基于微型LED的显示面板制造技术

本发明专利技术描述了发光结构及其制造方法。在一个实施方案中，将LED试样块转移到承载衬底并且然后将所述LED试样块图案化成LED台面结构。可以通过共同掩模组对LED试样块的异构组执行图案化。然后将所述LED台面结构批量转移到显示器衬底。在一个实施方案中，发光结构包括具有不同厚度的LED以及粘结到显示器衬底的具有不同厚度的对应底部触点的布置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于微型LED的显示面板
技术介绍

本文所述的实施方案涉及发光结构。更具体地，实施方案涉及基于微型发光二极管(LED)的显示面板。
技术介绍
用于便携式电子设备、计算机和电视的现有技术显示器通常利用具有薄膜晶体管(TFT)的玻璃衬底来控制基于液晶而穿过像素的背光传输。最近，已经引入了发射显示器，诸如基于有机发光二极管(OLED)的那些。更最近，已经提出将基于发射无机半导体的微LED集成到显示器中。更具体地，已经提出利用静电转移头的阵列将单独微型LED从承载衬底转移到显示器衬底。
技术实现思路
实施方案描述了发光结构和形成发光结构的方法。在一个实施方案中，形成发光结构的方法包括：在一个或多个对应临时衬底上形成一种或多种的多个LED试样块，将一种或多种的多个LED试样块转移到承载衬底，将一种或多种的多个LED试样块图案化成LED台面结构，以及将LED台面结构转移到显示器衬底。在一些实施方案中，在转移到显示器衬底之前，也可以围绕LED台面结构形成阱结构。另外，混合粘结可以用于粘结到显示器衬底。根据实施方案的处理序列可以用于形成单色显示器和全彩色显示器。在一个实施方案中，发光结构包括粘结到衬底(诸如互补金属氧化物半导体(CMOS)衬底)的电极焊盘的LED。LED可以包括基于无机半导体的p-n二极管和粘结到电极焊盘的金属底部触点。绝缘填充层可以另外横向围绕LED和金属底部触点定位。在一个实施方案中，通过金属-金属粘结将金属底部触点的平面底表面粘结到电极焊盘的平面顶表面，并且通过氧化物-氧化物粘结将绝缘填充层的平面底表面粘结到衬底的平面顶表面。另外，LED可以安装在嵌入绝缘填充层内的阱结构内。在一个实施方案中，发光结构包括被设计成发射第一颜色发射的第一基于无机半导体的p-n二极管，以及粘结到第一电极焊盘的第一金属底部触点。发光结构可以另外包括第二LED(以及更多的LED)，该第二LED包括被设计成发射与第一颜色发射不同的第二颜色发射的第二基于无机半导体的p-n二极管，以及粘结到第二电极焊盘的第二金属底部触点。在一些实施方案中，第一金属底部触点比第二金属底部触点更厚，并且第二基于无机半导体的p-n二极管比第一基于无机半导体的p-n二极管更厚。在一些实施方案中，第一金属底部触点和第二金属底部触点的底表面是共面的。此外，第一金属底部触点可以比第二金属底部触点厚第一厚度，并且第二基于无机半导体的p-n二极管可以比第一基于无机半导体的p-n二极管厚近似第一厚度。另外，LED可以安装在嵌入绝缘填充层内的对应阱结构内。根据一些实施方案，处理序列可以有助于将LED集成缩放至小微型尺寸，以及通过减轻的对准挑战在LED周围和上方集成光学结构。另外，反射阱结构和微光学元件的集成可以另外增强同轴光提取效率。附图说明图1A包括根据实施方案的形成发光结构的方法的处理流程和对应截面侧视图图示。图1B包括根据实施方案的形成发射单色光的结构的方法的处理流程。图2A至图2B是根据实施方案的在承载衬底上形成多个发射不同颜色的LED试样块的方法的处理流程。图2C至图2D是根据实施方案的在承载衬底上形成发射单一颜色的LED试样块的方法的处理流程。图3A包括根据实施方案的从承载衬底上的LED试样块图案化一对LED台面结构的方法的处理流程和对应截面侧视图图示。图3B包括根据实施方案的在显示器衬底上集成一对LED台面结构的方法的处理流程和对应截面侧视图图示。图4是根据实施方案的在承载衬底上的两种多个发射不同颜色的LED试样块的示意截面侧视图图示。图5是两种多个发射不同颜色的LED台面结构的示意性截面侧视图图示，其中对应的阱结构和底部触点根据实施方案形成在承载衬底上。图6是根据实施方案的粘结到显示器衬底的多个发射不同颜色的LED的示意性截面侧视图图示。图7是根据实施方案的安装在显示器衬底上的反射阱结构内的一对LED的示意性截面侧视图图示。图8是根据实施方案的在显示器衬底上的一对LED上方形成的一对微光学元件的示意性截面侧视图图示。图9A是根据实施方案的在显示器衬底上的一对LED上方形成的一对微光学元件(包括滤光器)的示意性截面侧视图图示。图9B是根据实施方案的在显示器衬底上的一对LED上方形成的一对微光学元件(封装有滤光器)的示意性截面侧视图图示。图9C是根据实施方案的包括回收部分和准直部分的滤光器的示意性截面侧视图图示。图10A是根据实施方案的像素结构的示意性截面侧视图图示。图10B是根据实施方案的图10A的像素结构的示意性顶视图图示。图11A是根据实施方案的包括冗余LED的像素结构的示意性截面侧视图图示。图11B是根据实施方案的图11A的包括冗余LED的像素结构的示意性顶视图图示。图12A是根据实施方案的在LED上方的透明半球形高折射率透镜的示意性截面侧视图图示。图12B是根据实施方案的在LED上方的透明锥形高折射率透镜的示意性截面侧视图图示。图12C是根据实施方案的亮度相对视角的仿真数据的图。图13是根据实施方案的作为阱角的函数的同轴光强度的仿真数据的曲线图。图14是根据实施方案的作为结构发射角的函数的光提取效率的仿真数据的曲线图。图15是根据实施方案的具有下面底部阱结构情况下的同轴亮度相对微光学元件高度的曲线图。图16是根据实施方案的没有下面底部阱结构情况下的同轴亮度相对微光学元件高度的曲线图。图17A是根据实施方案的作为颜色转换微光学元件的底部阱角和顶部阱角的函数的同轴光强度的仿真数据的曲线图。图17B是根据实施方案的作为具有长通DBR的颜色转换微光学元件的底部阱角和顶部阱角的函数的同轴光强度的仿真数据的曲线图。图18是根据实施方案的阱结构中的微型LED的示意性顶视图图示。图19至图20是根据实施方案的阱结构中的微型LED的示意性截面侧视图图示。具体实施方式实施方案描述了发光结构和形成发光结构的方法。具体地，发光结构可以是利用处理序列形成的基于微型LED的显示面板，在该处理序列中单独地制造LED试样块(或微瓦)并且然后将其粘结到共同承载衬底。然后可以利用相同的掩模组在承载衬底上处理所有发射不同颜色的LED试样块，以在承载衬底上形成LED台面的像素阵列。处理序列还可以用于形成具有发射相同颜色的LED试样块的单色显示器。还可以执行附加处理，诸如围绕LED台面制造光学元件(例如，反射阱结构)。然后将LED台面(发射单一颜色或不同颜色)的阵列连同任选光学元件一起转移到显示器衬底。在一个方面中，实施方案描述了可避免对于将微型LED从原生外延衬底直接转移到显示器衬底而言可能是必需的微公差(例如，诸如小于一微米)的发光结构和制造方法。例如，静电转移和粘结可能与升高的温度相关联以回流用于将单独转移的微型LED粘结到显示器衬底的粘结材料。与这些升高的温度相关联的热膨胀失本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种发光结构，包括：/n发光二极管(LED)，所述发光二极管粘结到衬底的电极焊盘，其中所述LED包括基于无机半导体的p-n二极管和粘结到所述电极焊盘的金属底部触点；/n绝缘填充层，所述绝缘填充层横向围绕所述LED和所述金属底部触点。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180124 US 62/621,3671.一种发光结构，包括：
发光二极管(LED)，所述发光二极管粘结到衬底的电极焊盘，其中所述LED包括基于无机半导体的p-n二极管和粘结到所述电极焊盘的金属底部触点；
绝缘填充层，所述绝缘填充层横向围绕所述LED和所述金属底部触点。


2.根据权利要求1所述的发光结构，其中通过金属-金属粘结将所述金属底部触点的平面底表面粘结到所述电极焊盘的平面顶表面，并且通过氧化物-氧化物粘结将所述绝缘填充层的平面底表面粘结到所述衬底的平面顶表面。


3.根据权利要求1所述的发光结构，其中所述LED安装在嵌入所述绝缘填充层内的阱结构内。


4.根据权利要求3所述的发光结构，其中所述阱结构是反射阱结构，包括横向围绕阱材料的反射金属层，其中所述阱材料横向围绕所述阱结构内的所述LED。


5.根据权利要求4所述的发光结构，其中所述反射金属层是连续层，所述连续层在所述LED周围和下方并且在所述阱材料中位于所述LED正下方的开口内跨越。


6.根据权利要求5所述的发光结构，其中：
通过金属-金属粘结将所述金属底部触点的平面底表面粘结到所述电极焊盘的平面顶表面；
通过氧化物-氧化物粘结将所述绝缘填充层的平面底表面粘结到所述衬底的平面顶表面；
并且所述衬底是CMOS衬底。


7.根据权利要求4所述的发光结构，其中所述p-n二极管具有小于5微米的最大宽度以及小于3微米的最大高度。


8.根据权利要求7所述的发光结构，其中所述反射阱结构包括反射侧壁，所述反射侧壁的特征在于所述侧壁相对于水平的角度为50-80度。


9.根据权利要求8所述的发光结构，还包括位于所述LED和所述反射阱结构上方的具有侧壁的微光学元件，其中所述微光学元件的所述侧壁的特征在于所述侧壁相对于水平的角度为70-85度。


10.根据权利要求8所述的发光结构，还包括位于所述LED和所述反射阱结构上方的具有围绕光学材料的反射侧壁的微光学元件，其中所述光学材料填充有颜色转换材料，并且所述微光学元件的所述反射侧壁的特征在于所述侧壁相对于水平的角度为45-60度。


11.根据权利要求7所述的发光结构，还包括：
微光学元件，所述微光学元件位于所述LED和所述反射阱结构上方；以及
滤光器，所述滤光器位于所述微光学元件上方，其中所述微光学元件包括填充有量子点的光学材料，并且所述滤光器封装填充有量子点的所述光学材料。


12.根据权利要求11所述的发光结构，其中所述滤光器包括用于反射从所述LED发射的光的回收部分，以及用于仅使从所述量子点发射的近似法向入射的光通过的准直部分，所述准直部分在所述回收部分上方。


13.一种发光结构，包括：
第一发光二极管(LED)，所述第一发光二极管包括被设计成发射第一颜色发射的第一基于无机半导体的p-n二极管，以及粘结到第一电极焊盘的第一金属底部触点；以及
第二LED，所述第二LED包括被设计成发射与所述第一颜色发射不同的第二颜色发射的第二基于无机半导体的p-n二极管，以及粘结到第二电极焊盘的第二金属底部触点；
其中所述第一金属底部触点比所述第二金属底部触点更厚，并且所述第二基于无机半导体的p-n二极管比所述第一基于无机半导体的p-...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·S·斯佐夫，I·比塔，JJ·P·德罗莱特，J·T·伦纳德，J·S·斯特克尔，N·T·劳伦塞，辛晓滨，R·博斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US