基于混合TFT的微型显示投影仪的架构制造技术

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架构
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求以下申请的优先权：在2019年2月5日提交的第62/801,424号美国申请；在2019年10月22日提交的第16/660,643号美国申请。出于所有目的，第62/801,424号和第16/660,643号美国申请的内容以其整体并入本文。


[0003]本公开总体上涉及用于显示器的微型发光二极管(micro
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LED)。
[0004]更具体地，本公开涉及显示器件与控制电路的集成。
[0005]背景
[0006]发光二极管(LED)将电能转换为光能，并提供许多优于其他光源的优势，诸如减小尺寸、改善耐用性和提高效率。LED可用作许多显示系统(诸如电视、计算机监视器、笔记本电脑、平板电脑、智能手机、投影系统和可穿戴电子设备)中的光源。基于III
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V族和III族氮化物半导体(诸如AlN、GaN、InN等的合金)的微LED(“μLED”)由于其尺寸小(例如，线性尺寸小于100μm、小于50μm、小于10μm或小于5μm)、高组装密度(packing density)(因此分辨率更高)和高亮度而已开始被开发用于各种显示应用。例如，可以使用发出不同颜色(例如红色、绿色和蓝色)光的微LED来形成显示系统(诸如电视或近眼显示系统)的子像素。
[0007]概述
[0008]本公开总体上涉及用于显示器的微型发光二极管(micro
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LED)。更具体地，本公开涉及显示器件与控制电路的集成。显示器无处不在，并且是可穿戴设备、智能手机、平板电脑、笔记本电脑、台式机、电视和显示系统的核心部件。当今常见的显示技术包括发光二极管(LED)显示器。
[0009]可以通过在背板上组装LED显示器件阵列来创建显示器。LED显示器件阵列中的一个或更多个LED显示器件可以被分组以形成像素。显示器可以生成控制信号以控制每个像素。背板可以为LED显示器件提供结构支撑，并提供电连接以将控制信号传输至LED显示器件。LED显示器件与背板的集成会影响像素级互连以及背板上LED器件的制造，所有这些都会影响LED显示器件的性能。
[0010]根据本专利技术的第一方面，提供了一种装置，该装置包括发光二极管(LED)阵列；薄膜电路层，该薄膜电路层沉积在LED阵列上；以及背板，使用多个金属键合件(metal bonds)将该背板与薄膜电路层耦合。LED阵列由分层外延结构制成，该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第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间的发光层。LED阵列是薄膜电路层的支撑结构。薄膜电路层包括用于控制LED阵列中的LED的操作的电路。背板具有用于通过多个金属键合件向薄膜电路层供应电流的驱动电路。多个金属键合件的数量少于LED阵列中的LED的数量。在一些实施例中，LED阵列具有发光侧和与发光侧相对的一侧，以及薄膜电路层被沉积在LED阵列的与发光侧相对的一侧，以及薄膜电路层包括被互连以形成用于控制LED阵列中的LED的操作的像素电路的晶体管和电容器。优选地，像素电路实现模拟、脉冲编码调制或脉冲宽度调制以控制LED阵列中的LED的强度。优选地，
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。优选地，像素电路被互连以减少在背板与薄膜电路层之间的金属键合件的数量。在一些实施例中，单个像素电路可以连接到多行选择信号。优选地，背板被配置为通过多个金属键合件中的一个金属键合件将全局信号传输到薄膜电路层，其中，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(test enablement features)。在优选的实施例中，在薄膜电路层中没有晶体管被用来对全局网络(global net)进行充电/放电。优选地，薄膜电路层包括选择器多路复用器。优选地，选择器多路复用器包括在薄膜电路层中的公共信号线(common signal line)，该公共信号线与薄膜电路层中的多个晶体管电耦合，并且多个晶体管被配置为交替激活使得来自公共信号线的电流周期性地经过多个晶体管中的每一个晶体管。优选地，薄膜电路层包括存储器电路和调制器电路。在一些优选实施例中，为LED阵列中的每个LED分配唯一地址，并且控制信号包括唯一地址和操作信号以控制LED阵列中的所选LED的操作。在一些优选实施例中，操作信号被配置为控制流过所选LED的电流的幅度，并且操作信号包括表示在电流流向所选LED的时间段内的时间百分比的数字信号。在一些实施例中，优选地，LED的中心之间的间距不超过3微米。
[0011]本专利技术的第二方面，提供了一种方法，该方法包括：获得半导体结构，其中，该半导体结构是分层外延结构，该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第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间的发光层；在半导体结构上沉积薄膜电路层；在薄膜电路层中形成用于控制发光层的光发射的电路；获得背板，该背板包括用于通过多个金属键合件向薄膜电路层供应电流的驱动电路；在薄膜电路层上或背板上形成多个互连件；使用多个互连件将背板键合(bond)至薄膜电路层，其中，多个互连件在键合之后成为多个金属键合件；和/或由半导体结构形成发光二极管(LED)阵列，其中，多个金属键合件的数量少于LED阵列中的LED的数量，LED阵列具有发光侧和与发光侧相对的一侧，并且其中，薄膜电路层被沉积在与发光侧相对的一侧。在一些实施例中，优选地，获得背板包括在硅晶圆(wafer)的硅器件层中形成多个CMOS晶体管和互连件。在一些实施例中，优选地，形成LED阵列包括单体化(singulate)半导体结构，并且其中，单体化半导体结构发生在将背板键合至薄膜电路层之前。在一些实施例中，薄膜电路层被形成于晶圆级半导体结构上。在一些实施例中，优选地，背板包括在键合之前形成在背板中的电路。
[0012]根据第一方面的一些实施例，一种装置包括发光二极管(LED)阵列；薄膜电路层，该薄膜电路层沉积在LED阵列上；以及背板，使用多个金属键合件将该背板与薄膜电路层耦合。LED阵列由分层外延结构制成，该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第一掺杂半导体层和第二掺杂半导体层之间的发光层。LED阵列是薄膜电路层的支撑结构。薄膜电路层包括用于控制LED阵列中的LED的操作的电路。背板具有用于通过多个金属键合件向薄膜电路层供应电流的驱动电路。多个金属键合件的数量少于LED阵列中的LED的数量。多个金属键合件优选地由熔点或键合温度低于300摄氏度的材料制成，以减少薄膜电路层与背板键合时的走离(walk off)。
[0013]在一些实施例中，优选地，多个金属键合件包含纳米多孔铜(nanoporous copper)。优选地，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。优选地，LED阵列包括LED的计数，其中，多个金属键合件对应于金属键合件的
计数，以及金属键合件本文档来自技高网...

【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，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。7.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。8.根据权利要求7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所述多个晶体管中的每一个。9.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。10.根据权利要求9所述的装置，其中：所述操作信号被配置为控制流经所选LED...

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