具有发光元件修复界面的显示屏及其修复方法技术

提供一种用于修复发光元件显示屏的系统和方法。如果在子像素中检测到缺陷发光元件，则子像素修复界面将隔断缺陷发光元件。修复界面可以是具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面，其并联连接矩阵的控制线。或者，修复界面可以是具有m个修复节点的串联修复界面，其可选择性地连接以绕过相邻的(缺陷)串联发光元件。如果子像素发光元件并联连接，并且检测到缺陷低阻抗发光元件，则并联修复界面熔断以断开缺陷发光元件与矩阵控制线之间的连接。如果子像素包括串联的发光元件，并且检测到高阻抗发光元件，则串联修复界面形成绕过缺陷发光元件的连接。

【技术实现步骤摘要】
具有发光元件修复界面的显示屏及其修复方法
本专利技术通常涉及显示技术，更具体地说，涉及设计具有冗余机制和修复特性的无机微发光二极管(μLED)显示屏。
技术介绍
彩色显示屏由发射分别对应可见光的红色、绿色和蓝色的三种波长光的三种子像素组成，称为RGB显示屏。像素的RGB组件以系统的方式被打开和关闭，以附加产生可见光谱的颜色。有几种以不同的方式生成RGB图像的显示屏类型。液晶显示屏(LCD)是最流行的技术，其通过白色光源(通常是荧光粉制得的白色LED)发光，穿过子像素的滤光片，来产生RGB图像。白光波长的一部分被吸收，另一部分穿过滤光片透射。有机发光二极管(OLED)显示屏通过在有机发光材料内的像素级别直接发射每个波长的光来产生RGB光。另一种显示技术是微型LED显示屏，使用微型无机LED在像素级别直接发光。对于LCD、OLED和微型LED显示屏，光控制阀(用于LCD)或发光元件(用于OLED和微型LED)的阵列排列在有序阵列中的。对于高清晰度(HD)显示屏，阵列由1920*1080像素组成，对于超高清晰度(UHD)4K显示屏和8K显示屏，阵列大小分别增加至3840*2160和7680*4320像素。有两种用于显示屏的控制电路，一个是主动矩阵(AM)电路,另一个是被动矩阵(PM)电路。在主动矩阵(AM)电路中，每个子像素具有一个或多个控制晶体管。而在被动矩阵(PM)电路中，每个单独的子像素由被动矩阵(PM)电路中的外部驱动IC驱动。对于高清、超高、8K显示屏，由于一个显示屏中像素数量庞大，被动矩阵阵列需要大量的驱动芯片。因此，对于典型的HD、UHD和8K显示屏，通常采用主动矩阵像素。相反，使用微型LED的LCD背光单元(BLU)，其可能具有几百至10000个本地调光区域，可以合理地使用被动矩阵驱动来限制复杂性和成本。图1是用于LCD显示屏的典型子像素驱动电路的示意图(现有技术)。扫描阵列时，开关晶体管(Sw-Tr)打开，通过设置存储电容器(Cst)上的电压写入数据。存储电容器(Cst)将液晶(CLC)保持在写入的数据(电压)上，而该数据又决定了由子像素传输的光的量。开关晶体管只在写入时消耗功率。假设存储电容器和液晶单元的泄漏电流可忽略不计，则像素电路除了在切换(数据写入)期间之外不消耗功率。对于液晶显示屏来说，主要的功耗模式是背光单元(BLU)，它产生由LCD单元控制的白光。图2A和2B分别描述了驱动电路与LED的典型LED像素和相关联的电流/电压(IV)特性(现有技术)。与LCD显示屏不同，OLED和微型LED显示屏是自发光装置，LED被施加恒定电流以发光。图像数据通过数据线作为电压提供，通过开关晶体管(Sw-Tr)施加到驱动晶体管(Dr-Tr)的栅极。数据电压(Vst)存储在存储电容器(Cst)中，该电容器将Dr-Tr的栅-源电压(Vgs)保持在一个恒定值，进而控制Dr-Tr的电导，从而控制通过LED的电流。通过串联的晶体管和二极管的供电电压VDD下降，而每个装置的下降百分比取决于它们各自的IV特性。如图2B所示，LED1和LED2可能具有不同的IV特性，其中LED1具有较低的开启电压。因此，对于图2A的像素电路，通过LED1(VS1)的电压低于LED2(VS2)的电压。在亮起条件下晶体管和LED的功耗分别为ID*(VDD-VS)和ILED*VS，其中ID和ILED相等。与用于LCD显示屏的像素电路不同，主动矩阵(AM)OLED或微型LED像素电路在开关晶体管关闭后继续消耗功率。功率被用来从LED产生光，但是驱动晶体管也消耗了总功率的很大一部分。大面积显示屏通常在玻璃或塑料基板上制造，其像素控制电路使用薄膜晶体管(TFT)技术制成，例如低温多晶硅(LTPS)或铟镓锌氧化物(IGZO)。TFT晶体管是在低于基板熔化温度的温度下制造的，并使用大面积光刻工具制造，这对晶体管的尺寸和性能产生了一些限制。用硅制造的CMOS晶体管具有超过600平方厘米/伏秒(cm2/(V·s))的场效应迁移率，而LTPS迁移率可以是80-100，而IGZO迁移率通常在10到20之间。TFT晶体管在掺杂激活方面具有相对较高的可变性，因此选择的工作点的阈值电压应为1至5V，以防止过大的截止电流。TFT技术的这些实际局限性迫使显示屏电路使用相对较高的10V及更高的工作电压，同时由于低迁移率会增加导通电阻，因此还会在TFT中消耗大量功率。对于玻璃上的典型AMOLED装置，VDD大于10V，OLED的开启电压约为5V。在这种配置(VDD＝10V，OLED以5V开启)下，约50％的功率由驱动晶体管消耗，其余50％为OLED供电以产生光。对于同一像素电路，用微型LED代替OLED，因为微型LED的导通电压较低，约为3V，晶体管消耗更多的功率(约70％)。一种平衡驱动晶体管和微型LED功耗的方法是降低VDD。但是，此选项仅限于TFT电路，因为较低的电压驱动要求降低TFT阈值电压，这可能导致泄漏电流出现不可接受的高可变性。如果可以使用像素电路降低微型LED-AM显示面板的驱动晶体管功耗，同时保持与OLED显示屏相同的TFT结构和电路，那将是有利的。如果存在允许修复的LED像素电路，以克服导致不工作像素的常见缺陷，那将是有利的。为此，如果像素包括并联的冗余LED以补偿缺漏或未连接的LED，并且可选地断开短路的LED，将是有利的。可替代地，如果像素修复结构可以在缺陷(开路)部位附近分流电流将是有利的。
技术实现思路
在此公开的是发光二极管(LED)像素驱动电路，其可以用于修复导致像素不工作的一些常见缺陷。一个电路使用并联的冗余LED来补偿缺漏或未连接的LED，从而有效地提高了组装良率。第二个电路将LED串联连接以增加像素工作电压，因此TFT电路中的功耗更少，从而提高了显示屏效率。对于串联连接，缺漏或未连接的LED会导致电路出现故障，因此使用修复结构在缺陷位置附近分流电流。对于并联连接的LED，短路的LED会将电源电压降至接地，从而防止其他功能LED发光。因此，修复结构是激光熔断器，用于断开缺陷位置。因此，提供了一种用于修复发光元件显示屏的方法。该方法提供具有发光元件控制线的矩阵(列和行)的基板。该方法形成具有修复界面的发光元件子像素的阵列，所述修复界面电性连接所述控制线的矩阵。例如，子像素可能负责产生红/绿/蓝(RGB)像素中的蓝光。该方法采用发光元件填充所述子像素。如果在子像素中检测到缺陷发光元件，则该方法使子像素修复界面能够隔离缺陷发光元件。所述修复界面可以是与所述矩阵的控制线并联连接且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面。或者，所述修复界面可以是选择性地连接以绕过相邻的(缺陷)串联发光元件且具有m个修复节点的串联修复界面。一方面，在采用发光元件填充子像素之前，该方法形成覆盖基板的顶表面的介电层。在介电层中形成阱，每个阱用于接收一个发光元件。如果随后需要修复，则在介电层中形成通孔以暴露每个修复界面。在一些其他方面，修复节点形成在介电层顶表面上。例如，在一个方面，采用在所述矩阵的第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，该显示屏包括：/n具有顶表面的基板；/n导电控制线的矩阵；/n发光元件像素的阵列，每个发光元件像素包括多个子像素；/n每个子像素用于接收多个发光元件；以及/n与每个子像素对应的选择性隔断的修复界面，电性连接所述矩阵的相应控制线。/n

【技术特征摘要】
20191226 US 16/7271861.一种具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，该显示屏包括：
具有顶表面的基板；
导电控制线的矩阵；
发光元件像素的阵列，每个发光元件像素包括多个子像素；
每个子像素用于接收多个发光元件；以及
与每个子像素对应的选择性隔断的修复界面，电性连接所述矩阵的相应控制线。


2.根据权利要求1所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复界面选自：与所述矩阵的控制线并联连接且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面，以及选择性地连接以绕过相邻的串联发光元件且具有m个修复节点的串联修复界面。


3.根据权利要求2所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
覆盖所述基板顶表面的介电层；
所述介电层中的阱，每个阱用于接收一个发光元件；以及
介电层中的通孔暴露出每一个修复界面。


4.根据权利要求2所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复界面是并联修复界面；且其中每个子像素包括n个发光元件第一接触点，每个第一接触点电性连接所述并联修复界面的相应修复节点。


5.根据权利要求4所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述发光元件第一接触点和修复节点形成在所述基板顶表面上；
其中所述修复节点电性连接所述矩阵的相应第一控制线；且
其中每个子像素还包括形成在所述基板顶表面上的n个发光元件第二接触点，分别与发光元件第一接触点相对应且电性连接所述矩阵的相应第二控制线。


6.根据权利要求4所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
覆盖所述基板顶表面的介电层；
所述介电层中的阱，每个阱用于接收一个发光元件；
其中所述发光元件第一接触点形成在所述基板顶表面上；
其中所述修复节点电性连接所述矩阵的相应第一控制线；且
其中每个子像素还包括形成在所述介电层的顶表面上的n个发光元件第二接触点，分别与发光元件第一接触点相对应且电性连接所述矩阵的相应第二控制线。


7.根据权利要求6所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复节点形成在选自所述基板顶表面和所述介电层顶表面的一表面上。


8.根据权利要求2所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复界面是串联修复界面，
其中每个子像素包括：
与每个发光元件相关联的修复节点，每个修复节点具有电性连接相应的发光元件第一接触点的第一部分和电性连接所述发光元件第二接触点的第二部分，其中所述第一部分可选择性地连接所述第二部分。


9.根据权利要求8所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述发光元件第一接触点、所述发光元件第二接触点以及所述修复节点形成在所述基板顶表面上。


10.根据权利要求8所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
覆盖所述基板顶表面的介电层；
所述介电层中的阱，每个阱用于接收一个发光元件；
其中所述发光元件第二接触点形成在所述介电层的顶表面上。


11.根据权利要求10所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复节点形成在选自所述基板顶表面和所...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宗霑，保罗修勒，
申请(专利权)人：伊乐视有限公司，
类型：发明
国别省市：美国;US