一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件制造技术

本发明专利技术涉及一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，所述显示器件包括无机发光二极管LED阵列、有机发光二极管OLED阵列以及具备多组电极的基板；LED和OLED通过基板上的一组电极电性连接，所述电极与LED的阴极和OLED的阳极相连；同一基板上的其他电极或其他基板上的电极则连接至LED的阳极和OLED的阴极。通过共享电极，该显示器件兼具高发光效率、高像素密度和长时间工作寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件
本专利技术属于显示
，具体涉及一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件。
技术介绍
信息显示器件是视觉影像呈现信息的电子器件。发光显示器是将电能直接在各个显示像素单元转换为光的电子器件。通过诸如无机发光二极管（简称为“LED”）和有机发光二极管（简称为“OLED”）之类的固态器件的发光，已经分别应用于LED显示器和OLED显示器。无机发光二极管（LEDs）由诸如GaAs、AlGaInP/GaP、InGaN/GaN等化合物半导体组成，LED的材料组成成分决定了其发射光波长，可实现红外到可见光到紫外波段。为了将电能转换成光能，电流流经LED器件，载流子被注入至P-N结。其中，n型半导体中的载流子是电子，p型半导体中的载流子是空穴。当电子与空穴在P-N节中复合时，能量以电磁波的形式释放并最终表现为发光。AlGasAs和AlGaInP半导体材料通常用于红光和黄光LED，基于GaN的半导体则用于绿色、蓝色和紫外LED。经典的氮化物LED的结构如图1所示，包含了一个或者更多的InGaN量子阱的有源区，夹在更厚的n型GaN与p型GaN中。通过增加In/Ga比例在InGaN量子阱中的含量，InGa1-xN半导体可发出从365nm至1771nm波段的电磁波。然而，对于480nm更长的波长时，MOCVD生长的InGa1-xN的材料质量持续下降，导致出现了greengap。时至今日，相比蓝光与红光LED，绿光LED的效率仍然偏低（如图2所示）。除了材料为有机材料而非半导体材料之外，有机发光二极管（OLED）的工作原理与LED相似。当电压施加到OLED器件时，空穴与电子分别由阳极和阴极注入。通过电子-空穴复合，产生了激子（高能分子态），激子激发光的波长对应由调节分子材料（发光材料）色心来控制的激发能量。图3为典型的OLED器件，包含了阳极、发光层、空穴传输层和阴极。Micro-LEDs（微型化尺寸的发光二极管）显示具有真正意义上将我们带入身临其境的沉浸式交互体验的潜力。快速的响应速度、微米级的尺寸、出色的耐温性和极长的工作寿命使得Micro-LED显示几乎能适用所有的显示应用，甚至包括了柔性与透明显示。通过减小LED的尺寸，Micro-LEDs表现出能胜任可用于增强现实与虚拟现实应用的微显示的超高像素分辨率显示的潜力。高PPI的micro-LED矩阵对于创建具备高逼真体验的3D光场显示必不可少。通过集成光学元件阵列，Micro-LED位置传感器可用于眼部追踪与沉浸式交互、Micro-LED阵列可用于可见光光通信，等等。Micro-LED技术或将掀起真正意义上显示技术与IC技术高度集成的时代。Micro-LED将为下一代信息显示技术——高度集成半导体信息显示(HISID)铺平道路。对于照明器件或显示器件（特别是高密度显示），将电能转化为光能的效率与紧凑的结构设计是最重要的性能。器件的外量子效率由其内量子效率和光提取效率决定。P-N节的材料质量决定了内量子效率，而光提取效率则与LED器件内吸收光的元素和器件结构的内反射成分有关。如图3所示，对于无机发光二极管LED，蓝光器件与红光器件的外量子效率尤为出色，而绿光器件的表现则相去甚远。有机发光二极管OLED在绿光波段与红光波段具有外量子效率超过50%的良好表现，而蓝光波段表现出较差的工作寿命。时至今日，在同样的材料与衬底上生长蓝光与红光LED仍旧非常困难。所以蓝光LED与红、绿光OLED混合可创造出最高效能的RGB三色显示器件。此外，对于PPI超过1000的高像素密度显示，共享和减少LED与OLED的金属电极则是可取的。典型的LED工作在较高的电流密度下，而OLED则在较低的电流密度下工作。为实现共享电极，以达成高像素密度显示并保持高的发光效率和器件可靠性，通过在不同时间上驱动极性相反的蓝光LED器件与OLED器件是很好的选择。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，该显示器件发光效率高，像素密度高，工作寿命长。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，包括无机发光二极管LED阵列、有机发光二极管OLED阵列以及具备多组电极的基板；LED和OLED通过基板上的一组电极电性连接，所述电极与LED的阴极和OLED的阳极相连；同一基板上的其他电极或其他基板上的电极则连接至LED的阳极和OLED的阴极。进一步地，所述LED阵列为GaN基蓝光LED，所述OLED阵列为红光OLED、绿光OLED或红光OLED和绿光OLED的混合结构；所述基板的构成材料包括硅、玻璃、塑料或蓝宝石中的一种，所述基板具备多组电极，以及用于控制蓝光LED和OLED发光的像素控制器，所述像素控制器包括CMOS、TFT矩阵或IC矩阵中的一种。进一步地，所述GaN基蓝光LED和OLED阵列形成矩阵显示，其中像素是由蓝光LED和OLED组成的混合结构，OLED是绿光OLED、红光OLED或绿光OLED和红光OLED的混合结构；所述蓝光LED的n型GaN层、阴极导电层与OLED的阳极金属层电性连接；OLED的阴极金属层与蓝光LED的阳极金属层电性连接；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地与基板上对应的电极连接，每个子像素中蓝光LED的阴极则与基板上其他对应的电极连接；每个由蓝光LED与OLED组成的混合结构组成的子像素的颜色与发光强度可通过在一帧时间内交替改变红光OLED、绿光OLED和蓝光LED在正向电压驱动下持续的时间来实现。进一步地，所述显示器件中每个像素或至少部分像素由两个子像素组成，分别为：由蓝光LED与绿光OLED混合结构形成的一个子像素，以及由蓝光LED与红光OLED混合结构形成的另一个子像素；蓝光LED的外延片被直接蚀刻至n型GaN层，即所述蓝光LED的阴极导电层；从阳极金属层或空穴注入层起至其他各层，OLED层叠的各层被沉积在n型GaN层的暴露区域上，其中OLED的阴极金属层与沉积在蓝光LED的p型GaN层上的金属层连接；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地连接至基板上的多组电极，每个子像素中蓝光LED的阴极则连接至基板上的其他电极。进一步地，所述显示器件中每个像素或部分像素由一个RGB全彩子像素组成，该子像素由蓝光LED与串联结构的绿光OLED层叠和红光OLED层叠混合组合；所述蓝光LED的外延片被直接蚀刻至n型GaN层，即所述蓝光LED的阴极导电层；从第一个OLED的电子注入层起至该OLED的其他各层，串联结构的绿光OLED层叠和红光OLED层叠沉积到n型GaN层的暴露区域上，其中OLED的阴极金属层与沉积在蓝光LED的p型GaN层上的金属层连接；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地连接至基板上的多组电极，每个子像素中蓝光LED的阴极则连接至基板上的其他电极。进一步地，所述显示器件中每个像素或部分像素由两个子像素组成，分别为：由蓝光LED与绿光OLED混合结构形成的一个子像素，以及由蓝光本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，包括无机发光二极管LED阵列、有机发光二极管OLED阵列以及具备多组电极的基板；LED和OLED通过基板上的一组电极电性连接，所述电极与LED的阴极和OLED的阳极相连；同一基板上的其他电极或其他基板上的电极则连接至LED的阳极和OLED的阴极。/n

【技术特征摘要】
1.一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，包括无机发光二极管LED阵列、有机发光二极管OLED阵列以及具备多组电极的基板；LED和OLED通过基板上的一组电极电性连接，所述电极与LED的阴极和OLED的阳极相连；同一基板上的其他电极或其他基板上的电极则连接至LED的阳极和OLED的阴极。


2.根据权利要求1所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述LED阵列为GaN基蓝光LED，所述OLED阵列为红光OLED、绿光OLED或红光OLED和绿光OLED的混合结构；所述基板的构成材料包括硅、玻璃、塑料或蓝宝石中的一种，所述基板具备多组电极，以及用于控制蓝光LED和OLED发光的像素控制器，所述像素控制器包括CMOS、TFT矩阵或IC矩阵中的一种。


3.根据权利要求2所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述GaN基蓝光LED和OLED阵列形成矩阵显示，其中像素是由蓝光LED和OLED组成的混合结构，OLED是绿光OLED、红光OLED或绿光OLED和红光OLED的混合结构；所述蓝光LED的n型GaN层、阴极导电层与OLED的阳极金属层电性连接；OLED的阴极金属层与蓝光LED的阳极金属层电性连接；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地与基板上对应的电极连接，每个子像素中蓝光LED的阴极则与基板上其他对应的电极连接；每个由蓝光LED与OLED组成的混合结构组成的子像素的颜色与发光强度可通过在一帧时间内交替改变红光OLED、绿光OLED和蓝光LED在正向电压驱动下持续的时间来实现。


4.根据权利要求3所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述显示器件中每个像素或至少部分像素由两个子像素组成，分别为：由蓝光LED与绿光OLED混合结构形成的一个子像素，以及由蓝光LED与红光OLED混合结构形成的另一个子像素；蓝光LED的外延片被直接蚀刻至n型GaN层，即所述蓝光LED的阴极导电层；从阳极金属层或空穴注入层起至其他各层，OLED层叠被沉积在n型GaN层的暴露区域上，其中OLED的阴极金属层与沉积在蓝光LED的p型GaN层上的金属层连接；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地连接至基板上的多组电极，每个子像素中蓝光LED的阴极则连接至基板上的其他电极。


5.根据权利要求4所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述每个像素的侧壁均被反射层覆盖，以更好地提取像素的光并避免像素之间的串扰。


6.根据权利要求4所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述OLED层叠包括由n型GaN层或氧化铟锡ITO构成的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及连接至蓝光LED阳极的阴极金属层；所述OLED层叠为单色OLED层叠或串联结构的OLED层叠，以实现更高的红色或绿色光强度输出；所述OLED层叠还包括薄膜封装，或通过玻璃封装将整个显示密封以保护OLED层叠。


7.根据权利要求3所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述显示器件中每个像素或部分像素由一个RGB全彩子像素组成，该子像素由蓝光LED与串联结构的绿光OLED层叠和红光OLED层叠混合组合；所述蓝光LED的外延片被直接蚀刻至n型GaN层，即所述蓝光LED的阴极导电层；从第一个OLED的电子注入层起至该OLED的其他各层，串联结构的绿光OLED层叠和红光OLED层叠沉积到n型GaN层的暴露区域上，其中OLED的阴极金属层与沉积在蓝光LED的p型GaN层上的金属层连接；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地连接至基板上的多组电极，每个子像素中蓝光LED的阴极则连接至基板上的其他电极。


8.根据权利要求7所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述每个像素的侧壁均被反射层覆盖，以更好地提取像素的光并避免像素之间的串扰。


9.根据权利要求7所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述OLED层叠包括由n型GaN层或氧化铟锡ITO构成的空穴注入层、空穴传输层、电子传输层以及连接至蓝光LED阳极的阴极金属层；所述OLED层叠为单色OLED层叠或串联结构的OLED层叠，以实现更高的红色或绿色光强度输出；所述OLED层叠还包括薄膜封装，或通过玻璃封装将整个显示密封以保护OLED层叠。


10.根据权利要求3所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述显示器件中每个像素或部分像素由两个子像素组成，分别为：由蓝光LED与绿光OLED混合结构形成的一个子像素，以及由蓝光LED与红光OLED混合结构形成的另一个子像素；所述显示器件包括具备多组电极的基板，所述电极中一部分以金属键合的方式与蓝光LED中p型GaN键合，使其连接至蓝光LED的阳极；金属层延伸至其他区域，并于此从电子注入层起沉积OLED层叠的各层，其中透明阳极金属层与n型GaN或阴极金属层相连；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地与基板的复合电极连接，每个子像素中蓝光LED的阴极则与基板的其他电极连接。


11.根据权利要求10所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述每个像素的侧壁均被反射层覆盖，以更好地提取像素的光并避免像素之间的串扰。


12.根据权利要求10所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述OLED层叠包括连接至蓝光LED的阴极金属层、电子传输层、有机发光层、空穴传输层以及与n型GaN层连接的、作为空穴注入层的ITO；所述OLED层叠为单色OLED层叠或串联结构的OLED层叠，以实现更高的红色或绿色光强度输出；所述OLED层叠还包括薄膜封装，或通过玻璃封装将整个显示密封以保护OLED层叠。


13.根据权利要求3所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述显示器件中每个像素或部分像素由一个RGB全彩子像素组成，该子像素由蓝光LED与串联结构的绿光OLED层叠和红光OLED层叠混合组合；所述显示器件包括具备多组电极的基板，所述电极中一部分以金属键合的方式与蓝光LED中p型GaN键合，使其连接至蓝光LED的阳极；金属层延伸至其他区域，从第一个OLED的电子注入层起至该份OLED的其他各层，串联结构的绿光OLED层叠与红光OLED层叠将沉积到该区域上，其中，第二个OLED的透明阳极金属层与n型GaN或阴极金属层相连；每个子像素中蓝光LED的阳极均独立地连接基板的多组电极，每个子像素中蓝光LED的阴极则与基板上的其他电极连接。


14.根据权利要求13所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述每个像素的侧壁被反射层覆盖，以更好地提取像素的光并避免像素之间的串扰。


15.根据权利要求13所述的一种由LED和OLED相反极性并联组成的显示器件，其特征在于，所述OLED层叠包括连接至蓝光LED阳极的阴极金属层、电子传输层、...

【专利技术属性】
技术研发人员：严群，孙捷，聂君杨，周雄图，李敏，张永爱，翁雅恋，
申请(专利权)人：晋江市博感电子科技有限公司，福州大学，
类型：发明
国别省市：福建;35