CN112489570B - 具有发光元件修复界面的显示屏及其修复方法 - Google Patents

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Abstract

提供一种用于修复发光元件显示屏的系统和方法。如果在子像素中检测到缺陷发光元件，则子像素修复界面将隔断缺陷发光元件。修复界面可以是具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面，其并联连接矩阵的控制线。或者，修复界面可以是具有m个修复节点的串联修复界面，其可选择性地连接以绕过相邻的(缺陷)串联发光元件。如果子像素发光元件并联连接，并且检测到缺陷低阻抗发光元件，则并联修复界面熔断以断开缺陷发光元件与矩阵控制线之间的连接。如果子像素包括串联的发光元件，并且检测到高阻抗发光元件，则串联修复界面形成绕过缺陷发光元件的连接。

Description

具有发光元件修复界面的显示屏及其修复方法
技术领域
本发明通常涉及显示技术，更具体地说，涉及设计具有冗余机制和修复特性的无机微发光二极管(μLED)显示屏。
背景技术
彩色显示屏由发射分别对应可见光的红色、绿色和蓝色的三种波长光的三种子像素组成，称为RGB显示屏。像素的RGB组件以系统的方式被打开和关闭，以附加产生可见光谱的颜色。有几种以不同的方式生成RGB图像的显示屏类型。液晶显示屏(LCD)是最流行的技术，其通过白色光源(通常是荧光粉制得的白色LED)发光，穿过子像素的滤光片，来产生RGB图像。白光波长的一部分被吸收，另一部分穿过滤光片透射。有机发光二极管(OLED)显示屏通过在有机发光材料内的像素级别直接发射每个波长的光来产生RGB光。另一种显示技术是微型LED显示屏，使用微型无机LED在像素级别直接发光。
对于LCD、OLED和微型LED显示屏，光控制阀(用于LCD)或发光元件(用于OLED和微型LED)的阵列排列在有序阵列中的。对于高清晰度(HD)显示屏，阵列由1920*1080像素组成，对于超高清晰度(UHD)4K显示屏和8K显示屏，阵列大小分别增加至3840*2160和7680*4320像素。有两种用于显示屏的控制电路，一个是主动矩阵(AM)电路,另一个是被动矩阵(PM)电路。在主动矩阵(AM)电路中，每个子像素具有一个或多个控制晶体管。而在被动矩阵(PM)电路中，每个单独的子像素由被动矩阵(PM)电路中的外部驱动IC驱动。对于高清、超高、8K显示屏，由于一个显示屏中像素数量庞大，被动矩阵阵列需要大量的驱动芯片。因此，对于典型的HD、UHD和8K显示屏，通常采用主动矩阵像素。相反，使用微型LED的LCD背光单元(BLU)，其可能具有几百至10000个本地调光区域，可以合理地使用被动矩阵驱动来限制复杂性和成本。
图1是用于LCD显示屏的典型子像素驱动电路的示意图(现有技术)。扫描阵列时，开关晶体管(Sw-Tr)打开，通过设置存储电容器(Cst)上的电压写入数据。存储电容器(Cst)将液晶(CLC)保持在写入的数据(电压)上，而该数据又决定了由子像素传输的光的量。开关晶体管只在写入时消耗功率。假设存储电容器和液晶单元的泄漏电流可忽略不计，则像素电路除了在切换(数据写入)期间之外不消耗功率。对于液晶显示屏来说，主要的功耗模式是背光单元(BLU)，它产生由LCD单元控制的白光。
图2A和2B分别描述了驱动电路与LED的典型LED像素和相关联的电流/电压(IV)特性(现有技术)。与LCD显示屏不同，OLED和微型LED显示屏是自发光装置，LED被施加恒定电流以发光。图像数据通过数据线作为电压提供，通过开关晶体管(Sw-Tr)施加到驱动晶体管(Dr-Tr)的栅极。数据电压(Vst)存储在存储电容器(Cst)中，该电容器将Dr-Tr的栅-源电压(Vgs)保持在一个恒定值，进而控制Dr-Tr的电导，从而控制通过LED的电流。
通过串联的晶体管和二极管的供电电压VDD下降，而每个装置的下降百分比取决于它们各自的IV特性。如图2B所示，LED1和LED2可能具有不同的IV特性，其中LED1具有较低的开启电压。因此，对于图2A的像素电路，通过LED1(VS1)的电压低于LED2(VS2)的电压。在亮起条件下晶体管和LED的功耗分别为ID*(VDD-VS)和ILED*VS，其中ID和ILED相等。与用于LCD显示屏的像素电路不同，主动矩阵(AM)OLED或微型LED像素电路在开关晶体管关闭后继续消耗功率。功率被用来从LED产生光，但是驱动晶体管也消耗了总功率的很大一部分。
大面积显示屏通常在玻璃或塑料基板上制造，其像素控制电路使用薄膜晶体管(TFT)技术制成，例如低温多晶硅(LTPS)或铟镓锌氧化物(IGZO)。TFT晶体管是在低于基板熔化温度的温度下制造的，并使用大面积光刻工具制造，这对晶体管的尺寸和性能产生了一些限制。用硅制造的CMOS晶体管具有超过600平方厘米/伏秒(cm2/(V·s))的场效应迁移率，而LTPS迁移率可以是80-100，而IGZO迁移率通常在10到20之间。TFT晶体管在掺杂激活方面具有相对较高的可变性，因此选择的工作点的阈值电压应为1至5V，以防止过大的截止电流。TFT技术的这些实际局限性迫使显示屏电路使用相对较高的10V及更高的工作电压，同时由于低迁移率会增加导通电阻，因此还会在TFT中消耗大量功率。
对于玻璃上的典型AM OLED装置，VDD大于10V，OLED的开启电压约为5V。在这种配置(VDD＝10V，OLED以5V开启)下，约50％的功率由驱动晶体管消耗，其余50％为OLED供电以产生光。对于同一像素电路，用微型LED代替OLED，因为微型LED的导通电压较低，约为3V，晶体管消耗更多的功率(约70％)。一种平衡驱动晶体管和微型LED功耗的方法是降低VDD。但是，此选项仅限于TFT电路，因为较低的电压驱动要求降低TFT阈值电压，这可能导致泄漏电流出现不可接受的高可变性。
如果可以使用像素电路降低微型LED-AM显示面板的驱动晶体管功耗，同时保持与OLED显示屏相同的TFT结构和电路，那将是有利的。
如果存在允许修复的LED像素电路，以克服导致不工作像素的常见缺陷，那将是有利的。为此，如果像素包括并联的冗余LED以补偿缺漏或未连接的LED，并且可选地断开短路的LED，将是有利的。可替代地，如果像素修复结构可以在缺陷(开路)部位附近分流电流将是有利的。
发明内容
在此公开的是发光二极管(LED)像素驱动电路，其可以用于修复导致像素不工作的一些常见缺陷。一个电路使用并联的冗余LED来补偿缺漏或未连接的LED，从而有效地提高了组装良率。第二个电路将LED串联连接以增加像素工作电压，因此TFT电路中的功耗更少，从而提高了显示屏效率。对于串联连接，缺漏或未连接的LED会导致电路出现故障，因此使用修复结构在缺陷位置附近分流电流。对于并联连接的LED，短路的LED会将电源电压降至接地，从而防止其他功能LED发光。因此，修复结构是激光熔断器，用于断开缺陷位置。
因此，提供了一种用于修复发光元件显示屏的方法。该方法提供具有发光元件控制线的矩阵(列和行)的基板。该方法形成具有修复界面的发光元件子像素的阵列，所述修复界面电性连接所述控制线的矩阵。例如，子像素可能负责产生红/绿/蓝(RGB)像素中的蓝光。该方法采用发光元件填充所述子像素。如果在子像素中检测到缺陷发光元件，则该方法使子像素修复界面能够隔离缺陷发光元件。所述修复界面可以是与所述矩阵的控制线并联连接且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面。或者，所述修复界面可以是选择性地连接以绕过相邻的(缺陷)串联发光元件且具有m个修复节点的串联修复界面。
一方面，在采用发光元件填充子像素之前，该方法形成覆盖基板的顶表面的介电层。在介电层中形成阱，每个阱用于接收一个发光元件。如果随后需要修复，则在介电层中形成通孔以暴露每个修复界面。在一些其他方面，修复节点形成在介电层顶表面上。
例如，在一个方面，采用在所述矩阵的第一控制线和第二控制线之间并联电性连接的n个发光元件填充所述子像素；并且在子像素之一中检测低阻抗缺陷发光元件或短路元件。然后，并联修复界面熔断以断开缺陷发光元件与矩阵控制线之间的电连接。
在另一个示例中，形成发光元件子像素的阵列包括配置用于在矩阵的第一控制线和第二控制线之间的m个发光元件的串联连接的子像素。如果在子像素中检测到高阻抗缺陷(即，损坏或缺漏)的发光元件，则串联修复界面形成绕过该缺陷发光元件的电连接。
下面提供上述方法的附加细节以及具有修复界面的发光元件显示屏。
附图说明
图1是用于LCD显示屏的典型子像素驱动电路的示意图(现有技术)。
图2A和2B分别描绘了典型的LED像素以及驱动电路和LED的相关电流/电压(IV)特性(现有技术)。
图3是描绘具有发光元件修复界面的显示屏的示意性框图。
图4A是并联连接矩阵的控制线(行)且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面的俯视图，图4B至图4D是并联连接矩阵的控制线(行)且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面的局部剖视图。
图5A是示出了具有垂直发光元件的并联修复界面的使用的俯视图，图5B至图5D是示出了具有垂直发光元件的并联修复界面的使用的局部剖视图。
图6A是串联修复界面的俯视图，图6B至图6E是串联修复界面的局部剖视图。
图7是并联的冗余机制结构的示意图。
图8A和图8B分别是使用两个串联LED的LED驱动电路的示意图和相关的IV特性。
图9是描绘使用串联连接的微型LED的子像素的修复结构的示意图。
图10A至10D描绘了图6C的子像素的制造中的步骤的相关平面图和部分截面图。
图11A至图11E是描绘开路缺陷的一些潜在原因的局部剖视图。
图12A和图12B分别是表面贴装和竖直LED的局部截面图。
图13A和13B分别是适用于表面贴装LED抓取置放或巨量转移沉积方法的并联修复界面的平面图和局部截面图。
图14是适用于表面贴装抓取置放或巨量转移沉积方法的一系列修复界面的平面图。
图15是可用于修复局部调光背光单元(BLU)中的开路的开路修复结构的示意图。
图16是示出用于修复发光元件显示屏的方法的流程图。
主要元件符号说明
像素 A1-C3
子像素 A1a、A1b、A1c
第一接触点 400、404、604
修复节点 402、406、504、506、600
第一控制线 403、508、610
第二接触点 405、407、608
第二控制线 409、510、612
基板顶表面 412
介电层 410
阱 414
发光元件 416
通孔 418
发光元件接触点 500、502
并联修复界面 408
第一部分 602
第二部分 606
具体实施方式
美国专利9,825,202和10,418,527已经报道了使用无机LED和在显示屏底板上的流体组装来制造微型发光二极管(μLED或微型LED)显示屏的一般方法，这些专利通过引用结合在此。特别地，美国专利9,825,202在图17的说明中描述了制造合适的显示屏底板的工艺流程，而在图16的说明中呈现了流体组装的几何要求。
图3是描绘具有发光元件修复界面的显示屏的示意性框图。显示屏300包括具有顶表面(示出在随后的附图中)的基板和导电控制线(列和行)的矩阵。为简单起见，仅示出行线1、2和3以及列线A、B和C。显示屏通常可以包含数百万个像素，如背景部分中所述。因此，像素A1至C3被示出，其中像素通过其相交的矩阵控制线来识别。每个像素包括多个子像素。代表所有像素的像素A1包括子像素A1a、A1b和A1c，例如可能对应于红色、绿色和蓝色(RGB)的发光波长颜色。然而，所述显示屏不限于每个像素的任何特定数目的子像素。例如，已知具有红色、绿色、蓝色和黄色的子像素颜色的像素。每个子像素用于接收多个发光元件，如下面更详细描述的。如本文中所使用的，术语“像素”和“子像素”可以指被配置为接收发光元件的显示屏和连接电路的区域。即，像素或子像素可以指代显示屏的由发光元件填充之前或之后的区域。
选择性分隔的修复界面与每个子像素相关联，电连接相应的矩阵的控制线，如下面更详细所示。如图3所示，修复界面A1a1与子像素A1a相关联，修复界面A1b1与子像素A1b相关联，且修复界面A1c1与子像素A1c相关联。
图4A是并联连接矩阵的控制线(行)且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面的俯视图，图4B至图4D是并联连接矩阵的控制线(行)且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面的局部剖视图。在此示例中，n等于2，但n不限于任何特定的整数值(大于1)。这些示例还针对表面贴装发光元件，其中该发光元件具有两个电极，两个电极均安装在其底表面(向下面向基底顶表面的表面(见图12A))上。在这个方面，第一接触点400和404以及修复节点402和406形成在基板顶表面上。修复节点402和406电性连接对应矩阵的第一控制线403(行)。子像素还包括形成在基板顶表面上的n个发光元件第二接触点405和407，分别与发光元件第一接触点400和404相关联，且电性连接相应矩阵的第二控制线409。
如图4B和图4C所示，显示屏可进一步包括覆盖基板顶表面412的介电层410。在介电层410中形成阱414，每个阱形成为接收发光元件416。介电层410中的通孔418暴露修复节点402和406。修复节点406由于缺陷发光元件416而熔断打开。图4C的修复节点402保持闭合，以将接触点400与行403连接(见图4A)。如下所述，在一些变型中也可以使用垂直发光元件以在介电层的顶表面上形成修复节点也是可能的。
图4D描绘了一种变型，其中表面贴装发光元件在没有介电层阱的帮助下被组装在基板的顶表面412上。如图4B中所示，由于缺陷发光元件416，修复节点406被熔断开。
图5A是示出了具有垂直发光元件的并联修复界面的使用的俯视图，图5B至图5D是示出了具有垂直发光元件的并联修复界面的使用的局部剖视图。垂直发光元件在其顶表面上具有一个电极，而在其底表面上具有一个电极(参见图12B)。如图5A所示，n个(例如2个)发光元件接触点500和502电性连接并联修复界面408的相应的修复节点504和506。如下所述，从列线到发光元件的顶表面的接触点形成在显示屏的不同层上。
如图5B-5D所示，介电层410覆盖基板顶表面412，且在介电层中形成阱414以接收发光元件。发光元件接触点500和502形成在基板顶表面412上，并连接矩阵的第一控制线508。相应的第二发光元件接触点510形成在介电层的顶表面上，并连接矩阵的相应控制线。修复节点可电连接如图5B所示矩阵的第一控制线508，或者第二控制线510，如图5C和5D所示。因此，修复节点可形成在基板顶表面或介电层顶表面上。
图5B描绘了形成在具有通孔418的基板顶表面上的电开放修复节点504。图5C描绘了形成在基板顶表面上但连接电介质顶表面接触点510的开放修复节点514。图5D描绘了形成在介电顶表面上并连接顶表面接触点510的开放修复节点514。
在任何上述并联修复界面变型中，如果检测到低(低于平均值或预定值)阻抗缺陷发光元件，则与该缺陷发光元件关联的修复节点将电熔断开以使缺陷发光元件与矩阵控制线断开连接。如本文所使用的，低阻抗缺陷发光元件也可以指产生电短路的一块材料或发光元件。
图6A是串联修复界面的俯视图，图6B至图6E是串联修复界面的局部剖视图。在另一方面，所述显示屏包括具有m个修复节点的串联修复界面，其可选择性地连接以绕过相邻的串联连接的发光元件。在这些示例中，m等于3，但是对m的值没有明确限制，只要它是大于1的整数即可。图6A描绘了被配置为接收3个串联连接的发光元件的子像素。在此配置中，存在与每个发光元件关联的修复节点。例如，修复节点600具有电连接相应的发光元件第一接触点604的第一部分602和电连接发光元件第二接触点608的第二部分606，其中第一部分可选择性地连接第二部分。发光元件的第一接触点(例如接触点604)可操作地连接相应的矩阵的第一控制线610。如本文所使用的，术语“可操作地连接”定义为直接电连接或通过中间元件间接电连接。发光元件的第二接触点(例如接触点608)可操作地连接矩阵的相应第二控制线612。在图6E的变型的情况下，应当理解，修复节点形成在覆盖的介电层上。
如图6B中明确示出，发光元件第一接触点604和第二接触点608以及(开放的)修复节点600形成在基板顶表面412上。在一些方面，例如在图6C中，显示屏包括覆盖基板顶表面412的介电层410。介电层410中的阱414用于接收发光元件。发光元件第一和第二接触点604和608，以及(断开的)修复节点600再次形成在基板顶表面412上。该变型还包括暴露修复节点600的通孔418。
在图6D和6E中，垂直发光元件变型，发光元件416具有位于介电层410的顶表面上的部分608。在图6D中(开放)修复节点600形成在基板顶表面412上。在图6E中(开放)修复节点600形成在介电层410的顶表面上。
在上述任何系列的修复界面中，如果检测到缺陷发光元件，并且该缺陷被理解为高(高于平均值或预定值)阻抗发光元件或缺漏发光元件，则第一部分电连接第二部分以绕过缺陷发光元件。高阻抗缺陷发光元件在本文中定义为失效或缺漏发光元件。
微型LED是一种发光元件，由金属有机气相沉积(MOCVD)晶圆制成，例如用于制造普通照明LED(例如灯泡)的晶圆，这使得每个装置的成本非常低，但同时也带来了一些微型LED技术特有的问题。在先申请16/406,080中已经详尽地描述了用于微型LED的流体组装的结构。对于在普通照明中使用，装置最重要的特性是每个生成的光子的成本低，以最大程度地降低每个灯泡的成本。这种限制导致LED制造实践使用称为分级技术的过程来处理过程的可变性和缺陷。简而言之，分级技术过程包括包装后测试每个LED并将每个装置放在具有相似效率和发光波长特性的可比较组中，同时丢弃有缺陷的装置。分级技术工艺使MOCVD制造更便宜，因为减少了缺陷并降低了工艺控制方法和成本。由典型的GaN基的MOCVD晶片制造的40μm的微型LED的最新特性表明，有0.25％的装置短路，而0.75％的装置开路。对于图2A的子像素设计，这两个缺陷都导致显示屏产品无法接受的暗子像素。
不幸的是，LED分级技术对于识别和丢弃有缺陷的微型LED并不实用。微型LED没有包装，且非常小的装置和电极尺寸使装置备处理和功能测试变得困难。由于一个UHD至少需要2480万个微型LED(3x3840x2160)，因此测试时间将是天文数字。因此，需要新的结构和方法来防止有缺陷的微型LED杀死子像素。如在先专利US10,516,084以及16/595,623和16/693,674中所描述的，可以去除有缺陷的微型LED并将其替换，但是机械取放工具的购买和操作昂贵。更加希望具有简单的电路方法，以使用已经为显示屏工业开发的技术来修复最常见的子像素缺陷类型。
为了制造微型LED显示屏，需要在蓝宝石基板(蓝宝石上的GaN，用于发出蓝光和绿光)和/或GaAs基板(GaAs上的AlGaAsP，用于发出红光)上制造微型LED芯片，然后将其转移到第二个基板上以制作显示屏。第二基板可以是内置控制电路的Si晶片(或芯片)，也可以是具有薄膜晶体管的玻璃或柔性塑料的基板。几种缺陷类别可能会导致断路。微型LED可能缺少电极或接触点，从而无法连接基板电路。在流体组装的情况下，某个位置可能会被颗粒或破裂的微型LED阻塞。在抓取置放巨量转移的情况下，一个位置可能没有微型LED，因为无法成功地将其抓取到传输工具或微型LED可能会由于用于将微型LED绑定到显示屏的压印动作而损坏。
图7是并联的冗余机制结构的示意图。任何最终的LED阵列都可能包括在LED制造过程和显示屏组装过程中产生的缺陷。在上面的示例中，有0.25％的位置短路而0.75％的位置开路，子像素的成品率是1-PS-PO或99％。为了最小化或消除缺陷修复步骤，本文描述了冗余机制结构以补偿缺陷。一种冗余机制结构将两个(或更多)微型LED并联连接，如图7所示。如果一个微型LED开路或缺漏，则另一个微型LED接收2倍的电流，并且亮度提高至大约2倍。但是，对于这种并联连接的装置，任何短路的微型LED都必须加以处理，因为流经短路位置的电流会阻止其他良好位置达到导通电压。对于具有冗余机制的一般情况，子像素产量为(1-PS)N*(1-PO N)，其中N是并联的微型LED的数量。在N＝2的情况下，子像素成品率的样本缺陷率从99％增至99.5％。
为了修复短路位置，实施激光熔丝结构以将缺陷位置与电路断开，例如如图4B所示。在这种情况下，所述结构被制成以采用US 10,516,084中所述的流体组装方法捕获盘状微型LED于阱中。有被层间电介质410隔开的两个金属层，并且该顶部介电层可以是聚合物材料被图案化以形成捕获结构从而捕获微型LED。列线通过晶体管(未示出)连接至VDD，并且行线连接至VSS。因此，制造的微型LED具有连接LED阳极的中心电极和连接阴极的外环电极。并联连接的每个分支在互连线之一上都有一个窗口(通孔)，因此可以在下面的金属线上进行激光切割，以断开短路的微型LED。激光熔断器已在半导体行业中广泛用于修复存储芯片和精密调整电阻器的激光修整，因此此处无需介绍设备。
显示屏完成后，功能测试将对所有子像素通电，并记录每个暗点或弱点的位置。通过测量每个缺陷位置的电流，可以确定故障是由于微型LED短路还是断开造成的。在并联连接由于短路而失败的情况下，热成像或光学成像可以确定哪个微型LED有缺陷，并切断适当的激光熔断器。如果切断了错误的熔断器，也可以使用下面所述的导电墨水修复剂来修复熔断器。
图8A和图8B分别是使用两个串联LED的LED驱动电路的示意图和相关的IV特性。解决与使用单个微型LED相关的驱动晶体管中过大功耗的简单解决方案是，通过在串联连接中添加更多微型LED来重新分配VDD压降，从而在LED两端压降更多的电压以产生发光。参考图8B，串联连接的微型LED的开启电压是每个装置的开启电压之和，约为6V。在这种情况下，将VDD设置为10V，则驱动晶体管和微型LED的功耗分别为40％和60％。采用这种配置的微型LED显示屏与每个子像素只有一个微型LED的电路相比所消耗的功率要少30％以产生相同的亮度。
短路的微型LED不会影响子像素的合格率，因为该电路将恢复为图2A的单个LED电路。如果一个微型LED位置短路，则功能性微型LED会收到VS的电压降，而驱动晶体管具有VDD-VS的电压降。仅具有一个工作的微型LED的子像素中驱动晶体管的功耗增加，并且在给定电压下，发光输出约为具有两个功能性微型LED的子像素的50％。当显示屏完成时，可以通过De-mura工艺来补偿修复的子像素中的这种发光变化。De-mura测量显示屏的亮度并调整每个子像素的驱动电流，以产生最佳的亮度和色域。
图9是描绘使用串联连接的微型LED的子像素的修复结构的示意图。在由于LED缺陷或缺少微型LED而导致其中一个微型LED位置打开的缺陷情况下，串联灯串中的其他功能性微型LED无法工作。对于此类缺陷，可以通过短路有缺陷的微型LED位置来修复子像素。图9示出了用于修复具有串联连接的两个微型LED的子像素中的开路缺陷的电路布局。在子像素中内建置具有开口的三个焊点，所述开口允许使用印刷的导电墨水在两个焊点之间进行选择性连接。如果微型LED位置1断开，则可以通过在焊点1和焊点2之间沉积导电材料来连接它们。导电油墨可在载体溶剂中包含多种材料，例如银纳米颗粒或纳米线，铜纳米颗粒、石墨烯、石墨或多壁碳纳米管。实际上，将要连接的两个电极以小间隙放置在堤结构内部以容纳墨滴。该修复工具在显示屏行业中很常见，为简洁起见，这里不再讨论。如果微型LED位置2断开，则连接焊点2和3。
串联的子像素可以具有两个或多个微型LED取决于LED的开启电压和可从提供VDD源的驱动电路获得的电压。图6A示出了具有三个微型LED的串联电路的布局图以及用于在开路附近分流的适当的修复结构。图6C是示出行和列电极以及阱结构中正确组装的微型LED的布置的截面图。在这种情况下，列电极通过驱动晶体管(未示出)连接VDD，且行电极连接VSS。
图10A至10D描绘了图6C的子像素的制造中的步骤的相关平面图和部分截面图。在诸如玻璃或聚酰亚胺的合适基板1000上，首先使用低温多晶硅或IGZO工艺来制造TFT控制结构，并且用绝缘体覆盖晶体管。在TFT制造之后，沉积铝或铜的第一金属层1002并对其进行图案化以形成将通过控制TFT连接至VSS的列线(图10A)。沉积合适的电介质1004，例如SiO2或聚酰亚胺(polyimide)，并开设合适的接触点以在第一和第二金属层之间形成连接(图10B)。然后，沉积第二金属互连层并对其进行图案化以连接行(图10C)。这是将与微型LED层形成电连接的层，因此选择可以形成低温焊点的在基板上的电极和微型LED很重要。通常，基板电极是铜、金或诸如锡合金的焊料材料，并且微型LED电极是焊料。在这种情况下，第二金属电极连接驱动晶体管的源极，以驱动作为中心接触点的微型LED阳极。最后一步是沉积并图案化介电层，该介电层将用作用以捕获流体组件中的微型LED的捕获位点，同时修复位置上方的窗口(通孔)被开设以为印刷导体提供进入电极的通道(图10D)。修复位置上方的窗口充当用以在干燥和退火时限制导电油墨的作用的堤岸结构，因此它必须足够大以适合喷墨打印机的墨滴尺寸。另一方面，窗口必须小于微型LED，以防止在流体组装过程中捕获微型LED。
图11A至图11E是描绘开路缺陷的一些潜在原因局部剖视图。最常见的缺陷是空阱，其中流体组装过程未能在给定位置组装微型LED。在这种情况下，可以通过在阱结构中印刷导电材料以连接阴极和阳极电极来修复开路，如图11A所示。但是，通常最好使用修复结构对所有开路缺陷采用标准修复，因此所有修复的印刷导体数量均相同。其他缺陷，例如微尘粒子(图11B)，倾斜的微型LED(图11C)，断裂的微型LED(图11D)或具有工艺缺陷的微型LED，例如缺少电极(图11E)，如图所示都需要单独的修复位置。
图12A和图12B分别是表面贴装和竖直LED的局部截面图。根据与阳极和阴极的接触点的布置，可以用两种不同的结构制造微型LED。如上所述，在一个表面上具有两个接触点的微型LED称为表面贴装LED。在US 9,825,202中已经描述了这种体系结构，并且在申请号16/406,080中更详细地描述了该体系结构。制造在LED的顶表面上具有阴极连接而在底表面上具有阳极连接的微型LED是可能的，例如如图5C或图6D所示。两种架构的器件直径通常为10至150μm，厚度为3至7μm。在一些方面，装置包括龙骨或柱1200，其在流体沉积中有用。
对于竖直微型LED，制造顺序变更以形成在微型LED装配之后与LED建立连接的金属互连。对于所示示例，顶部连接的是阴极，但也可以组装微型LED，以使阳极连接最后形成。通过使用适当的电路变更，针对表面贴装微型LED的两种修复结构均可与竖直微型LED一起使用。
两个并联的微型LED可包括熔断结构用以修复短路缺陷。如果在阱层中针对表面贴装(图4A)或竖直(图5A)微型LED开设了适当的窗口面，则熔断结构也可以形成在下方电极中。对于竖直微型LED，也可以在电介质顶面上形成熔断结构(图5D)。
对于串联的竖直微型LED，分流修复节点可用于修复开路缺陷，例如，如图6C所示。竖直微型LED还可以与顶部电极形成并联修复节点连接(例如，图6E)，这样可以避免阱层中的开口会干扰流体组装，但会失去堤岸效应，因此导电油墨覆盖的面积可能更大，控制得也不太好。
图13A和13B分别是适用于表面贴装LED抓取置放或巨量转移沉积方法的并联修复界面的平面图和局部截面图。
图14是适用于表面贴装抓取置放或大巨量转移沉积方法的一系列修复界面的平面图。
图15是可用于修复局部调光背光单元(BLU)中的开路的开路修复结构的示意图。LCD显示屏使用局部调光背光源，以产生具有改善对比度的高动态范围(HDR)显示屏。该系统使用较低分辨率的显示图像来驱动背光，因此每个区域都有适合所显示图像的亮度。对于该系统，通常使用不带TFT的基板，依靠外部驱动芯片来控制提供给每个区域的电流。在这种情况下，TFT没有压降，并且选择串联的微型LED数量以匹配驱动器芯片提供的VDD。根据BLU中区域的数量和所需的亮度，有几个并联的串联灯串。根据产品要求有许多可能的组合，因此呈现一个典型示例来说明这种情况。图15所示的局部调光区域具有6个串联串，每个串联串由8个微型LED组成，以VDD为24V工作，串联串并联连接以形成一个区域。可以看出，如果一个微型LED短路了，串联灯串工作只损失一小部分照明区域。因为BLU有光扩散器和增亮膜以重新分配光，所以一个暗的微型LED不会对显示图像造成问题。另一方面，断开位置会导致整列变暗，从而在显示图像中产生不可接受的暗线。因此，分流修复电路也可用于修复基于微型LED的局部调光背光中的开路缺陷。在上面呈现的术语中，每串串联的微型LED都可以视为显示屏子像素。
图16是示出用于修复发光元件显示屏的方法的流程图。尽管为清楚起见，该方法被描述为一系列编号的步骤，但是编号不一定指示步骤的顺序。应当理解，这些步骤中的一些可以被跳过，并行地执行或者在不需要维持严格的顺序要求的情况下执行。然而，通常，该方法遵循所描绘步骤的数字顺序。该方法开始于步骤1600。
步骤1602提供具有发光元件控制线的矩阵的基板。步骤1604形成具有修复界面的发光元件子像素的阵列，其电性连接控制线的矩阵。步骤1606采用发光元件填充子像素。步骤1608检测第一子像素中的缺陷发光元件，且步骤1610启动第一子像素修复界面以隔离缺陷发光元件。
一方面，在步骤1606中用发光元件填充子像素之前，步骤1605a形成覆盖基板顶表面的介电层。步骤1605b在介电层中形成阱，其中每个阱被配置为接收一个发光元件。步骤1605c在介电层中形成暴露每个修复界面的多个通孔。
在步骤1604中形成具有修复界面的发光元件子像素的阵列包括形成具有与矩阵的控制线并联连接的n个选择性可熔导电修复节点的并联修复界面，或具有m个修复节点的串联修复界面，可以选择性地连接以绕过相邻的串联发光元件。
例如，如果步骤1606用在矩阵的第一控制线和第二控制线之间并联电连接的n个发光元件来填充子像素，且步骤1608检测低阻抗缺陷发光元件或产生短路的元件，则步骤1610使并联修复界面能够熔断缺陷发光元件和矩阵控制线之间的电连接。
如果步骤1604为矩阵的第一控制线和第二控制线之间的m个发光元件的串联连接配置子像素，则步骤1608检测到诸如高阻抗缺陷发光元件(失效或缺漏发光元件)的缺陷发光元件，则步骤1610使串联修复界面能够形成绕过缺陷发光元件的电连接。
在子像素级别提供了发光元件显示屏子像素修复和冗余机制界面。已经呈现了特定电路布局、几何形状和明确的处理步骤的示例以说明本发明。然而，本发明不仅限于这些示例。本领域技术人员将想到本发明的其他变型和实施例。

Claims (18)

1.一种具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，该显示屏包括：
具有顶表面的基板；
导电控制线的矩阵；
发光元件像素的阵列，每个发光元件像素包括多个子像素；
每个子像素用于接收多个发光元件；以及
与每个子像素对应的选择性隔断的修复界面，电性连接所述矩阵的相应控制线；
所述修复界面选自：与所述矩阵的控制线并联连接且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面，以及选择性地连接以绕过相邻的串联发光元件且具有m个修复节点的串联修复界面。
2.根据权利要求1所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
覆盖所述基板顶表面的介电层；
所述介电层中的阱，每个阱用于接收一个发光元件；以及
介电层中的通孔暴露出每一个修复界面。
3.根据权利要求1所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复界面是并联修复界面；且其中每个子像素包括n个发光元件第一接触点，每个第一接触点电性连接所述并联修复界面的相应修复节点。
4.根据权利要求3所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述发光元件第一接触点和修复节点形成在所述基板顶表面上；
其中所述修复节点电性连接所述矩阵的相应第一控制线；且
其中每个子像素还包括形成在所述基板顶表面上的n个发光元件第二接触点，分别与发光元件第一接触点相对应且电性连接所述矩阵的相应第二控制线。
5.根据权利要求3所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
覆盖所述基板顶表面的介电层；
所述介电层中的阱，每个阱用于接收一个发光元件；
其中所述发光元件第一接触点形成在所述基板顶表面上；
其中所述修复节点电性连接所述矩阵的相应第一控制线；且
其中每个子像素还包括形成在所述介电层的顶表面上的n个发光元件第二接触点，分别与发光元件第一接触点相对应且电性连接所述矩阵的相应第二控制线。
6.根据权利要求5所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复节点形成在选自所述基板顶表面和所述介电层顶表面的一表面上。
7.根据权利要求1所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复界面是串联修复界面，
其中每个子像素包括：
与每个发光元件相关联的修复节点，每个修复节点具有电性连接相应的发光元件第一接触点的第一部分和电性连接所述发光元件第二接触点的第二部分，其中所述第一部分可选择性地连接所述第二部分。
8.根据权利要求7所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述发光元件第一接触点、所述发光元件第二接触点以及所述修复节点形成在所述基板顶表面上。
9.根据权利要求7所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
覆盖所述基板顶表面的介电层；
所述介电层中的阱，每个阱用于接收一个发光元件；
其中所述发光元件第二接触点形成在所述介电层的顶表面上。
10.根据权利要求9所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复节点形成在选自所述基板顶表面和所述介电层顶表面中的一表面上。
11.根据权利要求1所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：填充所述子像素中的多个发光元件。
12.根据权利要求11所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述发光元件选自表面贴装发光元件和垂直发光元件。
13.根据权利要求3所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述修复节点电性连接所述矩阵的相应第一控制线；
其中每个子像素还包括n个发光元件第二接触点，分别与发光元件第一接触点相对应且电性连接所述矩阵相应的第二控制线；
所述显示屏还包括：
填充每个子像素中的n个发光元件，包括位于第一子像素的低阻抗缺陷的第一发光元件，其中低阻抗缺陷的发光元件是产生电短路的元件；以及
其中与第一子像素相关联的第一修复节点被电熔断，以将有缺陷的第一发光元件与所述第一控制线断开。
14.根据权利要求7所述的具有发光元件修复界面的显示屏，其特征在于，所述显示屏进一步包括：
填充第一子像素中的高阻抗缺陷发光元件，其中所述高阻抗缺陷发光元件是选失效发光元件和缺漏发光元件组成的组；以及
其中与所述缺陷发光元件相关联的第一修复节点包括电性连接所述第二部分以绕过所述缺陷发光元件的第一部分。
15.一种修复发光元件显示屏的方法，其特征在于：所述方法包括：
提供具有发光元件控制线的矩阵的基板；
形成具有修复界面的发光元件子像素的阵列，所述修复界面电性连接所述控制线的矩阵；
采用发光元件填充所述子像素；
在第一子像素中检测缺陷发光元件；以及
启用第一子像素修复界面以隔断所述缺陷发光元件；
形成具有修复界面的发光元件子像素的阵列的步骤包括形成修复界面，所述修复界面选自：与所述矩阵的控制线并联连接且具有n个选择性熔断的导电修复节点的并联修复界面，以及选择性地连接以绕过相邻的串联发光元件且具有m个修复节点的串联修复界面。
16.根据权利要求15所述的修复发光元件显示屏的方法，其特征在于，所述方法进一步包括：
采用发光元件填充所述子像素之前，形成覆盖所述基板的顶表面的介电层；
在所述介电层中形成多个阱，每个阱用于接收一个发光元件；以及
在所述介电层中形成多个通孔以露出每个修复界面。
17.根据权利要求15所述的修复发光元件显示屏的方法，其特征在于，
采用发光元件填充所述子像素包括：采用在所述矩阵的第一控制线和第二控制线之间并联电性连接的n个发光元件填充所述子像素；
其中在第一子像素中检测缺陷发光元件包括检测低阻抗缺陷发光元件，其中低阻抗发光元件是产生电短路的元件；且
其中启用所述修复界面包括启用并联修复界面以熔断所述缺陷发光元件和矩阵控制线之间的电连接。
18.根据权利要求15所述的修复发光元件显示屏的方法，其特征在于，
形成发光元件子像素的阵列包括配置用于在矩阵的第一控制线和第二控制线之间的m个发光元件的串联连接的子像素；
其中，在所述第一子像素中检测缺陷发光元件包括检测高阻抗缺陷发光元件，所述高阻抗缺陷发光元件选失效发光元件和缺漏发光元件组成的组；以及
其中启用所述修复界面包括启用串联修复界面以形成绕过缺陷发光元件的电连接。
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