基于混合TFT的微型显示投影仪的工艺流程制造技术

对于小型、高分辨率、发光二极管(LED)显示器，诸如对于用于人工现实头戴式装置中的近眼显示器，LED在一起紧密地间隔开。背板可以用于驱动LED显示器中的LED阵列。多个互连件将背板与LED阵列电耦合。随着LED之间的间距变得小于互连件间距，可以使用薄膜电路层来减少在背板和LED阵列之间的互连件的数量，使得互连件间距可以大于LED间距。这可以允许LED显示器中的LED更密集地布置，同时仍然允许使用具有驱动电路的硅背板来控制LED显示器中的LED的操作。电路的硅背板来控制LED显示器中的LED的操作。电路的硅背板来控制LED显示器中的LED的操作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于混合TFT的微型显示投影仪的工艺流程
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求在2019年2月5日提交的题为“Hybrid Display Architecture”的第62/801,424号美国临时申请；在2019年6月13日提交的题为“Hybrid Display Concept
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Hybrid Si and TFT Micro
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Display(IGZO)”的第62/861,254号美国临时申请；在2019年6月19日提交的题为“uLED Devices and Process For TFT
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Based Projector(Hybrid IGZO TFT)”的第62/863,659号美国临时申请和在2019年10月22日提交的题为“Process Flow For Hybrid TFT
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Based Micro Display Projector”的第62/924,604号美国临时申请的优先权。本申请还要求在2019年10月22日提交的第16/660,648号美国专利申请本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种装置，包括：发光二极管(LED)阵列，其包括分层外延结构，所述分层外延结构包括第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层以及在所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层之间的发光层；薄膜电路层，所述薄膜电路层被沉积在所述LED阵列上，其中，所述LED阵列是所述薄膜电路层的支撑结构，并且所述薄膜电路层包括用于控制所述LED阵列中的LED的操作的电路；以及背板，使用多个金属键合件将所述背板与所述薄膜电路层耦合，所述背板包括用于通过所述多个金属键合件向所述薄膜电路层供应电流的驱动电路，其中，所述多个金属键合件的数量少于所述LED阵列中的LED的数量。2.根据权利要求1所述的装置，其中：所述LED阵列具有发光侧和与所述发光侧相对的一侧，以及所述薄膜电路层被沉积在所述LED阵列的与所述发光侧相对的一侧；以及所述薄膜电路层包括晶体管和电容器，所述晶体管和所述电容器互连以形成用于控制所述LED阵列中的LED的操作的像素电路。3.根据权利要求2所述的装置，其中，所述像素电路实施模拟、脉冲编码调制或脉冲宽度调制以控制所述LED阵列中的LED的强度。4.根据权利要求2所述的装置，其中，像素电路的存储电容器被配置为通过一个或更多个选择信号耦合到数据线。5.根据权利要求2所述的装置，其中，像素电路互连以减少在所述背板和所述薄膜电路层之间的金属键合件的数量。6.根据权利要求1所述的装置，其中，单个像素电路连接到多行选择信号。7.根据权利要求1所述的装置，其中，所述背板被配置为通过所述多个金属键合件中的一个金属键合件将全局信号传输到所述薄膜电路层，其中，所述全局信号包括以下中的一者或更多者：行数据线、列数据线、模拟偏压、供电电压、脉冲时钟或测试启用特征。8.根据权利要求1所述的装置，其中，所述薄膜电路层中没有晶体管用于对全局网络进行充电/放电。9.根据权利要求1所述的装置，其中，所述薄膜电路层包括选择器多路复用器。10.根据权利要求9所述的装置，其中：所述选择器多路复用器包括在所述薄膜电路层中的公共信号线，所述公共信号线与所述薄膜电路层中的多个晶体管电耦合；以及所述多个晶体管被配置为交替激活，使得来自所述公共信号线的电流周期性地通过多个所述晶体管中的每一个。11.根据权利要求1所述的装置，其中，所述薄膜电路层包括存储器电路和调制器电路。12.根据权利要求1所述的装置，其中：为所述LED阵列中的每个LED分配唯一地址；以及控制信号包括所述唯一地址和操作信号，以控制所述LED阵列中的所选LED的操作。13.根据权利要求12所述的装置，其中：所述操作信号被配置为控制流经所选LED的电流的幅度；以及
所述操作信号包括数字信号，所述数字信号表示在电流流向所选LED的时间段内的时间百分比。14.根据权利要求1所述的装置，其中，在LED的中心之间的间距间隔不超过三微米。15.一种方法，包括：获得半导体结构，其中，所述半导体结构是分层外延结构，所述分层外延结构包括第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层以及在所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层之间的发光层；在所述半导体结构上沉积薄膜电路层；在所述薄膜电路层中形成用于控制所述发光层的光发射的电路；获得背板，所述背板包括用于通过多个金属键合件向所述薄膜电路层供应电流的驱动电路；在所述薄膜电路层上或在所述背板上形成多个互连件；使用所述多个互连件将所述背板键合至所述薄膜电路层，其中，所述多个互连件在键合之后成为所述多个金属键合件；以及由所述半导体结构形成发光二极管(LED)阵列，其中，所述多个金属键合件的数量少于所述LED阵列中的LED的数量，所述LED阵列具有发光侧和与所述发光侧相对的一侧，并且其中，所述薄膜电路层沉积在与所述发光侧相对的一侧上。16.根据权利要求15所述的方法，其中，获得所述背板包括在硅晶圆的硅器件层中形成多个CMOS晶体管和互连件。17.根据权利要求15所述的方法，其中，形成所述LED阵列包括单体化所述半导体结构，并且其中，单体化所述半导体结构发生在将所述背板键合至所述薄膜电路层之前。18.根据权利要求15所述的方法，其中，在晶圆级所述半导体结构上形成所述薄膜电路层。19.根据权利要求15所述的方法，其中，所述背板包括在键合之前形成在所述背板中的电路。20.一种用于近眼显示器的系统，所述系统包括：框架；波导显示器，所述波导显示器与所述框架耦合；以及投影仪，所述投影仪包括光源，所述投影仪被配置为将光引导至所述波导显示器，其中，所述光源包括：发光二极管(LED)阵列，其包括分层外延结构，所述分层外延结构包括第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层以及在所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层之间的发光层；薄膜电路层，所述薄膜电路层被沉积在所述LED阵列上，其中，所述LED阵列是所述薄膜电路层的支撑结构，并且所述薄膜电路层包括用于控制所述LED阵列中的LED的操作的电路；以及背板，使用多个金属键合件将所述背板与所述薄膜电路层耦合，所述背板包括用于通过所述多个金属键合件向所述薄膜电路层供应电流的驱动电路，其中，所述多个金属键合件的数量少于所述LED阵列中的LED的数量。
21.一种装置，包括：发光二极管(LED)阵列，其包括分层外延结构，所述分层外延结构包括第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层以及在所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层之间的发光层；薄膜电路层，所述薄膜电路层被沉积在所述LED阵列上，其中，所述LED阵列是所述薄膜电路层的支撑结构，并且所述薄膜电路层包括用于控制所述LED阵列中的LED的操作的电路；背板，使用多个金属键合件将所述背板与所述薄膜电路层耦合，所述背板包括用于通过所述多个金属键合件向所述薄膜电路层供应电流的驱动电路，其中，所述多个金属键合件的数量少于所述LED阵列中的LED的数量；以及所述多个金属键合件由熔点或键合温度低于300摄氏度的材料制成。22.根据权利要求21所述的装置，其中，所述多个金属键合件包含纳米多孔铜。23.根据权利要求21所述的装置，其中，在所述多个金属键合件中的金属键合件之间的间距等于或大于5微米且等于或小于18微米。24.根据权利要求21所述的装置，其中：所述LED阵列包括LED的计数，所述多个金属键合件对应于金属键合件的计数，并且所述金属键合件的计数比所述LED的计数少至少两个数量级。25.根据权利要求21所述的装置，其中，所述LED阵列占据一定的占用面积，并且所述多个金属键合件分散在所述占用面积上。26.根据权利要求21所述的装置，其中，所述LED阵列中的每个LED由晶体半导体结构形成，并且所述薄膜电路层不与所述LED阵列的所述晶体半导体结构晶格匹配。27.根据权利要求26所述的装置，其中，所述薄膜电路层包括具有非晶或多晶结构的半导体材料。28.根据权利要求21所述的装置，其中，所述薄膜电路层包括包含以下中的至少一种的材料：c轴对齐晶体氧化铟镓锌(CAAC
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IGZO)、非晶氧化铟镓锌(a
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IGZO)、低温多晶硅(LTPS)或非晶硅(a
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Si)。29.根据权利要求21所述的装置，其中，所述LED阵列包括包含以下中的至少一种的材料：氮化镓(GaN)、砷化铟镓(InGaAs)、磷化铟镓(AlInGaP)或砷化镓(GaAs)。30.根据权利要求21所述的装置，其中，所述背板中的所述驱动电路在单晶硅中。31.根据权利要求30所述的装置，其中，所述驱动电路包括CMOS(互补金属氧化物半导体)晶体管。32.一种方法，包括：获得半导体结构，其中，所述半导体结构是分层外延结构，所述分层外延结构包括第一掺杂半导体层、第二掺杂半导体层以及在所述第一掺杂半导体层和所述第二掺杂半导体层之间的发光层；在所述半导体结构上沉积薄膜电路层；在所述薄膜电路层中形成用于控制所述发光层的光发射的电路；获得背板，所述背板包括用于通过多个金属键合件向所述薄膜电路层供应电流的驱动
电路；在所述薄膜电路层上或在所述背板上形成多个凸点，其中，所述多个凸点由熔点或键合温度低于300摄氏度的材料制成；使用所述多个凸点将所述背板键合至所述薄膜电路层，其中，键合使用不超过300摄氏度的温度，且所述多个凸点在键合之后成为所述多个金属键合件；以及由所述半导体结构形成发光二极管(LED)阵列，其中，所述多个金属键合件...

【专利技术属性】
技术研发人员：克洛伊，
申请(专利权)人：脸谱科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：