CN110033710A - 显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明是关于一种显示装置，其包括基板、至少一个接合电极、电性连接接合电极的至少一个发光二极管元件以及透明导电层。接合电极在发光二极管元件和基板之间。发光二极管元件包括n型半导体层、在n型半导体层和接合电极之间的p型半导体层以及中介层。p型半导体层包括高阻值部位以及由高阻值部位所包围的低阻值部位。p型半导体层的阻值由低阻值部位朝向高阻值部位增加。中介层在p型半导体层和接合电极之间。透明导电层电性连接n型半导体层。发光二极管元件在透明导电层和接合电极之间。

Description

显示装置
技术领域
本发明涉及一种显示装置，尤其是涉及一种具有发光二极管的显示装置。
背景技术
近年来，发光二极管(LEDs)已在一般和商业照明应用中流行起来。作为光源，发光二极管有很多优点，包括低能耗、长寿命、小尺寸和快速切换，因此传统照明，例如白炽灯，逐渐被发光二极管灯具所取代。
发明内容
本发明的目的在于克服现有的显示装置存在的缺陷，而提供一种改进的显示装置，发光效率可获得改善，从而更加适于实用。
本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。
依据本发明提出的一种显示装置包括基板、至少一个接合电极、至少一个发光二极管元件以及透明导电层。发光二极管元件电性连接接合电极。接合电极在发光二极管元件和基板之间。发光二极管元件包括p型半导体层、n型半导体层以及中介层。p型半导体层包括低阻值部位以及高阻值部位。低阻值部位由高阻值部位所包围。p型半导体层的阻值由低阻值部位朝向高阻值部位增加。p型半导体层在n型半导体层和接合电极之间。中介层在p型半导体层和接合电极之间。透明导电层电性连接n型半导体层。发光二极管元件在透明导电层和接合电极之间。
本发明的目的及解决其技术问题还可采用以下技术措施进一步实现。
前述的显示装置中，中介层包括欧姆接触层电性连接p型半导体层。
前述的显示装置中，中介层包括反射层。
前述的显示装置中，中介层包括接合层。
前述的显示装置中，显示装置还包括隔离层。隔离层在接合电极和发光二极管元件的周围。n型半导体层的至少一个部位由隔离层暴露出，且电性耦接透明导电层。
前述的显示装置中，隔离层的顶面低于n型半导体层的顶面。
前述的显示装置中，隔离层的顶面高于n型半导体层的顶面。
前述的显示装置中，隔离层的顶面的第一部位低于n型半导体层的顶面。隔离层的顶面的第二部位高于n型半导体层的顶面。
前述的显示装置还包括至少一个阴极母线。n型半导体层通过透明导电层电性连接阴极母线。阴极母线具有至少一个部位在透明导电层和基板之间。
前述的显示装置还包括第一绝缘层。透明导电层在第一绝缘层和基板之间。发光二极管元件具有第一折射率。第一绝缘层具有第二折射率。第一折射率大于第二折射率。
前述的显示装置还包括封装层。第一绝缘层在封装层和基板之间。
前述的显示装置还包括第二绝缘层。第一绝缘层的至少一个部位在第二绝缘层和基板之间。第二绝缘层具有第三折射率。第二折射率大于第三折射率。
前述的显示装置还包括封装层。第二绝缘层的至少一个部位在封装层和第一绝缘层之间。
前述的显示装置中，发光二极管元件的数量至少为二。显示装置还包括光学隔离结构。光学隔离结构在两个发光二极管元件之间。
前述的显示装置中，发光二极管元件的数量为多个。显示装置还包括至少两个像素以及光学隔离结构。每个像素包括发光二极管元件中的至少两个。光学隔离结构在两个像素之间。
前述的显示装置中，发光二极管元件的数量为多个。发光二极管元件在基板上至少形成2乘2矩阵。每个发光二极管元件的尺寸小于200微米。每个发光二极管元件的面积小于40000平方微米。
前述的显示装置中，发光二极管元件还包括电流控制层。电流控制层连接p型半导体层、n型半导体层或其组合。电流控制层具有开口。开口在p型半导体层的底面上的垂直投影至少部分与低阻值部位重叠。
本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。通过上述技术方案,本发明显示装置可达到相当的技术进步性及实用性，并具有产业上的广泛利用价值，且从后续具体实施方式中，可以更清楚地看到高阻值部位配置以将电荷载子实质上限制于低阻值部位内。具体来说，由于发光二极管元件的p型半导体层的阻值由低阻值部位朝向高阻值部位侧向地增加，因此当发光二极管经偏压时，电荷载子易于经由低阻值部位流过p型半导体层，因此发光二极管元件的发光效率可获得改善。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图,详细说明如下。
附图说明
图1为本发明显示装置的剖面示意图。
图2A为图1中的本发明显示装置的剖面放大图。
图2B为本发明显示装置的剖面放大图。
图2C为本发明显示装置的剖面放大图。
图2D为本发明显示装置的剖面放大图。
图3A为图1中的本发明显示装置的俯视示意图。
图3B为图3A中的本发明显示装置沿着线段I-I的剖面示意图。
图4A为本发明显示装置的俯视示意图。
图4B为图4A中的本发明显示装置沿着线段J-J的剖面示意图。
图4C为图4A中的本发明显示装置沿着线段K-K的剖面示意图。
图5为本发明显示装置的剖面示意图。
图6为本发明显示装置的剖面示意图。
图7为本发明显示装置的剖面示意图。
图8为本发明显示装置的剖面示意图。
图9为本发明显示装置的俯视示意图。
图10A为本发明显示装置中的发光二极管元件的剖面示意图。
图10B为本发明显示装置中的发光二极管元件的剖面示意图。
图10C为本发明显示装置中的发光二极管元件的剖面示意图。
【符号说明】
100A、100B、100C、100D、100E、100F、100G、100H、100I、100J：
显示装置
110：基板
120：接合电极
130、130A、130B、130C：发光二极管元件
131：p型半导体层
131a：低阻值部位
131b：高阻值部位
132：n型半导体层
133：中介层
133a：欧姆接触层
133b：接合层
134：主动层
135、136：电流控制层
135a、136a：开口
140：透明导电层
150：隔离层
151：第一部位
152：第二部位
160a：第一绝缘层
160b：第二绝缘层
170：阴极母线
180：封装层
190：光学隔离结构
200：像素
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的显示装置其具体实施方式、结构、方法、步骤、特征及其功效，详细说明如后。
有关本发明的前述及其他技术内容、特点及功效，在以下配合参考图式的较佳实施例的详细说明中将可清楚呈现。通过具体实施方式的说明,当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效更加深入且具体的了解，然而所附图式仅是提供参考与说明之用，并非用来对本发明加以限制。
请参照图1以及图2A。图1为本发明显示装置100A的剖面示意图。图2A为图1中的本发明显示装置100A的剖面放大图。在一些实施例中，如图1所示，显示装置100A包括基板110、多个接合电极120、多个发光二极管元件130以及透明导电层140。如图2A所示，发光二极管元件130电性连接接合电极120。接合电极120在发光二极管元件130和基板110之间。发光二极管元件130包括p型半导体层131、n型半导体层132、中介层133以及主动层134。p型半导体层131包括低阻值部位131a以及高阻值部位131b。低阻值部位131a由高阻值部位131b所包围。p型半导体层131的阻值由低阻值部位131a朝向高阻值部位131b增加。p型半导体层131在n型半导体层132和接合电极120之间。中介层133在p型半导体层131和接合电极120之间。透明导电层140电性连接n型半导体层132。发光二极管元件130在透明导电层140和接合电极120之间。在一些实施例中，透明导电层140可包括，例如，氧化铟锡(indium tinoxide,ITO)。
在一些实施例中，如图2A所示，中介层133包括欧姆接触层133a电性连接p型半导体层131。在一些实施例中，中介层133为金属层，且欧姆接触层133a可通过中介层133和p型半导体层131的共晶合金接合而达成。在一些实施例中，欧姆接触层133a可包括，例如，钛(Ti)、镍(Ni)、金(Au)、铬(Cr)以及钨(W)中的至少一个。
在一些实施例中，中介层133包括反射层(未绘示)。在一些实施例中，欧姆接触层133a具有高反射率，因此作为反射层。
在一些实施例中，如图2A所示，中介层133还包括接合层133b。在一些实施例中，接合层133b可省略，且欧姆接触层133a作为配置接合将发光二极管元件130和接合电极120的层。在一些实施例中，接合层133b可包括，例如，锡(Sn)、锡-铅(Sn-Pb)、锡-铅-铋(Sn-Pb-Bi)、铟-银(In-Ag)、铟(In)、金-铟(Au-In)、锡-银(Sn-Ag)。
在一些实施例中，接合电极120可包括，例如，铜(Cu)、钛-铜(Ti-Cu)或钼-铝-钼(Mo-Al-Mo)。在一些实施例中，接合电极120可包括和中介层133接合的Cu层以及和基板110接合的Ti层。
在一些实施例中，如图1与图2A所示，显示装置100A还包括隔离层150。隔离层150在接合电极120和发光二极管元件130的周围。n型半导体层132的至少一个部位由隔离层150暴露出，且电性耦接透明导电层140。
在一些实施例中，如图2A所示，隔离层150的顶面低于n型半导体层132的顶面。
在一些实施例中，如图1与图2A所示，显示装置100A还包括第一绝缘层160a。透明导电层140在第一绝缘层160a和基板110之间。发光二极管元件130具有第一折射率。第一绝缘层160a具有第二折射率。第一折射率大于第二折射率。
请参照图2B。图2B为本发明显示装置100B的剖面放大图。需说明的是，图2B中所示的显示装置100B和图2A中所示的显示装置100A的差异处，在于图2A中所示的隔离层150的顶面相对于基板110实质上处于一高度，而图2B中所示的隔离层150的顶面具有不同部位分别相对于基板110处于不同高度。具体来说，图2B中所示的隔离层150的顶面和n型半导体层132接触的部位低于n型半导体层132的顶面。在图2B所示的显示装置100B中，与图2A中所示的显示装置100A相似的细节不再重复。
请参照图2C。图2C为本发明显示装置100C的剖面放大图。需说明的是，图2C中所示的显示装置100C和图2A中所示的显示装置100A的差异处，在于隔离层150的顶面高于n型半导体层132的顶面。在图2C所示的显示装置100C中，与图2A中所示的显示装置100A相似的细节不再重复。
请参照图2D。图2D为本发明显示装置100D的剖面放大图。需说明的是，图2D中所示的显示装置100D和图2A中所示的显示装置100A的差异处，在于隔离层150的顶面包括第一部位151以及第二部位152。隔离层150的顶面的第一部位151低于n型半导体层132的顶面。隔离层150的顶面的第二部位152高于n型半导体层132的顶面。在一些实施例中，如图2D所示，隔离层150的顶面的第二部位152投射至n型半导体层132上的垂直投影与n型半导体层132的顶面重叠。在图2D所示的显示装置100D中，与图2A中所示的显示装置100A相似的细节不再重复。
请参照图3A以及图3B。图3A为图1中的本发明显示装置100A的俯视示意图。图3B为图3A中的本发明显示装置100A沿着线段I-I的剖面示意图。在一些实施例中，如图3A与图3B所示，显示装置100A还包括至少一个阴极母线170。n型半导体层132通过透明导电层140电性连接阴极母线170。阴极母线170具有至少一个部位在透明导电层140和基板110之间。具体来说，显示装置100A包括多个发光二极管元件130，且透明导电层140完全覆盖发光二极管元件130的顶面。
此外，在一些实施例中，如图3A与图3B所示，发光二极管元件130在基板110上至少形成2乘2矩阵。每个发光二极管元件130的尺寸小于200微米。每个发光二极管元件130的面积小于40000平方微米。
请参照图4A至图4C。图4A为本发明显示装置100E的俯视示意图。图4B为图4A中的本发明显示装置100E沿着线段J-J的剖面示意图。图4C为图4A中的本发明显示装置100E沿着线段K-K的剖面示意图。需说明的是，图4A至图4C中所示的显示装置100E和图3A与图3B中所示的显示装置100A的差异处，在于图4A至图4C中所示的显示装置100E包括多个分离的透明导电层140。具体来说，每个发光二极管元件130经由分离的透明导电层140中的对应者电性连接阴极母线170。在一些实施例中，如图4A至图4C所示，至少一个发光二极管元件130的至少一个边缘铅直地与分离的透明导电层140中所连接的的对应者的一个边缘对齐。在一些实施例中，至少一个发光二极管元件130没有边缘铅直地与分离的透明导电层140中所连接的的对应者的任一个边缘对齐。在实际应用中，分离的透明导电层140由图案化制程所制造。
请参照图5。图5为本发明显示装置100F的剖面示意图。需说明的是，图5中所示的显示装置100F和图2A中所示的显示装置100A的差异处，在于图5中所示的显示装置100F还包括封装层180。第一绝缘层160a在封装层180和基板110之间。在图5所示的显示装置100F中，与图2A中所示的显示装置100A相似的细节不再重复。
请参照图6。图6为本发明显示装置100G的剖面示意图。需说明的是，图6中所示的显示装置100G和图2A中所示的显示装置100A的差异处，在于显示装置100G还包括第二绝缘层160b。第一绝缘层160a的至少一个部位在第二绝缘层160b和基板110之间。第二绝缘层160b具有第三折射率，且第一绝缘层160a的第二折射率大于第三折射率。在图6所示的显示装置100G中，与图2A中所示的显示装置100A相似的细节不再重复。
请参照图7。图7为本发明显示装置100H的剖面示意图。需说明的是，图7中所示的显示装置100H和图6中所示的显示装置100G的差异处，在于显示装置100H还包括封装层180。第二绝缘层160b的至少一个部位在封装层180和第一绝缘层160a之间。在图7所示的显示装置100H中，与图6中所示的显示装置100G相似的细节不再重复。
请参照图8。图8为本发明显示装置100I的剖面示意图。需说明的是，图8中所示的显示装置100I和图2A中所示的显示装置100A的差异处，在于显示装置100I还包括光学隔离结构190。光学隔离结构190在相邻两个发光二极管元件130之间。在图8所示的显示装置100I中，与图2A中所示的显示装置100A相似的细节不再重复。
请参照图9。图9为本发明显示装置100J的俯视示意图。在如图9所示的实施例中，显示装置100J还包括至少两个像素200以及光学隔离结构190。每个像素200包括发光二极管元件130中的至少两个。光学隔离结构190在两个像素200之间。特别来说，每个像素200由光学隔离结构190所包围，但本发明并不以此为限。
图10A为本发明显示装置中的发光二极管元件130A的剖面示意图。本实施例与图2A所示的实施例的差异处，在于发光二极管元件130A还包含电流控制层135。电流控制层135连接n型半导体层132。电流控制层135具有开口135a于其内，且电流控制层135的开口135a在p型半导体层131的底面上的垂直投影至少部分与p型半导体层131的低阻值部位131a重叠。此外，电流控制层135与n型半导体层132远离p型半导体层131的一侧相连。
在一些实施例中，电流控制层135为介电层，其由例如氮化硅或二氧化硅的介电材料所制成。在一些实施例中，电流控制层135为半导体层，且由适当金属材料所构成的欧姆接触连接于电流控制层135和透明导电层140(如图1所示)之间，因此n型半导体层132和电流控制层135之间可形成萧特基能障(Schottky barrier)。在如本实施例所示的一些实施例中，电流控制层135为电洞阻挡层以及电子阻挡层中的一个。在一些实施例中，p型半导体层131和n型半导体层132形成第一p-n接面。电流控制层135和n型半导体层132形成第二p-n接面。配置以对第一p-n接面顺向偏压的电压将对第二p-n接面逆向偏压。
再者，当图10A所示的电流控制层135与n型半导体层132相连时，电流控制层135可形成于发光二极管结构中的其他位置。在一些实施例中，电流控制层135可与p型半导体层131远离n型半导体层132的一侧相连。亦即，电流控制层135可位于p型半导体层131和中介层133之间，且中介层133通过开口135a电性耦接p型半导体层131。
在一些实施例中，电流控制层135可出现于p型半导体层131和n型半导体层132中的一个内，且电流控制层135可和主动层134接触，或通过半导体层的一个部位而与主动层134分离。例如，图10B为依照本发明另一实施例所绘示的发光二极管元件130B的剖面示意图。如图10B所示，具有开口135a的电流控制层135位于n型半导体层132内，其中电流控制层135通过n型半导体层132的一个部位而与主动层134分离。
在一些实施例中，电流控制层136也可位于p型半导体层131内。图10C为本发明显示装置中的发光二极管元件130C的剖面示意图。如图10C所示，具有开口136a的电流控制层136与p型半导体层131相连，其中电流控制层136位于p型半导体层131和中介层133之间，且中介层133通过开口136a电性耦接p型半导体层131。
此外，在一些实施例中，可有多于一个电流控制层位于发光二极管结构中，且每个电流控制层的成形为独立的。例如，图10C中所示的实施例和图10A中所示的实施例的差异处，在于图10C中所示的发光二极管元件130C还包含与p型半导体层131相连的电流控制层136，且电流控制层136具有开口136a于其内。在一些实施例中，开口135a和136a在p型半导体层131的底面上的垂直投影至少部分与p型半导体层131的低阻值部位131a重叠。相似地，虽然于图10C中所示的电流控制层136与p型半导体层131相连，电流控制层136也可形成于发光二极管结构中的其他位置。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明,任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内,当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例,但凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (17)

1.一种显示装置，其特征在于，包括：
基板；
至少一个接合电极；
至少一个发光二极管元件，电性连接所述接合电极，其中所述接合电极在所述发光二极管元件和所述基板之间，且所述发光二极管元件包括：
p型半导体层，包括低阻值部位以及高阻值部位，其中所述低阻值部位由所述高阻值部位所包围，且所述p型半导体层的阻值由所述低阻值部位朝向所述高阻值部位增加；
n型半导体层，其中所述p型半导体层在所述n型半导体层和所述接合电极之间；以及
中介层，在所述p型半导体层和所述接合电极之间；以及
透明导电层，电性连接所述n型半导体层，其中所述发光二极管元件在所述透明导电层和所述接合电极之间。
2.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述中介层包括欧姆接触层电性连接所述p型半导体层。
3.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述中介层包括反射层。
4.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述中介层包括接合层。
5.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
隔离层，在所述接合电极和所述发光二极管元件的周围，其中所述n型半导体层的至少一个部位由所述隔离层暴露出，且电性耦接所述透明导电层。
6.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述隔离层的顶面低于所述n型半导体层的顶面。
7.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述隔离层的顶面高于所述n型半导体层的顶面。
8.如权利要求5所述的显示装置，其特征在于，所述隔离层的顶面的第一部位低于所述n型半导体层的顶面，且所述隔离层的所述顶面的第二部位高于所述n型半导体层的所述顶面。
9.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
至少一个阴极母线，其中所述n型半导体层通过所述透明导电层电性连接所述阴极母线，且所述阴极母线具有至少一个部位在所述透明导电层和所述基板之间。
10.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，还包括：
第一绝缘层，其中所述透明导电层在所述第一绝缘层和所述基板之间，所述发光二极管元件具有第一折射率，所述第一绝缘层具有第二折射率，且所述第一折射率大于所述第二折射率。
11.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，还包括：
封装层，其中所述第一绝缘层在所述封装层和所述基板之间。
12.如权利要求10所述的显示装置，其特征在于，还包括：
第二绝缘层，其中所述第一绝缘层的至少一个部位在所述第二绝缘层和所述基板之间，所述第二绝缘层具有第三折射率，且所述第二折射率大于所述第三折射率。
13.如权利要求12所述的显示装置，其特征在于，还包括：
封装层，其中所述第二绝缘层的至少一个部位在所述封装层和所述第一绝缘层之间。
14.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光二极管元件的数量至少为二；
还包括：
光学隔离结构，在两个所述发光二极管元件之间。
15.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光二极管元件的数量为多个；
还包括：
至少两个像素，其中每个所述像素包括所述发光二极管元件中的至少两个；以及
光学隔离结构，在所述两个像素之间。
16.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光二极管元件的数量为多个，所述发光二极管元件在所述基板上至少形成2乘2矩阵，每个所述发光二极管元件的尺寸小于200微米，且每个所述发光二极管元件的面积小于40000平方微米。
17.如权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述发光二极管元件还包括：
电流控制层，连接所述p型半导体层、所述n型半导体层或其组合，其中所述电流控制层具有开口，且所述开口在所述p型半导体层的底面上的垂直投影至少部分与所述低阻值部位重叠。
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