锡(Sn)、铪(Hf)、铜(Cu)、钛(Ti)、钡(Ba)以及锆(Zr)其中之一。所述氧化物半导体层152材料是选自氧化铟镓锌(InGaZnO)、氧化铟锌铪(InZnHfO)、氧化铟锌锆(InZnZrO)、氧化铟锌锡(InZnSnO)、氧化铟锌(InZnO)、氧化铝铟锌(AlInZnO)、氧化锌(ZnO)或氧化铝锌(AlInZnO)。所述感光组件15包含光敏晶体管(Photo transistor)154、萧特基能障感光二极管(Schottky barrier photodiode)156或PIN感光二极管(PIN photodiode)158。

所述连接层16是为一个导电连接层，所述连接层16用以连接所述第一基板102与所述第二基板104，使形成在所述第一基板102上的所述发光二极管12与形成在所述第二基板104上的所述薄膜晶体管14达成电性连结。所述连接层16选自金属、导电氧化物、导电胶、焊接剂(Solder)、纳米碳管(Carbon Nano tube, CNT)、石墨稀材料或其中组合或其中混合。即，所述连接层16可以是多层结构，所述连接层16多层结构是由金属162与透明导电氧化物164所组成(如图2所示)，所述连接层16金属162材料选自铟(In)、镓(Ca)、铝(Al)、锌(Zn)、铬(Cr)、镍(Ni)、钼(Mo)、锡(Sn)、银(Ag)、金(Au)、铜(Cu)、钛(Ti)、铋(Bi)以及钴(Co)其中之一或其中合金。所述连接层16透明导电氧化物164是可以选自氧化铟锡(InSnO)、氧化锌锡(ZnSnO)、氧化铟锌(InZnO)、氧化铝锌(AlZnO)、氧化铝锌(AlZnO)、氧化铟锌锡(InZnSnO)、氧化铟镓锌(InGaZnO)、氧化铟锌铪(InZnHfO)、氧化铟锌锆(InZnZrO)。所述连接层16也可以选自银胶、锡铋(SnBi)、锡铋铜(SnBiCu)、锡铋碲(SnBiTe) 、锡铋硒(SnBiSe) 、铋锑碲(BiSbTe) 、铋碲硒(BiTeSe)或锡银铜(SnAgCu)。

所述发光显示器10的所述发光二极管12与所述薄膜晶体管14是分别位于所述第一基板102与所述第二基板104的同侧，进行相对性的电路直接接合。所述相对性的电路接合通过所述连接层16在所述发光二极管12的所述P型电极126与所述薄膜晶体管14的所述源极电极144或所述汲极电极145之间进行连接。所述P型电极126通过所述连接层16连接所述源极电极144或所述汲极电极145达成电性连接。所述发光二极管12与所述薄膜晶体管14的相对位置，通过所述连接层16而错开，但位于所述薄膜晶体管14一侧的所述感光组件15与所述发光二极管12相对。因此，所述感光组件15位于所述发光二极管12的所述光线120的发光路径上，所述薄膜晶体管14则不会在所述光线120的发光路径上。本第一实施方式中，所述感光组件15是为所述光敏晶体管154，所述光敏晶体管154的所述氧化物半导体层152位于所述光线120的光路径上，用以侦测所述发光二极管12的所述光线120强度，并将光讯号转变为电讯息，以通过电性连接的所述薄膜晶体管14利用电回授(Electrical feedback)方式控制或补偿所述发光二极管12的光强度。所述薄膜晶体管14位于与所述发光二极管12错开的位置上，以避开所述发光二极管12的所述光线120直接照射所述薄膜晶体管14的所述活性层143。所述薄膜晶体管14并包含一个金属电极(图中未标示)，所述金属电极用以阻绝所述发光二极管12发出的所述光线120照射所述薄膜晶体管14的所述活性层143。所述金属电极设置于所述薄膜晶体管14的所述源极电极144或是所述汲极电极145至少其中之一。所述薄膜晶体管14的所述源极电极144或是所述汲极电极145的至少其中之一包含一个金属柱146，所述金属柱146电连接所述源极电极144或是所述汲极电极145与所述连接层16。所述金属柱146也可以阻挡所述发光二极管12发出的所述光线120照射所述薄膜晶体管14的所述活性层143。所述薄膜晶体管14与所述发光二极管12接近的所述源极电极144或是所述汲极电极145的至少其中之一包含所述金属电极或是所述金属柱146。

所述发光显示器10进一步包括一个荧光层18，所述荧光层18设置于所述发光显示器10的内部，位于所述发光二极管12的发光路径上。所述荧光层18在所述电流扩散层125与所述连接层16之内，位于所述电流扩散层125两侧所述P型电极126之间。所述荧光层18在所述发光二极管12的光路径上吸收所述发光二极管12所发出的所述光线120，以转换为另一个波长的光。例如，红光(R)、绿光(G)、蓝光(B)、黄光(Y)或是黄绿光(YG) 。所述荧光层18也可以吸收所述发光二极管12所发出的一部分光线，转换为另一个波长的光线，所述另一个波长光线再与所述发光二极管12未被吸收的光线混合成为一个多波长光线。例如，白光。

本第二实施方式的所述发光显示器10，相较于第一实施方式不同在于所述感光组件15是为所述萧特基能障感光二极管156 (如图2所示)。所述萧特基能障感光二极管156电性连接在所述薄膜晶体管14的一侧，并位于所述发光二极管12的发光路径上。所述萧特基能障感光二极管156包含所述氧化物半导体层152，所述氧化物半导体层152侦测所述发光二极管12的所述光线120强度，通过电性连接的所述薄膜晶体管14控制或补偿所述发光二极管12的光强度。相同地，第三实施方式的所述发光显示器10，相较于第一实施方式不同在于所述感光组件15是为所述PIN感光二极管158(如图3所示)。所述PIN感光二极管158电性连接在所述薄膜晶体管14的一侧，并位于所述发光二极管12的发光路径上。所述PIN感光二极管158包含所述氧化物半导体层152，所述氧化物半导体层152侦测所述发光二极管12的所述光线120强度，再通过电性连接的所述薄膜晶体管14控制或补偿所述发光二极管12的光强度。另外，所述薄膜晶体管14的所述源极电极144或是所述汲极电极145的至少其中之一包含的所述金属柱146，在接近所述发光二极管12的一侧可电性连接所述发光二极管12的所述N型电极127(如图4所示)。从而，所述发光二极管12与所述薄膜晶体管14之间也可以通过所述N型电极127进行相对性的直接电路连接，有助于降低所述发光显示器10的制作成本。

本发明发具有光感测功能的光显示器，通过所述发光二极管的材料特性，可以有效解决有机材料劣化的寿命问题，同时以所述感光组件侦测所述发光二极管的光强度，以进行对所述发光二极管光强度的控制与补偿，使得影像画面产生色偏的问题可以有效改善。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims

1.一种具有光感测功能的发光显示器，其包括至少一个发光二极管、至少一个薄膜晶体管、至少一个感光组件以及一个连接层，所述发光二极管形成在一个第一基板上，所述薄膜晶体管与所述感光组件电性连接并形成在一个第二基板上，所述连接层连接所述第一基板与所述第二基板，使所述发光二极管与所述薄膜晶体管电性连结，所述发光二极管发出一个光线，所述感光组件位于所述发光二极管的发光路径上，所述薄膜晶体管与所述发光二极管的相对位置错开。

2.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述第一基板以及所述第二基板材料是为蓝宝石、硅、硅玻璃、玻璃、氧化铝、氮化镓、氧化锌、塑料或软性基板其中之一。

3.如权利要求2所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述第一基板材料是为蓝宝石或硅玻璃，而所述第二基板材料是为玻璃。

4.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述第一基板表面上设置有一个第一缓冲层，所述第一缓冲层上形成所述氮化物发光二极管。

5.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述第二基板表面上设置有一个第二缓冲层，所述第二缓冲层上形成所述薄膜晶体管。

6.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述第一基板及所述第二基板上的所述第一缓冲层以及所述第二缓冲层是为绝缘缓冲层，所述第一缓冲层以及所述第二缓冲层至少其中之一的材料选自氮化铝铟镓或是氧化硅。

7.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述发光二极管为氮化物发光二极管，所述发光二极管自所述第一缓冲层上，依序形成包括有一个N型半导体层、一个发光层、一个P型半导体层、一个接触层以及一个电流扩散层，所述电流扩散层上形成一个P型电极，所述N型半导体层的侧边形成一个N型电极。

8.如权利要求7所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述发光层材料是为氮化铝镓铟，所述氮化铝镓铟的成份标示为：Al_xGa_yIn_(1-x-y)N，其中，0≦x≦1，0≦y≦1。

9.如权利要求7所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述发光二极管发出波长在300nm~550nm的光线。

10.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述薄膜晶体管自所述第二缓冲层上，依序设置所述薄膜晶体管具有的闸极电极，所述闸极电极上具有一个绝缘层以及一个活性层，所述活性层上设置所述薄膜晶体管的源极电极及汲极电极。

11.如权利要求10所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述绝缘层材料选自氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化铪、氧化铝、氧化钽或是钛酸锶钡，或是其中组合。

12.如权利要求10所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述活性层是为光敏半导体活性层，所述光敏半导体活性层是一个氧化物半导体。

13.如权利要求12所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述活性层材料是选自氧化铟镓锌、氧化铟锌铪、氧化铟锌锆、氧化铟锌锡、氧化铟锌、氧化铝铟锌、氧化锌或氧化铝锌，或是其中组合。

14.如权利要求12所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述活性层的材料至少包含一个金属，所述金属选自铟、镓、铝、锌、镉、钙、钼、锡、铪、铜、钛、钡以及锆其中之一。

15.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述薄膜晶体管包含一个金属电极，所述金属电极设置于所述薄膜晶体管的所述源极电极或是所述汲极电极至少其中之一。

16.如权利要求15所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述源极电极或是所述汲极电极的至少其中之一包含一个金属柱，所述金属柱电连接所述发光二极管。

17.如权利要求16所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述金属柱在接近所述发光二极管的一侧电性连接所述发光二极管的所述N型电极。

18.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述感光组件包含光敏晶体管、萧特基能障感光二极管或PIN感光二极管。

19.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述感光组件包括一个氧化物半导体层，所述氧化物半导体层是为氧化物半导体活性层。

20.如权利要求19所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述氧化物半导体层材料是选自氧化铟镓锌、氧化铟锌铪、氧化铟锌锆、氧化铟锌锡、氧化铟锌、氧化铝铟锌、氧化锌或氧化铝锌，或其中组合。

21.如权利要求19所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述氧化物半导体层材料至少包含一个金属，所述金属选自铟、镓、铝、锌、镉、钙、钼、锡、铪、铜、钛、钡以及锆其中之一。

22.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述连接层是为一个导电连接层，所述连接层选自金属、导电氧化物、导电胶、焊接剂、纳米碳管、石墨稀材料或其中组合或其中混合。

23.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述连接层是多层结构，所述连接层多层结构是由金属与透明导电氧化物所组成。

24.如权利要求23所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述金属材料选自铟、镓、铝、锌、铬、镍、钼、锡、银、金、铜、钛、铋以及钴其中之一或其中合金。

25.如权利要求23所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述透明导电氧化物是氧化铟锡、氧化锌锡、氧化铟锌、氧化铝锌、氧化铟锌锡、氧化铟镓锌、氧化铟锌铪、氧化铟锌锆。

26.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述发光二极管与所述薄膜晶体管分别位于所述第一基板与所述第二基板的同侧，通过所述连接层在所述发光二极管的所述P型电极与所述薄膜晶体管的所述源极电极或所述汲极电极间进行相对性的电路接合。

27.如权利要求1所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述发光显示器进一步包括一个荧光层。

28.如权利要求27所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述荧光层位于所述发光二极管的发光路径上，吸收所述发光二极管所发出的光线，转换为另一个波长的光。

29.如权利要求28所述的具有光感测功能的发光显示器，其特征在于：所述荧光层吸收所述发光二极管所发出的一部分光线，转换为另一个波长的光线，所述另一个波长光线再与所述发光二极管未被吸收的光线混合成为一个多波长光线。