CN114078897A - 发光器件及其制备方法、显示面板、背光模组和显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种发光器件，涉及显示技术领域，其中，该发光器件包括：衬底和设置在所述衬底上的第一电极、第二电极和多个发光二极管；多个所述发光二极管串联在所述第一电极和所述第二电极之间，且多个所述发光二极管沿所述衬底的厚度方向排列。本发明还提供一种发光器件的制备方法、显示面板、背光模组和显示装置。本发明的发光二极管的发光面积更大，发光效率高。

Description

发光器件及其制备方法、显示面板、背光模组和显示装置

技术领域

本发明涉及显示技术领域，具体涉及一种发光器件、显示面板、背光模组和显示装置。

背景技术

Mini LED以其高亮度、高对比度、快速响应以及低功耗等优点，逐渐成为作为下一代显示技术中的关键研究方向，而Mini LED芯片作为发光元件，其性能的提升则显得至关重要。

Mini LED高压芯片是指由至少两个二极管串联组成的芯片，其电压阈值高，工作电流小，Mini LED高压芯片应用在背光模组中可以有效提高发光亮度，应用在显示面板中则可以有效降低驱动电流，从而节省功耗。

但是，目前的Mini LED高压芯片中的二极管通常沿水平方向排列，多个二极管之间采用桥接部连接，但是，桥接部导致每个二极管的面积减小，进而影响Mini LED高压芯片的发光效率。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提出了一种发光器件、显示面板、背光模组和显示装置。

为了实现上述目的，本发明提供一种发光器件，其中，包括：衬底和设置在所述衬底上的第一电极、第二电极和多个发光二极管；

多个所述发光二极管串联在所述第一电极和所述第二电极之间，且多个所述发光二极管沿所述衬底的厚度方向排列。

可选地，所述发光二极管包括第一半导体层、第二半导体层和位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的发光层，所述第一半导体层位于所述第二半导体层远离所述衬底的一侧；相邻两个所述发光二极管之间设置有第一键合层，所述第一键合层将相邻的所述发光二极管键合。所述发光器件还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖多个所述发光二极管，所述第一电极和所述第二。

可选地，与所述衬底距离最近的所述发光二极管中的所述第二半导体层被该发光二极管的所述第一半导体层和所述发光层露出，该发光二极管的所述第二半导体层被露出的部分与所述第一电极连接。

可选地，所述第一键合层的材料包括导电材料。

可选地，所述第一键合层的材料包括绝缘材料，相邻两个所述发光二极管通过所述第一键合层上的过孔串联。

可选地，所述发光器件还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖多个所述发光二极管，所述第一电极和所述第二电极均设置在所述绝缘层远离所述衬底的一侧，所述第一电极通过所述绝缘层上的第一过孔与最靠近所述衬底的所述发光二极管的所述第二半导体层连接，所述第二电极通过所述绝缘层上的第二过孔与最远离所述衬底的所述发光二极管的所述第一半导体层连接。

可选地，所述衬底上的多个所述发光二极管组成发光单元，所述发光器件还包括：肖特基二极管和第二键合层；

所述肖特基二极管与所述发光单元并联在所述第一电极和所述第二电极之间，且所述肖特基二极管通过所述第二键合层与所述发光单元键合。

本发明还提供一种发光器件的制备方法，其中，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一电极、第二电极和多个发光二极管；

其中，多个所述发光二极管串联在所述第一电极和所述第二电极之间，且多个所述发光二极管沿所述衬底的厚度方向排列。

可选地，所述制备方法还包括：

在相邻两个所述发光二极管之间形成第一键合层，相邻的所述发光二极管通过所述第一键合层键合。

本发明还提供一种显示面板，其中，包括上述的发光器件。

本发明还提供一种背光模组，其中，包括上述的发光器件。

本发明还提供一种显示装置，其中，包括上述的显示面板或上述的背光模组。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为传统的高压发光器件的示意图；

图2为本发明实施例提供的发光器件的示意图之一；

图3为本发明实施例提供的发光器件的等效电路图；

图4为本发明实施例提供的发光器件的示意图之二；

图5为本发明实施例提供的并联有肖特基二极管的发光器件的示意图之一；

图6为本发明实施例提供的并联有肖特基二极管的发光器件的等效电路图；

图7为本发明实施例提供的并联有肖特基二极管的发光器件的示意图之二；

图8为本发明实施例提供的制备方法的流程图；

图9a至图9f为本发明实施例提供的发光器件制备过程的示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

除非另作定义，本发明实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

图1为传统的高压发光器件的示意图，如图1所示，传统的发光器件包括衬底11和两个发光二极管12，两个发光二极管在衬底11上水平排列，每个发光二极管12均包括第一半导体层12a、位于第一半导体层12a靠近衬底11一侧的第二半导体层12b以及位于第一半导体层12a和第二半导体层12b之间的发光层12c，两个发光二极管12通过设置在之间的桥接部13连接，其中，桥接部13的一端与左侧的发光二极管12的第一半导体层12a连接，桥接部13的另一端与右侧的发光二极管12的第二半导体层12b连接，从而使两个发光二极管12串联。桥接部13通过绝缘部14与左侧的发光二极管12的第二半导体层12b绝缘间隔开。但是，如图1所示，为在两个发光二极管12之间设置桥接部13，需要刻蚀掉两个发光二极管12之间的部分，刻蚀后的发光二极管12的发光层12c的面积相较于刻蚀前的发光二极管12的发光层12c的面积安减小了30％至40％，因此，两个发光二极管12的发光面积减小，发光效率低。

有鉴于此，本发明实施例提供一种发光器件，图2为本发明实施例提供的发光器件的示意图之一，图3为本发明实施例提供的发光器件的等效电路图，结合图2和图3所示，该发光器件包括：衬底21和设置在衬底21上的第一电极22、第二电极23和多个发光二极管24。多个发光二极管24串联在第一电极22和第二电极23之间，且多个发光二极管24沿衬底21的厚度方向排列。

在本发明实施例中，发光器件可以是Mini LED发光器件，第一电极22和第二电极23中的一者为阴极，另一者为阳极。衬底21的材料可以包括蓝宝石(Al2O3)、硅(Si)、碳化硅(SiC)等。衬底21的厚度方向可以是指图2中的竖直方向。多个发光二极管24中，远离衬底21的发光二极管24在衬底21上的正投影可以位于靠近衬底21的发光二极管24在衬底21上的正投影范围之内。

采用本发明实施例的发光器件，其使多个发光二极管24沿衬底21的厚度方向排列，因此，相较于图1中沿水平方向排列的两个发光二极管而言，本发明实施例的多个发光二极管24之间无需设置桥接部进行串联，因此，本发明实施例的发光二极管24的发光面积更大，发光效率高。

需要说明的是，在本发明实施例中，图2和图3中仅示出了两个发光二极管24，但是，在实际中，发光二极管24的数量可以根据实际需要确定，只要多个发光二极管24串联在第一电极22和第二电极23之间即可。

下面结合图2至图7对本发明实施例的发光器件进行详细说明，如图2所示，在一些具体实施例中，发光二极管24包括第一半导体层241、第二半导体层242和位于第一半导体层241与第二半导体层242之间的发光层243，第一半导体层241位于第二半导体层242远离衬底21的一侧。相邻两个发光二极管24之间设置有第一键合层25，第一键合层25将相邻的发光二极管24键合。

在本发明实施例中，发光层243为MQW量子阱层，发光层243的发光材料可以根据实际需要确定，不同的发光材料可以使发光层243在电流的驱动下发出不同颜色的光，第一半导体层241可以为P型层，第二半导体层242可以为N型层。在一些具体实施例中，与衬底21距离最近的发光二极管24中的第二半导体层242被该发光二极管24的第一半导体层241和发光层243露出，该发光二极管24的第二半导体层242被露出的部分与第一电极22连接。

如图2所示，在一些具体实施例中，发光器件还包括：绝缘层26，绝缘层26覆盖多个发光二极管24，第一电极22和第二电极23均设置在绝缘层26远离衬底21的一侧，第一电极22通过绝缘层26上的第一过孔与最靠近衬底21的发光二极管24(即图2中最下层发光二极管24)的第二半导体层242连接，第二电极23通过绝缘层26上的第二过孔与最远离衬底21的发光二极管24(即图2中最上层发光二极管24)的第一半导体层241连接。

在本发明实施例中，第一键合层25的材料包括透光性材料，可选地，第一键合层25的透光性材料可以为偏振透光材料，从而使发光二极管24发出的光线转变为沿预定方向偏振的偏振光。

在本发明实施例中，通过使多个发光二极管25沿衬底的厚度方向排列，且多个发光二极管24通过第一键合层25键合，可以大大增加发光器件中的发光二极管24的发光层243的面积，从而提高发光器件的发光效率。例如，当发光器件包括两个串联的发光二极管24时，采用本发明实施例的发光器件，两个发光二极管24的发光层243的总面积可以达到图1中所示方案中的两个发光二极管的发光层的总面积的180％至190％。

在一些具体实施例中，第一键合层25的材料包括导电材料，从而使多个发光二极管24互相串联。

图4为本发明实施例提供的发光器件的示意图之二，如图4所示，在另一些具体实施例中，第一键合层25的材料包括绝缘材料，第一键合层25上设置有过孔H，相邻两个发光二极管24通过第一键合层25上的过孔H串联。

图5为本发明实施例提供的并联有肖特基二极管的发光器件的示意图之一，图6为本发明实施例提供的并联有肖特基二极管的发光器件的等效电路图，图7为本发明实施例提供的并联有肖特基二极管的发光器件的示意图之二，结合图5至图7所示，在一些具体实施例中，衬底21上的多个发光二极管24组成发光单元，发光器件还包括：肖特基二极管27和第二键合层28。肖特基二极管27与发光单元并联在第一电极22和第二电极23之间，且肖特基二极管27通过第二键合层28与发光单元键合。第二键合层28可以包括反光材料，从而可以将发光二极管24发射的光线反射至预定位置。

在本发明实施例中，通过将肖特基二极管27与发光单元并联在第一电极22和第二电极23之间，可以提高发光器件抗静电释放(ESD)的能力。下面对本发明实施例中，肖特基二极管27与发光单元并联在第一电极22和第二电极23之间的方式进行说明。

如图5和图6所示，在一些具体实施例中，第二键合层28的材料包括导电材料，肖特基二极管27包括第三半导体层271和第四半导体层272，第三半导体层271和第四半导体层272的材料可以包括硅，第三半导体层271可以为P型层，第四半导体层272可以为N型层，第三半导体层271位于第四半导体层272靠近衬底21的一侧，肖特基二极管27的第三半导体层271通过第二键合层28与发光单元中最上层的发光二极管24的第一半导体层241键合，肖特基二极管27的第四半导体层272通过桥接部29与发光单元中最下层的发光二极管24的第二半导体层242连接。

在本发明实施例中，发光器件还包括绝缘部30，绝缘部30将位于肖特基二极管27的第四半导体层272和最下层发光二极管24的第二半导体层242之间的膜层均与桥接部29绝缘间隔开。

如图7所示，在另一些具体实施例中，第二键合层28的材料包括绝缘材料，肖特基二极管27包括第三半导体层271和第四半导体层272，第三半导体层271可以为P型层，第四半导体层272可以为N型层，第三半导体层271位于第四半导体层272远离衬底21的一侧，肖特基二极管27的第三半导体层271通过第一桥接部31与发光单元中最上层的发光二极管24的第一半导体层241桥接，肖特基二极管27的第四半导体层272通过第二桥接部32与发光单元中最下层的发光二极管24的第二半导体层242桥接。发光器件还包括第一绝缘部33和第二绝缘部34，第一绝缘部33将第一桥接部31与肖特基二极管27的第四半导体层272绝缘间隔开。第二绝缘部34将位于肖特基二极管27的第四半导体层272和最下层发光二极管24的第二半导体层242之间的膜层与第二桥接部32绝缘间隔开。

如图7所示，当发光器件包括肖特基二极管27时，例如，第一电极22可以通过绝缘层26上的第一过孔与第四半导体层272连接，从而与最靠近衬底21的第二半导体层242间接相连。第二电极23通过绝缘层26上的第二过孔与第三半导体层271连接，从而与最远离衬底21的发光二极管的第二半导体层242间接连接。

本发明实施例还提供一种发光器件的制备方法，图8为本发明实施例提供的制备方法的流程图，包括：

S1、提供衬底。

S2、在衬底上形成第一电极、第二电极和多个发光二极管。

其中，多个发光二极管串联在第一电极和第二电极之间，且多个发光二极管沿衬底的厚度方向排列。

采用本发明实施例的制备方法制备得到的发光器件，其多个发光二极管沿衬底的厚度方向排列，因此，相较于图1中沿水平方向排列的两个发光二极管而言，本发明实施例的多个发光二极管之间无需设置桥接部进行串联，因此，本发明实施例的发光二极管的发光面积更大，发光效率高。

在一些具体实施例中，在相邻两个发光二极管之间形成第一键合层，相邻的发光二极管通过第一键合层键合。

具体地，第一键合层25的材料可以包括导电材料或绝缘材料，发光器件中的发光二极管的数量可以根据实际需要确定。在本发明实施例中，以第一键合层25的材料为导电材料，发光器件包括两个发光二极管为例进行说明，具体地，图9a至图9f为本发明实施例提供的发光器件制备过程的示意图，结合图9a至图9f所示，步骤S2包括：

S21、如图9a所示，沿远离衬底21的方向，在衬底21上依次生长出第二半导体材料层242’、发光材料层243’和第一半导体材料层241’。在本步骤中，可以采用金属有机化合物化学气相沉积工艺(MOCVD)。

S22、如图9b所示，在第一半导体材料层241’远离衬底21的一侧形成第一键合材料层25’。在本步骤中，可以采用化学气相沉积(CVD)或物理气相沉积(PVD)。

S23、根据步骤S21，在另一个衬底21上依次形成第一半导体材料层241’、发光材料层243’和第二半导体材料层242’，并将两个衬底21相对设置，以使其中一个衬底21上的第一半导体材料层241’和另一个衬底21上的第二半导体材料层242’键合，如图9c所示。

S24、剥离掉其中一个衬底21，并对衬底21上的各膜层进行构图工艺，以将下层的第二半导体材料层242’漏出，从而得到发光二极管24，如图9d所示。

S25、如图9e所示，在衬底21上形成绝缘层26，绝缘层26覆盖发光二极管24，且形成有第一过孔和第二过孔。

S26、如图9f所示，在绝缘层26远离衬底21的一侧形成第一电极22和第二电极23，第一电极22通过绝缘层26上的第一过孔与下层发光二极管24的第二半导体层242连接，第二电极23通过绝缘层26上的第二过孔与上层发光二极管24的第一半导体层241连接。

采用本发明实施例的制备方法制备得到的发光器件，两个发光二极管24总发光面积可以达到图1中所示方案中的两个发光二极管总发光面积的180％至190％，大大增加了发光器件中的发光二极管的发光面积，提高了发光器件的发光效率。

本发明实施例还提供一种显示面板，其中，包括上述的发光器件。本发明实施例的显示面板采用上述的发光器件，其发光效率高，从而可以降低显示面板的功耗。

本发明实施例还提供一种背光模组，其中，包括上述的发光器件。本发明实施例的背光模组采用上述的发光器件，其发光效率高，从而可以降低背光面板的功耗，且可以有效提高背光模组的发光亮度。

本发明实施例还提供一种显示装置，其中，包括上述的显示面板或上述的背光模组。

该显示装置可以为：电子纸、显示面板、手机、平板电脑、电视机、显示器、笔记本电脑、数码相框、导航仪等任何具有显示功能的产品或部件。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种发光器件，其特征在于，包括：衬底和设置在所述衬底上的第一电极、第二电极和多个发光二极管；

多个所述发光二极管串联在所述第一电极和所述第二电极之间，且多个所述发光二极管沿所述衬底的厚度方向排列。

2.根据权利要求1所述的发光器件，其特征在于，所述发光二极管包括第一半导体层、第二半导体层和位于所述第一半导体层与所述第二半导体层之间的发光层，所述第一半导体层位于所述第二半导体层远离所述衬底的一侧；相邻两个所述发光二极管之间设置有第一键合层，所述第一键合层将相邻的所述发光二极管键合。

3.根据权利要求2所述的发光器件，其特征在于，与所述衬底距离最近的所述发光二极管中的所述第二半导体层被该发光二极管的所述第一半导体层和所述发光层露出，该发光二极管的所述第二半导体层被露出的部分与所述第一电极连接。

4.根据权利要求1至3中任一所述的发光器件，其特征在于，所述第一键合层的材料包括导电材料。

5.根据权利要求1至3中任一所述的发光器件，其特征在于，所述第一键合层的材料包括绝缘材料，相邻两个所述发光二极管通过所述第一键合层上的过孔串联。

6.根据权利要求2或3所述的发光器件，其特征在于，所述发光器件还包括：绝缘层，所述绝缘层覆盖多个所述发光二极管，所述第一电极和所述第二电极均设置在所述绝缘层远离所述衬底的一侧，所述第一电极通过所述绝缘层上的第一过孔与最靠近所述衬底的所述发光二极管的所述第二半导体层连接，所述第二电极通过所述绝缘层上的第二过孔与最远离所述衬底的所述发光二极管的所述第一半导体层连接。

7.根据权利要求1至3中任一项所述的发光器件，其特征在于，所述衬底上的多个所述发光二极管组成发光单元，所述发光器件还包括：肖特基二极管和第二键合层；

所述肖特基二极管与所述发光单元并联在所述第一电极和所述第二电极之间，且所述肖特基二极管通过所述第二键合层与所述发光单元键合。

8.一种发光器件的制备方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成第一电极、第二电极和多个发光二极管；

其中，多个所述发光二极管串联在所述第一电极和所述第二电极之间，且多个所述发光二极管沿所述衬底的厚度方向排列。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法还包括：

在相邻两个所述发光二极管之间形成第一键合层，相邻的所述发光二极管通过所述第一键合层键合。

10.一种显示面板，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的发光器件。

11.一种背光模组，其特征在于，包括如权利要求1至7中任一项所述的发光器件。

12.一种显示装置，其特征在于，包括如权利要求10所述的显示面板或如权利要求11所述的背光模组。

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