【技术实现步骤摘要】
本公开一般涉及发光二极管(led)显示装置，更具体地，涉及用于发射具有高亮度和微米级像素大小的不同颜色光的led半导体器件的系统和制造方法。
技术介绍
1、随着近年来迷你led和微型led技术的开发，诸如增强现实(ar)、虚拟现实(vr)、投影、平视显示器(hud)、移动设备显示器、可穿戴设备显示器和车载显示器之类的消费者设备和应用需要具有改进的分辨率和亮度的led面板。例如，集成在护目镜内并定位靠近佩戴者眼睛的ar显示器可以具有如指甲大小的尺寸，同时仍然要求hd(1280x720像素)或更高的清晰度。许多电子设备要求一定的像素大小、相邻像素之间的一定距离、一定亮度和led面板的一定视角。通常，在尝试在小型显示器上实现最大分辨率和亮度时，同时保持分辨率和亮度要求是具有挑战性的。相反，在某些情况下，像素大小和亮度难以同时得到平衡是因为它们具有大致相反的关系。例如，每个像素获得高亮度会导致其分辨率低下。或者，获得高分辨率会使亮度下降。
2、通常，至少红色、绿色和蓝色被叠加以再现广泛的颜色。在一些情况下，为了在像素区域内包括至少红色、绿色和蓝色，独立的单色led被制备在像素区域内的不同的非重叠区域上。现有技术面临当相邻led之间的距离确定时提升每个像素内的有效照明面积的挑战。另一方面，当单个led照明面积确定时，进一步提高led面板的整体分辨率会是困难的任务，因为不同颜色的led必须占据其在单个像素内的指定区域。
3、有源矩阵液晶显示器(lcd)和有机发光二极管(oled)显示器与薄膜晶体管(tft)技术的结合
4、然而，传统的lcd显示器具有光效率低的缺点，导致高功耗和有限的电池运行时间。虽然有源矩阵有机发光二极管(amoled)显示面板通常比lcd面板消耗更低的功率，而amoled显示面板仍然是电池供电设备中的主要功率消耗器件。为了延长电池寿命，需要减小显示面板的功耗。
5、传统的无机半导体发光二极管(led)已经表现出优异的光效率，这使得有源矩阵led显示器对于电池供电设备而言更可取。驱动电路和发光二极管(led)阵列被用来控制数以百万计的像素，在显示器上呈现图像。单色显示面板和全彩色显示面板均可以根据各种制造方法来生产。
6、然而，数千甚至数百万个微型led与像素驱动电路阵列的集成很有挑战性。各种制造方法被提出。在一种方法中，控制电路被制备在一块基板上并且led被制备在单独的基板上。led被转移到中间基板，原始基板被移除。然后，中间基板上的led被拾取并依次将一个或几个安置在具有控制电路的基板上。然而，这种制造工艺是低效、昂贵且不可靠的。此外，不存在现成的用于大规模转移微型led的生产工具。因此，必须开发新的工具。
7、在另一种方法中，带原有基板的整个led阵列与控制电路对齐并利用金属键合方式键合到该控制电路。制备有led的基板保留在最终产品中，这可能会导致光串扰。另外，两个不同的基板之间的热失配在键合界面处产生应力，这可能导致可靠性问题。此外，与单色显示面板相比，多色显示面板通常需要更多的led、以及在不同基板材料上生长不同颜色的led，从而使传统的生产过程变得更加复杂和低效。
8、显示技术在当今商业电子设备中变得越来越流行。这些显示面板被广泛用于诸如液晶显示电视(lcd tv)和有机发光二极管电视(oled tv)之类的固定大屏幕中以及诸如个人笔记本电脑、智能电话、平板电脑和可穿戴电子设备之类的便携式电子设备中。固定式大屏幕技术的发展方向是实现大视角以便适应且能够使多个观众从各种角度看到屏幕。例如，诸如超扭曲向列(stn)和薄膜补偿超扭曲向列(fstn)之类的各种液晶材料已经被开发，以实现在显示面板中所有像素光源的大视角。
9、然而，大多数便携式电子设备被设计主要用于单个用户，且这些便携式设备的屏幕取向应调整为用于相应用户的最佳视角而不是适应多个观众的大视角。例如，对于用户的合适的视角可以垂直于屏幕表面。在这种情况下，与固定的大屏幕相比，以大视角发出的光大部分被浪费。另外，大视角会引发在公共区域中使用便携式电子设备的隐私问题。
10、另外，在基于诸如液晶显示器(lcd)、数字镜像设备(dmd)、和硅基液晶(lcos)之类的被动成像设备的常规投影系统中，被动成像设备本身不发光。具体地，通过光学调制从光源发出的平行光，例如，由lcd面板以像素级发射或由dmd面板以像素级反射光的一部分，传统的投影系统得以投影图像。然而，没有被发射或反射的那部分光就丢失了，这降低了投影系统的效率。此外，为了提供平行光，需要复杂的照明光学部件来收集所述光源发射的发散的光。照明光学部件，不仅使系统体积庞大，而且引入额外的光损失到系统中，这进一步影响了系统的性能。在传统的投影系统中，由光源产生的照明光通常只有小于10％用于形成投影图像。
11、由半导体材料制成的发光二极管(led)可以用在单色或全彩色显示器中。在采用led的电流显示器中，led通常用作光源，以提供由例如lcd或dmd面板进行光学调制的光。即，由led发射的光自身不形成图像。也对包括多个led管芯作为成像器件的led面板的led显示器进行了研究。在这样的led显示器中，led面板是自发射的成像设备，其中每个像素可以包括一个led管芯(单色显示器)或多个led管芯，每个管芯表示一种原色(全彩色显示)。
12、然而，由led管芯发射的光产生自自发发射，因此是不定向的，导致大的发散角。大发散角可引起微型led显示器的各种问题。一方面，由于大的发散角，由微型led发射的光的仅一小部分可以被利用。这会大幅降低微型led显示系统的效率和亮度。另一方面，由于大的发散角，由一个微型led像素发射的光可以照亮其相邻像素，从而引起像素之间的光串扰、清晰度损失以及对比度损失。减小大发散角的传统解决方案可能不能有效地处理微型led发射的整体的光，会仅利用微型led发射的光的中央部分，使得光的以更倾斜角度射出的其余部分未被利用。
13、综上所述，需要提供一种用于显示面板的led结构，以解决尤其是上述提到的缺点以及其它缺陷。
技术实现思路
1、需要改进多色led的设计，其改进并有助于解决常规的显示系统的诸如上述的缺点。特别地，需要能够同时提高亮度和分辨率，又有效地保持低功耗的led器件结构。而且也需要一种显示面板，减小视角以更好地保护用户隐私，和/或减少光浪费以降低功耗，以及减少像素之间的光干扰以提供更好的图像。
2、本文中所描述的多色led器件集成至少三个微型led结构，所述三个微型led结构被布置在不同层形成竖向层叠的器件结构，并利用单独的电极接收控制电流。通过如本文所公开的将至少三个led结构布置成沿同一轴线对齐本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种微型LED像素单元，包括
2.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述腔体的内侧壁包括多个倾斜表面。
3.根据权利要求2所述的微型LED像素单元，其中，所述多个倾斜表面相对于所述IC基板表面的角度从所述腔体的底部到所述腔体的顶部越来越小。
4.根据权利要求2所述的微型LED像素单元，其中，由所述多个倾斜表面形成的子腔体在水平方向上具有不同的尺寸。
5.根据权利要求4所述的微型LED像素单元，其中，所述子腔体的内侧壁未布置在同一平面中。
6.根据权利要求4所述的微型LED像素单元，其中，所述子腔体的高度是不同的。
7.根据权利要求4所述的微型LED像素单元，其中，位于所述腔体中间的子腔体的高度小于其他子腔体的高度。
8.根据权利要求4所述的微型LED像素单元，其中，位于所述腔体顶部的子腔体的高度大于位于所述腔体底部的子腔体的高度。
9.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述多个彩色LED结构还包括顶部彩色LED结构。
10.根据权利要求9所述的微
11.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述腔体包括多个子腔体，并且所述多个彩色LED结构中的每个分别位于所述多个子腔体中不同的子腔体内。
12.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，还包括覆盖所述多个彩色LED结构中至少一个的透明介电键合层，其中所述透明介电键合层包括固体无机材料或塑料材料。
13.根据权利要求12所述的微型LED像素单元，其中，所述固体无机材料包括选自SiO2、Al2O3、Si3N4、磷硅玻璃(PSG)和硼磷硅玻璃(BPSG)中的一种或多种材料。
14.根据权利要求12所述的微型LED像素单元，其中，所述塑料材料包括选自SU-8、PermiNex、苯并环丁烯(BCB)和旋涂玻璃(SOG)中的一种或多种聚合物。
15.根据权利要求9所述的微型LED像素单元，其中，所述多个彩色LED结构中的每个均包括底部导电接触层和顶部导电接触层，所述发光层形成在所述底部导电接触层与所述顶部导电接触层之间；其中
16.根据权利要求9所述的微型LED像素单元，其中，所述顶部彩色LED结构下方的彩色LED结构的所述发光层的一侧延伸有延伸部分，接触过孔将所述延伸部分与所述顶部电极层连接。
17.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述反光杯的材料包括金属。
18.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，还包括在所述顶部电极层上方形成的微透镜。
19.根据权利要求2所述的微型LED像素单元，还包括在所述微透镜与所述顶部电极层之间形成的间隔物。
20.根据权利要求3所述的微型LED像素单元，其中，所述间隔物的材料包括氧化硅。
21.根据权利要求2所述的微型LED像素单元，其中，所述微透镜的横向尺寸大于所述多个彩色LED结构中每个的发光尺寸。
22.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述多个彩色LED结构具有相同的中心轴线。
23.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述反射结构包括反射层，所述反射层的厚度在5nm至10nm的范围，所述多个彩色LED结构中每个的厚度不超过300nm。
24.根据权利要求1所述的微型LED像素单元，其中，所述顶部电极层的材料选自石墨烯、氧化铟锡(ITO)，铝掺杂氧化锌(AZO)和氟掺杂氧化锡(FTO)中的一个或多个。
...【技术特征摘要】
1.一种微型led像素单元，包括
2.根据权利要求1所述的微型led像素单元，其中，所述腔体的内侧壁包括多个倾斜表面。
3.根据权利要求2所述的微型led像素单元，其中，所述多个倾斜表面相对于所述ic基板表面的角度从所述腔体的底部到所述腔体的顶部越来越小。
4.根据权利要求2所述的微型led像素单元，其中，由所述多个倾斜表面形成的子腔体在水平方向上具有不同的尺寸。
5.根据权利要求4所述的微型led像素单元，其中，所述子腔体的内侧壁未布置在同一平面中。
6.根据权利要求4所述的微型led像素单元，其中，所述子腔体的高度是不同的。
7.根据权利要求4所述的微型led像素单元，其中，位于所述腔体中间的子腔体的高度小于其他子腔体的高度。
8.根据权利要求4所述的微型led像素单元，其中，位于所述腔体顶部的子腔体的高度大于位于所述腔体底部的子腔体的高度。
9.根据权利要求1所述的微型led像素单元，其中，所述多个彩色led结构还包括顶部彩色led结构。
10.根据权利要求9所述的微型led像素单元，其中，所述腔体的顶部高于所述顶部彩色led结构的顶部。
11.根据权利要求1所述的微型led像素单元，其中，所述腔体包括多个子腔体，并且所述多个彩色led结构中的每个分别位于所述多个子腔体中不同的子腔体内。
12.根据权利要求1所述的微型led像素单元，还包括覆盖所述多个彩色led结构中至少一个的透明介电键合层，其中所述透明介电键合层包括固体无机材料或塑料材料。
13.根据权利要求12所述的微型led像素单元，其中，所述固体无机材料包括选自sio2、al2o3、si3n4、磷硅玻璃(psg)和硼磷硅玻璃(bpsg)中的一种...
【专利技术属性】
技术研发人员：李起鸣，徐群超，徐慧文，
申请(专利权)人：上海显耀显示科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。