[發明專利]一種TFT-LED彩色陣列顯示基板及其制造方法

有效

• 申請號: 201110367855.4
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102394240A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發明（設計）人: 鄧朝勇;楊利忠;楊小平;胡紹璐;雷遠清
• 申請（專利權）人: 貴州大學
• 主分類號: H01L27/15
• 分類號: H01L27/15;H01L21/77
• 代理公司: 貴陽中新專利商標事務所 52100
• 代理人: 李亮;程新敏

技術領域

本發明涉及一種LED陣列顯示基板及其制造方法，尤其涉及一種TFT-LED彩色陣列顯示基板及其制造方法。

背景技術

隨著人們物質文化生活水平的不斷改善，人們對顯示技術的要求也越來越高。顯示技術逐步向著平板化、體積小、重量輕、耗電省等方向發展。液晶顯示器由于具有體積小、輻射小和功耗低等優點而得到了迅速的發展，成為了當前顯示技術的主流，在不少應用領域內逐步取代了傳統的CRT顯示技術。但是液晶顯示器也存在響應速度相對較慢，色彩還原性能較差等方面的不足。上世紀90年代以來，InGaN為發光材料的GaN基藍光LED器件的研制成功，為LED的迅速普及和推廣開辟了廣闊的道路。隨著紅、綠、藍三基色LED器件的研制成功，為LED顯示器件的實現提供了良好的基礎。LED具有發光效率高、顯色性好和節約能源等優點，在目前的大屏幕顯示方面得到了廣泛的應用。目前的LED顯示器主要由單色LED單元拼接而成，具有耗電量少、亮度高、工作電壓低、?驅動簡單、壽命長、響應速度快和性能穩定等優點。但目前采用的拼接形式形成的LED顯示器存在分辨率低、色彩均勻性差、體積大等不足，LED顯示器不同拼接部分的協調性和一致性難以保證，制作成本相對較高，大功率器件散熱困難，且僅適用于大屏幕顯示等問題，限制了拼接LED顯色器的進一步發展。

發明內容

本發明提供了一種TFT-LED彩色陣列顯示基板及其制造方法，它制造得到的LED顯示器分辨率高、體積小、散熱效果良好，能實現真彩和小屏幕顯示，，能有效克服現有拼接LED顯示器和TFT-LCD的不足。?

本發明提供了一種TFT-LED彩色陣列顯示基板，包括襯底，在襯底上方依次為緩沖層和n型GaN層，厚度相當的三基色（RGB）發光層，?p型GaN層和透明電極層；n型GaN層、三基色發光層、p型GaN層和透明電極層共同組成顯示單元，在顯示單元上設有控制區，在顯示單元之間設有引線區。在控制區內設有由電容器下極板和電容器上極板，以及同處于它們之間的絕緣層所構成的電容器；由工作TFT柵極、工作TFT溝道、工作TFT源極、工作TFT漏極以及絕緣層組成工作TFT；以及由控制TFT柵極、控制TFT溝道、控制TFT源極和控制TFT漏極以及絕緣層組成的控制TFT；在引線區內設有n型GaN層接地引線，工作TFT源極引線，控制TFT源極引線及控制TFT柵極引線。其中電容器下極板與n型GaN層接觸，n型GaN層接地引線（11）與電容器下極板連接；電容器上極板分別與工作TFT柵極及控制TFT漏極連接，工作TFT漏極與透明電極層連接，工作TFT源極與工作TFT源極引線連接，控制TFT源極與控制TFT源極引線連接，控制TFT柵極與控制TFT柵極引線連接；在各層金屬電極和不同層引線之間有絕緣層，在控制區及引線區上有鈍化保護層。

襯底材料可以是藍寶石單晶襯底或SiC單晶襯底。n型半導體層和p型半導體層是由不同摻雜濃度的p型或n型GaN外延薄膜組成，其中n型半導體層可摻入Si，p型半導體層可摻入Mg、Zn等。

三基色發光層是由紅、綠、藍三種厚度相當的發光層組成發光陣列，陣列的每個單元獨立發光。紅、藍、綠三種發光單元按照常規的三基色發光陣列的排布方式進行排布，以滿足彩色顯示的需要。發光層由單層的InGaN，AlInGaN，或AlGaInP等組成，或者由多層的InGaN，AlInGaN，或AlGaInP等，形成多量子阱結構。InGaN，AlInGaN，或AlGaInP的組份根據發光顏色的需要調節。也可在發光層下先生長緩沖層（buffer?layer），以實現發光層與n型層的晶格匹配。如通常的藍光LED中InGaN外延層，可發出純正的藍光；若生長出富In相（In-rich）的InGaN，則可得到較理想的綠光發射；而生長出AlInGaP，則可得到較理想的紅光發射。為實現發光層與下一層薄膜之間的晶格匹配，還可選擇在相應發光層生長之前選擇適當的緩沖層，如在AlInGaP生長前生長GaAs等緩沖層。透明電極層為原位生長的ITO、IZO或性質類似的透明電極材料。

電容器的下極板、上極板，工作TFT柵極、工作TFT漏極、工作TFT源極，控制TFT柵極、控制TFT漏極、控制TFT源極以及各種引線的材料為Mo、Au、Cu、Ag、Ni或Al等金屬中的一種或一種以上組成的合金，或者它們的搭配或組合。絕緣層和鈍化層可采用SiO_x、SiN_x或SiO_xN_y等絕緣材料。工作TFT溝道和控制TFT溝道層采用非晶硅（a-Si）、多晶硅（poly-Si）或者單晶硅（Si）等半導體材料。