本技术实施例涉及发光设备术领域,具体涉及一种发光面板及其制作方法、电子设备及车辆。
背景技术:
1、微发光二极管(micro light emitting diode micro,简称micro-led)发光面板因其较高的色饱和度等性能,已经得到了广泛的应用。在制作时,先将多个微发光二极管制作在基底上,之后通过基底将多个微发发光二极管转移至电路基板,电路基板上具有控制晶体管,通过键合的方式使微发光二极管与控制晶体管电连接。微发光二极管位于控制晶体管背离电路基板的一侧,导致发光面板的厚度较大。
技术实现思路
1、本技术实施例提供一种发光面板及其制作方法、电子设备及车辆,可以降低发光面板的厚度。
2、第一方面,本技术实施例提供一种发光面板,包括:衬底、沟道层、势垒层、及导电层,沟道层设置在衬底上;势垒层设置在沟道层背离衬底的一侧;导电层设置在势垒层上,导电层包括第一电极结构、第二电极结构以及栅极;发光面板包括第一区域和第二区域,第一电极结构、第二电极结构、以栅极均位于第一区域内;发光组件设置在势垒层上,发光组件位于第二区域内,发光组件与第一电极结构电连接。
3、通过上述设置,沟道层设置在衬底上,势垒层设置在沟道层背离衬底的一侧,势垒层与沟道层接触,导电层设置在势垒层上,导电层包括第一电极结构、第二电极结构以及栅极;发光面板包括第一区域和第二区域,第一电极结构、第二电极结构以及栅极均位于第一区域内;发光组件设置在势垒层上,发光组件位于第二区域内,发光组件与第一电极结构电连接。第一电极结构、第二电极结构、栅极、势垒层以及沟道层形成晶体管,发光组件设置在该晶体管的势垒层上,与相关技术中微发光二极管和控制晶体管沿垂直于电路基板的方向依次设置,并且微发光二极管和控制晶体管之间通过键合结构键合相比,降低了发光面板的厚度,便于实现发光面板的小型化。
4、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光组件包括层叠设置的第一半导体层、发光层、以及第二半导体层,第一半导体层靠近势垒层设置,发光层位于第一半导体层和第二半导体层之间,第一半导体层与第一电极结构电连接。如此设置,第一半导体层靠近势垒层设置,可以减小第一电极结构与第一半导体层之间的距离,以便于第一电极结构与发光组件之间连接。
5、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光组件还包括第一电极块和第二电极块,第一电极块与第一半导体层接触,第一半导体层通过第一电极块与第一电极结构电连接,第二电极块设置在第二半导体层上。如此设置,通过第一电极块可以向第一半导体层供电,通过第二电极块可以向第二半导体层供电,以便于向发光层供电。
6、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光组件还可以包括透明导电层,透明导电层可以层叠地设置在第二电极块和第二半导体层之间,透明导电层与第二电极块和第二半导体层均接触,透明导电层在衬底上的投影面积大于第二电极块在衬底上的投影面积。如此设置,透明导电层与第二半导体层之间的接触面积较大,可以提高第二半导体层上的电流均匀性,进而提高发光组件的亮度均匀性。
7、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光面板还包括互联结构,互联结构的一端与第一电极结构电连接,互联结构的另一端与第一电极块电连接。如此设置,通过互联结构可以实现第一电极结构和第一电极块之间的电连接,结构简单且便于制作。
8、在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一半导体层包括连接部和覆盖部,覆盖部在衬底上的投影与发光层在衬底上的投影重合,连接部在衬底上的投影位于发光层在衬底上的投影外;第一电极块设置在连接部上。如此设置,第一电极块在衬底上的投影位于发光层在衬底上的投影外,可以保证发光层与第一半导体层之间具有足够大的接触面积,以提高发光层的发光面积。
9、在可以包括上述实施例的一些实施例中,连接部上设置有连接槽,第一电极块设置在连接槽内。如此设置,可以减小第一电极块占用的膜层厚度,减小了发光面板的厚度。
10、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光面板还包括反射层,反射层设置在衬底和沟道层之间,反射层用于将来自发光组件的光线向远离衬底的方向反射。如此设置,通过反射层可以将发光组件向衬底发射的光线向远离衬底的方向反射,以免发光组件向衬底发射的光线被衬底吸收,以提高发光组件的发光效率,进而提高了发光组件的亮度。另外,通过上述设置,反射层设置在衬和沟道层之间,反射层与发光组件的发光层之间的距离较小,可以减小相邻发光组件之间的光线串扰。
11、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光面板还包括缓冲层,缓冲层层叠地设置在反射层和沟道层之间,缓冲层和衬底均为单晶结构。也就是说,构成缓冲层和衬底的结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列。反射层的材质与沟道层的材质相差较大,如果直接在反射层上制备沟道层,容易影响沟道层的特性。而在反射层上设置缓冲层,缓冲层作为沟道层形成的基础,缓冲层的材质与沟道层材质相差较小,这样可以便于沟道层的制备,保证沟道层具有良好的特性。
12、在可以包括上述实施例的一些实施例中,反射层在衬底上的投影覆盖部分衬底。如此设置,可以通过外延生长的方式在衬底未被反射层覆盖的区域形成部分缓冲层,并继续生长以形成整个缓冲层,降低了缓冲层的制作难度;同时未被反射层覆盖的区域内的部分缓冲层与衬底连接,可以提高缓冲层和衬底之间的连接力,进而提高了发光面板的结构稳定性。
13、在可以包括上述实施例的一些实施例中,反射层上间隔的设置有多个孔洞,部分缓冲层填充在孔洞内,且与衬底接触;或者,反射层包括间隔设置的多个反射子层,多个反射子层位于同一平行于衬底的平面内;部分缓冲层填充在相邻的反射子层之间,且与衬底接触。通过上述设置,反射层的结构较为简单,可以通过图形化的工艺制作反射层,降低了发光面板的制作难度。
14、在可以包括上述实施例的一些实施例中,反射层包括层叠设置的第一反射层和第二反射层,第一反射层和第二反射层的折射率不等。通过上述设置,光线在经过第一反射层和第二反射层的交界面时会发生反射,反射光线向背离衬底的方向传播。
15、在可以包括上述实施例的一些实施例中,第一反射层和第二反射层均为多个,多个第一反射层和多个第二反射层交替层叠地设置。通过上述设置,发光层发出的向衬底传播的光线会在每一第一反射层和第二反射层的交界面处均发生反射,提高了对光线的反射效率,以进一步提高发光组件的发光效率,进一步提高了发光组件的亮度。
16、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光组件为多个,多个发光组件均位于第二区域内,多个发光组件串联。如此设置,可以减少晶体管的数量,减小晶体管所占用的空间,进而提高了发光面板的结构紧凑性。在发光组件包括微发光二极管、晶体管包括高电子迁移率晶体管的实现方式中,高电子迁移率晶体管耐压能力较高(如几十伏、几百伏等),电流调制能力较弱,而微发光二极管的工作电压较低(如小于3.6伏);通过将多个发光组件串联,并且一个晶体管控制串联的多个发光组件发光,可以提高显示面板的输入电压,并降低工作电流,进而实现对电流的有效控制和调制,即提高对电流的控制和调制能力。
17、在可以包括上述实施例的一些实施例中,发光面板还包括第一阻挡层,第一阻挡层设置在发光组件和势垒层之间,第一阻挡层的蚀刻选择比小于发光组件的蚀刻选择比。在制作发光面板时,可以先在衬底上层叠地形成沟道层和势垒层,之后在势垒层上形成第一阻挡层,之后在第一阻挡层上层叠地形成第一半导体层、发光层以及第二半导体层,第一半导体层、发光层以及第二半导体层在衬底上的投影均覆盖整个衬底,之后通过蚀刻的方式去除第一区域的第一半导体层、发光层、第二半导体层以及第一阻挡层,以形成槽口,之后在槽口内形成第一电极结构、第二电极结构以及栅极。在上述过程中,由于第一阻挡层的蚀刻选择比较小,在进行蚀刻时,第一阻挡层的蚀刻速度较小,可以作为蚀刻停止层,进而提高了蚀刻的尺寸精度,降低了槽口槽底的表面粗糙度,同时也提高了槽口槽底与衬底之间的距离均匀性(第一区域内膜层厚度的均匀性),从而提高晶体管的性能。
18、第二方面,本技术实施例还提供一种发光面板制作方法,包括:
19、在衬底上形成沟道层和势垒层,沟道层位于势垒层和衬底之间,且势垒层与沟道层接触;
20、势垒层上形成导电层和发光组件,导电层包括第一电极结构、第二电极结构以及栅极;发光面板包括第一区域和第二区域,第一电极结构、第二电极结构、以及栅极均位于第一区域内;发光组件位于第二区域内,发光组件与第一电极结构电连接。
21、本技术实施例提供的发光面板制作方法制作的发光面板,第一电极结构、第二电极结构、栅极、势垒层以及沟道层形成晶体管,发光组件设置在晶体管的势垒层上,与相关技术中微发光二极管和控制晶体管沿垂直于电路基板的方向依次设置相比,降低了发光面板的厚度,便于实现发光面板的小型化。
22、在可以包括上述实施例的一些实施例中,在势垒层上形成导电层和发光组件包括:在势垒层上层叠地形成第一半导体层、发光层以及第二半导体层,第一半导体层靠近势垒层设置,发光层位于第一半导体层和第二半导体层之间;去除第一区域内的第一半导体层、发光层以及第二半导体层,以形成槽口;在槽口的槽底形成所述导电层,其中,第一电极结构与第一半导体层电连接。通过上述设置,由于势垒层和沟道层的生长温度较高,先制作势垒层和沟道层,之后形成第一半导体层、发光层以及第二半导体层,可以避免发光层被高温破坏,进而保证发光层具有较佳的发光效率。
23、在可以包括上述实施例的一些实施例中,形成槽口包括:在第一区域以及靠近第一区域的部分第二区域形成第一中间槽,第一中间槽的槽底位于第一半导体层内,以暴露出第一半导体层的连接部;在第一区域的第一中间槽槽底上形成第二中间槽,第二中间层槽的槽底延伸至势垒层,以形成所述槽口。如此设置,先通过第一中间槽暴露第一半导体层的连接部,之后再形成第二中间槽,以形成槽口;暴露的连接部方便了第一电极结构与第一半导体层之间的连接。
24、在可以包括上述实施例的一些实施例中,形成第一中间槽之后还包括:在连接部上形成第一电极块,第一电极块与第一电极电连接。由于第一中间槽槽底位于第一半导体层内部,因此会在连接部和覆盖部之间形成连接槽,第一电极块位于连接槽内,可以减小第一电极块占用的膜层厚度,减小了发光面板的厚度。
25、在可以包括上述实施例的一些实施例中,形成第一电极块之后还包括:在槽口的槽壁上形成互联结构,互联结构的一端与第一电极结构电连接,互联结构的另一端与第一电极块电连接。如此设置,通过互联结构可以实现第一电极结构和第一电极块之间的电连接,结构简单且便于制作。
26、在可以包括上述实施例的一些实施例中,在形成导电层和发光组件之前还包括:在势垒层上形成第一阻挡层,第一阻挡层的蚀刻选择比小于发光组件的蚀刻选择比;形成槽口包括:去除第一区域内的第一半导体层、发光层、第二半导体层、以及第一阻挡层,以形成槽口。如此设置,第一阻挡层的蚀刻选择比较小,在进行蚀刻时,第一阻挡层的蚀刻速度较小,可以作为蚀刻停止层,进而提高了蚀刻的尺寸精度,提高了槽口槽底的表面粗糙度,同时也提高了槽口槽底与衬底之间的距离均匀性(第一区域内膜层厚度的均匀性);以提高形成的晶体管的性能。
27、在可以包括上述实施例的一些实施例中,在衬底上形成沟道层和势垒层之前还包括:在衬底上形成反射层,反射层用于将来自发光组件的光线向远离衬底的方向反射。如此设置,通过反射层可以将发光组件向衬底发射的光线向远离衬底的方向反射,以免发光组件向衬底发射的光线被衬底吸收,以提高发光组件的发光效率,进而提高了发光组件的亮度。另外,通过上述设置,反射层设置在衬和沟道层之间,反射层与发光组件的发光层之间的距离较小,可以减小相邻发光组件之间的光线串扰。
28、在可以包括上述实施例的一些实施例中,形成反射层之后还包括:去除部分反射层,以暴露出部分衬底;通过外延生长的方式在暴露出的衬底上、以及反射层上形成缓冲层。如此设置,反射层的材质与沟道层的材质相差较大,缓冲层的材质与沟道层材质相差较小,设置缓冲层可以便于沟道层的制作,以降低发光面板的制作难度。另外,可以通过外延生长的方式在衬底未被反射层覆盖的区域形成部分缓冲层,并继续生长以形成整个缓冲层,降低了缓冲层的制作难度;同时未被反射层覆盖的区域内的部分缓冲层与衬底连接,可以提高缓冲层和衬底之间的连接力,进而提高了发光面板的结构稳定性。
29、在可以包括上述实施例的一些实施例中,形成反射层包括:在衬底上交替层叠地形成多个第一反射层和多个第二反射层,第一反射层和第二反射层的折射率不等。通过上述设置,发光层发出的向衬底传播的光线会在每一第一反射层和第二反射层的交界面处均发生反射,提高了对光线的反射效率,以进一步提高发光组件的发光效率,进一步提高了发光组件的亮度。
30、第三方面,本技术实施例还提供一种电子设备,包括:外壳以及如上所述的发光面板,发光面板设置在外壳上。
31、本技术实施例中的电子设备,发光面板中的第一电极结构、第二电极结构、栅极、势垒层以及沟道层形成晶体管,发光组件设置在该晶体管的势垒层上,与相关技术中,微发光二极管和控制晶体管沿垂直于电路基板的方向依次设置相比,降低了发光面板的厚度,便于实现发光面板和电子设备的小型化。
32、在可以包括上述实施例的一些实施例中,电子设备包括照明设备,照明设备可以包括车辆的车灯、路灯。
33、在电子设备包括照明设备的实施例中,可以通过电子设备实现可见光无线通信(light fidelity,简称lifi),即通过电子设备发出的光线实现无线通信。在电子设备包括车灯的实现方式中,车灯发出的光线在进行照明的同时还可以与其他的终端(如其他车辆、手机等)进行无线通信;在电子设备包括路灯的实现方式中,路灯发出的光线在进行照明的同时还可以与其他的终端(如其他车辆、路灯等)进行无线通信。
34、在可以包括上述实施例的一些实施例中,电子设备包括显示设备,显示设备可以包括投影仪、ar、vr、手机、电视。
35、第四方面,本技术实施例还提供一种车辆,包括:车体、以及如上所述的电子设备,电子设备设置在车体沿纵向方向的前端或后端。
36、本技术实施例中的车辆,发光面板中第一电极结构、第二电极结构、栅极、势垒层以及沟道层形成晶体管,发光组件设置在该晶体管的势垒层上,与相关技术中,微发光二极管和控制晶体管沿垂直于电路基板的方向依次设置相比,降低了发光面板的厚度,便于实现发光面板的小型化。
1.一种发光面板,其特征在于,包括:
2.根据权利要求1所述的发光面板,其特征在于,所述发光组件包括层叠设置的第一半导体层、发光层、以及第二半导体层,所述第一半导体层靠近所述势垒层设置,所述发光层位于所述第一半导体层和所述第二半导体层之间,所述第一半导体层与所述第一电极结构电连接。
3.根据权利要求2所述的发光面板,其特征在于,所述发光组件还包括第一电极块和第二电极块,所述第一电极块与所述第一半导体层接触,所述第一半导体层通过所述第一电极块与所述第一电极结构电连接,所述第二电极块设置在所述第二半导体层上。
4.根据权利要求3所述的发光面板,其特征在于,所述发光面板还包括互联结构,所述互联结构的一端与所述第一电极结构电连接,所述互联结构的另一端与所述第一电极块电连接。
5.根据权利要求3或4所述的发光面板,其特征在于,所述第一半导体层包括连接部和覆盖部,所述覆盖部在所述衬底上的投影与所述发光层在所述衬底上的投影重合,所述连接部在所述衬底上的投影位于所述发光层在所述衬底上的投影外;
6.根据权利要求5所述的发光面板,其特征在于,所述连接部上设置有连接槽,第一电极块设置在所述连接槽内。
7.根据权利要求1-6任一项所述的发光面板,其特征在于,所述发光面板还包括反射层,所述反射层设置在所述衬底和所述沟道层之间,所述反射层用于将来自所述发光组件的光线向远离所述衬底的方向反射。
8.根据权利要求7所述的发光面板,其特征在于,所述发光面板还包括缓冲层,所述缓冲层设置在所述反射层和所述沟道层之间,所述缓冲层和所述衬底均为单晶结构。
9.根据权利要求8所述的发光面板,其特征在于,所述反射层在所述衬底上的投影覆盖部分所述衬底。
10.根据权利要求9所述的发光面板,其特征在于,所述反射层上间隔的设置有多个孔洞,部分所述缓冲层填充在所述孔洞内,且与所述衬底接触;
11.根据权利要求7-10任一项所述的发光面板,其特征在于,所述反射层包括层叠设置的第一反射层和第二反射层,所述第一反射层和所述第二反射层的折射率不等。
12.根据权利要求11所述的发光面板,其特征在于,所述第一反射层和所述第二反射层均为多个,多个所述第一反射层和多个所述第二反射层交替层叠地设置。
13.根据权利要求1-12任一项所述的发光面板,其特征在于,所述发光组件为多个,多个所述发光组件均位于所述第二区域内,多个所述发光组件串联。
14.根据权利要求1-13任一项所述的发光面板,其特征在于,所述发光面板还包括第一阻挡层,所述第一阻挡层设置在所述发光组件和所述势垒层之间,所述第一阻挡层的蚀刻选择比小于所述发光组件的蚀刻选择比。
15.一种发光面板制作方法,其特征在于,包括:
16.根据权利要求15所述的发光面板制作方法,其特征在于,在所述势垒层上形成导电层和发光组件包括:
17.根据权利要求16所述的发光面板制作方法,其特征在于,
18.根据权利要求17所述的发光面板制作方法,其特征在于,
19.根据权利要求18所述的发光面板制作方法,其特征在于,形成所述第一电极块之后还包括:在所述槽口的槽壁上形成互联结构,所述互联结构的一端与所述第一电极结构电连接,所述互联结构的另一端与所述第一电极块电连接。
20.根据权利要求16-19任一项所述的发光面板制作方法,其特征在于,在形成所述导电层和所述发光组件之前还包括:在所述势垒层上形成第一阻挡层,所述第一阻挡层的蚀刻选择比小于所述发光组件的蚀刻选择比;
21.根据权利要求15-20任一项所述的发光面板制作方法,其特征在于,在衬底上形成沟道层和势垒层之前还包括:在所述衬底上形成反射层,所述反射层用于将来自所述发光组件的光线向远离所述衬底的方向反射。
22.根据权利要求21所述的发光面板制作方法,其特征在于,形成所述反射层之后还包括:
23.根据权利要求21或22所述的发光面板制作方法,其特征在于,形成所述反射层包括:在所述衬底上交替层叠地形成多个第一反射层和多个第二反射层,所述第一反射层和所述第二反射层的折射率不等。
24.一种电子设备,其特征在于,包括:外壳以及权利要求1-14任一项所述的发光面板,所述发光面板设置在所述外壳上。
25.一种车辆,其特征在于,包括:车体、以及权利要求24所述的电子设备,所述电子设备设置在车体沿纵向方向的前端或后端。