CN111615749A - 基于微型led的显示面板 - Google Patents

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J·S·斯特克尔
N·T·劳伦塞
辛晓滨
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Abstract

本发明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。

Description

基于微型LED的显示面板
背景技术
技术领域
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。
背景技术
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。
发明内容
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配可能需要精确对准公差和补偿技术。另外，将微型LED从原生外延衬底直接转移到显示器衬底可包括分配附加周围区域以用于制造附加功能特征和光学器件。根据实施方案，首先将较大LED试样块的组并排布置在承载衬底上，并且然后将其图案化成微型LED台面结构的阵列，然后使用晶片粘结技术将这些阵列作为一组转移到显示器衬底。以这种方式，可以避免对精细对准公差的要求，因为它是较大LED试样块(例如，约为整个子像素大小或多个子像素)，首先转移并异构集成这些较大LED试样块，之后进行图案化以实现小的微型LED，诸如最大横向尺寸低于10μm(诸如0.5μm、5μm或更小)。在特定实施方案中，微型LED的最大横向尺寸为1μm。
在另一个方面中，根据实施方案的制造序列允许来自不同衬底的异构集成。例如，LED试样块可以源自在不同生长衬底上形成的不同外延膜。此外，生长衬底、承载衬底和显示器衬底可以是不同大小。在一些实施方案中，外延膜源自6英寸的生长衬底，LED试样块重新组装在12英寸的承载衬底上，然后将其晶片-晶片地粘结到12英寸的显示器衬底，这些显示器衬底可以是包括用于显示操作的预制电路的12英寸的硅CMOS晶片。在此类处理序列中，将LED试样块重新组装到12英寸的载体上有助于提高生产量，其中执行显著量的处理操作以创建微型LED组件。应当理解，尽管关于6英寸和12英寸的晶片描述了示例性实施方案，但这些是示例性的，并且实施方案也适用于不同大小。
在另一个方面中，实施方案描述了发光结构和制造方法，其中在粘结到显示器衬底之前，在微型LED台面阵列上制造用于光提取的光学器件。这允许使用针对所有颜色的共同掩模组来制造微型LED像素和光学元件。这可以有助于在整个承载衬底上维持间距和现有技术光刻的公差以用于随后粘结到显示器衬底。此外，在此阶段包括光学元件有助于对准，特别是对于其中光学元件引导(例如，准直)LED光以增强同轴强度的应用而言。
在各种实施方案中，参照附图来进行描述。然而，某些实施方案可在不存在这些具体细节中的一个或多个具体细节或者不与其他已知的方法和构型相结合的情况下被实施。在以下的描述中，示出许多具体细节诸如特定构型、尺寸和工艺等，以提供对实施方案的透彻理解。在其他情况下，未对熟知的半导体工艺和制造技术进行特别详细地描述，以免不必要地模糊实施方案。整个说明书中所提到的“一个实施方案”是指结合实施方案所描述的特定特征、结构、构型或特性被包括在至少一个实施方案中。因此，整个说明书中多处出现短语“在一个实施方案中”不一定是指相同的实施方案。此外，特定特征、结构、构型或特性可以任何适当的方式组合在一个或多个实施方案中。
本文所使用的术语“在...之上”、“在...上方”、“至”、“在...之间”、“跨越”和“在...上”可指一层相对于其他层的相对位置。一层相对于另一层来说为“在...之上”、“在...上方”、“跨越”或“在...上”或者粘结“至”另一层或者与另一层“接触”可为直接与其他层接触或可具有一个或多个居间层。一层在多层“之间”可为直接与该多层接触或可具有一个或多个居间层。
图1A包括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和对应截面侧视图图示。在操作1001处，在第一临时衬底100(例如，临时衬底-A)上形成第一多个LED试样块102(例如，A-试样块)例如，临时衬底可以是12英寸晶片。这可以使用各种处理序列来实现。例如，这可以通过将第一多个LED试样块蚀刻到形成在生长衬底(例如，6英寸晶片)上的外延层中来实现。然后可以使用晶片粘结将第一多个LED试样块转移到第一临时衬底，之后剥离生长衬底。在一个实施方案中，可以使用粘合剂层来实现晶片粘结。另选地，可以将外延层转移到第一临时衬底，之后图案化成第一多个LED试样块。在操作1002处，在第二临时衬底200(例如，临时衬底-B)上形成第二多个LED试样块202(例如，B-试样块)，该第二临时衬底也可以是12英寸晶片。这可以使用与操作1001类似的处理序列来实现。
在操作1003处，然后将第一多个LED试样块102和第二多个LED试样块202转移到承载衬底300(诸如12英寸晶片)，并且在操作1004处，然后对其进行图案化以分别形成第一多个LED台面结构150和第二多个LED台面结构250。然后，在操作1005处，可以任选地分别围绕第一多个台面结构150和第二多个台面结构250形成第一多个阱结构160和第二多个阱结构260。例如，阱结构可以是反射阱结构。在一个实施方案中，反射阱结构的形成包括：在第一多个LED台面结构150和第二多个LED台面结构250上方沉积第一绝缘层，对第一绝缘层进行图案化以围绕第一多个LED台面结构150形成第一多个绝缘阱并围绕第二多个LED台面结构250形成第二多个绝缘阱，以及围绕第一多个绝缘阱形成第一多个反射层并围绕第二多个绝缘阱形成第二多个反射层。
根据实施方案，在处于承载衬底300上时，可以在第一多个LED台面结构150和第二多个LED台面结构250上形成底部触点。在操作1006处，将第一多个LED台面结构150和第二多个台面结构250转移到显示器衬底400。例如，将第一多个LED台面结构150和第二多个台面结构250转移到显示器衬底400包括将第一多个底部触点和第二多个底部触点粘结到显示器衬底400。在一个实施方案中，显示器衬底400是12英寸的硅CMOS晶片。
应当理解，尽管在图1A中示出的处理序列涉及将第一多个LED台面结构150和第二多个LED台面结构250集成在显示器衬底400上，但这是示例性的，并且实施方案不限于此。例如，第一多个LED台面结构150和LED试样块102可以由被设计用于第一颜色发射的无机半导体层叠堆(例如，外延p-n二极管层)形成，而第二多个LED台面结构250和LED试样块202可以由被设计用于第二颜色发射的无机半导体层叠堆(例如，外延p-n二极管层)形成。实施方案不限于集成被设计用于两种不同颜色发射的两个不同p-n二极管层，并且可以包括集成用于单一颜色发射的单个p-n二极管层、或被设计用于其他颜色发射的一个或多个p-n二极管层。因此，实施方案可用于制造全彩色显示器或单色显示器。
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1B的处理流程与图1A的处理流程类似，除了仅形成和转移第一多个LED试样块等之外。另外，操作1001、1003、1004、1005、1006是类似的。
现在参考图2A至图2B，提供了根据实施方案的在承载衬底300上形成多个发射不同颜色的LED试样块的示例性方法的处理流程。在下面的讨论中，为了简洁起见，关于图1A描述的特征(诸如第一多个LED试样块或第一临时衬底等)被称为“A-试样块”或“临时衬底-A”等。类似地，为了简洁起见，关于图1A描述的特征(诸如第二多个LED试样块或第二临时衬底等)被称为“B-试样块”或“临时衬底-B”等。
在A-试样块和B-试样块在转移到临时衬底之前形成的方面，图2A中示出的特定处理序列与图1A中提供的特定处理序列类似。图2B示出了其中B-试样块在转移到临时衬底之后形成的处理变化。现在参考图2A，处理序列可以在操作1010处开始，其中在第一生长衬底(例如，6英寸晶片)上形成外延p-n二极管层，其中p侧面朝上。因此，在生长衬底上形成外延层，包括n掺杂层、第一n掺杂层上方的活性层，以及活性层上方的p掺杂层。外延层叠堆可以包括附加层，但为简洁起见仅引用p-n二极管层。在操作120处，将外延层蚀刻到A-试样块102中。在操作1020处，然后将A-试样块102粘结到临时衬底-A(例如，12英寸晶片)100，其中p侧面朝下并面向临时衬底-A 100，之后在操作1040处移除生长衬底。例如，这可以包括蚀刻、或激光剥离、或两者的组合。在一个实施方案中，这可以包括将生长衬底激光剥离，之后进行蚀刻和抛光，从而在临时衬底-A 100上形成A-试样块102。在一个实施方案中，使用粘合剂层将A-试样块102固定在临时衬底-A 100上。可以执行类似的处理序列(包括操作2010、2020、2030、2040)以在临时衬底-B 200(例如，12英寸晶片)上创建B-试样块202。
不按照特定顺序，然后可以将A-试样块102和B-试样块202转移到承载衬底300(例如，12英寸晶片)。例如，在操作1050处，将A-试样块102粘结到承载衬底300，之后在操作1060处，移除临时衬底-A 100。可以通过使用粘合剂层来促进粘结。同样，在操作1070、1080处，可以将B-试样块202粘结到承载衬底300，之后移除临时衬底-B 200。
现在参考图2B，示出了处理序列变化，其中直到转移到临时衬底-B 200之后才对B-试样块202进行图案化。如图所示，针对B-试样块202的处理序列可以类似地在操作2011处开始，其中外延p-n二极管层位于生长衬底上，p侧朝上。在操作2013处，然后将外延层粘结到临时衬底-B，p侧朝下。在一个实施方案中，临时衬底-B是6英寸晶片。这之后是在操作2015处移除生长的衬底，以及在操作2021处蚀刻外延层以形成B-试样块202。处理序列的其余部分可能与图2A的部分类似。应当理解，尽管仅为B-试样块202的形成提供了处理序列变化，但可以为A-试样块102切换该处理序列变化，或者可以使用这种序列来处理这两者。
在其他实施方案中，可以在位于临时衬底中的任一个上时，对A-试样块和/或B-试样块进行进一步图案化以将试样块进一步分成更小试样块，然后将这些试样块转移到承载衬底。
根据实施方案，在转移承载衬底300上的A-试样块102和B-试样块202之后，可以一起处理试样块以形成LED台面结构的阵列，以及在转移到显示器衬底之前形成各种光学元件(诸如反射阱结构)。此类处理序列也可以用于形成单色显示器。
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2C的处理流程与图2A至图2B中的LED A的处理流程相同。同样，可以在转移到临时衬底之后对试样块进行图案化。图2D是示出与图2B中的LED B的处理流程类似的处理的处理流程图示。
在另一个方面中，布置在承载衬底300上的LED试样块可以显著大于所得的LED和LED台面结构。根据实施方案，LED试样块可以是子像素大小的，在单个像素内包括多个子像素，或者在随后将限定的相邻像素内包括多个子像素。以这种方式，根据实施方案的处理序列首先提供在承载衬底上的彼此相邻的外延p-n二极管层的必要试样块的布置，之后进行精细图案化以创建LED和像素阵列。可以使用共同掩模序列来执行这种精细图案化，该共同掩模序列可以显著减轻在将不同LED分别转移到显示器衬底时可能发生的对准差异(诸如通过静电转移头的阵列)。此外，这可以允许对较小LED的图案和集成，诸如最大宽度小于5μm。较小LED的集成继而释放了附加空间并且允许将附加光学元件集成在像素结构内。
现在参考图3A，提供了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。因此，图3A示出了在承载衬底上的单个LED试样块的处理序列，但应当理解，可以使用共同掩模组在承载衬底上的不同LED试样块的阵列上执行处理序列。所示的实施方案可以在操作3010处开始，其中通过粘合剂层112将A-试样块102安装在承载衬底300上。A-试样块可以由包括n掺杂层104、活性层106和p掺杂层108的外延p-n二极管层110形成。由于从临时衬底-A转移到承载衬底300，因此粘合剂层或残留物114可以任选地在p掺杂层108上方。
在操作3020处，将A-试样块102图案化成一个或多个LED台面结构150，并且可以围绕一个或多个LED台面结构150形成任选的(反射)阱结构160。在一个实施方案中，对A-试样块102进行图案化以形成用于单个子像素(例如，红-绿-蓝像素内的蓝色、绿色或红色子像素)的一个或多个LED台面结构150。还可以对A-试样块102进行图案化以形成单个像素的多个子像素(例如，蓝色和红色)内或多个子像素内的多个子像素内的一个或多个LED台面结构(各种可能性)。
可以使用合适的蚀刻技术(例如，干法)和硬掩模(诸如HfOx)来形成LED台面结构150。然后可以在台面侧壁122上形成任选侧壁钝化层130。例如，侧壁钝化层130可以通过原子层沉积来形成。示例性材料是Al2O3或其他合适的介电材料。然后可以对侧壁钝化层130进行图案化以形成将暴露LED台面结构150的底表面的开口132。
在一个实施方案中，然后围绕LED台面结构150形成阱结构160。在一个实施方式中，阱材料134由一种或多种绝缘材料形成。在一个实施方案中，阱材料134是聚合物或玻璃材料。阱材料134可以另外包括分散在基质(例如，聚合物或玻璃)中的散射颗粒以充当漫射器。在这种结构中，光在散射事件之间的传播长度可能非常小，从而使从LED发射的光有机会被提取。示例性漫射器可以包括填充有散射颗粒的透明阱材料134。透明阱材料134也可以是低折射率材料、高折射率材料、或者具有与上覆层相同的折射率。
在一个实施方案中，沉积阱材料134并对其进行图案化以形成阱结构。合适技术包括但不限于旋涂、喷涂、喷墨、缝涂等。在一个实施方案中，将阱材料134选择为具有的折射率比LED台面结构150的折射率更低以有助于光提取。在图3A中示出的特定实施方案中，在LED台面结构150之间完全移除阱材料134，从而形成离散的分离阱结构160。在其他实施方案中，单个阱结构160可以围绕多个LED台面结构150。例如，可以围绕一对冗余LED台面结构150形成单个阱结构。附加配置是可能的。在一些实施方案中，在LED台面结构150之间未完全移除阱材料134，并且阱材料层可以连接相邻阱结构160。这种实施方案可以形成其中待制造的LED的顶表面将在阱结构上方延伸的结构(例如，参见图7)。另外对阱材料134行进图案化以在LED台面结构150的底表面上方形成开口136，以暴露用于进行电接触的表面。例如，开口136可以在侧壁钝化层130中的开口132之内或与其重叠。
在形成阱结构160之后，可以任选地沉积并图案化反射层以围绕阱结构形成反射层140。反射层140可以是连续层，其在对应LED(待完成)周围和下方并且在阱材料134中位于LED正下方的开口内跨越。如图所示，反射层140跨越阱结构160的长侧壁，并且在阱结构160和侧壁钝化层130中的开口136、132内跨越。在一些实施方案中，反射层140可以直接形成在LED台面结构150的底表面上。在其他实施方案中，在形成LED台面结构150之前，在外延p-n二极管层上预形成接触层(例如，氧化铟锡)。以这种方式，反射层140可以直接形成在LED台面结构150的底表面上的接触层上。反射层140可以由各种反射材料形成，并且可以取决于LED台面结构150的组成而不同。因此，可以在不同LED试样块上方形成不同反射层140。示例性材料包括但不限于铝、银、金等。
仍参考图3A，在操作3030处制造底部触点180(即粘结柱)。在一个实施方案中，使用合适的技术(诸如电镀)来形成底部触点180。然后可以使填充层170(例如，平面化层)层状沉积，诸如通过旋涂技术、喷涂等。然后可以将填充层170平面化以创建平面表面186，其包括填充层170的平面表面172以及底部触点的平面表面182。填充层170可以由合适的绝缘材料(诸如聚合物或玻璃)形成。在其中未形成反射层140的实施方案中，将阱材料134选择为具有的折射率高于填充层170的折射率以利用通过全内反射的反射。
形成底部触点180和填充层170的顺序也可以反转，其中形成填充层170，之后进行图案化，底部触点180的形成(例如，通过电镀)和平面化以创建平面表面186。填充层170还可以包括多层。例如，填充层170可以包括本体层174(例如，通过旋涂技术、喷涂等形成)，之后进行氧化物粘结层176的生长，诸如高质量氧化物(例如，氧化硅)以促进混合粘结。
现在参考图3B，然后将LED台面结构集成在显示器衬底400上。在操作3040处，将LED台面结构150粘结到显示器衬底400。更具体地，将底部触点180粘结到显示器衬底400上的电极焊盘410。粘结可以使用各种方法来实现。在特定实施方案中，利用混合粘结技术，其中通过金属-金属粘结将底部触点180的底表面182粘结到电极焊盘410的顶表面412，并且通过氧化物-氧化物粘结将填充层170(例如，氧化物粘结层176)的底表面172粘结到显示器衬底400的顶表面422。例如，顶表面422也可以是显示器衬底的氧化物粘结层404的顶表面，诸如高质量氧化物(例如，氧化硅)。根据实施方案，可以通过粘结平面化表面172、422来促进混合粘结。显示器衬底400可以是包括聚合物、玻璃、硅等的各种衬底，并且可以是刚性的或柔性的。在一个实施方案中，显示器衬底包括硅衬底402。例如，显示器衬底400可以是互补金属氧化物半导体(CMOS)晶片，其包括用于寻址粘结到电极焊盘410的LED的电路。
然后可在操作3050处移除承载衬底300。这之后可以使外延p-n二极管层变薄以形成分立LED 175。例如，这可以包括使n掺杂层104和/或缓冲层变薄。单独n触点可以任选地形成在LED 175的LED台面结构上。在操作3060处，然后在LED 175上方形成顶部电极层190。顶部电极层190可以是由多个LED 175共享的共同层，在一些实施方案中跨多个像素。顶部电极层190可以另外形成在接触端子420上。例如，接触端子可以连接到接地或低压(Vss)线。如图所示，接触端子420可以是以延伸通过填充层170的插头或通孔的形式。在一个实施方案中，接触端子420位于显示器衬底400的对应接触焊盘411上。接触端子420可以在各种阶段形成。例如，在操作3030处，接触端子420可以与底部触点一起形成。在这种实施方案中，在混合粘结技术期间，可以通过金属-金属粘结将接触端子420粘结到接触焊盘411。在操作3050处移除承载衬底之后，可以任选地形成接触端子420。
图3A至图3B的处理序列示出了单个LED试样块(A-试样块)102的处理，但处理序列可以是用于多个不同LED试样块的全局处理序列并且使用共同掩模组。图4至图6是根据实施方案的针对多个不同LED试样块的这种全局处理序列的示意性截面侧视图图示。在图4处开始的过程可以对应于图3A的操作3010中提供的过程。如图所示，图4是根据实施方案的在承载衬底300上的两种多个发射不同颜色的LED试样块102、202的示意截面侧视图图示。如图所示，不同的LED试样块102(A-试样块)、202(B-试样块)。图5是根据实施方案的在已经将不同LED试样块102、202图案化成两种多个发射不同颜色的LED台面结构150、250之后，具有对应阱结构160、260和底部触点180、280的示意性截面侧视图图示。图5示出了根据实施方案的可能出现的特定区别特征。具体地，为不同颜色发射设计的LED试样块102、202可以由不同材料形成，具有不同层叠堆结构，并且显著地具有不同的厚度。这可以导致具有不同厚度的LED台面结构150、250，以及具有不同高度(或厚度)的阱结构160、260。为了促进将材料和结构的异构收集粘结到显示器衬底400，底部触点180、280可以具有不同的对应厚度t1、t2以保持包括填充层170的底表面172以及底部触点180、280的底表面182、282的底表面186的平面性。图6是根据实施方案的粘结到显示器衬底400的多个发射不同颜色的LED 175、275的示意性截面侧视图图示。例如，图6可以对应于图3B中示出的与操作3060相对应的结构。
根据实施方案的发光结构包括粘结到衬底400(诸如CMOS衬底)的电极焊盘410的LED 175。LED包括基于无机半导体的p-n二极管和粘结到电极焊盘410的金属底部触点180。绝缘填充层170横向围绕LED 175和金属底部触点180。在一些实施方案中，通过金属-金属粘结将金属底部触点180的平面底表面182粘结到电极焊盘410的平面顶表面412，并且通过氧化物-氧化物粘结将绝缘填充层170的平面底表面172粘结到衬底400的平面顶表面422。
LED 175可以安装在嵌入绝缘填充层170内的阱结构160内。阱结构160可以是反射阱结构，包括横向围绕阱材料134的反射金属层140，其中阱材料134横向围绕阱结构160内的LED 175。反射金属层140可以是连续层，其在LED 175周围和下方并且在阱材料134中位于LED正下方的开口136内跨越。
根据实施方案的发光结构包括：由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151形成的第一LED 175，以及粘结到第一电极焊盘410的第一金属底部触点180，以及由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251形成的第二LED 275，以及粘结到第二电极焊盘410的第二金属底部触点280。如图6所示，第一金属底部触点180比第二金属底部触点280更厚，并且第二基于无机半导体的p-n二极管251比第一基于无机半导体的p-n二极管151更厚。另外，第一金属底部触点180和第二金属底部触点280的底表面182、282是共面的。在一个实施方案中，第一基于无机半导体的p-n二极管151和第二基于无机半导体的p-n二极管251的顶表面是共面的。在一个实施方案中，第一金属底部触点180比第二金属底部触点280厚第一厚度，并且第二基于无机半导体的p-n二极管251比第一基于无机半导体的p-n二极管151厚近似第一厚度。
在一个实施方案中，第一LED 175被安装在第一(反射)阱结构160内，并且第二LED275被安装在第二(反射)阱结构260内。如图所示，第二阱结构260可以比第一阱结构160更高。第一阱结构160和第二阱结构260以及第一金属底部触点180和第二金属底部触点280被嵌入绝缘层(填充层170)内。绝缘层和触点的底表面172、182、282可以是共面的。
尽管包括用于不同颜色发射的LED的实施方案被描述和示为包括不同的外延厚度，并且因此包括不同的金属底部触点厚度和阱结构高度，但这不是必需的。例如，可以在LED试样块的制造期间执行附加晶片转移操作，使得将不同类型的LED试样块粘结到临时衬底(n侧向上)并且一起抛光以达到共同厚度。还设想了替代处理序列。因此，以这种方式处理的发光结构可以包括具有均匀厚度的LED，以及均匀厚度或高度的底部金属底部触点和/或阱结构，这取决于制造序列和掩模组。
根据实施方案，LED试样块可以被图案化以形成多个LED。例如，其可以被图案化以在子像素内形成成对的冗余LED。图7是根据实施方案的安装在显示器衬底400上的反射阱结构内的一对LED 175的示意性截面侧视图图示。图7所示的特定实施方案包括特定处理变化，其中在相邻LED 175之间未完全移除阱材料134。因此，LED 175可以在阱结构160上方延伸。应当理解，这种处理变化是任选的，并且在其他实施方案中，可以在相邻LED 175之间完全移除阱材料134。另外，在其他实施方案中，阱结构160可以重叠并且可以具有共享的反射层140。
可以在将LED转移到显示器衬底之后制造附加光学器件500(例如，除了反射阱结构之外)。例如，附加光学器件500可以被设计用于颜色转换、频谱滤光、角度滤光和/或光整形以促进同轴光透射。图8是根据实施方案的在显示器衬底400上的一对LED 175上方形成的一对微光学元件510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400上的一对LED 175上方形成的一对微光学元件510(包括滤光器520)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。
根据实施方案，(反射)阱结构160可具有针对同轴发射方向(例如，正交于显示器衬底400)成形的反射侧壁。微光学元件510可以任选地由LED 175形成以附加地对发射光进行转换、滤光和/或整形。示例性微光学元件510可以包括堤层502和在堤层502的侧壁上的任选反射层504。反射层504可以由与反射层140类似的材料形成，诸如铝、银、金等。光学材料506形成在LED 175正上方的堤层502中的堤开口内。光学材料506可以由与填充材料134类似的材料形成，诸如聚合物或玻璃。另外，可以针对透明度或折射率选择光学材料。在一些实施方案中，光学材料506可以填充有颜色转换材料(诸如量子点)。例如，量子点可以被设计用于从LED 175吸收主要是蓝色的发射波长，并且发射主要是红色的发射波长，但其他配置也是可能的。
在一个实施方案中，微光学元件510被设计用于颜色转换。例如，光学材料506可以填充有颜色转换材料(诸如量子点)，并且堤层502中的开口的侧壁被衬有反射层504。反射层504可以另外起到防止从光学材料发射的光在子像素之间渗出的作用。在一个实施方案中，堤层502的开口(反射层504)包括特征在于相对于水平的角度(αc)的侧壁。根据实施方案，微光学元件510相对于水平的角度(αc)和阱结构相对于水平的角度(αw)是特定于应用的。在其中微光学元件510被设计用于颜色转换的示例性实施方案中，微光学元件510相对于水平的角度(αc)为45-60度，并且阱结构160相对于水平的角度(αw)是50-80度，或更具体地是60-80度。这种配置还可以用于增加同轴光提取效率，并且更具体地在水平角度(90度)的+/-7度内。
在一个实施方案中，微光学元件510被设计用于光整形，例如以促进同轴光透射。光学材料506可以由高折射率材料(例如，折射率大于堤层502的折射率)形成。例如，光学材料506可以具有大于1.6的折射率，而堤层502由较低折射率(例如，小于1.5)的材料形成，使得全内反射用于准直光。也可以存在任选的反射层504。在一个实施方案中，微光学元件包括侧壁，这些侧壁的特征在于其相对于水平的角度(αc)大于阱结构160的反射侧壁相对于水平的角度(αc)。在示例性实施方案中，相对于水平的角度(αc)为约70-85度，而阱结构相对于水平的角度(αw)为50-80度，或更具体地55-65度，诸如约60度。这种配置可以用于增加同轴光提取效率，并且更具体地在水平角度(90度)的+/-7度内。
现在参考图9A至图9C，可以任选地包括滤光器520。滤光器520可以特别地适用于其中微光学元件510被设计用于颜色转换的配置。图9B与图9A的不同之处在于，光学材料206被限制在堤开口内并且被滤光器520覆盖。这种配置可以实现光学材料206的改进封装(例如，以防止水分和氧化)，特别是对于包含量子点的光学材料206。滤光器520可以具有特定功能，诸如频谱滤光器和/或角度滤光器。示例性角度滤光器包括特征在于小于1.4的折射率的低折射率体积(例如，对于角度滤光器而言)、分布式布拉格反射器(DBR)结构或其他专用光学膜。示例性低折射率体积可以包括空隙，诸如真空、气隙或其他惰性气体填充区域，或低折射率基质。在这种配置中，角度滤光器通过全内反射(TIR)效应来抵消光否则被外涂层界面捕获的趋势。更具体地，根据实施方案，角度滤光器520仅允许光首先逃脱到角度滤光器之外，其然后可以逃脱到显示器中的全部外涂层膜叠堆之外。因此，没有机会逃脱显示器的光被反射回到下面的结构中，在该结构中它可以被再次散射成可能然后逃脱的模式。因此，角度滤光器使光保持被限制，直到将其重定向到足够陡的角度，该角度允许这种光逃脱显示***到周围环境。各种DBR也可以或者替代地用作频谱滤光器，诸如带阻DBR(例如，仅反射来自下面LED的蓝光以进行QD吸收并转换为红光，同时使其他波长通过)或长通DBR(例如，阻止低于红色波长的所有波长)。在一个实施方案中，颗粒或染料包括在频谱滤光器内以吸收特定波长。
在图9C所示的特定实施方案中，滤光器520可以是可比较的高折射率材料和低折射率材料的多层叠堆，并且包括回收(反射)部分522和可位于回收部分522上方的准直部分524。回收(反射)部分522可以反射来自下面(泵)LED 175的光(例如，蓝色)，而准直部分524可以仅使从光学材料206内的量子点发射的近似法向入射的(例如，红色)光通过。因此，非法向入射的光被准直部分524反射回去，其中光可以被重定向，具有以法向入射通过的另一个机会。这种配置可以增加同轴强度。滤光器520内的层的材料选择还可起到封装光学材料206的作用，并且提供对湿气和氧化的屏障(例如，特别是当存在量子点以进行颜色转换时)。滤光器520可以包括封装材料(诸如氮化硅)。在一个实施方案中，保持滤光器520层的平面性，使得保持相对于水平的倾斜度小于20度以便确保用于充分封装完整性的层的连续性。
在特定实施方案中，回收部分522包括成对的(例如，3-5对)高/低折射率材料层，其中每层的厚度为LED 175的主发射波长(λ1)的λ1/4。例如，LED 175的主发射波长可以是蓝色(约465nm)。另一方面，准直部分524可以具有夹在高/低折射率材料层的每侧上的对(例如，2对)之间的λ2/2层，其中每层的厚度为QD主发射波长(λ2)的λ2/4。例如，QD主发射波长可以是红色(约640nm)。
可以将根据实施方案的从LED试样块102、202处理的LED 175、275集成在各种像素结构中。具体地，LED 175、275可以被转移到包括预制光学元件(例如，反射阱结构)的显示器衬底400。阱结构可以具有单独的尺寸，同时还使用在承载衬底上的共同掩模组来处理部件。在转移到显示器衬底400之后，可以添加附加光学器件500。
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。所示的示例性像素结构是红-绿-蓝(RGB)像素结构，但这被理解为示例性的，并且实施方案不限于此。在示例性结构中，RGB像素包括发射蓝色的子像素(B)、发射绿色的子像素(G)和发射红色的子像素(R)。发射蓝色和红色的子像素各自包括发射蓝色的LED 175，而发射绿色的子像素包括发射绿色的LED 275。如图所示，光学器件500可以由发射红色的子像素内的发射蓝色的LED 175形成以将发射光从蓝色转换为红色。在其他实施方案中，发射红色的子像素内的LED被设计用于不同的颜色发射。因此，不需要发射蓝色的LED。然而，包括发射蓝色的LED可以提供设计均匀性，因为它们能够使用与发射蓝色的子像素相同的LED试样块来处理。
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11A至图11B所示的实施方案与图10A至图10B中的实施方案类似，其中添加了LED冗余。在所示的实施方案中，冗余LED对可以共享相同的阱结构160、260。另外，冗余LED对可以共享相同的光学器件500。在其他实施方案中，每个LED可以具有其自身的对应阱结构和任选的光学器件。
除了图10A至图11B所示的实施方案之外，每个LED或LED对可以具有其自身的光学器件500。光学器件500不限于颜色转换。例如，单独微光学元件510可以位于每个LED或LED对上方。
在一个实施方案中，发光结构包括第一对LED 175，其包括被设计成发射第一颜色发射的对应对的第一基于无机半导体的p-n二极管151，以及粘结到对应对的单独第一电极焊盘410的对应对的第一金属底部触点180。发光结构另外包括第二对LED 275，其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对应对的第二基于无机半导体的p-n二极管251，以及粘结到对应对的单独第二电极焊盘410的对应对的第二金属底部触点280。在一个实施方案中，该对第一金属底部触点180比该对第二金属底部触点280更厚，并且该对第二基于无机半导体的p-n二极管251比该对第一基于无机半导体的p-n二极管151更厚。
成对的第一金属底部触点180和第二金属底部触点280的底表面182、282可以是共面的，其中该对第一金属底部触点180比该对第二金属底部触点280厚第一厚度，并且该对第二基于无机半导体的p-n二极管251比该对第一基于无机半导体的p-n二极管151厚近似相同的第一厚度。
在一个实施方案中，第一对LED 175被安装在第一(反射)阱结构160内，并且第二对LED 275被安装在第二(反射)阱结构260内。如图所示，第二阱结构260可以比第一阱结构160更高。
根据实施方案，基于作为发射部件的基于无机半导体的微型LED的组阵列，描述了高效、高亮度的微型显示面板的结构和制造序列。根据实施方案，可以实现高发射效率以用于同轴发射，并且可以实现窄角度带整形以用于低功耗和可穿戴应用。具体地，处理序列可以包括光学部件的晶片上制造以简化集成。因此，不需要单独的微型LED转移。
更具体地，可以将用于每种主要颜色发射的LED试样块的宽阔区域粘结到临时承载衬底，并且然后针对所有颜色使用共同掩模组处理对其进行干法蚀刻以形成微型LED台面结构的像素布置。另外，可以围绕微型LED台面结构形成光学器件(诸如反射阱结构)，以及针对每个微型LED台面结构的底部触点。共同掩模组的使用使得能够在整个晶片上维持所需的间距和现有技术光刻公差，然后再将粘结到显示器衬底(诸如CMOS晶片)。例如，这可以是十二英寸CMOS晶片。然后可以在一些微型LED的顶部上形成附加光学器件和任选的颜色转换结构以便实现特定像素(例如，红色)。同样，公共掩模组可以使得整个晶片上的现有技术光刻公差能够将光学器件与LED阵列对准。
可以用CMOS背板，更具体地，使用通过脉冲宽度调制的数字调光来驱动根据实施方案的发光结构(例如，显示面板)。面板可包括具有(500×500至4,000×4,000)个发射微型LED的像素。微型LED可以被设计为发射例如红色、绿色、蓝色频谱范围的光，但其他颜色是可能的。发光结构可以是单色的，或者具有组合颜色。
由于实施方案有助于使用现有技术光刻公差，因此与使用其他集成技术相比，微型LED可能更小。
例如，示例性子像素尺大小可以是3-10μm，其中每个微型LED台面宽度是0.5-5μm，或更具体地约1-2μm。微型LED的减小尺寸进一步有助于合并围绕微型LED的光学元件以及任选的颜色转换结构。
在一些实施方案中，微型LED(或在冗余情况下成对微型LED)可以具有光学特征以沿同轴方向(例如，正交于显示器衬底)对光进行整形。更具体地，特征可以被配置为增加在接收锥(诸如+/-7度)中的光提取。光学特征可以在微型LED周围和/或上方。例如，光学特征可以包括反射阱结构。可以通过在阱结构的侧壁和底部上涂覆金属层(例如，铝、银、金)来实现反射率。反射阱结构的侧壁可以倾斜以向上重新引导光。围绕阱结构内的微型LED的填充材料可以包括漫射器，诸如分散在基质中的高折射率颗粒。光学器件可以另外位于微型LED上方。例如，颜色转换结构可以包括在光学器件中。光学器件的侧壁也可以被涂覆有反射材料。反射表面也可以存在于微型LED的顶表面的一部分上以便更有效地对发射进行整形。
仿真例1
由于微型LED的成形可能具有挑战性，因此在LED上方放置高折射率结构以增加光提取可能更为实用。为了展示微型LED显示器的光提取和准直光学器件，针对以下执行面板仿真数据：具有覆盖锥形微光学元件510(顶部阱)的LED，具有在锥形微光学元件510(顶部阱)内放置在LED上方的附加半球形高折射率透镜508的类似结构(图12A)，以及具有在锥形微光学元件510(顶部阱)内放置在LED上方的锥形高折射率透镜508的类似结构(图12B)。在这些仿真样品中，LED具有2μm的最大宽度、2μm的厚度，以及垂直LED侧壁。透明高折射率透镜508(例如，半球形、锥形)的折射率为(n＝1.8至2.4)。堤层502由低折射率材料(n＝1.4至1.5)形成，其中光学材料506的折射率(n＝1.6至1.8)低于高折射率透镜508的折射率。光学材料506(和任选的高折射率透镜508)的堤层502中的开口具有4-5μm的顶部宽度，以及5-10μm的高度。与图12B中示出的特定实施方案中的锥形微光学元件510的锥形光学材料506相比，锥形高折射率透镜508是倒置的。图12C中提供的随角度的亮度的仿真数据指示，发现半球形高折射率透镜508增加总光提取和同轴光，而锥形高折射率透镜508可以增加总光提取，但减少同轴光。
仿真例2
为了展示阱结构相对于水平的角度(αw)的有效性，执行了仿真研究以测量作为阱结构角度的函数的同轴光强度。在此仿真示例中，LED是发射蓝色的。具体地，每个LED为六边形LED，具有2μm的最大宽度、2μm的厚度，以及垂直LED侧壁。LED安装在直径为4.5μm的阱结构中。在图13中以作为阱角度的函数的同轴光强度的曲线图提供了仿真例2的结果。如图所示，发现阱结构相对于水平的角度(αw)关于50-70度的角度显著增加，并且在60度时有大于5倍的增加。
仿真例3
现在参考图14，针对根据实施方案的各种结构，提供了作为视角的函数的光提取效率(LEE)的仿真数据的曲线图。具体地，针对裸LED(裸管芯)、安装在反射阱结构160(侧面阱)内的LED以及在反射阱结构160上方具有微光学元件510(顶部阱)的LED提供了仿真数据。在此仿真示例中，LED是发射蓝色的。具体地，裸LED(裸管芯)被配置为具有2μm的高度、最大宽度为2μm的六边形，以及侧壁垂直。安装在反射阱结构(侧面阱)内的LED与裸LED具有相同的尺寸，其安装在阱结构相对于水平的角度(αw)为60度的反射阱结构中，并且高度为2μm。具有微光学元件(顶部阱)的LED包括具有1μm的高度、最大宽度为1μm的六边形和垂直侧壁的LED，其安装在阱结构相对于水平的角度(αw)为60度的反射阱结构中，以及侧壁相对于水平的角度(αc)为75度的覆盖微光学元件。如图所示，同轴LEE在同轴角度(0度)的+/-7度内得到了显著改善。因此，包括微光学元件(顶部阱)进一步提高了准直，以及在该仿真例中提高了同轴LEE。
仿真例4
光提取和准直光学器件也可以取决于底部阱结构160的角度以及微光学器件510的高度和角度。参考图15，针对阱结构相对于水平的角度(αw)为55度和70度的底部阱结构160，提供了同轴亮度相对微光学元件510的高度的曲线图。仿真数据基于仿真例3的结构，其中微光学元件510的高度在2μm和7μm之间变化(角度随高度而增加)。如图所示，选择适当的底部阱结构相对于水平的角度(αw)可以对降低必需的微光学元件510的高度具有重大影响。因此，通过底部阱结构160，微光学元件510的高度可以更短。
仿真例5
现在参考图16，提供了同轴亮度相对微光学元件510的高度的仿真数据。实施例5的仿真样本包括安装在反射底部阱结构中的LED以及在LED上方形成的微光学元件，其中LED具有由铝或镍制成的背面反射器(例如，LED的p掺杂层108覆盖有背面反射器，底表面上的电极)，并且LED未安装在反射底部阱结构内。虽然仅具有带反射侧壁的微光学元件的仿真样品未实现仅与反射底部阱结构相同的高同轴亮度，但随着微光学元件510的高度增加到约10μm，同轴亮度确实增加。
仿真例6
其余的仿真例涉及其中LED光被光学材料506下转换的配置。现在参考图17A，提供了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。更具体地，图17A的仿真数据基于与图8中提供发光结构类似的发光结构，包括发射蓝色的LED，以及具有填充有发射红色的量子点(吸收蓝色)的光学材料506的覆盖微光学元件510(顶部阱)。另外，LED和阱的尺寸与仿真例3中的尺寸相同。如图所示，同轴光强度在微光学元件510的侧壁相对于水平线的角度(αc)为45-60度时最高，但这随着阱结构160(底部阱)角度而改变。例如，当较高的底部阱角度和顶部阱角度组合时，保持高同轴光强度。此外，与仿真例1不同，同轴光强度在底部阱相对于水平的60-80度的较高角度下最高，其中同轴光强度在相对于水平的80度(αc)下更高。预期结果是由于底部阱不必向上引导(或准直)光，而是将光分配在微光学元件(顶部阱)中。
仿真例7
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17B的仿真数据是基于类似于仿真例4的发光结构，其中添加了滤光器520，并且更具体地是用于阻挡低于光学层506内包含的量子点的红色发射波长的所有波长的长通DBR。与图17A相比，包含滤光器520表明了针对微光学元件(顶部阱)，在侧壁相对于水平的较低角度(αc)下，并且更具体地在45-60度的角度下，或更具体地在45-55度之间，LEE增加。
在一些方面中，根据实施方案描述的处理序列有助于具有集成LED和相关联光学器件的微型LED显示结构的形成，因为显著减小尺寸并增加密度，同时还避免了与转印相关的精细对准公差。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。
在一种实施方式中，微型LED 175被设计用于蓝色或绿色波长范围发射。微型LED175可以具有六边形形状，最大宽度WLED-MAX为1-5μm，并且安装在最大开口宽度WWELL-MAX为1.5-7μm的阱结构160内。从底部到顶部，微型LED 175可以具有垂直侧壁、向内倾斜的侧壁(图19)或向外倾斜的侧壁(图20)。在一个实施方案中，LED侧壁相对于水平的角度(αL)为60-90度，而阱结构160侧壁相对于水平的角度(αW)为60-80度。此外，微型LED 175的总高度(h)可以为1-3μm。类似地，阱结构160的高度(h)可以相同(例如，1-3μm)或更小。附加光学器件可以位于微型LED和阱结构的上方。例如，当在反射阱结构160上方时，微光学元件510的高度可以为2-5μm，并且在没有反射阱结构160的情况下，微光学元件510的高度可以为5-10μm。
在一种实施方式中，微型LED 175被设计用于红色波长范围发射。微型LED 175可以具有六边形形状，最大宽度WLED-MAX为1.5-4μm，并且安装在最大开口宽度WWELL-MAX为4-5μm的阱结构160内。从底部到顶部，微型LED 175可以具有垂直侧壁或向外倾斜的侧壁。在一个实施方案中，LED侧壁相对于水平的角度(αL)为50-70度，而阱结构160侧壁相对于水平的角度(αW)为50-80度，诸如约60度。此外，微型LED 175的总高度(h)可以为1-2μm。类似地，阱结构160的高度(h)可以相同(例如，1-2μm)或更小。附加光学器件可以位于微型LED和阱结构的上方。例如，当在反射阱结构160上方时，微光学元件510的高度可以为2-5μm，并且在没有反射阱结构160的情况下，微光学元件510的高度可以为5-10μm。
根据实施方案的示例性LED可以具有最大宽度小于5微米且最大高度小于3微米的p-n二极管。反射阱结构160可以包括(反射层140的)反射侧壁，其特征在于侧壁相对于水平的角度(αW)为55-80度。发光结构可以另外包括位于LED和反射阱结构160上方的具有反射侧壁的微光学元件510。在其中微光学元件510被设计用于颜色转换的示例性实施方案中，微光学元件510相对于水平的角度(αc)为45-60度，并且阱结构160相对于水平的角度(αw)是50-80度，或更具体地是60-80度。在其中微光学元件510被设计用于准直的示例性实施方案中，相对于水平的角度(αc)为约70-85度，而阱结构相对于水平的角度(αw)为50-80度，或更具体地55-65度，诸如约60度。在一个实施方案中，当在反射阱结构160上方时，微光学元件510的高度为2-5μm，并且在没有反射阱结构160的情况下，微光学元件510的高度可以为5-10μm。
在利用实施方案的各个方面时，对本领域技术人员将变得显而易见的是，对于基于微型LED的显示面板而言，以上实施方案的组合或变型是可能的。尽管以特定于结构特征和/或方法行为的语言对实施方案进行了描述，但应当理解，所附权利要求并不一定限于所描述的特定特征或行为。所公开的特定特征和行为相反应当被理解为用于进行例示的权利要求的实施方案。

Claims (28)

1.一种发光结构，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-n二极管更厚。
14.根据权利要求13所述的发光结构，其中所述第一金属底部触点和所述第二金属底部触点的底表面是共面的。
15.根据权利要求14所述的发光结构，其中所述第一金属底部触点比所述第二金属底部触点厚第一厚度，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-n二极管厚近似所述第一厚度。
16.根据权利要求15所述的发光结构，其中所述第一基于无机半导体的p-n二极管和所述第二基于无机半导体的p-n二极管的顶表面是共面的。
17.根据权利要求13所述的发光结构，其中所述第一LED被安装在第一阱结构内，并且所述第二LED被安装在第二阱结构内。
18.根据权利要求17所述的发光结构，其中所述第二阱结构比所述第一阱结构更高。
19.根据权利要求18所述的发光结构，其中所述第一阱结构和所述第二阱结构以及所述第一金属底部触点和所述第二金属底部触点嵌入绝缘填充层内。
20.根据权利要求19所述的发光结构，其中所述绝缘填充层的底表面和所述第一金属底部触点的第一底表面以及所述第二金属底部触点的第二底表面是共面的。
21.根据权利要求18所述的发光结构，其中所述第一阱结构是第一反射阱结构，并且所述第二阱结构是第二反射阱结构。
22.根据权利要求17所述的发光结构，还包括位于所述第一LED上方的具有反射侧壁的微光学元件。
23.一种形成发光结构的方法，包括：
在第一临时衬底上形成第一多个发光二极管(LED)试样块；
将所述第一多个LED试样块转移到承载衬底；
将所述第一多个LED试样块图案化成第一多个LED台面结构；
将所述第一多个LED台面结构转移到显示器衬底。
24.根据权利要求23所述的方法，还包括：
在将所述第一多个LED台面结构转移到所述显示器衬底之前，围绕所述第一多个LED台面结构形成第一多个阱结构。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括：
在所述第一多个LED台面结构上形成第一多个底部触点；以及
其中将所述第一多个LED台面结构转移到所述显示器衬底包括混合粘结到所述显示器衬底。
26.根据权利要求23所述的方法，还包括：
在第二临时衬底上形成第二多个LED试样块；
将所述第二多个LED试样块转移到所述承载衬底；
将所述第二多个LED试样块图案化成第二多个LED台面结构；以及
在将所述第一多个LED台面结构转移到所述显示器衬底的同时，将所述第二多个LED台面结构转移到所述显示器衬底。
27.根据权利要求26所述的方法，还包括：
在将所述第一多个LED台面结构和所述第二多个LED台面结构转移到所述显示器衬底之前，围绕所述第二多个LED台面结构形成第二多个阱结构。
28.根据权利要求27所述的方法，其中形成所述第一多个阱结构和所述第二多个阱结构包括：
在所述第一多个LED台面结构和所述第二多个LED台面结构上方沉积第一绝缘层；对所述第一绝缘层进行图案化以围绕所述第一多个LED台面结构形成第一多个绝缘阱并且围绕所述第二多个LED台面结构形成第二多个绝缘阱；以及
围绕所述第一多个绝缘阱形成第一多个反射层并且围绕所述第二多个绝缘阱形成第二多个反射层。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11894495B2 (en) 2021-06-02 2024-02-06 Lextar Electronics Corporation Micro LED structure and display device

Families Citing this family (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10297581B2 (en) 2015-07-07 2019-05-21 Apple Inc. Quantum dot integration schemes
US11404400B2 (en) 2018-01-24 2022-08-02 Apple Inc. Micro LED based display panel
JP7285491B2 (ja) 2018-08-24 2023-06-02 マシュー ハーテンスヴェルド ナノワイヤ発光スイッチデバイス及びその方法
EP3667721A1 (en) * 2018-12-10 2020-06-17 IMEC vzw Method for fabricating an optical device
US20200212022A1 (en) * 2018-12-28 2020-07-02 Intel Corporation Micro light-emitting diode display fabrication and assembly apparatus
US11610868B2 (en) 2019-01-29 2023-03-21 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US11302248B2 (en) 2019-01-29 2022-04-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh U-led, u-led device, display and method for the same
US11156759B2 (en) * 2019-01-29 2021-10-26 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US11271143B2 (en) 2019-01-29 2022-03-08 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
US11538852B2 (en) 2019-04-23 2022-12-27 Osram Opto Semiconductors Gmbh μ-LED, μ-LED device, display and method for the same
CN110783324B (zh) * 2019-09-19 2021-03-16 季华实验室 高密度Micro LED夹层结构有源驱动显示单元
KR20210048290A (ko) * 2019-10-23 2021-05-03 삼성전자주식회사 디스플레이 장치 및 이의 제조 방법
US11302561B2 (en) 2019-11-12 2022-04-12 Palo Alto Research Center Incorporated Transfer elements that selectably hold and release objects based on changes in stiffness
KR20210066205A (ko) * 2019-11-28 2021-06-07 엘지디스플레이 주식회사 표시 장치 및 표시 장치 제조 방법
US11348905B2 (en) * 2020-03-02 2022-05-31 Palo Alto Research Center Incorporated Method and system for assembly of micro-LEDs onto a substrate
CN111477653B (zh) * 2020-04-22 2023-08-15 京东方科技集团股份有限公司 显示面板、显示装置及显示面板的制造方法
JP2023526833A (ja) * 2020-05-18 2023-06-23 ナノシス， インコーポレイテッド 直視型ディスプレイのためのサブピクセル発光ダイオードおよびその製造方法
GB2595252B (en) * 2020-05-19 2023-10-11 Plessey Semiconductors Ltd Monolithic RGB micro LED display
CN114730786A (zh) * 2020-11-06 2022-07-08 京东方科技集团股份有限公司 发光二极管芯片及其制备方法、显示装置
KR20220065925A (ko) * 2020-11-13 2022-05-23 삼성디스플레이 주식회사 표시 패널 및 전자 장치
CN112652642B (zh) * 2020-12-22 2023-03-24 业成科技（成都）有限公司 微发光二极体显示器及其封装方法
US20220285188A1 (en) * 2021-03-02 2022-09-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Display transfer structure including light emitting elements and transferring method of light emitting elements
EP4071809A1 (en) * 2021-04-07 2022-10-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Color conversion structure, display apparatus, and method of manufacturing the display apparatus
LU500367B1 (en) * 2021-06-30 2023-01-06 Barco Nv Improvements in light emitting modules
TWI788941B (zh) * 2021-08-04 2023-01-01 友達光電股份有限公司 顯示裝置
KR20230068195A (ko) * 2021-11-10 2023-05-17 삼성전자주식회사 소자 정렬용 기판, 소자 어레이 구조물, 및 디스플레이 장치
WO2023142144A1 (en) * 2022-01-31 2023-08-03 Jade Bird Display (Shanghai) Company Micro led structure and micro display panel
WO2023192370A1 (en) * 2022-03-30 2023-10-05 Lumileds Llc Semiconductor structure and methods of manufacturing the same
WO2024006264A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Lumileds Llc Light-emitting device with central electrode and optical cavity
WO2024006263A1 (en) * 2022-06-30 2024-01-04 Lumileds Llc Light-emitting device with aligned central electrode and output aperture
CN114864759B (zh) * 2022-07-06 2022-09-20 罗化芯显示科技开发(江苏)有限公司 一种微发光二极管显示基板及其制造方法
US11774762B1 (en) * 2022-09-16 2023-10-03 Brelyon, Inc. Methods and systems for programming momentum and increasing light efficiency above 25% in folded optics and field evolving cavities
WO2024077038A1 (en) * 2022-10-04 2024-04-11 Polymer Forge, Inc. Microled array with paired through-substrate vias for in-situ polymer synthesis
US20240170619A1 (en) * 2022-11-22 2024-05-23 Apple Inc. Display with Light Sources and Quantum Dots

Citations (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050221519A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-06 Michael Leung Semiconductor light emitting devices including a luminescent conversion element and methods for packaging the same
CN101577303A (zh) * 2008-05-07 2009-11-11 三星电子株式会社 发光二极管封装、发光二极管***及其制造方法
US20100163898A1 (en) * 2008-12-25 2010-07-01 Au Optronics Corporation Light emitting diode apparatus
CN102074637A (zh) * 2009-11-19 2011-05-25 深圳市光峰光电技术有限公司 封装固态发光芯片的方法、结构及使用该封装结构的光源装置
WO2011129538A2 (ko) * 2010-04-15 2011-10-20 국민대학교 산학협력단 장파장 투과필터를 포함하는 형광체 전환 단색led
US20110284822A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting diode chip having wavelength converting layer and method of fabricating the same, and package having the light emitting diode chip and method of fabricating the same
CN102903804A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 财团法人工业技术研究院 发光元件的转移方法以及发光元件阵列
US20140319553A1 (en) * 2011-08-25 2014-10-30 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device for high current operation
US20150221835A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Michael A. Tischler Light-emitting dies incorporating wavelength-conversion materials and related methods
CN104838508A (zh) * 2012-12-10 2015-08-12 勒克斯维科技公司 发光器件反射隔堤结构
CN104871231A (zh) * 2012-12-10 2015-08-26 勒克斯维科技公司 具有接地联结线的有源矩阵显示面板
CN105144387A (zh) * 2013-03-15 2015-12-09 勒克斯维科技公司 具有冗余方案的发光二极管显示器和利用集成的缺陷检测测试来制造发光二极管显示器的方法
US20150362165A1 (en) * 2014-06-14 2015-12-17 Hiphoton Co., Ltd. Light Engine Array
US20160018065A1 (en) * 2013-03-07 2016-01-21 Quarkstar Llc Illumination device with multi-color light-emitting elements
US20160276329A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Optoelectronic device comprising a light-emitting diode
US20170018538A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Cree, Inc. Solid state light emitter devices and methods
US20170025589A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Epistar Corporation Light emitting structure and method for manufacturing the same
US20170045201A1 (en) * 2013-12-10 2017-02-16 Gary W. Jones Inverse visible spectrum light and broad spectrum light source for enhanced vision
CN106558577A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 台湾积体电路制造股份有限公司 三维集成电路结构
WO2017055483A1 (de) * 2015-10-01 2017-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauelement
US20170133357A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Innolux Corporation Display device
US20170309798A1 (en) * 2014-11-18 2017-10-26 Oculus Vr, Llc Integrated Colour LED Micro-Display
WO2017214122A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Corning Incorporated Devices comprising a patterned color conversion medium and methods for making the same

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI267212B (en) 2004-12-30 2006-11-21 Ind Tech Res Inst Quantum dots/quantum well light emitting diode
EP1861876A1 (en) * 2005-03-24 2007-12-05 Tir Systems Ltd. Solid-state lighting device package
US8664674B2 (en) * 2007-08-28 2014-03-04 Panasonic Corporation Light emitting diode device preventing short circuiting between adjacent light emitting diode chips
US10147843B2 (en) 2008-07-24 2018-12-04 Lumileds Llc Semiconductor light emitting device including a window layer and a light-directing structure
KR101018111B1 (ko) 2008-10-07 2011-02-25 삼성엘이디 주식회사 양자점-금속산화물 복합체, 양자점-금속산화물 복합체의 제조방법 및 양자점-금속산화물 복합체를 포함하는 발광장치
GB0821122D0 (en) 2008-11-19 2008-12-24 Nanoco Technologies Ltd Semiconductor nanoparticle - based light emitting devices and associated materials and methods
GB2478987A (en) 2010-03-26 2011-09-28 Iti Scotland Ltd Encapsulation of an LED array forming a light concentrator for use with edge-lit light-guided back lights
US20110303940A1 (en) 2010-06-14 2011-12-15 Hyo Jin Lee Light emitting device package using quantum dot, illumination apparatus and display apparatus
CN103403894B (zh) 2011-03-07 2016-10-26 皇家飞利浦有限公司 发光模块、灯、照明器和显示装置
US9306117B2 (en) 2011-07-25 2016-04-05 Industrial Technology Research Institute Transfer-bonding method for light emitting devices
US8907319B2 (en) 2011-12-12 2014-12-09 Lg Innotek Co., Ltd. Light emitting device package
KR102075982B1 (ko) 2013-03-15 2020-02-12 삼성전자주식회사 반도체 발광소자 패키지
US20140133177A1 (en) 2013-04-24 2014-05-15 Light Polymers Holding Lcd backlight component coatings for reducing light losses and improving in-stack light collimation
US9484504B2 (en) 2013-05-14 2016-11-01 Apple Inc. Micro LED with wavelength conversion layer
US9111464B2 (en) 2013-06-18 2015-08-18 LuxVue Technology Corporation LED display with wavelength conversion layer
US9367094B2 (en) 2013-12-17 2016-06-14 Apple Inc. Display module and system applications
US9450147B2 (en) 2013-12-27 2016-09-20 Apple Inc. LED with internally confined current injection area
KR102132220B1 (ko) 2013-12-27 2020-07-10 삼성디스플레이 주식회사 양자점 광학 소자의 제조 방법 및 양자점 광학 소자를 포함한 백라이트 유닛
KR101657954B1 (ko) 2014-02-05 2016-09-21 삼성디스플레이 주식회사 백라이트 어셈블리 및 이를 포함하는 표시 장치
FR3023061B1 (fr) * 2014-06-27 2017-12-15 Commissariat Energie Atomique Diode de structure mesa a surface de contact sensiblement plane
US9484492B2 (en) 2015-01-06 2016-11-01 Apple Inc. LED structures for reduced non-radiative sidewall recombination
US9728687B2 (en) 2015-05-13 2017-08-08 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Quantum platelet converter
EP3304537A1 (en) 2015-06-05 2018-04-11 Apple Inc. Emission control apparatuses and methods for a display panel
EP3308373A1 (en) 2015-06-10 2018-04-18 Apple Inc. Display panel redundancy schemes
US10297581B2 (en) 2015-07-07 2019-05-21 Apple Inc. Quantum dot integration schemes
KR102465382B1 (ko) * 2015-08-31 2022-11-10 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 표시장치의 제조방법
CN106711301B (zh) 2015-11-12 2020-10-27 美科米尚技术有限公司 发光二极管与其制作方法
KR102661474B1 (ko) 2016-04-11 2024-04-29 삼성디스플레이 주식회사 디스플레이 장치
TWI581417B (zh) 2016-04-11 2017-05-01 友達光電股份有限公司 發光裝置及其製造方法
EP3443594A4 (en) 2016-04-15 2019-12-18 Glo Ab METHOD FOR GENERATING AN ARRANGEMENT FROM A UNIT WITH MULTIPLE CELLS
US9941329B2 (en) * 2016-05-18 2018-04-10 Globalfoundries Inc. Light emitting diodes (LEDs) with integrated CMOS circuits
KR102611980B1 (ko) * 2016-12-14 2023-12-08 삼성전자주식회사 멀티 컬러를 구현할 수 있는 발광 소자
US11404400B2 (en) 2018-01-24 2022-08-02 Apple Inc. Micro LED based display panel

Patent Citations (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050221519A1 (en) * 2004-03-31 2005-10-06 Michael Leung Semiconductor light emitting devices including a luminescent conversion element and methods for packaging the same
CN101577303A (zh) * 2008-05-07 2009-11-11 三星电子株式会社 发光二极管封装、发光二极管***及其制造方法
US20100163898A1 (en) * 2008-12-25 2010-07-01 Au Optronics Corporation Light emitting diode apparatus
CN102074637A (zh) * 2009-11-19 2011-05-25 深圳市光峰光电技术有限公司 封装固态发光芯片的方法、结构及使用该封装结构的光源装置
WO2011129538A2 (ko) * 2010-04-15 2011-10-20 국민대학교 산학협력단 장파장 투과필터를 포함하는 형광체 전환 단색led
US20130087821A1 (en) * 2010-04-15 2013-04-11 Psi Co., Ltd. Phosphor-converted single-color led including a long-wavelength pass filter
US20110284822A1 (en) * 2010-05-18 2011-11-24 Seoul Semiconductor Co., Ltd. Light emitting diode chip having wavelength converting layer and method of fabricating the same, and package having the light emitting diode chip and method of fabricating the same
CN102903804A (zh) * 2011-07-25 2013-01-30 财团法人工业技术研究院 发光元件的转移方法以及发光元件阵列
US20140319553A1 (en) * 2011-08-25 2014-10-30 Seoul Viosys Co., Ltd. Light emitting device for high current operation
CN104838508A (zh) * 2012-12-10 2015-08-12 勒克斯维科技公司 发光器件反射隔堤结构
CN104871231A (zh) * 2012-12-10 2015-08-26 勒克斯维科技公司 具有接地联结线的有源矩阵显示面板
US20160018065A1 (en) * 2013-03-07 2016-01-21 Quarkstar Llc Illumination device with multi-color light-emitting elements
CN105144387A (zh) * 2013-03-15 2015-12-09 勒克斯维科技公司 具有冗余方案的发光二极管显示器和利用集成的缺陷检测测试来制造发光二极管显示器的方法
US20170045201A1 (en) * 2013-12-10 2017-02-16 Gary W. Jones Inverse visible spectrum light and broad spectrum light source for enhanced vision
US20150221835A1 (en) * 2014-02-05 2015-08-06 Michael A. Tischler Light-emitting dies incorporating wavelength-conversion materials and related methods
US20150362165A1 (en) * 2014-06-14 2015-12-17 Hiphoton Co., Ltd. Light Engine Array
US20170309798A1 (en) * 2014-11-18 2017-10-26 Oculus Vr, Llc Integrated Colour LED Micro-Display
US20160276329A1 (en) * 2015-03-20 2016-09-22 Commissariat A L'energie Atomique Et Aux Energies Alternatives Optoelectronic device comprising a light-emitting diode
US20170018538A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-19 Cree, Inc. Solid state light emitter devices and methods
US20170025589A1 (en) * 2015-07-22 2017-01-26 Epistar Corporation Light emitting structure and method for manufacturing the same
CN106558577A (zh) * 2015-09-30 2017-04-05 台湾积体电路制造股份有限公司 三维集成电路结构
WO2017055483A1 (de) * 2015-10-01 2017-04-06 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelektronisches bauelement
US20170133357A1 (en) * 2015-11-05 2017-05-11 Innolux Corporation Display device
WO2017214122A1 (en) * 2016-06-08 2017-12-14 Corning Incorporated Devices comprising a patterned color conversion medium and methods for making the same

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11894495B2 (en) 2021-06-02 2024-02-06 Lextar Electronics Corporation Micro LED structure and display device

Also Published As

Publication number Publication date
US20230018406A1 (en) 2023-01-19
US20200343230A1 (en) 2020-10-29
US11404400B2 (en) 2022-08-02
US11967586B2 (en) 2024-04-23
WO2019147589A1 (en) 2019-08-01

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