CN220171727U - 基于超透镜和Micro LED的显示装置 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种基于超透镜和Micro LED的显示装置，包括多个像素单元，像素单元进一步地包括：多个Micro LED芯片、供电层和基板；Micro LED芯片被施加电压时能够产生白光；供电层设置于基板表面，Micro LED芯片设置于基板并与供电层电连接；Micro LED芯片背离基板的一侧设置有超透镜滤光层；超透镜滤光层配置为：能够将来自Micro LED芯片的白光调制为单色光；基于超透镜滤光层的配置，多个Micro LED芯片产生的白光能够被调制为相同/不同颜色的单色光，不同颜色的单色光能够混光使像素单元呈现预设颜色。上述技术方案能够规避复杂的巨量转移技术，解决了目前Micro LED的生产瓶颈，有助于实现Micro LED显示装置的批量生产。

Description

基于超透镜和Micro LED的显示装置

技术领域

本公开涉及显示设备的技术领域，具体地，本公开涉及一种基于超透镜和MicroLED的显示装置。

背景技术

Micro LED(Micro Light-Emitting Diode，微发光二极管)是一种尺寸小于50um的LED单元，由Micro LED单元阵列化分布而成的显示器称为Micro LED显示器。与使用OLED(Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)的显示器相比，Micro LED显示器采用无机材料构成发光层，能够提高显示器的使用寿命，且光电转换效率更高；与LCD(LiquidCrystal Display，液晶显示器)相比，Micro LED显示器具有高亮度、高对比度、高可靠性、高刷新率及低功耗的特性。但与OLED显示器和LCD相比，Micro LED显示器的生产加工目前还存在一些问题。

目前主流Micro LED显示装置使用三颗能够分别发出红、绿、蓝三原色的单色Micro LED芯片组成一个像素点，通过将大量的由Micro LED组成的像素点在驱动电路基板上排列实现全彩图像显示。该结构导致在Micro LED显示器的生产加工中，如何实现高精度、高良率、高可靠性的巨量转移(mass transfer)成为了目前最大的技术难点。

巨量转移技术是指在Micro LED芯片制造完成后，将纳米级的不同色光的MicroLED芯片分类、拾取，并批量转移到驱动电路基板上的技术。为了实现高分辨率，该技术往往要在一块屏幕上实现百万级甚至千万级的Micro LED芯片转移。以4K分辨率屏幕为例，该屏幕由超800万个像素组成，每个像素包含红、绿、蓝三个子像素，总共有超过2400万颗MicroLED芯片需要转移。因此转移效率、对齐精度、良率等相关工艺难度巨大，这也导致目前Micro LED无法实现大规模量产。

此外，不同光色的Micro LED芯片由于使用的材料不同，折射率不同，且各种材料的厚度也有所差异、发光波长有所差异，导致不同光色的Micro LED芯片的配光曲线不同，即在不同视角下不同光色Micro LED芯片发光强度的变化趋势不同。以组成一个像素的红光、绿光、蓝光Micro LED芯片为例，假设红光Micro LED芯片的发光强度随视角的增加而降低的速度较绿光及蓝光Micro LED芯片的速度快，则随着视角的增加，观察者看到的红光强度与绿光及蓝光的强度比值逐渐降低，观察者看到的该像素显示的画面逐渐偏向绿、蓝色，此时该像素的混光出现色偏现象。此外，随着视角的增加，各种光色的Micro LED的发光强度均有所变化，导致不同视角下观察到的画面亮度存在差异。同时，Micro LED芯片存在视场角的限制，以大于视场角的角度观察屏幕无法看到理想的图像。

实用新型内容

至少为了解决或改善现有技术中存在的依赖巨量转移导致加工难度大、良品率不佳以及由于色偏现象限制产品视场角的问题，本公开实施例提供了一种基于超透镜和Micro LED的显示装置，包括多个像素单元，这些像素单元进一步地包括如下特征：

多个Micro LED芯片、供电层和基板；

Micro LED芯片被施加电压时能够产生白光；供电层设置于基板表面，Micro LED芯片倒装设置于基板并与供电层电连接；

其中，

Micro LED芯片背离基板的一侧设置有超透镜滤光层；

超透镜滤光层配置为：能够将来自Micro LED芯片的白光调制为单色光；

基于超透镜滤光层的配置，多个Micro LED芯片产生的白光能够被调制为相同颜色或者不同颜色的单色光，不同颜色的单色光能够混光使像素单元呈现预设颜色。

上述技术方案中，每颗白光Micro LED上均设置相对应的超透镜滤光层。该超透镜作为带通滤波器，仅能够通过工作波长的电磁波而阻止其他波长的电磁波。每颗白光MicroLED芯片与其对应的滤光层构成一个子像素单元。上述技术方案能够规避复杂的巨量转移技术，解决了目前Micro LED的生产瓶颈，有助于实现Micro LED显示装置的批量生产。此外，由于优选方案中Micro LED芯片倒置安装，正负电极均在芯片的同一面，因此在键合时仅需将芯片上的正负电极与基板上的电极键合即可，工艺相对简单。

优选地，Micro LED芯片沿朝向基板的方向依次具有：蓝宝石衬底、半导体发光层和电极；

超透镜滤光层包括纳米结构，设置于蓝宝石衬底背离基板的一侧。

进一步地，蓝宝石衬底背离基板的一侧设置有硅外延层；

其中，通过刻蚀硅外延层背离基板的一侧以形成超透镜滤光层，刻蚀深度等于所述硅外延层的厚度。

使用蓝宝石上外延硅工艺，在蓝宝石衬底上生长一层硅，之后根据超透镜的设计要求在这层硅上的相应位置刻蚀出不同尺寸的硅纳米柱结构，刻蚀的深度应与硅外延层的厚度相同，即硅纳米柱之间的空隙为裸露的蓝宝石衬底，在完成刻蚀后，这些不同尺寸的纳米柱结构能够对相应位置的电磁波进行带通滤波，仅通过其工作波长的电磁波而阻止其他波长的电磁波透过，此外不同尺寸的纳米柱会对透过电磁波的相位进行调制，实现对电磁波的发散、匀光或聚焦功能，能够实现视场角的增加，提高出射光的均匀性、增加亮度及对比度的作用，同时解决混光出现的色偏现象。

优选地，超透镜滤光层可以直接形成于蓝宝石衬底背离基板的一侧，即通过刻蚀蓝宝石衬底背离基板的一侧以形成超透镜滤光层。

对于上述直接刻蚀蓝宝石衬底的技术方案，或者刻蚀外延硅的技术方案，均优选地：

纳米结构包括刻蚀形成的纳米柱；其中，纳米柱周期性排布，纳米柱的周期取值为包括其的超透镜滤光层的工作波长的0.3倍至1.5倍。上述取值中，周期过小不利于纳米柱结构对入射光的相位调制，周期过大可能会导致对入射光调制后出现高阶衍射现象，导致能量的分散。

优选地，像素单元包括3个Micro LED芯片以及对应的3个超透镜滤光层，其中，3个超透镜滤光层能够分别将来自对应Micro LED芯片的白光调制为红光、绿光和蓝光。

上述技术方案中将现有的使用红光、绿光、蓝光Micro LED组成全彩像素的方案改为使用白光Micro LED芯片加红光、绿光、蓝光超透镜滤光层组成全彩像素的方案。仅需在一种材料的衬底上生长一种光色的晶粒，即在蓝宝石衬底上生长蓝光Micro LED晶粒(配合涂覆的荧光粉产生白光)。

优选地，Micro LED芯片与基板键合连接；Micro LED芯片的电极与供电层键合连接。

优选地，在像素单元中，多个Micro LED芯片以二维周期性的方式交替排列。

优选地，基于纳米结构的几何参数和/或相位分布，超透镜滤光层配置为：补偿不同颜色的单色光混光后产生的色偏现象。

优选地，纳米结构包括不同直径的圆柱体。

优选地，纳米结构包括方柱、圆环、方环、十字柱中的一种或多种组合。

优选地，基于纳米结构的几何参数和/或相位分布，超透镜滤光层配置为：对来自对应Micro LED芯片的光线进行发散、匀光或聚焦调制。

优选地，还包括防眩与保护膜，覆盖于多个像素单元背离基板的最外侧。防眩与保护膜用于消除屏幕的眩光现象，同时将屏幕内部的Micro LED芯片与外界分隔，起到保护内部电子元件的作用。

附图说明

所包括的附图用于提供本公开的进一步理解，并且被并入本说明书中构成本说明书的一部分。附图示出了本公开的实施方式，连同下面的描述一起用于说明本公开的原理。

图1为本公开实施例提供的一种Micro LED显示装置的结构示意图；

图2示例性地示出了一种本公开实施例中的Micro LED芯片，该示例中超透镜结构直接形成于Micro LED芯片的蓝宝石衬底的表面；

图3示例性地示出了一种本公开实施例中的Micro LED芯片，该示例中包括硅外延层，并且超透镜结构通过刻蚀形成于硅外延层；

图4为本公开实施例提供的一种像素单元及子像素单元的排列方式俯视示意图；

图5为本公开实施例提供的一种超透镜滤光层中的圆柱体纳米结构示意图；

图6为实施例中涉及的超透镜滤光层中纳米结构组成的结构单元的形状示意图；

图7为实施例中纳米结构的两种形状示例。

图中附图标记分别表示：

1.Micro LED芯片，2.超透镜滤光层，3.供电层，4.基板，5.防眩与保护膜，6.像素单元；

11.蓝宝石衬底，12半导体发光层，13电极，14硅外延层；

21.纳米柱，211.鳍型纳米柱，212.圆柱型纳米柱；

61.红光子像素单元，62.绿光子像素单元，63.蓝光子像素单元。

具体实施方式

现将在下文中参照附图更全面地描述本公开，在附图中示出了各实施方式。然而，本公开可以以许多不同的方式实施，并且不应被解释为限于本文阐述的实施方式。相反，这些实施方式被提供使得本公开将是详尽的和完整的，并且将向本领域技术人员全面传达本公开的范围。通篇相同的附图标记表示相同的部件。再者，在附图中，为了清楚地说明，部件的厚度、比率和尺寸被放大。

本文使用的术语仅用于描述具体实施方式的目的，而非旨在成为限制。除非上下文清楚地另有所指，否则如本文使用的“一”、“一个”、“该”和“至少之一”并非表示对数量的限制，而是旨在包括单数和复数二者。例如，除非上下文清楚地另有所指，否则“一个部件”的含义与“至少一个部件”相同。“至少之一”不应被解释为限制于数量“一”。“或”意指“和/或”。术语“和/或”包括相关联的列出项中的一个或更多个的任何和全部组合。

除非另有限定，否则本文使用的所有术语，包括技术术语和科学术语，具有与本领域技术人员所通常理解的含义相同的含义。如共同使用的词典中限定的术语应被解释为具有与相关的技术上下文中的含义相同的含义，并且除非在说明书中明确限定，否则不在理想化的或者过于正式的意义上将这些术语解释为具有正式的含义。

“包括”或“包含”的含义指明了性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合，但是并未排除其他的性质、数量、步骤、操作、部件、部件或它们的组合。

本文参照作为理想化的实施方式的截面图描述了实施方式。从而，预见到作为例如制造技术和/或公差的结果的、相对于图示的形状变化。因此，本文描述的实施方式不应被解释为限于如本文示出的区域的具体形状，而是应包括因例如制造导致的形状的偏差。例如，被示出或描述为平坦的区域可以典型地具有粗糙和/或非线性特征。而且，所示出的锐角可以被倒圆。因此，图中所示的区域在本质上是示意性的，并且它们的形状并非旨在示出区域的精确形状并且并非旨在限制权利要求的范围。

针对现有技术中存在的问题或者缺陷，本公开的技术思想在于利用超透镜对LED芯片出射光进行像素级调制，以期简化制造流程，优化出射光线质量。更具体的，以白光Micro LED芯片阵列为基础，通过在白光Micro LED芯片上周期性设置与红、绿、蓝子像素相对应的超透镜结构，能够保留红、绿、蓝光而阻止其他波长的光通过，实现红、绿、蓝三色子像素的显示。一组红、绿、蓝色子像素组成一颗全彩像素，由多颗全彩像素组成不同分辨率、不同尺寸的全彩显示装置。

该技术方案仅需白光Micro LED芯片阵列即可实现传统Micro LED显示装置的功能，因此该方案无需批量转移不同颜色的Micro LED芯片即可实现Micro LED显示装置的生产，即在不使用巨量转移技术的前提下，实现Micro LED显示装置的生产。该技术方案解决了目前Micro LED的生产瓶颈，有助于实现Micro LED显示装置的批量生产。此外，超透镜滤光层中不同尺寸、排列方式的纳米结构能够实现对出射光线的像素级调制。

解释性的，本公开实施例及各可选实施例中，所描述的各种超透镜包括如下特征：

超透镜是一种超表面。超表面是一层亚波长的人工纳米结构膜，可根据其上的超表面结构单元来调制入射光。其中超表面结构单元包含全介质或等离子的纳米天线，可直接调控光的相位、幅度和偏振等特性。超透镜包括基底和基底表面的结构单元，所述结构单元的顶点和/或中心设置有纳米结构；

结构单元为可密堆积图形，结构单元可以为正六边形，所述正六边形各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。或者，所述结构单元为正方形，所述正方形各顶点和中心位置至少设置有一个纳米结构。理想状态下，结构单元应为六边形顶点及中心分布的纳米结构，或者为正方形顶点及中心分布的纳米结构，应当理解，实际产品可能因超透镜形状的限制，在超透镜边缘有纳米结构的缺失，使其不满足完整的六边形/正方形。具体的，如图6所示，所述结构单元由纳米结构按照规律分布而成，若干个结构单元呈阵列分布形成超表面结构。

如图6左部分示出了一个结构单元的实施例，其包括一个中枢纳米结构，其周围环绕着6个与其距离相等的周边纳米结构，各周边纳米结构圆周均布，组成正六边形，也可理解为多个纳米结构组成的正三角形互相组合。

如图6中间部分示出了另一个结构单元的实施例，包括一个中枢纳米结构，其周围环绕着4个与其距离相等的周边纳米结构，组成正方形。

结构单元及其密堆/阵列的形式也可以是圆周排列的扇形，如图6右部分示出的，包括两个弧形边的扇形，也可以是一个弧形边的扇形，如图6右中的左下角区域。在扇形的各边交点以及中心设置有纳米结构。

纳米结构可为偏振相关的结构，如纳米鳍和纳米椭圆柱等结构，此类结构对入射光施加一个几何相位；纳米结构也可以是偏振无关结构，如纳米圆柱和纳米方柱等结构，此类结构对入射光施加一个传播相位。纳米结构的形式如图7所示。

各纳米结构之间可以填充空气或者在工作波段透明或半透明的其他材料。根据本公开的实施方式，所填充的材料的折射率与纳米结构的折射率之间的差值的绝对值应大于等于0.5。

在下文中，将参照附图描述根据本公开的示例性实施方式。

本公开实施例提出的Micro LED显示装置的结构。其基本构型如图1所示，该结构由基板4、供电层3、能够产生白光的Micro LED芯片1阵列、红光、绿光、蓝光超透镜滤光层2，以及防眩与保护膜组成5。

其中，基板4用于为供电层3、Micro LED芯片1提供支撑，同时将芯片工作产生的热量传导出去，起到散热的作用。不同材料、结构的基板4能够实现不同的功能。本公开对基板的材料不做限定，可选的例如使用聚酰亚胺(Polymide,PI)柔性材料的柔性基板，有利于制造柔性Micro LED显示装置；而使用无色透明聚酰亚胺(Colorless Polymide,CPI)的高透光性柔性基板有利于应用到柔性透明Micro LED显示装置中。

其中，供电层3用于将Micro LED芯片1的正、负电极与驱动电路连接，驱动电路通过电极对不同位置的Micro LED芯片1输入信号，相应位置的Micro LED芯片1随着输入信号的变化而调整亮度的强弱。

上述白光Micro LED阵列由多个白光Micro LED芯片二维周期性交替排列而成，每颗白光Micro LED芯片均与基板4上供电层3上相应的电极相连接，该过程使用外延级焊接的工艺，将Micro LED晶圆(含磊晶层和基板)直接键合于驱动电路基板上。

应理解，上述实施例中叙述的键合是指将芯片固定于基板4上的半导体工艺。由于Micro LED芯片的尺寸小、芯片之间的间距小，使用正装芯片的情况下留给电极的空间不足，因此本公开实施例优选地，采取芯片倒装的方式将Micro LED晶圆与基板上的电极相键合。具体的，芯片倒装是指在键合芯片的过程中，让芯片的接触点与基板上的电极直接连接的半导体工艺，由于芯片的接触点是朝下连接的，因此在本公开中称之为倒装。

基于上述，本公开包括一种基于超透镜和Micro LED的显示装置的实施例，如图1所示，具体包括多个像素单元，每个像素单元包括：

多个Micro LED芯片1、供电层3和基板4；

Micro LED芯片1被施加电压时能够产生白光；供电层3设置于基板4表面，MicroLED芯片1倒装设置于基板4并与供电层3电连接；Micro LED芯片1背离基板4的一侧设置有超透镜滤光层2；

超透镜滤光层2包括结构单元，结构单元的顶点和/或中心设置有纳米结构，基于结构单元与纳米结构的几何参数和/或相位分布，超透镜滤光层2配置为：能够将来自MicroLED芯片1的白光调制为单色光；

基于超透镜滤光层2的配置，多个Micro LED芯片1产生的白光被调制为不同颜色的单色光，不同颜色的单色光能够混光使像素单元呈现预设颜色。

应理解，上述发出白光的Micro LED芯片是基于蓝光Micro LED芯片形成的。通过在蓝光Micro LED芯片上涂覆能够被蓝光激发的黄色、绿色及红色荧光粉，芯片发出的蓝光与荧光粉发出的黄光、红光、绿光互补形成白光。

此外，对于蓝光Micro LED芯片，其基板使用Al₂O₃(蓝宝石)材料。由于需要在MicroLED芯片上制作超透镜滤光层，因此，如图3所示，在可选的实施例中，蓝宝石衬底背离基板4的一侧设置淀积有硅外延层14；超透镜滤光层2形成于所述硅外延层14背离基板4的一侧。

具体的，通过刻蚀硅外延层形成超透镜滤光层，刻蚀深度等于硅外延层14的厚度。相当于刻蚀掉一部分硅，留下的即为纳米结构，由于硅对于可见光的透过率很低，如果存在没有被刻蚀(以至于没有使下方蓝宝石衬底暴露)的硅层，会极大影响光线的透过率。

如图3中局部放大的部分所示出的，蓝宝石衬底11的上方淀积有硅外延层14，可见硅外延层14被刻蚀至下方的蓝宝石衬底11露出，形成多个纳米柱21结构。在完成刻蚀后，硅外延层14将全部成为超透镜滤光层，不存在分层的结构。

应理解，由于Micro LED芯片生长于蓝宝石材料晶圆上，一片Micro LED晶圆包含多颗Micro LED芯片。目前的Micro LED全彩显示装置的实现普遍需要使用三种不同光色的Micro LED芯片，因此Micro LED芯片在晶圆上完成生长后，还需将不同光色的Micro LED芯片转移至相应位置的基板上并与基板上的电极键合，即需要使用巨量转移技术，这正是现有技术中加工难度大、良品率不佳的主要成因之一。

由于本公开实施例使用相同种类的Micro LED芯片作为光源，因此无需将晶圆上的Micro LED芯片进行分类与转移到基板上，即无需使用巨量转移技术，Micro LED晶圆可以直接与基板上的电极进行键合。对于小尺寸显示装置，即尺寸小于Micro LED晶圆尺寸的显示装置，可以在键合前将晶圆切割为合适的尺寸，之后将切割后的晶圆与基板上的电极键合；对于大尺寸显示装置，即尺寸大于Micro LED晶圆尺寸的显示装置，可以使用多块晶圆拼接的方法，在键合前将晶圆切割为适合拼接的尺寸与形状，之后将多块切割后的晶圆与基板上的电极键合，组成大尺寸显示装置。

根据本公开的实施方式，上述实施例或者优选实施例中的Micro LED芯片通过电极与驱动电路相连接，驱动电路能够通过脉冲宽度调制(Pulse Width Modulation,PWM)或直流调制(Direct Current,DC)的方式对每颗芯片的亮度进行单独调控。PWM调光使用数字信号对Micro LED芯片亮度进行调控，通过改变Micro LED芯片输入信号的占空比(一个周期内高电平时间与整个周期时间的比例)，能够输出不同的模拟电压，实现对芯片亮度的调控。DC调光通过改变电压或电流的大小来改变Micro LED芯片的功率，进而实现对芯片亮度的调控。对于上述调控方式的技术细节，本领域技术人员可根据现有技术酌情选用，受限于篇幅在本公开中不再赘述。

对于上述超透镜滤光层2，具体的，每颗白光Micro LED上的滤光层的中心穿透波长与构成该滤光层的超透镜的工作波长相同。超透镜的工作波长指能够通过该超透镜的电磁波波长，该超透镜作为带通滤波器，仅能够通过工作波长的电磁波而阻止其他波长的电磁波。每颗白光Micro LED芯片与其对应的滤光层构成一个子像素单元。如图1所示，在一个典型实施例中，包括从左至右的三个子像素单元，均包括发出白光的Micro LED芯片1，三个Micro LED芯片1在其对应的滤光层的调制下分别能够提供红光、绿光和蓝光，换言之，根据每个子像素单元中超透镜层的不同工作波长，如图4所示，可将子像素单元6分为红光子像素单元61、绿光子像素单元62及蓝光子像素单元63。

优选的，上述子像素单元上的超表面结构的工作波长分别为622～760nm、492～577nm、435～450nm。

优选的，多种不同光色的子像素单元与在基板4上相对应的供电层3键合，呈现出二维周期性的交替排列，如图4所示，在一个像素单元6内，以二维方向从左至右依次排列设置有红光子像素单元61、绿光子像素单元62及蓝光子像素单元63。

应理解，除了上述优选实施例之外，子像素单元的排列方式另有多种选择，使用不同子像素单元排列方式的屏幕在显示效果上有所差异。通过对一个像素单元中三种光色的子像素单元亮度的分别调制，能够实现全彩的像素显示。大量的像素单元在基板上沿着图4中的左右方向与上下方向周期性排列，构成不同尺寸、不同分辨率的Micro LED全彩屏幕。

在前述实施例中，Micro LED晶圆采用倒装工艺与基板上的电极键合，因此在进行键合前需要将Micro LED晶圆进行翻转，翻转后晶圆的衬底材料在最上层。在一个典型实施例中，构成超透镜滤光层的纳米结构材料为Si，而上述衬底材料为蓝宝石，因此如图3所示，可以使用蓝宝石上外延硅工艺，在蓝宝石衬底上生长一层硅，之后根据超透镜的设计要求在这层硅上的相应位置刻蚀出不同尺寸的硅纳米柱结构，这些不同尺寸的纳米柱结构能够对相应位置的电磁波进行带通滤波，仅通过其工作波长的电磁波而阻止其他波长的电磁波透过，此外不同尺寸的纳米柱会对透过电磁波的相位进行调制，实现对电磁波的发散、匀光或聚焦功能，能够实现视场角的增加，提高出射光的均匀性、增加亮度及对比度的作用，同时解决混光出现的色偏现象。

此外，在另一种实施例中，如图2所示，还可利用光刻工艺，直接在蓝宝石层11上刻蚀生成纳米结构21以及包括上述纳米结构的超透镜滤光层，这种情况下则不需要硅外延层。

应理解，在本公开的实施例中，当采取外延硅的实施方式时，超透镜滤光层由单晶硅纳米柱构成；而当采取直接在蓝宝石衬底上刻蚀的实施方式时，超透镜滤光层由蓝宝石(氧化铝Al₂O₃)纳米柱构成。

在一个典型实施例中，超透镜滤光层上的纳米结构，由如图5所示的结构单元组成，其由不同直径的圆柱体纳米结构组成。图中不同直径的圆与相应位置该直径的圆柱体相对应。

示例性的，上述实施例或其优选实施例中涉及的超透镜滤光片，基于其所需实现的作用，包括发散、匀光、聚焦等，基于其表面纳米结构的设置和尺寸、占空比等参数，其相位分布可以满足如下公式之一：

其中，r为所述超透镜中心到任一所述纳米结构中心的距离；λ为工作波长，为任意与所述工作波长相关的相位，x,y为超透镜镜面坐标，f为所述超透镜的焦距。

针对前述实施例中三种工作波长的超透镜滤光层，在可选实施例中，分别各提供一组能够实现在对应波长下滤波效果的超透镜滤光层的具体结构。

应理解，超透镜的透过率由构成超透镜纳米结构的几何参数决定。以纳米柱为例，通过改变纳米柱的材料、周期、半径、高度，由这些纳米柱构成的超透镜会表现出不同的透过率。例如使用如下数据对应的纳米柱结构，能够构建出工作波长为0.622um至0.760um的红光超透镜滤光层结构。

表1红光超透镜滤光层参数

从表1中的数据可知，该数据对应的纳米柱结构能够在可见光波段中通过红光，即处于工作波长下的光，而阻止非工作波长的下的光通过。

对于工作波长为0.492um至0.577um的绿光超透镜滤光层结构，可以使用如下的参数对应的纳米柱结构构建。

表2绿光超透镜滤光层参数

从表1中的数据可见，该参数对应的纳米柱结构能够在可见光波段中通过绿光，即处于工作波长下的光，而阻止非工作波长的下的光通过。

对于工作波长为0.435um至0.450um的蓝光超透镜滤光层结构，可以使用如下的参数对应的纳米柱结构构建。

表3蓝光超透镜滤光层参数

从表3中的数据可见，该参数对应的的纳米柱结构能够在可见光波段中通过蓝光，即处于工作波长下的光，而阻止非工作波长的下的光通过。

使用这三组纳米柱结构参数构建出的实现发散、匀光、聚焦等功能的超透镜均能够通过处于相应工作波长下的光，而阻止非工作波长下的光通过，即实现了三种光色超透镜滤光层的功能。

在构建纳米结构数据库的过程中，纳米柱结构的几何参数的大小存在一定限制。例如，对于纳米柱结构的周期，其范围与该组纳米柱结构的工作波长有关，一般范围为0.3倍工作波长至1.5倍工作波长，周期过小不利于纳米柱结构对入射光的相位调制，周期过大可能会导致对入射光调制后出现高阶衍射现象，导致能量的分散。

在可选的实施例中，如图1所示出的，还包括防眩与保护膜5，用于消除屏幕的眩光现象，同时将屏幕内部的Micro LED芯片与外界分隔，起到保护内部电子元件的作用。

需要注意的是，本公开实施例提供的超透镜滤光层可以通过半导体工艺加工，具有重量轻、厚度薄、结构及工艺简单、成本低及量产一致性高等优点。

综上所述，本公开实施例提供的Micro LED显示装置的结构。通过将现有MicroLED显示装置中使用红色、绿色、蓝色的Micro LED芯片的结构改为仅使用白光Micro LED芯片与红光、绿光、蓝光超透镜滤光层的结构，在简化Micro LED制造流程的同时，利用超透镜实现对Micro LED芯片出射光线的调制，从而优化出射光线的质量。

另一方面，由不同尺寸、周期的纳米柱排列而成的超透镜滤光层除了具有对不同波长的电磁波透过率不同的性质，从而实现对相应波长电磁波的带通滤波功能外，还能够通过对电磁波相位的调制作用，实现对电磁波相位的调制，从而实现对Micro LED出射光线的发散、匀光、聚焦等功能，进而增加显示装置的视场角、提高不同观看角度下不同光色Micro LED芯片显示亮度的均匀性从而解决混光出现的色偏现象、以及增加像素点的亮度与对比度。因此仅使用超透镜滤光层便可实现多种出射光线调制功能，且该调制功能可以做到像素级调制，即对于不同位置的子像素点使用不同结构的超透镜，实现不同的出射光线调制功能。

以上所述，仅为本公开实施例的具体实施方式，但本公开实施例的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本公开实施例披露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本公开实施例的保护范围之内。因此，本公开实施例的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种基于超透镜和Micro LED的显示装置，包括多个像素单元，其特征在于，所述像素单元包括：

多个Micro LED芯片(1)、供电层(3)和基板(4)；

所述Micro LED芯片(1)被施加电压时能够提供白光；所述供电层(3)设置于所述基板(4)表面，所述Micro LED芯片(1)设置于所述基板(4)并与所述供电层(3)电连接；

其中，

所述Micro LED芯片(1)背离所述基板(4)的一侧设置有超透镜滤光层(2)；

所述超透镜滤光层(2)配置为：能够将来自所述Micro LED芯片(1)的白光调制为单色光；

基于所述超透镜滤光层(2)的配置，所述多个Micro LED芯片(1)产生的白光能够被调制为相同颜色或不同颜色的单色光，所述不同颜色的单色光能够混光使所述像素单元呈现预设颜色。

2.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述Micro LED芯片(1)沿朝向所述基板(4)的方向依次具有：蓝宝石衬底(11)、半导体发光层(12)和电极(13)；所述电极(13)与所述供电层(3)电连接；

所述超透镜滤光层(2)包括纳米结构，设置于所述蓝宝石衬底(11)背离基板(4)的一侧。

3.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，所述蓝宝石衬底(11)背离基板(4)的一侧设置有硅外延层(14)；

其中，通过刻蚀所述硅外延层(14)背离基板(4)的一侧以形成所述超透镜滤光层(2)，刻蚀深度等于所述硅外延层(14)的厚度。

4.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，通过刻蚀所述蓝宝石衬底(11)背离基板(4)的一侧以形成所述超透镜滤光层(2)。

5.根据权利要求3或4所述的显示装置，其特征在于，所述纳米结构包括刻蚀形成的纳米柱(21)；其中，

所述纳米柱(21)周期性排布，所述纳米柱(21)的周期取值为包括其的超透镜滤光层(2)的工作波长的0.3倍至1.5倍。

6.根据权利要求1所述的显示装置，其特征在于，所述像素单元包括3个所述Micro LED芯片(1)以及对应的3个超透镜滤光层(2)，其中，所述3个超透镜滤光层(2)能够分别将来自对应Micro LED芯片(1)的白光调制为红光、绿光和蓝光。

7.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，所述Micro LED芯片(1)与所述基板(4)键合连接；所述Micro LED芯片(1)的电极(13)与所述供电层(3)键合连接。

8.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，在所述像素单元中，所述多个Micro LED芯片(1)以二维周期性的方式交替排列。

9.根据权利要求2所述的显示装置，其特征在于，基于所述纳米结构的几何参数和/或相位分布，所述超透镜滤光层(2)配置为：补偿所述不同颜色的单色光混光后产生的色偏现象。

10.根据权利要求1或2所述的显示装置，其特征在于，还包括防眩与保护膜(5)，覆盖于所述多个像素单元背离所述基板(4)的最外侧。