CN109904303A - 发光器件以及使用该发光器件的显示装置 - Google Patents

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Abstract

发光器件以及使用该发光器件的显示装置。本文公开了一种可改进设置发光器件的工艺期间的工艺稳定性的发光器件以及包括该发光器件的显示装置。一种发光器件包括n型半导体层和p型半导体层，并且设置结构以便即使发光器件未对准也使电极之间的电短路最小化。该结构可具有呈倒锥形的至少一个侧表面并且可被设置在电极之间以在连接电极的工艺期间使这些电极之间的短路最小化。

Description

发光器件以及使用该发光器件的显示装置
技术领域
本公开涉及发光器件以及使用该发光器件的显示装置。更具体地讲，本公开涉及一种在将发光器件与布线电极电连接时具有改进的电极连接效率和布线连接稳定性从而增加器件的可靠性的发光器件以及使用该发光器件的显示装置。
背景技术
除了电视或监视器的显示装置之外，显示装置还广泛用作笔记本计算机、平板计算机、智能电话、便携式显示装置和便携式信息装置的显示屏幕。
显示装置可被分为反射式显示装置和发光显示装置。当自然光或者从外部照明装置发射的光从显示装置反射时，反射式显示装置显示信息。发光显示装置中包括发光器件或光源，并使用从发光器件或光源发射的光来显示信息。
发光器件可使用能够发射各种波长的光的发光器件，或者可使用发射白光或蓝光的发光器件以及能够改变所发射的光的波长的滤色器。
如上所述，为了在显示装置上显示图像，多个发光器件被设置在显示装置的基板上。为了控制各个发光器件单独地发射光，用于供应驱动信号或驱动电流的驱动元件与发光器件一起设置在基板上。根据要显示的信息的排列来分析设置在基板上的多个发光器件，以将信息显示在基板上。
换言之，多个像素被设置在显示装置中，并且各个像素使用薄膜晶体管作为开关元件(驱动元件)。各个像素连接到薄膜晶体管并被驱动，以使得当像素被单独地操作时，显示装置显示图像。
使用薄膜晶体管的代表性显示装置包括液晶显示装置和有机发光显示装置。其中，液晶显示装置不是自发光显示装置，因此需要设置在液晶显示装置下方(背后)的背光单元以发射光。这种背光单元增加了液晶显示装置的厚度。另外，无法以这种背光单元实现具有各种形状的显示装置，例如柔性或圆形显示装置。此外，亮度和响应速度可能下降。
另一方面，具有自发光元件的显示装置可被制造得比具有光源的显示装置薄，并且对柔性和可折叠显示装置有利。
具有自发光元件的这种显示装置可被分为包括有机材料作为发射层的有机发光显示装置以及使用微LED元件作为发光器件的微LED显示装置。诸如有机发光显示装置和微LED显示装置的这种自发光显示装置不需要附加光源，因此可用于具有各种形状的薄显示装置。
然而，即使使用有机材料的有机发光显示装置不需要附加光源，存在可能由于水分和氧而出现缺陷像素的问题。因此，还需要各种技术构思来使氧和水分的渗透最小化。
关于上述问题，近来已对使用微尺寸的微发光二极管作为发光器件的显示装置进行了研究和开发。这种发光显示装置由于其高图像质量和高可靠性而作为下一代显示装置受到关注。
LED元件是利用了电流在半导体器件中流动时发射光的性质的半导体发光器件。这些LED元件被照明装置、TV、各种显示装置等广泛采用。LED元件包括n型半导体层、p型半导体层以及其间的有源层。当电流流动时，n型半导体层中的电子与p型半导体层中的空穴在有源层中复合以发射光。
LED元件包括诸如GaN的化合物半导体，并且由于无机材料的性质而可注入高电流，从而实现高亮度。另外，由于受诸如热、水分和氧等的环境的影响较小，所以LED元件具有高可靠性。
另外，LED元件具有约90％的内部量子效率(高于有机发光显示装置的内部量子效率)。因此，存在可显示高亮度图像并且消耗较少功率的优点。
此外，与有机发光显示装置不同，在使用无机材料时氧和水分的影响可忽略。因此，不需要用于使水分和氧的渗透最小化的附加封装层或基板，因此可减小显示装置的无效区域(设置有封装层或基板的边缘区域)。
在诸如LED元件的发光器件形成在单独的基板上之后，可能需要将其移植到显示装置的工艺。为了提供具有如上所述的优点的显示装置，需要将发光器件设置在显示装置上的正确位置的技术以及使设置发光器件的工艺期间可能出现的误差最小化的技术。对此存在许多研究活动。
发明内容
如上所述，对实现采用LED元件作为单元像素的发光器件的发光显示装置存在多个技术要求。最初，使LED元件在诸如蓝宝石或硅(Si)的半导体晶圆基板上结晶，然后结晶的LED元件被移到设置有驱动元件的基板。在这样做时，需要用于将LED元件定位在与各个像素对应的位置处的复杂转移工艺(transfer process)。
尽管LED元件可使用无机材料来形成，但是需要使其结晶。为了使诸如GaN的无机材料结晶，无机材料必须在能够诱导结晶的基板上结晶。能够高效地诱导无机材料的结晶的基板是半导体基板。如上所述，无机材料必须在半导体基板上结晶。
使LED元件结晶的工艺也被称为外延、外延生长或外延工艺。外延工艺是指在具有特定取向关系的晶体的表面上生长膜。为了形成LED元件的器件结构，GaN化合物半导体必须以pn结二极管的形式层叠在基板上。此时，各个层通过继承下方的层的结晶度来生长。
晶体内部的缺陷在电子-空穴复合过程中充当非辐射中心。因此，在使用光子的LED器件中，形成各个层的晶体的结晶度对器件效率有很大影响。
目前，通常主要使用蓝宝石基板作为基板。最近，正在对基于GaN的基板进行研究。
使构成LED元件的诸如GaN的无机材料在半导体基板上结晶所需的半导体基板的价格较高。因此，如果大量LED用作显示装置的发光像素，而非LED作为用于简单照明装置或背光单元的光源，存在生产成本增加的问题。
另外，如上所述，形成在半导体基板上的LED元件需要将其转移到显示装置的基板的步骤。在这样做时，难以将LED元件与半导体基板分离。此外，将分离的LED元件正确地移植到所设计的位置更困难。
在将形成在半导体基板上的LED元件转移到用于实现显示装置的基板时，可使用各种转移方法，包括使用基于聚合物材料的基板(例如，PDMS(聚二甲基硅氧烷))进行转移的方法、使用电磁力或静电力转移的方法、或者逐个拾取并移动的方法等。
这种转移工艺与制造显示装置的工艺的生产率有关，因此对于大规模生产，逐个转移LED元件将是效率低的。
因此，需要精确的转移工艺或技术以便使用由聚合物材料制成的转移用基板将多个LED元件与半导体基板分离，以将这些LED元件定位到显示装置的基板，特别是定位在连接到驱动元件的焊盘电极和设置在薄膜晶体管中的电源电极上。
在上述转移工艺或者转移工艺之后的后续工艺期间，可能存在缺陷，例如LED元件在被移动或转移时根据诸如振动或热的条件而翻转。寻找和恢复这些缺陷存在许多困难。
以下，将参照一般转移工艺作为示例来更详细地描述缺陷。
首先，在半导体基板上形成LED元件并在其上形成电极，从而完成单个LED元件。随后，使半导体基板与PDMS基板(以下称为转移基板)接触。在此过程中，必须考虑实际显示器基板的像素之间的像素间距来将LED元件从半导体基板转移到转移基板。因此，当转移基板具有用于接纳LED元件的突出特征等时，突出特征等必须考虑像素间距来设置。
随后，通过半导体基板的后表面将激光照射到LED元件上，从而将LED元件与半导体基板分离。在照射激光的过程中，当LED元件与半导体基板分离时，由于激光的高能量集中，半导体基板的GaN材料可能物理地快速膨胀，从而可能导致冲击。结果，当LED元件被转移到转移基板时，LED元件可能被推动，使得其可能被转移到不可取的位置。(这被称为一次转移。)
随后，转移到转移基板上的LED元件被转移到显示装置的基板上。在显示装置的基板上设置用于绝缘/保护薄膜晶体管的钝化层，然后在钝化层上设置粘合层。
当使转移基板与显示装置的基板接触以接受压力时，转移到转移基板上的LED元件通过钝化层上的粘合层被转移到显示装置的基板。
如果转移基板与LED元件之间的粘合力小于显示装置的基板与LED元件之间的粘合力，则转移基板上的LED元件可被转移到显示装置的基板。(这被称为二次转移。)
半导体基板的尺寸基本上不同于(通常小于)显示装置的基板的尺寸。由于面积和尺寸的这种差异，通过将显示装置的基板划分成子区域来重复上述一次转移工艺和二次转移工艺，以使得LED元件可被转移到显示装置。
在重复一次转移和二次转移的过程中，LED元件可被转移到不可取的位置。根据转移工艺的次数或者转移工艺的工艺变化，可能出现各种误差。
形成在半导体基板上的LED元件根据其类型可以是红色、蓝色和绿色LED元件，或者可以是白色LED元件。在使用发射不同波长的光的LED元件来实现显示装置的像素的方法中，上述一次转移工艺和二次转移工艺的次数可进一步增加。
如上所述，在一次转移工艺和二次转移工艺中LED元件可能翻转或旋转。这增加了显示装置的缺陷像素的数量并增加了生产成本。鉴于上文，本申请的发明人设计了作为能够更稳定地设置的发光器件的LED元件以及使用该LED元件的显示装置。
本公开的目的在于提供一种发光器件，其能够在转移和设置发光器件的工艺期间即使发光器件偏离位置而未对准也通过将发光器件电连接来使显示装置的缺陷率最小化。
应该注意的是，本公开的目的不限于上述目的，对于本领域技术人员而言，本公开的其它目将从以下描述显而易见。
根据本公开的一方面，提供了一种可稳定地设置的发光器件以及包括该发光器件的显示装置。该发光器件可包括n型半导体层和p型半导体层。n型电极设置在n型半导体层上，p型电极设置在p型半导体层上。可在n型电极与p型电极之间设置结构。该结构可具有与p型电极或n型电极相邻的倒锥形的至少一个侧表面。
优选地，所述结构与n型电极和/或p型电极交叠。
优选地，所述结构的与n型电极或p型电极接触的侧表面具有倒锥形。
优选地，p型电极和n型电极在同一个面上。
优选地，所述结构由绝缘材料制成。
根据本公开的另一方面，提供了一种显示装置，该显示装置包括：发光器件，其被设置在基板上并具有n型电极和p型电极；像素电极，其被设置在基板上并连接到p型电极；公共电极，其被设置在基板上并连接到n型电极；以及结构，其被设置在n型电极与p型电极之间，其中，所述结构的与p型电极或n型电极相邻的至少一侧具有倒锥形。
优选地，所述结构的与n型电极或p型电极接触的一个侧表面为倒锥形。
优选地，所述结构被设置为使得所述结构与p型电极和/或n型电极交叠。
优选地，像素电极或公共电极在所述结构上方延伸。
优选地，连接到p型电极的像素电极与在所述结构上方延伸的像素电极断开，并且连接到n型电极的公共电极与在所述结构上方延伸的公共电极断开。
优选地，基板包括至少一个驱动元件，并且像素电极连接到所述驱动元件。
优选地，所述结构的所述一个侧表面使p型电极或n型电极开路。
这样，在n型电极与p型电极之间设置倒锥形结构，以使在将p型电极和n型电极连接到像素电极或公共电极的工艺期间两个电极被电连接的缺陷最小化。结果，即使发光器件在设置其的工艺期间未对准，也可通过使电极的缺陷连接最小化来使显示装置的缺陷率最小化。
根据本公开的示例性实施方式，采用具有可改进设置发光器件的处理稳定性的结构的发光器件，以使得在可改进生产率的同时，显示装置的缺陷可减少。另外，通过采用该发光器件，可改进处理便利性。
应该注意的是，本公开的效果不限于上面所描述的那些效果，对于本领域技术人员而言，本公开的其它效果将从以下描述显而易见。
发明内容并非指定所附权利要求的基本特征，因此权利要求的范围不由其限制。
附图说明
图1是根据本公开的示例性实施方式的发光器件的示意性平面图；
图2是示出根据图1所示的示例性实施方式的单元像素的配置的电路图；
图3是示出根据本公开的示例性实施方式的发光器件的布置和电极的连接的横截面图；
图4A和图4B是示出根据本公开的示例性实施方式的发光器件的平面图；
图5A和图5B是示出根据本公开的示例性实施方式的发光器件的电极的连接的示图；以及
图6A至图6D是示出根据本公开的各种示例性实施方式的发光器件的电极连接的横截面图。
具体实施方式
本公开的优点和特征及其实现方法将从下文中参照附图对示例性实施方式的描述变得显而易见。然而，本公开不限于本文所公开的示例性实施方式，而是可按照各种不同的方式来实现。提供示例性实施方式是为了使本公开的公开彻底并且将本公开的范围充分传达给本领域技术人员。要注意的是，本公开的范围仅由权利要求限定。
附图中给出的元件的图形、尺寸、比例、角度、数量仅是例示性的而非限制性的。贯穿说明书，相似的标号指代相似的元件。此外，在描述本公开时，可省略对熟知技术的描述以免不必要地模糊本公开的主旨。要注意的是，除非另外具体地说明，否则说明书和权利要求中所使用的术语“包括”、“具有”、“包含”等不应被解释为限于之后所列的手段。在涉及单数名词时使用不定冠词或定冠词的情况下，除非另外具体地说明，否则这包括该名词的复数。
在描述元件时，即使没有明确陈述，其也被解释为包括错误。
在描述位置关系时，例如“在元件B上的元件A”、“在元件B上方的元件A”、“在元件B下方的元件A”和“在元件B旁边的元件A”，除非明确地使用术语“直接”或“立即”，否则另一元件C可设置在元件A和B之间。
在描述时间关系时，除非另外指明，否则诸如“在…之后”、“随…之后”、“接着…”和“在…之前”的术语不限于“紧接在…之后”、“紧随…之后”、“紧接着…”、“紧接在…之前”等。
在描述信号流时，例如“信号从节点A传送到节点B”，除非明确地使用术语“直接”或“立即”，否则可经由另一节点将信号从节点A传送到节点B。
说明书中和权利要求中的术语第一、第二、第三等用于在相似的元件之间进行区分，而未必用于描述顺序或时间次序。这些术语仅用于将一个元件与另一元件相区分。因此，如本文所使用的，在本公开的技术构思内，第一元件可以是第二元件。
本公开的各种示例性实施方式的特征可部分地或全部地组合。如本领域技术人员将清楚地理解的，技术上的各种交互和操作是可能的。各种示例性实施方式可单独地实践或组合实践。
以下，将参照附图详细描述本公开的示例性实施方式。
图1是根据本公开的示例性实施方式的发光显示装置的平面图。图2是示出根据图1所示的示例性实施方式的单元像素的配置的电路图。参照图1和图2，根据本公开的示例性实施方式的发光显示装置100包括基板110，在该基板110上限定设置有多个单元像素UP的有效区域AA以及无效区域IA。
各个单元像素UP可包括在基板110的正面110a的多个子像素SP1、SP2和SP3。尽管子像素SP1、SP2和SP3通常可分别发射红光、蓝光和绿光，这并非限制。例如，子像素可包括发射白光的子像素。
基板110可以是由玻璃或塑料材料制成的薄膜晶体管阵列基板。其可通过将两个或更多个基板附接在一起或者通过层叠两个或更多个层来形成。无效区域IA可被定义为基板110上除了有效区域AA之外的区域，其可具有相对非常小的宽度并且可被定义为边框区域。
多个单元像素UP被设置在有效区域AA中。单元像素UP被布置在有效区域AA中，使得其沿着x轴方向具有预定第一基准像素间距，沿着y轴方向具有预定第二基准像素间距。第一基准像素间距可被定义为相邻单元像素UP的中心之间的距离。与第一基准像素间距相似，第二基准像素间距可被定义为在基准方向上相邻单元像素UP的中心之间的距离。
与第一基准像素间距和第二基准像素间距相似，各个单元像素UP的子像素SP1、SP2和SP3之间的距离也可被定义为第一基准子像素间距和第二基准子像素间距。
在包括LED元件150作为LED元件的发光显示装置100中，无效区域IA的宽度可小于上述像素间距或子像素间距。当利用发光显示装置100实现多屏显示装置时，无效区域IA的宽度小于像素间距或子像素间距，因此可实现基本上没有边框区域的多屏显示装置。
为了实现这种没有或基本上没有边框区域的多屏显示装置，在发光显示装置100的有效区域中，第一基准像素间距、第二基准像素间距、第一基准子像素间距和第二基准子像素间距可维持恒定。另选地，通过将有效区域AA划分成多个子区域以使得不同的子区域具有不同的间距，并且通过使得与无效区域IA相邻的子区域的像素间距大于其它子区域的像素间距，可使边框区域的尺寸小于像素间距。
在具有不同像素间距的发光显示装置100中，可能发生图像的失真。为了克服它，执行图像处理，使得考虑像素间距与相邻区域比较来对图像数据进行采样。通过这样做，可在使图像的失真最小化的同时减小边框区域。
然而，在减小无效区域IA的尺寸时，用于连接到向具有LED元件150的单元像素UP供电以及向单元像素UP发送/从单元像素UP接收数据信号的电路的焊盘区域、用于驱动IC的区域等需要最小区域。
将参照图2描述发光显示装置100的各个单元像素UP的子像素SP1、SP2和SP3的配置和电路结构。像素驱动线设置在基板110的前表面110a上并且向多个子像素SP1、SP2和SP3中的每一个供应必要信号。根据本公开的示例性实施方式，像素驱动线包括多条选通线GL、多条数据线DL、多条驱动电源线DPL和多条公共电源线CPL。
多条选通线GL设置在基板110的正面110a上并且在基板110的第二水平轴方向Y上彼此间隔开的同时在基板110的第一水平轴方向X上延伸。
多条数据线DL设置在基板110的正面110a上，使得其与选通线GL交叉并且在基板110的第一水平轴方向X上彼此间隔开的同时在基板110的第二水平轴方向Y上延伸。
驱动电源线DPL设置在基板110上，使得其平行于数据线DL并且可与数据线DL一起形成。各条驱动电源线DPL将从外部源提供的像素驱动电源供应给相邻子像素SP。
公共电源线CPL设置在基板110上，使得其平行于选通线DL并且可与选通线GL一起形成。各条公共电源线CPL将从外部源提供的公共电源供应给相邻子像素SP1、SP2和SP3。
多个子像素SP1、SP2和SP3中的每一个设置在由各条选通线GL和数据线DL限定的子像素区域中。多个子像素SP1、SP2和SP3中的每一个可被定义为实际发射光的最小单位区域。
彼此相邻的至少三个子像素SP1、SP2和SP3可形成用于表示颜色的单个单元像素UP。例如，单个单元像素UP可包括沿着第一水平轴方向X彼此相邻的红色子像素SP1、绿色子像素SP2和蓝色子像素SP3并且还可包括白色子像素以改进亮度。
可选地，多条驱动电源线DPL中的每一条可设置在各个单元像素UP中。然后，各个单元像素UP的至少三个子像素SP1、SP2和SP3共享一条驱动电源线DPL。结果，可减少用于驱动子像素SP1、SP2和SP3的驱动电源线的数量，以使得各个单元像素UP的孔径比可由于所减少的驱动电源线的数量而增加，或者各个单元像素UP的尺寸可减小。
根据本公开的示例性实施方式的多个子像素SP1、SP2和SP3中的每一个包括像素电路PC和LED元件150。
像素电路PC设置在各个子像素SP中限定的电路区域中并且连接到相邻的选通线GL、数据线DL和驱动电源线DPL。像素电路PC基于从驱动电源线DPL供应的像素驱动电源响应于来自选通线GL的扫描脉冲根据来自数据线DL的数据信号控制流过LED元件150的电流。根据本公开的示例性实施方式，像素电路PC包括开关薄膜晶体管T1、驱动薄膜晶体管T2和电容器Cst。
开关薄膜晶体管T1包括连接到选通线GL的栅极、连接到数据线DL的第一电极以及连接到驱动薄膜晶体管T2的栅极N1的第二电极。根据电流方向，开关薄膜晶体管T1的第一电极和第二电极可以是源极和漏极，或者反之。开关薄膜晶体管T1响应于供应给选通线GL的扫描脉冲而导通/截止，以将供应给数据线DL的数据信号供应给驱动薄膜晶体管T2。
驱动薄膜晶体管T2通过从开关薄膜晶体管T1供应的电压和/或电容器Cst的电压而导通，以控制从驱动电源线DPL流到LED元件150的电流的量。为此，根据本公开的示例性实施方式的驱动薄膜晶体管T2包括连接到开关薄膜晶体管T1的第二电极N1的栅极、连接到驱动电源线DPL的漏极以及连接到LED元件150的源极。驱动薄膜晶体管T2基于从开关薄膜晶体管T1供应的数据信号来控制从驱动电源线DPL流到LED元件150的数据电流，以控制LED元件150的发射。
电容器Cst设置在驱动薄膜晶体管T2的栅极N1与源极彼此交叠的区域中，并且储存与供应给驱动薄膜晶体管T2的栅极的数据信号对应的电压，以利用所储存的电压使驱动薄膜晶体管T2导通。
可选地，像素电路PC还可包括用于补偿驱动薄膜晶体管T2的阈值电压的改变的至少一个补偿薄膜晶体管，并且还可包括至少一个辅助电容器。像素电路PC还可根据薄膜晶体管和辅助电容器的数量接收诸如初始化电压的补偿电源。因此，根据本公开的示例性实施方式的像素电路PC类似于有机发光显示装置的子像素通过电流驱动方式来驱动LED元件150，因此像素电路PC可适用于本领域中已知的有机发光显示装置的像素电路。
LED元件150设置在多个子像素SP1、SP2和SP3中的每一个中。LED元件150电连接到子像素SP的像素电路PC和公共电源线CPL以使得当电流通过LED元件150从像素电路PC(即，驱动薄膜晶体管T2)流到公共电源线CPL时LED元件150发射光。根据本公开的示例性实施方式的LED元件150可以是发射红光、绿光、蓝光和白光中的一种的光学元件或发光二极管芯片。发光二极管芯片可具有(但不限于)1微米至100微米的尺度。芯片的尺寸可小于子像素区域中除了像素电路PC所占据的电路区域之外的剩余发射区域的尺寸。
图3是示出根据本公开的示例性实施方式的发光器件的布置和电极的连接的横截面图。将参照图3结合图1和图2进行描述。
根据本公开的示例性实施方式的显示装置的子像素SP1、SP2和SP3中的每一个包括钝化层113、LED元件150、平坦化层115-1和115-2、像素电极PE和公共电极CE。
尽管在图3中基板110被示出为相对薄，基板110可比形成在基板110上的层结构的总厚度厚许多。基板110可由多个层构成，或者可通过将多个基板附接在一起来形成。
像素电路PC包括开关薄膜晶体管T1、驱动薄膜晶体管T2和电容器C。像素电路PC与上述相同；因此，将省略冗余的描述。以下，将作为示例描述驱动薄膜晶体管T2的结构。
驱动薄膜晶体管T2包括栅极GE、半导体层SCL、源极SE和漏极DE。
栅极GE与选通线GL一起设置在基板110上。栅极GE被栅极绝缘层112覆盖。栅极绝缘层112可由无机材料(例如，氧化硅(SiOx)和氮化硅(SiNx))所制成的单个层或多个层构成。
半导体层SCL按照预定图案(或按照岛状物的形式)设置在栅极绝缘层112上，使得其与栅极GE交叠。半导体层SCL可由(但不限于)非晶硅、多晶硅、氧化物和有机材料中的一种所组成的半导体材料制成。
源极SE被设置为使得其与半导体层SCL的一侧交叠。源极SE与数据线DL和驱动电源线DPL一起设置。
漏极DE被设置为使得其与半导体层SCL的另一侧交叠并与源极SE间隔开。漏极DE与源极SE一起设置并且从相邻驱动电源线DPL分支或突出。
另外，像素电路PC的开关薄膜晶体管T1按照与驱动薄膜晶体管T2相同的结构设置。此时，开关薄膜晶体管T1的栅极从选通线GL分支或突出。开关薄膜晶体管T1的第一电极从数据线DL分支或突出。开关薄膜晶体管T1的第二电极通过形成在栅极绝缘层112中的通孔连接到驱动薄膜晶体管T2的栅极GE。
钝化层113形成在基板110的整个表面上方，使得其覆盖子像素SP(即，像素电路PC)。钝化层113保护像素电路PC并提供平坦表面。钝化层113可由诸如苯并环丁烯或光丙烯酸(photo-acryl)的有机材料制成。优选地，为了工艺方便，钝化层113可由光丙烯酸材料制成。
根据本公开的示例性实施方式的LED元件150可通过使用粘合构件114来设置在钝化层113上。另选地，LED元件150可被设置在形成在钝化层113中的凹陷中。当LED元件150被设置在凹陷中时，钝化层113中的凹陷的倾斜表面可在特定方向上引导从LED元件150发射的光以改进发光效率。
LED元件150电连接到像素电路PC和公共电源线CPL以使得当电流通过LED元件150从像素电路PC(即，驱动薄膜晶体管T2)流到公共电源线CPL时LED元件150发射光。根据本公开的示例性实施方式的LED元件150包括发射层EL、第一电极(或阳极端子)E1和第二电极(或阴极端子)E2。
当电子和空穴根据在第一电极E1与第二电极E2之间流动的电流而复合时，LED元件150发射光。
平坦化层115-1和115-2设置在钝化层113上，使得其覆盖LED元件150。具体地，平坦化层115-1和115-2以足够的厚度设置在钝化层113上以覆盖钝化层113的整个表面，即，LED元件150和前表面的其余部分。
平坦化层115-1和115-2可由单个层构成。另选地，如图中所示，平坦化层115-1和115-2可由包括第一平坦化层115-1和第二平坦化层115-2的多层结构构成。
平坦化层115-1和115-2在钝化层113上方提供平坦表面。另外，平坦化层115-1和115-2用于固定LED元件150的位置。
像素电极PE将LED元件150的第一电极E1连接到驱动薄膜晶体管T2的漏极DE。根据薄膜晶体管T2的配置，第一电极E1可连接到源极SE。像素电极PE可被定义为阳极。根据本公开的示例性实施方式的像素电极PE设置在与LED元件150的第一电极E1和驱动薄膜晶体管T2交叠的平坦化层115-1和115-2的前表面上。像素电极PE通过形成在钝化层113以及平坦化层115-1和115-2中的第一电路接触孔CCH1电连接到驱动薄膜晶体管T2的漏极DE或源极，并且通过形成在平坦化层115-1和115-2中的电极接触孔ECH电连接到LED元件150的第一电极E1。因此，LED元件150的第一电极E1通过像素电极PE电连接到驱动薄膜晶体管T2的漏极DE或源极SE。
尽管在以上描述中漏极DE连接到像素电极PE，如本领域技术人员所期望的，源极SE也可连接到像素电极PE。
如果显示装置为顶部发射型，则像素电极PE可由透明导电材料制成，如果显示装置为底部发射型，则可由反射导电材料制成。透明导电材料可以是(但不限于)铟锡氧化物(ITO)、铟锌氧化物(IZO)等。反射导电材料可以是(但不限于)Al、Ag、Au、Pt或Cu。由反射导电材料制成的像素电极PE可由包括反射导电材料的单个层或者通过将单个层逐个层叠而形成的多个层构成。
公共电极CE将LED元件150的第二电极E2与公共电源线CPL电连接，并且可被定义为阴极。公共电极CE在与LED元件150的第二电极E2交叠的同时设置在与公共电源线CPL交叠的平坦化层115-1和115-2的前表面上。公共电极CE可由与像素电极PE相同的材料制成。
根据本公开的示例性实施方式，公共电极CE的一侧通过形成在与公共电源线CPL交叠的栅极绝缘层112、钝化层113和平坦化层115-1和115-2中的第二电路接触孔CCH2电连接到公共电源线CPL。公共电极CE的另一侧通过形成在与LED元件150的第二电极E2交叠的平坦化层115-1和115-2中的电极接触孔ECH电连接到LED元件150的第二电极E2。因此，LED元件150的第二电极E2通过公共电极CE电连接到公共电源线CPL。
根据本公开的示例性实施方式，像素电极PE和公共电极CE可通过电极构图工艺使用在包括第一电路接触孔CCH1和第二电路接触孔CCH2以及电极接触孔ECH的平坦化层115-1和115-2上沉积电极材料的沉积工艺、光刻工艺和蚀刻工艺来一起形成。因此，根据本公开的示例性实施方式，将LED元件150连接到像素电路PC的像素电极PE和公共电极CE可同时设置，使得电极连接工艺可简化。另外，用于将LED元件150连接到像素电路PC的处理时间可极大地缩短，并且显示装置的生产率可改进。
根据本公开的示例性实施方式，显示装置还包括透明缓冲层116。
透明缓冲层116设置在基板110上，使得其覆盖具有像素电极PE和公共电极CE的整个平坦化层115-1和115-2，以在平坦化层115-1和115-2上方形成平坦表面并保护LED元件150和像素电路PC免受外部冲击。因此，像素电极PE和公共电极CE被设置在平坦化层115-1和115-2与透明缓冲层116之间。根据本公开的示例性实施方式，透明缓冲层116可以是(但不限于)光学透明粘合剂(OCA)或光学透明树脂(OCR)。
根据本公开的示例性实施方式，显示装置还包括设置在各个子像素SP的发射区域下方的反射层111。
反射层111设置在基板110上，使得其与包括LED元件150的发射区域交叠。根据本公开的示例性实施方式的反射层111可以(但不限于)由与驱动薄膜晶体管T2的栅极GE相同的材料形成并设置在与栅极GE相同的层上。反射层111可由与驱动薄膜晶体管T2的一个电极相同的材料形成。
反射层111将从LED元件150入射的光反射回LED元件150的上方。因此，根据本公开的示例性实施方式的包括反射层111的显示装置具有顶部发射结构。然而，当根据本公开的示例性实施方式的显示装置具有底部发射结构时，反射层111可被省略或者被设置在LED元件150上方。
可选地，反射层111可由与驱动薄膜晶体管T2的源极SE/漏极DE相同的材料形成并设置在与源极SE/漏极DE相同的层上。
在根据本公开的示例性实施方式的显示装置中，安装在各个子像素SP中的LED元件150可被设置在粘合构件114的位于反射层111上方的部分上。
粘合构件114主要固定各个子像素SP的LED元件150。根据本公开的示例性实施方式，粘合构件114与LED元件150的底部接触。其防止在安装工艺期间LED元件150错位并且可方便LED元件150平滑地与用于移植的中间基板分离，从而使移植LED元件150的工艺中的缺陷最小化。
根据本公开的示例性实施方式，粘合构件114可通过点在各个子像素SP上并通过在发光器件的安装工艺中施加的压力而扩散来附接在LED元件150下方。因此，可主要由粘合构件114来固定LED元件150的位置。因此，根据本公开的示例性实施方式，通过简单地将LED元件150附接到表面来执行发光器件的安装工艺，从而发光器件的安装工艺所花费的时间可极大地缩短。
粘合构件114被夹在钝化层113与平坦化层115-1和115-2之间并夹在LED元件150与钝化层113之间。根据另一示例，粘合构件114大致以均匀的厚度涂覆在钝化层113的整个表面上，但是粘合构件114的要形成接触孔的部分可在形成接触孔时被去除。因此，根据本公开的示例性实施方式，紧接在发光器件的安装工艺之前将粘合构件114以均匀的厚度涂覆在钝化层113的整个前表面上，从而缩短用于设置粘合构件114的处理时间。
根据本公开的示例性实施方式，粘合构件114被设置在钝化层113的整个前表面上方，使得此示例的平坦化层115-1和115-2覆盖粘合构件114。
根据本公开的另一示例性实施方式，存在用于单独地容纳LED元件150的凹陷，LED元件150可通过粘合构件114附接在凹陷内。然而，根据用于实现显示装置的工艺条件，上述用于容纳LED元件150的凹陷可被消除。
根据本公开的示例性实施方式，发光器件的安装工艺可包括将红色发光器件安装在各个红色子像素SP1中的工艺、将绿色发光器件安装在各个绿色子像素SP2中的工艺以及将蓝色发光器件安装在各个蓝色子像素SP3中的工艺，并且还可包括将白色发光器件安装在各个白色子像素中的工艺。
根据本公开的示例性实施方式，安装工艺可仅包括将白色发光器件安装在各个子像素中的工艺。在这种情况下，基板110包括与各个子像素交叠的滤色器层。滤色器层仅透射白光当中具有与相应子像素对应颜色的波长的光。
根据本公开的示例性实施方式，安装工艺可仅包括在各个子像素中安装第一颜色的发光器件的工艺。在这种情况下，基板110包括与各个子像素交叠的波长转换层和滤色器层。波长转换层基于从发光器件入射的第一颜色的光的一部分来发射第二颜色的光。滤色器层仅透射由第一颜色的光和第二颜色的光的混合产生的白光当中具有与相应子像素对应颜色的波长的光。第一颜色可为蓝色并且第二颜色可为黄色。波长转换层可包括基于第一颜色的光来发射第二颜色的光的荧光体或量子点。
图4A和图4B是示出根据本公开的示例性实施方式的发光器件的平面图。将参照图4A和图4B结合图1至图3进行描述。
根据本公开的示例性实施方式，LED元件150包括发射层EL、第一电极E1、第二电极E2和结构154。发射层EL包括第一半导体层151、有源层152和第二半导体层152。当电子和空穴根据在第一电极E1与第二电极E2之间流动的电流而复合时，LED元件150发射光。
第一半导体层151可以是p型半导体层，第二半导体层153可以是n型半导体层。在以下描述中，为了例示方便，其被称为第一半导体层151和第二半导体层153。另外，根据电连接关系，即，根据形成电连接的半导体层，第一电极E1和第二电极E2可被称为p型电极或n型电极。然而，为了例示方便，其可被分别称为第一电极和第二电极。另外，在以下描述中，第一半导体层151和第二半导体层153将分别作为p型半导体层和n型半导体层来描述。相反，第一半导体层151和第二半导体层153可分别是n型半导体层和p型半导体层。
第一半导体层151设置在有源层152上以向有源层152中提供空穴。根据本公开的示例性实施方式，第一半导体层153可由p-GaN半导体材料制成。p-GaN半导体材料可以是GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。作为用于对第二半导体层153进行掺杂的杂质，可使用Mg、Zn、Be等。
第二半导体层153向有源层152中提供电子。根据本公开的示例性实施方式，第二半导体层153可由n-GaN半导体材料制成。n-GaN半导体材料可以是GaN、AlGaN、InGaN或AlInGaN。作为用于对第二半导体层151进行掺杂的杂质，可使用Si、Ge、Se、Te、C等。
有源层152设置在第二半导体层153上。有源层152具有多量子阱(MQW)结构，其具有阱层以及带隙高于阱层的带隙的势垒层。根据本公开的示例性实施方式，有源层152可具有诸如InGaN/GaN的多量子阱结构。
第一电极E1电连接到第一半导体层151并且连接到作为驱动薄膜像素的驱动晶体管T2的漏极DE或源极SE。第二电极E2连接到公共电源线CPL。
第一电极E1可以是p型电极，第二电极E2可以是n型电极。第一电极E1和第二电极E2的类型可根据其供应电子还是空穴，即，其电连接到p型半导体层还是n型半导体层来确定。然而，在以下描述中，为了例示方便，其被称为第一电极E1和第二电极E2。
根据本公开的示例性实施方式的第一电极E1和第二电极E2中的每一个可由诸如Au、W、Pt、Si、Ir、Ag、Cu、Ni、Ti或Cr或者其至少一种合金的金属材料制成。根据本公开的另一示例性实施方式，第一电极E1和第二电极E2中的每一个可由透明导电材料制成。透明导电材料可以是(但不限于)铟锡氧化物(ITO)或铟锌氧化物(IZO)。
结构154被设置在同一个面或层上的第一电极E1与第二电极E2之间，即，二者均暴露在LED元件150的顶表面上，其中，LED元件150的底表面被固定到显示装置基板的层结构(优选地，粘合层114)。结构154可由有机材料或无机材料所组成的绝缘材料形成，并且可被设置为使得其与第一电极E1或第二电极E2的至少一部分交叠。
如上所述，结构154被设置为使得其与第一电极E1和第二电极E2中的选择的一个的一部分交叠。结构154的一个侧表面被设置为使得第一电极E1或第二电极E2开路。也就是说，结构154被设置在第一电极E1与第二电极E2之间，使得其覆盖第一电极E1和第二电极E2中的一者或二者的特定部分。
结构154的至少一个侧表面具有倒锥形，使得与第一电极E1或第二电极E2接触的侧表面或者两个侧表面可具有倒锥形。
结构154的倒锥形是为了防止在设置像素电极PE和公共电极CE以使得第一电极E1和第二电极E2电连接到像素电极PE或公共电极CE的工艺期间由于处理误差而没有正确地设置LED元件150的情况下可能发生的短路。像素电极PE和公共电极CE的台阶覆盖无法沿着倒锥形结构154的侧表面继续。因此，可使第一电极E1与第二电极E2之间发生的短路最小化。关于其的更详细的描述将在下面给出。
根据本公开的示例性实施方式，由SiO2或SiNx制成的绝缘层被设置为覆盖LED元件150以使得第一半导体层151、有源层152和第二半导体层153不暴露。
另外，第二半导体层153、有源层152和第一半导体层151可依次层叠在半导体基板上以形成LED元件150。半导体基板包括诸如蓝宝石基板或硅基板的半导体材料。该半导体基板可用作用于生长第二半导体层153、有源层152和第一半导体层151中的每一个的基板，然后可经由基板分离工艺与第二半导体层153分离。基板分离工艺可以是激光剥离或化学剥离工艺。因此，当从LED元件150去除生长用半导体基板时，LED元件150可具有相对小的厚度并且可被容纳在各个子像素SP中。
图5A和图5B是示出根据本公开的示例性实施方式的发光器件的电极的连接的示图。
参照图5A和图5B结合图1至图4，结构160可不设置在LED元件150内。结构160可不与LED元件150一起形成，而是可在LED元件150已被设置在基板110上之后被设置在LED元件150上。
反射电极111设置在基板110上。反射电极111可由具有高反射率的金属制成以通过反射从LED元件150发射的光来增加发光效率，并且可被设置在不同的位置，或者可根据包括LED元件150的显示装置的类型而被消除。
钝化层113可设置在反射电极111上。粘合构件114可设置在钝化层113上。钝化层113可保护驱动元件(设置在基板110上的薄膜晶体管或者各种布线电极)并且可提供用于设置LED元件150的平坦表面。
LED元件150设置在粘合构件114上。粘合构件114提供允许LED元件150平滑地从中间转移基板转移到基板110的粘合力。
在设置LED元件150之后，设置平坦化层115以固定LED元件150，以将第一电极E1和第二电极E2与像素电极PE和公共电极CE连接。
结构160可由与平坦化层115相同的材料制成并且可由绝缘材料制成，例如可设置在平坦化层115上的堤层。例如，堤层可由诸如苯并环丁烯、聚酰亚胺和光丙烯酸的有机绝缘材料制成。结构160可以是由无机材料制成的无机绝缘体。
可在半导体基板上形成LED元件150时在LED元件150上形成结构160。然而，考虑到为了工艺方便而涉及一个或更多个转移工艺，可在基板110上设置LED元件150，然后可单独地在LED元件150上设置结构160。
图6A至图6D是示出根据本公开的各种示例性实施方式的发光器件的电极连接的横截面图。将参照图6A至图6D结合图1至图5描述具有结构的显示装置的各种示例性实施方式。
在上述结构中，结构154可与LED元件150集成，或者可在基板110上设置LED元件150之后形成和设置结构160。
在包括图6A所示的结构154和160的显示装置100中，在LED元件150的电极接触孔(ECH)区域中，第一电极E1连接到像素电极PE，第二电极E2电连接到公共电极CE。结构154和160被设置在第一电极E1与第二电极E2之间并且具有与第一电极E1和/或第二电极E2交叠的区域。结构154和160具有倒锥形，其具有与第一电极E1或第二电极E2相邻的面。
如果LED元件150如设计那样设置在基板110的位置上，则当设置像素元件PE和公共电极CE时在第一电极E1与第二电极E2之间发生短路的可能性下降。
图6B示出在设置工艺期间LED元件150由于误差或其它外部问题而偏离基板110的位置未对准的示例。当这发生时，当通过电极接触孔ECH设置像素电极PE时第一电极E1被像素电极PE覆盖，并且像素电极PE由于未对准而与第二电极至少部分地交叠。
结构160将像素电极PE与第二电极E2电绝缘，从而可使电极连接缺陷最小化以防止第一电极E1和第二电极E2二者电连接到像素电极PE。另选地，可使第一电极E1和第二电极E2二者连接到公共电极CE的缺陷最小化。
即，包括结构160的显示装置100相对于设置LED元件150时的处理误差可具有更灵活且高度可靠的结构。
参照图6C，LED元件150包括结构154。与图6B所示的示例类似，当LED元件150由于处理误差等而偏离位置未对准时，结构154将像素电极PE与第二电极E2绝缘。结果，可使电极连接缺陷最小化以防止第一电极E1和第二电极E2二者同时电连接到像素电极PE。
最后，参照图6D，像素电极PE和公共电极CE通过电极接触孔ECH电连接到第一电极E1和第二电极E2，并且像素电极PE和公共电极CE不应彼此电连接。然而，当LED元件150的尺寸非常小(例如，几十微米或更小)时，可能发生像素电极PE连接到公共电极CE的缺陷。
参照图6A至图6D，像素电极PE或公共电极CE可被形成为在结构上方延伸。连接到第一电极E1的像素电极PE与在结构154和160上方延伸的像素电极PE可通过具有倒锥形的结构154和160而彼此电断开。连接到第二电极E2的公共电极CE与在结构154和160上方延伸的公共电极CE可通过具有倒锥形的结构154和160而彼此电断开。
结构160具有倒锥形，并且与第一电极E1或第二电极E2相邻的一侧具有倒锥形。因此，由于在设置像素电极PE和公共电极CE的工艺中使用具有低台阶覆盖的导电材料，所以结构160一侧的电连接自然地断开。
借助具有倒锥形的结构160，可使像素电极PE电连接到公共电极CE的缺陷最小化，从而工艺稳定性可改进并且产品可靠性可增加。
到目前为止，参照附图详细描述了本公开的示例性实施方式。然而，本公开不限于示例性实施方式，在不脱离本公开的技术构思的情况下可对其进行修改和变化。因此，本文所描述的示例性实施方式仅仅是例示性的，而非旨在限制本公开的范围。本公开的技术构思不由示例性实施方式限制。因此，应该理解，上述实施方式并非限制，而是在所有方面均为例示性的。本发明所寻求的保护范围由所附权利要求限定，其所有等同物被解释为在本公开的真实范围内。

Claims (15)

1.一种包括n型半导体层和p型半导体层的发光器件，该发光器件包括：
连接到所述n型半导体层的n型电极；
连接到所述p型半导体层的p型电极；以及
设置在所述n型电极与所述p型电极之间的结构，
其中，所述结构的与所述p型电极或所述n型电极相邻的至少一侧具有倒锥形。
2.根据权利要求1所述的发光器件，其中，所述结构与所述n型电极和/或所述p型电极至少部分地交叠。
3.根据权利要求2所述的发光器件，其中，所述结构的与所述n型电极或所述p型电极接触的侧表面具有倒锥形。
4.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的发光器件，其中，所述p型电极和所述n型电极在同一个面上。
5.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的发光器件，其中，所述结构由绝缘材料制成。
6.根据前述权利要求1至3中的任一项所述的发光器件，其中，所述结构的所述倒锥形的较小侧附接到LED元件。
7.一种显示装置，该显示装置包括：
发光器件，该发光器件被设置在基板上并具有n型电极和p型电极；
像素电极，该像素电极被设置在所述基板上并连接到所述p型电极；
公共电极，该公共电极被设置在所述基板上并连接到所述n型电极；以及
结构，该结构被设置在所述n型电极与所述p型电极之间，
其中，所述结构的与所述p型电极或所述n型电极相邻的至少一侧具有倒锥形。
8.根据权利要求7所述的显示装置，其中，所述结构被设置为使得所述结构与所述p型电极和/或所述n型电极交叠，并且
其中，所述像素电极和/或所述公共电极在所述结构上方延伸。
9.根据权利要求8所述的显示装置，其中，连接到所述p型电极的所述像素电极与在所述结构上方延伸的所述像素电极断开，并且/或者连接到所述n型电极的所述公共电极与在所述结构上方延伸的所述公共电极断开。
10.根据前述权利要求7至9中的任一项所述的显示装置，其中，所述基板包括至少一个驱动元件，并且所述像素电极连接到所述驱动元件。
11.根据前述权利要求7至9中的任一项所述的显示装置，其中，所述结构的一个侧表面使所述p型电极或所述n型电极开路。
12.根据前述权利要求7至9中的任一项所述的显示装置，其中，所述发光器件被设置在形成在所述基板的钝化层中的凹陷中。
13.根据前述权利要求7至9中的任一项所述的显示装置，其中，粘合构件被设置在所述基板上，其中，所述粘合构件与所述发光器件的底部接触。
14.根据前述权利要求7至9中的任一项所述的显示装置，其中，反射层被设置在所述发光器件的发射区域下方。
15.根据权利要求14所述的显示装置，其中，所述反射层由与驱动薄膜晶体管的电极相同的材料形成和/或所述反射层被设置在与所述电极相同的层上。
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