CN104979341B - 显示装置和发光装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施例提供了一种显示装置和发光装置。根据本发明实施例的显示装置，包括布置为阵列的多个发光单元，其中每个发光单元包含：发光二极管（LED）模块；SiO₂保护层，覆盖在LED模块的部分区域上；以及薄膜晶体管（TFT），形成在SiO₂保护层上，其中TFT的漏极与LED模块的N电极相连接以控制LED模块，TFT的栅极配置来接收数据信号，以及TFT的源极配置来接收扫描信号。

Description

显示装置和发光装置

技术领域

本发明涉及一种显示装置和一种发光装置，更具体地说，本发明涉及一种具有发光二极管(LED)的发光装置和由多个发光装置组成的阵列构成的显示装置。

背景技术

随着技术的发展，显示设备已经被广泛应用。然而，由于液晶和吸收片会阻挡、吸收超过90％的背光，因此传统的利用液晶显示器(LCD)进行显示的显示设备效率低，并且显示器功耗浪费大。

虽然目前提出的有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)技术相对于液晶显示技术能够有效地提高效率，但是红光有机发光二极管(OLED)的发光效率较低，通常只能达到10lm/W左右，而蓝光有机发光二极管的效率更低。此外，蓝光有机发光二极管的发光波长不纯，色坐标偏离纯蓝色，导致整体发光色域不宽，显示效果不佳。此外，有机发光二极管采用有机材料，其热稳定性，化学与湿度稳定性差，并且寿命有限。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种发光装置，以解决上述问题。

本发明的一个实施例提供了一种显示装置，包括布置为阵列的多个发光单元，其中每个发光单元包含：发光二极管(LED)模块；SiO₂保护层，覆盖在LED模块的部分区域上；以及薄膜晶体管(TFT)，形成在SiO₂保护层上，其中TFT的漏极与LED模块的N电极相连接以控制LED模块，TFT的栅极配置来接收数据信号，以及TFT的源极配置来接收扫描信号。

本发明的另一实施例提供了一种发光装置，包括：发光二极管(LED)模块，SiO₂保护层，覆盖在LED模块的部分区域上；以及薄膜晶体管(TFT)，形成在SiO₂保护层上，其中TFT的漏极与LED模块的N电极相连接以控制LED模块，TFT的栅极配置来接收数据信号，以及TFT的源极配置来接收扫描信号。

在根据本发明实施例的显示装置和发光装置中，通过在覆盖在发光二极管模块的部分区域的保护层上与发光二极管模块一一对应地设置薄膜晶体管，有效地利用了空间，并且减小了发光装置的尺寸。同时，正是通过这些薄膜晶体管实现了对每个发光二极管模块的单独控制，使得显示装置和发光装置能够更加灵活地根据用户的需要进行显示。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍。下面描述中的附图仅仅是本发明的示例性实施例。

图1是示出根据本发明实施例的显示装置中一个发光单元的发光二极管模块的示意性说明图。

图2是示出根据本发明实施例的显示装置中一个发光单元的SiO₂保护层的示意性说明图。

图3是示出根据本发明实施例的显示装置中一个发光单元的薄膜晶体管的示意性说明图。

具体实施方式

在下文中，将参考附图详细描述本发明的优选实施例。注意，在本说明书和附图中，具有基本上相同步骤和元素用相同的附图标记来表示，且对这些步骤和元素的重复解释将被省略。

根据本实施例的显示装置包括布置为阵列的多个发光单元。具体地，显示装置中的每个发光单元可包括发光二极管(LED)模块、SiO₂保护层和薄膜晶体管(TFT)。下面，参照图1至图3说明本发明的一个实施例的显示装置中的一个发光单元。

图1是示出根据本发明实施例的显示装置中一个发光单元的发光二极管模块100的示意性说明图。如图1所示，根据本发明实施例的发光二极管模块100可包括衬底110、发光二极管外延片、N电极130和P电极140。

在根据本发明的实施例中，衬底110可以由例如蓝宝石、碳化硅、(111)硅等适合GaN材料生长的材料制成。此外，可利用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等方法在衬底衬底110上生长发光二极管外延片。

具体地，发光二极管外延片可包括N型GaN层121、发光层122和P型GaN层123。根据本发明的一个示例，N型GaN层121可形成在衬底110上。此外，根据本发明的另一示例，每个发光二极管外延片还可包括位于N型GaN层121和衬底110之间的非掺杂的GaN层(如图1至图3中的黑色区域所示)，以提高发光二极管模块100的发光效率。因而，N型GaN层121也可形成在非掺杂的GaN层上而不是直接形成在衬底110上。

发光层122形成在N型GaN层121上，并且P型GaN层123形成在发光层122上。可利用光刻、ICP刻蚀等方法制备发光二极管模块100的N型沟道124。如图1所示，刻蚀深度以达到但不耗尽N型GaN层121为准。刻蚀后，发光层122和P型GaN层123覆盖在N型GaN层121的除了N型沟道124以外的区域上。

此外，N电极130可形成在N型GaN层121上，并且P电极140可形成在P型GaN层123上。具体地，可利用蒸镀、溅射等方法分别在p型GaN层123和N型GaN沟道124内的N型GaN层121上制备金属电极。在根据本发明的示例中，显示装置中多个发光单元的发光二极管模块的P电极可共路，并且连接到高电压。

如上所述，根据本发明实施例的发光二极管模块100采用无机材料制成的发光二极管外延片。与现有的有机发光二极管相比，不仅提高了发光效率，而且增强了热稳定性，化学与湿度稳定性差，并且延迟了发光装置的使用寿命。

显示装置中的发光单元还可包括形成为该发光单元的最上层的绝缘保护层，以保护发光二极管模块。在根据本发明的实施例中，SiO₂保护层可覆盖在发光二极管模块的部分区域上。图2是示出根据本发明实施例的显示装置中一个发光单元的SiO₂保护层200的示意性说明图。如图2中的箭头所示，根据本发明的一个示例，SiO₂保护层200可覆盖在发光二极管模块100的N型沟道124中除了形成N电极130以外的区域上。

此外，显示装置中的发光单元还可包括薄膜晶体管。薄膜晶体管可形成在例如图2所示的SiO₂保护层上。在每个发光单元中，可通过薄膜晶体管来根据输入信号对发光二极管模块进行控制。具体地，薄膜晶体管的漏极与发光二极管模块的N电极相连接以控制发光二极管模块，薄膜晶体管的栅极可接收数据信号，例如，数据信号可以是对应于灰度阶的电压。此外，薄膜晶体管的源极可接收扫描信号。换言之，薄膜晶体管的源极和漏极之间的电压是扫描信号。

图3是示出根据本发明实施例的显示装置中一个发光单元的薄膜晶体管300的示意性说明图。如图3所示，根据本发明的一个示例，可在SiO₂保护层200上利用沉积等方法形成薄膜晶体管300的栅极310，从而有效地利用了空间，并且减小了发光单元的尺寸。

此外，可在薄膜晶体管的栅极310上利用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)等方法形成栅极绝缘层320，并且在栅极绝缘层320上形成半导体层330，进而在半导体层330上利用沉积等方法形成薄膜晶体管300的源极340和漏极350。

优选地，如图3所示，在半导体层330靠近该薄膜晶体管300所对应的发光二极管模块100的N电极130的一侧形成漏极350，以便于将漏极350与发光二极管模块100的N电极130相连接。并且在半导体层330远离N电极130的一侧形成源极340。

此外，可根据具体的发光需要来选择发光二极管模块100的发光层122的材料。根据本发明的一个示例，发光二极管模块100的发光二极管外延片的发光层122可用于发出蓝色光。例如，可通过i-InGaN材料形成发光层，以使得发光二极管模块100发出的光为蓝色。

在布置为阵列的多个发光单元中，可以以相邻的三个发光单元为一个像素单元，并且在每个像素单元中的两个发光二极管模块的发光二极管外延片中分别添加除了发光层发出的光的颜色以外的其他颜色的荧光粉。例如，在发光层发出蓝色光的情况下，可在每个像素单元中的两个发光二极管模块的发光二极管外延片中分别添加红色荧光粉和绿色荧光粉，从而每个像素单元包括分别能够发出蓝色光、红色光和绿色光的发光二极管模块，以使得显示装置能够通过薄膜晶体管对发光二极管模块的控制来进行彩色显示。

根据本发明实施例的显示装置，通过在每个发光单元中，在保护层上与发光二极管模块一一对应地设置薄膜晶体管，有效地利用了空间，并且减小了显示装置的整体尺寸。同时，正是多个发光单元布置为阵列，并且通过每个发光单元中的薄膜晶体管实现对每个发光二极管的单独控制，使得显示装置能够更加灵活地根据用户的需要进行显示。

以下将描述根据本发明一个实施例的发光装置。本实施例的发光装置可以是根据本发明实施例的显示装置的多个发光单元中的一个发光单元。以上已经结合图1至图3对于本发明实施例的显示装置的发光单元进行了详细描述。因此，以下仅对根据本发明实施例的发光装置的主要部件进行描述，而省略了以上已经结合图1至图3描述过的细节内容。

根据本发明实施例的发光装置可包括发光二极管模块、SiO₂保护层和薄膜晶体管。具体地，根据本发明的一个示例，的发光二极管模块可包括衬底、发光二极管外延片、N电极和P电极。

在根据本发明的实施例中，衬底可以由例如蓝宝石、碳化硅、(111)硅等适合GaN材料生长的材料制成。利用金属有机化合物化学气相沉淀(MOCVD)、分子束外延(MBE)、氢化物气相外延(HVPE)等方法在衬底衬底110上生长发光二极管外延片。

发光二极管外延片可包括N型GaN层、发光层和P型GaN层。根据本发明的一个示例，发光二极管外延片的N型GaN层可形成在衬底110上。此外，根据本发明的另一示例，每个发光二极管外延片还可包括位于N型GaN层和衬底之间的非掺杂的GaN层，以提高发光二极管的发光效率。因而，N型GaN层也可形成在非掺杂的GaN层上而不是直接形成在衬底上。

发光二极管外延片的发光层形成在N型GaN层上，并且P型GaN层形成在发光层上。可利用光刻、ICP刻蚀等方法制备发光二极管模块的N型沟道124。刻蚀深度以达到但不耗尽N型GaN层为准。刻蚀后，发光层和P型GaN层覆盖在N型GaN层的除了N型沟道以外的区域上。

此外，N电极可形成在N型GaN层上，并且P电极可形成在P型GaN层上。具体地，可利用蒸镀、溅射等方法分别在p型GaN层和N型GaN沟道内的N型GaN层上制备金属电极。在根据本发明的示例中，显示装置中多个发光装置的发光二极管模块的P电极可共路，并且连接到高电压。

也就是说，根据本发明实施例的发光二极管模块采用无机材料制成的发光二极管，与有机发光二极管相比，不仅提高了发光效率，而且增强了热稳定性，化学与湿度稳定性差，并且延迟了发光装置的使用寿命。

发光装置还可包括形成为该发光装置的最上层的绝缘保护层，以保护发光二极管模块。在根据本发明的实施例中，SiO₂保护层可覆盖在发光二极管模块的部分区域上。根据本发明的一个示例，SiO₂保护层可覆盖在发光二极管模块的N型沟中除了形成N电极以外的区域上。

此外，发光装置还可包括薄膜晶体管(TFT)。薄膜晶体管可形成在SiO₂保护层上。具体地，薄膜晶体管的漏极与发光二极管模块的N电极相连接以控制发光二极管模块，薄膜晶体管的栅极可接收数据信号，以及薄膜晶体管的源极可接收扫描信号。

根据本发明的一个示例，可在发光装置的SiO₂保护层上利用沉积等方法形成薄膜晶体管的栅极，从而有效地利用了空间，并且减小了发光装置的尺寸。

此外，可在薄膜晶体管的栅极上利用等离子增强化学气相沉积法(PECVD)等方法形成栅极绝缘层，并且在栅极绝缘层上形成半导体层330，进而在半导体层上利用沉积等方法形成薄膜晶体管的源极和漏极。

优选地，在半导体层靠近该薄膜晶体管所对应的发光二极管模块的N电极的一侧形成漏极，以便于将漏极与发光二极管模块的N电极相连接。并且在半导体层远离N电极的一侧形成漏极。

根据本发明的一个示例，发光装置的发光二极管模块的发光二极管外延片的发光层可用于发出蓝色光。例如，可通过i-InGaN材料形成发光层，以使得发光二极管发出的光为蓝色。此外，根据本发明的另一示例，可在发光装置的发光二极管模块的发光二极管外延片中添加其他颜色的荧光粉。例如，可在发光装置的发光二极管模块的发光二极管外延片中添加红色荧光粉或绿色荧光粉，从而发光装置能够根据薄膜晶体管的控制发出绿色或红色的光。

在根据本发明实施例的发光装置中，通过在覆盖在发光二极管模块的部分区域的保护层上与发光二极管模块对应地设置薄膜晶体管，有效地利用了空间，并且减小了发光装置的尺寸。同时，正是通过这些薄膜晶体管实现了对每个发光二极管的单独控制，使得发光装置能够更加灵活地根据用户的需要进行显示。

本领域技术人员应该理解，可依赖于设计需求和其它因素对本发明进行各种修改、组合、部分组合和替换，只要它们在所附权利要求书及其等价物的范围内。

Claims (6)

1.一种显示装置，包括布置为阵列的多个发光单元，其中每个所述发光单元包含：

发光二极管(LED)模块，所述发光二极管包括：

发光二极管(LED)外延片，

N电极，形成在所述LED外延片的N型GaN层上，

P电极，形成在所述LED外延片的P型GaN层上；

SiO₂保护层，覆盖在所述LED模块的N型沟道中除了形成N电极130以外的区域上；以及

薄膜晶体管(TFT)，形成在所述SiO₂保护层上，其中所述TFT的漏极与所述LED模块的N电极相连接以控制所述LED模块，所述TFT的栅极配置来接收数据信号，以及所述TFT的源极配置来接收扫描信号。

2.如权利要求1所述的显示装置，其中在每个所述发光单元中，

在所述SiO₂保护层上形成所述TFT的栅极。

3.如权利要求2所述的显示装置，其中在每个所述发光单元中，

在所述TFT的栅极上形成栅极绝缘层，

在所述栅极绝缘层上形成半导体层，以及

在所述半导体层上形成所述TFT的源极和漏极。

4.如权利要求1所述的显示装置，其中

所述多个发光单元的LED模块的P电极共路，并且连接到高电压。

5.如权利要求1或4所述的显示装置，其中

所述LED模块包括用于发出蓝色光的发光层，以及

以三个所述发光单元为一个像素单元，其中

对每个所述像素单元中的两个发光单元中的LED模块分别添加红、绿荧光粉，以使得每个所述像素单元能够发出蓝色光、红色光和绿色光。

6.一种发光装置，包括：

发光二极管(LED)模块，所述发光二极管包括：

发光二极管(LED)外延片，

N电极，形成在所述LED外延片的N型GaN层上，

P电极，形成在所述LED外延片的P型GaN层上

SiO₂保护层，覆盖在所述LED模块的N型沟道中除了形成N电极130以外的区域上；以及

薄膜晶体管(TFT)，形成在所述SiO₂保护层上，其中所述TFT的漏极与所述LED模块的N电极相连接以控制所述LED模块，所述TFT的栅极配置来接收数据信号，以及所述TFT的源极配置来接收扫描信号。