CN107785391A - 一种发光二极管显示器结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种发光二极管显示器结构，该显示器包括一个或以上数量的显示单元，每个显示单元均由若干个像素构成；其特征在于：所述的每个像素均包含三个或三个以上的次像素，相邻的次像素之间存在一个蚀刻间隙，且一个单元内同一列的次像素连接在同一个柔性电极A上，一个单元内同一行的次像素连接在同一个柔性电极B上，并实现行列驱动。本发明的优点在于：本发明的柔性发光二极管显示器具有可弯曲的特点，且其无需背光源，有利于将显示器做薄，同时，其又是由性能稳定的无机半导体外延片制成，使用寿命长，且不会出现显示不均匀的状况；且能够极大程度上简化生产流程，降低生产成本。

Description

一种发光二极管显示器结构

技术领域

本发明涉及一种显示器结构，特别涉及一种发光二极管显示器结构。

背景技术

显示器在当今消费电子产品有着广泛的应用，尤其是计算机显示器，手机显示屏，智能可穿戴设备显示屏等。随科技进步，原来的阴极射线管显示基本上已经被轻薄的液晶显示器 (LCD)所取代，并向着更轻、更薄的方向发展。而LCD自身不发光，必要有背光源才可以正常显示，限制了LCD不能做的足够薄。近年来，有机发光二极管显示器 (OLED)迅速崛起，其凭借自发光、无需背光源的优势，可以做的更薄，广泛被一些大公司应用在手机、智能手表等设备上。

而OLED也有其难以克服的缺点，有机材料本身并不稳定，致使OLED显示器寿命难以与无机半导体材料相媲美。而且，OLED光衰较为明显，长期工作可导致显示器不同像素的发光效率差别较大，导致显示器显示不均匀。

由于第三代半导体高击穿电压、大热导率、强抗辐射能力、高响应频率等优点，在白光照明、大功率显示器件、紫外消毒等领域占有重要地位。此外，柔性显示器以其薄、轻、柔的特点受到越来越多的关注和青睐，若能够将第三代半导体和柔性显示技术结合应用至显示器行业，必定会成为显示行业最具竞争力的发展趋势之一。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种能够简化生产流程，降低生产成本且性能好的柔性发光二极管显示器结构，还提供一种制作该显示器的方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：发光二极管显示器结构，该显示器包括一个或以上数量的显示单元，每个显示单元均由若干个像素构成；所述像素由III-V族或II-VI族半导体材料制成，所述的每个像素均包含三个或三个以上的次像素，相邻的次像素之间存在一个蚀刻间隙；所述次像素的直径在200nm~500 um之间，次像素的基本结构包括依次堆叠设置的调色层、N型半导体层、有源发光区、P型半导体层、柔性P电极和柔性基板，还包括与N型半导体层接触的柔性N电极，限定堆叠方向为同时垂直于所述行、列所在平面的方向，所述次像素沿堆叠方向自有源发光区侧向调色层侧出光。

所述的一个显示单元内同一列的次像素连接在同一个电极A上，限定电极A为柔性N电极或柔性P电极中的一种，一个单元内同一行的次像素连接在同一个电极B上，限定电极B为柔性N电极或柔性P电极中的另一种，并实现行列驱动。

所述次像素的直径在200nm~100 um之间。

所述次像素的直径在1 um ~100 um之间。

所述P型半导体层的厚度为50 nm ～1000 nm，有源发光区的厚

度为10 nm～200 nm，N型半导体层的厚度为50 nm～10 um，缓冲层的厚度10 nm～10um。

所述柔性N电极位于N型半导体层与调色层之间。

所述次像素还可以优化选择包括辅助层，该辅助层至少包括电子阻挡层、空穴注入层或欧姆接触增强层中的一种，其中，电子阻挡层设置在有源发光区和P型半导体层之间，空穴注入层设置在P型半导体层和柔性P电极之间，欧姆接触增强层设置在柔性P电极与P型半导体层之间。

所述次像素中的柔性P电极与柔性基板之间或者各像素中相邻次像素之间的蚀刻间隙内可设置反射层

本发明的优点在于：

本发明的发光二极管显示器显示单元的像素由三个或三个以上次像素组成，不同的次像素可发出不同颜色的光，由同一像素内的次像素发出不同颜色的光线合成可实现全彩色发光，相较同样具有次像素的LCD而言，其无需背光源，有利于将显示器做薄，同时，其又是由性能稳定的无机半导体外延片制成，并非OLED的有机半导体材料制成，使用寿命长，且不会出现显示不均匀的状况；

本发明中在同一个单元内的同一列次像素使用同一个柔性P电极，在同一行的次像素公用一个柔性N电极，并通过行列驱动，该结构能够极大程度上简化生产流程，降低生产成本。

附图说明

图1为本发明柔性发光二极管显示器的显示单元实施例局部结构示意图。

图2为图1中沿A-A线剖视图。

图3为图1中沿B-B线剖视图。

图4为本发明实施例的外延片结构示意图。

图5为本发明实施例的外延片预刻蚀成大尺寸单元示意图。

图6为图5中沿C-C线剖视图。

图7为本发明实施例中在大尺寸单元上制作柔性P电极示意图。

图8为本发明实施例中大尺寸单元转移至柔性基板并剥离缓冲层和衬底状态图。

图9为本发明实施例的刻蚀工序示意图。

图10为图9中沿D-D线剖视图。

图11为图9中沿E-E线剖视图。

图12为制作柔性N电极及调色层示意图。

具体实施方式

本发明的微型发光二极管显示器包括一个或以上数量的显示单元，每个显示单元均由若干个像素构成，而每个像素均包含三个或三个以上的次像素，本发明中的像素、次像素由III-V族或II-VI族半导体材料制成。

图1示出了含有3*4个次像素的同一单元局部俯视图，相邻的次像素之间存在一个蚀刻间隙，且一个单元内同一列的次像素11连接在同一个电极A上，限定电极A为柔性N电极或柔性P电极中的一种，一个单元内同一行的次像素连接在同一个电极B上，限定电极B为柔性N电极或柔性P电极中的另一种，并将柔性P电极作为地址扫描电极，柔性N电极作为数据驱动电极，进而实现行列驱动。本实施例中，电极A为柔性N电极2，电极B为柔性P电极6，三个次像素11构成一个像素13。本发明中，次像素的直径在200nm~500 um之间，优选次像素的直径在200 nm~100 um之间，最优选1 um ~100 um之间。刻蚀间隙为20 nm-100 um。

本实施例中，如图2、3所示，次像素1的基本结构包括依次堆叠设置的调色层1、柔性N电极2、N型半导体层3、有源发光区4、P型半导体层5、柔性P电极6和柔性基板7， 限定堆叠方向为同时垂直于行、列所在平面的方向，次像素沿堆叠方向自有源发光区4侧向调色层1侧出光。

本领域技术人员应当了解，这里的次像素1结构仅仅是示例性的，不是局限性的，其除了基本结构外，还可以包括辅助层，辅助层至少包括电子阻挡层、空穴注入层或欧姆接触增强层中的一种，其中，电子阻挡层设置在有源发光区4和P型半导体层5之间，空穴注入层设置在P型半导体层5和柔性P电极6之间，欧姆接触增强层设置在柔性P电极6与P型半导体层5之间。

此外，为了增加出光量， 可在各次像素11中的柔性P电极与柔性基板之间，或者相邻次像素11之间的蚀刻间隙内可设置反射层，以便将其它方向的光线反射后出射，这里不再赘述。

作为本发明更具体的实施方式：同一显示单元中的各像素中，可以至少有两个像素的像素面积或次像素配色方案不同，当然，也可以同一显示单元中的各像素中的像素面积或次像素配色方案相同。同理，同一像素中的各次像素中，可以选择至少有两个次像素的相对面积或次像素配色层不同，当然，同一像素中的各次像素中的相对面积或次像素配色层也可以相同。这里不再详细描述。

本实施例中显示单元的制作方法如下：

步骤S1：如图4所示，选用合适规格的外延片，外延片具有自上而下依次堆叠设置的P型半导体层5、有源发光区4、N型半导体层3、缓冲层8和衬底9；

本实施例中，P型半导体层5为Mg掺杂的Al_x1Ga_1-x1N，其中0<x1<1，其中载流子浓度为1×10 ¹⁷～1×10 ²¹之间，厚度为50 nm～1000 nm。有源发光区4为Al_x2Ga_1-x2N/Al_y2Ga_1-y2N多量子阱，周期数为2～10，总厚度10 nm～200 nm，其中0<x₂<1，0<y₂<1，x₂≠y₂。N型半导体层3为Si掺杂的Al_x3Ga_1-x3N，其中0<x3<1，其中载流子浓度为1×10 ¹⁸～1×10 ²²之间，厚度为50nm～10 um。缓冲层8为Al_x4Ga_1-x4N，其中0<x4<1，厚度为10 nm～10 um。衬底9为蓝宝石衬底。

步骤S2：预刻蚀，如图5、6所示，对外延片进行预刻蚀，限定位于外延片所在平面内相互垂直的两个方向为行方向和列方向，在外延片的行方向和列方向上刻蚀出多道行方向和列方向蚀刻间隙；

预刻蚀深度自P型半导体层5侧向衬底侧方向延伸至少穿透N型半导体层3，进而在外延片上形成若干呈阵列分布的大尺寸单元14；大尺寸单元14直径以衬底剥离工艺决定，范围一般为10 um-5 mm。

步骤S3：如图7所示，在外延片的各大尺寸单元14上表面制作柔性P电极6，每个大尺寸单元14上均制作有若干道相互平行的柔性P电极6，柔性P电极6的延伸方向为行方向；电极周期为200 nm-500 um，即对应于与后期次像素的直径。

步骤S4：如图8所示，将各大尺寸单元14转移至同一柔性基板7上，并使得柔性P电极6侧与柔性基板7接触；再将外延片的缓冲层8和衬底9剥离，使得外延片的N型半导体层3露出；

步骤S5：如图9~11所示，在各大尺寸单元的行方向和列方向上刻蚀出多道行方向蚀刻间隙10a和列方向蚀刻间隙10b，进而在各大尺寸单元14上形成若干呈矩形阵列分布的次像素11；

本步骤中，行方向蚀刻间隙10a自N型半导体层3侧向P型半导体层5侧延伸至少穿透N型半导体层3，且行方向蚀刻间隙10a均位于相邻柔性P电极6之间，即避开柔性P电极6的位置；列方向刻蚀间隙10b的深度自N型半导体层3侧向P型半导体层5侧延伸，且穿透N型半导体层3不穿透柔性P电极6。使得同一行的次像素公用一个柔性P电极6；

步骤S6：制作柔性N电极，如图12所示，选择列方向作为柔性N电极2的延伸方向，在外延片次像素的N型半导体层3上制作柔性N电极2，并使得同一列的各次像素公用一个柔性N电极2；

步骤S7：制作次像素调色层1，先将所有次像素划分为若干个像素，每个像素包含三个或三个以上次像素；再根据次像素调色方案在各像素内的次像素上制作相同或不同颜色的调色层1，该调色层1位于柔性N电极2上远离有源发光区4侧的表面上；

步骤S8：得到一个显示单元，该显示单元具有若干个像素，每个像素均包含三个或三个以上的次像素，而各次像素则具有柔性N电极2、柔性P电极6和柔性基板7。

下表为本发明发光二极管与传统OLED、LCD的参数对比：

。

结论：本发明的发光二极管显示器所采用的显示单元，相较LCD显示器，其色彩还原性高，无需背光源，有利于将显示器做薄；而与OLED相比，采用无机半导体外延片制成，使用寿命长，且制作工艺简单。

Claims (8)

1.一种发光二极管显示器结构，该显示器包括一个或以上数量的显示单元，每个显示单元均由若干个像素构成；其特征在于：所述像素由III-V族或II-VI族半导体材料制成，所述的每个像素均包含三个或三个以上的次像素，相邻的次像素之间存在一个蚀刻间隙；所述次像素的直径在200nm~500 um之间，次像素的基本结构包括依次堆叠设置的调色层、N型半导体层、有源发光区、P型半导体层、柔性P电极和柔性基板，还包括与N型半导体层接触的柔性N电极，限定堆叠方向为同时垂直于所述行、列所在平面的方向，所述次像素沿堆叠方向自有源发光区侧向调色层侧出光。

2.据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述的一个显示单元内同一列的次像素连接在同一个电极A上，限定电极A为柔性N电极或柔性P电极中的一种，一个单元内同一行的次像素连接在同一个电极B上，限定电极B为柔性N电极或柔性P电极中的另一种，并实现行列驱动。

3.根据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述次像素的直径在200nm~100 um之间。

4.根据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述次像素的直径在1um ~100 um之间。

5.根据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述P型半导体层的厚度为50 nm ～1000 nm，有源发光区的厚度为10 nm～200 nm，N型半导体层的厚度为50 nm～10 um，缓冲层的厚度10 nm～10 um。

6.根据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述柔性N电极位于N型半导体层与调色层之间。

7.根据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述次像素还可以优化选择包括辅助层，该辅助层至少包括电子阻挡层、空穴注入层或欧姆接触增强层中的一种，其中，电子阻挡层设置在有源发光区和P型半导体层之间，空穴注入层设置在P型半导体层和柔性P电极之间，欧姆接触增强层设置在柔性P电极与P型半导体层之间。

8.根据权利要求1所述的发光二极管显示器结构，其特征在于：所述次像素中的柔性P电极与柔性基板之间或者各像素中相邻次像素之间的蚀刻间隙内可设置反射层。