不同发光结构在同一基板上的单片集成制造技术

本公开描述了在同一基板上单片集成不同发光结构的各个方面。在一个方面，描述了一种用于光产生的器件，其具有基板，该基板具有由包括GaN的材料制成的一个或多个缓冲层。该器件还包括在基板的顶部缓冲层的同一表面上外延生长的发光结构，其中每个发光结构具有平行于该表面并侧向终止的有源区，并且其中不同发光结构的有源区被配置为直接产生不同颜色的光。该器件还包括设置在每个发光结构的有源区上并由包括GaN的p掺杂材料制成的p掺杂层。该器件可以是光场显示器的一部分，并且可以连接到光场显示器的背板。到光场显示器的背板。到光场显示器的背板。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不同发光结构在同一基板上的单片集成
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本专利申请要求2020年4月6日提交的名称为“MONOLITHIC INTEGRATION OF DIFFERENT LIGHT EMITTING STRUCTURES ON A SAME SUBSTRATE”的美国非临时申请No.16/841,119和2019年4月12日提交的名称为“MONOLITHIC INTEGRATION OF DIFFERENT LIGHT EMITTING STRUCTURES ON A SAME SUBSTRATE”的美国临时申请No.62/833,072的优先权，其全部内容通过引用并入到本文中。


[0003]本公开的方面总体上涉及发光结构，例如在各种类型的显示器中使用的发光元件的结构，并且更具体地，涉及在同一基板上单片集成产生不同颜色光的发光结构。

技术介绍

[0004]随着显示器中使用的发光元件(例如，像素)的数量持续增加以提供更好的用户体验并实现新的应用，从设计和制造的角度来看，添加越来越多的发光元件成为一个挑战。实现越来越小的发光元件以增加数量和密度使得小型发光二极管(LED)的潜在使用更具吸引力；然而，用于制造大量、高密度并且能够产生彩色显示器所需的不同颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的小型LED的有效且高效的技术并不广泛可用，并且那些确实存在的技术往往是麻烦的、耗时的和昂贵的。此外，在对性能和尺寸都有更严格要求的更复杂的显示架构(如光场显示器)中使用这些小型LED变成相当难做的事情。
[0005]因此，通过在同一基板上单片集成产生不同颜色光的半导体结构(例如，单个集成半导体器件)，能够有效和高效地设计和制作大量小型发光元件的技术和器件是合乎需要的。

技术实现思路

[0006]以下呈现了一个或多个方面的简化概述，以便提供对这些方面的基本理解。该概述不是所有预期方面的广泛综述，并且既不旨在标识所有方面的关键或重要元素，也不旨在描绘任何或所有方面的范围。其目的是以简化的形式呈现一个或多个方面的一些概念，作为稍后呈现的更详细描述的序言。
[0007]在本公开的一个方面，描述了一种用于光产生的器件，其具有基板，该基板具有由包括GaN的材料制成的一个或多个缓冲层。该器件还包括在基板的顶部缓冲层的同一表面上外延生长的发光结构，其中每个发光结构具有平行于该表面并侧向终止的有源区，并且其中不同发光结构的有源区被配置为直接产生不同颜色的光。该器件还包括设置在每个发光结构的有源区上并由包括GaN的p掺杂材料制成的p掺杂层。该器件可以是光场显示器的一部分，并且可以连接到光场显示器的背板。
附图说明
[0008]附图仅说明了一些实施方式，因此不应被认为是对范围的限制。
[0009]图1说明了根据本公开的方面的显示器和显示器的内容源的示例。
[0010]图2A说明了根据本公开的方面的具有多个像素的显示器的示例。
[0011]图2B和图2C说明了根据本公开的方面的具有多个图像元素的光场显示器的示例。
[0012]图2D说明了根据本公开的方面的光场显示器的一部分的截面图的示例。
[0013]图3说明了根据本公开的方面与发光元件阵列集成的背板的示例。
[0014]图4A说明了根据本公开的方面的图像元素中发光元件阵列的示例。
[0015]图4B说明了根据本公开的方面的具有亚图像元素的图像元素的示例。
[0016]图5A说明了根据本公开的方面的单片集成在基板上的多个发光结构的示例的截面图。
[0017]图5B说明了根据本公开的方面的单片集成在基板上的多个发光结构的另一个示例的截面图。
[0018]图6A说明了根据本公开的方面的具有多个发光结构的器件的示例的截面图。
[0019]图6B说明了根据本公开的方面的连接到背板的图6A的器件的截面图。
[0020]图6C说明了根据本公开的方面的具有多个发光结构的器件的另一个示例的截面图。
[0021]图6D说明了根据本公开的方面的连接到背板的图6C的器件的截面图。
[0022]图7A
‑
7C说明了根据本公开的方面的发光结构的示例的截面图。
[0023]图8A和8B说明了根据本公开的方面的一种类型的发光结构的阵列或组的截面图。
[0024]图8C和8D说明了根据本公开的方面的另一种类型的发光结构的阵列或组的截面图。
[0025]图9A和9B说明了根据本公开的方面的用于显示器中的光产生的器件的布置的不同示例的示图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图阐述的详细描述旨在作为各种配置的描述，而不旨在代表可以实践这里描述的概念的唯一配置。详细描述包括具体细节，以便提供对各种概念的透彻理解。然而，对于本领域技术人员来说，显然这些概念可以在没有这些具体细节的情况下实施。在某些情况下，众所周知的部件以框图形式示出，以避免模糊这些概念。
[0027]如上文所提到的，随着对显示器中发光元件(例如，像素)数量不断增加以提供更好的用户体验并实现新应用的需求，增加越来越多的发光元件成为一个挑战。实现越来越小的发光元件以增加数量和密度，使得小型LED(例如，微型LED)的潜在使用更具吸引力，但是用于制造大量、高密度并且能够产生不同颜色(例如，红色、绿色、蓝色)的小型LED的少数技术目前是麻烦的、耗时的和昂贵的。更复杂的显示器架构，例如用于光场显示器的架构，可以受益于小型LED的使用，但是这种显示器的要求使得实现小型LED变成相当难做的事情。因此，允许在同一基板上单片集成产生不同颜色光的大量小型发光结构的新技术和器件(例如，单个集成半导体器件)是合乎需要的。
[0028]结合下面描述的附图，本公开提供了这种技术和器件的示例。例如，图1
‑
4B描述了
关于其中可以实施单片集成发光结构的显示器的示例的一般信息，而图5A
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9B描述了这种单片集成发光结构的示例的各个方面。
[0029]如在本公开中所使用的，术语“发光结构”和“发光元件”可以互换使用，其中术语“发光结构”可以用于描述被配置为产生特定颜色的光的单个部件的结构布置(例如，材料、层、配置)，并且术语“发光元件”、“光发射器”或简称“发射器”可以用于更一般地指代单个部件。
[0030]图1示出了说明从源120接收内容/数据125(例如，图像内容、视频内容或两者)的显示器110的示例的示图100。显示器110可以包括一个或多个面板150(示出了一个)，其中显示器110中的每个面板150是发光面板或反射式面板。该面板不仅可以在一些布置或阵列中包括发光或光反射元件，还可以包括用于驱动发光或光反射元件的背板。当使用发光面板时，它们可以包括多个发光元件(例如，参见图2A中的发光元件220)。这些发光元件可以是由一种或多种半导体材料制成的LED。LED可以是无机LED。LED可以是例如微型LED，也称为mic本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于光产生的器件，包括：基板，其具有至少部分地由包括GaN的材料制成的一个或多个缓冲层；发光结构，其在所述一个或多个缓冲层中的顶部缓冲层的同一表面上外延生长，每个发光结构具有平行于所述表面并侧向终止的有源区，并且不同发光结构的有源区被配置为直接产生不同颜色的光；和p掺杂层，其设置在所述发光结构中每一个的有源区上，并且至少部分地由包括GaN的p掺杂材料制成。2.根据权利要求1所述的器件，还包括设置在所述p掺杂层上的接触层。3.根据权利要求2所述的器件，其中设置在所述p掺杂层上的所述接触层是导电层，并且是金属接触层或透明接触层之一。4.根据权利要求3所述的器件，其中所述透明接触部由氧化铟锡(ITO)、镍(Ni)和金(Au)的合金或用氧(O)退火的镍和金的合金制成。5.根据权利要求1所述的器件，其中所述一个或多个缓冲层在所述基板上外延生长。6.根据权利要求1所述的器件，其中制造所述一个或多个缓冲层中的所述顶部缓冲层的材料包括GaN。7.根据权利要求1所述的器件，其中制造所述一个或多个缓冲层的材料包括GaN合金。8.根据权利要求1所述的器件，其中制造所述p掺杂层的所述p掺杂材料包括GaN合金。9.根据权利要求1所述的器件，其中制造所述一个或多个缓冲层的材料和制造所述p掺杂层的p掺杂材料是相同的材料。10.根据权利要求1所述的器件，其中所述不同发光结构包括：一个或多个发光结构，其有源区由包括InGaN的材料制成，所述包括InGaN的材料具有被配置为直接产生蓝光的带隙，一个或多个发光结构，其有源区由包括InGaN的材料制成，所述包括InGaN的材料具有被配置为直接产生绿光的带隙，以及一个或多个发光结构，其有源区由所述包括InGaN的材料制成，所述包括InGaN的材料具有被配置为直接产生红光的带隙。11.根据权利要求1所述的器件，其中所述不同发光结构还包括一个或多个发光结构，所述一个或多个发光结构的有源区由包括InGaN的材料制成，所述包括InGaN的材料具有被配置为直接产生不同于蓝光、绿光和红光的光的带隙。12.根据权利要求1所述的器件，其中所述不同发光结构包括：一个或多个发光结构，在其有源区中具有一种或多种稀土，使得所述有源区被配置为产生蓝光，一个或多个发光结构，在其有源区中具有一种或多种稀土，使得所述有源区被配置为产生绿光，以及一个或多个发光结构，在其有源区中具有一种或多种稀土，使得所述有源区被配置为产生红光。13.根据权利要求12所述的器件，其中所述不同发光结构还包括一个或多个发光结构，在其有源区中具有一种或多种稀土，使得所述有源区被配置为产生不同于蓝光、绿光和红光的光。
14.根据权利要求1所述的器件，其中所述发光结构被布置为栅格状图案。15.根据权利要求14所述的器件，其中所述栅格状图案包括正方形图案、矩形图案或六边形图案。16.根据权利要求14所述的器件，其中所述栅格状图案包括所述不同发光结构的一个或多个重复序列。17.根据权利要求1所述的器件，其中所述有源区包括体有源区。18.根据权利要求1所述的器件，其中所述有源区掺杂有一种或多种稀土。19.根据权利要求18所述的器件，其中所述一种或多种稀土包括Eu、Er、Tm、Gd或Pr中的一种或多种。20.根据权利要求18所述的器件，其中所述一种或多种稀土包括在超晶格或体有源区中。21.根据权利要求1所述的器件，其中所述有源区由竖直侧壁侧向终止。22.根据权利要求1所述的器件，其中所述有源区包括平行于所述一个或多个缓冲层中的所述顶部缓冲层的所述表面的至少一个量子阱。23.根据权利要求22所述的器...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘，
申请(专利权)人：拉修姆有限公司，
类型：发明
国别省市：