微组装LED显示器转让专利
申请号 : CN201811574272.7
文献号 : CN110060987B
文献日 : 2021-03-12
发明人 : 克里斯托弗·鲍尔 , 马修·梅特 , 戴维·高梅兹 , 萨瓦托瑞·波纳菲德 , 戴维·尼博格 , 艾林·菲修鲁 , 卡尔·普利维特
申请人 : 艾克斯展示公司技术有限公司
摘要 :
权利要求 :
1.一种无机发光二极管LED显示器,所述显示器包括:透明显示器衬底;
显示器电路,其具有至少部分地形成在所述透明显示器衬底上的共同层中的第一不透明显示器电极和第二不透明显示器电极;
多个像素,每个像素包括连接到所述显示器电路的一组主要无机LED及未连接到所述显示器电路的一组冗余无机LED,其中所述冗余无机LED中的每个能够电连接到所述显示器电路以替换所述主要无机LED中的一个的对应有缺陷的LED,其中:每个主要及冗余无机LED形成于与所述透明显示器衬底相异且分离的同质衬底中或同质衬底上;
每个主要无机LED在分别连接到所述第一不透明显示器电极和所述第二不透明显示器电极的相应LED的同一侧上具有第一不透明LED电极和第二不透明LED电极;
每个冗余无机LED在所述相应LED的同一侧上具有第一不透明冗余电极和第二不透明冗余电极,并且所述第一不透明LED电极未连接到所述第一不透明显示器电极;以及所述主要无机LED和所述冗余无机LED位于所述透明显示器衬底上,以及所述第一不透明LED电极,所述第二不透明LED电极,所述第一不透明显示器电极,所述第二不透明显示器电极,所述第一不透明冗余电极以及所述第二不透明冗余电极中的每一个是完全不透明的。
2.根据权利要求1所述的显示器,其包括电连接到所述显示器电路的冗余LED。
3.根据权利要求2所述的显示器,其包括将所述冗余LED电连接到所述显示器电路的导电跨接线。
4.根据权利要求1所述的显示器,其中:所述一组主要无机LED包括多个发射红色光的红色无机LED、多个发射绿色光的绿色无机LED、及多个发射蓝色光的蓝色无机LED,以及所述一组冗余无机LED包括多个冗余的发射红色光的红色无机LED、多个冗余的发射绿色光的绿色无机LED、及多个冗余的发射蓝色光的蓝色无机LED。
5.根据权利要求1所述的显示器,其中所述一组主要无机LED包括多个发射黄色光的黄色无机LED;且所述一组冗余无机LED包括多个冗余的发射黄色光的黄色无机LED。
6.根据权利要求1所述的显示器,其中所述一组主要无机LED及所述一组冗余无机LED直接位于所述透明显示器衬底上。
7.根据权利要求1所述的显示器,其中每一像素包括电连接到相应像素中的每一无机LED的无机集成电路。
8.根据权利要求1所述的显示器,其中每一像素包括主要微型集成电路及冗余微型集成电路。
9.根据权利要求1所述的显示器,其中所述透明显示器衬底是塑料。
10.根据权利要求1所述的显示器,其中所述透明显示器衬底是选自由以下各项组成的群组的部件:聚酰亚胺、PEN、PET、金属、玻璃、半导体及蓝宝石。
11.根据权利要求1所述的显示器,其中所述透明显示器衬底是选自由以下各项组成的群组的部件:聚合物及金属箔。
12.根据权利要求1所述的显示器,其中所述透明显示器衬底是树脂。
13.根据权利要求1所述的显示器,其中每一无机LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从
10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。
14.根据权利要求1所述的显示器,其中每一无机LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从
10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。
15.根据权利要求1所述的显示器,其中每一无机LED具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从
10μm到20μm或从20μm到50μm的高度。
16.根据权利要求1所述的显示器,其中透明显示器衬底具有针对可见光大于或等于
50%、80%、90%或95%的透明度。
17.根据权利要求1所述的显示器,其中所述显示器衬底具有包含所述一组主要无机LED及所述一组冗余无机LED的连续显示器衬底区域,每一LED具有发光区域,且LED的组合发光区域小于或等于所述连续显示器衬底区域的四分之一。
18.根据权利要求17所述的显示器,其中所述LED的所述组合发光区域小于或等于所述连续显示器衬底区域的八分之一、十分之一、二十分之一、五十分之一、百分之一、五百分之一、千分之一、两千分之一或万分之一。
19.根据权利要求1所述的显示器,其中所述一组冗余无机LED的子集连接到相应的第一和第二不透明电极。
20.一种无机发光二极管LED显示器,所述显示器包括:透明显示器衬底;
显示器电路,其具有至少部分地形成在所述透明显示器衬底上的共同层中的第一不透明显示器电极和第二不透明显示器电极;
电连接到所述第一不透明电极和第二不透明电极的多个像素,每个像素包括一组主要无机LED及一组冗余无机LED,其中:每个主要及冗余无机LED形成于与所述透明显示器衬底相异且分离的同质衬底中或同质衬底上;
每个主要无机LED在分别连接到所述第一不透明显示器电极和第二不透明显示器电极的相应LED的同一侧上具有第一不透明LED电极和第二不透明LED电极;
每个冗余无机LED在所述相应LED的同一侧上具有第一不透明冗余电极和第二不透明冗余电极;
所述主要无机LED和所述冗余无机LED位于所述透明显示器衬底上,所述一组冗余无机LED中的每个冗余无机LED与电阻器串联连接以形成LED-电阻器对,且每个LED-电阻器对与所述一组主要无机LED中的主要无机LED并联布线;以及所述第一不透明LED电极,所述第二不透明LED电极,所述第一不透明显示器电极,所述第二不透明显示器电极,所述第一不透明冗余电极以及所述第二不透明冗余电极中的每一个是完全不透明的。
21.一种无机发光二极管LED显示器,所述显示器包括:透明显示器衬底;
显示器电路,其具有至少部分地形成在所述透明显示器衬底上的共同层中的第一不透明显示器电极和第二不透明显示器电极;
电连接到所述第一不透明电极和第二不透明电极的多个像素,每个像素包括一组主要无机LED及一组冗余无机LED,其中:每个主要及冗余无机LED形成于与所述透明显示器衬底相异且分离的同质衬底中或同质衬底上;
每个主要无机LED在分别连接到所述第一不透明显示器电极和所述第二不透明显示器电极的相应LED的同一侧上具有第一不透明LED电极和第二不透明LED电极;
每个冗余无机LED在所述相应LED的同一侧上具有第一不透明冗余电极和第二不透明冗余电极;
所述主要无机LED和所述冗余无机LED位于所述透明显示器衬底上,所述一组冗余无机LED中的每个冗余无机LED与二极管串联连接以形成LED-二极管对,且每个LED-二极管对与所述一组主要无机LED中的主要无机LED并联布线;以及所述第一不透明LED电极,所述第二不透明LED电极,所述第一不透明显示器电极,所述第二不透明显示器电极,所述第一不透明冗余电极以及所述第二不透明冗余电极中的每一个是完全不透明的。
说明书 :
微组装LED显示器
201580042604.5号发明专利申请案。
Lighting Elements)”的第62/014,077号美国临时专利申请案;2014年7月20日提出申请的
标题为“微组装LED显示器及照明元件”第62/026,695号美国临时专利申请案;2014年7月27
日提出申请的标题为“微组装LED显示器及照明元件”的第62/029,533号美国临时专利申请
案;2014年9月25日提出申请的标题为“经由微转移印刷组装的微型LED显示器的互连构架
优点(Interconnection Architectures Advantageous for Micro-LED Displays
Assembled via Micro Transfer Printing)”的第62/055,485号美国临时专利申请案;
2014年9月26日提出申请的标题为“经由微转移印刷组装的微型LED显示器的互连构架优
点”的第62/056,419号美国临时专利申请案;2014年3月10日提出申请的标题为“具有底部
发射无机微尺度发光二极管的无源矩阵显示器(Passive Matrix Display with Bottom
Emitting Inorganic Micro Scale Light Emitting Diodes)”的第62/131,230号美国临
时专利申请案;2015年4月16日提出申请的标题为“微组装微型LED显示器及照明元件
(Micro Assembled Micro LED Displays and Lighting Elements)”的第62/148,603号美
国临时专利申请案;及2015年6月1日提出申请的标题为“微组装微型LED显示器及照明元
件”的第62/169,531号美国临时专利申请案,所述美国临时专利申请案中的每一者的内容
以全文引用的方式并入本文中。
技术领域
背景技术
(例如,液晶显示器)、(ii)有机彩色光发射器(例如,有机发光二极管显示器),或(iii)具有
彩色滤光器的有机白色光发射器(例如,白色有机发光二极管显示器)。重要地,所有这三种
平板显示器技术均是区域发射器,即,每一像素的整个区域填充有光发射器或光控制器。这
些显示器中的大部分是依赖于形成于衬底上的局部电路以控制像素的有源矩阵显示器。这
些电路(针对液晶显示器的单个晶体管及针对有机发光二极管显示器的两个或多于两个晶
体管)在衬底上需要显著区域,这减少可用于光发射的区域。有机发光二极管显示器通常具
有60%填充因数(还称作为有源发光区域或孔径比),且液晶显示器可取决于显示器大小及
分辨率而具有甚至更大填充因数。
底)。在将LED制作于刚性衬底上之后,通常将晶片切割以形成用于显示器中的个别LED。
的每一个别LED的复杂布线。将LED用于显示器(例如RGB LED显示器)中继续呈现众多挑战,
包含增加的复杂性、有限的显示格式、增加的制造成本及减小的制造合格率。举例来说,具
有分辨率1280×720的显示器包含921,600个像素。针对RGB LED显示器,每一像素通常必须
在每一像素中包含三个LED(红色、绿色及蓝色LED)。因此,显示器在此实例中必须使用2,
764,800个LED。在一些情形中,所有这些LED必须布置于对角线测量为数英寸的显示器中。
这些LED不仅必须较小,而且所述LED必须布置成具有适当布线及驱动电路的阵列。此外,用
于形成每一色彩的LED的材料不同。针对RGB显示器视需要在制造期间布置不同色彩LED是
极其困难的。半导体芯片或裸片自动化组装设备通常使用真空操作放置头(例如真空抓持
器或取放工具)以拾取装置并将装置应用于衬底。使用此技术来拾取及放置超薄且小型装
置是困难的。
沉积垂直绝缘体。举例来说,如果一个端子位于底部上且一个端子位于顶部上,那么端子在
x-y平面中占据相同空间且需要稳健绝缘体。在LED的两个端子之间面板级形成垂直电绝缘
向显示器添加额外步骤及层,从而在显示器应用中添加增加的复杂性。
示器的系统及方法。
发明内容
500μm的长度及0.5μm到50μm的高度)为特征的微组装无机发光二极管(例如,微型LED)显示
器及照明元件。确切来说,这些显示器是使用微转移印刷技术组装。所述微型LED可使用高
温制造技术制备于同质衬底上且被印刷到非同质显示器衬底(例如,与微型LED原本制成于
其上的同质衬底分离且相异的聚合物、塑料、树脂、聚酰亚胺、聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二
甲酸乙二酯、金属、金属箔、玻璃以及蓝宝石、透明材料或柔性材料),借此避免将所述微型
LED制造于所述显示器衬底上,所述显示器衬底除其它事项外还无法耐受构造半导体元件
所需的温度。
性或者两者。由于所述微型LED占据显示器区域的小部分,且由于所述微型LED布线可是细
或透明的,因此显示器自身可是透明或半透明的。显示器可从前侧、背侧或两侧发射光。在
一些实施例中,显示器在一侧上具有粘附层,从而产生贴纸状显示器。
述微型集成电路提供CMOS性能及(在一些实施例中)嵌入式存储器(例如,非易失性存储
器)。
示显示器中的半导体材料,例如,在某些实施例中,其覆盖不大于显示器的观看区域的
40%、30%、20%、10%、5%、3%、1%、0.5%或0.1%。因此,部分地由于微型LED的亮度、结
晶半导体衬底的效率及使用本文中所描述的制造技术将微型LED组装成阵列的能力,可能
在不危及显示器质量的情况下以低填充因数(例如,不大于40%、30%、20%、10%、5%、
3%、1%、0.5%或0.1%)制造显示器。
到50μm的区域)。驱动微型LED所需的电路可消耗(举例来说)小于像素区域的10%、5%、
1%、0.5%或0.1%,借此允许空间可用于其它用途及/或经改善透明度。举例来说,更复杂
电路或多个发射器可放置于每一像素位置处而无光发射或效率的损失。相比来说,如果多
个发射器及/或其它有源元件包含于使用其它平板显示器技术的每一像素位置处,那么可
用于每一像素的区域将减少,借此导致减少的光输出或使用寿命。因此,包含(举例来说)在
显示器衬底上利用微型LED的显示器的所揭示微型LED显示器允许更多复杂性、额外光发射
器或欲放置于每一像素中的额外功能性而不显著地影响(例如,无任何图像)显示器质量。
冗余无机微型LED定位于每一光发射器或像素位点处来增加显示器合格率。举例来说,在一
些实施例中,通过在每一像素位点处使用两个或多于两个完全相同光发射器而改善显示器
合格率,因为(举例来说)即使每一像素位点处的一个光发射器(举例来说)是故障的,显示
器仍呈现为恰当地起作用。在某些实施例中,在确定主要微型LED出故障(例如,在制造期间
或在显示器分布之前)时,冗余微型LED电连接到显示器。
色发射器而加宽色域。在一些实施例中,使用所揭示技术提供3D显示器。举例来说,在一些
实施例中,显示器利用两个稍微不同的红色、绿色及蓝色发射器,借此提供3D显示器而不减
小显示器帧速率。更复杂控制方案是可能的,例如,举例来说,视需要更新。此外,在一些实
施例中,局部光传感器可用于局域(或全局)校准微型LED(例如,实时)。在某些实施例中,除
微型LED之外,其它微型装置还可放置于每一像素内。举例来说,微型感测及微型集成电路
(例如,微型显示器驱动器)可放置于像素内。在一些实施例中,天线位于每一像素内。所述
天线可用于使用无线信号/通信来将电力或数据流式传输到显示器中。
直绝缘体。举例来说,如果一个端子位于底部上且一个端子位于顶部上,那么端子在x-y平
面中占据相同空间且需要稳健绝缘体。
经由微转移印刷)到绝缘体上,且在所述绝缘体中形成孔以接达所述绝缘体下面的列线。因
此,此架构减少形成显示器所需要的层级的数目。
电绝缘。相比之下,在某些实施例中,所揭示技术通过将端子放置在微型LED的同一面上来
避免此问题。LED接触衬垫的水平分离凭借导体的水平分离促进电隔离,借此避免垂直电绝
缘要求。
体的放置准确度。此外,LED构造过程中的精细光刻可用于使端子与LED结构中的其它元件
之间的分离距离(例如,100nm到200微米的距离的分离距离)最小化,因此增加微型LED端子
的可能大小。减小端子与LED结构元件之间的横向分离、增加端子的大小(在LED的尺寸的限
制内)及水平分离端子增加对经组装的微型LED与用于互连显示器衬底上的经组装的微型
LED的相对粗导电线之间的对齐及光刻误差的制造容限。
LED发射器的多模式显示器、具有包含用于视觉上更完美装置的黄色微型LED(及/或其它非
传统RGB色彩,例如青色)的像素的显示器,及具有(举例来说)每像素多达9个微型LED的微
组装微型LED显示器。所揭示技术还促进微组装微型LED的光致发光或功能测试。
料、单晶硅晶片、绝缘体上硅晶片、多晶硅晶片及GaAs晶片、Si(1 1 1)、GaN、蓝宝石、InP、
InAlP、InGaAs、AlGaAs、GaSb、GaAlSb、AlSb、InSb、InGaAlSbAs、InAlSb及InGaP)转印到显示
器衬底(例如,用于(举例来说)在非同质衬底上形成有源组件的阵列的非同质衬底,例如玻
璃、塑料或金属)。在一些实施例中,使用弹性体印模及/或静电印模执行转印。有源组件的
释放经控制且可预测,借此实现使用微转移印刷技术生产本文中所描述的微型LED显示器。
将微型装置印刷到显示器衬底上。表面粘附力可用于控制对这些装置的选择并将其印刷到
显示器衬底上。此过程可大规模并行执行,从而在单个拾取及印刷操作中转印数百到数千
个离散结构。
述阵列的每一发光二极管在所述对应发光二极管的第一侧上包括第一金属端子,所述第一
金属端子与所述同一发光二极管的所述第一侧上的第二金属端子水平分离达一水平距离,
其中所述水平距离是从100nm到20微米。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。在某些实施例中,多个光发
射器中的每一者具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。在
某些实施例中,所述多个光发射器中的每一者具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μ
m或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,所述多个光发射器中的每一者具有从2μm到5μ
m、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的高度。
述第一金属端子安置于所述无机发光层的一部分上且所述第二金属端子安置于所述导电
层的所述悬臂延伸部上,其中在所述第一金属端子与所述第二金属端子之间供应的电流致
使所述无机发光层发光。
半导体,借此形成向上发射显示器。
部件:ITO、ZnO、碳纳米管膜、铝、银、金、镍、铂、钛及细金属网。
子反射且穿过每一发光二极管的与第一面相对的第二面。
对的一侧上。
子。
光二极管的所述第二金属端子,其中所述多个第一互连件及所述多个第二互连件位于所述
第一面上。
光二极管相关联。
而形成。
子及所述对应第二金属端子覆盖所述对应发光二极管的横向占用面积的至少一半、三分之
二或四分之三。在某些实施例中,所述多个发光二极管是经由微转移印刷而组装。
示器衬底区域,所述多个发光二极管中的每一发光二极管具有发光区域,且所述多个发光
二极管的组合发光区域小于或等于所述连续显示器衬底区域的四分之一。
千分之一、两千分之一或万分之一。
对所述多个无机发光二极管中的每一无机发光二极管,所述第一金属端子的表面与第二金
属端子的表面共享平面。
中的每一第二发光二极管在所述对应发光二极管的第一侧上包括第一金属端子,所述第一
金属端子与所述同一发光二极管的所述第一侧上的第二金属端子水平分离达一水平距离,
其中所述水平距离是从100nm到20微米,其中第一显示器衬底与所述第二衬底是堆叠的。
极管中的每一第二发光二极管在所述对应发光二极管的第一侧上包括第一金属端子,所述
第一金属端子与所述同一发光二极管的所述第一侧上的第二金属端子水平分离达一水平
距离,其中所述水平距离是从100nm到20微米,其中所述第一显示器衬底与所述第二衬底是
堆叠的。
述绝缘体上,其中每一微型发光二极管在所述发光二极管的第一面上包括第一金属端子及
第二金属端子,其中所述衬底非同质于所述多个发光二极管;在所述绝缘体中形成多个孔,
借此暴露所述多个列线中的每一者的部分;及将多个导电互连件沉积于所述第一面上,所
述多个导电互连件包括多个行电极及多个列互连件,其中所述多个列互连件中的每一者将
列线电连接到对应发光二极管的所述第一金属端子。
微米的水平距离。
极管发射的光至少部分地穿过所述第一金属端子及所述第二金属端子。
的一侧上。
子反射且穿过每一发光二极管的与所述第一面相对的第二面。在某些实施例中,所述第一
金属端子及所述第二金属端子包括选自由以下各项组成的群组的至少一个部件:ITO、ZnO、
碳纳米管膜、铝、银、金、镍、铂、钛及细金属网。
述第一金属端子安置于所述无机发光层的一部分上且所述第二金属端子安置于所述导电
层的所述悬臂延伸部上,其中在所述第一金属端子与所述第二金属端子之间供应的电流致
使所述无机发光层发光。
半导体,借此形成向上发射显示器。
个发光二极管的所述部分至少部分接触的三维特征;使以可移除方式附接到所述转印装置
的所述多个发光二极管的所述部分与所述衬底的接纳表面接触;及在所述多个发光二极管
的所述部分与所述接纳表面的所述接触之后,使所述转印装置与所述多个发光二极管的所
述部分分离,其中所述多个发光二极管的所述部分被转印到所述接纳表面上。
第二互连件包括电连接到所述多个发光二极管中的至少一者的所述第二金属端子的多个
行电极。
而形成。
三分之二或四分之三。
者具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,
所述多个发光二极管中的每一者具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到
50μm的高度。
合发光区域小于或等于所述连续显示器衬底区域的四分之一。
千分之一或万分之一。
施例中,每一集成电路用于控制发射特定色彩的光的LED。
极管中的每一第二发光二极管在所述对应发光二极管的第一侧上包括第一金属端子,所述
第一金属端子与所述同一发光二极管的所述第一侧上的第二金属端子水平分离达一水平
距离,其中所述水平距离是从100nm到20微米,其中第一显示器衬底与所述第二衬底是堆叠
的。
光二极管中的每一第二发光二极管在所述对应发光二极管的第一侧上包括第一金属端子,
所述第一金属端子与所述同一发光二极管的所述第一侧上的第二金属端子水平分离达一
水平距离,其中所述水平距离是从100nm到20微米,其中所述第一显示器衬底与所述第二衬
底是堆叠的。
案化金属层上;聚合物层,其位于所述电介质层上;多个光发射器,其位于所述聚合物层的
表面上,所述多个光发射器中的每一光发射器在所述相应光发射器的同一侧上具有阳极及
阴极,其中所述显示器衬底非同质于所述多个光发射器;多个通孔,其是穿过所述聚合物层
及所述电介质层而形成,每一通孔与所述多个光发射器中的对应光发射器相关联;及第二
经图案化金属层,所述第二经图案化金属层在单个层中包括多个阳极互连件及多个阴极互
连件,每一阳极互连件通过所述多个通孔中的对应通孔将所述多个光发射器中的对应光发
射器的所述阳极电连接到所述第一经图案化金属层且每一阴极互连件电接触所述多个光
发射器中的对应光发射器的所述阴极。
或从50微米到100微米。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。
有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,所述
多个光发射器中的每一者具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的
高度。
区域的四分之一。
分之一、两千分之一或万分之一。
沉积到所述第一经图案化金属层上以形成电绝缘层;应用未固化聚合物层;将多个光发射
器从同质衬底微转移印刷到所述聚合物上,其中所述同质衬底同质于所述多个光发射器的
至少一部分,且所述光发射器各自具有用于为所述光发射器提供电力的阳极及阴极;将所
述聚合物暴露于紫外光以使所述聚合物固化;穿过所述经固化聚合物层及所述电介质层形
成多个通孔以暴露所述第一经图案化金属层的一部分;沉积第二金属层,其中所述第二金
属层接触所述多个光发射器中的每一光发射器的阳极及阴极;及图案化所述第二金属层以
形成第二经图案化金属层,其中所述第二经图案化金属层包括多个阳极互连件及多个阴极
互连件,每一阳极互连件通过所述多个通孔中的对应通孔将所述多个光发射器中的对应光
发射器的所述阳极电连接到所述第一经图案化金属层,且每一阴极互连件电接触所述多个
光发射器中的对应光发射器的所述阴极。
在将所述显示器衬底切割成所述多个显示器之后将所述保护性光致抗蚀剂层从所述多个
显示器中的每一显示器移除。
掩模),及使所述光致抗蚀剂显影以形成剥离模板;及在沉积所述第一金属层之后,将所述
剥离模板移除,借此形成所述第一经图案化金属层。
器的所述部分中的所述光发射器中的每一者的第一表面;及以第一速率使所述粘弹性弹性
体印模移动远离所述同质衬底,所述第一速率导致所述弹性体与所述多个光发射器的所述
部分之间的粘附性的有效增加;及通过以下操作来将所述多个光发射器的所述部分印刷到
所述非同质衬底:使由所述粘弹性弹性体印模拾取的所述光发射器中的每一者的第二表面
接触到所述聚合物;及以第二速率使所述粘弹性弹性体印模移动远离所述显示器衬底,借
此使由所述粘弹性弹性体印模拾取的所述光发射器留在所述聚合物上,其中所述第二速率
小于所述第一速率。
器同质衬底微转移印刷多个发射绿色光的绿色光发射器;及从蓝色光发射器同质衬底微转
移印刷多个发射蓝色光的蓝色光发射器,其中所述多个光发射器包括所述多个红色光发射
器、所述多个绿色光发射器及所述多个蓝色光发射器。
延伸部;第一金属端子,其安置于所述无机发光层的一部分上;第二金属端子,其安置于所
述导电层的所述悬臂延伸部上,其中在所述第一金属端子与所述第二金属端子之间供应的
电流致使所述无机发光层发光;及电介质层,其安置于所述无机发光层的至少一部分上,其
中所述电介质层将所述第一金属端子与所述第二金属端子电隔离,其中所述第一金属端子
及所述第二金属端子位于所述无机发光二极管的同一侧上且分离达从100nm到20μm的水平
距离。
0.5μm到2μm、从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施
例中,所述无机发光二极管具有从0.5μm到2μm、从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或
从20μm到50μm的高度。在某些实施例中,所述水平距离是从500nm到1μm、从1μm到5μm、从5μm
到10μm或从10μm到20μm。
三分之二或四分之三。
半导体,借此形成向上发射显示器。在某些实施例中,所述横向导电层包括选自由以下各项
组成的群组的至少一个部件:对从所述LED发射的所述光基本上透明的半导体、透明导电氧
化物及薄金属网。
部件:ITO、ZnO、碳纳米管膜、铝、银、金、镍、铂、钛及细金属网。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。
端子相对的一侧上。
对应发光二极管的所述第二金属端子,其中所述多个第一互连件及所述多个第二互连件位
于第一面上。
光二极管相关联。
而形成。
的组合发光区域小于或等于所述连续显示器衬底区域的四分之一。
千分之一、两千分之一或万分之一。
到所述显示器电路的一组冗余无机LED,其中所述冗余无机LED中的每一者可电连接到所述
显示器电路以替换是所述主要无机LED中的一者的对应有缺陷的LED,其中:每一主要及冗
余无机LED形成于与所述显示器衬底相异且分离的同质衬底中或同质衬底上;且所述同质
衬底位于所述显示器衬底上。
主要及冗余无机LED形成于与所述显示器衬底相异且分离的同质衬底中或同质衬底上;所
述同质衬底位于所述显示器衬底上;且所述冗余组中的每一无机LED与电阻器串联连接以
形成LED-电阻器对,且每一LED-电阻器对与所述主要组中的无机LED并联布线。
主要及冗余无机LED形成于与所述显示器衬底相异且分离的同质衬底中或同质衬底上;所
述同质衬底位于所述显示器衬底上;且所述冗余组中的每一无机LED与二极管串联连接以
形成LED-二极管对,且每一LED-二极管对与所述主要组中的无机LED并联布线。
多个冗余的发射红色光的红色无机LED、多个冗余的发射绿色光的绿色无机LED及多个冗余
的发射蓝色光的蓝色无机LED。
到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,每一无机LED具有从2μm到5μm、从4μm到10
μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的高度。
述连续显示器衬底区域的四分之一。
千分之一或万分之一。
机LED转移印刷到与所述一或多个同质衬底分离且相异的显示器衬底上以形成多个像素,
其中每一像素包括一组主要无机LED及一组冗余无机LED;将所述主要无机LED连接到显示
器电路;及测试所述显示器以识别有缺陷的主要无机LED。
多个冗余的发射红色光的红色无机LED、多个冗余的发射绿色光的绿色无机LED及多个冗余
的发射蓝色光的蓝色无机LED。
路。
立到所述冗余LED中的每一者的电连接包括:在清洁金属表面之间通过焊料回流或触点建
立电连接。
无机LED并联连接。
无机LED并联连接。
到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,每一无机LED具有从2μm到5μm、从4μm到10
μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的高度。
述连续显示器衬底区域的四分之一。
千分之一或万分之一。
换材料;及微型LED阵列,其与所述色彩转换结构分离,所述微型LED阵列中的每一微型LED
位于所述色彩转换结构阵列中的所述色彩转换结构中的对应一者上。
过所述色彩转换材料及所述显示器衬底而发射。
换结构阵列中的每一色彩转换结构位于所述微型LED阵列中的所述微型LED中的对应一者
上,其中每一色彩转换结构包括色彩转换材料。
中,所述色彩转换材料至少部分地环绕所述微型LED。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。在某些实施例中,每一微型
LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。在某些实施例
中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在
某些实施例中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm
的高度。
底区域的四分之一。
一、两千分之一或万分之一。
或从50微米到100微米。
微型LED中的一红色微型LED、所述多个绿色微型LED中的一绿色微型LED及所述多个蓝色微
型LED中的一蓝色微型LED。
的;在所述显示器衬底上将多个色彩转换结构提供成阵列,每一色彩转换结构包括色彩转
换材料;将所述多个微型LED微组装到显示器衬底上使得所述多个微型LED中的每一微型
LED位于所述多个色彩转换结构的所述色彩转换结构中的对应一者上,其中将所述多个微
型LED微组装到所述显示器衬底上包括:使所述多个微型LED的一部分与具有接触表面的第
一转印装置接触,借此将所述多个微型LED的所述部分暂时粘结到所述接触表面使得所述
接触表面上暂时安置有所述多个微型LED的所述部分;使安置于所述第一转印装置的所述
接触表面上的所述多个微型LED的所述部分与所述多个色彩转换结构的一部分接触;及使
所述第一转印装置的所述接触表面与所述多个微型LED的所述部分分离,其中所述多个微
型LED的部分被转印到色彩转换结构的所述部分上,借此将所述多个微型LED的所述部分组
装于所述色彩结构的所述部分上。
部;及用色彩转换材料填充所述多个凹部,在所述色彩转换材料上方印刷多个可印刷LED。
述显示器衬底上。
过所述色彩转换材料及所述显示器衬底而发射。
器衬底上,其中将所述多个微型LED微组装到所述显示器衬底上包括:使所述多个微型LED
的一部分与具有接触表面的第一转印装置接触,借此将所述多个微型LED的所述部分暂时
粘结到所述接触表面使得所述接触表面上暂时安置有所述多个微型LED的所述部分;使安
置于所述第一转印装置的所述接触表面上的所述多个微型LED的所述部分与多个色彩转换
结构的一部分接触;使所述第一转印装置的所述接触表面与所述多个微型LED的所述部分
分离,其中所述多个微型LED的部分被转印到彩转换结构的所述部分上,借此将所述多个微
型LED的所述部分组装于所述色彩转换结构的所述部分上;及在所述显示器衬底上将多个
色彩转换结构提供成阵列使得所述多个色彩转换结构中的每一色彩转换结构位于所述多
个微型LED的所述微型LED中的对应一者上,其中每一色彩转换结构包括色彩转换材料。
中,所述色彩转换材料至少部分地环绕所述微型LED。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。在某些实施例中,每一微型
LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。在某些实施例
中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在
某些实施例中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm
的高度。
底区域的四分之一。
一、两千分之一或万分之一。
或从50微米到100微米。
微型LED中的一红色微型LED、所述多个绿色微型LED中的一绿色微型LED及所述多个蓝色微
型LED中的一蓝色微型LED。
错于所述功能元件之间,其中所述显示器衬底非同质于所述微型LED及所述功能元件。
管、红外传感器、姿势传感器、温度传感器、电力收获装置、太阳能电池、运动能收集装置、压
电装置、电容器、天线及无线发射装置。
实施例中,在所述显示器中,功能元件的所述数目小于或等于微型LED的所述数目的三分之
一。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。
到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从4μm到10
μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的高度。在某些实施例中,每一功能元件具有从2μm到5μ
m、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度、长度及高度中的至少一者。
底区域的四分之一。
一、两千分之一或万分之一。
或从50微米到100微米。
件。
述显示器衬底与所述微型LED阵列及所述功能元件阵列之间。
述聚合物层位于所述显示器衬底上;多个通孔,其是穿过所述聚合物层及所述电介质层而
形成,每一通孔与对应微型LED相关联;及第二经图案化金属层,所述第二经图案化金属层
在单个层中包括多个阳极互连件及多个阴极互连件,每一阳极互连件通过所述多个通孔中
的对应通孔将对应微型LED的所述阳极电连接到所述第一经图案化金属层且每一阴极互连
件电接触对应微型LED的所述阴极。
微型LED中的一红色微型LED、所述多个绿色微型LED中的一绿色微型LED及所述多个蓝色微
型LED中的一蓝色微型LED。
元件;将所述多个微型LED微组装到非同质于所述多个微型LED及所述多个功能元件的显示
器衬底上,其中将所述多个微型LED微组装到所述显示器衬底上包括:使所述多个微型LED
的一部分与具有接触表面的第一转印装置接触,借此将所述多个微型LED的所述部分暂时
粘结到所述接触表面使得所述接触表面上暂时安置有所述多个微型LED的所述部分;使安
置于所述第一转印装置的所述接触表面上的所述多个微型LED的所述部分与所述显示器衬
底的接纳表面接触;使所述第一转印装置的所述接触表面与所述多个微型LED的所述部分
分离,其中所述多个微型LED的部分被转印到所述接纳表面上,借此将所述多个微型LED的
所述部分组装于所述显示器衬底的所述接纳表面上;及将所述多个功能元件微组装到显示
器衬底上,其包括:使所述多个功能元件的部分中的所述多个功能元件的一部分与第二转
印装置接触,借此将所述多个功能元件的所述部分粘结到接触表面使得所述接触表面上安
置有所述多个功能元件的所述部分;使安置于所述第二转印装置的所述接触表面上的所述
多个功能元件的所述部分与所述显示器衬底的所述接纳表面接触;及将所述第二转印装置
的所述接触表面与所述多个功能元件的部分分离,其中所述多个功能元件的所述部分被转
印到所述显示器衬底的所述接纳表面上,借此将所述多个功能元件的所述部分组装于所述
显示器衬底的所述接纳表面上。
收获装置、太阳能电池、运动能收集装置、压电装置、电容器、天线及无线发射装置。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。在某些实施例中,每一微型
LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。在某些实施例
中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在
某些实施例中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm
的高度。在某些实施例中,每一功能元件具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从
20μm到50μm的宽度、长度及高度中的至少一者。
底区域的四分之一。
千分之一、两千分之一或万分之一。
或从50微米到100微米。
与所述多个微型LED及所述多个功能元件之间。
层位于所述显示器衬底上;多个通孔,其是穿过所述聚合物层及所述电介质层而形成,每一
通孔与对应微型LED相关联;及
述阳极电连接到所述第一经图案化金属层,且每一阴极互连件电接触对应微型LED的所述
阴极。
微型LED中的一红色微型LED、所述多个绿色微型LED中的一绿色微型LED及所述多个蓝色微
型LED中的一蓝色微型LED。
器衬底上方,所述第二显示器是不同于所述第一发射式微型LED显示器的类型。
示器的与所述显示器衬底相对的一侧上。
所述显示器衬底的与所述第一侧相对的第二侧上。
器衬底上方。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。在某些实施例中,每一微型
LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。在某些实施例
中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在
某些实施例中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm
的高度。
区域,每一微型LED具有发光区域,且所述微型LED的组合发光区域小于或等于所述连续显
示器衬底区域的四分之一。
一、两千分之一或万分之一。
或从50微米到100微米。
式微型LED显示器的每一像素包括所述多个红色微型LED中的一红色微型LED、所述多个绿
色微型LED中的一绿色微型LED及所述多个蓝色微型LED中的一蓝色微型LED。
底上或所述显示器衬底中且与所述显示器衬底同质,其中所述LED衬底粘附到所述显示器
衬底。
显示器衬底上方,借此将第一发射式微型LED显示器形成于所述显示器衬底上方;及将第二
显示器形成于所述显示器衬底上方,所述第二显示器是不同于所述第一发射式微型LED显
示器的类型。
一部分上方。在某些实施例中,所述第一显示器位于所述第二显示器的顶部上在所述第二
显示器的与所述显示器衬底相对的一侧上。
器衬底上方。
0.5mm到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。在某些实施例中,每一微型
LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的宽度。在某些实施例
中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在
某些实施例中,每一微型LED具有从2μm到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm
的高度。
区域,每一微型LED具有发光区域,且所述微型LED的组合发光区域小于或等于所述连续显
示器衬底区域的四分之一。
一、两千分之一或万分之一。
或从50微米到100微米。
微型LED中的一红色微型LED、所述多个绿色微型LED中的一绿色微型LED及所述多个蓝色微
型LED中的一蓝色微型LED。
衬底相异且分离,具有一或多个跨接导体;且其中所述导电跨接元件位于所述装置衬底上,
其中所述一或多个跨接导体中的第一跨接导体与所述第一电导体及所述第二电导体电接
触。
者。
多者。
暴露绝缘体在所述导电跨接元件的至少一个侧上形成平面表面。
些实施例中,所述装置衬底具有从5微米到10微米、从10微米到50微米、从50微米到100微
米、从100微米到200微米、从200微米到500微米、从500微米到0.5mm、从0.5mm到1mm、从1mm
到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。
μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的长度。在某些实施例中,所述导电跨接元件具有从2μm
到5μm、从4μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm到50μm的高度。
物、塑料、树脂、聚酰亚胺、PEN、PET、金属、金属箔、玻璃、半导体及蓝宝石。
所述多个第二电导体包括所述第二电导体;导电跨接元件,其与所述装置衬底相异且分离,
具有多个跨接导体,其中所述多个跨接导体包括所述一或多个跨接导体;且所述多个跨接
导体中的每一跨接导体与所述多个第一电导体中的第一电导体及所述多个第二电导体中
的第二电导体电接触。
衬底上;及将具有一或多个跨接导体的导电跨接元件微组装于所述装置衬底上,其中所述
导电跨接元件位于所述装置衬底上,其中所述一或多个跨接导体中的第一跨接导体与所述
第一电导体及所述第二电导体电接触。
有源装置包括驱动电路及非易失性存储器中的至少一者。
暴露绝缘体在所述导电跨接元件的至少一个侧上形成平面表面。
到1mm、从1mm到5mm、从5mm到10mm或从10mm到20mm的厚度。
所述多个第二电导体包括所述第二电导体;导电跨接元件,其与所述装置衬底相异且分离,
具有多个跨接导体,其中所述多个跨接导体包括所述一或多个跨接导体;且所述多个跨接
导体中的每一跨接导体与所述多个第一电导体中的第一电导体及所述多个第二电导体中
的第二电导体电接触。
表面上暂时安置有所述导电跨接元件;使安置于所述转印装置的所述接触表面上的所述导
电跨接元件与所述装置衬底的接纳表面接触;及使所述转印装置的所述接触表面与所述导
电跨接元件分离,其中导电跨接元件被转印到所述接纳表面上,借此将所述导电跨接元件
的所述部分组装于所述装置衬底的所述接纳表面上。
附图说明
的图解说明;
类似及/或结构上类似的元件。
具体实施方式
制作的半导体材料、经掺杂半导体材料、有机及无机半导体以及具有一或多个额外半导体
组件及/或非半导体组件(例如电介质层或材料及/或导电层或材料)的复合半导体材料及
结构。半导体元件包含半导体装置及装置组件,包含但不限于晶体管、包含太阳能电池的光
伏装置、二极管、发光二极管、激光器、p-n结、光电二极管、集成电路及传感器。另外,半导体
元件可是指形成功能半导体装置或产品的零件或部分。
制。在本描述中,术语半导体的用法打算与此术语在微电子及电子装置领域中的用法相一
致。在本发明中有用的半导体可包含例如硅、锗及金刚石等元素半导体及(举例来说)以下
各项的化合物半导体:IV族化合物半导体,例如SiC及SiGe;III-V族半导体,例如AlSb、
AlAs、Aln、AlP、BN、GaSb、GaAs、GaN、GaP、InSb、InAs、InN及InP;III-V族三元半导体合金,例
如Al×Ga1-xAs;II-VI族半导体,例如CsSe、CdS、CdTe、ZnO、ZnSe、ZnS及ZnTe;I-VII族半导体
CuCl;IV-VI族半导体,例如PbS、PbTe及SnS;层式半导体,例如PbI2、MoS2及GaSe;氧化物半导
体,例如CuO及Cu2O。术语半导体包括本质半导体及掺杂有一种或多种选定材料的非本质半
导体,其包含具有p型掺杂材料及n型掺杂材料的半导体,以提供适用于给定应用或装置的
有益电子性质。术语半导体包含包括半导体及/或掺杂剂的混合物的复合材料。在本发明的
一些应用中有用的特定半导体材料包含但不限于:Si、Ge、SiC、AlP、AlAs、AlSb、GaN、GaP、
GaAs、GaSb、InP、InAs、GaSb、InP、InAs、InSb、ZnO、ZnSe、ZnTe、CdS、CdSe、ZnSe、ZnTe、CdS、
CdSe、CdTe、HgS、PbS、PbSe、PbTe、AlGaAs、AlInAs、AlInP、GaAsP、GaInAs、GaInP、AlGaAsSb、
AlGaInP及GaInAsP。多孔硅半导体材料对本发明在传感器及发光材料(例如发光二极管
(LED)及固态激光器)领域中的应用有用。半导体材料的杂质是除半导体材料本身以外的原
子、元素、离子及/或分子,或者提供于半导体材料中的任何掺杂剂。杂质是半导体材料中所
存在的非所要材料,其可能会消极地影响半导体材料的电子性质,且包含但不限于氧、碳及
金属,包含重金属。重金属杂质包含但不限于:元素周期表上位于铜与铅之间的元素族、钙、
钠及其所有离子、化合物及/或错合物。
结构(还称作为同质衬底);(ii)装置衬底,举例来说,电子装置衬底;(iii)具有用于后续转
印、组装或集成的例如半导体元件的元件的施体衬底;及(iv)用于接纳例如半导体元件的
可印刷结构的目标衬底。施体衬底可是但未必是同质衬底。
聚萘二甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、金属、金属箔、玻璃、柔性玻璃、半导体及蓝宝石。
250μm尺度的结构或装置。然而,将了解,本发明的实施例未必限制于此,且实施例的某些方
面可应用于较大或较小大小尺度。
m、从50μm到100μm或从100μm到250μm的宽度、长度及高度中的至少一者(或两个或全部三个
尺寸)。微型LED在经致能时发射光。由LED发射的光的色彩取决于微型LED的结构而变化。举
例来说,当经致能时,红色微型LED发射红色光,绿色微型LED发射绿色光,蓝色微型LED发射
蓝色光,黄色微型LED发射黄色光且青色微型LED发射青色光。
装置组件或集成式功能装置。在本发明的一个实施例中,可印刷材料、元件、装置组件或装
置能够经由原液印刷、微转移印刷或干式转印接触印刷而转印、组装、图案化、组织及/或集
成到衬底上或其中。
发明的可印刷半导体元件是单一单晶、多晶或微晶无机半导体结构。在本描述的上下文中,
单一结构是具有经机械连接的特征的单体式元件。本发明的半导体元件可是未经掺杂或经
掺杂,可具有选定空间分布的掺杂剂且可掺杂有多种不同掺杂剂材料,包含p型及n型掺杂
剂。本发明包含具有大于或等于约1微米的至少一个横截面尺寸的微结构可印刷半导体元
件及具有小于或等于约1微米的至少一个横截面尺寸的纳米结构可印刷半导体元件。在许
多应用中有用的可印刷半导体元件包括从对高纯度块体材料(例如使用常规高温处理技术
产生的高纯度结晶半导体晶片)的“由上而下”处理得来的元件。在一个实施例中,本发明的
可印刷半导体元件包括复合结构,所述复合结构具有以操作方式连接到至少一个额外装置
组件或结构(例如导电层、电介质层、电极、额外半导体结构或这些的任一组合)的半导体。
在一个实施例中,本发明的可印刷半导体元件包括可拉伸半导体元件或异质半导体元件。
形状的能力。
合物、树脂及纤维素衍生物。在本描述中,术语塑料打算包含复合塑料材料,所述复合塑料
材料包括一或多种塑料及一或多种添加剂,例如结构增强剂、填充剂、纤维、塑化剂、稳定剂
或可提供所要化学或物理性质的添加剂。“电介质”及“电介质材料”在本描述中被同义使用
且是指高度抵抗电流流动且可由所施加电场极化的物质。有用电介质材料包含但不限于
SiO2、Ta2O5、TiO2、ZrO2、Y2O3、SiN4、STO、BST、PLZT、PMN及PZT。
晶、结晶或部分结晶状态。聚合物可包括具有相同化学组成的单体或可包括具有不同化学
组成的多个单体,例如共聚物。具有链接式单体链的交联聚合物对本发明的一些应用尤其
有用。本发明的方法、装置及装置组件中可用的聚合物包含但不限于塑料、弹性体、热塑性
弹性体、弹性塑料、恒温器、热塑性塑料及丙烯酸酯。示范性聚合物包含但不限于缩醛聚合
物、可生物降解聚合物、纤维素聚合物、含氟聚合物、耐纶、聚丙烯腈聚合物、聚酰胺-亚酰胺
聚合物、酰亚胺、聚芳香酯、聚苯并咪唑、聚丁烯、聚碳酸酯、聚酯、聚醚酰亚胺、聚乙烯、聚乙
烯共聚物及经改质聚乙烯、聚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚甲基戊烯、聚苯醚及聚苯硫、聚邻苯
二甲酰胺、聚丙烯、聚氨酯、苯乙烯树脂、砜基树脂、乙烯基树脂或这些的任何组合。
以拾取并放置超薄或小型装置,然而,微转移印刷准许选择并施加这些超薄、易碎或小型装
置(例如微型LED)而不会对装置自身造成损坏。微结构印模(例如,弹性印模、静电印模或混
合弹性/静电印模)可用于拾取微型装置,将微型装置输送到目的地衬底,及将微型装置印
刷到目的地衬底上。在一些实施例中,表面粘附力用于控制对这些装置的选择并将其印刷
到目的地衬底上。此过程可大规模地并行执行。印模可经设计以在单个拾取及印刷操作中
转印单个装置或数百到数千个离散结构。关于微转移印刷的论述通常参见第7,622,367号
及第8,506,867号美国专利,所述美国专利中的每一者特此以全文引用的方式并入。
柔性的,借此准许产生柔性电子装置。柔性衬底可集成为大量配置,包含在脆性基于硅的电
子装置的情况下不可能的配置。另外,举例来说,塑料衬底是机械强固且可用于提供较不易
于遭受由机械应力引起的损坏或电子性能降级的电子装置。因此,这些材料可用于通过能
够以低成本在大衬底区域上方产生电子装置的连续、高速印刷技术(例如,卷对卷制造)来
制作电子装置。
区域上方的连续、高速印刷。此外,可提供在柔性或变形装置定向中具有良好电子性能的柔
性电子装置以实现广泛的柔性电子装置。
如,真空抓持器或取放工具)组装的微型LED阵列。所揭示技术使用微转移印刷技术来实现
微组装微型LED显示器及照明元件。微型LED可制备于同质衬底上且被印刷到例如显示器衬
底的目的地衬底(例如,塑料、金属、玻璃或其它材料)。此实现小型有源区域显示器,因为半
导体材料仅用于微型LED或其它有源元件(例如,驱动器或晶体管)其而不跨越整个显示器
面板或其的一大部分(如在薄膜显示器中通常发现)(例如,在某些实施例中,本发明提供具
有小于或等于显示器的40%、30%、20%、10%、5%、3%、1%、0.5%或0.1%的有源区域的
显示器衬底)。在某些实施例中,光发射器的组合发光区域小于或等于连续显示器衬底区域
的八分之一、十分之一、二十分之一、五十分之一、百分之一、五百分之一、千分之一、两千分
之一或万分之一。
LED,或其可包含不同色彩的微型LED,举例来说,用于在显示器或照明元件上再现不同色彩
的红色、绿色、蓝色、黄色或青色微型LED。微型LED的色彩可通过从微型LED的直接发射、通
过色彩转换结构或其某一组合来产生。
如,通过蚀刻)且高带隙半导体(例如,InGaAlP、InGaN、GaN、AlGaN)可成长于所暴露结周界
上,借此减少微型LED中的非辐射线重组。
流散布层或较薄缓冲层。在某些实施例中,由于微型LED的外延结构而可省略常规缓冲层。
缓冲层通常随装置的厚度增加而被需要以防止装置衬底破裂。所揭示技术提供此类装置
(例如,在一些实施例中,小于一毫米厚的装置)。例如这些装置的薄装置不需要缓冲层以防
止衬底/装置的破裂。在一些实施例中,较薄的、应变平衡交替外延层可用于替代常规缓冲
层。通过使用具有不同晶格结构的结晶材料的交替层,提供还可起到外延层的全部功能(举
例来说,用于电流传导或光发射)的具有减少应变的整个结构。
104a、绿色子像素104b及蓝色子像素104c。彩色滤光器通常用于在背光用于照亮所述滤光
器时形成每一子像素104的色彩。每一子像素104的强度可通过施加到每一子像素104的电
压的变化而控制使得每一子像素104产生广泛阴影(例如,256个阴影)(例如,256个红色阴
影、256个绿色阴影及256个蓝色阴影)。在液晶显示器中,将电压施加到液晶层中的液晶。液
晶基于所施加电压而扭曲,借此针对每一子像素104使穿过液晶且因此穿过彩色滤光器的
来自背光的光的量变化。
202a到202f(统称微型LED 202)构造。微型LED 202可被微转移印刷到衬底(例如,透明的
(包含半透明、几乎透明的及大部分透明的)或柔性衬底)上。在一些实施例中,衬底是塑料、
玻璃、金属或蓝宝石。
实施例中,额外自由空间促进将较高功能装置(例如,微型传感器206)定位于显示器平面
上,例如实现姿势发送、电力收获、光发射器冗余、图像捕获及无线操作的装置。举例来说,
在一些实施例中,显示器在每一像素中包含微型集成驱动器电路204。另外,在一些实施例
中,由微型LED占据的小操作区域实现透明显示器、多模式显示器、冗余微型LED及其它装置
以及超明亮显示器的构造。
组装LED显示器及照明元件展现许多所要性质,所述性质在一些实施例中包含卓越的色彩
质量。其是高度高效的且具有低电力消耗。
及其它构成件的极少低区域覆盖率或透明度。透明度在装置的“关断”状态中或当从特定定
向(例如,从与观看方向相对的装置的侧)观看时是明显的。透明度可实现实际上不可见显
示器或光源。图49A到49G图解说使用玻璃衬底构造的实例性部分透明的显示器。在一些实
施例中,在无需微组装技术的情况下实现部分或实际上透明度,前提是像素密度足够低且
观看者的既定邻近度足够远。
的图解说明。在一些实施例中,显示器400形成于可是聚合物、塑料、树脂、聚酰亚胺、聚萘二
甲酸乙二酯、聚对苯二甲酸乙二酯、金属、金属箔、玻璃、半导体或蓝宝石的显示器衬底上。
显示器400包含展现低电力消耗同时仍投射明光的经微转移印刷冗余RGB微型LED 402a到
402x。每一主要微型LED(例如,402a、402c、402e、402g、402i、402k、402m、402o、402q、402s、
402u,402w)包含对应冗余、备用微型LED(例如,分别是402b、402d、402f、402h、402j、402l、
402n、402p、402r、402t、402v、402x)。经稀疏集成微型LED 402允许将其它功能装置放置于
每一像素内,例如微型传感器404a及404b、电力收获装置、姿势传感器或图像捕获装置。
静态图像而无需持续地需要刷新显示器(例如,借此节省电力)。存储器还可存储(举例来
说)用于调整显示器中的微型LED的输出的查找表。在一些实施例中,每一像素上定位有微
型集成驱动器电路406以驱动相应像素中的每一微型LED。
线(例如用于将微型LED 402及微型传感器404电耦合到集成驱动器电路406的布线)可是细
线(例如,具有小于1μm的临界尺寸及小于0.25μm的叠加准确度)或透明线。
器IC 706以及微型传感器704a及704b(统称微型传感器704)。衬底可是透明或柔性的。查找
表可用于在冗余对(例如,微型LED 702a及702b)中的一个微型LED的配对者不起作用的情
形下通过从所述微型LED提供额外光来电子产生视觉上完美的显示器。举例来说,如果微型
LED 702a不起作用,那么驱动器706可致使微型LED 702b激活以补偿微型LED 702a。在另一
实例中,如果所有微型LED经驱动以提供高分辨率显示器,那么微型LED 702b可在微型LED
702a不起作用的情况下经驱动以提供额外光(例如,更明亮)以补偿微型LED 702a。
μm到100μm或从100μm到250μm的宽度、长度及高度中的至少一者的LED)。冗余可产生视觉上
完美的显示器且考虑到出故障的微型LED(例如,经产生有电短路或开路微型LED的显示
器)。在一些实施例中,如果一个微型LED是有缺陷的或遗漏,那么此将通过外部驱动电子器
件校正。举例来说,每一微型LED(例如,502a、502c及502e)可具有对应备用或冗余微型LED
(例如,分别是502b、502d、502f),借此提供两个交错的显示器-可基于个别微型LED而激活
的主要显示器及次要显示器。在一些实施例中,主要微型LED及次要微型LED两者布线到显
示器或集成电路。在一些实施例中,冗余微型LED在测试所述显示器之后基于个体而布线。
在此实例中,红色主要微型LED 502a具有对应冗余红色微型LED 502b,蓝色LED 502c具有
对应冗余蓝色微型LED 502d,且绿色LED 502e具有对应冗余绿色微型LED 502f。
操作。此提供可自动(例如,基于在显示器上观看的材料)或由用户设定的可调谐分辨率(例
如,可视需要激活更多光发射器以提供较高分辨率显示器)。
还可用于通过激活微型LED的混合(例如,提供暖辉光)形成色彩可调谐闪光。或者,微型LED
可以密集图案提供以增加闪光的强度。
或喷墨印刷。微型LED的冗余对可电独立且独立操作。显示器还可将冗余驱动电路及显示器
控制元件用于经改善的信息显示器保真度或促进视觉上完美的显示器的产生。
及蓝色微型LED 602d)以及一组备用RGB微型LED(红色微型LED 602b、绿色微型LED 602c及
蓝色微型LED 602e)。然而,在此情形中,主要绿色微型LED 604遗漏或不可操作而主要蓝色
微型LED 602d及红色微型LED 602a存在且操作。主要绿色微型LED 604可已被无意省略(例
如,由于印刷错误),其可在印刷之后由于其是有缺陷的微型LED而已被移除,或其可存在但
不起作用(例如,开路)。备用绿色微型LED 602c可补充省略的主要绿色微型LED 604。备用
红色及蓝色微型LED可在主要红色微型LED602a及主要蓝色微型LED 602d操作时关断。在一
些实施例中,电子电路感测遗漏或有缺陷的微型LED且激活对应备用微型LED。显示器的驱
动电路可感测有缺陷的微型LED。在一些实施例中,通过与显示器分离的检测电路感测有缺
陷的微型LED。可将有缺陷的微型LED移除或断开连接。在一些实施例中,连接替换微型LED
以替换有缺陷的微型LED。在一些实施例中,已连接替换微型LED且有缺陷的微型LED必须视
需要直接移除或断开连接。在一些实施例中,主要微型LED及冗余微型LED两者均连接到显
示器电路且驱动电路仅在主要微型LED有缺陷的情况下驱动适当冗余备用微型LED。
余微型LED提供缺陷容限且促进视觉上完美的显示器及照明元件的形成。在第一连接步骤
期间,如图8A中所图解说明,某一小部分微型LED(例如,微型LED 802)经连接以形成电路,
而剩余微型LED(例如,微型LED 804)保留与电路断开连接且形成冗余微型LED(例如,可用
于补偿或替换有缺陷的主要微型LED的备份、备用或替换微型LED)。在一些实施例中,当形
成到微型LED 802的连接时,尽管冗余装置804未连接到包含微型LED 802的较大电路,但导
电接触特征806a及806b经形成到冗余装置804。测试程序可用于识别有缺陷的微型LED或与
电路无意断开连接(例如,"开路")或无意短路的微型LED群组。如图8B中所示,通过直接且
物理地写入电迹线,紧密接近于有缺陷的非冗余微型LED(例如,微型LED 808)的冗余微型
LED(例如,微型LED 810)连接到电路。在一些实施例中,使用(举例来说)剥蚀来将电短路非
冗余微型LED(例如,微型LED 812)从如图8C中所示的电路以类似方式断开连接。在一些实
施例中,有缺陷的非冗余LED(例如,812)在将对应冗余LED连接到显示器电路之后不断开连
接。
LED 904。在识别开路像素(举例来说,由于遗漏或有缺陷的微型LED)时,可如图9B(例如,像
素908具有错误主要微型LED及连接冗余微型LED且像素910具有遗漏主要微型LED及连接冗
余微型LED)及9C中所示连接备用微型LED。在此实例中,喷墨印刷胶态银粒子用作连接备用
微型LED(如图9B中所示)的直接写入方法。在一些实施例中,将未使用冗余微型LED从显示
器移除。在一些实施例中,将有缺陷的主要微型LED移除或断开连接(例如,在连接对应冗余
微型LED之前或之后)。在一些实施例中,如果缺陷使得微型LED短路那么将有缺陷的主要微
型LED断开连接或移除(例如,如果缺陷使得有缺陷的主要微型LED开路那么可不需要将那
一微型LED移除)。在图9C中所示的实例中,显示器包含48个像素,每一像素包含主要微型
LED及冗余微型LED,如图9A中所示。像素912a到912f各自包含有缺陷的主要微型LED且因此
冗余微型LED已电连接到显示器电路以补偿/替换这些有缺陷的主要微型LED中的每一者。
通过微组装(例如,微转移印刷)放置以用于通过建立到备用、冗余微型LED 1004b的电连接
来修复微型LED阵列装置。在一些实施例中,导电结构经制备用于微组装及组装,借此将冗
余微型LED 1004电连接到显示器电路。建立微型LED阵列装置上的迹线之间的连接,借此将
冗余微型LED 1004b连接到所连接阵列的其余部分。电连接可使用(举例来说)跨接线1002
(例如,金-金界面)通过清洁金属表面之间的焊料回流或触点而建立。
恰当地起作用。在一些实施例中,如果主要微型LED 1006a故障,那么在稍后时间处连接冗
余微型LED 1004a。在一些实施例中,将未使用冗余微型LED(例如,微型LED 1004a)从显示
器移除。在一些实施例中,将有缺陷的主要微型LED(例如,微型LED1006b)移除(例如,在连
接对应冗余微型LED之前或之后)。在一些实施例中,如果缺陷使得微型LED短路那么将有缺
陷的主要微型LED(例如,1006b或其它实施例中所论述的主要微型LED)移除(例如,如果缺
陷使得有缺陷的主要微型LED开路那么可不需要将那一微型LED移除)。
光传感器(例如,微组装于与微型LED相同的面板或表面中或其上的微型传感器)。在一些实
施例中,微型光传感器连接到微型集成电路(例如,形成用于像素或显示器的显示器驱动器
的微型集成电路)。在一些实施例中,光传感器信号由微型集成电路解释。微型集成电路可
在其中主要微型LED不起作用的情况中驱动次要微型LED。在一些实施例中,微型集成电路
将不驱动有缺陷/不起作用的微型LED。微型集成电路还可更改其在某些情况中驱动主要微
型LED的程度以确保适当色彩由微型LED输出(例如,正确的红色阴影)。在一些实施例中,显
示器可在其经制造且由消费者使用之后执行此分析及校正。此可增加显示器的使用寿命及
质量。
LED装置(例如利用有源矩阵架构或无源矩阵架构的那些微型LED装置)从数据或电力线与
迹线的交越线获益或需要所述交越线。实现此类交越线的典型方式是在两个金属层之间使
电介质层图案化有导电通孔以电连接两个金属层。然而,此因对显示器衬底的处理添加额
外步骤而增加微型LED装置的成本。
底上及将交越线以较不密集配置微组装于装置衬底上来减少成本。使用以此方式组装的交
越线(例如,交越线1102、1104及1106)的微型LED装置还可通过提供冗余线及用于跨越有缺
陷的明线形成电连接的方法从用于微型LED阵列装置中的缺陷容限的冗余获益。
易失性存储器的其它功能性的集成装置1104来实现。在一些实施例中,适于微组装的结构
包含多于一个交越线,每一交越线在其与容纳于适于微组装的结构中的至少一个其它交越
线之间具有电绝缘。
的图解说明。在一些实施例中,像素或子像素具备通过默认与像素或子像素的每一主要微
型LED 1202并联布线的备用微型LED 1204。举例来说,此实施例的修复可由切断到短路微
型LED的连接组成而无需提供额外直接写入金属特征来连接备用件。在一些实施例中,包含
通过默认与主要微型LED 1202并联布线的备用微型LED 1204的每一像素或子像素还包含
与备用微型LED 1204串联的电阻器1206或二极管1208,如图12A及12B中分别所示。
的电阻的电特征(电流-电压关系)。严重短路备用微型LED 1204将展示不小于串联电阻器
的电阻,借此提供通知哪一个微型LED(主要微型LED 1202或备用微型LED1204)需要从阵列
断开连接以便形成视觉上完美微组装微型LED显示器或照明元件的修复过程的电特征。如
图12B中所图解说明,与备用微型LED 1204串联的二极管1208将基于接通电压特征通知短
路子像素中哪一个微型LED需要修复。
银或铂。在一些实施例中,电连接器包含暴露金属表面,包含铜、不锈钢、铝、钛、镍或铬。在
一些实施例中,电连接器包含焊料,如同PbSn、AgSn、AgSn或其合金或其它焊料合金。
置。连接器可仅包含金属(例如,连接器1310)。
衬垫之间通过的导线。在这些情形中,各种设计可用于确保适当导线经越过(“跨接”)且不
短路。举例来说,连接器1304及1306包含金属及电介质。电介质材料可越过不打算由连接器
连接的导线,借此确保这些导线不对连接器或衬垫3802及3804短路。返回参考图13,连接器
的一部分可凹入使得两个跨接线之间的导线并非如所示由连接器1304、1308及1310连接。
类似地,如由连接器1308所图解说明,绝缘体可用于防止跨接线导电地接触在两个衬垫(例
如,如图38中所示的衬垫3802及3804)之间通过的导线。
1402n、1402p、1402r、1402t、1402v及1402x)的微组装显示器1400的图解说明。在一些实施
例中,此显示器中的一些但非全部像素包含多个R、G或B微型LED以针对灯或相机闪光灯或
日光可观看性的超明亮闪光增大显示器的亮度。举例来说,微型LED 1402a、1402c、1402e、
1402i、1402l、1402o、1402q及1402s在图14中所示的实例中经指示但经省略。这些省略微型
LED可是有意或无意省略。举例来说,其可未被印刷或其可由于其是有缺陷的而已被移除。
化。在一些实施例中,显示器包含微型集成电路1406及微型传感器1404,如上文所描述。举
例来说,每一像素可包含微型集成电路1406及一或多个微型传感器1404。
而促进修复而无需内建冗余。可在连接主要微型LED 1504阵列之后并入有备用微型LED
1502的微组装微型LED显示器架构提供用以产生视觉上完美微组装微型LED的方式,而无需
在完全冗余架构中的每一子像素处需要补充微型LED。仅在其中主要微型LED是有缺陷的例
子中提供(例如,通过微转移印刷)补充微型LED(例如,在图15A中以虚线展示)。补充微型
LED可视需要经印刷到位置1502a到1502d。在一些实施例中,到位置1502a到1502d的连接已
经形成使得补充微型LED在印刷时电连接到显示器电路。
1508中或放置于其上的金属互连特征1506a及1506b(统称1506),使得金属互连特征1506在
粘性或保形层1508的至少一个表面上暴露且可连接到光发射器1516。
1506a及1506b的间隔与粘性层1508以及微型LED1516的设计使得存在关于放置每一微型
LED 1516的增加容限,借此增加生产合格率。粘性层的一部分1514接触微型LED 1516的底
侧,借此一旦将其微转移印刷到显示器衬底1512即将微型LED固定于适当位置中。
位于粘性层的至少一部分下方的反射层1510。反射层1510可是金属的且可是导电的或用作
电导体。
修复而无需内建冗余。用于微组装的微型LED阵列可具备具有面向下(与欲由转印元件接触
的微型LED的接触表面相对)的两个端子1602a及1602b(统称1602)的微型LED。微型LED可具
有从每一端子向下延伸的一或多个导电突出部。另外,突出部可延伸超过微型LED上的其它
特征。突出部(端子1602a及1602b)可接触及穿透金属互连特征(接触衬垫)1608a及1608b
(统称1608)的一部分以在印刷之后增加电连接性。
铂、锡、铜或银表面的金属互连特征)。
型LED阵列可经由转印元件组装于显示器衬底1604上。微型LED可粘附到粘性层1606,建立
从微型LED的触点1602到金属互连结构1608的电连接性。在一些实施例中,微型LED粘附到
金属互连层1608。在一些实施例中,端子1602的形成(例如,大小)使得其提供对每一微型
LED在显示器上的放置的增加的容限。如图16中所示,微型LED可进一步放置到非同质衬底
1604的左侧或右侧且端子1602将仍接触其相应互连特征1608。
(例如,用以将有缺陷的微型LED断开连接)。可视需要重复此过程。这些技术可用于产生视
觉上完美微型LED显示器及照明元件。
示器。举例来说,每一独立显示器可具有其自己的行驱动器及列驱动器。如图17中所展示,
第一显示器是由列驱动器1704及行驱动器1706驱动而第二显示器是由列驱动器1708及行
驱动器1710驱动。
图18是堆叠式微型LED显示器1800的图解说明。透明微型LED显示器1802a到1802d(其中每
一者可是显示器,例如显示器400,如关于图4所描述)可沿垂直尺寸堆叠。此允许可调谐亮
度且还可补偿缺陷。举例来说,替代将备用微型LED定位于与主要微型LED相同的表面上或
相同的平面中,备用微型LED可定位于单独表面上,借此由数个独立、完全起作用显示器形
成堆叠式显示器。另外,堆叠式透明微型LED显示器可用于形成3D显示器。
示器面板来提供各种效应及增加的清晰度。在此实例中,微组装显示器包含冗余RGB无机微
型LED、驱动器IC、传感器及透明衬底。显示器将多个层级显示器面板用于缺陷容限、增加的
亮度、2.5维或3维信息显示器或增加的分辨率。
小、色彩或位于不同位置中。图20中所示的显示器2000包含两个相同大小的显示器面板
2002a到2002b。第一显示器面板2002a上的微型LED小于第二显示器面板2002b上的微型
LED。另外,第一显示器面板2002a上的微型LED位于不同于第二显示器面板2002b上的微型
LED的位置中。在此实例中,显示器面板2002a及2002b具有不同分辨率。显示器面板2002a包
含24个微型LED(例如,微型LED 2004a到2004x)且显示器面板2002b包含仅6个微型LED(例
如,微型LED 2006a到2006f)。在一些实施例中,每一显示器面板2002a及2002b分别包含驱
动器(例如,微型集成电路)2010a及2010b。在一些实施例中,单个驱动器用于堆叠式显示器
中的每一显示器面板(例如,2002a及2002b)。
反射式显示器、电泳、或基于MEM的显示器)组合来形成多模式显示器。在图21中所示的实例
中,第二显示器2104是反射式显示器。微型LED 2106a到2106f将仅利用一小部分像素区域
而反射组件2104(举例来说)还可利用像素2100的区域中的某一区域。举例来说,例如蜂窝
式电话(包含智能电话)的移动装置或平板计算装置可在显示器类型之间切换,借此允许
(举例来说)在观看视频或观看图片时使用微型LED显示器2102,而超低电力“类纸”显示器
(例如,电泳显示器)或反射式显示器(例如反射式显示器2104)可用于阅读。
干涉反射式显示元件。
对,微型LED 2302c到2302d形成冗余对且微型LED 2302e到2302f形成冗余对)的集成电路
2306及微型传感器2304的像素2300的图解说明。举例来说,显示器可与图像捕获装置(例
如,光学传感器、光电二极管)、红外传感器(例如,姿势感测或IR相机)、温度传感器(例如,
关于微型LED反馈以提供色彩/亮度校正)及无线发射装置交错。显示器还可包含例如太阳
能电池(收集光)的电力收获装置、运动能收集(例如,压电装置)、用以存储能量的电容器或
用于收获电磁辐射的天线。与显示器交错的转移印刷元件可根据所要功能及应用以不同密
度(稀疏性)印刷。举例来说,需要较少温度传感器,但每一像素可需要图像捕获装置。
色微型LED 2502g到2502h外,在一些实施例中,微型LED显示器包含黄色微型LED 2502c及
2502d(举例来说如在图25中所示的像素2500中)或其它色彩微型LED(例如,青色)。在另一
实例中,像素2500可包含两种不同红色、绿色或蓝色微型LED(例如,绿色微型LED 2502c发
射不同于2502d的绿色光阴影)。此允许经改善色域(例如,更多可实现色彩)。显示器还可包
含微型集成电路2506、微型传感器2504或其它半导体元件,如上文所描述。
如,一个子像素2608a具有红色微型LED 2602a,另一子像素2608b具有不同红色微型LED
2802b;一个子像素像素2608c具有绿色微型LED 2602c,另一子像素2608d具有不同绿色微
型LED 2602d;一个子像素2608e具有蓝色微型LED 2602e且一个像素2608f具有不同蓝色微
型LED 2602f)。举例来说,像素2600可包含六个子像素2608a到2608f,每一子像素具有包含
达450nm、460nm、530nm、540nm、650nm及660nm的输出强度的相应峰值的微型LED。查找表可
用于补偿像素不均匀性。
中所示的显示器2750每单位区域利用更多像素(例如,2756a到2756d)且每像素较少子像素
及/或微型LED。在图27B中所示的实例中,每子像素2754仅存在一个微型LED 2752,然而针
对显示器的每一视觉可辨别区存在两个或多于两个像素(在此实例中,4个像素;12个子像
素)。在显示器中遗漏一个微型LED的情形中,邻近像素使用来自查找表的信息来补偿。举例
来说,如果微型LED 2752a遗漏,那么微型LED2752b可用于补偿遗漏微型LED。
(例如,2802a及2802e)。此可用于触发物理修复,将额外微型LED添加到包含由光致发光测
试识别的有缺陷的微型LED的子像素。在此实例中,微型LED 2802a及2802e是有缺陷的且被
移除。在一些实施例中,因此,将仅布线微型LED 2802b、2802c及2802f。在其它实施例中,
2802d还被布线。图28还图解说明其中微型LED 2802d是有缺陷的且额外微型LED 2802c经
印刷以补偿此有缺陷的微型LED 2802d的情景。
需要不同于其构成微型LED的直接发射波长全RGB能力及/或色彩。
分透明的显示器衬底2906中形成凹部2902a到2902h且用磷光体及其它色彩转换材料填充
凹部。色彩转换材料包含含磷光体凝胶或树脂、磷光体陶瓷及单晶磷光体。其它色彩转换材
料包含直接带隙半导体,例如在一些实施例中包含量子阱及表面钝化的外延堆叠的部分的
那些直接带隙半导体。
置(举例来说)如在显示器或照明元件中具有所述属性,所述显示器或照明元件从一个方向
是几乎透明的且从相反方向是明亮光源或信息显示器。此属性可通过形成完全或几乎完全
覆盖微型LED的一侧(例如,微型LED的“顶部”侧)的反射性结构来实现,其中微型LED触点、
阵列连接金属及/或补充镜结构形成于显示器衬底上。
对准步骤的数目是有利的。
间的界面相对定位的侧上具有一或两个金属触点。微型LED任选地还包含覆盖微型LED与显
示器衬底相对的侧的一部分的电介质材料(例如,氧化硅或氮化硅)。在形成到微型LED的连
接之前,在一些实施例中,提供环绕微型LED的周界的绝缘层是有益的,借此避免不想要的
电短路。绝缘层是通过沉积一层光可界定电介质(例如,BCB、聚酰亚胺、PBO、环氧树脂或硅
酮)而形成,从而将光敏电介质暴露于光,使光从显示器衬底下面闪亮,且交联光可界定材
料(两个金属触点上方的区除外),借此在形成连接之前将微型LED的周界电绝缘。
色彩一致性获益。产生微型LED的外延及微制作过程通常产生具有亮度范围及输出光谱范
围的微型LED。在一些实施例中,使用微型LED组合件的显示器从以每一子像素的输出表征
的查找表获益(例如,允许显示器根据亮度与所述子像素的电流之间的关系驱动每一个别
子像素),借此提供准确再现图像及色彩犹如装置的微型LED不具有色彩及亮度的不均匀性
所需要的信息。此外,查找表可考虑到人类视觉响应的亮度、色彩及效率之间的关系。
谱响应的光谱响应的相机及光学滤光器、具有匹配人类视觉绿色响应的光谱响应的光谱响
应的相机及光学滤光器及具有匹配人类视觉红色响应的光谱响应的光谱响应的相机及光
学滤光器用于产生用于微型LED显示器的查找表。
元件可包含微尺度硅集成电路装置,所述微尺度硅集成电路装置通过微组装方法与微尺度
装置集成在一起且交错。在一些实施例中,微组装方法是借助弹性体印模、静电头及/或基
于真空夹头组装工具进行转移印刷。
管、辐射传感器、温度传感器及运动传感器。组装微尺度功能元件可是能量收获或能量转换
装置。组装微尺度功能元件可是致动器装置。
例中,布线是由经图案化的沉积薄膜金属(例如,Al、Cu、Mo或Au)制成。
控制元件提供光学输出)。功能元件群集及单个控制元件可在较大群集阵列内作为独立单
元操作。每一功能元件群集可操作为独立显示器。
3104连接。在一些实施例中,控制元件3104及功能元件3102定位于相同平面中或相同表面
上。连接布线扇出远离控制元件3104且可连接到功能元件3102中的每一者,如图31中所示。
交错。
个像素)。每一像素3306可包含红色微型LED 3304a、蓝色微型LED 3304b及绿色微型LED
3304c。控制元件3302可处理来自感测功能元件的信号或从感测功能元件读出信号且还控
制或读入信号到功能阵列元件。因此,阵列装置可是多功能且可在相同表面上或在相同平
面或阵列区域(例如,高光谱焦点平面阵列)中执行许多任务。阵列可将单个金属层级及单
个控制元件用于功能群集。
在使用中被通电,且阵列装置(显示器,举例来说)的其余部分可保持断电。图35是其中用户
已选择仅接通整个装置的一部分的实例性显示器3500的图解说明。图36是其中用户已选择
仅接通整个装置的呈非标准形状(举例来说,并非矩形的形状)的一部分的实例性显示器
3600的图解说明。
置阵列(例如,显示器)。
制元件(例如,将衬垫3802连接到衬垫3804)的构件。因此,如上文所论述,稀疏填充多功能
阵列可为实现额外功能性的备用装置提供空间且可使用微组装低成本跨接线来连接到备
用装置。
的按需求刷新的电力节省显示器。
置4002的微组装微型LED显示器的形成。包含温度或IR感测的显示器可提供所要数据输入
能力,举例来说免触控人机接口。在一些实施例中,IR或温度感测装置包含低带隙半导体
(例如,InGaAs、InGaAsSb、HgCdTe)、热电材料(例如,钽酸锂或铌酸锂)、热电堆及对温度梯
度或温度改变作出电响应的其它装置。在一些实施例中,显示器包含一种类型的温度感测
装置是有利的。在一些实施例中,显示器包含多于一种类型的温度感测装置。
在一些实施例中,感测元件的数目小于显示器中的微型LED的数目。在一些实施例中,感测
元件的数目等于或大于微型LED的数目。
提供有源矩阵显示器。
底上、从衬底部分地移除,且微型LED在同质衬底上的位置是通过系链(例如,每一LED的单
个、偏离中心系链)维持,且然后使用粘弹性弹性体印模微转移印刷。微型LED以每平方英寸
大约3000个微型LED的分辨率形成于其同质衬底上。在一些实施例中,微型LED以每平方厘
米高达106或108个微型LED的分辨率形成于其同质衬底上。
(视所要)可实施冗余方案,例如本文中所描述的那些。在此示范中,红色LED被填充到绿色
及蓝色子像素位点中。除红色之外还可使用其它色彩的微型LED以便产生全色显示器。像素
大小是99×99微米,如图42中所示,相当于每英寸256个像素。发射区域是11.88mm×
8.91mm。支撑显示器的玻璃衬底的大小是大约25mm×25mm。
连接到下部金属(例如,金属1)。微型LED沿两个(全部)方向发射光,然而,微型LED上的金属
触点将光的大部分向下穿过玻璃衬底反射。
像素阵列的光学显微照片。
述,例如蓝宝石及塑料的其它衬底还可用作显示器衬底。显示器衬底可是较薄的(例如,
0.5mm到1mm厚)。
积Ti/Al/Ti金属堆叠,且然后通过将剥离模板移除来完成经图案化金属层。金属1包含铝
(2000A)及钛(250A)堆叠。最顶部的钛的用途是保护铝避免稍后过程流程中的钝化化学反
应。
密德兰的陶氏化学公司(Dow Chemical Co.)的光敏负性作用半导体级环氧树脂(Dow
Intervia 8023)。使用热处理将溶剂从聚合物移除。具体来说,在140摄氏度的热板上软烘
烤达4分钟,后续接着在摄氏90度的烤箱中在流动氮气烘烤30分钟。
体表面之间利用运动可调粘附。为拾取LED,工具使印模快速移动远离源表面,导致弹性体
与芯片之间的粘附有效增加。在印刷期间,印刷工具使印模缓慢移动远离目的地表面,借此
使LED留在目标表面(例如,聚合物表面)上。另外,通过在转印过程期间赋予印模的横向剪
切移动而辅助印刷步骤。印模将120×90微型LED阵列转印到显示器。为完成360×90显示
器,执行三个印刷操作。
冗余,可印刷额外LED。在此实例中,将六个LED印刷到每一像素,如图43中所示。因此,此配
置可实施冗余微型LED。
助驱动器芯片驱动)。
重要步骤。
及显影)及反应离子蚀刻来执行。铝上的最顶部钛用于防止铝在反应离子蚀刻步骤期间钝
化。
中图案化剥离模板,接下来沉积金属堆叠(Ti/Al/Ti/Au)及最后将光致抗蚀剂掩模剥离以
留下经图案化金属布线来实现。
别显示器裸片剥除的溶剂。
(ACF)来进行玻璃上的金属(金属2)衬垫与驱动器IC上的金属衬垫之间的电连接。
衬垫。
机发光二极管显示器的另一图像且图48B是无源矩阵无机发光二极管显示器的不同放大图
像。图49A到49G是证实显示器透明度的图像。周围光由金属线及小LED阻挡,剩余层是透明
的。
璃)的多个微型LED来产生显示器。所揭示显示器架构建立从每一LED的“顶部”到每一LED的
两个端子的接触。接触LED的阳极的导电线及空间(或其它形状)与接触到相同LED的阴极的
导电结构横向分离。在此实施例中,LED还具有彼此横向分离的电可接触端子(举例来说,阴
极及阳极)。此配置允许使用面板处理或其中线及空间基于每区域形成是相对粗且不昂贵
(例如,2微米线及空间到2mm线及空间)的其它大面积处理来建立到LED的互连。举例来说,
图50中所示的微型LED显示器将2.5μm及5μm导电线用于行线5004a到5004c、列线5006a到
5006b及互连件5008a到5008b。
长于其宽度的长度。在某些实施例中,LED使用细光刻(举例来说,具有介于从100nm到20微
米范围的特征的晶片长度光刻)来减少端子之间的分离距离。
在每一LED的端子位于LED的一面上时。除其它外,与大端子电极耦合的LED的伸长几何形状
提供放置的容易性(例如,减少放置每一LED所需的准确度)。在某些实施例中,长度对宽度
比率大于2,举例来说,在从2到5的范围中。在某些实施例中,本文中所描述的LED具有以下
范围的宽度、长度及高度中的至少一者:从2μm到5μm、从5μm到10μm、从10μm到20μm或从20μm
到50μm。
移印刷到绝缘层上。导电材料可施加成单层级以形成行电极5004a到5004c及到列电极的互
连件(例如,5008a到5008b)。行电极5004a到5004c电接触相应LED上的第一端子而互连件
(例如,5008a到5008b)将一相应LED上的第二端子电连接到相应列电。因此,LED端子(其位
于LED的相同面上)可在单个层级上连接。举例来说,微型LED的连接可使用单个光掩模及金
属层级(例如,单个层级)来建立到LED的两个端子的连接。
5106b。如图51中所示,互连件5108a到5108b与列电极5106a到5106b之间的互连分别未经绝
缘,因为孔5110a及5110b形成于绝缘中,如上文所论述。相比来说,行电极5104与列电极
5106a到5106b之间的互连是绝缘的。
5212之间的横向分离及在LED的尺寸的限制内增加端子5210及5212的大小增加对所组装微
型LED与用于将其互连于显示器衬底上的相对粗导电线(5204、5206及5208)之间的对齐及
光刻误差的容限。
5302a及5302b覆盖LED 5300的顶部的一大部分且端子5302a及5302b两者位于LED 5300的
顶部表面上。电极之间的间隙最小化(例如,100nm到100微米的距离),如上文所论述。此配
置允许使用面板处理或其中线及空间基于每区域形成是相对粗且不昂贵(2微米线及空间
到2mm线及空间)的其它低分辨率大面积处理来建立到LED的互连。在某些实施例中,为实现
微型LED 5300的两个端子的横向分离,LED 5300具有足够长于其宽度的长度。在某些实施
例中,LED使用细光刻(举例来说,具有介于从100nm到20微米范围的特征的晶片长度光刻)
来减少端子之间的分离距离。
下发射实施例中,横向构造结构形成于对从LED发射的光透明的材料中,例如具有经选择以
使横向导电层中的吸收最小化的适合带隙或吸收边缘的半导体。镜(此处未展示)可形成于
LED上面以进一步将来自LED的光向下反射。
及细金属网)中。也在向上发射实施例中,横向构造结构形成于对从LED发射的光透明的材
料中,举例来说具有经选择以使横向导电层中的吸收最小化的适合带隙或吸收边缘的半导
体。在这些实施例中,横向导电层还可包含光学反射层,所述光学反射层包含电介质镜、金
属镜及/或具有高折射率以促进总内反射的材料。光学反射材料或显示器衬底的部分可经
提供以将来自LED的光向上反射。
件5406的相对侧上。在此实例中,第一电触点5402在将半导体元件5406印刷到显示器衬底
时从顶部接达。第一电触点5402经形成使得其一部分延伸超过半导体元件5406的边缘,借
此实现在将结构印刷到显示器衬底5410时从结构的与第二电触点5404相同的侧接达第一
电触点5402。此可在印刷于显示器衬底5410上时是有利的,因为第一电触点5402与第二电
触点5404两者可在共同光刻步骤集合中接达以用于连接。
的电连接5450。钝化层5419防止从第一导线5450及第二导线5452到半导体元件5406的不想
要导电。
可接达)来形成。
体材料的移除在所述部分经完全蚀刻穿过半导体元件5406(如在图54A中所示的实例中所
进行)之前停止,借此留下半导体元件5406的悬臂延伸部5408。在一个实施例中,悬臂延伸
部5408以不同于半导体元件5406的剩余部分的方式掺杂。举例来说,此允许悬臂延伸部
5408更导电或更佳防止光发射而半导体元件5406的剩余部分经掺杂以响应于第一电触点
5402与第二电触点5404之间的电流而发射光。
或接触共同表面。在某些实施例中,此是有利的,因为发光二极管可借助已形成的共面连接
衬垫印刷到显示器衬底。此允许发光二极管在将其印刷到显示器衬底5410时电连接到显示
器电路。
的发光二极管,其中第一电触点5402与显示器衬底5410上的第一接触衬垫5452接触。可形
成到印刷半导体结构的第二电触点5404的电连接5450。钝化层5419防止从第一导线5450及
第二导线5452到半导体元件5406的不想要导电。类似地,图54E图解说明显示器衬底5410上
的图54C的发光二极管及所形成的电线5450、5452。
及范围限制。
的组件组成的所揭示技术的设备及系统,且存在基本上由所叙述的处理步骤组成或由所叙
述的处理步骤组成的根据所揭示技术的过程及方法。