專利名稱:多顏色的光輻射圖象顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及多顏色的光輻射圖象顯示裝置,尤其是具有整體一體化結(jié)構(gòu)的高解析度的圖象顯示裝置。
用于圖象的高解析度顯示的當(dāng)前的陰極射線管目前正發(fā)展為具有整體一體化結(jié)構(gòu)的圖象顯示裝置,其借助于半導(dǎo)體技術(shù)的生產(chǎn)步驟是可以進(jìn)行的并且因?yàn)榫哂忻黠@減少的器件數(shù)量也使得可以應(yīng)用在全新的范圍,例如具有彩色顯示的護(hù)目鏡或類似。固然發(fā)光二極管或類似的發(fā)光單一半導(dǎo)體器件可以滿足發(fā)光不同顏色的光,但是在生產(chǎn)高解析度的多彩色圖象顯示裝置時(shí)令有明顯的技術(shù)難度,因?yàn)橛糜谌t、綠和蘭的發(fā)光二極管不能通過單元化的外延技術(shù)實(shí)現(xiàn)?;谟糜谏a(chǎn)此類顯示器所需的大量的材料區(qū)別,在不同的發(fā)光的單一半導(dǎo)體器件中具有的基本材料GaAsP∶N、InGaAlP、InGaAlN這一點(diǎn)在技術(shù)難度上還沒有解決。目前,實(shí)際安裝不同的發(fā)光二極管芯片在支架上具有較高的費(fèi)用,并且通常只能達(dá)到較小范圍的解析度。
出自于John A.Van Raalte的矩陣電視顯示系統(tǒng)和電路問題,在用戶電子的IEEE論文集中,卷CE-21,NO.3,1975年8月,213-219頁,公知了多顏色的光輻射等離子圖象顯示裝置,其中UV光輻射的等離子元件可以與圖象照明物-磷相結(jié)合。由此公知了遠(yuǎn)視圖象顯示裝置,其中的二極管是以矩陣形式設(shè)置。
出自于C.Reuber,平面圖象罩以尼潑科夫版本的其他途徑,在遠(yuǎn)視和電影技術(shù)中,47年,Nr.4,1993年,231-242頁公知了氣體放電原理中的遠(yuǎn)視圖象再現(xiàn)裝置。與此相關(guān)地公知了用于全色再現(xiàn)的發(fā)光桔紅色的氙-氬混合氣物通過紫外線輻射產(chǎn)生的氣體混合,并且具有發(fā)光材料的UV必須轉(zhuǎn)換成基色RGB。
在DD0151828中公知了以此可見的UV光線,紫外線在一個(gè)合適的位置激光熒光材料。
在DE2820889C2中的熒光替換物是由鋁金屬的氧化物、稀土元素和磷組成,并且其應(yīng)用在陰極射線管中,以及將UV光線轉(zhuǎn)化為可見光的裝置中。
本發(fā)明的任務(wù)在于給出在技術(shù)上生產(chǎn)簡單的滿足開頭技術(shù)所述的多顏色發(fā)光圖象顯示裝置。
此任務(wù)通過權(quán)利要求1的圖象顯示裝置實(shí)現(xiàn)。
按照本發(fā)明該支架含有許多單獨(dú)的電子可控的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管,許多光可以相互分開的具有不同的發(fā)光材料的熒光元件產(chǎn)生半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管,其至少吸收半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管發(fā)出的光的一部分,其轉(zhuǎn)變并且發(fā)射出其他波長的可見光。
本發(fā)明的原理如下所述,半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管發(fā)光紫外光或蘭色波長范圍的光。發(fā)出紫外線波長范圍的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管尤其的優(yōu)點(diǎn)在于,它可以發(fā)光少的或明顯較少的可見的并以此甚至干擾的剩余輻射。替代發(fā)出紫外波長范圍的光可以應(yīng)用發(fā)出蘭光的半導(dǎo)體激光二極管或激光二極管。
特別的,支架上的熒光轉(zhuǎn)換元件可替換地具有基色的物質(zhì),其如此選擇,尤其在輻射紫外光時(shí),覆蓋了所有的可見光譜。由此尤其是用于發(fā)出基色紅、綠、蘭的熒光轉(zhuǎn)換元件ZnS∶Ag、ZnS∶Cu,Al以及ZnCoS∶Ag作為發(fā)光物質(zhì)。同樣也可以使用磷,例如YAG∶Ce和其他的稀有金屬摻雜的石榴石、硫化物、鋁合金或原硅酸鹽作為發(fā)光材料。
在使用發(fā)出紫外波長范圍的光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管的情況下,該熒光轉(zhuǎn)換元件可交替地配有三基色紅、綠、蘭的發(fā)光材料。在發(fā)出蘭光的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管的情況下,只需要用于熒光轉(zhuǎn)換元件的兩種基色綠和紅,因?yàn)榛m已經(jīng)由發(fā)光二極管或激光二極管發(fā)出。
本發(fā)明的特別簡單的實(shí)施例中,熒光轉(zhuǎn)換元件設(shè)在朝向半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管器件的支架的一側(cè)上。
優(yōu)點(diǎn)在于,透視的或者至少照透的支架通過藍(lán)寶石基體構(gòu)成。作為基體材料的優(yōu)點(diǎn)是使用長的藍(lán)寶石在較大的平面(典型的是盤的直徑為含有三個(gè)零或更多)上可以滿足經(jīng)濟(jì)性并且基于它的高機(jī)械性能也同時(shí)提供了所需要的機(jī)械性能。
在單一的顏色象素之間,尤其是在厚的支架之間的高清晰度的優(yōu)點(diǎn)是可以達(dá)到的,因半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管和熒光轉(zhuǎn)換元件位于支架的同一側(cè)。在此情況下,該支架也是由不透視的材料組成和/或具有完全平面的鏡面層,該支架能夠減少設(shè)有應(yīng)用的光功率的損耗部分。在透明支架的情況下,該鏡面層有利地位于支架的背側(cè),也位于朝向熒光轉(zhuǎn)換元件的支架一側(cè)上。
在本發(fā)明的一個(gè)特別有利的實(shí)施例中,位于支架同一側(cè)的熒光轉(zhuǎn)換元件和發(fā)光二極管含有一個(gè)由透明或至少照透材料構(gòu)成的接觸層。在此情況下,一般方式的透視連結(jié)線只覆蓋了用于半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管的一部分連接范圍。為了擴(kuò)大電流并以此實(shí)現(xiàn)的電流的最佳耦合作為透視的或者至少照透的接觸層。熒光轉(zhuǎn)換元件的顏色材料有利地直接位于透明接觸層上,或者也位于中間層上或者嵌入特殊的連接物質(zhì)中。
另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是整體一體化的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管的基本材料含有氮化鎵GaN或其衍生物,例如InGaN或AlGaN。因?yàn)榘雽?dǎo)體材料GaN也應(yīng)用在功率電子技術(shù)中,所以這種結(jié)構(gòu)同時(shí)也能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)線驅(qū)動(dòng)電路或電子控制電路的集成化。
再一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是在支路上或中構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管含有由半導(dǎo)體材料構(gòu)成的片序例,尤其是由GaxIn1-xN或GaxAl1-xN構(gòu)成的活性層的層序列,其發(fā)出的電磁波的范圍小于或等于480nm,尤其是小于或等于370nm,其中,該熒光轉(zhuǎn)換元件發(fā)出發(fā)光二極管或激光二極管的第一波譜范圍的輻射,第一波長范圍的輻射又轉(zhuǎn)換為第二波長范圍的輻射。這例如稱為,該熒光轉(zhuǎn)換元件選擇性地吸收從發(fā)光二極管發(fā)出的輻射并且在長波范圍(第二波長范圍)發(fā)出。理想的方式是從發(fā)光二極管發(fā)出的輻射在波長小于370nm的情況下含有輻射最大值。本發(fā)明的圖象顯示裝置的尤其有利之處在于,由熒光轉(zhuǎn)換產(chǎn)生的波長波譜和以此輻射光的顏色并不與流過半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管的工作電流強(qiáng)度有關(guān)。這尤其明確顯示了半導(dǎo)體器件的環(huán)境溫度和以已知的方式該工作電流強(qiáng)度強(qiáng)烈地變化。尤其具有半導(dǎo)體的發(fā)光二極管在GaN基體上也相應(yīng)地敏感。另外,本發(fā)明的圖象顯示裝置只需要一個(gè)控制電壓并且以此只需要一個(gè)控制電路裝置,所以能夠達(dá)到很小的器件費(fèi)用。
在本發(fā)明的圖象顯示裝置的有利改進(jìn)中,熒光轉(zhuǎn)換元件或者其他的器件部分周圍的輻射透過元件附加產(chǎn)生光可控的粒子,即所謂的擴(kuò)散。以此有利地優(yōu)化了圖象顯示裝置的顏色疊合和輻射特性。
在支架上或中構(gòu)成的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管所發(fā)出的紫外光的波長小于或等于370nm。此處并不需要通過熒光轉(zhuǎn)換裝置完全轉(zhuǎn)換紫外光,因?yàn)樽贤饩€的一部分并沒有引起可見光譜的顏色改變。一般來說,通過紫外透視層漆的密封或通過把圖象顯示裝置安在玻璃盤后面,所發(fā)射的紫外光的保留部分可以簡單地濾掉。
本發(fā)明的特點(diǎn),優(yōu)點(diǎn)和有利之處通過下面的實(shí)施例的描述給出。圖為
圖1發(fā)出高解晰度的多顏色光的圖象顯示裝置,即所謂的真彩色顯示器的示意性描述,圖2真彩色顯示器的另一實(shí)施例的示意性斷面圖,其中,發(fā)光二極管和熒光轉(zhuǎn)換元件都位于全平面封閉的支架的同一側(cè)上。
圖1和圖2所示的圖象顯示裝置含有一個(gè)整體一體化的裝置1,即所謂的矩陣,其由透視的或者至少照透的較大面積的藍(lán)寶石基體的支架構(gòu)成,通過典型的三個(gè)零或更多的盤直徑可以滿足經(jīng)濟(jì)要求,由GaN基本材料組成的半導(dǎo)體光源通過多個(gè)矩陣形式設(shè)在支架2上,電子的單獨(dú)可控的光源設(shè)在發(fā)出紫外光的光導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管4內(nèi),以此構(gòu)成每一個(gè)n導(dǎo)電區(qū)域3A和P導(dǎo)電區(qū)域3B,以及具有不同顏色的發(fā)光材料的大量的熒光轉(zhuǎn)換元件5、6、7,其接收從半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管4在紫外光范圍發(fā)出的光8,其轉(zhuǎn)化為可視光9并且示意性描述在橫向于藍(lán)寶石支架2的方向上。在所示的實(shí)施例中,每一個(gè)熒光轉(zhuǎn)換元件5具有基色紅的發(fā)光材料,每一個(gè)熒光轉(zhuǎn)換元件6具有基色綠的發(fā)光材料,而每一個(gè)熒光轉(zhuǎn)換元件7具有基色蘭的發(fā)光材料。熒光轉(zhuǎn)換元件5、6、7的三重線表現(xiàn)了圖象顯示裝置的象點(diǎn),以此構(gòu)成了全彩色圖象的輻射,以已知的方式借助于三基色的合適發(fā)光材料可以表現(xiàn)所有的可視光譜。通過優(yōu)選應(yīng)用的基色紅、綠和蘭也能自動(dòng)實(shí)現(xiàn)其它合適的基色,而設(shè)有應(yīng)用本發(fā)明的基本原理。發(fā)出三基色紅、綠、蘭的熒光轉(zhuǎn)換元件5、6、7的顏色材料的合適材料例如是ZnS∶Ag、ZnS∶Cu、Al和ZnCdS∶Ag。
發(fā)出紫外波長范圍的半導(dǎo)體二極管4含有借助于已知的半導(dǎo)體技術(shù)生產(chǎn)工序直接在支架2的一側(cè)的條帶形的列10,其由n摻雜的GaN構(gòu)成,其上形成有pn過渡區(qū)以及產(chǎn)生紫外光的區(qū)域11,其由p摻雜的GaN材料12構(gòu)成以形成行結(jié)構(gòu)。每一個(gè)發(fā)光二極管或激光二極管4的電子控制通過金屬的列導(dǎo)線13和行導(dǎo)線14以導(dǎo)軌形式實(shí)現(xiàn),其通過已知的半導(dǎo)體技術(shù)結(jié)構(gòu)和生產(chǎn)方式形成,為了控制每一個(gè)圖象點(diǎn),列和行的地址信號(hào)是從控制電路(未詳細(xì)描述)提供。
每一個(gè)熒光轉(zhuǎn)換元件能例如由透明的樹脂或硅、熱塑料或硬塑料制成,其具有合適的有機(jī)或無機(jī)的顏色材料。有利的方式是以簡單的方式分開在樹脂中的無機(jī)發(fā)光材料。熒光轉(zhuǎn)換元件5、6、7在恒定的強(qiáng)度中并且以相同的基面有利地通過移動(dòng)擠壓或其它經(jīng)濟(jì)的方式裝在支架2上。
在圖1的實(shí)施例中,半導(dǎo)體發(fā)光二極管4和熒光轉(zhuǎn)換元件5、6、7位于板形支架2的兩側(cè)。該支架是由透視或至少照透的材料如藍(lán)寶石構(gòu)成。
在圖2的實(shí)施例中,發(fā)光二極管4和熒光轉(zhuǎn)換元件5設(shè)在支架的同一側(cè)。這種結(jié)構(gòu)的首先優(yōu)點(diǎn)是,當(dāng)每一個(gè)顏色象素之間的解晰度例如沒有足夠建立在厚的支架基礎(chǔ)上。在此情況下每一個(gè)發(fā)光二極管4的p摻雜區(qū)域的電連接的行線14只覆蓋了上面的一部分。為了擴(kuò)大電流,透明的接觸層15是由導(dǎo)電材料構(gòu)成,其覆蓋每一個(gè)發(fā)光二極管4的P摻雜區(qū)域3B。在接觸層15上設(shè)有熒光轉(zhuǎn)換元件5,此處的實(shí)施例中的顏色材料16直接位于接觸層16上并且覆蓋有透明的覆蓋層17。用于導(dǎo)電的透明接觸層15的材料例如含有氧化銦;替換的,接觸層15也可以由厚的透視的金層組成。有利地,該顏色材料也可以嵌入到塑料樹脂或類似合適的材料中,該材料覆蓋了接觸層15(和可能情況下的行導(dǎo)線14的較小部分)。
也為了利用下面的發(fā)射層,該支架2的背側(cè)在較大面積上含有鏡面層18。
參考符號(hào)表1 整體的一體化結(jié)構(gòu)2 支架3A n摻雜區(qū)域3B p摻雜區(qū)域4 半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管5、6、7 熒光轉(zhuǎn)換元件8 發(fā)出的光9 可見的光10 列11 pn過渡區(qū)12 GaN材料13 列導(dǎo)線14 行導(dǎo)線15 接觸層16 顏色材料17 覆蓋層18 鏡面層
權(quán)利要求
1.發(fā)出多顏色光的圖象顯示裝置,其特征在于,含有支架(2),在其上或其中形成有大量的分別電子可控的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(4)或激光二極管(3),其中,半導(dǎo)體發(fā)光二極管(4)或激光二極管(3)設(shè)有大量的光學(xué)相互通過不同顏色的發(fā)光材料分開的熒光轉(zhuǎn)換元件(5、6、7),其分別至少吸收半導(dǎo)體發(fā)光二極管(4)或激光二極管所發(fā)出的光(8)的一部分,其轉(zhuǎn)換并且輻射另一波長的可見光。
2.如權(quán)利要求1的圖象顯示裝置,其特征在于,該半導(dǎo)體發(fā)光二極管(4)或激光二極管發(fā)出紫外或蘭色波長范圍的光。
3.如權(quán)利要求1到2之一的圖象顯示裝置,其特征在于,在支架(2)之上或之中的熒光轉(zhuǎn)換元件(5、6、7)依次具有至少兩種基色紅和綠或三基色紅、綠和蘭的發(fā)光材料。
4.如權(quán)利要求3的圖象顯示裝置,其特征在于,發(fā)出三基色紅、綠、蘭的熒光轉(zhuǎn)換元件(5、6、7)的顏色材料使用為ZnS∶Ag、ZnS∶Cu、Al以及ZnCdS∶Ag。
5.如權(quán)利要求1到4之一的圖象顯示裝置,其特征在于,支架之上或之中的基礎(chǔ)材料含有整體一體化的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管(3)GaN。
6.如權(quán)利要求1到5之一的圖象顯示裝置,其特征在于,該支架(2)是透明的或至少照透的結(jié)構(gòu),并且熒光轉(zhuǎn)換元件(5、6、7)設(shè)在朝向半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管(4)的支架(2)的一側(cè)上。
7.如權(quán)利要求1到5之一的圖象顯示裝置,其特征在于,該熒光轉(zhuǎn)換元件(5、6、7)如同半導(dǎo)體發(fā)光二極管(4)或激光二極管一樣設(shè)在支架(2)的同一側(cè)上,并且含有透視的或至少照透的導(dǎo)電的用于單獨(dú)電可控的半導(dǎo)體發(fā)光二極管(4)或激光二極管的接觸層(15)。
8.如權(quán)利要求1到7之一的圖象顯示裝置,其特征在于,該支架(2)是較大面積的鏡面。
9.如權(quán)利要求1到8之一的圖象顯示裝置,其特征在于,較大數(shù)量的支架(2)上的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管(4)以行和列的方式設(shè)置并且是電可控的。
全文摘要
本發(fā)明涉及高解晰度的發(fā)出多顏色光的具有整體一體化結(jié)構(gòu)(1)的圖象顯示裝置。該結(jié)構(gòu)(1)含有透視的或者至少照透的支架(2),在其一側(cè)上設(shè)有優(yōu)選發(fā)出紫外波長范圍的半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管(3),其中,在支架(2)上含有大量光學(xué)可分的配屬于半導(dǎo)體發(fā)光二極管或者激光二極管(3)的熒光轉(zhuǎn)換元件(5、6、7),其具有預(yù)先確定顏色的發(fā)光物質(zhì),其接收的從半導(dǎo)體發(fā)光二極管或激光二極管發(fā)出的紫外波長范圍的光(8)轉(zhuǎn)換并且輻射出可見光(9)。
文檔編號(hào)H04N9/30GK1212069SQ97192405
公開日1999年3月24日 申請(qǐng)日期1997年10月24日 優(yōu)先權(quán)日1996年10月31日
發(fā)明者R·阿韋爾貝克, H·圖斯 申請(qǐng)人:西門子公司