DE112017001139T5 - MICRO DEVICE INTEGRATION IN SYSTEM SUBSTRATE - Google Patents
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Abstract
Nachverarbeitungsschritte zum Integrieren von Mikrovorrichtungen in ein Systemsubstrat (Aufnahmesubstrat) oder Verbessern der Leistung der Mikrovorrichtungen nach dem Übertragen. Nachverarbeitungsschritte für zusätzliche Strukturen wie reflektierende Schichten, Füllstoffe, Schwarzmatrix oder andere Schichten können verwendet werden, um das Auskoppeln oder Eindämmen des erzeugten LED-Lichts zu verbessern. Dielektrische und metallische Schichten können verwendet werden, um eine elektro-optische Dünnfilmvorrichtung in das Systemsubstrat mit übertragenen Mikrovorrichtungen zu integrieren. Farbumwandlungsschichten können in das Systemsubstrat integriert werden, um verschiedene Outputs von den Mikrovorrichtungen zu erzeugen.Post-processing steps for integrating micro devices into a system substrate (receiving substrate) or improving the performance of the micro devices after transfer. Post-processing steps for additional structures, such as reflective layers, fillers, black matrix, or other layers, may be used to enhance the decoupling or containment of the generated LED light. Dielectric and metallic layers can be used to integrate an electro-optic thin film device into the system substrate with transmitted micro devices. Color conversion layers can be integrated into the system substrate to produce different outputs from the micro devices.
Description
QUERVERWEIS AUF VERWANDTE ANMELDUNG(EN)CROSS REFERENCE TO RELATED APPLICATION (S)
Die vorliegende Patentanmeldung beansprucht die Priorität der
GEBIET DER ERFINDUNGFIELD OF THE INVENTION
Die vorliegende Offenbarung betrifft die übertragene Mikrovorrichtungssystemintegration auf einem Aufnahmesubstrat. Genauer gesagt, betrifft die vorliegende Offenbarung die Nachverarbeitungsschritte für das Verbessern der Leistung von Mikrovorrichtungen nach dem Übertragen in ein Aufnahmesubstrat, umfassend die Entwicklung einer optischen Struktur, die Integration von elektro-optischen Dünnfilmvorrichtungen, das Hinzufügen von Farbumwandlungsschichten und die korrekte Strukturierung von Vorrichtungen auf einem Donatorsubstrat.The present disclosure relates to transferred microsystem integration on a receiving substrate. More particularly, the present disclosure relates to the post-processing steps for improving the performance of micro devices after transfer to a receiving substrate, including developing an optical structure, integrating thin-film electro-optic devices, adding color conversion layers, and properly patterning devices on one donor.
KURZE ZUSAMMENFASSUNGSHORT SUMMARY
Einige Ausführungsformen dieser Beschreibung betreffen Nachverarbeitungsschritte zum Verbessern der Leistung der Mikrovorrichtungen. Zum Beispiel kann in einigen Ausführungsformen das Mikrovorrichtungs-Array Mikro-Lichtemissionsdioden (LEDs), organische LEDs, Sensoren, Festkörpervorrichtungen, integrierte Schaltkreise, MEMS (mikro-elektromechanische Systeme) und/oder andere elektronische Bauteile umfassen. Das Aufhahmesubstrat kann eine Leiterplatte, eine Dünnfilmtransistor-Rückwandplatine, ein Substrat für integrierte Schaltkreise oder, in einem Fall von optischen Mikrovorrichtungen wie LEDs, ein Bauteil einer Anzeige, zum Beispiel eine Treiberschaltungsrückwandplatine, sein, ist aber nicht darauf beschränkt. In diesen Ausführungsformen können, zusätzlich zu dem Zusammenschalten der Mikrovorrichtungen, Nachverarbeitungsschritte für zusätzliche Strukturen wie reflektierende Schichten, Füllstoffe, Schwarzmatrix oder andere Schichten verwendet werden, um das Auskoppeln des erzeugten LED-Lichts zu verbessern. Als ein anderes Beispiel können dielektrische und metallische Schichten verwendet werden, um eine elektro-optische Dünnfilmvorrichtung in das Systemsubstrat mit den übertragenen Mikrovorrichtungen zu integrieren.Some embodiments of this description relate to post-processing steps to improve the performance of the micro devices. For example, in some embodiments, the micro device array may include micro light emitting diodes (LEDs), organic LEDs, sensors, solid state devices, integrated circuits, MEMS (micro-electro-mechanical systems), and / or other electronic components. The receptacle substrate may be, but is not limited to, a printed circuit board, a thin film transistor backplane, an integrated circuit substrate or, in the case of optical micro devices such as LEDs, a component of a display, for example a drive circuit backplane. In these embodiments, in addition to interconnecting the micro devices, post processing steps may be used for additional structures such as reflective layers, fillers, black matrix, or other layers to enhance the coupling out of the generated LED light. As another example, dielectric and metallic layers may be used to integrate an electro-optic thin film device into the system substrate with the transferred microdevices.
In einer Ausführungsform erstreckt sich die aktive Fläche des Pixels (oder Subpixels), sodass sie größer als die Mikrovorrichtung ist, indem Füllstoffe verwendet werden, beispielsweise ein Dielektrikum. Hier ist der Füllstoff gemustert, um die aktive Pixelfläche zu definieren. Dabei ist eine aktive Pixelfläche (oder Subpixelfläche) definiert als die Fläche, die von dem Pixel (oder Subpixel) Licht, das von der lichtemittierenden Mikrovorrichtung (oder -vorrichtungen) produziert wird, emittiert oder in dem Fall eines Sensors dazu dient, aufgenommenes Licht zu sammeln und zu einer lichtabtastenden Mikrovorrichtung des Pixels (oder Subpixels) zu leiten. In einer anderen Ausführungsform werden reflektierende Schichten verwendet, um das Licht in der aktiven Fläche einzudämmen.In one embodiment, the active area of the pixel (or subpixel) extends to be larger than the micro device using fillers, such as a dielectric. Here, the filler is patterned to define the active pixel area. Herein, an active pixel area (or subpixel area) is defined as the area emitted by the pixel (or subpixel) light produced by the micro light emitting device (or devices), or in the case of a sensor, to receive received light and to direct to a pixel (or subpixel) photochromic microdevice. In another embodiment, reflective layers are used to contain the light in the active area.
Gemäß einem Gesichtspunkt ist ein Verfahren zur Anfertigung von integrierten Vorrichtungen bereitgestellt, wobei die integrierte Vorrichtung eine Vielzahl von Pixeln umfasst, wobei jedes Pixel mindestens ein Subpixel umfasst, umfassend eine Mikrovorrichtung, die auf einem Substrat integriert ist, wobei das Verfahren umfasst: Erstrecken einer aktiven Fläche eines ersten Subpixels auf eine Fläche, die größer ist als eine Fläche einer ersten Mikrovorrichtung des ersten Subpixels, indem eine Füllschicht um die erste Mikrovorrichtung und zwischen der ersten Mikrovorrichtung und mindestens einer zweiten Mikrovorrichtung gemustert wird.In one aspect, there is provided a method of fabricating integrated devices, the integrated device comprising a plurality of pixels, each pixel comprising at least one sub-pixel comprising a micro device integrated on a substrate, the method comprising: extending an active one Surface of a first subpixel on an area that is larger than an area of a first micro device of the first subpixel by patterning a filler layer around the first micro device and between the first micro device and at least one second micro device.
Eine Ausführungsform umfasst das Anfertigen von mindestens einer reflektierenden Schicht, die mindestens einen Teilabschnitt einer Seite der gemusterten Füllschicht bedeckt, wobei die reflektierende Schicht mindestens einen Teil des einfallenden oder austretenden Lichts in der aktiven Fläche des Subpixels eindämmt.An embodiment includes making at least one reflective layer covering at least a portion of one side of the patterned fill layer, wherein the reflective layer isolates at least a portion of the incident or outgoing light in the active area of the subpixel.
In einem Fall wird die reflektierende Schicht als eine Elektrode der Mikrovorrichtung angefertigt.In one case, the reflective layer is made as an electrode of the micro device.
In einem Fall mustert die Musterbildung der Füllschicht überdies die Füllschicht um ein weiteres Subpixel herum.In one case, the patterning of the fill layer also views the fill layer around another subpixel.
In einer anderen Ausführungsform wird die Musterbildung der Füllschicht überdies mit einem dielektrischen Füllmaterial ausgeführt.In another embodiment, the patterning of the fill layer is further performed with a dielectric fill material.
Gemäß einem anderen Gesichtspunkt ist eine integrierte Vorrichtung vorgesehen, die umfasst: eine Vielzahl von Pixeln, wobei jedes mindestens ein Subpixel umfasst, das eine Mikrovorrichtung umfasst, die auf einem Substrat integriert ist; und eine gemusterte Füllschicht, die um eine erste Mikrovorrichtung eines ersten Subpixels und zwischen der ersten Mikrovorrichtung und mindestens einer zweiten Mikrovorrichtung gebildet ist, wobei die gemusterte Füllschicht eine aktive Fläche des ersten Subpixels auf eine Fläche erstreckt, die größer ist als eine Fläche der ersten Mikrovorrichtung.In another aspect, there is provided an integrated device comprising: a plurality of pixels, each comprising at least one sub-pixel comprising a micro device integrated on a substrate; and a patterned fill layer formed around a first micro-device of a first sub-pixel and between the first micro-device and at least one second micro-device, wherein the patterned fill layer extends an active area of the first sub-pixel to a surface larger than an area of the first micro device ,
In einem Fall umfasst die integrierte Vorrichtung überdies: mindestens eine reflektierende Schicht, die mindestens einen Teilabschnitt einer Seite der gemusterten Füllschicht bedeckt, wobei die reflektierende Schicht mindestens einen Teil des einfallenden oder austretenden Lichts auf die aktive Fläche des ersten Subpixels eindämmt.In one case, the integrated device further comprises: at least one reflective layer comprising at least a portion of a Covered side of the patterned filling layer, wherein the reflective layer isolates at least a portion of the incident or exiting light on the active surface of the first subpixel.
In einem Fall ist die reflektierende Schicht eine Elektrode der Mikrovorrichtung.In one case, the reflective layer is an electrode of the micro device.
In einer Ausführungsform ist die gemusterte Füllschicht um ein weiteres Subpixel gebildet.In one embodiment, the patterned fill layer is formed around another sub-pixel.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt ist ein Verfahren zum Anfertigen einer integrierten Vorrichtung bereitgestellt, wobei die Vorrichtung eine Vielzahl von Pixeln umfasst, die jeweils mindestens ein Subpixel umfassen, das eine auf einem Substrat integrierte Mikrovorrichtung umfasst, wobei das Verfahren umfasst: Integrieren von mindestens einer Mikrovorrichtung in ein Aufnahmesubstrat; und nach der Integration von der mindestens einen Mikrovorrichtung das Integrieren von mindestens einer Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung in das Aufnahmesubstrat.According to another aspect, there is provided a method of fabricating an integrated device, the device comprising a plurality of pixels each comprising at least one sub-pixel comprising a micro device integrated on a substrate, the method comprising: integrating at least one micro device in a receiving substrate; and after integration of the at least one micro device, integrating at least one thin-film electro-optical device into the receiving substrate.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Integrieren der mindestens einen Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung das Bilden eines optischen Pfads für die Mikrovorrichtung durch alle oder einige Schichten der mindestens einen elektro-optischen Vorrichtung hindurch.In some embodiments, integrating the at least one thin-film electro-optic device includes forming an optical path for the micro-device through all or some layers of the at least one electro-optic device.
In einigen Ausführungsformen ist das Integrieren der mindestens einen Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung derart, dass ein optischer Pfad für die Mikrovorrichtung durch eine Oberfläche oder Fläche der integrierten Vorrichtung, die nicht eine Oberfläche oder Fläche der elektro-optischen Vorrichtung ist, hindurch verläuft.In some embodiments, integrating the at least one thin film electro-optic device is such that an optical path for the microdevice passes through a surface or surface of the integrated device that is not a surface or surface of the electro-optic device.
Einige Ausführungsformen umfassen überdies das Anfertigen einer Elektrode der Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung, wobei die Elektrode der Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung eine aktive Fläche von mindestens einem Pixel und einem Subpixel definiert.In addition, some embodiments include fabricating an electrode of the thin-film electro-optic device, wherein the electrode of the thin-film electro-optic device defines an active area of at least one pixel and one subpixel.
Einige Ausführungsformen umfassen überdies das Anfertigen einer Elektrode, die als eine geteilte Elektrode von sowohl der Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung als auch der lichtemittierenden Mikrovorrichtung dient.Moreover, some embodiments include preparing an electrode serving as a divided electrode of both the thin-film electro-optical device and the micro light-emitting device.
In einer Ausführungsform kann eine der Mikrovorrichtungselektroden als die reflektierende Schicht dienen.In one embodiment, one of the microdevice electrodes may serve as the reflective layer.
In einer anderen Ausführungsform kann die aktive Fläche aus einigen Subpixeln oder Pixeln bestehen.In another embodiment, the active area may consist of several subpixels or pixels.
Die aktive Fläche kann größer als, kleiner als oder gleich groß wie die Pixelfläche (oder Subpixelfläche) sein.The active area may be greater than, less than or equal to the pixel area (or sub-pixel area).
In dieser Beschreibung werden die aktive Pixelfläche und aktive Subpixelfläche austauschbar verwendet. Es ist jedoch eindeutig für einen Fachmann, dass das Pixel und/oder Subpixel in allen hier beschriebenen Ausführungsformen verwendet werden kann.In this description, the active pixel area and active sub-pixel area are used interchangeably. However, it will be apparent to those skilled in the art that the pixel and / or subpixel may be used in all of the embodiments described herein.
In einer anderen Ausführungsform werden die Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtungen auf das Aufnahmesubstrat abgeschieden, nachdem die Mikrovorrichtungen in das Aufnahmesubstrat integriert worden sind.In another embodiment, the thin film electro-optic devices are deposited on the receiving substrate after the microdevices have been integrated into the receiving substrate.
In einer Ausführungsform ist ein optischer Pfad für die Mikrovorrichtung entwickelt, um Licht durch alle oder einige Schichten der elektro-optischen Vorrichtung hindurch zu emittieren (oder zu absorbieren).In one embodiment, an optical path for the micro device is designed to emit (or absorb) light through all or some layers of the electro-optic device.
In einer anderen Ausführungsform verläuft der optische Pfad für die Mikrovorrichtung nicht durch alle oder einige Schichten der elektro-optischen Vorrichtung hindurch.In another embodiment, the optical path for the micro device does not pass through all or some layers of the electro-optic device.
In einer Ausführungsform ist die elektro-optische Vorrichtung eine Dünnfilmvorrichtung.In one embodiment, the electro-optical device is a thin-film device.
In einer anderen Ausführungsform wird die Elektrode der elektro-optischen Vorrichtung verwendet, um die aktive Fläche des Pixels (oder Subpixels) zu definieren.In another embodiment, the electrode of the electro-optical device is used to define the active area of the pixel (or subpixel).
In einer anderen Ausführungsform wird mindestens eine der Elektroden der elektro-optischen Vorrichtung mit der Mikrovorrichtungselektrode geteilt.In another embodiment, at least one of the electrodes of the electro-optical device is shared with the micro-device electrode.
In einer Ausführungsform bedeckt Farbumwandlungsmaterial die Oberfläche und umgibt teilweise (oder vollständig) den Körper der Mikrovorrichtung.In one embodiment, color conversion material covers the surface and partially (or completely) surrounds the body of the micro device.
In einer Ausführungsform trennt die Bankstruktur die Farbumwandlungsmaterialien.In one embodiment, the bank structure separates the color conversion materials.
In einer anderen Ausführungsform bedeckt Farbumwandlungsmaterial die Oberfläche (und/oder teilweise oder vollständig den Körper) der aktiven Fläche.In another embodiment, color conversion material covers the surface (and / or partially or completely the body) of the active area.
In einer Ausführungsform sind die Mikrovorrichtungen auf Donatorsubstrat gemustert, um mit der Array-Struktur in dem Aufnahmesubstrat (Systemsubstrat) übereinzustimmen. In diesem Fall werden alle Vorrichtungen in einem Teil (oder dem ganzen) des Donatorsubstrats auf das Aufhahmesubstrat übertragen.In one embodiment, the microdevices are patterned on donor substrate to conform to the array structure in the receiving substrate (system substrate). In this case, all devices in a part (or the whole) of the donor substrate transferred to the Aufhahmesubstrat.
In einer anderen Ausführungsform werden Verbindungskontaktlöcher in dem Donatorsubstrat geschaffen, um die Mikrovorrichtungen auf dem Donatorsubstrat mit dem Aufnahmesubstrat zu koppeln.In another embodiment, vias are created in the donor substrate to couple the micro devices on the donor substrate to the receiving substrate.
In einer anderen Ausführungsform weist das Donatorsubstrat mehr als einen Mikrovorrichtungstyp auf und das Muster der Mikrovorrichtungstypen auf dem Donatorsubstrat stimmt mindestens in einer Richtung teilweise oder ganz mit dem Muster der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Systemsubstrat überein.In another embodiment, the donor substrate has more than one type of micro-device, and the pattern of micro-device types on the donor substrate coincides, at least in one direction, partially or wholly with the pattern of the corresponding areas (or pads) on the system substrate.
In einer anderen Ausführungsform weist das Donatorsubstrat mehr als einen Mikrovorrichtungstyp auf und mindestens in einer Richtung ist die Teilung (Pitch) zwischen unterschiedlichen Mikrovorrichtungen in dem Donatorsubstrat ein Vielfaches der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Systemsubstrat.In another embodiment, the donor substrate has more than one type of micro-device, and in at least one direction, the pitch between different microdevices in the donor substrate is a multiple of the pitch of the corresponding surfaces (or pads) on the system substrate.
In einer anderen Ausführungsform weist das Donatorsubstrat mehr als einen Mikrovorrichtungstyp auf. Mindestens in einer Richtung stimmt die Teilung (Pitch) zwischen zwei unterschiedlichen Mikrovorrichtungen mit der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Aufnahmesubstrat (oder Systemsubstrat) überein.In another embodiment, the donor substrate has more than one type of micro-device. In at least one direction, the pitch between two different microdevices coincides with the pitch of the corresponding areas (or pads) on the receiving substrate (or system substrate).
In einer Ausführungsform schafft das Muster unterschiedlicher Mikrovorrichtungstypen auf dem Donatorsubstrat ein zweidimensionales Array jedes Typs, wobei die Teilung (Pitch) zwischen den jeweiligen Arrays unterschiedlichen Typs mit der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen auf dem Systemsubstrat übereinstimmt.In one embodiment, the pattern of different types of microdevices on the donor substrate creates a two-dimensional array of each type, wherein the pitch between the respective arrays of different types coincides with the pitch of the corresponding areas on the system substrate.
In einer anderen Ausführungsform schafft das Muster unterschiedlicher Mikrovorrichtungstypen auf dem Donatorsubstrat ein eindimensionales Array, wobei die Teilung (Pitch) der Arrays mit der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Systemsubstrat übereinstimmt.In another embodiment, the pattern of different types of microdevices on the donor substrate creates a one-dimensional array, wherein the pitch of the arrays coincides with the pitch of the corresponding areas (or pads) on the system substrate.
Die vorhergehenden und zusätzlichen Gesichtspunkte und Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung werden dem Durchschnittsfachmann angesichts der ausführlichen Beschreibung verschiedener Ausführungsformen und/oder Gesichtspunkte offensichtlich werden, die unter Bezugnahme auf die Zeichnungen gemacht wird, von denen eine Kurzbeschreibung als Nächstes bereitgestellt wird.The foregoing and additional aspects and embodiments of the present disclosure will become apparent to those of ordinary skill in the art in view of the detailed description of various embodiments and / or aspects made with reference to the drawings, a brief description of which is provided next.
Figurenlistelist of figures
Die vorhergehenden und anderen Vorteile der Offenbarung werden beim Lesen der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung und unter Bezugnahme auf die Zeichnungen offensichtlich werden.
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1 zeigt ein Aufnahmesubstrat mit Kontaktpads und ein Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind. -
2A zeigt ein Aufnahmesubstrat mit Kontaktpads, ein Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind, und konforme dielektrische und reflektierende Schichten an der Oberseite. -
2B zeigt ein Aufnahmesubstrat mit Kontaktpads, ein Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind, und gemusterte konforme dielektrische und reflektierende Schichten. -
2C zeigt ein Aufnahmesubstrat mit Kontaktpads, ein Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind, gemusterte dielektrische und reflektierende Schichten und eine Schwarzmatrixschicht, die zwischen benachbarten Mikrovorrichtungen gebildet ist. -
3A zeigt ein Aufnahmesubstrat mit Kontaktpads, ein Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind, gemusterte konforme dielektrische und reflektierende Schichten, eine Schwarzmatrixschicht und eine transparente leitfähige Schicht, die auf dem Substrat abgeschieden ist. -
3B zeigt ein Aufnahmesubstrat mit einem integrierten Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind, und optische reflektierende Bauteile zur Verbesserung der Lichtauskopplung. -
3C zeigt ein Aufnahmesubstrat mit einem integrierten Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind, und konkave Kontaktpads zur Verbesserung der Lichtauskopplung. -
3D zeigt ein Aufnahmesubstrat mit einem integrierten Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat in einer Unterseitenemissionsausgestaltung befestigt sind. -
3E zeigt ein Aufnahmesubstrat mit einem integrierten Array übertragener Mikrovorrichtungen, die an dem Aufnahmesubstrat befestigt sind. -
4A zeigt ein Aufnahmesubstrat mit übertragenen Mikrovorrichtungen, einer konformen dielektrischen Schicht und einer verbundenen reflektierenden Schicht. -
4B zeigt ein Aufnahmesubstrat mit übertragenen Mikrovorrichtungen, konformer dielektrischer Schicht, verbundener reflektierender Schicht und einer transparenten leitfähigen Schicht, abgeschieden auf dem Substrat. -
5 zeigt ein Aufnahmesubstrat mit übertragenen Mikrovorrichtungen und einen gemusterten Füllstoff, der die Pixel (oder Subpixel) definiert. -
6A zeigt eine pixelierte Füllstruktur, die alle Subpixel in mindestens einem Pixel (zum Beispiel beide Subpixel bei einem Pixel bedeckt, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist) bedeckt. -
6B zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, eine Füllschicht, die gemustert ist, um das Pixel zu definieren, und gemusterte konforme dielektrische und reflektierende Schichten um das Pixel. -
6C zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, eine Füllschicht, die gemustert ist, um das Pixel zu definieren, gemusterte konforme dielektrische und reflektierende Schichten um das Pixel und eine Schwarzmatrixschicht, die um das Pixel gewickelt ist. -
6D zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, eine Füllschicht, die gemustert ist, um das Pixel zu definieren, gemusterte konforme dielektrische und reflektierende Schichten um das Pixel, eine Schwarzmatrixschicht, die um das Pixel gewickelt ist, und eine transparente leitfähige Schicht, abgeschieden auf dem Substrat. -
6E zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, mit reflektierenden optischen Bauteilen auf dem Aufnahmesubstrat für bessere Lichtauskopplung. -
6F zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, mit konkaven Kontaktpads auf dem Aufhahmesubstrat. -
6G zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, mit einer Unterseitenemissionsausgestaltung. -
6H zeigt ein Pixel, das aus zwei Subpixeln hergestellt ist, mit einer Unterseitenemissionsausgestaltung, einer gemeinsamen oberen Elektrode und Seitenreflektoren. -
7 zeigt ein Aufhahmesubstrat mit zwei Kontaktpads. -
8 zeigt ein Aufnahmesubstrat mit einer übertragenen Mikrovorrichtung, die auf eines der Kontaktpads gebondet ist. -
9 zeigt die Integration einer übertragenen Mikrovorrichtung mit einer elektro-optischen Dünnfilmvorrichtung in einer Hybridstruktur. -
10 zeigt ein anderes Beispiel einer Integration einer übertragenen Mikrovorrichtung mit einer elektro-optischen Dünnfilmvorrichtung in einer Hybridstruktur. -
11 zeigt ein Beispiel der Integration einer übertragenen Mikrovorrichtung mit einer elektro-optischen Dünnfilmvorrichtung in einer Hybridstruktur mit einer gemeinsamen oberen Elektrode. -
12 zeigt eine Ausführungsform für die Integration einer übertragenen Mikrovorrichtung mit einer elektro-optischen Dünnfilmvorrichtung in einer Dualoberflächenhybridstruktur mit sowohl oberen als auch unteren transparenten Elektroden. -
13A zeigt eine andere Ausführungsform für ein Systemsubstrat und eine integrierte Mikrovorrichtung mit Dünnfilm-elektro-optischer Vorrichtung. -
13B zeigt eine andere Ausführungsform eines Systemsubstrats und eine integrierte Mikrovorrichtung mit einer Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung. -
14A zeigt eine abgewandelte Ausführungsform eines Systemsubstrats und eine integrierte Mikrovorrichtung mit zwei Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtungen. -
14B zeigt ein Beispiel eines Systemsubstrats und eine integrierte Mikrovorrichtung mit zwei Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtungen und einer reflektierenden Schicht auf dem Aufnahmesubstrat. -
15 veranschaulicht einen Querschnitt eines Systemsubstrats und eines Mikrovorrichtungssubstrats. -
16 zeigt den Ausrichtungsschritt für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
17 zeigt den Bondingschritt für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
18 zeigt den Mikrovorrichtungssubstrat-Entfernschritt für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
19 zeigt den Opferschicht-Entfernschritt für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
20 zeigt den Schritt zur Bildung der gemeinsamen Elektrode für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
21 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit einer Füllschicht(en). -
22 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats bedeckt mit einer Stützschicht. -
23 zeigt den Mikrovorrichtungssubstrat-Entfernschritt für ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
24A zeigt den Opfer-/Pufferschicht-Entfernschritt für ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. Ein Systemsubstrat mit Kontaktpads ist ebenfalls gezeigt. -
24B zeigt die freiliegenden Mikrovorrichtungen nach dem Entfernen der Opfer-/Pufferschicht. -
25 zeigt den Bondingschritt für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
26A zeigt den Stützschicht-Entfernschritt für ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. Ein Systemsubstrat mit Kontaktpads und übertragenen Mikrovorrichtungen ist ebenfalls gezeigt. -
26B zeigt die freiliegenden Mikrovorrichtungen nach Entfernen der Stützschicht und der Füllschicht. -
27 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats, das mit einer Füllschicht bedeckt ist. -
28A ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit Durchgangslöchern in dem Substrat und der Opferschicht. -
28B ist der in28A gezeigte Querschnitt nach Entfernen der Pufferschicht. -
29 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit Durchgangslöchern in dem Substrat und der Opferschicht, bedeckt von einer isolierenden Schicht. -
30 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit einer leitfähigen Schicht, die über Durchgangslöcher in dem Substrat gefüllt ist, und der Opferschicht. -
31 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit einer gemeinsamen oberen Elektrode. -
32 ist ein Querschnitt eines integrierten Systemsubstrats mit einer gemeinsamen oberen Elektrode. -
33A zeigt eine zweidimensionale Anordnung von Mikrovorrichtungen in einem Donatorsubstrat. -
33B ist ein Querschnitt eines Systemsubstrats und eines Mikrovorrichtungssubstrats. -
34 ist ein Querschnitt eines gebondeten Systemsubstrats und Mikrovorrichtungssubstrats. -
35 zeigt den Laser-Lift-Off-Schritt für ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
36 ist ein Querschnitt eines Systemsubstrats und eines Mikrovorrichtungssubstrats nach dem selektiven Übertragungsprozess. -
37 zeigt ein integriertes Systemsubstrat mit einer gemeinsamen oberen Elektrode. -
38A ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit Mikrovorrichtungen, die unterschiedliche Höhen aufweisen. -
38B ist der in38A gezeigte Querschnitt, nachdem die Pufferschicht gemustert worden ist. -
39 ist ein Querschnitt eines Mikrovorrichtungssubstrats mit einer Füllschicht. -
40 zeigt den Ausrichtungsschritt für ein Systemsubstrat mit Spannmechanismen und ein Mikrovorrichtungssubstrat in einem Übertragungsprozess. -
41A zeigt eine zweidimensionale Anordnung von Mikrovorrichtungen in einem Donatorsubstrat. -
41B ist ein Querschnitt eines Systemsubstrats und eines Mikrovorrichtungssubstrats mit unterschiedlichen Teilungen (Pitches). -
42 zeigt den selektiven Mikrovorrichtungsübertragungsprozess für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat mit unterschiedlichen Teilungen (Pitches). -
43 ist ein Querschnitt eines Systemsubstrats und eines Mikrovorrichtungssubstrats mit unterschiedlichen Teilungen (Pitches). -
44 zeigt den selektiven Mikrovorrichtungsübertragungsprozess für ein Systemsubstrat und ein Mikrovorrichtungssubstrat mit unterschiedlichen Teilungen (Pitches). -
45 zeigt ein integriertes Mikrovorrichtungssubstrat. -
46A zeigt den Übertragungsprozess von Mikrovorrichtungen auf ein Systemsubstrat mit einer Planarisierungsschicht, einer gemeinsamen oberen Elektrode, Bankstrukturen und Farbumwandlungselementen. -
46B zeigt die Struktur von46A mit dem Zusatz einer gemeinsamen Elektrode, die auf der Planarisierungsschicht gebildet ist. -
47 zeigt eine Struktur mit Farbumwandlung zum Definieren der Farbe der Pixel. -
48 zeigt eine Struktur mit konformer gemeinsamer Elektrode und Farbumwandlung, die von einer Bankschicht getrennt sind. -
49 zeigt eine Struktur mit konformer Farbumwandlung, die von einer Bankschicht getrennt ist. -
50 zeigt eine Struktur mit Farbumwandlungselementen auf der gemeinsamen Elektrode ohne die Bankschicht. -
51 zeigt eine Struktur mit konformer gemeinsamer Elektrode und Farbumwandlung. -
52 zeigt eine Struktur mit konformen Farbumwandlungselementen, die direkt auf den Mikrovorrichtungen gebildet sind. -
53A zeigt eine Struktur mit Farbumwandlung zum Definieren der Pixelfarbe, eine Planarisierungsschicht und eine gemeinsame transparente Elektrode. -
53B zeigt die Struktur von53A nach dem Bilden der Einkapselungsschicht. -
54A zeigt eine Struktur mit Farbumwandlung zum Definieren der Pixelfarbe und ein separates Substrat zum Einkapseln. -
54B zeigt die Struktur von54B , nachdem das Substrat, das mit der Einkapselungsschicht beschichtet ist, an das integrierte Systemsubstrat gebondet ist. -
55A zeigt eine Struktur mit einem Systemsubstrat mit Kontaktpads und ein separates Donatorsubstrat mit Mikrovorrichtungen. -
55B zeigt die Struktur von55A nach der Übertragung der Mikrovorrichtungen auf das Systemsubstrat. -
55C zeigt die Struktur von55B nach dem Nachverarbeiten, um eine gemeinsame Elektrode und Farbumwandlungsschichten abzuscheiden.
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1 Fig. 10 shows a receiving substrate with contact pads and an array of transferred micro devices attached to the receiving substrate. -
2A Figure 11 shows a receiving substrate with contact pads, an array of transferred micro devices mounted on the receiving substrate, and conformal dielectric and reflective layers on the top. -
2 B Fig. 10 shows a receiving substrate with contact pads, an array of transferred micro devices mounted on the receiving substrate, and patterned conformal dielectric and reflective layers. -
2C Fig. 10 shows a receiving substrate with contact pads, an array of transferred micro devices mounted on the receiving substrate, patterned dielectric and reflective layers, and a black matrix layer formed between adjacent micro devices. -
3A Figure 11 shows a receiving substrate with contact pads, an array of transferred micro devices mounted on the receiving substrate, patterned conformal dielectric and reflective layers, a black matrix layer, and a transparent conductive layer deposited on the substrate. -
3B Fig. 10 shows a receiving substrate having an integrated array of transferred micro devices mounted on the receiving substrate and optical reflective components for improving light extraction. -
3C Fig. 10 shows a receiving substrate with an integrated array of transferred micro devices mounted on the receiving substrate and concave contact pads for improving light extraction. -
3D Fig. 10 shows a receiving substrate having an integrated array of transferred micro devices attached to the receiving substrate in a bottom-side emitting configuration. -
3E shows a receptacle substrate with an integrated array of transferred micro devices attached to the receptacle substrate. -
4A shows a receiving substrate with transmitted micro devices, a compliant dielectric layer and a bonded reflective layer. -
4B shows a receiving substrate with transferred microdevices, conformal dielectric layer, associated reflective layer and a transparent conductive layer deposited on the substrate. -
5 Figure 4 shows a receiving substrate with transferred micro devices and a patterned filler defining the pixels (or subpixels). -
6A Figure 12 shows a pixelized fill structure covering all subpixels in at least one pixel (for example, covering both subpixels for a pixel made of two subpixels). -
6B Figure 4 shows a pixel made of two sub-pixels, a fill layer patterned to define the pixel, and patterned conformal dielectric and reflective layers around the pixel. -
6C For example, a pixel made up of two subpixels, a fill layer patterned to define the pixel, patterned conformal dielectric and reflective layers around the pixel, and a black matrix layer wrapped around the pixel. -
6D Figure 4 shows a pixel made of two sub-pixels, a fill layer patterned to define the pixel, patterned conformal dielectric and reflective layers around the pixel, a black matrix layer wrapped around the pixel, and a transparent conductive layer. deposited on the substrate. -
6E shows a pixel made of two sub-pixels with reflective optical components on the receiving substrate for better light extraction. -
6F shows a pixel made of two sub-pixels with concave contact pads on the receiving substrate. -
6G Fig. 12 shows a pixel made of two subpixels with a bottom emission embodiment. -
6H Fig. 10 shows a pixel made of two subpixels with a bottom emission design, a common top electrode, and side reflectors. -
7 shows a Aufhahmesubstrat with two contact pads. -
8th shows a receptacle substrate with a transferred micro device bonded to one of the contact pads. -
9 shows the integration of a transferred micro device with an electro-optical thin-film device in a hybrid structure. -
10 shows another example of integration of a transferred micro device with an electro-optical thin-film device in a hybrid structure. -
11 shows an example of the integration of a transferred micro device with an electro-optical thin-film device in a hybrid structure with a common upper electrode. -
12 shows an embodiment for the integration of a transferred micro device with an electro-optical thin-film device in a dual-surface hybrid structure with both upper and lower transparent electrodes. -
13A shows another embodiment for a system substrate and a thin film electro-optic device integrated micro device. -
13B shows another embodiment of a system substrate and a micro device integrated with a thin-film electro-optical device. -
14A shows a modified embodiment of a system substrate and an integrated micro device with two thin-film electro-optical devices. -
14B Fig. 12 shows an example of a system substrate and an integrated micro device with two thin-film electro-optic devices and a reflective layer on the receiving substrate. -
15 illustrates a cross section of a system substrate and a micro device substrate. -
16 shows the alignment step for a system substrate and a micro device substrate in a transfer process. -
17 shows the bonding step for a system substrate and a micro device substrate in a transfer process. -
18 shows the micro device substrate removal step for a system substrate and a micro device substrate in a transfer process. -
19 shows the sacrificial layer removal step for a system substrate and a micro device substrate in a transfer process. -
20 shows the step of forming the common electrode for a system substrate and a micro device substrate in a transfer process. -
21 Figure 10 is a cross section of a micro device substrate with a fill layer (s). -
22 FIG. 12 is a cross section of a micro device substrate covered with a support layer. FIG. -
23 shows the micro device substrate removal step for a micro device substrate in a transfer process. -
24A shows the sacrificial / buffer layer removal step for a micro device substrate in a transfer process. A system substrate with contact pads is also shown. -
24B shows the exposed micro devices after removal of the sacrificial / buffer layer. -
25 shows the bonding step for a system substrate and a micro device substrate in a transfer process. -
26A Fig. 10 shows the support layer removal step for a micro device substrate in a transfer process. A system substrate with contact pads and transferred micro devices is also shown. -
26B shows the exposed micro devices after removal of the backing layer and the fill layer. -
27 FIG. 12 is a cross section of a micro device substrate covered with a fill layer. FIG. -
28A FIG. 12 is a cross section of a micro device substrate having through holes in the substrate and the sacrificial layer. FIG. -
28B is the in28A Cross section shown after removal of the buffer layer. -
29 FIG. 12 is a cross section of a micro device substrate having through holes in the substrate and the sacrificial layer covered by an insulating layer. FIG. -
30 FIG. 12 is a cross section of a micro device substrate with a conductive layer filled via through holes in the substrate and the sacrificial layer. FIG. -
31 FIG. 12 is a cross section of a micro device substrate having a common top electrode. FIG. -
32 FIG. 12 is a cross-section of an integrated system substrate having a common upper electrode. FIG. -
33A shows a two-dimensional array of micro devices in a donor substrate. -
33B FIG. 12 is a cross section of a system substrate and a micro device substrate. FIG. -
34 FIG. 12 is a cross-section of a bonded system substrate and micro-device substrate. FIG. -
35 shows the laser lift-off step for a micro device substrate in a transfer process. -
36 FIG. 12 is a cross-section of a system substrate and a micro device substrate after the selective transfer process. FIG. -
37 shows an integrated system substrate with a common upper electrode. -
38A Figure 12 is a cross section of a micro device substrate with micro devices having different heights. -
38B is the in38A shown cross section after the buffer layer has been patterned. -
39 is a cross-section of a micro device substrate with a fill layer. -
40 shows the alignment step for a system substrate with tensioning mechanisms and a micro-device substrate in a transfer process. -
41A shows a two-dimensional array of micro devices in a donor substrate. -
41B FIG. 12 is a cross section of a system substrate and a micro device substrate having different pitches. FIG. -
42 shows the selective micro device transfer process for a system substrate and a micro device substrate with different pitches. -
43 FIG. 12 is a cross section of a system substrate and a micro device substrate having different pitches. FIG. -
44 shows the selective micro device transfer process for a system substrate and a micro device substrate with different pitches. -
45 shows an integrated micro-device substrate. -
46A shows the transfer process of micro devices on a system substrate with a planarization layer, a common top electrode, bank structures and color conversion elements. -
46B shows the structure of46A with the addition of a common electrode formed on the planarization layer. -
47 shows a color conversion structure for defining the color of the pixels. -
48 FIG. 12 shows a conformal common electrode color conversion structure separated from a bank layer. FIG. -
49 shows a conformal color conversion structure separated from a bank layer. -
50 shows a structure with color conversion elements on the common electrode without the bank layer. -
51 shows a structure with conformal common electrode and color conversion. -
52 shows a structure with conformal color conversion elements formed directly on the micro devices. -
53A FIG. 12 shows a color conversion structure for defining the pixel color, a planarization layer and a common transparent electrode. FIG. -
53B shows the structure of53A after forming the encapsulating layer. -
54A shows a color conversion structure for defining the pixel color and a separate encapsulating substrate. -
54B shows the structure of54B after the substrate coated with the encapsulant layer is bonded to the integrated system substrate. -
55A Figure 4 shows a structure with a system substrate with contact pads and a separate donor substrate with micro devices. -
55B shows the structure of55A after transferring the micro devices to the system substrate. -
55C shows the structure of55B after post-processing to deposit a common electrode and color conversion layers.
Während die vorliegende Offenbarung verschiedenen Abwandlungen und alternativen Formen unterliegen kann, sind spezifische Ausführungsformen oder Ausführungen exemplarisch in den Zeichnungen gezeigt worden und werden ausführlich hierin beschrieben. Es sollte jedoch klar sein, dass die Offenbarung nicht auf die offenbarten speziellen Formen beschränkt werden soll. Stattdessen soll die Offenbarung alle Abwandlungen, Äquivalente und Alternativen abdecken, die in den Erfindungsgedanken und den Schutzumfang einer Erfindung fallen, die von den anhängigen Ansprüchen definiert ist.While the present disclosure may be subject to various modifications and alternative forms, specific embodiments or embodiments have been shown by way of example in the drawings and will be described in detail herein. It should be understood, however, that the disclosure is not intended to be limited to the specific forms disclosed. Rather, the disclosure is intended to cover all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of an invention as defined by the appended claims.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
Der Entwicklungsprozess eines Systems basierend auf Mikrovorrichtungen besteht aus dem Vorverarbeiten der Vorrichtungen auf einem Donatorsubstrat (oder einem temporären Substrat), Übertragen der Mikrovorrichtungen von dem Donatorsubstrat auf das Aufnahmesubstrat und Nachverarbeitung, um eine Vorrichtungsfunktionalität zu ermöglichen. Der Vorverarbeitungsschritt kann das Musterbilden und Hinzufügen von Bondingelementen umfassen. Der Übertragungsprozess kann das Bonden eines zuvor ausgewählten Arrays von Mikrovorrichtungen an das Aufnahmesubstrat umfassen, dem das Entfernen des Donatorsubstrats folgt. Mehrere unterschiedliche ausgewählte Übertragungsprozesse sind bereits für Mikrovorrichtungen entwickelt worden. Nach der Integration der Mikrovorrichtungen in das Aufhahmesubstrat können zusätzliche Nachverarbeitungsprozesse ausgeführt werden, um erforderliche funktionale Verbindungen herzustellen.The development process of a system based on micro devices consists of pre-processing the devices on a donor substrate (or a temporary substrate), transferring the micro devices from the donor substrate to the receiving substrate, and post-processing to enable device functionality. The preprocessing step may include patterning and adding bonding elements. The transfer process may include bonding a pre-selected array of micro devices to the receiving substrate followed by removal of the donor substrate. Several different selected transmission processes have already been developed for microdevices. After integration of the microdevices into the receiving substrate, additional post-processing processes may be performed to produce required functional connections.
In dieser Offenbarung wird „emittierende Vorrichtung“ verwendet, um unterschiedliche Integrations- und Nachverarbeitungsverfahren zu beschreiben. Einem Fachmann ist es jedoch klar, dass andere Vorrichtungen wie Sensoren in diesen Ausführungsformen verwendet werden können. Beispielsweise wird im Fall von Sensor-Mikrovorrichtungen der optische Pfad ähnlich dem von emittierenden Mikrovorrichtungen sein, jedoch in entgegengesetzter Richtung.In this disclosure, "emitting device" is used to describe different integration and postprocessing methods. However, one skilled in the art will appreciate that other devices, such as sensors, may be used in these embodiments. For example, in the case of sensor micro devices, the optical path will be similar to that of emissive micro devices, but in the opposite direction.
Einige Ausführungsformen dieser Offenbarung betreffen Nachverarbeitungsschritte zum Verbessern der Leistung der Mikrovorrichtungen. Beispielsweise kann in einigen Ausführungsformen das Mikrovorrichtungs-Array Mikro-Lichtemissionsdioden (LEDs), organische LEDs, Sensoren, Festkörpervorrichtungen, MEMS (mikro-elektromechanische Systeme) und/oder andere elektronische Bauteile umfassen. Das Aufhahmesubstrat kann eine Leiterplatte, eine Dünnfilmtransistor-Rückwandplatine, ein integriertes Schaltungssubstrat oder, in einem Fall von optischen Mikrovorrichtungen wie LEDs, ein Bauteil einer Anzeige, zum Beispiel eine Treiberschaltungsrückwandplatine, sein, ist aber nicht darauf beschränkt. In diesen Ausführungsformen können, zusätzlich zum Zusammenschalten der Mikrovorrichtungen, Nachverarbeitungsschritte für zusätzliche Strukturen wie reflektierende Schichten, Füllstoffe, Schwarzmatrix oder andere Schichten verwendet werden, um das Auskoppeln des erzeugten LED-Lichts zu verbessern. Bei einem anderen Beispiel können dielektrische und metallische Schichten verwendet werden, um eine elektro-optische Dünnfilmvorrichtung in das Systemsubstrat mit den übertragenen Mikrovorrichtungen zu integrieren.Some embodiments of this disclosure relate to post-processing steps to improve the performance of the micro devices. For example, in some embodiments, the micro device array may include micro light emitting diodes (LEDs), organic LEDs, sensors, solid state devices, MEMS (micro-electro-mechanical systems), and / or other electronic components. The receptacle substrate may be, but is not limited to, a printed circuit board, a thin film transistor backplane, an integrated circuit substrate or, in the case of optical micro devices such as LEDs, a component of a display, for example a driver circuit backplane. In these embodiments, in addition to interconnecting the micro devices, post processing steps may be used for additional structures such as reflective layers, fillers, black matrix, or other layers to enhance the coupling out of the generated LED light. In another example, dielectric and metallic layers may be used to integrate an electro-optic thin film device into the system substrate with the transferred micro devices.
In einer Ausführungsform ist die aktive Fläche des Pixels (oder Subpixels) erstreckt, um größer zu sein als die Mikrovorrichtung, indem Füllstoffe (oder ein Dielektrikum) verwendet werden. Hier ist der Füllstoff gemustert, um die aktive Fläche des Pixels (die aktive Fläche ist die Fläche, die Licht emittiert oder eintretendes Licht absorbiert) zu definieren. In einer anderen Ausführungsform werden reflektierende Schichten verwendet, um das Licht in der aktiven Fläche einzudämmen. In one embodiment, the active area of the pixel (or subpixel) is extended to be larger than the micro device by using fillers (or a dielectric). Here, the filler is patterned to define the active area of the pixel (the active area is the area that emits light or absorbs incoming light). In another embodiment, reflective layers are used to contain the light in the active area.
In einer Ausführungsform kann die reflektierende Schicht eine der Mikrovorrichtungselektroden sein.In one embodiment, the reflective layer may be one of the micro device electrodes.
In einer anderen Ausführungsform kann die aktive Fläche aus einigen Subpixeln oder Pixeln bestehen.In another embodiment, the active area may consist of several subpixels or pixels.
Die aktive Fläche kann größer als, kleiner als oder gleich groß wie die Pixelfläche (Subpixelfläche) sein.The active area may be greater than, less than or equal to the pixel area (sub-pixel area).
In einer anderen Ausführungsform werden Dünnfilm-elektro-optische Vorrichtungen in das Aufnahmesubstrat abgeschieden, nachdem die Mikrovorrichtungen in das Aufnahmesubstrat integriert sind.In another embodiment, thin film electro-optic devices are deposited in the receiving substrate after the microdevices are integrated into the receiving substrate.
In einer Ausführungsform ist ein optischer Pfad für die Mikrovorrichtung entwickelt, um Licht durch alle oder einige Schichten der elektro-optischen Vorrichtung hindurch zu emittieren (oder zu absorbieren).In one embodiment, an optical path for the micro device is designed to emit (or absorb) light through all or some layers of the electro-optic device.
In einer anderen Ausführungsform verläuft der optische Pfad für die Mikrovorrichtung nicht durch alle oder einige Schichten der optoelektronischen Vorrichtung hindurch.In another embodiment, the optical path for the micro device does not pass through all or some layers of the optoelectronic device.
In einer Ausführungsform ist die optoelektronische Vorrichtung eine Dünnfilmvorrichtung.In one embodiment, the optoelectronic device is a thin film device.
In einer anderen Ausführungsform wird die Elektrode der elektro-optischen Vorrichtung verwendet, um die aktive Fläche des Pixels (oder Subpixels) zu definieren.In another embodiment, the electrode of the electro-optical device is used to define the active area of the pixel (or subpixel).
In einer anderen Ausführungsform wird mindestens eine der Elektroden der elektro-optischen Vorrichtung mit der Mikrovorrichtungselektrode geteilt.In another embodiment, at least one of the electrodes of the electro-optical device is shared with the micro-device electrode.
In einer Ausführungsform bedeckt Farbumwandlungsmaterial die Oberfläche und umgibt teilweise (oder vollständig) den Körper der Mikrovorrichtung.In one embodiment, color conversion material covers the surface and partially (or completely) surrounds the body of the micro device.
In einer Ausführungsform trennt die Bankstruktur die Farbumwandlungsmaterialien.In one embodiment, the bank structure separates the color conversion materials.
In einer anderen Ausführungsform bedeckt Farbumwandlungsmaterial die Oberfläche (und/oder teilweise oder vollständig den Körper) der aktiven Fläche.In another embodiment, color conversion material covers the surface (and / or partially or completely the body) of the active area.
In einer Ausführungsform sind die Mikrovorrichtungen auf Donatorsubstrat gemustert, um mit der Array-Struktur in dem Aufnahmesubstrat (Systemsubstrat) übereinzustimmen. In diesem Fall werden alle Vorrichtungen in einem Teil des (oder in dem ganzen) Donatorsubstrats auf das Aufnahmesubstrat übertragen.In one embodiment, the microdevices are patterned on donor substrate to conform to the array structure in the receiving substrate (system substrate). In this case, all devices in a part of (or in the whole) donor substrate are transferred to the receiving substrate.
In einer anderen Ausführungsform werden Durchgangslöcher in dem Donatorsubstrat geschaffen, um die Mikrovorrichtungen auf dem Donatorsubstrat mit dem Aufnahmesubstrat zu koppeln.In another embodiment, vias are provided in the donor substrate to couple the micro devices on the donor substrate to the receiving substrate.
In einer anderen Ausführungsform weist das Donatorsubstrat mehr als einen Mikrovorrichtungstypen auf, und mindestens in einer Richtung stimmt das Muster der Mikrovorrichtungstypen auf dem Donatorsubstrat teilweise oder vollständig mit dem Muster der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Systemsubstrat überein.In another embodiment, the donor substrate has more than one type of microdevice, and in at least one direction, the pattern of microdevice types on the donor substrate partially or completely matches the pattern of the corresponding areas (or pads) on the system substrate.
In einer anderen Ausführungsform weist das Donatorsubstrat mehr als einen Mikrovorrichtungstyp auf, und in mindestens einer Richtung ist die Teilung (Pitch) zwischen unterschiedlichen Mikrovorrichtungen im Donatorsubstrat ein Vielfaches der Teilung (Pitch) der entsprechenden Fläche (oder Pads) auf dem Systemsubstrat.In another embodiment, the donor substrate has more than one type of micro-device, and in at least one direction, the pitch between different microdevices in the donor substrate is a multiple of the pitch of the corresponding area (or pads) on the system substrate.
In einer anderen Ausführungsform weist das Donatorsubstrat mehr als einen Mikrovorrichtungstyp auf. Mindestens in einer Richtung stimmt die Teilung (Pitch) zwischen zwei unterschiedlichen Mikrovorrichtungen mit der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Aufnahmesubstrat (oder Systemsubstrat) überein.In another embodiment, the donor substrate has more than one type of micro-device. In at least one direction, the pitch between two different microdevices coincides with the pitch of the corresponding areas (or pads) on the receiving substrate (or system substrate).
In einer Ausführungsform schafft das Muster unterschiedlicher Mikrovorrichtungstypen auf dem Donatorsubstrat ein zweidimensionales Array jedes Typs, wo die Teilung (Pitch) zwischen den jeweiligen Arrays unterschiedlichen Typs mit der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen auf dem Systemsubstrat übereinstimmt.In one embodiment, the pattern of different types of microdevices on the donor substrate creates a two-dimensional array of each type where the pitch between the respective arrays of different types coincides with the pitch of the corresponding areas on the system substrate.
In einer anderen Ausführungsform schafft das Muster unterschiedlicher Mikrovorrichtungstypen auf dem Donatorsubstrat ein eindimensionales Array, wo die Teilung (Pitch) der Arrays mit der Teilung (Pitch) der entsprechenden Flächen (oder Pads) auf dem Systemsubstrat übereinstimmt.In another embodiment, the pattern of different types of microdevices on the donor substrate provides a one-dimensional array where the pitch of the arrays coincides with the pitch of the corresponding areas (or pads) on the system substrate.
Wie in
Mit Bezug auf
Mit Bezug auf
Wahlweise kann die reflektierende Schicht
In einer anderen Ausführungsform, die in
Mit Bezug auf
In einer Ausführungsform mit Bezug auf
In einer anderen Ausführungsform, die in
Mit Bezug auf
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Eine der Hauptherausforderungen bei optoelektronischen Mikrovorrichtungen ist der leere Raum zwischen benachbarten Mikrovorrichtungen. Anzeigesysteme mit dieser strukturellen Eigenschaft können ein Bildartefakt schaffen, das als „Fliegengittereffekt“ bezeichnet wird. In einer Ausführungsform können die Mikrovorrichtungsgrößen optisch erstreckt sein, sodass sie gleich oder größer als die Mikrovorrichtungsgröße sind. In einer Ausführungsform, die in
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In einer anderen Ausführungsform, die in
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In einer anderen Ausführungsform, die in
In anderen Ausführungsformen kann die zuvor genannte Pixeldefinitionsstruktur mehr als ein Pixel (oder Subpixel) bedecken.In other embodiments, the aforementioned pixel definition structure may cover more than one pixel (or subpixel).
In einem anderen Fall können eine reflektierende Schicht oder die Kontaktpads auf dem Aufnahmesubstrat verwendet werden, um das Aufnahmesubstrat zu bedecken und eine reflektierende Fläche zu schaffen, bevor die Mikrovorrichtungen für eine bessere Lichtauskopplung übertragen werden.In another case, a reflective layer or pads on the receiving substrate may be used to cover the receiving substrate and provide a reflective surface before the microdevices are transferred for better light outcoupling.
In allen zuvor genannten Ausführungsformen kann die reflektierende Schicht auch undurchsichtig sein. Zusätzlich können die reflektierenden Schichten als eine der Mikrovorrichtungselektroden oder als eine der Systemsubstratverbindungen (Elektrode, Signal oder Stromleitung) verwendet werden. In einer anderen Ausführungsform kann die reflektierende Schicht als eine Berührungselektrode verwendet werden. Die reflektierenden Schichten können gemustert sein, um als eine Touchscreen-Elektrode zu fungieren. In einem Fall können sie in vertikalen und horizontalen Richtungen gemustert sein, um die Kontaktbildschirm-Kreuzungselektrode zu bilden. In diesem Fall kann ein Dielektrikum zwischen vertikalen und horizontalen Spuren verwendet werden.In all the aforementioned embodiments, the reflective layer may also be opaque be. In addition, the reflective layers may be used as one of the micro device electrodes or as one of the system substrate interconnects (electrode, signal, or power line). In another embodiment, the reflective layer may be used as a touch electrode. The reflective layers may be patterned to act as a touch screen electrode. In one case, they may be patterned in vertical and horizontal directions to form the contact screen crossing electrode. In this case, a dielectric between vertical and horizontal tracks can be used.
HYBRIDSTRUKTURENHYBRID STRUCTURES
In einer anderen Ausführungsform ist eine Dünnfilm-elektro-optische Vorrichtung in das Aufnahmesubstrat integriert, nachdem die Mikrovorrichtungs-Arrays auf das Aufnahmesubstrat übertragen worden sind.In another embodiment, a thin-film electro-optical device is integrated into the receiving substrate after the micro-device arrays have been transferred to the receiving substrate.
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In einer Ausführungsform, in der die Dicke der Mikrovorrichtungen
In einer anderen Ausführungsform, die in
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In einem anderen Fall kann die untere Elektrode der Mikrovorrichtung zwischen der Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung und der übertragenen Mikrovorrichtung geteilt werden.In another case, the lower electrode of the micro device may be shared between the thin film electro-optical device and the transferred micro device.
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In einem anderen Fall kann der Kontakt der Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtung erstreckt sein, um als reflektierende Schicht zu fungieren. Wie in
In einer anderen Ausführungsform können die Dünnfilm-elektro-optischen Vorrichtungen und Mikrovorrichtungen auf zwei gegenüberliegenden Seiten des Systemsubstrats sein. In diesem Fall können die Schaltungen des Systemsubstrats entweder auf einer Seite des Systemsubstrats sein und mit der anderen Seite über Kontaktlöcher verbunden sein, oder die Schaltkreise können auf beiden Seiten des Systemsubstrats sein.In another embodiment, the thin-film electro-optic devices and micro devices may be on two opposite sides of the system substrate. In this case, the circuits of the system substrate may either be on one side of the system substrate and connected to the other side via vias, or the circuits may be on both sides of the system substrate.
In einem anderen Fall kann die Mikrovorrichtung auf einem Systemsubstrat und die Dünnfilm-elektro-optische Vorrichtung auf einem anderen Systemsubstrat sein. Diese zwei Substrate können dann zusammengebondet werden. In diesem Fall kann der Schaltkreis auf einem der Systemsubstrate oder auf beiden Substraten sein.In another case, the micro device may be on one system substrate and the thin film electro-optic device on another system substrate. These two substrates can then be bonded together. In this case, the circuit may be on one of the system substrates or on both substrates.
INTEGRATIONINTEGRATION
Dieses Dokument offenbart auch verschiedene Verfahren für die Integration eines monolithischen Arrays von Mikrovorrichtungen in ein Systemsubstrat oder das ausgewählte Übertragen eines Arrays von Mikrovorrichtungen auf ein Systemsubstrat. Hier sind die vorgeschlagenen Prozesse in zwei Kategorien eingeteilt. In der ersten Kategorie ist die Teilung (Pitch) der Bondingpads auf dem Systemsubstrat die gleiche wie die Teilung (Pitch) der Bondingpads auf den Mikrovorrichtungen. In der zweiten Kategorie weisen die Bondingpads auf dem Systemsubstrat eine größere Teilung (Pitch) im Vergleich zu der der Mikrovorrichtungen auf. Für die erste Kategorie werden drei unterschiedliche Integrations- oder Übertragungsschemata vorgestellt.
- 1. Vorderseitiges Bonden
- 2. Rückseitiges Bonden
- 3. Substratbonden über Verbindungskontaktloch
- 1. Front bonding
- 2. Back bonding
- 3. Substrate bonding via connection via hole
In dieser Ausführungsform können Mikrovorrichtungen im Hinblick auf Funktionalität vom gleichen Typ oder unterschiedliche Typen sein. In einer Ausführungsform sind die Mikrovorrichtungen Mikro-LEDs derselben Farbe oder einer Reihe unterschiedlicher Farben (z. B. rot, grün und blau), und das Systemsubstrat ist die Rückwandplatine, die einzelne Mikro-LEDs steuert. Derartige Mehrfarb-LED-Arrays werden direkt auf einem Substrat angefertigt oder auf ein provisorisches Substrat von dem Aufbausubstrat übertragen. In einem Beispiel, das in
In einer anderen Ausführungsform werden, wie in
In anderen Ausführungsformen sind Verbindungskontaktlöcher durch das Substrat implementiert, um Kontakte zu der Rückseite der Mikrovorrichtungen herzustellen.In other embodiments, interconnect contact holes are implemented by the substrate to make contacts to the backside of the microdevices.
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Wie in
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In einer anderen Ausführungsform sind Mikrovorrichtungen auf einem Substrat mit beliebigen Teilungslängen (Pitch-) angefertigt worden, um die Produktionsausbeute zu maximieren. Beispielsweise können die Mikrovorrichtungen Mehrfarb-Mikro-LEDs (z. B. RGB) sein. Das Systemsubstrat für dieses Beispiel kann eine Anzeige-Rückwandplatine mit Kontaktpads sein, die eine unterschiedliche Teilungslänge (Pitch-) von der der Mikro-LEDs aufweisen.In another embodiment, micro devices have been fabricated on a substrate with arbitrary pitches to maximize production yield. For example, the micro devices may be multicolor micro LEDs (eg RGB). The system substrate for this example may be a display backplane having contact pads having a different pitch from that of the micro LEDs.
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Als ein Beispiel ist in einer Ausführungsform, die in
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In einer anderen Ausführungsform, die in
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In einer Ausführungsform können, anstatt einzelne Mikrovorrichtungen zu isolieren, Gruppen von Mikrovorrichtungen voneinander isoliert werden (wie in
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In einer Ausführungsform mit Bezug auf
In einer Ausführungsform, die in
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FARBUMWANDLUNGS STRUKTURCOLOR TRANSFORMATION STRUCTURE
In einigen Ausführungsformen, in denen Mikrovorrichtungen optische Vorrichtungen wie LEDs sind, können entweder Farbumwandlung oder Farbfilter verwendet werden, um eine unterschiedliche Funktionalität zu definieren (unterschiedliche Farben im Fall von Pixeln). In dieser Ausführungsform werden zwei oder mehr Kontaktpads auf dem Systemsubstrat mit dem gleichen Typ von optischer Vorrichtung bestückt. Sind sie einmal platziert, werden die Vorrichtungen auf den Systemsubstraten dann nach unterschiedlichen Farbumwandlungsschichten unterschieden.In some embodiments, where micro devices are optical devices such as LEDs, either color conversion or color filters can be used to define a different functionality (different colors in the case of pixels). In this embodiment, two or more contact pads on the system substrate are populated with the same type of optical device. Once placed, the devices on the system substrates then become distinguished according to different color conversion layers.
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In einer Ausführungsform, die in
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Die Ausführungsformen, die in
Die gemeinsame Elektrode ist eine transparente leitfähige Schicht, die auf dem Substrat in Form einer Decke abgeschieden wird. In einer Ausführungsform kann diese Schicht als eine Planarisierungsschicht fungieren. In einigen Ausführungsformen wird die Dicke dieser Schicht so gewählt, um sowohl optische als auch elektrische Anforderungen zu erfüllen.The common electrode is a transparent conductive layer which is deposited on the substrate in the form of a blanket. In one embodiment, this layer may function as a planarization layer. In some embodiments, the thickness of this layer is chosen to meet both optical and electrical requirements.
Der Abstand zwischen den optischen Vorrichtungen kann groß genug gewählt werden, um Übersprechen zwischen den optischen Vorrichtungen zu vermindern, oder eine Blockadeschicht wird zwischen den optischen Vorrichtungen abgeschieden, um dies zu erreichen. In einem Fall funktioniert die Planarisierungsschicht auch als eine Blockadeschicht.The distance between the optical devices may be made large enough to reduce crosstalk between the optical devices, or a blocking layer may be deposited between the optical devices to achieve this. In one case, the planarization layer also functions as a blocking layer.
Nachdem die Farbumwandlungsschichten abgeschieden sind, können unterschiedliche Schichten wie Polarisatoren abgeschieden werden.After the color conversion layers are deposited, different layers such as polarizers can be deposited.
In einem anderen Gesichtspunkt werden Farbfilter auf den Farbumwandlungsschichten abgeschieden. In diesem Fall können ein breiteres Farbspektrum und höhere Wirksamkeit erzielt werden. Es kann eine Planarisierungsschicht und/oder Bankschicht nach der Farbumwandlungsschicht verwendet werden, bevor die Farbfilterschichten abgeschieden werden.In another aspect, color filters are deposited on the color conversion layers. In this case, a wider color spectrum and higher efficiency can be achieved. A planarization layer and / or bank layer after the color conversion layer may be used before the color filter layers are deposited.
Die Farbfilter können größer sein als die Farbumwandlungsschicht, um jeglichen Lichtverlust zu blockieren. Darüber hinaus kann eine Schwarzmatrix zwischen den Farbumwandlungsinseln oder Farbfiltern gebildet werden.The color filters may be larger than the color conversion layer to prevent any loss of light To block. In addition, a black matrix can be formed between the color conversion islands or color filters.
Es ist möglich, die Farbumwandlungsschichten wie beschrieben in aktive Pixelflächen (oder Subpixelflächen) nach dem Bilden der aktiven Fläche hinzuzufügen. Dies kann einen höheren Füllfaktor und höhere Leistung bieten und auch einen Farbaustritt aus dem Seitenpixel (oder -subpixel) vermeiden, wenn die aktive Fläche des Pixels (oder Subpixels) von reflektierenden Schichten bedeckt ist.It is possible to add the color conversion layers into active pixel areas (or sub-pixel areas) after forming the active area as described. This may provide a higher fill factor and higher performance and also avoid color leakage from the side pixel (or subpixel) when the active area of the pixel (or subpixel) is covered by reflective layers.
Während besondere Ausführungen und Anwendungen der vorliegenden Offenbarung offenbart und beschrieben wurden, ist es so zu verstehen, dass die vorliegende Offenbarung nicht auf die genaue Konstruktion und Zusammensetzungen, die hier beschrieben werden, beschränkt ist und dass verschiedene Abwandlungen, Änderungen und Variationen aus den vorhergehenden Beschreibungen offensichtlich sein können, ohne von dem Erfindungsgedanken und dem Schutzumfang einer Erfindung abzuweichen, wie sie in den anhängigen Patentansprüchen definiert ist.While particular embodiments and applications of the present disclosure have been disclosed and described, it is to be understood that the present disclosure is not limited to the precise construction and compositions described herein and that various modifications, changes and variations of the foregoing descriptions may be apparent without departing from the spirit and scope of an invention as defined in the appended claims.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION
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