全彩发光器件制造技术

一种全彩发光器件具有：衬底，被形成为衬底层；缓冲层，形成在衬底层上；以及N

【技术实现步骤摘要】
全彩发光器件


[0001]本专利技术属于发光二极管(light
‑
emitting diode，LED)面板显示
，更具体来说是用作显示器中的全色像素或照明系统中的光组件的红绿蓝(Red
‑
Green
‑
Blue，RGB)LED元件。

技术介绍

[0002]在现有技术中已论述用于发光图形显示器的多种不同的像素器件。举例来说，在专利技术人詹姆斯W.瑞林(James W.RARING)等人在2013年1月15日公布的名称为用于形成激光二极管的生长结构及方法(Growth Structures And Method For Forming Laser Diodes)的美国专利第8,355,418号中，摘要公开“一种光学器件，所述光学器件具有针对出光的一个或多个选定的波长配置的结构化有源区且形成在斜切(off
‑
cut)的m面含镓及含氮衬底上。”[0003]再举例来说，在专利技术人马尤科
·
福迪塔(Mayuko Fudeta)等人在2019年9月12日公布的名称为氮化物半导体发光器件及其生产方法(Nitride Semiconductor Light
‑
Emitting Device and Method For Producing the Same)的美国公布第US9530932B2号中，摘要公开“一种具有第一导电型氮化物半导体层的氮化物半导体发光器件、设置在第一导电型氮化物半导体层上的超晶格层、设置在超晶格层上的有源层、以及设置在有源层上的第二导电型氮化物半导体层。超晶格层的平均载流子浓度高于有源层的平均载流子浓度。”
技术实现思路

[0004][专利技术的概要][0005]本专利技术是一种红绿蓝(RGB)发光二极管(LED)元件，所述RGB LED元件具有被分成两个子部分的单片式双色(蓝色及绿色)发光器件，其中一个子部分局部地覆盖有红色发光材料。通过选择不同的输入，在第一子像素中独立地产生绿色出光及蓝色出光。通过在第二子像素中产生的绿色出光和/或蓝色出光的下变频(down
‑
conversion)产生第二子像素中的红色出光。因此，可从此单个器件各别地获得三种原色(蓝色、绿色及红色)。单个器件具有三个端子，即一个阴极及两个阳极，所述三个端子可通过三种原色的混合色发出全色光谱。
[0006]来自此双色LED的出光是波长可调的。电流脉冲强度及脉冲强度宽度调制(pulse intensity width modulation，PIWM)提供各别的彩色像素颜色补偿(color pixel color compensation)。可在不关闭器件电源的条件下实行颜色合成。每一各别的彩色像素具有当前脉冲强度及脉冲宽度颜色组成。
[0007]红色发光材料可为红色量子点、红色磷光体、稀土材料或其他红色材料。红色发光材料可为颗粒、凝胶、膜或板的形式。本专利技术器件可以精确的比率发射三种原色，以模拟不同时间处的自然阳光。因此，可基于此种单个器件实现校正色温(corrected
‑
color
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temperature，CCT)可控的白光LED。
[0008]本申请提供，一种全彩发光器件具有：被形成为衬底层的衬底，例如蓝宝石、Si、GaN、SiC、石墨烯等；缓冲层，形成在衬底层上；以及N
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掺杂层，形成在缓冲层上。第一双色蓝色绿色多量子阱(multiple quantum well，MQW)有源区、负电极、第二双色蓝色绿色MQW有源区形成在N
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掺杂层上。第一P
‑
掺杂层形成在第一双色蓝色绿色MQW有源区上。第二P
‑
掺杂层形成在第二双色蓝色绿色MQW有源区上。第一P+掺杂层形成在第一P
‑
掺杂层上。第二P+掺杂层形成在第二P
‑
掺杂层上。第一正电极形成在第一P+掺杂层上。第二正电极形成在第二P+掺杂层上。
[0009]红色发光层安装在所述第二P+掺杂层之上。第一双色蓝色绿色MQW有源区被配置成当所述第一正电极具有大的电流(例如处于360mA)时输出具有介于450nm与475nm之间的峰值波长的蓝色出光。
[0010]第一双色蓝色绿色MQW有源区被配置成当所述第一正电极具有低的电流(例如，处于40mA)时输出具有介于500nm与550nm之间的峰值波长的绿色出光。所述第一双色蓝色绿色MQW有源区是由层叠结构形成的，所述层叠结构包括形成在绿色发光层之上的P
‑
AlGaN电子阻挡层，且所述绿色发光层形成在GaN障壁层之上。所述GaN障壁层形成在蓝色发光层之上。所述蓝色发光层形成在InGaN顺应层(compliance layer)之上。
[0011]绿色发光层包括可发射具有介于500nm到550nm的范围内的波长的绿光的多量子阱(MQW)结构。在此MQW结构中，3nm厚的In
0.25
Ga
0.75
N层用作有源层且夹置在两个GaN(9nm)障壁层之间以形成一组量子阱(quantum well，QW)。绿色发光层可包含一组到三组量子阱以形成MQW结构。
[0012]蓝色发光层包括可发射具有介于450nm到470nm的范围内的波长的蓝光的多量子阱(MQW)结构。在此MQW结构中，3nm厚的In
0.15
Ga
0.85
N层用作有源层且夹置在两个GaN(9nm)障壁层之间以形成一组量子阱(QW)。蓝色发光层可包含两组到十组量子阱以形成蓝色MQW结构。
附图说明
[0013]图1是单片式双色蓝色绿色LED的示意图。
[0014]图2是示出根据本专利技术示例性实施例的LED的剖视图。
[0015]图3是示出本专利技术的双模式操作的电路图。
[0016]图4是示出绿光发射的图表。
[0017]图5是示出蓝光发射的图表。
[0018]图6是示出LED芯片的三维布局架构的图表。
[0019]图7是单片式双色蓝色绿色LED的示意图。
[0020][符号说明][0021]元件的以下调用列表可为对图式的元件编号进行参照的有用指南。
[0022]11 第一正电极
[0023]12 负电极
[0024]13 第二正电极
[0025]13A 正电极
[0026]14 红色发光层
[0027]15 红色发光材料
[0028]16 第一子像素
[0029]17 第二子像素
[0030]18 第一正电极轨条
[0031]19 第二正电极轨条
[0032]20 P+掺杂层
[0033]21 第一P+掺杂层
[0034]22 第二P+掺杂层
[0035]22A P+掺杂层
[0036]23 绿色出光和/或蓝色出光
[0037]24 红色本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种全彩发光器件，包括：a.衬底，其中所述衬底被形成为衬底层；b.缓冲层，其中所述缓冲层形成在所述衬底层上；c.N
‑
掺杂层，其中所述N
‑
掺杂层形成在所述缓冲层上；d.第一双色蓝色绿色多量子阱有源区，形成在所述N
‑
掺杂层上；e.第二双色蓝色绿色多量子阱有源区，形成在所述N
‑
掺杂层上；f.负电极，其中所述负电极形成在所述N
‑
掺杂层上；g.第一P
‑
掺杂层，其中所述第一P
‑
掺杂层形成在所述第一双色蓝色绿色多量子阱有源区上；h.第二P
‑
掺杂层，其中所述第二P
‑
掺杂层形成在所述第二双色蓝色绿色多量子阱有源区上；i.第一P+掺杂层，其中所述第一P+掺杂层形成在所述第一P
‑
掺杂层上；j.第二P+掺杂层，其中所述第二P+掺杂层形成在所述第二P
‑
掺杂层上；k.第一正电极，其中所述第一正电极形成在所述第一P+掺杂层上；l.第二正电极，其中所述第二正电极形成在所述第二P+掺杂层上；以及m.红色发光层，其中所述红色发光层安装在所述第二P+掺杂层之上。2.根据权利要求1所述的全彩发光器件，其中所述第一双色蓝色绿色多量子阱有源区被配置成当所述第一正电极具有～360mA的电流时，输出具有介于450nm与475nm之间的峰值波长的蓝色出光。3.根据权利要求1所述的全彩发光器件，其中所述第一双色蓝色绿色多量子阱有源区被配置成当所述第一正电极具有40mA的电流时，输出具有介于500nm与550nm之间的峰值波长的绿色出光。4.根据权利要求1所述的全彩发光器件，其中所述第一双色蓝色绿色多量子阱有源区是由层叠结构形成的，所述层叠结构包括形成在绿色发光层之上的P
‑
AlGaN电子阻挡层，其中所述绿色发光层形成在GaN障壁层之上，其中所述GaN障壁层形成在蓝色发光层之上，其中所述蓝色发光层形成在InGaN顺应层之上。5.根据权利要求4所述的全彩发光器件，其中所述绿色发光层包括具有In
0.25
Ga
0.75
N/GaN结构的多量子阱结构，其中所述绿色发光层具有绿色发光子层。6.根据权利要求4所述的全彩发光器件，其中所述蓝色发光层包括具有In
0.15
Ga
0.85
N/GaN结构的多量子阱结构，其中所述蓝色发光层具有蓝色发光子层。7.根据权利要求4所述的全彩发光器件，其中所述全彩发光器件被配置成在单一个芯片内独立地且选择性地发射三种原色及所述三种原色的混合色，且其中所述芯片的大小介于1平方微米至100平方毫米的范围内。8.根据权利要求7所述的全彩发光器件，其中所述绿色发光层包括具有In
0.25
Ga
0.75
N/GaN结构的多量子阱结构，其中所述绿色发光层具有绿色发光子层。9.根据权利要求7所述的全彩发光器件，其中所述蓝色发光层包括具有In
0.15
Ga
0.85
N/GaN结构的多量子阱结构，其中所述蓝色发光层具有蓝色发光子层。10.一种全彩发光器件，包括：a.衬底，其中所述衬底被形成为衬底层；
b.缓冲层，其中所述缓冲层形成在所述衬底层上；c.N
‑
掺杂层，其中所述N
‑
掺杂层形成在所述缓冲层上；d.第一双色蓝色绿色多量子阱有源区，形成在所述N
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掺杂层上；e.第二多量子阱有源区，形成在所述N
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掺杂层上；f.负电极，其中所述负电极形成在所述N
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掺杂层上；g.第一P
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掺杂层，其中所述第一P
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掺杂层形成在所述第一双色蓝色绿色多量子阱有源区上；h.第二P
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掺杂层，其中所述第二P
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掺杂层形成在所述第二多量子阱有源区上；i.第一P+掺杂层，其中所述第一P+掺杂层形成在所述第一P
‑
掺杂层上；j.第二P+掺杂层，其中所述第二P+掺杂层形成在所述第二P
‑
掺杂层上；k.第一正电极，其中所述第一正电极形成在所述第一P+掺杂层上；l.第二正电极，其中所述第二正电极形成在所述第二P+掺杂层上；以及m.红色发光层，其中所述红色发光层安装在所述第二P+掺杂层之上。11.根据权利要求10所述的全彩发光器件，其中所述第一双色蓝色绿色多量子阱有源区被配置成当所述第一正电极具有...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈志佳，
申请(专利权)人：陈志佳，
类型：发明
国别省市：