DE102017111602A1 - Strahlungsemittierendes Bauelement - Google Patents

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Abstract

Es wird ein strahlungsemittierendes Bauelement (1) angegeben, aufweisend eine LED-Schichtenfolge (10), eine erste und zweite Elektrode (11, 15) sowie einen Treiber-Feldeffekttransistor (20), eine Treiber-Kanalelektrode (24) und eine Treiber-Gateelektrode (25). Die LED-Schichtenfolge umfasst eine erste Halbleiterschicht (12), eine zweite Halbleiterschicht (14) und einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (13), der zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die erste Elektrode ist elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht verbunden und die zweite Elektrode ist elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden. Die LED-Schichtenfolge ist eingerichtet, abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten und der zweiten Elektrode elektromagnetische Strahlung zu erzeugen. Der Treiber-Feldeffekttransistor weist ein Treiber-Gate (22) und einen Treiber-Kanal (23) auf. Die zweite Elektrode sowie die Treiber-Kanalelektrode sind separat elektrisch mit dem Treiber-Kanal verbunden und die Treiber-Gateelektrode ist elektrisch mit dem Treiber-Gate verbunden. Der Treiber-Feldeffekttransistor ist eingerichtet, abhängig von einer an der Treiber-Gateelektrode anliegenden Spannung einen Stromfluss zwischen der Treiber-Kanalelektrode und der zweiten Elektrode durch den Treiber-Kanal (23) und dadurch den Stromfluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode zu steuern. Es wird ferner eine Anzeigevorrichtung (100) angegeben.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein strahlungsemittierendes Bauelement sowie eine Anzeigevorrichtung.
  • Unter dem Begriff Videowand, Videowall, LED-Wand, oder LEDwall werden großflächige Anzeigetafeln zusammengefasst. Häufig weisen diese eine Mehrzahl strahlungsemittierender Bauelemente wie verschiedenfarbige Leuchtdioden (LEDs) auf, mit denen diskrete Bildpunkte dargestellt werden. Eine Ansteuerung der LEDs erfolgt dabei bislang zumeist sequentiell durch einen Treiber (sogenannter Passiv-Matrix-Betrieb). Für höhere Pixelzahlen bzw. Pixeldichten hat sich der Passiv-Matrix-Betrieb jedoch als problematisch erwiesen.
  • Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, ein strahlungsemittierendes Bauelement sowie eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, das bzw. die effizient herstellbar ist und auf vereinfachte Weise eine hohe Pixelzahl und -dichte ermöglicht.
  • Diese Aufgaben werden gelöst durch die Gegenstände der unabhängigen Patentansprüche. Vorteilhafte Ausgestaltungen der jeweiligen Gegenstände sind in den zugehörigen Unteransprüchen angegeben.
  • Gemäß einem ersten Aspekt betrifft die Erfindung ein strahlungsemittierendes Bauelement. Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement handelt es sich beispielsweise um einen Leuchtdiodenchip. Beispielsweise kann es sich bei dem strahlungsemittierenden Bauelement um einen Dünnfilm-Leuchtdiodenchip handeln, welcher frei von einem Aufwachssubstrat für eine Halbleiterschichtenfolge ist.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement eignet sich insbesondere zum Einsatz in einer oben genannten Anzeigevorrichtung wie einer Videowand. Das Bauelement kann zur Emission farbigen Lichts ausgebildet sein, so zum Beispiel als rote (R) LED, blaue (B) LED oder grüne (G) LED. Auch ein Einsatz zusätzlicher weißer (W) LEDs ist denkbar. Beispielsweise kann das strahlungsemittierende Bauelement jeweils einem Pixel oder einem Subpixel der Anzeigevorrichtung zugeordnet sein.
  • Das strahlungsemittierende Bauelement erstreckt sich in einer vertikalen Richtung zwischen einer ersten Hauptebene und einer zweiten Hauptebene, wobei die vertikale Richtung quer oder senkrecht zur ersten und/oder zweiten Hauptebene verlaufen kann. Bei den Hauptebenen kann es sich beispielsweise um die Haupterstreckungsebenen an der Bodenfläche und der Deckfläche des strahlungsemittierenden Bauelements handeln. Das strahlungsemittierende Bauelement ist parallel oder im Wesentlichen parallel zu den Hauptebenen beispielsweise flächig ausgedehnt. Diese Ausdehnung wird im folgenden als laterale Erstreckung bzw. Richtung bezeichnet. Beispielsweise weist das strahlungsemittierende Bauelement in der vertikalen Richtung eine Dicke auf, die klein ist gegenüber einer maximalen Erstreckung des strahlungsemittierenden Bauelements in lateraler Richtung.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist das strahlungsemittierende Bauelement eine Halbleiterschichtenfolge sowie eine erste und eine zweite Elektroden auf. Die Halbleiterschichtenfolge umfasst eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich, der zwischen der ersten und der zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die erste Elektrode ist elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht und die zweite Elektrode elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden. Die Halbleiterschichtenfolge ist eingerichtet, abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten und der zweiten Elektrode elektromagnetische Strahlung zu erzeugen und ist nachfolgend mit LED-Schichtenfolge bezeichnet.
  • Die LED-Schichtenfolge ist zumindest stellenweise parallel zu den Hauptebenen flächig ausgedehnt. Beispielsweise bildet eine Schicht der LED-Schichtenfolge die erste Hauptebene des strahlungsemittierenden Bauelements, beispielhaft die Bodenfläche des strahlungsemittierenden Bauelements. Die LED-Schichtenfolge kann epitaktisch auf ein Aufwachssubstrat aufgewachsen sein. Oben genannte vertikale Richtung entspricht dann beispielsweise der Aufwachsrichtung.
  • Beispielsweise enthält die LED-Schichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich, ein III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial. III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien sind zur Strahlungserzeugung im ultravioletten (Alx Iny Ga1-x-y N) über den sichtbaren (Alx Iny Ga1-x-y N, insbesondere für blaue bis grüne Strahlung, oder Alx Iny Ga1-x-y P, insbesondere für gelbe bis rote Strahlung) bis in den infraroten (Alx Iny Ga1-x-y As) Spektralbereich besonders geeignet. Hierbei gilt jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1, insbesondere mit x ≠ 1, y ≠ 1, x ≠ 0 und/oder y ≠ 0. Mit III-V-Verbindungs-Halbleitermaterialien, insbesondere aus den genannten Materialsystemen, können weiterhin bei der Strahlungserzeugung hohe interne Quanteneffizienzen erzielt werden.
  • Die erste Halbleiterschicht und die zweite Halbleiterschicht weisen zweckmäßigerweise voneinander verschiedene Leitungstypen auf. Insbesondere kann es sich bei der ersten Halbleiterschicht um eine p-dotierte Halbleiterschicht und bei der zweiten Halbleiterschicht um eine n-dotierte Halbleiterschicht handeln.
  • Die erste Elektrode erstreckt sich beispielsweise in lateraler Richtung entlang der ersten Halbleiterschicht und kontaktiert diese elektrisch. Insbesondere erstreckt sich die erste Elektrode flächig auf einer der zweiten Halbleiterschicht abgewandten Seite der ersten Halbleiterschicht. Die erste Elektrode kann beispielsweise auch als p-Anschlussschicht bezeichnet werden. Insbesondere weist die erste Elektrode ein Metall auf oder besteht aus diesem.
  • Die erste Elektrode kann für die von der aktiven Schicht emittierte Strahlung reflektierend sein, beispielhaft, um in Richtung der zweiten Hauptebene emittierte Strahlung zu einer Strahlungsaustrittsfläche des strahlungsemittierenden Bauelements hin zu reflektieren. Die erste Elektrode kann insbesondere als reflektierende Kontaktschicht ausgebildet sein und vorzugsweise Silber oder Aluminium enthalten. Alternativ kann die erste Elektrode beispielsweise transparent ausgebildet sein. Insbesondere kann die erste Kontaktschicht dazu ein transparentes leitfähiges Oxid (TCO, Transparent Conductive Oxide) aufweisen. Transparente leitfähige Oxide sind transparente, leitende Materialien, in der Regel Metalloxide, wie beispielsweise Zinkoxid, Zinnoxid, Cadmiumoxid, Titanoxid, Indiumoxid oder Indiumzinnoxid (ITO).
  • Die zweite Elektrode ist beispielsweise in einem lateralen Randbereich der zweiten Halbleiterschicht aufgebracht und kontaktiert diese elektrisch. Beispielhaft weist die zweite Halbleiterschicht in diesem Zusammenhang in lateraler Richtung einen Überstand gegenüber der ersten Halbleiterschicht auf, in dem die zweite Halbleiterschicht durch die zweite Elektrode elektrisch kontaktiert wird. Die zweite Elektrode kann beispielsweise auch als n-Anschlussschicht bezeichnet werden. Insbesondere weist die zweite Elektrode ein Metall auf oder besteht aus diesem.
  • Die zweite Elektrode kann für die von dem aktiven Bereich emittierte Strahlung reflektierend sein, beispielhaft, um diese zu einer Strahlungsaustrittsfläche des strahlungsemittierenden Bauelements hin zu reflektieren. Die zweite Elektrode kann insbesondere als reflektierende Kontaktschicht ausgebildet sein und vorzugsweise Silber oder Aluminium enthalten. Alternativ kann die zweite Elektrode beispielsweise transparent ausgebildet sein. Insbesondere kann die zweite Elektrode dazu ein transparentes leitfähiges Oxid aufweisen.
  • In einer Ausgestaltung können jeweils mehrere entsprechende erste Halbleiterschichten und/oder zweite Halbleiterschichten und/oder aktive Bereiche und/oder erste Elektroden und/oder zweite Elektroden vorgesehen sein.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen Treiber-Feldeffekttransistor (Treiber-FET), eine Treiber-Kanalelektrode und eine Treiber-Gateelektrode. Der Treiber-FET weist ein Treiber-Gate und einen Treiber-Kanal auf. Die zweite Elektrode sowie die Treiber-Kanalelektrode sind separat elektrisch mit dem Treiber-Kanal verbunden und die Treiber-Gateelektrode ist elektrisch mit dem Treiber-Gate verbunden. Der Treiber-FET ist eingerichtet, abhängig von einer an der Treiber-Gateelektrode anliegenden Spannung einen Stromfluss zwischen der Treiber-Kanalelektrode und der zweiten Elektrode durch den Treiber-Kanal und dadurch den Stromfluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode zu steuern. Die zweite Elektrode dient also als zweite Treiber-Kanalelekrode des Treiber-FET.
  • Der Treiber-FET kann zumindest stellenweise parallel zu den Hauptebenen flächig ausgedehnt ausgebildet sein. Beispielsweise bildet der Treiber-FET die zweite Hauptebene des strahlungsemittierenden Bauelements, beispielhaft die Deckfläche des strahlungsemittierenden Bauelements. Der Treiber-FET kann epitaktisch auf ein Aufwachssubstrat aufgewachsen sein. Insbesondere kann der Treiber-FET sich lateral zumindest stellenweise entlang der LED-Schichtenfolge erstrecken, so zum Beispiel auf einer der ersten Halbleiterschicht abgewandten Seite der zweiten Halbleiterschicht entlang der zweiten Halbleiterschicht. Beispielhaft weist der Treiber-FET einen Überstand in lateraler Richtung gegenüber der zweiten Halbleiterschicht auf, der zur elektrischen Kontaktierung vorgesehen ist. Insbesondere bildet der Treiber-FET in diesem Zusammenhang einen Schichtenstapel mit der LED-Schichtenfolge. Beispielsweise enthält der Treiber-FET ein III-V-Verbindungs-Halbleitermaterial wie Alx Ga1-x N, Alx Iny Ga1-x-y P, Alx Ga1-x As. Hierbei gilt 0 < x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1. Insbesondere kann es sich bei dem Treiber-FET um einen SperrschichtFeldeffekttransistor wie einen sogenannten high-electronmobility transistor (HEMT, dt. Transistor mit hoher Elektronenbeweglichkeit) handeln.
  • Der Treiber-Kanal ist dann beispielsweise zwischen Halbleiterschichten mit voneinander verschiedener Bandlücke angeordnet. Als Treiber-Kanal wird hier und im Folgenden ein stromführender Teil des Treiber-FETs zwischen der Treiber-Kanalelektrode und der zweiten Elektrode verstanden, wobei der Stromfluss durch eine an der Treiber-Gateelektrode anliegende Spannung steuerbar ist. Im Falle, dass der Treiber-FET als HEMT ausgebildet ist, ist der Treiber-Kanal beispielhaft an der Grenzfläche zwischen einer undotierten Halbleiterschicht mit niedriger und einer Halbleiterschicht mit höherer Bandlücke ausgebildet.
  • Die Treiber-Kanalelektrode kontaktiert den Treiber-Kanal elektrisch. Die Treiber-Kanalelektrode kann beispielsweise auch als Drain- oder Source-Anschluss bezeichnet werden. Insbesondere weist die erste Elektrode ein Metall auf oder besteht aus diesem.
  • Die zweite Elektrode kontaktiert getrennt von der Treiber-Kanalelektrode den Treiber-Kanal ebenfalls elektrisch. Die zweite Elektrode kann in diesem Zusammenhang beispielsweise auch als Source- oder Drain-Anschluss bezeichnet werden. Die zweite Elektrode kann sich von einem lateralen Randbereich der zweiten Halbleiterschicht in vertikaler Richtung hin zu dem Treiber-Kanal erstrecken, beispielhaft hin zu einem Überstand des Treiber-Kanals in lateraler Richtung gegenüber der zweiten Halbleiterschicht.
  • Der Treiber-FET ist insbesondere derart seriell mit der LED-Schichtenfolge verschaltet, dass ein Stromfluss durch den Treiber-Kanal im Wesentlichen einem Stromfluss durch die LED-Schichtenfolge entspricht. Insbesondere ist das strahlungsemittierende Bauelement bzw. der Treiber-FET derart eingerichtet, dass abhängig einer an der Treiber-Gateelektrode anliegenden Spannung der Stromfluss durch die LED-Schichtenfolge eingestellt werden kann.
  • In einer Ausgestaltung können jeweils mehrere entsprechende Treiber-Feldeffekttransistoren und/oder Treiber-Kanalelektroden und/oder Treiber-Gateelektroden und/oder Treiber-Gates und/oder Treiber-Kanäle vorgesehen sein.
  • In einer vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist das strahlungsemittierende Bauelement eine LED-Schichtenfolge, eine erste und zweite Elektrode sowie einen Treiber-FET, eine Treiber-Kanalelektrode und eine Treiber-Gateelektrode.
  • Die LED-Schichtenfolge umfasst eine erste Halbleiterschicht, eine zweite Halbleiterschicht und einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich, der zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht angeordnet ist. Die erste Elektrode ist elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht und die zweite Elektrode elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht verbunden. Die LED-Schichtenfolge ist eingerichtet, abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten und der zweiten Elektrode elektromagnetische Strahlung zu erzeugen.
  • Der Treiber-FET weist ein Treiber-Gate und einen Treiber-Kanal auf. Die zweite Elektrode sowie die Treiber-Kanalelektrode sind separat elektrisch mit dem Treiber-Kanal verbunden und die Treiber-Gateelektrode ist elektrisch mit dem Treiber-Gate verbunden. Der Treiber-FET ist eingerichtet, abhängig von einer an der Treiber-Gateelektrode anliegenden Spannung einen Stromfluss zwischen der Treiber-Kanalelektrode und der zweiten Elektrode durch den Treiber-Kanal und dadurch den Stromfluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode zu steuern.
  • Die LED-Schichtenfolge und der Treiber-FET können beispielsweise in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sein. Insbesondere können die LED-Schichtenfolge und der Treiber-FET auf einem gemeinsamen Aufwachssubstrat epitaktisch abgeschieden sein. In anderen Worten können die LED-Schichtenfolge und der Treiber-FET eine monolithische Baueinheit bilden bzw. gemeinsam in das strahlungsemittierende Bauelement integriert sein.
  • Dadurch, dass das strahlungsemittierende Bauelement mit dem Treiber-FET gekoppelt ist, kann ein Stromfluss durch die LED-Schichtenfolge gezielt eingestellt werden. Insbesondere können mehrere derartige strahlungsemittierende Bauelemente einer Anzeigevorrichtung mit einer gemeinsamen Versorgungsspannung permanent gekoppelt sein, so dass auch bei hoher Pixelzahl und -dichte eine homogene Leuchtdichte erzielt werden kann.
  • Dadurch, dass der Treiber-FET in das strahlungsemittierende Bauelement integriert ist, kann auf einen extern zu dem strahlungsemittierenden Bauelement angeordneten Treiber-FET verzichtet werden. Insbesondere kann in diesem Zusammenhang darauf verzichtet werden, das strahlungsemittierende Bauelement auf einer sogenannten Backplane (dt. Rückplatte) anzuordnen, welche einen zur Ansteuerung des strahlungsemittierenden Bauelements vorgesehenen externen Treiber-FET umfasst. Derartige Rückplatten können beispielsweise im Zusammenhang mit AMOLED-Anzeigevorrichtungen eingesetzt werden, bei denen üblicherweise Silicium-Dünnschicht Technologie zum Einsatz kommt („TFT-array“ oder „TFT backplane“). In vorteilhafter Weise kann durch die Integration des Treiber-FETs in das strahlungsemittierende Bauelement bei Herstellung einer Anzeigevorrichtung auf eine Kombination mehrerer Technologien (Silicium-Dünnschicht mit LED) verzichtet werden. Mit Vorteil wird somit dazu beigetragen, ein strahlungsemittierendes Bauelement sowie eine Anzeigevorrichtung zu schaffen, das bzw. die effizient herstellbar ist und eine hohe Pixelzahl und -dichte ermöglicht.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das strahlungsemittierende Bauelement eine oder mehrere Kondensatorelektroden, die elektrisch isoliert von der Treiber-Gateelektrode ausgebildet und derart angeordnet ist bzw. sind, dass die Kondensatorelektrode mit der Treiber-Gateelektrode einen Kondensator mit einer vorgegebenen elektrischen Kapazität bildet.
  • Die Kondensatorelektrode kann beispielsweise in vertikaler Richtung beabstandet von der Treiber-Gateelektrode angeordnet sein. Insbesondere kann der dadurch gebildete Kondensator mit dem Treiber-FET und der LED-Schichtenfolge eine monolithische Baueinheit bilden bzw. gemeinsam in das strahlungsemittierende Bauelement integriert sein.
  • In vorteilhafter Weise kann dadurch auf einen extern zu dem strahlungsemittierenden Bauelement angeordneten Kondensator bzw. eine mit dem externen Kondensator bestückten Rückplatte verzichtet werden. Der Kondensator kann insbesondere einem Aktiv-Matrix-Betrieb des strahlungsemittierenden Bauelements in einer Anzeigevorrichtung dienen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist die Kondensatorelektrode elektrisch mit der ersten Elektrode verbunden oder durch diese gebildet.
  • In vorteilhafter Weise ermöglicht dies eine besonders kompakte Bauform des strahlungsemittierenden Bauelements.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der Kondensator dazu eingerichtet, die an der Treiber-Gateelektrode anliegende Spannung für eine vorgegebene Zeitspanne derart zu halten, dass der Stromfluss zwischen der Treiber-Kanalelektrode und der zweiten Elektrode durch den Treiber-Kanal und dadurch der Stromfluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode konstant oder im Wesentlichen konstant ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist ein Dielektrikum zwischen der Kondensatorelektrode und der Treiber-Gateelektrode angeordnet.
  • Das Dielektrikum umfasst wenigstens eine dielektrische oder elektrisch isolierende Schicht, beispielsweise aus Siliciumoxid, Siliciumnitrid, Aluminiumoxid. Das Dielektrikum erstreckt sich in einem Raum zwischen der Kondensatorelektrode und der Treiber-Gateelektrode insbesondere vollständig. Das Dielektrikum kann ferner zur elektrischen Isolation der Kontakte des Treiber-FETs und/oder der LED-Schichtenfolge eingesetzt werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt weist das Dielektrikum ein High-k-Dielektrikum auf oder besteht daraus. Als High-k-Dielektrikum wird ein Material bezeichnet, das eine höhere Dielektrizitätszahl εr aufweist als herkömmliches Siliziumdioxid (εr = 3,9) wie z.B. HfO2.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das strahlungsemittierende Bauelement einen oder mehrere Schalt-Feldeffekttransistoren (Schalt-FET), eine oder mehrere Schalt-Gateelektroden sowie eine oder mehrere erste und zweite Schalt-Kanalelektroden. Der Schalt-FET weist eines oder mehrere Schalt-Gates und einen oder mehrere Schalt-Kanäle auf.
  • Die erste Schalt-Kanalelektrode und die zweite Schalt-Kanalelektrode sind separat elektrisch mit dem Schalt-Kanal verbunden und die Schalt-Gateelektrode ist elektrisch mit dem Schalt-Gate verbunden. Die zweite Schalt-Kanalelektrode ist überdies mit der Treiber-Gateelektrode elektrisch verbunden.
  • Der Schalt-FET ist eingerichtet, abhängig von einer an der Schalt-Gateelektrode anliegenden Spannung eine an der ersten Schalt-Kanalelektrode anliegende Spannung auf die zweite Schalt-Kanalelektrode durchzuschalten. Beispielhaft kann ein dadurch fließender Strom zum Laden bzw. Entladen des vorgenannten Kondensators dienen.
  • Der Schalt-FET kann analog zu dem Treiber-FET eingerichtet sein. Beispielsweise können die LED-Schichtenfolge und der Schalt-FET in vertikaler Richtung gestapelt angeordnet sein. Insbesondere können die LED-Schichtenfolge und der Schalt-FET auf einem gemeinsamen Aufwachssubstrat epitaktisch abgeschieden sein. Beispielhaft ist der Schalt-FET hierzu lateral benachbart zu dem Treiber-FET angeordnet. In anderen Worten können die LED-Schichtenfolge, der Treiber-FET und der Schalt-FET eine monolithische Baueinheit bilden bzw. gemeinsam in das strahlungsemittierende Bauelement integriert sein.
  • Dadurch, dass das strahlungsemittierende Bauelement mit dem Schalt-FET gekoppelt ist, kann ein Stromfluss durch die LED-Schichtenfolge gezielt eingestellt werden. Insbesondere kann ein derartiges strahlungsemittierendes Bauelement einer Anzeigevorrichtung individuell geschaltet werden. In Kombination mit einem Kondensator, der eingerichtet ist die an der Treiber-Gateelektrode anliegende Spannung für eine vorgegebene Zeitspanne derart zu halten, kann das strahlungsemittierende Bauelement in einer Anzeigevorrichtung in einem Aktiv-Matrix-Betrieb betrieben werden.
  • In vorteilhafter Weise kann durch Integration des Schalt-FETs in das strahlungsemittierende Bauelement auf einen extern zu dem strahlungsemittierenden Bauelement angeordneten Schalt-FET bzw. eine mit dem externen Schalt-FET bestückten Rückplatte verzichtet werden.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der Schalt-FET eingerichtet, abhängig von der an der Schalt-Gateelektrode anliegenden Spannung einen Ladevorgang des Kondensators zu steuern.
  • Der Kondensator ist in diesem Zusammenhang beispielsweise mittels einer seiner Elektroden mit dem Schalt-FET gekoppelt, während seine andere Elektrode mit einer Spannungsquelle koppelbar ist. Insbesondere ist der Kondensator hierbei derart mit dem Schalt-FET gekoppelt, dass ein an der Elektrode des Kondensators anliegendes Spannungsniveau abhängig von der an der Schalt-Gateelektrode anliegenden Spannung einstellbar ist.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der Treiber- und/oder der Schalt-FET als Sperrschichtfeldeffekttransistor ausgebildet. Insbesondere kann es sich hierbei um einen HEMT handeln.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt basiert die LED-Schichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich, auf mindestens einem der folgenden Materialsysteme: Alx Iny Ga1-x-y N, Alx Iny Ga1-x-y P, Alx Iny Ga1-x-y As, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt basiert der Treiber- und/oder der Schalt-FET auf mindestens einem der folgenden Materialsysteme: Alx Ga1-x N, Alx Iny Ga1-x-y P, Alx Ga1-x As, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt umfasst das Treiber- und/oder Schalt-Gate eine eine Isolationsschicht, die in direktem Kontakt zu der Gate-Eletrode steht. Beispielsweise kann es sich hierbei um eine SiN-Schicht handeln.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt enthält die LED-Schichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich, Alx Iny Ga1-x-y N oder besteht daraus. Zugleich enthält der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor Alx Ga1-x N oder besteht daraus, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt enthält die LED-Schichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich, Alx Iny Ga1-x-y P oder besteht daraus. Zugleich enthält der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor Alx Ga1-x As oder besteht daraus, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt enthält die LED-Schichtenfolge, insbesondere der aktive Bereich, Alx Iny Ga1-x-y P oder besteht daraus. Zugleich enthält der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor Alx Iny Ga1-x-y P oder besteht daraus, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  • Für ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einer LED-Schichtenfolge basierend auf einem Alx Iny Ga1-x-y N Materialsystem eignet sich beispielsweise AlGaN/GaN als Material des Treiber- und/oder Schalt-FETs.
  • Für ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einer LED-Schichtenfolge basierend auf einem Alx Iny Ga1-x-y P Materialsystem eignet sich beispielsweise AlGaAs/GaAs als Material des Treiber- und/oder Schalt-FETs. Um Absorption der durch die LED-Schichtenfolge erzeugten Strahlung durch den Treiber- und/oder Schalt-FET zu reduzieren kann dieser beispielsweise in einem Bereich der Strahlungsaustrittsfläche der LED-Schichtenfolge abgetragen sein. Beispielsweise weist der Treiber- und/oder Schalt-FET in diesem Zusammenhang Ätzspuren an seinen lateralen Seitenflächen auf.
  • Für ein strahlungsemittierendes Bauelement mit einer LED-Schichtenfolge basierend auf einem Alx Iny Ga1-x-y P Materialsystem ist beispielsweise ferner denkbar, den Treiber- und/oder Schalt-FET aus Schichten auszubilden, welche für durch die LED-Schichtenfolge erzeugte Strahlung, beispielsweise rotes Licht, transparent sind. Insbesondere ist hierbei denkbar, AlGaP/GaP als Material des Treiber- und/oder Schalt-FETs einzusetzen.
  • In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung gemäß dem ersten Aspekt ist der Treiber- und/oder der Schalt-FET derart strukturiert, dass senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der LED-Schichtenfolge kein Material des Treiber- und des Schalt-FETs vorhanden ist. Insbesondere kann der Treiber- und/oder Schalt-FET in diesem Bereich abgetragen sein und an seiner Seitenfläche Spuren des Abtrags aufweisen.
  • In vorteilhafter Weise kann so eine Absorption der durch die LED-Schichtenfolge erzeugten Strahlung aufgrund der Treiber- und/oder Schalt-FET vermieden werden.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt betrifft die Erfindung eine Anzeigevorrichtung, umfassend eine Mehrzahl von in Reihen und Spalten matrizenartig angeordneten strahlungsemittierenden Bauelementen gemäß dem ersten Aspekt, eine Datenleitung je Spalte und eine Schaltleitung je Reihe sowie eine erste und zweite Versorgungsleitung. Jedes der strahlungsemittierenden Bauelemente ist
    • - mittels seiner Schalt-Gateelektrode mit der jeweiligen Schaltleitung,
    • - mittels seiner ersten Schalt-Kanalelektrode mit der jeweiligen Datenleitung,
    • - mittels seiner ersten Elektrode mit der ersten Versorgungsleitung, und
    • - mittels seiner Treiber-Kanalelektrode mit der zweiten Versorgungsleitung elektrisch gekoppelt.
  • In vorteilhafter Weise ermöglicht die Anzeigevorrichtung einen Aktiv-Matrix-Betrieb und damit höhere Pixelzahlen bzw. Pixeldichten gegenüber Anzeigevorrichtungen im Passiv-Matrix-Betrieb. Insbesondere kann die Anzeigevorrichtung mehr als 16x16x3 strahlungsemittierende Bauelemente umfassen (z.B. in Höhe mal Breite je ein rotes, grünes und blaues strahlungsemittierendes Bauelement). Beispielhaft sind die strahlungsemittierenden Bauelemente auf einer Fläche von ca. 2×2cm2 angeordnet.
  • Dadurch, dass die Anzeigevorrichtung strahlungsemittierende Bauelemente aufweist, in die jeweils bereits ein Treiber-FET integriert ist, kann mit Vorteil auf jeweils extern bezüglich der strahlungsemittierenden Bauelemente angeordnete Treiber-FETs bzw. eine mit den externen Treiber-FETs bestückten Rückplatte verzichtet werden. In vorteilhafter Weise ist die Anzeigevorrichtung daher effizient herstellbar.
  • Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den im Folgenden in Verbindung mit den schematischen Zeichnungen näher erläuterten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
    • 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements in schematischer Schnittansicht;
    • 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements in schematischer Schnittansicht;
    • 3 das strahlungsemittierende Bauelement gemäß 2 in schematischer Draufsicht;
    • 4 ein drittes Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements in schematischer Schnittansicht;
    • 5 ein viertes Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements in schematischer Schnittansicht;
    • 6 ein fünftes Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements in schematischer Perspektivansicht;
    • 7 eine schematische Verschaltung eines strahlungsemittierenden Bauelements gemäß 1-6; und
    • 8 eine sechstes Ausführungsbeispiel einer Anzeigevorrichtung mit strahlungsemittierenden Bauelementen gemäß 1-6 in schematischer Draufsicht.
  • Gleiche, gleichartige oder gleich wirkende Elemente sind in den Figuren mit denselben Bezugszeichen versehen. Die Figuren und die Größenverhältnisse der in den Figuren dargestellten Elemente untereinander sind nicht als maßstäblich zu betrachten. Vielmehr können einzelne Elemente und insbesondere Schichtdicken zur besseren Darstellbarkeit und/oder zum besseren Verständnis überproportional groß dargestellt sein.
  • Die Dauer einer anliegenden Steuerspannung eines Bildpunktes einer passiven Matrix sinkt mit Zunahme der verwendeten Zeilen- und Spaltenanzahl einer Pixelmatrix. Daher sind passive Matrizen in ihrer Größe begrenzt. Um die Pixeldichte bei zukünftigen Videowänden zu erhöhen, beispielsweise bei sogenannten NarrowPixelPitch LED Videowänden, wird daher vorgeschlagen, eine Ansteuerung einzelner strahlungsemittierender Bauelemente wie LEDs einer Anzeigevorrichtung aktiv zu gestalten, ähnlich zu heutigen Aktiv-Matrix-Displays.
  • Um einen Aktiv-Matrix-Betrieb der LEDs durchzuführen können beispielsweise jeder Farbe eines jeden Pixels zwei Feldeffekttransistoren (FETs) und ein Kondensator zugeordnet sein. In AMOLED-Anzeigen werden diese Bauelemente in Silicium Dünnschichttechnologie hergestellt („TFT-array“ oder „TFT backplane“).
  • Im Gegensatz hierzu ist bei Videowänden jedem Pixel bzw. jeder Farbe eines Pixels genau eine LED zugeordnet, das heißt, die Pixel sind als einzelne LED ausgeführt und nicht durch LED hinterleuchtetes LCD. Um die einzelnen LEDs ähnlich zu heutigen Aktiv-Matrix-Displays zu betreiben, könnten diese auf einer solchen TFT backplane aufgesetzt und entsprechend verschaltet werden.
  • In den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbeispielen der Erfindung wird erläutert, wie bei für den Aktiv-Matrix-Betrieb ausgelegten Videowänden auf eine Kombination der unterschiedlichen Technologien (Silicium-Dünnschicht mit LED) verzichtet werden kann, um deren effiziente Herstellung zu gewährleisten.
  • 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements 1 in schematischer Schnittansicht. Das Bauelement 1 weist insbesondere eine zur Erzeugung von elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen LED-Schichtenfolge 10 auf. Bei dem strahlungsemittierenden Bauelement 1 handelt es sich beispielsweise um einen sogenannten „Flipchip“. In anderen Ausführungsbeispielen kann es sich beispielsweise auch um einen Dünnfilm-Leuchtdiodenchip handeln, bei dem ein Aufwachssubstrat entfernt wurde.
  • In diesem Ausführungsbeispiel basiert die LED-Schichtenfolge 10 beispielsweise auf GaN und umfasst eine p-dotierte erste Halbleiterschicht 12, eine n-dotierte zweite Halbleiterschicht 14 und einen zwischen den beiden Halbleiterschichten 12, 14 angeordneten aktiven Bereich 13. Abweichend hiervon kann die LED-Schichtenfolge 10, insbesondere der aktive Bereich 13, eines der im allgemeinen Teil der Beschreibung genannten Verbindungs-Halbleitermaterialien enthalten.
  • Das Bauelement 1 umfasst ferner einen FET 20 mit einer Gateschicht 22 und einer Kanalschicht 23. In diesem Ausführungsbeispiel ist der FET 20 als HEMT ausgebildet, bei dem die Gateschicht 22 auf AlGaN basiert und die Kanalschicht 23 zwischen einer undotierten Pufferschicht aus GaN und der Gateschicht 22 gebildet ist. Die Gateschicht 22 oder ein Teil der Kanalschicht 23 ist vorliegend beispielhaft n-dotiert. Die Gateschicht 22 ist zumindest stellenweise in direktem Kontakt zu der zweiten Halbleiterschicht 14. Beispielhaft umfasst die Gateschicht 22 eine SiN-Schicht, die zur elektrischen Kontaktierung der Gateschicht 22 vorgesehen ist.
  • Das Bauelement 1 weist in diesem Ausführungsbeispiel schließlich ein Aufwachssubstrat 50 aus Saphir auf, auf dem der FET 20 und die LED-Schichtenfolge 10 gemeinsamen epitaktisch abgeschieden sind. Wie dargestellt sind der FET 20 und die LED-Schichtenfolge 10 zumindest stellenweise gestapelt übereinander aufgewachsen.
  • In einem zweiten Ausführungsbeispiel (2) ist das Bauelement 1 gegenüber dem ersten Ausführungsbeispiel um eine elektrische Kontaktierung ergänzt.
  • Insbesondere weist das Bauelement 1 eine erste Elektrode 11 sowie eine zweite Elektrode 15 auf, durch die eine Spannung an der LED-Schichtenfolge 10 angelegt, und ein Stromfluss I durch die LED-Schichtenfolge 10 hervorgerufen werden kann, um das Bauelement 1 in einen strahlungsemittierenden Betrieb zu versetzen.
  • Die erste Elektrode 11 erstreckt sich zumindest stellenweise über die erste Halbleiterschicht 12. Die zweite Elektrode 15 ist beispielhaft in einem lateralen Randbereich, insbesondere an einer Seitenfläche der zweiten Halbleiterschicht 14 angeordnet und erstreckt sich insbesondere durch die Gateschicht 22 hindurch hin zu der Kanalschicht 23.
  • Lateral beabstandet von der zweiten Elektrode 15 und durch zumindest einen Teilbereich der Gateschicht 22 ist überdies eine Kanalelektrode 24 vorgesehen, die die Kanalschicht 23 elektrisch kontaktiert. Eine Gateelektrode 25 kontaktiert diesen Teilbereich der Gateschicht 22 elektrisch, sodass abhängig von einer an der Gateelektrode 25 anliegenden Spannung der Stromfluss I zwischen der zweiten Elektrode 15 und der Kanalelektrode 24 eingestellt werden kann. Die zweite Elektrode 15 und die Kanalelektrode 24 können in diesem Zusammenhang auch als Drain bzw. Source des FETs 20 bezeichnet werden.
  • Zum Betreiben des Bauelements 1 kann zwischen der erste Elektrode 11 und der Kanalelektrode 24 eine Betriebsspannung angelegt werden, beispielsweise durch Kopplung mit einer ersten und zweiten Versorgungsleitung VDD , Gnd (vgl. 6-8), wobei der Stromfluss I zur Steuerung des lichtemittierenden Betriebs durch die an der Gateelektrode 25 anliegende Spannung einstellbar ist.
  • In einem dritten Ausführungsbeispiel (3) ist das Bauelement 1 gemäß 2 Draufansicht dargestellt. Die zweite Halbleiterschicht 14 weist gegenüber der ersten Halbleiterschicht 12 und dem aktiven Bereich 13 einen lateralen Überstand auf, der zumindest teilweise durch die zweite Elektrode 15 bedeckt ist. Die zweite Elektrode 15, die Gateelektrode 25 und die Kanalelektrode 24 sind jeweils lateral beabstandet voneinander und durch die Gateschicht 22 getrennt angeordnet.
  • 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel eines strahlungsemittierenden Bauelements 1 in schematischer Schnittansicht. Das Bauelement 1 unterscheidet sich von dem zweiten Ausführungsbeispiel dadurch, dass das Aufwachssubstrat 50 entfernt und der Stapel mit dem FET 20 und der LED-Schichtenfolge 10 auf einem Träger 60 angeordnet sind. Die Pufferschicht 29 weist eine aufgeraute Oberfläche auf und bildet die Strahlungsaustrittsfläche des Bauelements 1.
  • Zwischen dem Träger 60 und der ersten Halbleiterschicht 12 ist überdies beispielhaft ein Lot 27 eingebracht, das die erste Halbleiterschicht 12 über die erste Elektrode 11 kontaktiert. Das Lot 27 überragt die LED-Schichtenfolge 10 beispielsweise lateral und bildet mit diesem Überstand einen Kondensator 30 zusammen mit der Gateelektrode 25.
  • Die Gateelektrode 25 weist in diesem Zusammenhang beispielhaft einen flächigen Abschnitt auf, der sich lateral über die Kanalelektrode 24 erstreckt. Zwischen der zweiten Elektrode 15, der Gateelektrode 25 und der Kanalelektrode 24 sowie zwischen dem Lot 27 und der LED-Schichtenfolge 10 ist elektrisch isolierendes Material eines Dielektrikums 26 angeordnet. Insbesondere im Bereich des Kondensators 30 weist diese eine hohe Dielektrizitätszahl auf. Das Dielektrikum 26 enthält in diesem Bereich beispielsweise HfO2.
  • In einem vierten Ausführungsbeispiel (5) unterscheidet sich das Bauelement 1 gegenüber dem dritten Ausführungsbeispiel in seinen Materialien sowie durch eine Strukturierung des FETs 20. Die LED-Schichtenfolge 10 ist vorliegend beispielhaft zur Erzeugung roten Lichts eingerichtet. Der FET 20 basiert in diesem Zusammenhang bevorzugt auf GaAs/AlGaAs. Die Gateschicht 22, die Kanalschicht 23 und die Pufferschicht 29 sind in einem Bereich oberhalb der LED-Schichtenfolge 10 abgetragen, beispielsweise durch Ätzen, um eine Absorption emittierter Strahlung durch den FET 20 zu vermeiden.
  • In den vorigen Ausführungsbeispielen ist lediglich ein FET 20 vorgesehen, der als Treiber der LED-Schichtenfolge 10 dient (nachfolgend bezeichnet als Treiber-FET). Um einen Aktiv-Matrix-Betrieb des Bauelements 1 zu gewährleisten kann ein zweiter FET 40 (nachfolgend bezeichnet als Schalt-FET) in das Bauelement 1 integriert werden, beispielsweise im selben Prozessschritt.
  • In einem fünften Ausführungsbeispiel ist anhand 6 ein strahlungsemittierendes Bauelement 1 in schematischer Perspektivansicht dargestellt, das gegenüber dem zweiten Ausführungsbeispiel um einen Schalt-FET 40 sowie eine externe Beschaltung ergänzt ist. Der Schalt-FET 40 ist lateral benachbart zu dem Treiber-FET 20 angeordnet und weist eine gemeinsame Pufferschicht 29 auf. Die Kanalschicht 23 sowie die Gateschicht 22 sind durch einen ersten Graben getrennt. Ein weiterer Graben erstreckt sich in lateraler Richtung zwischen der Kanalschicht 23 sowie der Gateschicht 22 des Schalt-FETs 40 und der LED-Schichtenfolge 10. Das gestrichelt dargestellte Elektronengas 28 (2DEG) ist durch die Gräben ebenfalls unterbrochen. Die Kanalschicht 23 des Schalt-FETs 40 ist durch eine erste und zweite Schalt-Kanalelektrode 41, 44 separat elektrisch kontaktiert. Die Gateschicht 22 des Schalt-FETs 40 ist durch eine Schalt-Gateelektrode 45 elektrisch kontaktiert.
  • Der Kondensator 30 ist aus Gründen der Übersicht lediglich schematisch dargestellt und kann gemäß 4 realisiert und in das Bauelement 1 integriert sein. Aus denselben Gründen ist die Verschaltung der FETs 20, 40 lediglich schematisch dargestellt und kann durch Einbringen geeigneter Umverdrahtungsebenen realisiert werden. Die Verschaltung wird anhand der 7 im Folgenden näher erläutert.
  • So ist das Bauelement 1 mit seiner ersten Elektrode 11 an einer mit der ersten Verbindungsleitung VDD gekoppelt, an der beispielsweise ein Betriebspotential anliegt und mit seiner Treiber-Kanalelektrode 24 an einer zweiten Verbindungsleitung Gnd gekoppelt, an der beispielsweise Massepotential anliegt. Die Treiber-Gateelektrode 25 ist über den Kondensator 30 mit der ersten Elektrode 11 sowie direkt mit der zweiten Schalt-Kanalelektrode 44 gekoppelt. Die erste Schalt-Kanalelektrode 41 ist mit einer Datenleitung D gekoppelt, an der ein Potential anliegt, welches zu einer einzustellenden Helligkeit im strahlungsemittierenden Betrieb des Bauelements 1 korrespondiert. Die Schalt-Gateelektrode 45 ist mit einer Schaltleitung R gekoppelt, welche ein wechselndes Potential führt, mit dem die an der Datenleitung D anliegende Spannung in regelmäßigen Zeitabständen an die Treiber-Gateelektrode 25 durchgeschaltet werden kann.
  • Die Verschaltung des Bauelements 1 gemäß 7 kann insbesondere Teil einer Anzeigevorrichtung 100 sein, die eine Vielzahl solcher matrizenartig angeordneter strahlungsemittierender Bauelemente umfasst. Anhand 8 ist ein siebtes Ausführungsbeispiel einer solchen Anzeigevorrichtung 100 in Draufsicht gezeigt. Die Bauelemente 1 sind jeweils gemäß 6 mit den Versorgungsleitungen VDD , Gnd gekoppelt. Jede Spalte der Anzeigevorrichtung 100 umfasst beispielhaft drei Datenleitungen DR, DG, DB zur Einstellung eines Intensitätswerts jeweils einer der Farben Rot (R), Grün (G) und Blau (B). Jede Zeile der Anzeigevorrichtung 100 umfasst überdies eine Schaltleitung RR, RG, RB zur regelmäßigen Aktualisierung der Intensitätswerte je Zeile.
  • Eine Videowand kann beispielhaft mehrere solcher nebeneinander angeordneter Anzeigevorrichtungen 100 als Module aufweisen, die jeweils eine vorgegebene Anzahl an Bauelementen 1 umfassen. In vorteilhafter Weise ermöglicht die Integration der Feldeffekttransistoren und evtl. auch des Kondensators in die einzelnen Bauelemente 1 einen Aktiv-Matrix Betrieb der Videowand, ohne eine Integration von Silicium-Dünnschichttechnologie.
    Die Erfindung ist nicht durch die Beschreibung anhand der Ausführungsbeispiele auf diese beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung jedes neue Merkmal sowie jede Kombination von Merkmalen, was insbesondere jede Kombination von Merkmalen in den Patentansprüchen beinhaltet, auch wenn dieses Merkmal oder diese Kombination selbst nicht explizit in den Patentansprüchen oder Ausführungsbeispielen angegeben ist.
  • Bezugszeichenliste
    • 1
    Bauelement
    10
    LED-Schichtenfolge
    11
    erste Elektrode
    12
    erste Halbleiterschicht
    13
    aktive Schicht
    14
    zweite Halbleiterschicht
    15
    zweite Elektrode
    20
    Treiber-Feldeffekttransistor
    22
    Treiber-Gate
    23
    Treiber-Kanal
    24
    Treiber-Kanalelektrode
    25
    Treiber-Gateelektrode
    26
    Dielektrikum
    27
    Kondensatorelektrode
    28
    Elektronengas
    29
    Puffer
    30
    Kondensator
    40
    Schalt-Feldeffekttransistor
    41
    erste Schalt-Kanalelektrode
    42
    Schalt-Gate
    43
    Schalt-Kanal
    44
    zweite Schalt-Kanalelektrode
    45
    Schalt-Gateelektrode
    50
    Träger
    60
    Träger
    D
    Datenleitung
    R
    Schaltleitung
    VDD
    erste Versorgungsleitung
    Gnd
    zweite Versorgungsleitung
    I
    Stromfluss

Claims (15)

  1. Strahlungsemittierendes Bauelement (1), insbesondere Leuchtdiodenchip, mit mindestens einer Halbleiterschichtenfolge (10), mindestens einer ersten und mindestens einer zweiten Elektrode (11, 15) sowie mindestens einem Treiber-Feldeffekttransistor (20), mindestens einer Treiber-Kanalelektrode (24) und mindestens einer Treiber-Gateelektrode (25), wobei - die Halbleiterschichtenfolge (10) mindestens eine erste Halbleiterschicht (12), mindestens eine zweite Halbleiterschicht (14) und mindestens einen zur Erzeugung elektromagnetischer Strahlung vorgesehenen aktiven Bereich (13) umfasst, der zwischen der ersten und zweiten Halbleiterschicht (12, 14) angeordnet ist, - die erste Elektrode (11) elektrisch mit der ersten Halbleiterschicht (12) und die zweite Elektrode (15) elektrisch mit der zweiten Halbleiterschicht (14) verbunden ist, und - die Halbleiterschichtenfolge (10) eingerichtet ist, abhängig von einem Stromfluss zwischen der ersten und der zweiten Elektrode (11, 15) elektromagnetische Strahlung zu erzeugen, - der Treiber-Feldeffekttransistor (20) mindestens ein Treiber-Gate (22) und mindestens einen Treiber-Kanal (23) aufweist, und - die zweite Elektrode (15) sowie die Treiber-Kanalelektrode (24) separat elektrisch mit dem Treiber-Kanal (23) verbunden sind und die Treiber-Gateelektrode (25) elektrisch mit dem Treiber-Gate (22) verbunden ist, und - der Treiber-Feldeffekttransistor (20) eingerichtet ist, abhängig von einer an der Treiber-Gateelektrode (25) anliegenden Spannung einen Stromfluss zwischen der Treiber-Kanalelektrode (24) und der zweiten Elektrode (15) durch den Treiber-Kanal (23) und dadurch den Stromfluss zwischen der ersten und zweiten Elektrode (11, 15) zu steuern.
  2. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach Anspruch 1, umfassend mindestens eine Kondensatorelektrode (27), die elektrisch isoliert von der Treiber-Gateelektrode (25) ausgebildet und derart angeordnet ist, dass die Kondensatorelektrode (27) mit der Treiber-Gateelektrode (25) einen Kondensator (30) mit einer vorgegebenen elektrischen Kapazität bildet.
  3. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach Anspruch 2, wobei die Kondensatorelektrode (27) elektrisch mit der ersten Elektrode (11) verbunden oder durch diese gebildet ist.
  4. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche 2 oder 3, wobei ein Dielektrikum (26) zwischen der Kondensatorelektrode (27) und der Treiber-Gateelektrode (25) angeordnet ist.
  5. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach Anspruch 4, wobei das Dielektrikum (26) ein High-k-Dielektrikum aufweist oder daraus besteht.
  6. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, umfassend mindestens einen Schalt-Feldeffekttransistor (40), mindestens eine Schalt-Gateelektrode (45) sowie mindestens eine erste und mindestens eine zweite Schalt-Kanalelektrode (41, 44), wobei - der Schalt-Feldeffekttransistor (40) mindestens ein Schalt-Gate (42) und mindestens einen Schalt-Kanal (43) aufweist, - die erste und die zweite Schalt-Kanalelektrode (41, 44) separat elektrisch mit dem Schalt-Kanal (43) verbunden sind und die Schalt-Gateelektrode (45) elektrisch mit dem Schalt-Gate (42) verbunden ist, - die zweite Schalt-Kanalelektrode (44) mit der Treiber-Gateelektrode (25) elektrisch verbunden ist, und - der Schalt-Feldeffekttransistor (40) eingerichtet ist, abhängig von einer an der Schalt-Gateelektrode (45) anliegenden Spannung eine an der ersten Schalt-Kanalelektrode (41) anliegende Spannung auf die zweite Schalt-Kanalelektrode (44) durchzuschalten.
  7. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach Anspruch 6, wobei der Schalt-Feldeffekttransistor (40) eingerichtet ist, abhängig von der an der Schalt-Gateelektrode (45) anliegenden Spannung einen Ladevorgang des Kondensators (30) zu steuern.
  8. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor (20, 40) als Sperrschichtfeldeffekttransistor ausgebildet ist.
  9. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem die Halbleiterschichtenfolge (10), insbesondere der aktive Bereich (13), auf mindestens einem der folgenden Materialsysteme basiert: Alx Iny Ga1-x-y N, Alx Iny Ga1-x-y P und Alx Iny Ga1-x-y As, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  10. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor (20, 40) auf mindenstens einem der folgenden Materialsysteme basiert: Alx Ga1-x N, Alx Iny Ga1-x-y P, Alx, Ga1-x As, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  11. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - die Halbleiterschichtenfolge (10), insbesondere der aktive Bereich (13) Alx Iny Ga1-x-y N enthält oder daraus besteht, und - der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor (20, 40) Alx Ga1-x N enthält oder daraus besteht, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  12. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - die Halbleiterschichtenfolge (10), insbesondere der aktive Bereich (13) Alx Iny Ga1-x-y P enthält oder daraus besteht, und - der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor (20, 40) Alx Ga1-x As enthält oder daraus besteht, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  13. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem - die Halbleiterschichtenfolge (10), insbesondere der aktive Bereich (13) Alx Iny Ga1-x-y P enthält oder daraus besteht, und - der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor (20, 40) Alx Iny Ga1-x-y P enthält oder daraus besteht, wobei jeweils 0 ≤ x ≤ 1, 0 ≤ y ≤ 1 und x + y ≤ 1.
  14. Strahlungsemittierendes Bauelement (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, bei dem der Treiber- und/oder der Schalt-Feldeffekttransistor (20, 40) derart strukturiert ist, dass senkrecht zur Haupterstreckungsrichtung der Halbleiterschichtenfolge (10) kein Material des Treiber- und des Schalt-Feldeffekttransistors (20, 40) vorhanden ist.
  15. Anzeigevorrichtung (100), umfassend eine Mehrzahl von in Reihen und Spalten matrizenartig angeordneten strahlungsemittierenden Bauelementen (1) nach einem der vorstehenden Ansprüche, eine Datenleitung (D) je Spalte und eine Schaltleitung (R) je Reihe sowie eine erste und zweite Versorgungsleitung (VDD, Gnd), wobei jedes der strahlungsemittierenden Bauelemente (1) - mittels seiner Schalt-Gateelektrode (45) mit der jeweiligen Schaltleitung (R), - mittels seiner ersten Schalt-Kanalelektrode (41) mit der jeweiligen Datenleitung (D), - mittels seiner ersten Elektrode (11) mit der ersten Versorgungsleitung (VDD), und - mittels seiner Treiber-Kanalelektrode (24) mit der zweiten Versorgungsleitung (Gnd) elektrisch gekoppelt ist.
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