具有波長轉(zhuǎn)換層的led顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及微型LED器件。更具體地，本發(fā)明的實施例涉及一種用于將微型LED器件集成到具有可調(diào)諧的顏色發(fā)射光譜的襯底上的方法和結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002] 量子點是可被調(diào)諧成在整個可見光譜和紅外光譜中發(fā)射光的半導(dǎo)體納米晶體。由 于尺寸小到lnm到100nm，更典型地為lnm到20nm，因此量子點顯示與對應(yīng)塊體材料那些光 學(xué)屬性不同的獨特光學(xué)屬性。光發(fā)射的波長并且因此顏色強(qiáng)烈依賴于量子點的尺寸。對 于示例性硒化鎘（CdSe)量子點，可將光發(fā)射從5nm直徑的量子點的紅色區(qū)域逐漸調(diào)諧到 1.5nm量子點的紫色區(qū)域。通常存在用于量子點（QD)激勵的兩種方案。一種方案使用光激 勵，并且另一種方案使用直接電激勵。
[0003] -種所提出的量子點具體實施是集成到液晶顯示器（LCD)面板的背光中。用于 LCD面板的當(dāng)前的白色發(fā)光二極管（LED)背光技術(shù)利用多個藍(lán)色發(fā)光LED芯片上方的摻雜 鈰的YAG:Ce(釔鋁石榴石）下轉(zhuǎn)換熒光體層。組合來自LED芯片的藍(lán)光和來自YAG:Ce熒光 體的寬譜黃光發(fā)射得到了接近白色的光。已提出利用量子點的共混物來替代YAG:Ce熒光 體以實現(xiàn)白色背光。美國專利8, 294, 168描述了在封裝上方布置量子點密封封裝，包括邊 緣型背光單元光源模塊中的一排光發(fā)射設(shè)備。光源模塊被定位在LED顯示面板的邊緣處， 使其通過LED顯示面板后的導(dǎo)光板的側(cè)表面發(fā)光，其中光朝LCD顯示面板被反射。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明公開了一種具有一個或多個波長轉(zhuǎn)換層和冗余方案的顯示面板。在一個 實施例中，顯示面板包括顯示器襯底，該顯示器襯底包括像素陣列，其中每個像素包括多個 子像素，并且每個子像素針對不同的發(fā)射光譜而設(shè)計。例如，此類配置可以是紅-綠-藍(lán) (RGB)像素，該RGB像素包括針對紅光發(fā)射設(shè)計的子像素、針對綠光發(fā)射設(shè)計的子像素和針 對藍(lán)光發(fā)射而設(shè)計的子像素。在每個子像素內(nèi)安裝微型LED器件對陣列，以形成冗余方案， 并且包括熒光體顆粒的波長轉(zhuǎn)換層陣列形成于微型LED器件對陣列上方。示例性熒光體顆 粒包括量子點以及由于其組分不能成為量子點而表現(xiàn)出發(fā)光性的顆粒。示例性微型LED器 件可具有1μm-100μm的最大值。波長轉(zhuǎn)換層陣列可包括多組波長轉(zhuǎn)換層，其中每組波長 轉(zhuǎn)換層被設(shè)計成發(fā)射不同的顏色發(fā)射光譜。不同組的波長轉(zhuǎn)換層可被分隔到不同的子像素 中。例如，在RGB像素布置中，不同組的波長轉(zhuǎn)換層可被設(shè)計用于紅光發(fā)射、綠光發(fā)射和藍(lán) 光發(fā)射，并將其分別分隔到紅光發(fā)射子像素、綠光發(fā)射子像素和藍(lán)光發(fā)射子像素中。
[0005] 在一些實施例中，波長轉(zhuǎn)換層不形成于每個微型LED器件上方。例如，一些微型 LED器件可以是"裸露"的，并且不需要利用波長轉(zhuǎn)換層來轉(zhuǎn)換微型LED器件的發(fā)射光譜。 微型LED器件可全都具有相同的顏色發(fā)射光譜，或者微型LED器件陣列可包括被設(shè)計成發(fā) 射不同的顏色發(fā)射光譜的多組微型LED器件，其中不同的微型LED器件組被分隔到不同的 子像素中。微型LED器件顏色發(fā)射光譜和波長轉(zhuǎn)換層光譜的各種組合是可用的。例如，作 為形成具有冗余對的RGB像素布置的幾種方式中的一種方式的實例，像素可包括紅色子像 素中的一對"裸露"的紅光微型LED器件、綠色子像素中的藍(lán)色微型LED器件上方的綠色發(fā) 光波長轉(zhuǎn)換層，以及藍(lán)色子像素中的"裸露"的藍(lán)光微型LED器件。
[0006] 也可改變波長轉(zhuǎn)換層的尺寸和形狀。在一些實施例中，每個波長轉(zhuǎn)換層形成于僅 單個微型LED器件上方。每個波長轉(zhuǎn)換層還可形成于子像素中的微型LED器件冗余對的兩 個微型LED器件上方。波長轉(zhuǎn)換層可采用圓頂形狀配置，諸如半球形外表面，并可縮窄或平 坦化。波長轉(zhuǎn)換層還可采用細(xì)長形狀，諸如細(xì)長圓頂形狀。光分布層可形成于對應(yīng)的微型 LED器件和波長轉(zhuǎn)換層之間。在一些實施例中，光分布層是光管形式的，可以大于光分布層 的厚度的橫向長度或?qū)挾葋肀碚?。每個光管可跨越單個子像素或多個子像素。例如，每個 光管可跨越不多于一個子像素以及被安裝在子像素內(nèi)的微型LED器件對。例如，每個光管 可跨越多于一個子像素以及被安裝在多于一個子像素內(nèi)的微型LED器件對。每個光管可跨 越對應(yīng)像素內(nèi)的所有多個子像素以及被安裝在像素的多個子像素內(nèi)的微型LED器件對。
[0007] 可在每個子像素內(nèi)形成反射堤層，其中每個反射堤層可從襯底內(nèi)的工作電路被獨 立尋址。例如，顯示器襯底可以是薄膜晶體管襯底?？稍陲@示器襯底上或內(nèi)形成接地線。可 形成一個或多個頂部電極層以將微型LED器件對陣列電連接到接地線。在一個實施例中， 第一頂部電極層將一對微型LED器件中的第一微型LED器件連接到接地線，并且獨立的頂 部電極層將該對中的第二微型LED器件連接到接地線。在一個實施例中，微型LED器件不 規(guī)則部件在微型LED器件對陣列內(nèi)。示例性不規(guī)則部件可以是缺失、缺陷或受污染的微型 LED器件，并且可在多個不規(guī)則部件上方形成鈍化層，以使它們與一個或多個頂部電極層電 絕緣，該頂部電極層形成于不規(guī)則部件正上方或被調(diào)節(jié)，使得它們不形成于不規(guī)則部件正 上方。可在與多個微型LED器件不規(guī)則部件對應(yīng)的子像素內(nèi)形成修復(fù)微型LED器件。
【附圖說明】
[0008] 圖1A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的有源矩陣顯示面板的示意性頂視圖圖示。
[0009] 圖1B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在轉(zhuǎn)移一對微型LED器件之前沿線X-X和Y-Y截 取的圖1A的有源矩陣顯示面板的示意性側(cè)視圖圖示。
[0010] 圖1C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在轉(zhuǎn)移一對微型LED器件之后沿線X-X和Y-Y截 取的圖1A的有源矩陣顯示面板的示意性側(cè)視圖圖示。
[0011] 圖1D是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在轉(zhuǎn)移一對微型LED器件之后沿線X-X和Y-Y截 取的類似于圖1A的有源矩陣顯示面板的示意性側(cè)視圖圖示。
[0012]圖2A-圖2D是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED 器件的布置的等軸視圖圖示。
[0013]圖3A-圖3C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED 器件的布置的等軸視圖圖示，該子像素具有在單獨的微型LED器件上方形成的獨立波長轉(zhuǎn) 換層。
[0014]圖4A-圖4C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED 器件的布置的等軸視圖圖示，該子像素具有在微型LED器件上方形成的單個波長轉(zhuǎn)換層。
[0015]圖5是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED器件的布 置的等軸視圖圖示，該子像素具有在反射堤結(jié)構(gòu)和微型LED器件上方形成的單個波長轉(zhuǎn)換 層。
[0016] 圖6A-圖6C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED 器件的布置的等軸視圖圖示，該子像素具有在微型LED器件上方形成的細(xì)長圓頂形波長轉(zhuǎn) 換層。
[0017] 圖7A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED器件的 布置的等軸視圖示，該子像素具有在微型LED器件上方形成的單個細(xì)長圓頂形波長轉(zhuǎn)換 層。
[0018] 圖7B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的被安裝在子像素的反射堤層內(nèi)的微型LED器件的 布置的等軸視圖圖示，該子像素具有在反射堤結(jié)構(gòu)和微型LED器件上方形成的單個細(xì)長圓 頂形波長轉(zhuǎn)換層。
[0019] 圖8A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括形成于多個子像素上方的細(xì)長圓頂形波長轉(zhuǎn) 換層的像素的等軸視圖圖示。
[0020] 圖8B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括形成于多個子像素上方的細(xì)長圓頂形波長轉(zhuǎn) 換層和形成于單個子像素上方的細(xì)長圓頂形波長轉(zhuǎn)換層的像素的等軸視圖圖示。
[0021] 圖9A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的多個微型LED器件周圍的光管和光管上方的波長 轉(zhuǎn)換層的組合視圖圖示。
[0022] 圖9B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的一對微型LED器件周圍的光管和光管上方的波長 轉(zhuǎn)換層的橫截面?zhèn)纫晥D圖示。
[0023] 圖9C-圖9D是根據(jù)本發(fā)明的實施例的一對微型LED器件周圍的漸縮光管和漸縮 光管上方的波長轉(zhuǎn)換層的橫截面?zhèn)纫晥D圖示。
[0024] 圖10A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的一對微型LED器件周圍的光管和該對微型LED器 件上方的一對反射層的組合視圖圖示。
[0025] 圖10B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的波長轉(zhuǎn)換層和光管上方的一對反射層的橫截面 側(cè)視圖圖示。
[0026] 圖10C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光管上方和波長轉(zhuǎn)換層下方的一對反射層的橫 截面?zhèn)纫晥D圖示。
[0027] 圖10D是根據(jù)本發(fā)明的實施例的一對微型LED器件周圍的光管和該對微型LED器 件上方的一對反射層的組合視圖圖示。
[0028] 圖10E是根據(jù)本發(fā)明的實施例的波長轉(zhuǎn)換層和光管上方的一對反射層的橫截面 側(cè)視圖圖示。
[0029] 圖10F是根據(jù)本發(fā)明的實施例的光管上方和波長轉(zhuǎn)換層下方的一對反射層的橫 截面?zhèn)纫晥D圖示。
[0030] 圖11A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括多個微型LED器件和該多個微型LED器件上 方的多個光管和波長轉(zhuǎn)換層的顯示器的組合視圖圖示。
[0031] 圖11B-圖11E是根據(jù)本發(fā)明的實施例的像素的示意性側(cè)視圖圖示。
[0032] 圖11F是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括多個微型LED器件和多個微型LED器件周圍 的多個光管和波長轉(zhuǎn)換層的顯示器的組合視圖圖示。
[0033] 圖11G-圖11J是根據(jù)本發(fā)明的實施例的像素的示意性側(cè)視圖圖示。
[0034] 圖12A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的反射堤結(jié)構(gòu)上方的光管和波長轉(zhuǎn)換層的橫截面 側(cè)視圖圖示。
[0035] 圖12B是與圖12A中的橫截面?zhèn)纫晥D正交的橫截面?zhèn)纫晥D圖示，該橫截面?zhèn)纫晥D 示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在一對微型LED器件上方形成的頂部電極層。
[0036] 圖12C是與圖12A中的橫截面?zhèn)纫晥D正交的橫截面?zhèn)纫晥D圖示，該橫截面?zhèn)纫晥D 示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在一對微型LED器件上方形成的一個或多個頂部電極層。
[0037] 圖12D是與圖12A中的橫截面?zhèn)纫晥D正交的橫截面?zhèn)纫晥D圖示，該橫截面?zhèn)纫晥D 示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在多個微型LED器件上方形成的頂部電極層。
[0038] 圖12E是與圖12A中的橫截面?zhèn)纫晥D正交的橫截面?zhèn)纫晥D圖示，該橫截面?zhèn)纫晥D 示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的在一對微型LED器件上方形成的一個或多個頂部電極層。
[0039] 圖12F是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在多個反射堤結(jié)構(gòu)內(nèi)具有頂部觸件和底部觸件 的多個微型LED器件以及多個微型LED器件上方的光管和波長轉(zhuǎn)換層的橫截面?zhèn)纫晥D圖 不。
[0040] 圖13A-圖13B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在反射堤結(jié)構(gòu)內(nèi)具有底部觸件的多個微 型LED器件以及多個微型LED器件上方的光管和波長轉(zhuǎn)換層的橫截面?zhèn)纫晥D圖示。
[0041] 圖13C是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在多個反射堤結(jié)構(gòu)內(nèi)具有底部觸件的多個微型 LED器件以及多個微型LED器件上方的光管和波長轉(zhuǎn)換層的橫截面?zhèn)纫晥D圖示。
[0042] 圖14A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于在子像素之間的黑矩陣和微型LED器件上方 施加波長轉(zhuǎn)換層的單側(cè)方式的圖示。
[0043] 圖14B是根據(jù)本發(fā)明的實施例的用于在子像素之間的黑矩陣和微型LED器件上方 施加波長轉(zhuǎn)換層的上壓下方式的圖示。
[0044] 圖15是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在包括各種配置的微型LED器件陣列上方形成的 頂部電極層的頂部示意圖圖示。
[0045] 圖16是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在包括各種配置的微型LED器件陣列上方形成的 多個獨立頂部電極層的頂部示意圖圖示。
[0046] 圖17是根據(jù)本發(fā)明的實施例的在包括各種配置的微型LED器件陣列上方形成的 多個獨立頂部電極層的頂部示意圖圖示。
[0047] 圖18是根據(jù)本發(fā)明的實施例的劃線頂部電極層的頂部示意圖圖示。
[0048] 圖19是根據(jù)本發(fā)明的實施例的劃線底部觸件層的頂部示意圖圖示。
[0049] 圖20是根據(jù)本發(fā)明的實施例的包括冗余和修復(fù)部位配置的智能像素顯示器的頂 部示意圖圖示。
[0050] 圖21是根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示系統(tǒng)的示意圖圖示。
【具體實施方式】
[0051] 本發(fā)明的實施例描述了一種顯示器，其中顯示器襯底包括像素陣列，其中每個像 素包括多個子像素，并且像素內(nèi)的每個子像素針對不同的顏色發(fā)射光譜而設(shè)計。該顯示器 包括微型LED器件對陣列，其中一對微型LED器件被安裝在每個子像素內(nèi)。包括熒光體顆 粒的波長轉(zhuǎn)換層陣列被形成在微型LED器件對陣列上方。在一個實施例中，波長轉(zhuǎn)換層包 括聚合物或玻璃基體以及基體內(nèi)的熒光體顆粒（例如，由于其尺寸而表現(xiàn)出發(fā)光性的量子 點，以及由于其成分而表現(xiàn)出發(fā)光性的顆粒）的分散體。這樣，可將光發(fā)射精確地調(diào)諧到顏 色光譜中的特定顏色，該顏色光譜改善的色域。此外，可將根據(jù)本發(fā)明的實施例的對微型LED器件的結(jié)合用于將基于晶片的LED器件的性能、效率和可靠性與薄膜電子器件的高產(chǎn) 出率、低成本、混合材料組合，以用于照明應(yīng)用和顯示應(yīng)用。在美國專利申請8, 426, 227、美 國公開2013/0126081、美國專利申請13/458, 932、美國專利申請13/711，554和美國專利申 請13/749, 647中描述了可用于本發(fā)明的一些實施例的示例性微型LED器件，上述所有專利 申請以引用方式并入本文。該微型LED器件在光發(fā)射方面可以是高效的并且與10英寸對 角IXD顯示器或OLED顯示器為5瓦-10瓦相比消耗極少的功率（例如，對于10英寸的對 角顯示器而言為250mW)，使得能夠減小結(jié)合微型LED器件和波長轉(zhuǎn)換層的示例性顯示面板 的功率消耗。
[0052] 在一個方面，本發(fā)明的實施例提供了一種配置，該配置允許不同發(fā)射光譜的熒光 顆粒彼此獨立，同時仍然提供觀看者感知到的良好的顏色混合。在每個子像素中將熒光體 顆粒彼此分開可防止從用于發(fā)射不同光譜的熒光體顆粒發(fā)射的光的二次吸收（例如，發(fā)紅 光的熒光體顆粒吸收發(fā)綠光的熒光體顆粒發(fā)射的綠光）。這樣可提高效率并且減少不期望 的色移。在根據(jù)本發(fā)明的實施例的微型LED器件系統(tǒng)中，不同的顏色發(fā)射區(qū)域（例如，子像 素）之間的空間顏色分離可足夠?。ɡ纾笾?00 μπι或更?。┒鴮⒉粫蝗搜鄹兄?。 這樣，"微型"LED器件的尺度使得能夠在人眼感知不到空間顏色分離的相鄰微型LED器件 或子像素之間布置間距足夠?。ɡ?，大致100 μπι或更小）的微型LED器件、光分布層和 包括熒光體顆粒的波長轉(zhuǎn)換層。在此類配置中，可避免通常與非微型LED器件系統(tǒng)相關(guān)聯(lián) 的光源的空間不均勻顏色。
[0053] 在另一方面，本發(fā)明的實施例描述了一種形成于一個或多個微型LED器件上方的 光分布層，該光分布層允許從微型LED器件發(fā)射的光在進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換層之前擴(kuò)散開，并且 還降低了進(jìn)入波長轉(zhuǎn)換層（和濾色器）中的光的光密度。擴(kuò)散光可實現(xiàn)在透明光分布層上 方形成來自波長轉(zhuǎn)換層的更均勻的發(fā)射。因此，減小光密度可減少波長轉(zhuǎn)換層中的熒光體 顆粒的熱劣化，從而延長光發(fā)射設(shè)備的壽命。這還可提高波長轉(zhuǎn)換層中的熒光體顆粒的顏 色轉(zhuǎn)換的機(jī)會，而無需提高波長轉(zhuǎn)換層中的熒光體顆粒的體積加載。擴(kuò)散光并降低光密度 還可減少被微型LED器件吸收的來自波長轉(zhuǎn)換層的背反射量和發(fā)射量。根據(jù)本發(fā)明的實 施例，包括光分布層可增加總的光發(fā)射、提高發(fā)射均勻性、并提高顯示器的顏色光譜的銳利 度。
[0054] 在另一方面，本發(fā)明的實施例描述了可提高微型LED器件、包括微型LED器件的像 素或子像素的填充因子的光管配置?？蓪⒒诰腖ED器件表征為點源，其中光發(fā)射占 據(jù)很小區(qū)域，并具有集中的輸出。如果基于晶片的LED器件固定得足夠分散使得它們能夠 被人眼感知到（例如，大致100 μ m或更大），則從各個LED器件發(fā)射的光可能被感知成小 點。根據(jù)本發(fā)明的實施例描述的光管配置可被用于提高微型LED器件、包括微型LED器件 的像素或子