[发明专利]具有表面贴装发光元件的显示器

说明书

提供具有顶表面和底表面的表面贴装发光元件。第一电接触部仅形成在所述顶表面，第二电接触部也仅形成在所述顶表面。柱从所述底表面延伸。还提供由表面贴装发光元件和发光基板制成的发光显示器。所述发光基板具有顶面,具有第一多个井形成于所述顶面。每一个井具有底面、侧壁、形成于所述底面的第一电接口和形成于所述底面的第二电接口。所述发光基板还包括列和行导电走线的矩阵，其形成第一多个列/行交叉点，其中每一列/行交叉点与对应的井相关联。第一多个发光元件位居于所述井中。

技术领域

本发明总体涉及集成电路(IC)，尤其涉及表面贴装发光元件和应用所述表面贴装发光元件制成的发光显示器。

背景技术

用于大尺寸显示的目前竞争技术是液晶显示器(LCD)、有机发光器件(0LED)显示器，以及最近的无机LED显示器。本申请直接阐述的LCD的弱点是：1)低效率，由背光产生的光仅有约5％作为图像被用户可见，以及2)低动态范围，因为LC材料不能完全阻挡光以产生黑色像素。OLED显示器的缺点是蓝光OLED材料的低可靠性和低效率(～5％QE)。无机micro-LEDs(uLEDs)在显示器的使用将提供非常高的效率，因为显示器将不使用彩色滤光器和偏光片吸收光。如本发明所述，uLED是一种直径或者横截面小于100微米的LED。所述无机uLED显示器将具有非常高的对比度，因为不发光的黑色像素被设置。如已经在一般照明中所确定的，对于无机uLED显示器，蓝色氮化镓(GaN)LEDs将有35-40％的效率，和可靠性超过50,000小时。索尼已经发展了使用拾取和放置系统在显示器阵列中排列uLEDs 的被动型矩阵。然而，由于大型显示器需要上百万的LEDs，相比其他技术，用这种工艺制造的显示器会需要过多的时间和花费。

将微加工电子装置、光电装置和次系统自母基板/晶片向大面积且/或非常规的基板的流体转移，为扩展电子和光电装置的应用范围提供了新的机会。例如，显示像素尺寸的发光二极管(LED)微结构，如棒、片、或盘，可以首先在小尺寸晶片上制造，然后转移到大面板玻璃基板上以制造无需背光的直接发光显示器。

传统的转移技术，比如喷墨印刷或者自动的拾取和放置，工作在某些特定应用中是合理的。然而，这些传统技术或者没有成本效率或者低收益率，因此它们不能被应用于直接转移LED微型结构。

对于用在直接发光显示器，无机uLED盘的制造中有三个重要的工艺。这三个重要的工艺是：uLED盘制造；uLED盘分布于透明基板上；以及uLED盘的互连。由于流体组装工艺将uLED盘随机分布在透明基板的放置井里，使得传统IC型接触孔开放/金属互连设计受到极大地挑战。在(不透光的)互连中要求额外的公差以处理这些随机的分布，导致在发光面积填充要素中的实质性损失。进一步地，制作这些互连所需的复杂性导致了低收益率和/或者高成本。

图1A和1B是位于基板的井内的顶连接LED盘的平面图(前案)。在图1A中，D_d表示LED(例如，GaN)盘的直径，D_c表示已分布有uLED 盘的微腔或井的直径，Dp表示假设GaN形成在盘的顶部时，p掺杂 GaN(p-GaN)区的直径。区域100为已通过反应离子蚀刻(RIE)移除p-GaN和MQW的n-GaN接触部。内部的圆形区域102是具有p-GaN 在顶部的全LED层叠体。氧化镍(NiOx)/氧化铟锡(ITO)层可以形成在区域102的表面上。考虑到典型的光刻不对准公差(高达2微米 (μm))，所述圆形区域102远离GaN盘中心2微米。由于只有区域102可以发光，所述发光区域填充要素仅有大约70.6％。发光面积的近30％由于n-GaN开口100而将损失。

图1B示出了阳极末端连接点104(Dpc)的工作区域。在直径24μm 的区域104的外部形成的连接可能导致短路或开路。至n-GaN区域 100的传统金属互连进一步减小发光面积填充要素，在这一实施例中， GaN盘仅31.4％的区域将发光。