CN114788002A - 多色led像素单元和微型led显示面板 - Google Patents

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Abstract

一种多色发光像素单元(3000)包括基板(100)和形成在所述基板(100)上的发光晶体管。所述发光晶体管包括：形成在所述基板(100)上的底部导电层和形成在所述底部导电层上方的顶部导电层；形成在所述顶部导电层与所述底部导电层之间的上部发光层；形成在所述上部发光层与所述底部导电层之间的至少一个下部发光层；以及电连接器(303)，所述电连接器电连接所述至少一个下部发光层和所述底部导电层。

Description

多色LED像素单元和微型LED显示面板
相关申请的交叉引用
本申请基于并要求于2019年9月11日提交的美国专利申请号16/567,123的优先权权益。前述申请的内容通过援引以其全文结合于此。
技术领域
本公开文本总体上涉及微型发光二极管技术领域，并且更具体地涉及多色LED像素单元和微型LED显示面板。
背景技术
发光二极管(LED)是一种半导体二极管，可以将电能转换成光能。常规的发光二极管包括具有单向传导的P-N结。在正偏压下，空穴从P区流入N区，并且电子从N区流入P区，并且N区中的电子与P区中的空穴的结合产生激发光的自发辐射。电子和空穴在不同的半导体材料中具有不同的能态，因此由电子与空穴之间的结合所产生的能量是不同的。能量越高，激发光的波长就越短。因此，LED可以发射从紫外光到红外光的不同波长的不同光，由此产生多色LED。
发射白光或其他颜色的光的多色LED具有广泛的应用，其中大部分应用于显示领域。常规的LED显示面板是通过将单色LED逐一组装在基板上而形成的。用于组装单色LED的方法包括：利用金属接合过程或其他过程通过LED的金属线或连接电极将LED与互连层接合。直到完成组装单色LED的过程为止才执行组装其他颜色的LED的过程，导致过程复杂，增加了处理难度，并且增加了生产成本。此外，通过逐一组装或形成单个LED而制造的多色显示面板具有较高的功耗以及降低的亮度和颜色。
发明内容
根据本公开文本的一个方面，提供了一种多色发光像素单元。所述多色发光像素单元包括基板和形成在所述基板上的发光晶体管。所述发光晶体管包括：形成在所述基板上的底部导电层和形成在所述底部导电层上方的顶部导电层；形成在所述顶部导电层与所述底部导电层之间的上部发光层；形成在所述上部发光层与所述底部导电层之间的至少一个下部发光层；以及电连接器，所述电连接器电连接所述至少一个下部发光层和所述底部导电层。
根据本公开文本的另一个方面，提供了一种微型显示面板。所述微型显示面板包括以上描述的多色发光像素单元。
附图说明
图1是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元的截面视图。
图2是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元的截面视图。
图3是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元的截面视图。
图4是根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元的俯视图。
图5是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元的截面视图。
图6是展示根据本公开文本的实施方案的制造在图1中所展示的多色发光像素单元的方法的流程图。
图7至图10是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中的方法的步骤中形成的结构的截面视图。
图11是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中的步骤S601的细节的流程图。
图12至图21是展示根据本公开文本的实施方案的在图11中的步骤中形成的结构的截面视图。
图22是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中的步骤S604的细节的流程图。
图23至图25是展示根据本公开文本的实施方案的在图22中的步骤中形成的结构的截面视图。
图26和图27是展示根据本公开文本的实施方案的在制造第一电连接器的过程中形成的结构的截面视图。
图28是展示根据本公开文本的实施方案的具有微间隙结构的多色发光像素单元的截面视图。
图29是展示根据本公开文本的实施方案的制造在图3中所展示的多色发光像素单元的方法的流程图。
图30至图34是展示根据本公开文本的实施方案的在图29中的方法的步骤中形成的结构的截面视图。
图35是展示根据本公开文本的实施方案的在图29中的步骤S701的细节的流程图。
图36是根据本公开文本的实施方案的形成在三种类型的发光层中的微间隙结构的截面视图。
图37是展示根据本公开文本的实施方案的在图29中的步骤S705的细节的流程图。
图38至图40是展示根据本公开文本的实施方案的在图37中的步骤中形成的结构的截面视图。
具体实施方式
现在将详细参考所提出的优选实施方案以提供对本发明的进一步理解。所讨论的具体实施方案和附图仅说明进行和使用本发明的具体方式，而不限制本发明或所附权利要求的范围。
在下文中，结合图1至图40，通过本公开文本的实施方案来进一步描述本公开文本。应当指出的是，所有附图都采用了非常简化的形式，并且不精确的比例仅用于帮助方便且清楚地解释本公开文本的实施方案。
本文公开的多色发光像素单元至少包括一种类型的发光晶体管，或若干种类型的发光晶体管。各种类型的发光晶体管包括上部导电层、底部导电层以及在上部导电层与底部导电层之间的发光层。所有的发光晶体管共享相同的上部导电层和相同的底部导电层。应当注意的是，发光层可以是单层或多层。中间层可以布置在同一发光二极管中的多个发光层中的两个发光层之间。假设多色发光像素单元包括第一至第M类型的发光晶体管，其中M是整数并且不小于二。第一至第M类型的发光晶体管中的每一个至少包括相同类型的发光层。例如，第一至第M类型的发光晶体管中的每一个均包括第一类型的发光层。第二类型至第M类型的发光层中的任一个与第一类型的发光层不同。本公开文本还提供了一种包括呈矩阵布置的多个上述像素单元的微型显示面板。
在一些实施方案中，发光晶体管可以是发光二极管(LED)、肖特基发光晶体管等中的至少一种。发光晶体管的顶部导电层是但不限于透明导电层，并且发光晶体管的底部导电层是但不限于金属层。在下文中，LED用作发光晶体管的例子，但是这并不限制本公开文本的范围。本领域技术人员可以根据常规技术手段将LED改变成另一种发光晶体管。
图1是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元1000的截面视图。参照图1，多色发光像素单元1000至少包括并排布置在基板100上的第一类型的LED 01和第二类型的LED 02。第一类型的LED 01的顶部与第二类型的LED 02的顶部不在同一水平面。第一类型的LED 01的类型与第二类型的LED 02的类型不同。在此，如图1所示，第一类型的LED01的顶部低于第二类型的LED 02的顶部。根据实施方案，第一类型的LED01选自红色LED、绿色LED、蓝色LED、黄色LED、橙色LED或青色LED中的一种，并且第二类型的LED 02选自绿色LED、蓝色LED、红色LED、黄色LED、橙色LED或青色LED中的一种。此外，第一类型的LED 01的发光面积的大小不同于第二类型的LED 02的发光面积的大小。例如，第一类型的LED 01为红色LED，第二类型的LED 02为绿色LED，并且红色LED的发光面积的大小与绿色LED的发光面积的大小不同。此外，根据可能需要的不同颜色，绿色LED的发光面积可以小于红色LED的发光面积。
此外，隔离结构07被布置在第一类型的LED与第二类型的LED之间。在图1中所展示的实施方案中，在第一类型的LED 01与第二类型的LED 02之间的隔离结构07是隔离沟槽。多色发光像素单元1000包括第一金属层、第一类型的发光层、第二金属层以及第二类型的发光层。如图1中所展示的，第一类型的LED 01按从下至上的顺序至少包括第一金属层的第一区段101-1和第一类型的发光层的第一区段102-1。第一金属层的第一区段101-1构成第一类型的LED 01的底部导电层。第二类型的LED 02按从下至上的顺序至少包括第一金属层的第二区段101-2、第一类型的发光层的第二区段102-2、第二金属层的第一区段201-1和第二类型的发光层的第一区段202-2，以及第一电连接器203。第一金属层的第一区段101-1和第一金属层的第二区段101-2与基板100电连接。隔离结构07将第一类型的LED 01中的第一金属层的第一区段101-1与第二类型的LED 02中的第一金属层的第二区段101-2隔离。隔离结构07还将第一类型的LED 01中的第一类型的发光层的第一区段102-1与第二类型的LED02中的第一类型的发光层的第二区段102-2隔离。此外，为了简化制造过程，第二类型的LED02中的第二金属层的第一区段201-1、第一类型的发光层的第二区段102-2和第一金属层的第二区段101-2通过第一电连接器203来与彼此电连接。根据一个实施方案，第一电连接器203可以附接到并接触第二类型的LED 02的侧壁表面的一部分或全部。替代性地，第一电连接器203可以仅附接到并接触第二类型的LED 02中的第二金属层的第一区段201-1和第一金属层的第二区段101-2的表面。或替代性地，第一电连接器203可以形成为导电侧臂，所述导电侧臂附接到并接触第二金属层的第一区段201-1、第一类型的发光层的第二区段102-2和第一金属层的第二区段101-2的侧壁。在第二类型的LED 02中的第一金属层的第二区段101-2与第二金属层的第一区段201-1之间的电连接器203可以具有其他形状，诸如曲线。在图1中所展示的实施方案中，第一电连接器203附接到第二类型的LED 02的侧壁，使得第一电连接器203遵循第二类型的LED 02的侧壁的表面形貌。
参照图1，顶部隔离层04和顶部透明导电层05被布置在第一类型的LED 01中的第一类型的发光层的第一区段102-1和第二类型的LED 02中的第二类型的发光层的第一区段202-1上。顶部隔离层04覆盖第一类型的发光层的第一区段102-1、第二类型的发光层的第一区段202-1和暴露的基板100。顶部隔离层04具有开口，所述开口暴露第一类型的发光层的第一区段102-1和第二类型的发光层的第一区段202-1的顶表面的部分。顶部透明导电层05覆盖顶部隔离层04并且形成在顶部隔离层04的开口中，并且由此经由开口与第一类型的发光层的第一区段102-1和第二类型的发光层的第一区段202-1的暴露的顶表面接触。
基板100是集成电路(IC)基板。IC基板包括互连层，所述互连层与第一类型的LED01中的第一金属层的第一区段101-1和第二类型的LED 02中的第一金属层的第二区段101-2电连接。由于第一电连接器203与第二类型的LED 02中的第一金属层的第二区段101-2连接，因此第一电连接器203与基板100中的互连层连接。此外，参照图1，第一电连接器203的底部延伸至基板100以与互连层连接。在此，IC基板至少包括驱动电路。驱动电路分别控制每个LED。
图2是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元2000的截面视图。参照图2，多色发光像素单元2000至少包括布置在同一基板100上的第一类型的LED 01、第二类型的LED 02和第三类型的LED 03。第三类型的LED 03与第一类型的LED 01和第二类型的LED 02不同。在此，第一类型的LED 01选自红色LED、绿色LED、蓝色LED、黄色LED、橙色LED或青色LED中的一种；第二类型的LED 02选自绿色LED、蓝色LED、红色LED、黄色LED、橙色LED或青色LED中的一种；并且第三类型的LED 03选自蓝色LED、红色LED、绿色LED、黄色LED、橙色LED或青色LED中的一种。例如，红色LED被选为第一类型的LED 01，绿色LED被选为第二类型的LED 02，并且蓝色LED被选为第三类型的LED 03。参照图2，第三类型的LED 03的高度与第一类型的LED 01的高度不同。此外，第一类型的LED 01的高度与第二类型的LED 02的高度不同，而第二类型的LED 02的高度与第三类型的LED 03的高度相同。在其他实施方案中，第三类型的LED 03的高度、第一类型的LED 01的高度和第二类型的LED 02的高度可以彼此不同，如图3所示。
在多色发光像素单元2000中，第一类型的LED 01和第二类型的LED 02的结构与多色发光像素单元2000中的第一类型的LED 01和第二类型的LED 02的结构相同，因此不再重复其详细描述。多色发光像素单元2000中的第三类型的LED 03按从下至上的顺序至少包括第一金属层的第三区段101-3、第一类型的发光层的第三区段102-3、第三金属层的第一区段301-1和第三类型的发光层的第一区段302-1，以及连接第一金属层的第三区段101-3和第三金属层的第一区段301-1的第二电连接器303。多色发光像素单元2000还包括顶部隔离层04，所述顶部隔离层覆盖第一类型的LED 01、第二类型的LED 02和第三类型的LED 03并且具有开口，所述开口暴露第一类型的LED 01中的第一类型的发光层102-1的第一区段的一部分、第二类型的发光层的第一区段202-1的一部分以及第三类型的发光层的第一区段302-1的一部分。顶部电极层05被形成在顶部隔离层04的顶部上，并且经由顶部隔离层04的开口与第一类型的发光层的第一区段102-1、第二类型的发光层的第一区段202-1以及第三类型的发光层的第一区段302-1接触。
图3是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元3000的截面视图。参照图3，在多色发光像素单元3000中，第三类型的LED 03的顶部高于第二类型的LED 02的顶部，同时第一类型的LED的高度与第二类型的LED 03的高度不同。
图4是根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元4000的俯视图。多色发光像素单元4000可以是图2中所展示的多色发光像素单元2000或图3中所展示的多色发光像素单元3000。图4展示了三种类型的LED 01、02和03在像素单元中的布置，但是本公开文本还包括其他布置，诸如矩阵。在此，第三类型的LED 03的发光面积的大小与第一类型的LED01的发光面积的大小不同，并且与第二类型的LED 02的发光面积的大小不同。例如，第一类型的LED 01为红色LED，第二类型的LED 02为绿色LED，并且第三类型的LED 03为蓝色LED。第一类型的LED 01、第二类型的LED 02、第三类型的LED 03中的每一个的发光面积的大小可以根据多色发光像素单元4000所需要发射的光的颜色来确定。当需要白光时，红色LED的发光面积的大小大于绿色LED的发光面积的大小，并且蓝色LED的发光面积的大小大于绿色LED的发光面积的大小。如图4所示，红色LED与蓝色LED之间的空间大于蓝色LED与绿色LED之间的空间；红色LED与绿色LED之间的空间大于蓝色LED与绿色LED之间的空间，从而实现更好的发光效果。
返回参照图3，隔离结构07被布置在第一类型的LED 01、第二类型的LED 02和第三类型的LED 03中的两个之间。隔离结构是隔离沟槽。第一类型的LED 01、第二类型的LED 02和第三类型的LED 03由第一金属层101、第一类型的发光层102、第二金属层201、第二类型的发光层202、第三金属层301和第三类型的发光层302形成。图3中的第一类型的LED 01和第二类型的LED 02与图2中的第一类型的LED 01和第二类型的LED 02相同。具体地，如图3中所展示的，第一类型的LED 01按从下至上的顺序至少包括第一金属层的第一区段101-1和第一类型的发光层的第一区段102-1。第二类型的LED 02按从下至上的顺序至少包括第一金属层的第二区段101-2、第一类型的发光层的第二区段102-2、第二金属层的第一区段201-1和第二类型的发光层的第一区段202-1，以及第一电连接器203。第三类型的LED 03按从下至上的顺序至少包括第一金属层的第三区段101-3、第一类型的发光层的第三区段102-3、第二金属层的第二区段201-2、第二类型的发光层的第二区段202-2、第三金属层的第一区段301-1和第三类型的发光层的第一区段302-1，以及第二电连接器303。如图3所示，第一金属层的第一区段101-1、第一金属层的第二区段101-2和第一金属层的第三区段101-3与基板100电连接。第二类型的LED 02中的第一电连接器203将第二金属层的第一区段201-1与第一金属层的第二区段101-2电连接。第三类型的LED 03中的第二电连接器303将第三金属层的第一区段301-1与第二金属层的第二区段201-2和第一金属层的第三区段101-3电连接。隔离结构07将第一类型的LED 01中的第一金属层的第一区段101-1与第二类型的LED 02中的第一金属层的第二区段101-2和第三类型的LED 03中的第一金属层的第三区段101-3隔离，将第一类型的LED 01中的第一类型的发光层的第一区段102-1与第二类型的LED 02中的第一类型的发光层的第二区段102-2和第三类型的LED 03中的第一类型的发光层的第三区段102-3隔离，将第二类型的LED 02中的第二金属层的第一区段201-1与第三类型的LED 03中的第二金属层的第二区段201-2隔离，并且将第二类型的LED 02中的第二类型的发光层的第一区段202-1与第三类型的LED 03中的第二类型的发光层的第二区段202-2隔离。应当注意的是，第一电连接器203用于将第二类型的LED 02中的第一类型的发光层的第二区段102-2与第一金属层的第二区段101-2连接，而第二电连接器303用于将第三类型的LED 03中的第二类型的发光层的第二区段202-2和第一类型的发光层的第三区段102-3与第一金属层的第三区段101-3连接。因此，为了简化制造过程，以与图1相同的方式，第一电连接器203还将第一类型的发光层的第二区段102-2与第一金属层的第二区段101-2连接。即，在第二类型的LED 02中，第一电连接器203将第二金属层的第一区段201-1和第一类型的发光层的第二区段102-2与第一金属层的第二区段101-2连接。第二电连接器303还将第二类型的发光层的第二区段202-2与第一金属层的第三区段101-3连接。即，在第三类型的LED 03中，第二电连接器303将第三金属层的第一区段301-1、第二类型的发光层的第二区段202-2和第二金属层的第二区段201-2与第一金属层的第三区段101-3连接。替代性地，第二电连接器303还将第二类型的发光层的第二区段202-2和第一类型的发光层的第三区段102-3与第一金属层的第三区段101-3连接。即，在第三类型的LED 03中，第二电连接器303将第三金属层的第一区段301-1、第二类型的发光层的第二区段202-2、第二金属层的第二区段201-2和第一类型的发光层的第三区段102-3与第一金属层的第三区段101-3连接。此外，第一电连接器203的底部和第二电连接器303的底部分别且直接地接触基板100，由此简化了制造过程。应当注意的是，第一电连接器203和第二电连接器303的材料由导电金属形成。在实施方案中，第二电连接器303附接到并接触第三类型的LED 03的侧壁表面。
在一个实施方案中，第一类型的发光层为红色发光层，第二类型的发光层为绿色发光层，并且第三类型的发光层为蓝色发光层，第一类型的LED 01为红色LED 01，第二类型的LED 02为绿色LED 02，并且第三类型的LED 03为蓝色LED 03。在红色LED 01中，施加在顶部透明导电层05与第一金属层的第一区段101-1之间的电压被施加到红色发光层的第一区段102-1。因此，红色LED 01中的红色发光层的第一区段102-1发射红光。在绿色LED 02中，第一电连接器203将红色发光层的第二区段102-2与第一金属层的第二区段101-2电连接，使得施加在顶部透明导电层05与第一金属层的第二区段101-2之间的电压仅施加到绿色发光层的第一区段202-1。因此，仅绿色LED 02中的绿色发光层的第一区段202-1发射绿光，而绿色LED 02中的红色发光层的第二区段102-2不发射光。在第三类型的LED 03中，第二电连接器303将红色发光层的第三区段102-3和绿色发光层的第二区段202-2与第一金属层的第三区段101-3电连接，使得施加在顶部透明导电层05与第一金属层的第三区段101-3之间的电压仅施加到蓝色发光层的第一区段302-1。因此，仅蓝色LED03中的蓝色发光层的第一区段302-1发射蓝光，而蓝色LED 03中的红色发光层的第三区段102-3和绿色发光层的第二区段202-2不发射光。
再次参照图3，顶部隔离层04和顶部透明导电层05被布置在第一类型的LED 01、第二类型的LED 02和第三类型的LED 03上。顶部隔离层04覆盖第一类型的发光层的第一区段102-1、第二类型的发光层的第一区段202-1、第三类型的发光层的第一区段302-1和暴露的基板100。开口被布置在顶部隔离层04中，以暴露第一类型的发光层的第一区段102-1、第二类型的发光层的第一区段202-1和第三类型的发光层的第一区段302-1的顶表面的部分。顶部透明导电层05覆盖顶部隔离层04并且形成在顶部隔离层04的开口中，由此与第一类型的发光层的第一区段102-1的暴露的顶表面、第二类型的发光层的第一区段202-1的暴露的顶表面以及第三类型的发光层的第一区段302-1的暴露的顶表面接触。
对具有至少三种类型的LED的多色发光像素单元3000中的基板100的详细描述对应于图1的描述，并且在此将不进行重复。应当注意的是，IC基板100中的互连层与第一类型的LED 01、第二类型的LED 02和第三类型的LED 03电连接。IC基板100中的驱动电路分别控制每个LED。
在图1至图4中的多色发光像素单元1000至4000中，发光层102、202和302中的一个或多个可以具有微间隙结构。例如，在图1所示的多色发光像素单元1000中，第一类型的发光层102可以具有微间隙结构，或者第二类型的发光层202可以具有微间隙结构，或者第一类型的发光层102和第二类型的发光层202两者可以具有微间隙结构。作为另一个例子，在图3所示的多色发光像素单元3000中，第一类型的发光层102可以具有微间隙结构，或者第二类型的发光层202可以具有微间隙结构，或者第三类型的发光层302可以具有微间隙结构，或者第一类型的发光层102和第二类型的发光层202两者可以具有微间隙结构，或者第二类型的发光层202和第三类型的发光层302两者可以具有微间隙结构，或者第一类型的发光层102和第三类型的发光层302两者可以具有微间隙结构，或者第一类型的发光层102、第二类型的发光层202和第三类型的发光层302均可以具有微间隙结构。在此，图1至图3中所展示的多色发光像素单元1000至3000中的微间隙结构中的每一个可以是但不限于空气间隙。空气间隙被密封。优选地，空气间隙的截面尺寸不大于2nm，从而释放发光层中的应力，并且避免发光层弯曲，而不影响发光层的发光效率。在此，空气间隙的截面尺寸可以是空气间隙的截面的直径、或空气间隙的截面的长度或宽度。
图5是展示根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元5000的截面视图。如图5所示，第一类型的发光层102、第二类型的发光层202和第三类型的发光层302中的每一个可以具有多个微间隙结构06。微间隙结构06中的每一个沿着垂直于基板100的方向延伸，并穿过对应的发光层，诸如第一类型的发光层102、第二类型的发光层202或第三类型的发光层302。当在实施方案中使用多个发光层时，微间隙结构06被布置在至少一个发光层中，优选地在顶部发光层中。
仍参照图5，微间隙结构06在多个发光层中相互错开。即，第一类型的发光层102中的微间隙结构06不与第二类型的发光层202中的微间隙结构06竖直对准，并且第二类型的发光层202中的微间隙结构06不与第三类型的发光层302中的微间隙结构06竖直对准。在第二类型的LED 02和第三类型的LED 03中的每一个中，在第一类型的发光层102中的微间隙结构被隔离和密封在第一类型的发光层102顶部的第二金属层201与其底部的第一金属层101之间。在第三类型的LED 03中，在第二类型的发光层202中的微间隙结构06被隔离和密封在第二发光层202顶部的第三金属层301与其底部的第二金属层201之间，并且在第三类型的发光层302中的微间隙结构06被隔离和密封在第三类型的发光层302的顶部的顶部隔离层04与其底部的第三金属层301之间。
以类似的方式，在本公开文本的另一个实施方案中的包括第一至第M类型的LED的多色发光像素单元中，第M类型的LED具有M个发光层，并且金属层被布置在每个发光层的底部，其中M是正整数并且大于或等于数量二。在第一至第M类型的LED中的每一个中，顶部导电层(作为上部导电层)被布置在顶部发光层的顶部，使得顶部发光层中的微间隙结构可以被隔离和密封在顶部导电层与顶部发光层底部的金属层之间。每个发光层中的微间隙结构被隔离和密封在分别处于相对发光层的顶部和底部的金属层之间。
此外，类似于图1至图4中的多色发光像素单元1000至4000，根据本公开文本的另一个实施方案的多色发光像素单元包括多个LED(包括第一类型的LED至第M类型的LED)。第M类型的LED至少包括第(M-1)类型的LED中构造的所有发光层和金属层以及第M发光层和第M金属层。在此基础上，第M类型的LED具有第(M-1)电连接器，所述电连接器连接到第M金属层、第(M-1)金属层……以及第一金属层。此外，第(M-1)电连接器可以连接到第M金属层、第(M-1)类型的发光层、第(M-1)金属层……第一类型的发光层以及第一金属层。第(M-1)电连接器的布置可以参照对图1中的第一电连接器203的描述。第一至第(M-1)电连接器连接第一至第M金属层，并且第一至第(M-1)电连接器可以直接接触基板和第一金属层。在此，从第一类型的LED到第M类型的LED存在差异。此外，每种LED可以选自红色LED、绿色LED、蓝色LED、黄色LED、橙色LED、紫色LED或青色LED。在此，不同颜色的LED为常规的LED，其为本领域技术人员已知的，并且在此将不进行描述。此外，第一类型的LED至第M类型的LED在同一基板上被间隔开。顶部隔离层覆盖基板的暴露表面以及第一至第M类型的LED的暴露表面。每一种类型LED的顶部隔离层具有其开口，并且透明导电层覆盖顶部隔离层的表面并被填充在开口中，其中处于开口的底部的透明导电层与每一种类型的LED的顶部发光层电接触。参照图4和图5，在具有M种类型的LED的像素单元中，第一至第M类型的LED的发光区域的大小彼此不同。根据像素单元中的LED的布置，第一类型的LED的发光面积的大小大于其他类型的LED的发光面积的大小。可选地，第一类型的LED为红色LED，其发光面积大于其他类型的LED的发光面积。替代性地，其他类型的LED至少包括绿色LED或蓝色LED。
还提供了根据本公开文本的实施方案的一种多色微型显示面板。所述微型显示面板包括呈矩阵布置的多个多色像素单元。在此的多色像素单元可以是上述的LED像素单元。
下面结合附图，将对制造多色发光像素单元的方法进行以下进一步描述。
图6是展示根据本公开文本的实施方案的制造图1所示的多色发光像素单元的方法的流程图。图7至图10是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中所展示的步骤中形成的结构的截面视图。参照图6，制造如图1所示的多色发光像素单元的方法包括以下步骤。
在步骤S601中，参照图7，在基板100上从下至上形成包括第一金属层101、第一类型的发光层102、第二金属层201、以及第二类型的发光层202的堆叠结构。换言之，将第一类型的发光层102和第二类型的发光层202从下至上堆叠在基板100上。将第一金属层101形成在第一类型的发光层102的底部。将第二金属层201形成在第二类型的发光层202的底部。将第二金属层201布置在第一类型的发光层102与第二发光层202之间。
更具体地，基板100可以是但不限于IC基板。
图11是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中的步骤S601的细节的流程图。图12至图21是展示根据本公开文本的实施方案的在图11中所展示的步骤中形成的结构的截面视图。参照图11，步骤S601进一步包括以下具体步骤。
在步骤S101中，参照图12，在基板100上形成第一金属接合层M01，在第一基底B1上形成第一类型的发光层102，并且在第一类型的发光层102的顶部上形成第二金属接合层M02。
更具体地，第一金属接合层M01可以通过但不限于物理气相沉积(诸如蒸发、溅射等)来制备。第一基底B1的材料是根据第一类型的发光层102来设计的。例如，第一基底B1可以是氮化镓(GaN)基底。第一类型的发光层102可以通过但不限于在第一基底B1上外延生长来形成。第二金属接合层M02可以通过但不限于物理气相沉积(诸如蒸发)来制备。
在步骤S102中，结合图12，参照图13，将第一基底B1上下倒置，使得第二金属接合层M02面向第一金属接合层M01，并且然后将第二金属接合层M02与第一金属接合层M01接合以形成第一金属层101。
在步骤S103中，结合图13，参照图14，移除第一基底B1。
在此，在移除第一基底B1之后，参照图15，步骤S103可以进一步包括：减薄第一类型的发光层102。
此外，根据实施方案，在移除第一基底B1或减薄第一类型的发光层102之后，并且在形成第三金属接合层之前，参照图16，步骤S103可以进一步包括：在第一类型的发光层102中形成微间隙结构06。微间隙结构06是通过但不限于光刻法和刻蚀形成的。在光刻法中，根据微间隙结构06的尺寸来设计光刻图案。根据实施方案，微间隙结构图案的截面尺寸不大于2nm。在此，空气间隙的截面尺寸可以是空气间隙的截面的直径、或空气间隙的截面的长度或宽度。
在步骤S104中，参照图17，在第一类型的发光层102上形成第三金属接合层M03，在第二基底B2上形成第二类型的发光层202，并且在第二类型的发光层202的顶部上形成第四金属接合层M04。
在步骤S105中，结合图17，参照图18,，将第二基底B2上下倒置，使得第四金属接合层M04面向第三金属接合层M03，并且将第四金属接合层M04与第三金属接合层M03接合以形成第二金属层201。
在步骤S106中，结合图18，参照图19，移除第二基底B2。
在此，在移除第二基底B2之后，参照图20，在步骤S106中，减薄第二类型的发光层202。
根据实施方案，在移除第二基底B2或减薄第二类型的发光层202之后，参照图21，在步骤S106中，在第二类型的发光层202中形成微间隙结构06。微间隙结构06采用类似于在第一类型的发光层102中形成微间隙结构06的过程来形成。因此，将不重复描述在第二类型的发光层202中形成微间隙结构06的过程。
返回参照图6至图10，在下文中将进一步描述根据本公开文本的实施方案的在步骤S601之后的过程。
在步骤S602中，参照图8，对第二类型的发光层202和第二金属层201进行图案化，直到暴露第一类型的发光层102的顶部的一部分为止，由此在第一类型的发光层102上形成由第二类型的发光层202制成的台阶结构。
更具体地，对第二类型的发光层202和第二金属层201进行图案化的过程可以通过光刻法和等离子体刻蚀来执行。对第二类型的发光层202和第二金属层201进行图案化的过程还包括：对第一类型的发光层102的顶部进行过刻蚀。图案化过程的参数可以根据实际需要进行设定，在此将不对其进行限制。
在步骤S603中，参照图9，根据预设的第一类型的发光区A01和预设的第二类型的发光区A02，对第二类型的发光层202、第二金属层201、第一类型的发光层102和第一金属层101进行刻蚀，从而将第一类型的发光区A01中的第一类型的发光层102与第二类型的发光区A02中的第一类型的发光层102进行划分，并且将第一类型的发光区A01中的第一金属层101与第二类型的发光区A02中的第一金属层101进行划分。作为步骤S603的结果，形成包括第一金属层的第一区段101-1和第一类型的发光层的第一区段102-1的第一类型的LED 01，以及包括第一金属层的第二区段101-2、第一类型的发光层的第二区段102-2、第二金属层的第一区段201-1和第二类型的发光层的第二区段202-1的第二类型的LED 02。
在此，对第二类型的发光层202、第二金属层201、第一类型的发光层102和第一金属层101进行刻蚀的过程是通过光刻法和刻蚀来执行的。刻蚀过程的参数可以根据实际需要进行设定。
根据实施方案，作为步骤S603的结果，根据预设的像素单元阵列将多个多色发光像素单元相互划分。以此方式，像素单元和/或像素单元阵列中的发光晶体管可以通过一个划分步骤来制备，这简化了过程，并且降低了生产成本，尤其促进了大规模生产。
在步骤S604中，参照图10，在第一类型的发光层的第一区段102-1和第二类型的发光区A02中的第二类型的发光层的第一区段202-1的顶部上形成用作第二金属层201的引出电极的共享顶部电极层05。
图22是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中的步骤S604的细节的流程图。图23至图25是展示根据本公开文本的实施方案的在图22中所展示的步骤中形成的结构的截面视图。参照图22，步骤S604的具体过程包括以下步骤。
在步骤S401中，参照图23，移除第二类型的发光层的第一区段202-1的一部分，从而暴露第二金属层的第一区段201-1的一部分。
在步骤S402中，参照图24，在第二类型的发光区A02中的第二金属层的第一区段201-1的侧壁和顶部上、第一类型的发光层的第二区段102-2的侧壁上和第一金属层的第二区段101-2的侧壁上形成第一电连接器203。
图26至图27是展示根据本公开文本的实施方案的在制造第一电连接器203的步骤中形成的结构的截面视图。在步骤S402中，第一电连接器203通过以下具体步骤形成。
在步骤S4021中，结合图24，参照图26，形成掩模Y以遮蔽没有第一电连接器203的区，由此暴露第二类型的发光区A02中的第二金属层的第一区段201-1的顶部和侧壁、第一类型的发光层的第二区段102-2的侧壁和第一金属层的第二区段101-2的侧壁。
在步骤S4022中，参照图27，在完成步骤S4021之后，在基板100上沉积导电材料203’。
在步骤S4023中，再次参照图10，移除掩膜Y和掩膜Y上的导电材料203’，从而在第二类型的发光区A02的第二金属层的第一区段201-1的顶部和侧壁上、第一类型的发光层的第二区段102-2的侧壁上和第一金属层的第二区段101-2的侧壁上形成第一电连接器203。
在下文中将进一步描述制造共享顶部电极层05的过程。
在步骤S403中，参照图25，形成隔离层04以覆盖第一类型的发光区A01、第二类型的发光区A02和暴露的基板100的表面。隔离层04在第一类型的发光区A01的第一类型的发光层的第一区段102-1和第二类型的发光区A02的第二类型的发光层的第一区段202-1上具有开口。
在步骤S404中，再次参照图10，在步骤S403之后，通过例如沉积来在整个基板100上形成连续的共享顶部电极层05。形成在开口中的共享顶部电极层05连接至第一类型的发光区A01中的第一类型的发光层的第一区段102-1和第二类型的发光区A02中的第二类型的发光层的第一区段202-1。
图28展示了根据本公开文本的实施方案的多色发光像素单元的结构，所述多色发光像素单元在第一类型的发光层102和第二类型的发光层202中具有微间隙结构。
图29是展示根据本公开文本的实施方案的制造如图3所示的多色发光像素单元3000的方法的流程图。图30至图34是展示根据本公开文本的实施方案的在图6中所展示的步骤中形成的结构的截面视图。参照图29，制造如图3所示的多色发光像素单元3000的方法包括以下步骤。
在步骤S701中，参照图30，在基板100上按从下至上的顺序形成包括第一金属层101、第一类型的发光层102、第二金属层201、第二类型的发光层202、第三金属层301和第三类型的发光层302的堆叠结构。换言之，将第一类型的发光层102、第二类型的发光层202和第三类型的发光层302从下至上堆叠在基板100上。将第一金属层101形成在第一类型的发光层102的底部。将第二金属层201形成在第二类型的发光层202的底部。将第三金属层301形成在第三类型的发光层302的底部。将第二金属层201布置在第一类型的发光层102与第二类型的发光层202之间。将第三金属层301布置在第二类型的发光层202与第三类型的发光层302之间。
图35是展示根据本公开文本的实施方案的在图29中的步骤S701的细节的流程图。结合图30，参照图35，步骤S701进一步包括以下步骤。应注意，在本实施方案的步骤S801至S809中形成的结构在附图中未示出。但是本领域技术人员可以参考上述实施方案的步骤S101至S109来理解本实施方案的步骤S801至S809。
在步骤S801中，在基板100上形成第一金属接合层，在第一基底上形成第一类型的发光层102，并且在第一类型的发光层102的顶部上形成第二金属接合层。
更具体地，第一金属接合层可以通过但不限于物理气相沉积(诸如蒸发、溅射等)来制备。第一基底的材料是根据第一类型的发光层10来设计的。例如，第一基底可以是氮化镓(GaN)基底。第一类型的发光层102可以通过但不限于在第一基底上外延生长来制成。第二金属接合层可以通过但不限于物理气相沉积(诸如蒸发)来制备。
在步骤S802中，将第一基底上下倒置，使得第二金属接合层面向第一金属接合层，并且将第二金属接合层与第一金属接合层接合以形成第一金属层101。
在步骤S803中，移除第一基底。
在此，在移除第一基底之后，步骤S803可以进一步包括：减薄第一类型的发光层102。此外，在移除第一基底或减薄第一类型的发光层102之后，并且在形成第三金属接合层之前，参照图36，步骤S803可以进一步包括：在第一类型的发光层102中形成微间隙结构06。微间隙结构06是通过但不限于光刻法和刻蚀形成的。在光刻法中，根据微间隙结构06的尺寸来设计光刻图案。根据实施方案，微间隙结构图案的截面尺寸不大于2nm。
在步骤S804中，在第一类型的发光层102上形成第三金属接合层，在第二基底上形成第二类型的发光层202，并且在第二类型的发光层202的顶部上形成第四金属接合层。
在步骤S805中，将第二基底上下倒置，使得第四金属接合层面向第三金属接合层，并且然后将第四金属接合层与第三金属接合层接合以形成第二金属层201。
在步骤S806中，移除第二基底。
在此，在移除第二基底之后，步骤S106可以进一步包括：减薄第二类型的发光层202。此外，在移除第二基底或减薄第二类型的发光层202之后，参照图36，步骤S106进一步包括：在第二类型的发光层202中形成微间隙结构06。微间隙结构06可以使用与上述形成微间隙结构06的过程类似的过程来形成。因此，将不重复描述形成微间隙结构06的过程。
在步骤S807中，在第二类型的发光层202上形成第五金属接合层，在第三基底上形成第三类型的发光层302，并且在第三类型的发光层302的顶部上形成第六金属接合层。
在步骤S808中，将第三基底上下倒置，使得第六金属接合层面向第五金属接合层，并且然后将第六金属接合层与第五金属接合层接合以形成第三金属层301。
在步骤S809中，移除第三基底。
在此，在移除第三基底之后，步骤S109可以进一步包括：减薄第三类型的发光层302。此外，在移除第三基底或减薄第三类型的发光层302之后，参照图36，步骤S109进一步包括：在第三类型的发光层302中形成微间隙结构06。微间隙结构06可以使用与上述形成微间隙结构06的过程类似的过程来形成。因此，将不重复描述形成微间隙结构06的过程。
图36展示了第一类型的发光层102、第二类型的发光层202和第三类型的发光层302中的微间隙结构06。
返回参照图30至图34，在下文中将进一步描述步骤S701之后的过程。
在步骤S702中，参照图31，对第三类型的发光层302和第三金属层301进行图案化，直到暴露第二类型的发光层202的顶部的一部分为止，由此在第二类型的发光层202上形成由第三类型的发光层302制成的台阶结构。
更具体地，台阶结构包括第三类型的发光层302和第三金属层301。对第三类型的发光层302和第三金属层301进行图案化的过程还包括：对第一类型的发光层102的顶部进行过刻蚀。
在步骤S703中，参照图32，进一步对第二类型的发光层202和第二金属层201进行图案化，直到暴露第一类型的发光层202的顶部的一部分为止，由此在第一类型的发光层102上形成由第二类型的发光层202制成的台阶结构。
更具体地，台阶结构由第二类型的发光层202和第二金属层201制成。图案化过程可以通过光刻法和等离子刻蚀来执行。对第二类型的发光层202和第二金属层201进行图案化的过程还包括：对第一类型的发光层102的顶部进行过刻蚀。图案化过程的参数可以根据实际需要进行设定，在此将不对其进行限制。
在步骤S704中，参照图33，根据预设的第一类型的发光区A01、预设的第二类型的发光区A02和预设的第三类型的发光区A03，对第三类型的发光层302、第三金属层301、第二类型的发光层202、第二金属层201、第一类型的发光层102和第一金属层101进行刻蚀，从而将第一类型的发光区A01中的第一类型的发光层102与第二类型的发光区A02和第三类型的发光区A03中的第一类型的发光层进行划分，将第一类型的发光区A01中的第一金属层101与第二类型的发光区A02和第三类型的发光区A03中的第一金属层进行划分，将第二类型的发光区A02中的第二类型的发光层202与第三类型的发光区A03中的第二类型的发光层进行划分，并且将第二类型的发光区A02中的第二金属层201与第三类型的发光区A03中的第二金属层进行划分。作为步骤S704的结果，形成了：包括第一金属层的第一区段101-1和第一类型的发光层的第一区段102-1的第一类型的LED 01；包括第一金属层的第二区段101-2、第一类型的发光层的第二区段102-2、第二金属层的第一区段201-1和第二类型的发光层的第一区段202-1的第二类型的LED 02；以及包括第一金属层的第三区段101-3、第一类型的发光层的第三区段102-3、第二金属层的第二区段201-2、第二类型的发光层的第二区段202-2、第三金属层的第一区段301-1和第三类型的发光层的第一区段302-1的第三类型的LED 03。
在此，刻蚀过程是通过光刻法和刻蚀过程执行的，其参数可以根据实际需要进行设定。
根据实施方案，作为步骤S704的结果，根据预设的像素单元阵列将多个多色发光像素单元相互划分。因此，像素单元和/或像素单元阵列中的发光晶体管可以通过一个划分步骤来制备，这简化了过程，并且降低了生产成本，尤其促进了大规模生产。
在步骤S705中，参照图34，在第一类型的发光层的第一区段102-1、第二类型的发光层的第一区段202-1和第三类型的发光层中的第一区段302-1的顶部上形成用作第二金属层的第一区段201-1的引出电极和第三金属层的第一区段301-1的引出电极的共享顶部电极层05。
图37是展示根据本公开文本的实施方案的在图29中的步骤S705的细节的流程图。图38至图40是展示在图37中所展示的步骤中形成的结构的截面视图。参照图37，步骤S705进一步包括以下步骤。
在步骤S501中，参照图38，移除第三类型的发光层的第一区段302-1的一部分和第二类型的发光层的第一区段202-1的一部分，从而暴露第二金属层的第一区段201-1的一部分和第三金属层的第一区段301-1的一部分。
在步骤S502中，参照图39，在第二类型的发光区A02中的第二金属层的第一区段201-1的侧壁和顶部上、第一类型的发光层的第二区段102-2的侧壁上和第一金属层的第二区段101-2的侧壁上形成第一电连接器203，并且在第三类型的发光区A03中的第三金属层的第一区段301-1的顶部和侧壁上、第二类型的发光层的第二区段202-2的侧壁上、第二金属层的第二区段201-2的侧壁上、第一类型的发光层的第三区段102-3的侧壁上和第一金属层的第三区段101-3的侧壁上形成第二电连接器303。
更具体地，参照图39，制造第一电连接器203和第二电连接器303的过程进一步包括以下步骤。应注意，以下步骤S5021至S5023在附图中未示出，但是本领域技术人员可以参考上述实施方案的步骤S4021至S4023来理解步骤S5021至S5023。
在步骤S5021中，在基板100上形成掩模以遮蔽没有第一电连接器203和第二电连接器303的区，由此暴露第二类型的发光区A02中的第二金属层的第一区段201-1的顶部和侧壁、第一类型的发光层的第二区段102-2的侧壁和第一金属层的第二区段101-2的侧壁，并且暴露第三类型的发光区A03中的第三金属层的第一区段301-1的顶部和侧壁、第二类型的发光层的第二区段202-2的侧壁、第二金属层的第二区段201-2的侧壁、第一类型的发光层的第三区段102-3的侧壁和第一金属层的第三区段101-3的侧壁。
在步骤S5022中，在完成步骤S5021之后，在基板100上沉积导电材料。
在步骤S5023中，参照图39，移除掩膜和掩膜上的导电材料，从而在第二类型的发光区A02中的第二金属层的第一区段201-1的顶部和侧壁上、第一类型的发光层的第二区段102-2的侧壁上和第一金属层的第二区段101-2的侧壁上形成第一电连接器203，并且在第三类型的发光区A03中的第三金属层的第一区段301-1的顶部和侧壁上、第二类型的发光层的第二区段202-2的侧壁上、第二金属层的第二区段201-2的侧壁上、第一类型的发光层的第三区段102-3的侧壁上和第一金属层的第三区段101-3的侧壁上形成第二电连接器303。
在下文中将进一步描述制造共享顶部电极层05的过程。
在步骤S503中，参照图40，形成隔离层04以覆盖第一类型的发光区A01、第二类型的发光区A02、第三类型的发光区A03和暴露的基板100的表面。隔离层04在第一类型的发光层的第一区段102-1上、第二类型的发光层的第一区段202-1上和第三类型的发光层的第一区段302-1上具有开口。
在步骤S504中，再次参照图34，在步骤S503之后，在整个基板100上形成连续的共享顶部电极层05。在开口中沉积的共享顶部电极层05连接至第一类型的发光层的第一区段102-1、连接至第二类型的发光层的第一区段202-1以及连接至第三类型的发光层302的第一区段。
如上所提及的，在根据本公开文本的实施方案的制造多色发光像素单元的方法中，由于在每种类型的LED的膜沉积过程可以同时执行，因此LED可以同时制备而无需分别制备，由此简化了制造多色发光像素单元和微型LED显示面板的过程，并且促进了大规模生产。由于根据本公开文本的实施方案的制造方法，不同类型的LED并排布置在同一基板上，其彼此之间的距离短。因此，可以减小LED和由LED制成的显示面板的大小。例如，每个LED的大小可以是40μm×40μm。此外，不同类型的LED的顶部不在同一水平面。也就是说，不同类型的LED的高度不同，从而在不同类型的LED的顶部上暴露不同类型的发光层，因此确保了发光面积并改善了每个LED的发光效率，并且改善了各种LED的集成度。由本公开文本的实施方案的像素单元形成的微型LED显示面板具有清晰的画面显示和高分辨率。此外，由于电连接器连接第M类型的LED中的每个金属层，因此第M类型的LED中的第M类型的发光层(其为顶部发光层)可以发射光，而第M类型的LED中的其他发光层由于设置在其他每个发光层两侧的金属层彼此电连接而短路。例如，在第M类型的LED中，第一类型的发光层由于设置在第一类型的发光层两侧的第一类型的金属层和第二类型的金属层相互电连接而短路；第二类型的发光层由于设置在第二类型的发光层两侧的第二类型的金属层和第三类型的金属层相互电连接而短路；以此类推。因此，各种类型的LED在不相互影响的情况下单独地发射光。此外，发光层中的微间隙可以释放发光层内部的应力，并且避免其翘曲，而不影响发光层的发光效率，因此改善了产品良率。
虽然本发明已经参考其优选实施方案进行了具体地示出和描述，但本领域技术人员将理解，在不脱离由所附权利要求限定的本发明的精神和范围的情况下，可以对本文做出形式和细节上的各种改变。

Claims (17)

1.一种多色发光像素单元，其包括：
基板；以及
形成在所述基板上的发光晶体管，所述发光晶体管包括：
形成在所述基板上的底部导电层和形成在所述底部导电层上方的顶部导电层；
形成在所述顶部导电层与所述底部导电层之间的上部发光层；
形成在所述上部发光层与所述底部导电层之间的至少一个下部发光层；以及
电连接器，所述电连接器电连接所述至少一个下部发光层和所述底部导电层。
2.根据权利要求1所述的多色发光像素单元，其进一步包括：
形成在所述上部发光层与所述至少一个下部发光层之间的金属层。
3.根据权利要求2所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器附接到并接触所述金属层、所述至少一个下部发光层和所述底部导电层的侧表面。
4.根据权利要求2所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器附接到并接触所述金属层和所述底部导电层的侧表面。
5.根据权利要求1所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器附接到并接触所述发光晶体管的侧表面。
6.根据权利要求1所述的多色发光像素单元，其中所述至少一个下部发光层包括：
形成在所述上部发光层与所述底部导电层之间的第一下部发光层；以及
形成在所述第一下部发光层与所述底部导电层之间的第二下部发光层。
7.根据权利要求6所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器电连接所述第一下部发光层和所述第二下部发光层。
8.根据权利要求6所述的多色发光像素单元，其进一步包括：
形成在所述上部发光层与所述第一下部发光层之间的第一金属层；以及
形成在所述第一下部发光层与所述第二下部发光层之间的第二金属层。
9.根据权利要求8所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器附接到并接触所述第一金属层、所述第二金属层、所述第一下部发光层、所述第二下部发光层和所述底部导电层的侧表面。
10.根据权利要求8所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器附接到并接触所述第一金属层、所述第二金属层和所述底部导电层的侧表面。
11.根据权利要求1所述的多色发光像素单元，其中所述发光晶体管是蓝色发光晶体管，并且所述上部发光层是蓝色发光层。
12.根据权利要求11所述的多色发光像素单元，其中所述至少一个下部发光层包括红色发光层和绿色发光层。
13.根据权利要求12所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器将所述红色发光层和所述绿色发光层两者电连接到所述底部导电层。
14.根据权利要求1所述的多色发光像素单元，其中所述发光晶体管是绿色发光晶体管，并且所述上部发光层是绿色发光层。
15.根据权利要求14所述的多色发光像素单元，其中所述至少一个下部发光层包括红色发光层。
16.根据权利要求14所述的多色发光像素单元，其中所述电连接器将所述红色发光层电连接到所述底部导电层。
17.一种微型显示面板，其包括根据权利要求1所述的多色发光像素单元。
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