TW202226633A - 用於同軸多色led之系統和方法 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種微型多色LED裝置，其包含用於發射各種各樣色彩之兩個或多於兩個LED結構。該兩個或多於兩個LED結構垂直地堆疊以組合來自該兩個或多於兩個LED結構之光。在某些實施例中，每一LED結構連接至一像素驅動器及一共用P電極。該等LED結構透過接合層接合在一起。在某些實施例中，在該裝置中實施反射層以改良LED發射效率。包括微型三色LED裝置的陣列的顯示面板具有高解析度及高照射亮度。

Description

用於同軸多色LED之系統和方法

本發明一般而言係關於發光二極體(LED)顯示裝置，且更特定而言係關於用於以高亮度及微米級像素大小發射不同色彩之LED半導體裝置的系統及製造方法。

隨著近年來迷你LED及微型LED技術之發展，諸如擴增實境(AR)、投影、抬頭顯示器(HUD)、行動裝置顯示器、可穿戴裝置顯示器及車載顯示器等消費型裝置及應用需要具有經改良解析度及亮度之LED面板。舉例而言，整合在一護目鏡內且定位為靠近於佩戴者的眼睛的AR顯示器可具有一手指甲之尺寸同時仍要求HD清晰度(1280×720個像素)或更高。諸多電子裝置針對LED面板需要特定像素大小、毗鄰像素之間的距離、亮度及觀看角度。通常，當嘗試在一小顯示器上達成最大解析度及亮度時，維持解析度要求及亮度要求兩者具有挑戰性。相比之下，在某些情形中，難以同時平衡像素大小及亮度，此乃因其可具有一大致相反關係。舉例而言，為每一像素獲得一高亮度可導致一低解析度。另一選擇係，獲得一高解析度可使亮度降低。

一般而言，至少紅色、綠色及藍色經疊加以再現各種各樣之色彩。在某些例項中，為了在一像素區內包含至少紅色、綠色及藍色，在該像素區內之不同非重疊區帶處製造單獨單色LED。現有技術面臨著在判定毗鄰LED之間的距離時改良每一像素內之有效照射區之挑戰。另一方面，當判定一單個LED照射區時，進一步改良LED面板之總體解析度可係一困難任務，此乃因具有不同色彩之LED必須佔據在單個像素內之其指定區帶。

與薄膜電晶體(TFT)技術組合之主動矩陣液晶顯示器(LCD)及有機發光二極體(OLED)顯示器在現今之商業電子裝置中變得愈來愈受歡迎。此等顯示器廣泛地用於膝上型個人電腦、智慧型電話及個人數位助理中。數百萬個像素共同在一顯示器上形成一影像。TFT用作開關以個別地將每一像素接通及關斷，從而使像素亮或暗，此允許方便且高效地控制每一像素及整個顯示器。

然而，習用LCD顯示器之光效率低，從而導致功耗高且電池操作時間有限。雖然主動矩陣有機發光二極體(AMOLED)顯示面板一般消耗比LCD面板少之功率，但一AMOLED顯示面板仍可係電池操作裝置中之主要功率消耗者。為了延長電池壽命，期望減少顯示面板之功耗。

習用無機半導體發光二極體(LED)已展現優異光效率，此使主動矩陣LED顯示器對於電池操作電子裝置而言係更合意的。驅動器電路系統及發光二極體(LED)之陣列用於控制數百萬個像素，從而在顯示器上呈現影像。可根據各種製造方法來製作單色顯示面板及全色顯示面板兩者。

然而，將數千個或甚至數百萬個微型LED與像素驅動器電路陣列整合在一起係相當具有挑戰性的。已提議各種製造方法。在一種方法中，在一個基板上製造控制電路系統且在一單獨基板上製造LED。將該等LED轉移至一中間基板且移除原始基板。然後，拾取該中間基板上之該等LED且將該等LED一次一個或幾個地放置至具有該控制電路系統之該基板上。然而，此製造程序係低效的、成本高的且不可靠的。另外，不存在用於大規模轉移微型LED之現有製作工具。因此，必須開發新工具。

在另一方法中，將整個LED陣列與其原始基板對準且使用金屬接合將該整個LED陣列接合至控制電路系統。上面製造有LED之基板保留在最終產品中，此可導致光串擾。另外，兩個不同基板之間的熱匹配在接合介面處產生應力，此可導致可靠性問題。此外，與單色顯示面板相比較，多色顯示面板通常需要更多LED及在不同基板材料上生長之不同色彩LED，因此使傳統製作程序甚至更複雜且低效。

如此，將期望為顯示面板提供尤其解決上文所提及缺點之一LED結構。

需要改良習用顯示系統(諸如上文所闡述之彼等顯示系統)且幫助解決該等習用顯示系統之缺點之經改良多色LED設計。特定而言，需要一種可在高效地維持低功耗時同時改良亮度及解析度之LED裝置結構。本文中所闡述之多色LED裝置藉由以下方式整合垂直地堆疊之至少三個微型LED結構：將該至少三個微型LED結構放置於裝置結構之不同層處且利用相同電極之一者來接收控制電流。藉由如本文中所揭示而放置沿著一個軸線對準之至少三個LED結構，系統有效地增強一單個像素區內之光照射效率，且同時改良LED面板之解析度。

間距係指一顯示面板上之毗鄰像素之中心之間的距離。在某些實施例中，該間距可自大約40微米至大約20微米、至大約10微米及/或較佳地至大約5微米或低於5微米不等。已做出諸多努力來減小間距。一單個像素區在判定間距規格時係固定的。

本文中所闡述之多色同軸LED系統使得可能自一單個像素區發射具有不同色彩之一組合之光而無需使用額外區來容納具有不同色彩之LED結構。因此，顯著地減小一單個像素之佔用面積且可改良微型LED面板之解析度。而來自一個微型LED裝置邊界之不同色彩的光之濃度大大增強一單個像素區內之亮度。

與用於微型LED顯示晶片之習用製造程序(其依賴於低效拾放程序或不可靠多基板方法)相比較，本文中所揭示之多色微型LED製造程序有效地增加微型LED裝置製造之效率及可靠性。舉例而言，LED結構可與像素驅動器一起直接接合於基板上而無需引入一中間基板。另外，用於微型LED結構之基板未保留在最終多色裝置中，使得可減少串擾及不匹配。

本文中所闡述之多色微型LED裝置可同時改良亮度及解析度且適合用於現代顯示面板，特別係高清晰度AR裝置及虛擬實境(VR)眼鏡。

在一項實施例中，用於一顯示面板之一單像素多色微型發光二極體(LED)裝置包含：一基板；兩個或多於兩個LED結構層，其包含：一第一LED結構層，其堆疊於該基板之頂部上；及一第二LED結構層，其堆疊於該第一LED結構層之頂部上。在某些例項中，該第一LED結構層與該第二LED結構層彼此實質上橫向重疊以形成組合自該第一LED結構層及該第二LED結構層發射之光的一光路徑。

在某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置之該兩個或多於兩個LED結構層進一步包含：一第三LED結構層，其堆疊於該第二LED結構層之頂部上。在某些例項中，該第三LED結構層與該第一LED結構層及該第二LED結構層實質上橫向重疊以形成另外組合自該第三LED結構層發射之光的光路徑。

在某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置進一步包含：一第一接合層，其位於該基板與該第一LED結構層之間；一第二接合層，其位於該第一LED結構層與該第二LED結構層之間；及一第三接合層，其位於該第二LED結構層與該第三LED結構層之間。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一接合層係大約0.1微米至大約3微米，該第二接合層係大約0.1微米至大約5微米，且該第三接合層係大約0.1微米至大約5微米。在某些實施例中，該第二接合層及該第三接合層係透明的。

在某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置之該基板支撐一像素驅動器，且該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者電連接至該像素驅動器。

在某些實施例中，該像素驅動器包括一薄膜電晶體像素驅動器或一矽CMOS像素驅動器。

在某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置進一步包含：一第一反射層，其位於該基板與該第一LED結構層之間；一第二反射層，其位於該第一LED結構層與該第二LED結構層之間；及一第三反射層，其位於該第二LED結構層與該第三LED結構層之間。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一反射層、該第二反射層及該第三反射層中之至少一者包括一分佈式布拉格反射器(DBR)結構；且該第一反射層、該第二反射層及該第三反射層中之每一者係大約0.1微米至大約5微米。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，自該第一LED結構層發射之第一光傳播穿過該第二LED結構層及該第三LED結構層，且自該第二LED結構層發射之第二光傳播穿過該第三LED結構層。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者包含：一磊晶結構，其在該各別LED結構層內形成一LED；一下部導電層，其電連接至該LED之一底部；及一上部導電層，其電連接至該LED之一頂部。在某些例項中，該下部導電層亦電連接至該像素驅動器且該上部導電層亦電連接至一共同電極。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該磊晶結構選自由以下各項組成之群組之一或多個結構：一III-V族氮化物磊晶結構、一III-V族砷化物磊晶結構、一III-V族磷化物磊晶結構及一III-V族銻化物磊晶結構。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該下部導電層及該上部導電層包括氧化銦錫(ITO)層，且該等ITO層中之每一者係大約0.01微米至1微米。

在某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置進一步包含：一陽極金屬接觸墊，其電連接至該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該下部導電層；一第一陰極金屬接觸墊，其電連接至該第一LED結構層之該上部導電層；一第二陰極金屬接觸墊，其電連接至該第二LED結構層之該上部導電層；及一第三陰極金屬接觸墊，其電連接至該第三LED結構層之該上部導電層。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該等陽極及陰極金屬接觸墊包括選自由以下各項組成之群組之一或多種金屬：鋁、銀、銠、鋅、金、鍺、鎳、鉻、鉑、錫、銅、鎢、氧化銦錫、鈀、銦及鈦。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該磊晶結構係大約0.3微米至大約5微米。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，不同LED結構層之該等LED產生不同波長之光。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，不同LED結構層之該等LED產生不同可見波長之光。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，不同LED結構層之該等LED係紫外線、藍色、綠色、橙色、紅色或紅外線微型LED。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該第一LED結構層形成一紅光LED；該第二LED結構層形成一綠光LED；且該第三LED結構層形成一藍光LED。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置之最長尺寸係大約1微米至大約500微米。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置具有一角錐體之一剖面形狀，該角錐體含有具有最長橫向尺寸之一底部層及具有最短橫向尺寸之頂部層。

在該單像素多色微型LED裝置之某些實施例中，該單像素多色微型LED裝置具有不小於20%之一外部量子效率。

在另一實施例中，一種微型LED顯示晶片包含：一基板，其支撐一像素驅動器陣列；及一單像素多色微型發光二極體(LED)裝置陣列，且每一單像素多色LED裝置包含堆疊於該基板及該等像素驅動器之頂部上之兩個或多於兩個LED結構層，其中一接合層位於毗鄰LED結構層之間，該等LED結構層中之每一者進一步包括形成經組態以產生一單色光之一微型LED的一磊晶結構。在某些例項中，該單像素多色LED陣列電連接至該像素驅動器陣列及共同電極，該兩個或多於兩個LED結構層彼此橫向重疊以形成穿過直接堆疊在一起之該等微型LED之一光傳播路徑，且不同LED結構層之該等微型LED產生不同波長之光。

在該微型LED顯示晶片之某些實施例中，該等共同電極包含用於同一LED結構層內產生同一色彩之所有該等微型LED的一單獨共同電極結構。

在再一實施例中，一種用於製造一顯示面板之一單像素三色微型發光二極體(LED)裝置之方法包含：提供一基板；製造堆疊於該基板之頂部上之一第一LED結構層；製造堆疊於該第一LED結構層之頂部上之一第二LED結構層；及製造堆疊於該第二LED結構層之頂部上之一第三LED結構層。在某些例項中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層彼此實質上橫向重疊以形成組合自該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層發射之光的一光路徑。

在某些實施例中，該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法進一步包含：藉由一第一接合層將該基板及該第一LED結構層接合在一起；藉由一第二接合層將該第一LED結構層及該第二LED結構層接合在一起；及藉由一第三接合層將該第二LED結構層及該第三LED結構層接合在一起。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，該第一接合層包含選自由以下各項組成之群組之一或多個接合結構：Au-Au接合、Au-Sn接合、Au-In接合、Ti-Ti接合及Cu-Cu接合。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，該第二接合層及該第三接合層中之每一者包含選自由以下各項組成之群組之一或多種接合材料：透明塑膠(樹脂)、SiO2、旋塗玻璃(SOG)及接合黏合劑Micro Resist BCL-1200。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，該第一接合層係大約0.1微米至大約3微米，該第二接合層係大約0.1微米至大約5微米，且該第三接合層係大約0.1微米至大約5微米。在某些例項中，該第二接合層及該第三接合層係透明的。

在某些實施例中，該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法進一步包含：在該基板與該第一LED結構層之該接合之前在該第一LED結構層上塗佈一第一反射層；在該第一LED結構層與該第二LED結構層之該接合之前在該第一LED結構層上塗佈一第二反射層；及在該第二LED結構層與該第三LED結構層之該接合之前在該第二LED結構層上塗佈一第三反射層。

在某些實施例中，該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法進一步包含：針對該第一反射層、該第二反射層及該第三反射層中之每一者形成一分佈式布拉格反射器(DBR)結構。在某些實施例中，該第一反射層、該第二反射層及該第三反射層中之每一者係大約0.1微米至大約5微米。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，該基板支撐一像素驅動器且該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者電連接至該像素驅動器。

在某些實施例中，該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法進一步包含：針對包括一磊晶結構之該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者：將該磊晶結構圖案化以在該各別LED結構層內形成一LED；塗佈一下部導電層以電連接至該LED之一底部；及塗佈一上部導電層以電連接至該LED之一頂部。在某些例項中，該下部導電層亦電連接至該像素驅動器且該上部導電層亦電連接至一共同電極。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該磊晶結構選自由以下各項組成之群組之一或多個結構：III-V族氮化物磊晶結構、III-V族砷化物磊晶結構、III-V族磷化物磊晶結構及III-V族銻化物磊晶結構。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中：該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該下部導電層及該上部導電層包括氧化銦錫(ITO)層，且該等ITO層中之每一者係大約0.01微米至1微米。

在某些實施例中，該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法進一步包含：塗佈一陽極金屬接觸墊以電連接至該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該下部導電層；塗佈一第一陰極金屬接觸墊以電連接至該第一LED結構層之該上部導電層；塗佈一第二陰極金屬接觸墊以電連接至該第二LED結構層之該上部導電層；及塗佈一第三陰極金屬接觸墊以電連接至該第三LED結構層之該上部導電層。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該磊晶結構係大約0.3微米至大約5微米。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，不同LED結構層之該等LED產生不同波長之光。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，不同LED結構層之該等LED產生不同可見波長之光。

在該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法之某些實施例中，不同LED結構層之該等LED係紫外線、藍色、綠色、橙色、紅色或紅外線微型LED。

在某些實施例中，該用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法進一步包含：將該第一LED結構層圖案化以形成一紅光LED；將該第二LED結構層圖案化以形成一綠光LED；及將該第三LED結構層圖案化以形成一藍光LED。

本文中所揭示之多色LED裝置及系統之緊湊設計利用光發射LED結構之橫向重疊，藉此改良LED顯示系統之光發射效率、解析度及總體效能。此外，該多色LED顯示系統之該製造可在不使用或保持額外基板之情況下可靠地且高效地形成LED結構圖案。因此，與使用習用LED相比較，實施該等多色LED顯示系統可滿足AR及VR、抬頭顯示器(HUD)、行動裝置顯示器、可穿戴裝置顯示器、高清晰度小投影機及車載顯示器之嚴格顯示要求。

注意，上文所闡述之各種實施例可與本文中所闡述之任何其他實施例組合。說明書中所闡述之特徵及優點並非無所不包的，且特定而言，熟習此項技術者鑒於圖式、說明書及申請專利範圍將明瞭諸多額外特徵及優點。此外，應注意，說明書中所使用之語言原則上已出於易讀性及指導性目的而選擇，且可能並非為描寫或限制發明標的物而選擇。

在本文中闡述眾多細節以便提供對附圖中所圖解說明之實例性實施例之一透徹理解。然而，可在不具有諸多具體細節之情況下實踐某些實施例，且申請專利範圍之範疇僅受申請專利範圍中具體陳述之彼等特徵及態樣限制。此外，未詳盡地闡述眾所周知之程序、組件及材料以便不會不必要地使本文中所闡述之實施例之相關態樣模糊。

圖1係根據某些實施例之一單像素三色同軸LED裝置100之一剖視圖。在某些實施例中，該三色同軸LED裝置包含一基板102。為了方便，「向上」用於意指遠離基板102，「向下」意指朝向基板102，且相應地解釋諸如頂部、底部、上面、下面、下方、底下等其他定向術語。支撐基板102係上面製造有個別驅動器電路104陣列之基板。在某些實施例中，該等驅動器電路亦可位於基板102上面或微型三色LED結構100上面之層中之一者中。每一驅動器電路係一像素驅動器104。在某些例項中，像素驅動器係薄膜電晶體像素驅動器或矽CMOS像素驅動器。在一項實施例中，基板102係一Si基板。在另一實施例中，支撐基板102係一透明基板，舉例而言，一玻璃基板。其他實例性基板包含GaAs、GaP、InP、SiC、ZnO及藍寶石基板。驅動器電路104形成個別像素驅動器以控制個別單像素三色同軸LED裝置100之操作。基板102上之電路系統包含每一個別像素驅動器104之觸點以及一接地觸點。每一微型三色LED結構100亦具有兩種類型之觸點：P電極或陽極，諸如120，其連接至像素驅動器；及N電極或陰極，諸如122、124及126，其連接至接地(亦即，共同電極)。

儘管在本文中用術語「層」闡述某些特徵，但應理解，此等特徵不限於一單個層而是可包含複數個子層。在某一例項中，一「結構」可採取一「層」之形式。

在某些實施例中，包含三個磊晶層108、112及116之三個LED結構形成於一堆疊式結構中，舉例而言，綠色LED磊晶層112直接位於紅色LED磊晶層108之頂部上，且藍色LED磊晶層112直接位於綠色磊晶層112之頂部上。在某些實施例中，自紅色磊晶層108發射之光能夠傳播穿過綠色磊晶層112且然後穿過藍色磊晶層116以自三色LED裝置100發出。在某些實施例中，自綠色磊晶層112發射之光能夠傳播穿過藍色磊晶層116以自三色LED裝置100發出。在某些實施例中，一LED結構包含具有不同組合物之諸多磊晶子層。LED磊晶結構之實例包含III-V族氮化物、III-V族砷化物、III-V族磷化物及III-V族銻化物磊晶結構。微型LED之實例包含基於GaN之UV/藍色/綠色微型LED、基於AlInGaP之紅色/橙色微型LED及基於GaAs或InP之紅外線(IR)微型LED。

在某些實施例中，堆疊式LED結構中之每一者可經個別地控制以產生其個別光。在某些實施例中，由於三色同軸LED裝置100中之所有LED磊晶層之操作而來自頂部LED磊晶層之經組合光可在一小佔用面積內改變一顯示面板上之單個像素之色彩。

在某些實施例中，取決於同軸LED裝置100之設計，包含於同一裝置中之LED結構之所發射色彩不限於紅色、綠色及藍色。舉例而言，適合色彩可選自來自可見色彩範圍中之380 nm至700 nm之一波長之各種各樣不同色彩。在某些實施例中，可實施發射來自不可見範圍之其他色彩(諸如紫外線及紅外線)之LED結構。舉例而言，自底部至頂部之三色選擇可係紅色、綠色及藍色。在另一實施例中，自底部至頂部之三色選擇可係紫外線、橙色及紅外線。在某些實施例中，來自在裝置100之一個層上之LED結構之光之波長必須比來自在當前層之頂部上之一層上之LED結構之波長長。例如，來自底部磊晶層108之光之波長比來自中間磊晶層112之光之波長長，且來自中間磊晶層112之光之波長比來自頂部磊晶層116之光之波長長。在某些實施例中，來自在裝置100之一個層上之LED結構之光之波長必須比來自在當前層之頂部上之一層上之LED結構之波長短。例如，來自底部磊晶層108之光之波長比來自中間磊晶層112之光之波長短，且來自中間磊晶層112之光之波長比來自頂部磊晶層116之光之波長短。

在某些實施例中，一絕緣層128覆蓋三色LED結構之頂部及側壁。在某些實施例中，一P電極120放置於三色LED裝置100之一側上以連接至紅色LED、綠色LED及藍色LED結構。在某些實施例中，單獨N電極經放置以連接至紅色LED、綠色LED及藍色LED結構中之每一者。舉例而言，N電極126連接至包含LED磊晶層108之紅色LED結構。N電極124連接至包含LED磊晶層112之綠色LED結構。N電極122連接至包含LED磊晶層116之藍色LED結構。

在某些實施例中，底部磊晶層108透過一金屬接合層106接合至基板。在某些實施例中，金屬接合層106亦可用作一反射器以反射自上面之LED結構發射之光。在某些實施例中，中間磊晶層112透過一第一透明接合層110接合至底部磊晶層108。在某些實施例中，頂部磊晶層116透過一第二透明接合層114接合至中間磊晶層112。在某些實施例中，該等透明接合層可促進自該等接合層下面之層發射之光通過。

在某些實施例中，反射層形成於該等LED磊晶層之間以改良光發射效率，將在下文對此進行進一步闡述。在某些實施例中，導電透明層形成於該等LED磊晶層之間以改良電導率及透明度。

圖2A係根據某些實施例之用於形成三色同軸LED裝置之一多層結構200之一剖視圖。更具體而言，圖2A圖解說明在用於三色同軸LED裝置之一基板上製造多個層。

圖2A展示支撐像素驅動器204之基板202。在某些實施例中，基板202由矽組成且係大致700微米厚。在一種方法中，在基板202上生長一金屬(接合)層206。金屬(接合)層206可包含歐姆接觸層及金屬接合層。在某些實施例中，金屬(接合)層206之厚度係大約0.1微米至大約3微米。在某些例項中，兩個金屬層包含於金屬(接合)層206中。在一磊晶層210上或在一反射層208 (其緊接地在金屬(接合)層206上面)上沈積該等金屬層中之一者。亦將一對應金屬接合層與像素驅動器204一起沈積於基板202上。在某些實施例中，用於金屬(接合)層206之組合物包含Au-Au接合、Au-Sn接合、Au-In接合、Ti-Ti接合、Cu-Cu接合或其一混合物。舉例而言，若選擇Au-Au接合，則兩個Au層分別需要作為一黏合劑層之一Cr塗層，及作為一反擴散層之一Pt塗層。且該Pt塗層位於該Au層與該Cr層之間。該Cr層及該Pt層定位於兩個經接合Au層之頂部及底部上。在某些實施例中，當兩個Au層之厚度係大約相同時，在一高壓及一高溫下，兩個層上之Au之互相擴散會將兩個層接合在一起。共熔接合、熱壓縮接合及短暫液相(TLP)接合係可使用之實例性技術。

在某些實施例中，透過金屬(接合)層206將磊晶層210與像素驅動器204一起接合於基板202之現有結構之頂部上。在一種方法中，在一單獨基板(稱為磊晶基板)上生長磊晶層210。然後在接合之後(舉例而言)藉由一雷射剝離程序或濕式化學蝕刻來移除磊晶基板，從而留下圖2A中所展示之結構。

在某些實施例中，在接合之前在磊晶層210上塗佈反射層208。反射層208在接合之後位於金屬(接合)層206與磊晶層210之間。在某些例項中，反射層208之厚度係大約0.1微米至大約5微米。在某些實施例中，反射層208包含一分佈式布拉格反射器(DBR)結構。舉例而言，反射層208由具有變化折射率之交替或不同材料之多個層形成。在某些例項中，該DBR結構之每一層邊界導致一光波之一部分反射。反射層208可用於反射某些選定波長，舉例而言，紅光。在某些實施例中，反射層208由多個SiO2層及Ti3O5層製成。藉由分別使SiO2層及Ti3O5層之厚度及數目變化，可形成處於不同波長之光之選擇性反射或透射。在某些實施例中，用於一紅光LED之反射層208包含多個Au層或/及氧化銦錫(ITO)層。

在某些實施例中，用於一紅光LED結構之反射層208對由三色LED裝置之不同層產生之光具有一低吸收率(舉例而言，等於或小於5%)。在某些實施例中，用於一紅光LED結構之反射層208對在當前反射層上面產生之光(舉例而言，紅光、綠光及藍光)具有一高反射率(舉例而言，等於或多於95%)。

在某些實施例中，磊晶層210係用於形成紅色微型LED。一紅色LED磊晶結構之實例包含III-V族氮化物、III-V族砷化物、III-V族磷化物及III-V族銻化物磊晶結構。在某些例項中，在紅色LED磊晶層210內之膜可包含P型GaP層/P型AlGaInP發光層/AlGaInP層/N型AlGaInP層/N型GaAs層。在某些實施例中，P型一般係Mg摻雜的，且N型一般係Si摻雜的。在某些實例中，磊晶層210之厚度係大約0.3微米至大約5微米。

在某些實施例中，一個氧化銦錫(ITO)層212 (一透明導電氧化物)位於磊晶層210上面。在某些實施例中，ITO層212之厚度係大約0.01微米至大約1微米。在某些例項中，在與下一磊晶層之任何接合程序之前，通常藉由汽相沈積(舉例而言，電子束蒸鍍或濺射沈積)在磊晶層210上沈積ITO層212。在某些實例中，ITO層用於維持電極連接之一良好導電性，同時在某些例項中改良LED裝置之光學性質，諸如反射率或透明度。

在某些實施例中，在與下一磊晶層之任何接合程序之前在ITO層212上塗佈一第二反射層214。在某些例項中，反射層214之厚度係大約0.1微米至大約5微米。在某些實施例中，反射層214包含一DBR結構。舉例而言，反射層214由具有變化折射率之交替或不同材料之多個層形成。在某些例項中，該DBR結構之每一層邊界導致一光波之一部分反射。反射層214可用於反射某些選定波長，舉例而言，綠光。在某些實施例中，反射層214由多個SiO2層及Ti3O5層製成。藉由分別使SiO2層及Ti3O5層之厚度及數目變化，可形成處於不同波長之光之選擇性反射或透射。

在一項實例中，表1中所展示之以下DBR結構用於反射來自一綠光LED之綠光：

表1：用於一綠光LED反射層之DBR層結構。

層組合物	層厚度 (以奈米為單位)
SiO2	1000
TiO2	109.54
SiO2	318.48
TiO2	64.95
SiO2	106.07
TiO2	245.76
SiO2	137.08
TiO2	65.14
SiO2	106.77
TiO2	338.95
SiO2	37.27
TiO2	12.41
SiO2	352.18
TiO2	70.83
SiO2	229.25
ITO	20

在某些實施例中，用於一綠光LED結構之反射層214對由三色LED裝置之不同層產生之光具有一低吸收率(舉例而言，等於或小於5%)。在某些實施例中，用於一綠光LED結構之反射層214對在當前反射層上面產生之光(舉例而言，綠光及藍光)具有一高反射率(舉例而言，等於或多於95%)。

在某些實施例中，透過透明接合層216在第一磊晶層210之頂部上接合一第二磊晶層220。在一種方法中，在一單獨基板(稱為磊晶基板)上生長第二磊晶層220。然後在接合之後(舉例而言)藉由一雷射剝離程序或濕式化學蝕刻來移除磊晶基板，從而留下圖2A中所展示之結構。

在某些實施例中，透明接合層216由諸如旋塗玻璃(SOG)、接合黏合劑Micro Resist BCL-1200等透明塑膠(樹脂)或SiO2製成。透明接合層216之厚度係大約0.1微米至大約5微米。

在某些實施例中，第二磊晶層220係用於形成綠色微型LED。一綠色LED磊晶結構之實例包含III-V族氮化物、III-V族砷化物、III-V族磷化物及III-V族銻化物磊晶結構。在某些例項中，綠色LED磊晶層220內之膜可包含P型GaN層/InGaN發光層/N型GaN層。在某些實施例中，P型一般係Mg摻雜的，且N型一般係Si摻雜的。在某些實例中，第二磊晶層220之厚度係大約0.3微米至大約5微米。

在某些實施例中，在接合之前在第二磊晶層220上沈積一ITO層218。ITO層218在接合之後位於透明接合層216與第二磊晶層220之間。在某些實施例中，ITO層218之厚度係大約0.01微米至大約1微米。

在某些實施例中，在與下一磊晶層之任何接合程序之前在第二磊晶層220之頂部上沈積另一ITO層222。在某些實施例中，ITO層218之厚度係大約0.01微米至大約1微米。

在某些實施例中，在與下一磊晶層之任何接合程序之前在ITO層222上塗佈一第三反射層224。在某些例項中，反射層224之厚度係大約0.1微米至大約5微米。在某些實施例中，反射層224包含一DBR結構。舉例而言，反射層224由具有變化折射率之交替或不同材料之多個層形成。在某些例項中，該DBR結構之每一層邊界導致一光波之一部分反射。反射層224可用於反射某些選定波長，舉例而言，藍光。在某些實施例中，反射層224由多個SiO2層及Ti3O5層製成。藉由分別使SiO2層及Ti3O5層之厚度及數目變化，可形成處於不同波長之光之選擇性反射或透射。

在一項實例中，表2中所展示之以下DBR結構用於反射來自一藍光LED之藍光：

表2：用於一藍光LED反射層之DBR層結構。

層組合物	層厚度 (以奈米為單位)
SiO2	1000
SiO2	183.36
TiO2	96
SiO2	84.65
TiO2	51.37
SiO2	332.37
TiO2	79.95
SiO2	423.13
TiO2	52.99
SiO2	35.87
TiO2	235.03
SiO2	253.67
TiO2	64.38
SiO2	336.08
ITO	20

在某些實施例中，用於一藍光LED結構之反射層224對由三色LED裝置之不同層產生之光具有一低吸收率(舉例而言，等於或小於5%)。在某些實施例中，用於一藍光LED結構之反射層224對在當前反射層上面產生之光(舉例而言，藍光)具有一高反射率(舉例而言，等於或多於95%)。

在某些實施例中，透過透明接合層226將一第三磊晶層230接合於第二磊晶層220之頂部上。在一種方法中，在一單獨基板(稱為磊晶基板)上生長第三磊晶層230。然後在接合之後(舉例而言)藉由一雷射剝離程序或濕式化學蝕刻來移除磊晶基板，從而留下圖2A中所展示之結構。

在某些實施例中，透明接合層226由諸如旋塗玻璃(SOG)、接合黏合劑Micro Resist BCL-1200等透明塑膠(樹脂)或SiO2製成。透明接合層226之厚度係大約0.1微米至大約5微米。

在某些實施例中，第三磊晶層230係用於形成藍色微型LED。一藍色LED磊晶結構之實例包含III-V族氮化物、III-V族砷化物、III-V族磷化物及III-V族銻化物磊晶結構。在某些例項中，藍色LED磊晶層230內之膜可包含P型GaN層/InGaN發光層/N型GaN層。在某些實施例中，P型一般係Mg摻雜的，且N型一般係Si摻雜的。在某些實例中，第三磊晶層230之厚度係大約0.3微米至大約5微米。

在某些實施例中，在接合之前在第三磊晶層230上沈積一ITO層228。ITO層228在接合之後位於透明接合層226與第三磊晶層230之間。在某些實施例中，ITO層228之厚度係大約0.01微米至大約1微米。

在某些實施例中，在第三磊晶層230之頂部上沈積另一ITO層232。在某些實施例中，ITO層232之厚度係大約0.01微米至大約1微米。

圖2B係根據某些實施例之在製造程序之後的一三色同軸LED裝置250之一剖視圖。更具體而言，圖2B進一步圖解說明在某些額外製造程序(特別係多層結構200之圖案化)之後的三色同軸LED裝置250。

在某些實施例中，透過乾式蝕刻及濕式蝕刻，形成一三色LED結構且使不同色彩之LED結構之軸線彼此垂直地對準。在某些實施例中，不同色彩之LED結構共用同一軸線。在某些實施例中，不同色彩之LED結構形成一角錐體樣形狀或一梯形剖面形狀，其中底部LED結構之橫向尺寸係最長的且頂部LED結構之橫向尺寸係最短的。每一層與其底下之一層相比較具有一較窄寬度或較小面積。在此例項中，藉由與基板202之表面平行之一平面之尺寸來量測寬度或面積。在某些實施例中，諸如金屬(接合)層206之底部層具有大約1微米至大約500微米之橫向尺寸。一角錐體樣形狀將改良個別LED結構之間及與電極之電子連接，且簡化製造程序。舉例而言，為了便於連接而在每一層中暴露電極連接。

在某些實施例中，當同一層之橫向尺寸變化時，三色LED裝置之一層之一剖面之縱橫比保持實質上相同。舉例而言，當一經圖案化磊晶層之橫向尺寸係5微米時，經圖案化磊晶層之厚度小於一微米。在另一實例中，當同一經圖案化磊晶層之橫向尺寸增加時，同一經圖案化磊晶層之厚度相應地增加以維持相同縱橫比。在某些實施例中，磊晶層及其他層之剖面之縱橫比在厚度/寬度方面小於1/5。

LED裝置之形狀不受限制，且在某些其他實施例中，三色同軸LED裝置之剖面形狀可採取其他形狀之形式，舉例而言，一倒梯形、一半橢圓形、一矩形、一平行四邊形、一三角形或一六邊形等。

在某些實施例中，在形成圖1A中所圖解說明之所有層之後，使用光微影及蝕刻將在第三磊晶層230上面之頂部ITO層232圖案化。在某些例項中，用於形成圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻(舉例而言，電感耦合電漿(ICP)蝕刻)，或利用一ITO蝕刻溶液之濕式蝕刻。在某些實施例中，相同圖案化方法可適用於所有其他ITO層，包含結構200內之ITO層212、218、222、228。

在某些實施例中，使用光微影及蝕刻將藍色LED磊晶層230及綠色LED磊晶層220圖案化。在某些例項中，用於形成圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻，舉例而言，利用Cl2及BCl3蝕刻氣體之電感耦合電漿(ICP)蝕刻。

在某些實施例中，使用光微影及蝕刻將包含216及226之透明接合層圖案化。在某些例項中，用於形成圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻，舉例而言，利用CF4及O2蝕刻氣體之電感耦合電漿(ICP)蝕刻。

在某些實施例中，使用光微影及蝕刻將包含208、214及224之反射層圖案化。在某些例項中，用於形成反射層(特別係DBR層)之圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻，舉例而言，利用CF4及O2蝕刻氣體之電感耦合電漿(ICP)蝕刻或利用Ar氣之離子束蝕刻(IBE)。

在某些實施例中，使用光微影及蝕刻將紅色LED磊晶層210圖案化。在某些例項中，用於形成圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻，舉例而言，利用Cl2及HBr蝕刻氣體之電感耦合電漿(ICP)蝕刻。

在某些實施例中，使用光微影及蝕刻將金屬(接合)層206圖案化。在某些例項中，用於形成圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻，舉例而言，利用Cl2/BCl3/Ar蝕刻氣體之電感耦合電漿(ICP)蝕刻或利用Ar氣之離子束蝕刻(IBE)。

在某些實施例中，在將LED裝置結構圖案化之後，在包含所有經圖案化層之經圖案化LED裝置結構、側壁及經暴露基板之表面上沈積一絕緣層252。在某些實施例中，絕緣層252由SiO2及/或Si3N4製成。在某些實施例中，絕緣層252由TiO2製成。在某些實施例中，在使諸如SOG之一層在一高溫下固化之後藉助類似於SiO2之組合物形成絕緣層252。在某些實施例中，絕緣層252由具有與絕緣層252下方之層類似之一熱係數之一材料製成。

在某些實施例中，使用光微影及蝕刻將絕緣層252圖案化以暴露電極接觸區。在某些例項中，用於形成圖案之蝕刻方法係乾式蝕刻，舉例而言，利用CF4及O2之電感耦合電漿(ICP)蝕刻。

在某些實施例中，在經圖案化LED結構之一適合位置上(諸如在一側上)蒸汽沈積陽極金屬墊254，以覆蓋紅色LED結構、綠色LED結構及藍色LED結構。在某些實施例中，製成陽極金屬墊254以連接至紅色LED磊晶層210之底部金屬(接合)層206、綠色LED磊晶層220之底部導電ITO層218及藍色LED磊晶層230之底部導電ITO層228。陽極金屬墊254亦透過金屬(接合)層206電連接至在基板202上包含像素驅動器204之積體電路。

在某些實施例中，單獨陰極金屬墊經放置以連接至紅色LED磊晶層、綠色LED磊晶層及藍色LED磊晶層中之每一者。舉例而言，在經圖案化LED結構之一側上蒸汽沈積陰極金屬墊256以透過在紅色LED磊晶層210之頂部上之導電ITO層212連接至紅色LED磊晶層210。在某些實施例中，在經圖案化LED結構之一側上蒸汽沈積陰極金屬墊258以透過在綠色LED磊晶層220之頂部上之導電ITO層222連接至綠色LED磊晶層220。在某些實施例中，在經圖案化LED結構之一側上蒸汽沈積陰極金屬墊260以透過在藍色LED磊晶層230之頂部上之導電ITO層232連接至藍色LED磊晶層230。

在某些實施例中，在三色LED裝置內之紅色LED結構之外部量子效率係大約0.5%至5%。在某些實施例中，在三色LED裝置內之綠色LED結構之外部量子效率係大約2%至10%。在某些實施例中，在三色LED裝置內之藍色LED結構之外部量子效率係大約5%至15%。在某些實施例中，當計算除LED結構之外的所有相關層(諸如反射層、接合層、ITO層及絕緣層)之效應時量測每一色彩之LED結構之外部量子效率。

在某些實施例中，三色LED裝置250之外部量子效率係大約20%或高於20%。在某些實施例中，當計算除LED結構層之外的所有層(諸如反射層、接合層、ITO層及絕緣層)之效應時量測多色LED裝置之外部量子效率。

選擇( 例如，使用一成本或效能函數最佳化)三色同軸LED系統250之各種設計態樣以獲得所要LED特性，諸如層之尺寸( 例如，每一層之寬度、長度、高度及剖面面積)、電極之尺寸、兩個或多於兩個LED結構層、接合層、反射層及導電層之大小、形狀、間隔及配置以及積體電路、像素驅動器及電連接之間的組態。基於以上設計態樣而變化之LED特性包含( 例如)大小、材料、成本、製造效率、光發射效率、功耗、方向性、發光強度、發光通量、色彩、光譜及空間輻射圖型。

圖3係圖解說明根據某些實施例之三色LED裝置300之一矩陣之一電路圖。圖3中之電路包含三個像素驅動器302、304及306以及三個三色同軸LED裝置308、310及312。

在某些實施例中，一顯示面板包含複數個像素，諸如數百萬個像素，且每一像素包含一三色LED裝置結構。在某些實施例中，LED裝置結構可係微型LED。微型LED通常具有50微米(um)或更小之一橫向尺寸，且可具有小於10 um且甚至僅僅幾um之橫向尺寸。

在某些實施例中，像素驅動器(舉例而言302)包含若干個電晶體及電容器(圖3中未展示)。該等電晶體包含連接至一電壓供應器之一驅動電晶體，及以其閘極連接至一掃描信號匯流排線而組態之一控制電晶體。該等電容器包含用於在掃描信號正在設定其他像素之時間期間維持驅動電晶體之閘極電壓之一儲存電容器。

在此實例中，三個三色LED裝置中之每一者(舉例而言，308)具有其自身之積體電路(IC)像素驅動器302。可將一單個像素之三色LED裝置308視為並聯連接之具有不同色彩之三個個別LED。舉例而言，在同一三色LED裝置308內之紅色LED 318、綠色LED 316及藍色LED 314經由一共用P電極墊或陽極(諸如圖2B中之金屬墊254)連接至同一IC像素驅動器302。

在某些實施例中，在同一三色LED裝置308內之紅色、綠色及藍色LED中之每一者連接至單獨N電極墊或陰極。舉例而言，紅色LED連接至N電極336，諸如圖2B中之金屬墊256。綠色LED連接至N電極334，諸如圖2B中之金屬墊258。藍色LED連接至N電極332，諸如圖2B中之金屬墊260。

在某些實施例中，來自不同三色LED裝置之所有紅色LED (舉例而言，318、324及330)連接至同一共同N電極336。來自不同三色LED裝置之所有綠色LED (舉例而言，316、322及328)連接至同一共同N電極334。來自不同三色LED裝置之所有藍色LED (舉例而言，314、320及326)連接至同一共同N電極332。使用該等共同電極會簡化製造程序且減小LED裝置之面積，特別係電極之佔用面積。

圖4係展示根據某些實施例之製造一三色同軸LED裝置之一方法400之一流程圖。

可執行與上文在圖1、圖2A、圖2B及圖3中所闡述之實施例對應之方法400之操作(例如，步驟)。

方法400包含提供一基板之一步驟402。在某些實施例中，在該基板中形成一像素驅動器。

方法400亦包含製造堆疊於該基板之頂部上之一第一LED結構層之一步驟404。在某些實施例中，該第一LED結構層包含一第一磊晶結構。在某些實施例中，藉由一第一接合層將該第一LED結構層接合於該基板上。在某些實施例中，在該基板與該第一LED結構層之該接合之前在該第一LED結構層上在面對該基板之側處塗佈一第一反射層。且在某些例項中，該第一反射層在接合之後位於該第一接合層與該第一磊晶結構之間。在某些實施例中，該第一接合層係在該第一LED結構層之底部處之一導電層，且該第一接合層電連接至該像素驅動器及該第一LED結構層之該底部兩者。在某些實施例中，在該第一LED結構層之頂部處塗佈一第一上部導電層以電連接至該第一LED結構層之該頂部及一共同電極。

方法400進一步包含製造堆疊於該第一LED結構層之頂部上之一第二LED結構層之一步驟406。在某些實施例中，該第二LED結構層包含一第二磊晶結構。在某些實施例中，藉由一第二接合層將該第二LED結構接合於該第一LED結構上。在某些實施例中，在該第一LED結構層與該第二LED結構層之該接合之前在該第一LED結構層上在面對該第二LED結構層之側處塗佈一第二反射層。且在某些例項中，該第二反射層在接合之後位於該第一上部導電層與該第二接合層之間。在某些實施例中，在該第二LED結構層之底部處塗佈一第二下部導電層，且該第二下部導電層電連接至該像素驅動器及該第二LED結構層之該底部兩者。在某些實施例中，在該第二LED結構層之頂部處塗佈一第二上部導電層以電連接至該第二LED結構層之該頂部及一共同電極。

方法400進一步包含製造堆疊於該第二LED結構層之頂部上之一第三LED結構層之一步驟408。在某些實施例中，該第三LED結構層包含一第三磊晶結構。在某些實施例中，藉由一第三接合層將該第三LED結構接合於該第二LED結構上。在某些實施例中，在該第二LED結構層與該第三LED結構層之該接合之前在該第二LED結構層上在面對該第三LED結構層之側處塗佈一第三反射層。且在某些例項中，該第三反射層在接合之後位於該第二上部導電層與該第三接合層之間。在某些實施例中，在該第三LED結構層之底部處塗佈一第三下部導電層，且該第三下部導電層電連接至該像素驅動器及該第三LED結構層之該底部兩者。在某些實施例中，在該第三LED結構層之頂部處塗佈一第三上部導電層以電連接至該第三LED結構層之該頂部及一共同電極。

在某些實施例中，該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層彼此實質上橫向重疊以形成組合自該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層發射之光的一光路徑。

方法400進一步包含藉由光微影及蝕刻將自上文所闡述之步驟402至408形成之層中之每一者圖案化以形成直接堆疊在一起之三個LED的一步驟410。

方法400進一步包含在自上文所闡述之步驟402至410形成之經暴露結構上面沈積一絕緣層且蝕刻該絕緣層以用於塗佈電極接觸墊的一步驟412。

方法400進一步包含在自步驟402至412形成之結構之表面上塗佈電極接觸墊之一步驟414。在某些實施例中，塗佈一陽極金屬接觸墊以電連接至該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之下部導電層，及像素驅動。在某些實施例中，塗佈一第一陰極金屬接觸墊以電連接至該第一LED結構層之上部導電層。在某些實施例中，塗佈一第二陰極金屬接觸墊以電連接至該第二LED結構層之上部導電層。在某些實施例中，塗佈一第三陰極金屬接觸墊以電連接至該第三LED結構層之上部導電層。

額外實施例亦包含以上實施例之各種子組，包含在各種實施例中經組合或以其他方式重新組合的圖1、圖2A、圖2B、圖3及圖4中之實施例。

圖5係根據某些實施例之一微型LED顯示面板500之一俯視圖。顯示面板500包含一數據介面510、一控制模組520及一像素區域550。數據介面510接收定義待顯示之影像之數據。此數據之來源及格式將取決於應用而變化。控制模組520接收傳入數據且將其轉換為適合於驅動顯示面板中之像素之一格式。控制模組520可包含：數位邏輯及/或狀態機，其用以自所接收格式轉換為對於像素區域550適當之格式；移位暫存器或其他類型之緩衝器及記憶體，其用以儲存及轉移數據；數位轉類比轉換器及位準移位器；及掃描控制器，其包含計時電路系統。

像素區域550包含一像素陣列。該等像素包含與像素驅動器整合在一起之微型LED，諸如一三色同軸LED 534，舉例而言如上文所闡述。在此實例中，顯示面板500係一色彩RGB顯示面板。其包含紅色、綠色及藍色像素。在每一像素內，由一像素驅動器控制三色同軸LED 534。根據先前所展示之實施例，像素經由一接地墊536與一供應電壓(未展示)及接地進行接觸，且亦與一控制信號進行接觸。儘管圖5中未展示，但三色同軸LED 534之p電極及驅動電晶體之輸出定位於LED 534內，且其藉由接合金屬層(諸如圖2A中之金屬層204)而電連接。根據各種實施例與像素驅動器之閘極進行LED電流驅動信號連接(LED之p電極與像素驅動器之輸出之間)、接地連接(n電極與系統接地之間)、供應電壓Vdd連接(像素驅動器之源與系統Vdd之間)及控制信號連接。

圖5僅係一代表圖。將明瞭其他設計。舉例而言，色彩不必須係紅色、綠色及藍色。其亦不必須配置成列或條帶。作為一項實例，除了圖5中所展示之一正方形像素矩陣之配置，一六邊形像素矩陣配置亦可用於形成顯示面板500。

在某些應用中，一完全可程式化矩形像素陣列係不必要的。亦可使用本文中所闡述之裝置結構形成具有各種形狀及顯示器之其他顯示面板設計。一個類別之實例係特殊應用，包含標牌及汽車。舉例而言，多個像素可配置成一星星或一螺旋線之形狀以形成一顯示面板，且可藉由接通及關斷LED而產生顯示面板上之不同圖案。另一特殊實例係汽車頭燈及智慧照明裝置，其中特定像素分組在一起以形成各種照射圖案且可藉由個別像素驅動器接通或關斷或以其他方式調整每一LED像素群組。

甚至每一像素內之橫向裝置配置可變化。在圖1、圖2A及圖2B中，LED及像素驅動器垂直地配置，亦即，每一LED位於對應像素驅動器電路之頂部上。其他配置亦係可能的。舉例而言，像素驅動器亦可位於LED「後面」、「前面」或「旁邊」。

可製造不同類型之顯示面板。舉例而言，一顯示面板之解析度可通常介於自8×8至3840×2160之範圍內。常見顯示器解析度包含具有320×240解析度及4:3之一縱橫比之QVGA、具有1024×768解析度及4:3之一縱橫比之XGA、具有1280×720解析度及16:9之一縱橫比之D、具有1920×1080解析度及16:9之一縱橫比之FHD、具有3840×2160解析度及16:9之一縱橫比之UHD以及具有4096×2160解析度之4K。亦可存在各種像素大小，範圍介於自亞微米及低於亞微米至10 mm及高於10 mm。總體顯示區域之大小亦可相差很大，範圍介於自小至數十微米或更少之對角線高達數千英吋或更多。

不同應用亦將具有對光學亮度之不同要求。實例性應用包含直視顯示螢幕、用於家用/辦公室投影機及可攜式電子裝置(諸如智慧型電話、膝上型電腦、穿戴式電子裝置、AR及VR眼鏡)之光引擎以及視網膜投影。功耗可自低達視網膜投影機之幾毫瓦至高達大螢幕戶外顯示器、投影機及智慧汽車頭燈之幾千瓦不等。就圖框率而言，由於無機LED之快速回應(納秒)，因此圖框率對於小解析度可係高達KHz或甚至MHz。

額外實施例亦包含以上實施例之各種子集，包含在各種實施例中經組合或以其他方式重新組合的圖1、圖2A、圖2B及圖3至圖5中之實施例。

儘管詳細說明含有諸多特定細節，但此等不應視為限制本發明之範疇，而應僅視為圖解說明本發明之不同實例及態樣。應瞭解，本發明之範疇包含上文未詳細地論述之其他實施例。舉例而言，上文所闡述之方法可應用於將除LED以外之功能裝置與除像素驅動器以外之控制電路系統整合在一起。非LED裝置之實例包含垂直腔表面發射雷射(VCSEL)、光電偵測器、微機電系統(MEMS)、矽光子裝置、功率電子裝置及分佈回饋雷射(DFB)。其他控制電路系統之實例包含電流驅動器、電壓驅動器、跨阻抗放大器及邏輯電路。

對所揭示實施例之前述說明經提供以使得熟習此項技術者能夠做出或使用本文中所闡述之實施例及其變化形式。熟習此項技術者將容易地明瞭此等實施例之各種修改，且在本文中所定義之通用原理可在不背離本文中所揭示之標的物之精神或範疇之情況下應用於其他實施例。因此，本發明並不意欲限於本文中所展示之實施例，而是被賦予與之隨附申請專利範圍以及本文中所揭示之原理及新穎特徵相一致之最寬廣範疇。

可在一電腦程式產品中、使用該電腦程式產品或藉助於電腦程式產品實施本發明之特徵，諸如上面儲存有指令/其中可用於程式化一處理系統以執行本文中所呈現之特徵中之任一者的一(若干)儲存媒體或電腦可讀儲存媒體。該儲存媒體可包含但不限於高速隨機存取記憶體，諸如DRAM、SRAM、DDR RAM或其他隨機存取固態記憶體裝置，且可包含非揮發性記憶體，諸如一或多個磁碟儲存裝置、光碟儲存裝置、快閃記憶體裝置或其他非揮發性固態儲存裝置。記憶體視情況包含位於CPU遠端之一或多個儲存裝置。記憶體或替代地記憶體內之非揮發性記憶體裝置包括一非暫時性電腦可讀儲存媒體。

儲存於任一(何)機器可讀媒體上，本發明之特徵可併入於軟體及/或韌體中以用於控制一處理系統之硬體，且使得一處理系統能夠利用本發明之結果與其他機構互動。此軟體或韌體可包含但不限於應用程式碼、裝置驅動器、作業系統及執行環境/容器。

將理解，儘管本文中可使用術語「第一」、「第二」等來闡述各種元件，但此等元件不應受此等術語限制。此等術語僅用於將一個元件與另一元件區分開。

本文中所使用之術語僅用於闡述特定實施例之目的而並非意欲限制申請專利範圍。如對實施例之說明及隨附申請專利範圍中所使用，除非內容脈絡另外明確指示，否則單數形式「一(a、an)」及「該(the)」亦意欲包含複數形式。亦將理解，如本文中所使用之術語「及/或」係指且囊括相關聯所列物項中之一或多者之任何及所有可能組合。將進一步理解，術語「包括(comprises)」及/或「包括(comprising)」在本說明書中使用時指定存在所陳述特徵、整數、步驟、操作、元件及/或組件，但並不排除存在或添加一或多個其他特徵、整數、步驟、操作、元件、組件及/或其群組。

如本文中所使用，取決於內容脈絡，術語「若…，則…」可解釋為意指「當一所陳述先決條件為真時」或「基於一所陳述先決條件為真」或「回應於判定一所陳述先決條件為真」或「根據一所陳述先決條件為真之一判定」或「回應於偵測到一所陳述先決條件為真」。類似地，取決於內容脈絡，片語「若判定[一所陳述先決條件為真]，則…」或「若[一所陳述先決條件為真]，則…」或「當[一所陳述先決條件為真]時」可解釋為意指「基於判定該所陳述先決條件為真」或「回應於判定該所陳述先決條件為真」或「根據該所陳述先決條件為真之一判定」或「基於偵測到該所陳述先決條件為真」或「回應於偵測到該所陳述先決條件為真」。

出於闡釋之目的，已參考特定實施例闡述了前述說明。然而，說明性論述並不意欲為窮盡性的或將申請專利範圍限制於所揭示之精確形式。鑒於以上教示，諸多修改及變化係可能的。選擇且闡述實施例以便最佳地闡釋操作及實際應用之原理，以藉此使得熟習此項技術者。

100:單像素三色同軸發光二極體裝置/微型三色發光二極體裝置/三色發光二極體裝置/三色同軸發光二極體裝置/同軸發光二極體裝置/裝置 102:基板/支撐基板 104:驅動器電路/像素驅動器 106:金屬接合層 108:磊晶層/紅色發光二極體磊晶層/紅色磊晶層/底部磊晶層/發光二極體磊晶層 110:第一透明接合層 112:磊晶層/綠色發光二極體磊晶層/綠色磊晶層/中間磊晶層/發光二極體磊晶層 114:第二透明接合層 116:磊晶層/藍色磊晶層/頂部磊晶層/發光二極體磊晶層 120:P電極 122:N電極 124:N電極 126:N電極 128:絕緣層 200:多層結構/結構 202:基板 204:像素驅動器 206:金屬層/接合層 208:反射層 210:磊晶層/第一磊晶層/紅色發光二極體磊晶層 212:氧化銦錫層/導電氧化銦錫層 214:第二反射層/反射層 216:透明接合層 218:氧化銦錫層/底部導電氧化銦錫層 220:第二磊晶層/綠色發光二極體磊晶層 222:氧化銦錫層/導電氧化銦錫層 224:第三反射層/反射層 226:透明接合層 228:氧化銦錫層/導電氧化銦錫層 230:第三磊晶層/藍色發光二極體磊晶層 232:氧化銦錫層/頂部氧化銦錫層/導電氧化銦錫層 250:三色同軸發光二極體裝置/三色發光二極體裝置/三色同軸發光二極體系統 252:絕緣層 254:陽極金屬墊/金屬墊 256:陰極金屬墊/金屬墊 258:陰極金屬墊/金屬墊 260:陰極金屬墊/金屬墊 300:三色發光二極體裝置 302:像素驅動器/積體電路像素驅動器 304:像素驅動器 306:像素驅動器 308:三色同軸發光二極體裝置/三色發光二極體裝置 310:三色同軸發光二極體裝置 312:三色同軸發光二極體裝置 314:藍色發光二極體 316:綠色發光二極體 318:紅色發光二極體 320:藍色發光二極體 322:綠色發光二極體 324:紅色發光二極體 326:藍色發光二極體 328:綠色發光二極體 330:紅色發光二極體 332:N電極/共同N電極 334:N電極/共同N電極 336:N電極/共同N電極 400:方法 402:步驟 404:步驟 406:步驟 408:步驟 410:步驟 412:步驟 414:步驟 500:微型發光二極體顯示面板/顯示面板 510:數據介面 520:控制模組 534:三色同軸發光二極體/發光二極體 536:接地墊 550:像素區域

為了可更詳細地理解本發明，可參考各種實施例之特徵進行一更特定說明，在附圖中圖解說明該等實施例中之某些實施例。然而，附圖僅僅圖解說明本發明之相關特徵且因此不被視為限制性的，因為說明可准許其他有效特徵。

圖1係根據某些實施例之一單像素三色同軸LED裝置100之一剖視圖。

圖2A係根據某些實施例之用於形成三色同軸LED裝置之一多層結構200之一剖視圖。

圖2B係根據某些實施例之在製造程序之後的一三色同軸LED裝置250之一剖視圖。

圖3係根據某些實施例圖解說明三色LED裝置300之一矩陣之一電路圖。

圖4係根據某些實施例展示製造一三色同軸LED裝置之一方法400之一流程圖。

圖5係根據某些實施例之一微型LED顯示面板500之一俯視圖。

根據慣例，圖式中所圖解說明之各種特徵可未必按比例繪製。相應地，各種特徵之尺寸可為了清晰而任意地擴大或減小。另外，圖式中之某些圖式可未繪示一給定系統、方法或裝置之組件中之所有組件。最後，相似元件符號可用於在說明書及圖中表示相似特徵。

100:單像素三色同軸發光二極體裝置/微型三色發光二極體裝置/三色發光二極體裝置/三色同軸發光二極體裝置/同軸發光二極體裝置/裝置

102:基板/支撐基板

104:驅動器電路/像素驅動器

106:金屬接合層

108:磊晶層/紅色發光二極體磊晶層/紅色磊晶層/底部磊晶層/發光二極體磊晶層

110:第一透明接合層

112:磊晶層/綠色發光二極體磊晶層/綠色磊晶層/中間磊晶層/發光二極體磊晶層

114:第二透明接合層

116:磊晶層/藍色磊晶層/頂部磊晶層/發光二極體磊晶層

120:P電極

122:N電極

124:N電極

126:N電極

128:絕緣層

Claims (20)

1. 一種用於一顯示面板之單像素多色微型發光二極體(LED)裝置，其包括： 一基板； 兩個或多於兩個LED結構層，其包括： 一第一LED結構層，其堆疊於該基板之頂部上；及 一第二LED結構層，其堆疊於該第一LED結構層之頂部上； 其中該第一LED結構層與該第二LED結構層彼此實質上橫向重疊以形成組合自該第一LED結構層及該第二LED結構層發射之光的一光路徑。
2. 如請求項1之單像素多色微型LED裝置，其中該兩個或多於兩個LED結構層進一步包括： 一第三LED結構層，其堆疊於該第二LED結構層之頂部上， 其中該第三LED結構層與該第一LED結構層及該第二LED結構層實質上橫向重疊以形成另外組合自該第三LED結構層發射之光的該光路徑。
3. 如請求項2之單像素多色微型LED裝置，其進一步包括： 一第一接合層，其位於該基板與該第一LED結構層之間； 一第二接合層，其位於該第一LED結構層與該第二LED結構層之間；及 一第三接合層，其位於該第二LED結構層與該第三LED結構層之間。
4. 如請求項3之單像素多色微型LED裝置，其中： 該第一接合層係大約0.1微米至大約3微米， 該第二接合層係大約0.1微米至大約5微米，且 該第三接合層係大約0.1微米至大約5微米， 其中該第二接合層及該第三接合層係透明的。
5. 如請求項2之單像素多色微型LED裝置，其中： 該基板支撐一像素驅動器且該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者電連接至該像素驅動器。
6. 如請求項5之單像素多色微型LED裝置，其中該像素驅動器包括一薄膜電晶體像素驅動器或一矽CMOS像素驅動器。
7. 如請求項2之單像素多色微型LED裝置，其進一步包括： 一第一反射層，其位於該基板與該第一LED結構層之間； 一第二反射層，其位於該第一LED結構層與該第二LED結構層之間；及 一第三反射層，其位於該第二LED結構層與該第三LED結構層之間。
8. 如請求項7之單像素多色微型LED裝置，其中： 該第一反射層、該第二反射層及該第三反射層中之至少一者包括一分佈式布拉格反射器(DBR)結構；且 該第一反射層、該第二反射層及該第三反射層中之每一者係大約0.1微米至大約5微米。
9. 如請求項2之單像素多色微型LED裝置，其中： 自該第一LED結構層發射之第一光傳播穿過該第二LED結構層及該第三LED結構層，且 自該第二LED結構層發射之第二光傳播穿過該第三LED結構層。
10. 如請求項5之單像素多色微型LED裝置，其中該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者包括： 一磊晶結構，其在該各別LED結構層內形成一LED； 一下部導電層，其電連接至該LED之一底部；及 一上部導電層，其電連接至該LED之一頂部； 其中該下部導電層亦電連接至該像素驅動器且該上部導電層亦電連接至一共同電極。
11. 如請求項10之單像素多色微型LED裝置，其中該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該磊晶結構選自由以下各項組成之群組之一或多個結構：一III-V族氮化物磊晶結構、一III-V族砷化物磊晶結構、一III-V族磷化物磊晶結構及一III-V族銻化物磊晶結構。
12. 如請求項10之單像素多色微型LED裝置，其中： 該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該下部導電層及該上部導電層包括氧化銦錫(ITO)層，且該等ITO層中之每一者係大約0.01微米至1微米。
13. 如請求項10之單像素多色微型LED裝置，其進一步包括： 一陽極金屬接觸墊，其電連接至該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該下部導電層； 一第一陰極金屬接觸墊，其電連接至該第一LED結構層之該上部導電層； 一第二陰極金屬接觸墊，其電連接至該第二LED結構層之該上部導電層；及 一第三陰極金屬接觸墊，其電連接至該第三LED結構層之該上部導電層。
14. 如請求項10之單像素多色微型LED裝置，其中該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層中之每一者之該磊晶結構係大約0.3微米至大約5微米。
15. 如請求項10之單像素多色微型LED裝置，其中不同LED結構層之該等LED產生不同波長之光。
16. 如請求項2之單像素多色微型LED裝置，其中： 該第一LED結構層形成一紅光LED； 該第二LED結構層形成一綠光LED；且 該第三LED結構層形成一藍光LED。
17. 一種微型LED顯示晶片，其包括： 一基板，其支撐一像素驅動器陣列；及 一單像素多色微型發光二極體(LED)裝置陣列，每一單像素多色LED裝置包括： 堆疊於該基板及該等像素驅動器之頂部上之兩個或多於兩個LED結構層，其中一接合層位於毗鄰LED結構層之間，該等LED結構層中之每一者進一步包括形成經組態以產生一單色光之一微型LED的一磊晶結構， 其中： 該單像素多色LED陣列電連接至該像素驅動器陣列及共同電極， 該兩個或多於兩個LED結構層彼此橫向重疊以形成穿過直接堆疊在一起之該等微型LED之一光傳播路徑，且， 不同LED結構層之該等微型LED產生不同波長之光。
18. 如請求項17之微型LED顯示晶片，其中該等共同電極包括用於同一LED結構層內產生同一色彩之所有該等微型LED的一單獨共同電極結構。
19. 一種用於製造一顯示面板之一單像素三色微型發光二極體(LED)裝置之方法，其包括： 提供一基板； 製造堆疊於該基板之頂部上之一第一LED結構層； 製造堆疊於該第一LED結構層之頂部上之一第二LED結構層；及 製造堆疊於該第二LED結構層之頂部上之一第三LED結構層； 其中該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層彼此實質上橫向重疊以形成組合自該第一LED結構層、該第二LED結構層及該第三LED結構層發射之光的一光路徑。
20. 如請求項19之用於製造該單像素三色微型LED裝置之方法，其進一步包括： 藉由一第一接合層將該基板及該第一LED結構層接合在一起； 藉由一第二接合層將該第一LED結構層及該第二LED結構層接合在一起；及 藉由一第三接合層將該第二LED結構層及該第三LED結構層接合在一起。

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