[发明专利]超致密LED投影仪

说明书

公开了包括单个裸片的单片式显示器/投影仪，单个裸片具有机械隔离的LED柱阵列。每个柱的高度大于其宽度，并且柱之间的间距小于柱的高度。裸片包括键合到硅衬底寻址部分的LED显示器部分，其中每个像素具有一个金属接触部。当投影到人类视网膜上时，显示器的分辨率优选地与人类视网膜的分辨率大约相同，使得投影到视网膜上的图像可以与真实世界无法区分。显示器可以被封装到具有聚焦光学器件的接触透镜中，聚焦光学器件被嵌入到接触透镜中。为了电接触N型半导体层，柱被反射性阴极金属网格包围，使得阴极电流借助N型层的竖直侧耦合。金属网格将隔离的LED柱机械连接，并将每个LED柱光学隔离。有源层可以发射蓝光，并且波长转换层可以用于生成红光和绿光。

技术领域

本公开涉及发光二极管(LED)显示器，并且具体地涉及诸如用于接触透镜的单片式超致密LED显示器。

背景技术

常规LED直接发射显示器使用发射红光、绿光和蓝光的分立LED，分立LED以复合像素的可寻址阵列布置。由于使用单独的LED裸片，这种显示器具有相当大的像素间隔。该类型的显示器通常具有高达每英寸500像素(复合白色像素/英寸)的分辨率，并且从一个彩色像素到相邻彩色像素的间距约为25um(微米)。

在另一方法中，发射红光、绿光和蓝光的LED被组合在单个裸片上。然而，通过常规单片式LED显示器技术可获得的实际最小像素间距为约5-10um，像素尺寸为几微米。由于每个像素的面积为几平方微米，所以这种LED显示器可以被称为微型显示器。很小的显示器可能需要1mm或更小的裸片尺寸。使用常规技术构造的这种LED显示器通常在分辨率或复合白色像素计数方面受到限制。

因此，需要更好的方法来形成超致密(并因此对应地具有更高分辨率的)LED显示器。

附图说明

本公开的实施例具有其他优点和特征，当结合附图中的示例时，根据以下详细描述和所附权利要求，这些优点和特征将变得更加显而易见，其中：

图1A示出了用于毫微微投影仪显示器的前板的俯视图，以及前板内的六边形LED阵列的放大图。

图1B示出了在毫微微投影仪显示器的背板上的某些电路的示意图。

图2是图1A的显示器部分中的三个像素的截面图。

图3是在蚀刻LED晶片以形成半导体柱/像素之前，LED晶片中的层的截面图。

图4图示了图3的在被蚀刻而形成围绕六边形柱的沟槽之后并且在表面之上形成电介质层之后的LED晶片一部分，其中每个柱充当可寻址像素。

图5图示了在进一步蚀刻穿过N型层的沟槽之后的图4的结构。

图6图示了P型层和有源层的侧壁涂覆有透明电介质材料来防止PN结的电短路，随后在沟槽内沉积反射性N-金属以电接触柱中的N型层的竖直侧壁。

图7A图示了在使用CMP进行平面化之后的LED晶片的顶表面，其中P型层之上的反射性金属和N型金属接触部均暴露且共面。

图7B是图7A的结构的俯视图。

图8图示了在阳极(P)接触部上方形成金属接触部凸块。

图9图示了LED裸片与背板衬底晶片的键合，其中在每个柱中的P型层上的阳极金属接触部与背板衬底晶片上的凸块之间进行电连接，以将阳极电压选择性地施加到各个LED像素，并且其中在N-金属接触部(所有柱共用的阴极)与背板衬底晶片上的凸块之间进行电连接，以将参考电压施加到各个LED像素。

图10再次图示了LED裸片与背板衬底晶片的键合，并提供了可能的尺寸以及背板衬底构造的更多细节。

图11A图示了在从LED裸片去除蓝宝石生长衬底之后以及在将LED裸片的暴露表面平坦化以暴露每个柱中的N型层之后的键合结构。