[发明专利]用于具有堆叠的键合结构的多色LED的系统和方法

说明书

一种单个像素多色LED器件包括用于发射一系列颜色光的两个或多个LED结构。所述两个或多个LED结构水平地形成为子像素以组合光。在一些实施例中，在具有集成电路的基板上形成两个或多个发光层并且所述两个或多个发光层通过键合层键合在一起。在一些实施例中，所述两个或多个LED结构通过利用相应LED结构的相应顶部发光层并且通过去除对所述相应LED结构而言多余的顶部发光层来形成。一些实施例中，在第一发光层内的P型区和N型区的上下取向不同于第二发光层内的P型区和N型区的上下取向。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2020年3月30日提交的申请号为No.63/002,092，标题为“Systemsand Methods for Multi-Color LED with Stacked Bonding Structures(用于具有堆叠的键合结构的多色LED的系统和方法)”的美国临时专利申请的优先权，该申请通过引用并入本文。

技术领域

本公开一般涉及发光二极管(LED)显示装置，更具体地，涉及用于具有微米级像素大小和键合层的发射不同颜色光的LED半导体器件的系统和制备方法。

背景技术

随着近年来迷你LED和微型LED技术的发展，诸如增强现实(AR)、投影、平视显示器(HUD)、移动设备显示器、可穿戴设备显示器和车载显示器之类的消费者设备和应用需要具有更高的分辨率和高产量制备工艺的LED面板。例如，集成在护目镜内并定位靠近佩戴者眼睛的AR显示器可以具有如指甲大小的尺寸，同时仍然要求HD清晰度(1280×720像素)或更高。许多电子设备要求一定的像素大小、相邻像素之间的距离、亮度和LED面板的视角。

另外，与薄膜晶体管(TFT)技术结合的有源矩阵液晶显示器(LCD)和有机发光二极管(OLED)显示器在当今的商业电子设备中变得越来越受欢迎。这些显示器广泛用于笔记本电脑、智能电话和个人数字助理。数百万像素一起在显示器上创建图像。TFT用作开关以单独打开和关闭每个像素，使像素或明或暗，允许方便有效地控制每个像素和整个显示器。

然而，传统的LCD显示器具有光效率低的缺点，导致高功耗和有限的电池工作时间。虽然有源矩阵有机发光二极管(AMOLED)显示面板通常比LCD面板消耗更低的功率，但AMOLED显示面板仍然是电池供电设备中的主要功率消耗器件。为了延长电池寿命，需要降低显示面板的功耗。

传统的无机半导体发光二极管(LED)已经表现出优异的光效率，这使得有源矩阵LED显示器更适合于电池供电设备。驱动电路和发光二极管(LED)阵列被用来控制数以百万计的像素，在显示器上呈现图像。单色显示面板和全彩色显示面板均可以根据各种制备方法来生产。

然而，数千甚至数百万个微型LED与像素驱动电路阵列的集成很有挑战性。各种制备方法被提出。在一种方法中，控制电路被制备在一块基板上，而LED被制备在另一块基板上。LED被转移到中间基板，原始基板被移除。然后，中间基板上的LED以每次一个或几个的方式被拾取并安置在具有控制电路的基板上。然而，这种制备工艺效率低、成本高且可靠性差。此外，目前还不存在用于大规模转移微型LED的生产工具。因此，必须开发新的工具。

在另一种方法中，整个LED阵列及其原始基板与控制电路对齐，并利用金属键合方式与控制电路键合。LED所在的基板将被保留在成品中，这可能会导致光串扰。另外，两个不同的基板之间的热失配在键合界面处产生应力，这可能导致可靠性差的问题。进一步的，与单色显示面板相比，多色显示面板通常需要更多的LED、以及在不同基板材料上生长不同颜色的LED，从而使传统的生产工艺变得更加复杂和低效。

因此，提供一种能够解决一个或多个上述弊端的用于显示面板的LED结构是合乎需求的。

发明内容

有必要改进多色LED的设计，以改进并解决传统显示系统诸如上述的一个或多个缺点。特别地，需要一种LED器件结构，可以同时提高制备效率、可靠性和分辨率，且有效保持低功耗。