一种数字驱动的半导体显示器件制造技术

本发明专利技术公开了一种数字驱动的半导体显示器件，至少包含硅基底以及制作于硅基底上呈阵列排布的微发光二极管，且：微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极，像素电路至少包含二值存储单元和驱动晶体管，驱动晶体管为N型或P型金属‑氧化物半导体场效应晶体管，仅工作于开通或关断两种状态；微发光二极管的一端连接至驱动晶体管的源极或漏极，另一端连接至电源、地或负电源；微发光二极管的发光亮度与驱动晶体管在单位时间内的开通时间成正比，显示器的灰度产生方式为数字脉宽调制，数字脉宽调制的方式为子场或子空间；二值数字存储单元位于第一电压区，驱动晶体管位于第二电压区。

【技术实现步骤摘要】
一种数字驱动的半导体显示器件
本专利技术涉及半导体显示器件领域，尤其涉及到一种基于数字驱动的微发光二极管半导体显示器件。
技术介绍
基于非有机发光材料的发光二极管(LED)显示技术已经广泛用于各行各业。现有LED多以蓝宝石为基底，单像素间距为100微米以上，主要用于中大尺寸屏幕。在穿戴式近眼显示和投影显示领域，希望采用物理面积更小、集成度更高、分辨率更大的显示器。现有以单晶硅为基底的LED微型显示器仍处于实验阶段，像素间距为30微米以上，不能很好满足上述需求。进一步地，现有硅基LED驱动技术沿用硅基液晶(LCOS)或硅上有机发光(OLEDoS)技术，通过集成于单晶硅基底中的驱动电路，尤其是数模转换器将显示数据以电压或电流的形式存储于像素电路的电容上，显示器的发光亮度与电容电压大小成正比。像素面积进一步减小，在有限面积约束下较难精确控制像素电压或电流的精度以及显示像素的均发光匀性。
技术实现思路
针对已有技术存在的缺陷，本专利技术提供了一种半导体显示器件，解决了四个关键技术点：第一，本专利技术提供了一种采用数字脉宽调制方式驱动的微发光二极管驱动电路，比现有采用以模拟电压或电流方式驱动的微发光二极管驱动电路具有电路简单、速度快、刷新率高、精度高、衰减少等特点；第二，本专利技术针对于微发光二极管较液晶显示器和有机发光二极管显示器电流更大的特点，提供一种双电压域的驱动方案，使数字存储单元工作于低电压区，驱动晶体管工作于高电压区，大幅降低电路功耗，可减轻微发光二极管显示器的由于功耗大引起的散热问题，减小系统成本。第三，针对本专利技术的数字驱动特点，可以设计一种数字驱动方式的像素电路，可以大幅减少驱动电路面积，在有限像素面积下相比对现有硅基液晶和硅基有机发光二极管显示器可提供更高电流，更容易达到高分辨率，且减少基板芯片电路面积成本。第四，采用低压差分传输接口，增大了数据传输量，降低接口功耗，同时避免信号干扰问题。为达到上述目的，本专利技术采用下述的技术方案：一种数字驱动的半导体显示器件，至少包含硅基底以及制作于硅基底上呈阵列排布的微发光二极管，且：(1)所述硅基底中集成了像素电路，用于驱动所述微发光二极管，所述像素电路包含金属-氧化物半导体场效应晶体管；(2)所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极，所述非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂；(3)所述像素电路至少包含二值存储单元和驱动晶体管，所述驱动晶体管为N型或P型金属-氧化物半导体场效应晶体管，仅工作于开通或关断两种状态；(4)所述微发光二极管的一端连接至驱动晶体管的源极或漏极，另一端连接至电源、地或负电源；(5)所述微发光二极管的发光亮度与所述驱动晶体管在单位时间内的开通时间成正比，显示器的灰度产生方式为数字脉宽调制，所述数字脉宽调制的方式为子场或子空间；(6)所述二值数字存储单元位于第一电压区，所述驱动晶体管位于第二电压区；(7)所述硅基底中还集成了行驱动电路和列驱动电路，用于产生像素电路的数字脉宽信号；(8)所述硅基底中还集成了接口电路，用于接受输入视频信号。进一步地，所述微发光二极管为水平结构或垂直结构。通过蒸发、溅射、剥离、刻蚀、CVD、键合、批量转移或打印工艺制作于硅基底上。进一步地，所述微发光二极管之间的间距不大于20μm，当驱动晶体管处于开通状态时，流过单个微发光二极管的电流为0.1μA至30μA。进一步地，所述微发光二极管为一种单色器件或全彩器件。进一步地，所述微发光二极管具有至少一个公共电极，所述公共电极为阳极或阴极。进一步地，所述二值数字存储单元为动态存储器或静态存储器，所述动态存储器包含电容和至少一个选通晶体管，所述静态存储器不包含寄生电容的电容且至少包含一个双稳态电路。进一步地，所述第一电压区不高于3.3V，所述第二电压区不高于5V。进一步地，所述行驱动电路采用顺序方式依次使各行的行选通信号有效，或采用随机方式使任意行的行选通信号有效，所述随机方式为一种符合分形规律的方式。进一步地，所述列驱动电路采用移位寄存方式接受数据，位于像素阵列的单边或双边。进一步地，所述接口为一种传输数字电平信号或低压差分信号的电路，所述低压差分信号为通过两个引脚上的电压差值来表示数据的信号。本专利技术与现有技术相比较，具有如下显而易见的实质性特点和显著优点：(1)本专利技术比模拟驱动方式具有电路简单、速度快、刷新率高、精度高、衰减少等特点；(2)本专利技术针提供了一种双电压域的驱动方案，大幅降低电路功耗，可减轻散热问题，减小系统成本。(3)本专利技术的像素电路面积更小，更容易达到高分辨率，且减少基板芯片电路面积成本。(4)本专利技术采用低压差分传输接口，增大了数据传输量，降低接口功耗，同时避免信号干扰问题。附图说明图1为本专利技术的一个较佳实施例的半导体显示器结构图；图2为本专利技术的另一个较佳实施例的子场扫描法的波形；图3为本专利技术的另一个较佳实施例的分形扫描法的波形；图4为本专利技术的另一个较佳实施例的横向结构的半导体显示器侧向截面图；图5为本专利技术的另一个较佳实施例的垂直结构的半导体显示器侧向截面图；图6为本专利技术的另一个较佳实施例的公共电极示意图；图7为本专利技术的另一个较佳实施例的公共电极示意图；图8为本专利技术的另一个较佳实施例的公共电极示意图；图9为本专利技术的另一个较佳实施例的公共电极示意图；图10为本专利技术的另一个较佳实施例的二值存储单元的示意图；图11为本专利技术的另一个较佳实施例的二值存储单元的示意图。具体实施方式以下参考说明书附图介绍本专利技术的多个优选实施例，使其
技术实现思路
更加清楚和便于理解。本专利技术可以通过许多不同形式的实施例来得以体现，本专利技术的保护范围并非仅限于文中提到的实施例。在附图中，结构相同的部件以相同数字标号表示，各处结构或功能相似的组件以相似数字标号表示。附图所示的每一组件的尺寸和厚度是任意示出的，本专利技术并没有限定每个组件的尺寸和厚度。为了使图示更清晰，附图中有些地方适当夸大了部件的厚度。实施例一：本实施例公开了一种数字驱动的半导体显示器件，如图1所示，包含了硅基底10以及制做于硅基底10上呈阵列排布的微发光二极管11，硅基底10中集成了像素电路12，用于驱动微发光二极管11，所述像素电路12包含金属-氧化物半导体场效应晶体管；像素电路12和微发光二极管11呈现一一对应关系；硅基底10优选为单晶硅晶圆或切割后的单晶硅芯片。所述微发光二极管11包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极，所述非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂，化合物优选为GaAs、GaAsP、AlGaAs、AlGaInP、GaInN、AlGaP、AlGaN、GaP:ZnO、InGaN、GaN、GaP、ZnSe、Al2O3、ZnO、SiC、AnN，掺杂优选为Si、Mg、Zn、As、In、C离子掺杂。所述像素电路12至少包含二值存储单元13和驱动晶体管14，所述驱动晶体管14为N型或P型金属-氧化物半导体场效应晶体管，仅工作于开通或关断两种状态。所述微发光二极管11的一端连接至驱动晶体管14的源极或漏极，另一端连接至电源、地或负电源；所述微发光二极管11的发光亮度与所述驱动晶体管14在单位时间内的开通时间成正比，显示器的灰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数字驱动的半导体显示器件，其特征在于，至少包含硅基底以及制作于硅基底上呈阵列排布的微发光二极管，且：所述硅基底中集成了像素电路，用于驱动所述微发光二极管，所述像素电路包含金属‑氧化物半导体场效应晶体管；所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极，所述非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂；所述像素电路至少包含二值存储单元和驱动晶体管，所述驱动晶体管为N型或P型金属‑氧化物半导体场效应晶体管，仅工作于开通或关断两种状态；所述微发光二极管的一端连接至驱动晶体管的源极或漏极，另一端连接至电源、地或负电源；所述微发光二极管的发光亮度与所述驱动晶体管在单位时间内的开通时间成正比，显示器的灰度产生方式为数字脉宽调制，所述数字脉宽调制的方式为子场或子空间；所述二值数字存储单元位于第一电压区，所述驱动晶体管位于第二电压区；所述硅基底中还集成了行驱动电路和列驱动电路，用于产生像素电路的数字脉宽信号；所述硅基底中还集成了接口电路，用于接受输入视频信号。

【技术特征摘要】
1.一种数字驱动的半导体显示器件，其特征在于，至少包含硅基底以及制作于硅基底上呈阵列排布的微发光二极管，且：所述硅基底中集成了像素电路，用于驱动所述微发光二极管，所述像素电路包含金属-氧化物半导体场效应晶体管；所述微发光二极管至少包含第一电极、多层非有机化合物和第二电极，所述非有机化合物由Ga、As、In、Al、Se、Zn、Si、P、N或C元素构成且可掺杂；所述像素电路至少包含二值存储单元和驱动晶体管，所述驱动晶体管为N型或P型金属-氧化物半导体场效应晶体管，仅工作于开通或关断两种状态；所述微发光二极管的一端连接至驱动晶体管的源极或漏极，另一端连接至电源、地或负电源；所述微发光二极管的发光亮度与所述驱动晶体管在单位时间内的开通时间成正比，显示器的灰度产生方式为数字脉宽调制，所述数字脉宽调制的方式为子场或子空间；所述二值数字存储单元位于第一电压区，所述驱动晶体管位于第二电压区；所述硅基底中还集成了行驱动电路和列驱动电路，用于产生像素电路的数字脉宽信号；所述硅基底中还集成了接口电路，用于接受输入视频信号。2.根据权利要求1所述的半导体显示器件，其特征在于，所述微发光二极管为水平结构或垂直结构，通过蒸发、溅射、剥离、刻蚀、CVD、键合、批量转移或打印工艺制作于硅基底上。3.根据权利要求1所述的半导体显示器件，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：季渊，刘万林，黄舒平，
申请(专利权)人：南京迈智芯微光电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32