WO2024140157A1 - 一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板 - Google Patents

一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板

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WO2024140157A1
WO2024140157A1 PCT/CN2023/138093 CN2023138093W WO2024140157A1 WO 2024140157 A1 WO2024140157 A1 WO 2024140157A1 CN 2023138093 W CN2023138093 W CN 2023138093W WO 2024140157 A1 WO2024140157 A1 WO 2024140157A1
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郭伟杰
陈灿彬
高玉琳
吕毅军
陈忠
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厦门大学
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本申请提出了一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板，包括：基板和键合在基板上的多个显示像素单元，每个显示像素单元包括相互分立的一个驱动芯片和若干个Micro-LED芯片，基板的第一表面和第二表面分别设置有用于连接显示像素单元的第一金属布线和第二金属布线，且第一金属布线的一部分和第二金属布线的一部分通过开设在基板上的若干导电过孔实现导通，第一金属布线和/或第二金属布线包括正极总线和负极总线，并且驱动芯片与至少一个总线分别被设置在基板的不同表面上。通过该方案，可以便于实现将分立的驱动芯片与Micro-LED芯片一同通过巨量转移的方式键合至线路基板上，形成显示像素阵列，实现Micro-LED芯片的大电流驱动，同时实现驱动芯片与Micro-LED芯片的一对多集成驱动。

Description

一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板
相关申请
本申请要求在2022年12月28日提交的申请号为2022116925774的中国专利申请《一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板》的优先权，该申请的全部内容以引用的方式结合到本文中。
技术领域
本申请涉及LED显示技术领域，具体涉及一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板。
背景技术
Micro-LED显示是极具竞争力的下一代显示技术。全彩化显示是显示产品的必备性能，液晶显示采用与每个像素点对应的彩色滤光片，将背光源发出的白光转化成红绿蓝(RGB)三基色的单色光，实现全彩化显示；OLED显示的每个像素分别采用RGB三基色的发光材料，从而实现自发光的全彩化显示。无论采用上述哪一种全彩化显示技术路线，均需要对阵列化排布的Micro-LED芯片进行单颗可寻址的驱动。
Micro-LED芯片阵列中的每颗芯片均与驱动基板上对应的可寻址驱动单元实现电连接，才能保证每个像素单元的Micro-LED芯片都能独立地被驱动。现有技术主要的驱动基板包括，印刷电路板(Printed Circuit Board,PCB)、薄膜晶体管(Thin Film Transistor，TFT)基板、互补金属氧化物半导体(Complementary Metal Oxide Semiconductor，CMOS)基板等。CMOS基板可实现的分辨率最高，但是基板尺寸小、成本高，仅能应用于AR显示等小尺寸的微型LED显示屏。PCB基板具有设计灵活、可双面布线的优势，但是现有的PCB基板难以集成寻址电路，像素间距较大，主要应用于较低分辨率的Micro-LED显示。TFT基板自带寻址电路单元，通常采用2T1C架构的驱动电路，可以让每个像素单元的Micro-LED芯片均实现独立寻址的主动式驱动，不足之处在于：(1)2T1C阵列中的TFT存在I-V特性不均匀的问题，为了实现Vth补偿，通常需要采用4T2C甚至6T2C， 驱动变得较为复杂；申请号为202111102022.5、202111093965.6、202110534241.4、202110357172.4等中国专利，采用分立式的晶体管与Micro-LED芯片集成，形成了显示像素阵列，分立式的晶体管可以进行Vth分选，从而规避该问题；(2)只能单面走线，宽线宽与高分辨率之间相互矛盾，走线的横截面有限，供给Micro-LED芯片的电流有限，Micro-LED显示亮度受到局限。
发明内容
为了克服现有技术中的上述缺陷，本申请提出了一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示装置，能够实现Micro-LED芯片的大电流驱动，同时实现驱动芯片与Micro-LED芯片的一对多集成驱动。
根据本申请的第一方面，提出了一种集成式Micro-LED显示器件，包括：基板和键合在基板上的多个显示像素单元，每个显示像素单元包括相互分立的一个驱动芯片和若干个Micro-LED芯片，基板的第一表面设置有用于连接显示像素单元的第一金属布线，基板的第二表面设置有用于连接显示像素单元的第二金属布线，且第一金属布线的一部分和第二金属布线的一部分通过开设在基板上的若干导电过孔实现导通，第一金属布线和/或第二金属布线包括正极总线和负极总线，驱动芯片和若干Micro-LED芯片均为倒装结构芯片并且电气连接在正极总线和负极总线之间，并且驱动芯片与至少一个总线分别被设置在基板的不同表面上。
上述方案公开的显示器件可以将分立的驱动芯片与Micro-LED芯片一同通过巨量转移的方式键合至线路基板上，形成显示像素阵列，实现Micro-LED芯片的大电流驱动，同时实现驱动芯片与Micro-LED芯片的一对多集成驱动。
进一步地，第一金属布线包括GND引线、VCC引线和对应于若干Micro-LED芯片的若干第一LED引线，GND引线与负极总线连接，VCC引线与正极总线连接。
进一步地，驱动芯片设置有VCC引脚、GND引脚和对应于若干Micro-LED芯片的若干LED引脚，VCC引脚与VCC引线电导通，GND引脚与GND引线电导通。
进一步地，若干Micro-LED芯片均设置有正极引脚和负极引脚，若干正极引脚均与VCC引线电导通，若干负极引脚与对应的若干第一LED引线电导通，若干LED引脚分别与对应的若干第一LED引线电导通，使显示像素单元内的若干Micro-LED芯片上流经的 电流均从显示像素单元内的驱动芯片流过。
进一步地，驱动芯片设置在基板的第一表面，正极总线和负极总线均设置于基板的第二表面。
进一步地，若干Micro-LED芯片设置在基板的第一表面。此时，供电回路与器件分处基板两侧表面，空间上分离，使供电电流回路能够有较宽的布线以通过较大电流，从而提高了供电电流。
进一步地，若干Micro-LED芯片和驱动芯片分别位于正极总线和负极总线正上方。该设计有利于器件散热，通过基板的纵向传热，可以将芯片产生的热量传导至正极总线和负极总线的金属线路上，再借助金属线路自身高热导率的特点实现向外传热。
进一步地，属于同一显示像素单元内的若干Micro-LED芯片被排列成一行并且排列方向平行于属于该显示像素单元的驱动芯片的一条边。此时，同一行的相邻两个显示像素单元之间，驱动芯片遮挡了横向光传播，从而减少相邻显示像素单元的Micro-LED芯片之间的横向光串扰。
进一步地，负极总线被布置于基板的第一表面，正极总线被设置于基板的第二表面。
进一步地，属于同一显示像素单元的驱动芯片和若干Micro-LED芯片分别被设置在基板的同一区域的不同表面。
进一步地，驱动芯片和用于连接该驱动芯片的正极总线被设置在基板的同一表面上并且在垂直于基板的方向上堆叠设置。
进一步地，用于连接该驱动芯片的所述负极总线设置在所述基板的另一表面上并且与所述驱动芯片在垂直于所述基板的方向上堆叠设置。通过将负极总线与驱动芯片在纵向空间上堆叠，可以换取横向空间上显示像素单元尺寸的减小。
进一步地，负极总线与正极总线的延伸方向相互垂直。从而，Micro-LED芯片与金属布线可以在基板的上下两侧纵向堆叠，从而缩小显示像素单元的布线所占面积，缩小像素尺寸，提高像素分辨率，同时提高透明显示的透光区域占比提高透光率。
进一步地，属于同一显示像素单元的驱动芯片和若干Micro-LED芯片在垂直于所述基板的方向上堆叠设置。
进一步地，Micro-LED芯片为包括蓝色、绿色和红色Micro-LED芯片的三基色Micro-LED芯片组合，或者为蓝色Micro-LED芯片、涂覆红光荧光材料的蓝色Micro-LED芯片和涂覆绿光荧光材料的蓝色Micro-LED芯片的组合。
进一步地，属于同一显示像素单元的若干Micro-LED芯片中的部分或全部固定于同一承载衬底上以形成多合一Micro-LED芯片，并且通过同一承载衬底被键合到基板上。将多个Micro-LED芯片一次性健合，可以实现高效率的制造。
进一步地，多合一Micro-LED芯片中设置有岛状发光结构，岛状发光结构为圆柱体或环形柱体。通过不同直径的纳米柱或纳米环结构实现不同波长的发光。
进一步地，单个显示像素单元具有4个Micro-LED芯片。
进一步地，4个Micro-LED芯片中的两个均发红光，其余两个分别发蓝光和绿光。
进一步地，4个Micro-LED芯片分别发红光、蓝光、绿光和白光。
进一步地，若干Micro-LED芯片封装为MiP(Micro-LED in Package)封装件。制造时，可以对MiP封装件进行光电参数的测量与分档，使显示屏内像素单元相互之间的光电参数能够具有较高的一致性，确保实现高品质显示效果。
进一步地，在MiP封装件、显示像素单元和/或基板的上方和/或下方覆盖光学胶层进行密封保护。光学胶层可为器件与线路提供必要的保护，避免制造过程中的损坏。
进一步地，采用遮光胶层覆盖驱动芯片表面以进行遮光处理。
进一步地，基板为透明的。从而使显示器件内的非布线区域透光，实现高分辨率的透明显示。
进一步地，以设置Micro-LED的平面为正面，在背侧对称设置若干Micro-LED以实现双面显示。
进一步地，采用同一驱动芯片对两侧的Micro-LED进行驱动。共用同一颗驱动IC可实现了显示屏双面画面的同步的高分辨率显示。
进一步地，多个显示像素单元阵列排布，设置于同一行的显示像素单元的驱动芯片首尾串联形成电连接。
第二方面，本申请提出一种显示面板，包括如第一方面所述的任一集成式Micro-LED显示器件。
本申请提出了一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板。该Micro-LED显示器件将分立的驱动芯片与Micro-LED芯片集成设计，综合互补了PCB基板与TFT基板的优势，制造时，驱动芯片与Micro-LED芯片可以一同通过巨量转移的方式键合至线路基板上，形成像素阵列，同时实现分立集成与高供电电流，实现高性能的Micro-LED显示效果。
附图说明
附图图示了实施例并且与描述一起用于解释本申请的原理。附图的元件不一定是相互按照比例的。同样的附图标记指代对应的类似部件。
图1为本发明第一实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图2为本发明第一实施例中的集成式Micro-LED显示器件的第一表面局部示意图；
图3为本发明第一实施例中的集成式Micro-LED显示器件的线路与焊接引脚示意图；
图4为本发明第一实施例中的集成式Micro-LED显示器件的第二表面局部示意图；
图5为本发明第一实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图6为本发明第二实施例中的集成式Micro-LED显示器件第一表面局部示意图；
图7为本发明第二实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图8为本发明第三实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图9为本发明第三实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图10为本发明第五实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图11为本发明第六实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图12为本发明第六实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图13为本发明第七实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图14为本发明第七实施例中的多合一Micro-LED芯片的结构示意图；
图15为本发明第八实施例中的多合一Micro-LED芯片的结构示意图；
图16为本发明第九实施例中的多合一Micro-LED芯片的结构示意图；
图17为本发明第十实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图18为本发明第十一实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图19为本发明第十二实施例中的集成式Micro-LED显示器件的结构示意图；
图20为本发明第十三实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图21为本发明第十四实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图22为本发明第十五实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图23为本发明第十六实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图；
图24为本发明第十七实施例中的集成式Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图。
具体实施方式
以下描述本申请的示例以更好地理解本申请，通过以下的详细描述可以认识到其它实施例和实施例的很多预期优点。需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括......”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
【实施例1】
图1为本实施例中的Micro-LED显示器件的结构示意图。该集成式Micro-LED显示器件的显示像素单元包括分立的驱动芯片1和3个Micro-LED芯片，即第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3和第三Micro-LED芯片4，驱动芯片1对第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3和第三Micro-LED芯片4进行驱动。本实施例中，驱动芯片1与3个Micro-LED芯片均设置在基板5的上表面。驱动芯片1与3个Micro-LED芯片均为倒装结构芯片，其焊接引脚位于自身的下表面，从而能够与基板5表面的焊盘进行回流焊接或者共晶键合。
基板5除了用于芯片的焊接承载，还参与芯片间的互联通电。基板5的两个表面分别设置有第一金属布线和第二金属布线，第一金属布线设置于基板5的上表面，包括第一输入引线61、第一输出引线62、第一GND引线63、第一LED引线64、VCC引线65；第二金属布线设置于基板5的下表面，包括负极总线71和正极总线72，负极总线71和正极总线72分别通过第一导电过孔81和第二导电过孔82连接到第一金属布线，形成供电电流回路。第一LED引线64设置有3个，分别与第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4相对应。所有第一GND引线63均通过第一导电过孔81穿过基板5实现与负极总线71的电导通，所有VCC引线65均通过第二导电过孔82穿过基板5实现与正极总线72的电导通。
本实施例中，正极总线72和负极总线71均设置于基板5的下表面，驱动芯片1与 3个Micro-LED芯片均设置于基板5的上表面，从而实现了供电回路与器件之间的空间分离，使得供电电流回路能够有较宽的布线，可以通过较大电流，提高了供电电流。
图2为本实施例中Micro-LED显示器件的第一表面局部示意图，图3为本实施例中Micro-LED显示器件的线路与焊接引脚示意图，图4为本实施例中Micro-LED显示器件的第二表面局部示意图。驱动芯片1设置有VCC引脚11、GND引脚12、输入引脚13、输出引脚14、LED引脚15，LED引脚设置有3个。VCC引脚11焊接至VCC引线65，GND引脚12焊接至第一GND引线63。显示像素阵列中，同一列的所有显示像素单元共用同一负极总线71和同一正极总线72。
Micro-LED芯片设置有正极引脚21和负极引脚22，Micro-LED芯片的正极引脚21均焊接至VCC引线65，Micro-LED芯片的负极引脚22分别焊接至与其相对应的第一LED引线64。驱动芯片1的3个LED引脚分别焊接至与其相对应的第一LED引线64。从而，每个显示像素单元中，从该显示像素单元内所有Micro-LED芯片上流经的电流，均从该显示像素单元内的驱动芯片1流过。
多个显示像素单元阵列排布为显示像素阵列。显示像素阵列中，同一行的所有显示像素单元中的驱动芯片1，通过第一输出引线62首尾相接串联连接。第一输出引线62的一端焊接同一行的前一个显示像素单元中驱动芯片1的输出引脚14，第一输出引线62的另一端焊接同一行的后一个显示像素单元中驱动芯片1的输入引脚13。位于每一行中第一个显示像素单元中的驱动芯片1，输入引脚13焊接至第一输入引线61，输出引脚14焊接至第一输出引线62的一端，第一输出引线62的另一端则焊接同一行的下一个显示像素单元中驱动芯片1的输入引脚13。
每个显示像素单元中，第一Micro-LED芯片2、Micro-LED芯片3、Micro-LED芯片4均为长方形，第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4的长边相互平行。Micro-LED芯片的排列方向平行于驱动芯片1的一条边。
图5为本实施例中Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图，其中箭头指示了横向光的传播方向。本实施例中驱动芯片和Micro-LED的排布方式使得显示像素阵列中同一行的相邻两个显示像素单元之间的横向光传播被驱动芯片1遮挡，从而杜绝了相邻显示像素单元的Micro-LED芯片之间的横向光串扰。从图5中还可以看到，本实施例中，驱动芯片1与Micro-LED芯片分别在正极总线72和负极总线71的正上方，能够通过基板5的纵向传热将其产生的热量传导至正极总线72和负极总线71的金属线路上，再借助金 属线路自身高热导率的特点实现向外传热。
本实施例中，Micro-LED芯片的发光结构具体为，第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3均设置有第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层，多量子阱发光层设置于第一半导体层与第二半导体层之间，第一半导体层中包含有一层为n型掺杂的GaN，第一半导体层中还包含有缓冲层，多量子阱发光层由化学通式为AlxInyGazN(其中，x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的两种组分不同、厚度在纳米级的半导体层交替堆叠而成，第二半导体层中包含有一层为p型掺杂的GaN，第二半导体层中含包含有电子阻挡层。第二Micro-LED芯片3发光光谱为蓝光波段，发光光谱的典型峰值波长为467nm。第一Micro-LED芯片2发光光谱为绿光波段，发光光谱的典型峰值波长为532nm。第三Micro-LED芯片4设置有第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层，多量子阱发光层设置于第一半导体层与第二半导体层之间，第一半导体层中至少包含有一层为p型掺杂的AlGaAs，多量子阱发光层由化学通式为AlxGayInzP(其中，x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的两种组分不同、厚度在纳米级的半导体层交替堆叠而成，第二半导体层中至少包含有一层为n型掺杂的AlGaAs。第三Micro-LED芯片4发光光谱为红光波段，发光光谱的典型峰值波长为625nm。
本发明对不同发光结构的多个Micro-LED芯片的排布顺序并不限制，本实施例中，如图1所示，第二Micro-LED芯片3位于第一Micro-LED芯片2与第三Micro-LED芯片4之间。根据显示像素单元内Micro-LED芯片排布的需要，可以采用第一Micro-LED芯片2位于第二Micro-LED芯片3与第三Micro-LED芯片4之间，或者第三Micro-LED芯片4之间位于第一Micro-LED芯片2与第二Micro-LED芯片3之间等不同的排布顺序。
【实施例2】
图6为本实施例中Micro-LED显示器件的第一表面局部示意图，图7为本实施例中Micro-LED显示器件的纵向剖面示意图。本实施例中，驱动芯片1的GND引脚12焊接至负极总线71。第二金属布线还包括第二输出引线73、第二LED引线74、第二输入引线75。第二输出引线73通过一个导电过孔与第一输出引线62相导通。驱动芯片1的3个LED引脚15分别焊接至与其相对应的第二LED引线74，第二LED引线74分别通过一个导电过孔与第一LED引线64相导通。驱动芯片1的输出引脚14焊接至第二输出引线73，第二输出引线73通过一个导电过孔与第一输出引线62的一端相导通，第一输出引线62的另一端作为同一行的后一个显示像素单元中的第一输入引线61，第一输入引 线61通过一个导电过孔与第二输入引线75相导通，驱动芯片1的输入引脚13焊接至第二输入引线75。
与实施例1的显示器件区别主要在于，本实施例中，驱动芯片1设置在基板5的下表面，3个Micro-LED芯片，即所述第一Micro-LED芯片2、所述第二Micro-LED芯片3、所述第三Micro-LED芯片4均设置在基板5的上表面，从而够缩小每个显示像素单元内，驱动芯片1与第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4之间的横向间距。通过纵向空间分离，换取横向间距缩小，进而缩小了显示像素单元的横向尺寸。
【实施例3】
图8为本实施例中显示器件的结构示意图，图9为本实施例中显示器件的纵向剖面示意图。本实施例中，设置于基板5的上表面的第一金属布线还包括负极总线71，正极总线72仍然设置于基板5的下表面。
在显示像素阵列中，VCC引线65均通过第二导电通孔82穿过基板5实现与正极总线72导通。
驱动芯片1设置有VCC引脚11、GND引脚12、输入引脚13、输出引脚14、3个LED引脚15。VCC引脚11焊接至正极总线72。显示像素阵列中，同一列的所有显示像素单元共用同一负极总线71和同一正极总线72。
Micro-LED芯片设置有正极引脚21和负极引脚22，Micro-LED芯片的正极引脚21均焊接至VCC引线65，Micro-LED芯片的负极引脚22分别焊接至与其相对应的LED引线64。第二表面金属布线设置有第二输出引线、第二LED引线、第二输入引线75、第二GND引线，第二LED引线设置有3个，分别与第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4相对应。第二输出引线73通过一个导电过孔与第一输出引线62相导通。驱动芯片1的3个LED引脚15分别焊接至与其相对应的第二LED引线74，下表面LED引线74分别通过一个金属过孔与LED引线64相导通。第二GND引线通过一个金属过孔81与负极总线71相导通。驱动芯片1的GND引脚焊接至第二GND引线。
显示像素阵列中，同一行的所有显示像素单元中的驱动芯片1，通过输出引线62首尾相接串联连接。驱动芯片1的输出引脚14焊接至第二输出引线73，第二输出引线73通过一个导电过孔与第一输出引线62的一端相导通，第一输出引线62的另一端作为 同一行的后一个显示像素单元中的第一输入引线61，第一输入引线61通过导电过孔与第二输入引线75相导通，驱动芯片1的输入引脚13焊接至第二输入引线75。
其余布线与实施例2所示的显示器件相同。
本实施例中，在垂直于基板的方向上，负极总线71在驱动芯片1的纵向上方，二者堆叠设置，从而缩小了显示像素单元的横向尺寸。
【实施例4】
本实施例中的显示器件实施例1的主要区别在于Micro-LED芯片的发光结构。本实施例采用蓝光Micro-LED芯片阵列结合红光和绿光荧光转换实现全彩化显示。其中，第一Micro-LED芯片、第二Micro-LED芯片和第三Micro-LED芯片均相同。第一Micro-LED芯片、第二Micro-LED芯片、第三Micro-LED芯片均设置有第一半导体层、多量子阱发光层、第二半导体层，多量子阱发光层设置于第一半导体层与第二半导体层之间，第一半导体层中包含有一层为n型掺杂的GaN，第一半导体层中还包含有缓冲层，多量子阱发光层由化学通式为AlxInyGazN(其中，x+y+z＝1，0≤x≤1，0≤y≤1，0≤z≤1)的两种组分不同、厚度在纳米级的半导体层交替堆叠而成，第二半导体层中包含有一层为p型掺杂的GaN，第二半导体层中含包含有电子阻挡层。第一Micro-LED芯片、第二Micro-LED芯片、第三Micro-LED芯片发光光谱均为蓝光波段，发光光谱的典型峰值波长为467nm。
使用红色和绿色荧光材料转换蓝光，红色和绿色荧光材料包括但不限于量子点、纳米晶发光材料、稀土离子掺杂荧光粉、锰离子掺杂荧光粉。具体地：
第一Micro-LED芯片的上方还设置有第一荧光转换层。第一荧光转换层在蓝光激发下能发出绿光，从而将从第一Micro-LED芯片的上方出射的光转换为绿光。第一荧光转换层包含有第一发光颗粒，第一发光颗粒的组成包括量子点或稀土离子掺杂的发光材料，其中量子点选自InP量子点、CdSe量子点、CdSe/ZnS核壳结构量子点、钙钛矿结构CsPbX3(X＝Cl，Br，I)量子点中的任意一种或多种，稀土离子掺杂的发光材料包括Eu2+掺杂β-Sialon、Eu2+掺杂Li2CaSiO4中的一种或多种。
第三Micro-LED芯片的上方还设置有第二荧光转换层。第二荧光转换层在蓝光激发下能发出红光，从而将从第三Micro-LED芯片的上方出射的光转换为红光。第二荧光转换层包含有第二发光颗粒，第二发光颗粒的组成包括量子点、稀土离子掺杂的发光材料或氟化物荧光粉，其中量子点选自InP量子点、CdSe量子点、CdSe/ZnS核壳结构量子点、 钙钛矿结构CsPbX3(X＝Cl，Br，I)量子点中的任意一种，稀土离子掺杂的发光材料包括稀土离子Eu2+掺杂CaAlSiN3、Eu2+掺杂Ca0.8Li0.2Al0.8Si1.2N3、Eu2+掺杂(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu2+以及Pr3+掺杂YAG中的任意一种；氟化物荧光粉包括Mn4+掺杂K2SiF6荧光粉、Mn4+掺杂K2GeF6荧光粉、Mn4+掺杂K2TiF6荧光粉中的任意一种。
【实施例5】
图10为本实施例中显示器件的结构示意图，与实施例3的显示器件的主要区别在于，本实施例中负极总线71和正极总线72在空间上相互垂直，从而，可以将Micro-LED芯片与正极总线72之间的水平间距缩小，从而缩小像素单元布线所占面积，通过缩小像素尺寸提高像素分辨率，或者提高透明显示的透光区域占比提高透光率。
【实施例6】
图11为本实施例中显示器件的结构示意图，图12为本实施例中显示器件的纵向剖面示意图。区别于实施例3，本实施例中，驱动芯片1设置于第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4的纵向下方，通过驱动芯片1与Micro-LED芯片之间的纵向堆叠，实现了显示像素单元的横向尺寸的缩小，从而能够最大化地提高显示屏的分辨率，实现超高分辨率的显示。
【实施例7】
图13为本实施例中显示器件的结构示意图，图14为本实施例中多合一Micro-LED芯片9的结构示意图。本实施例中，第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4设置于同一承载基板91上，组成多合一Micro-LED芯片9。第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4沿着多合一Micro-LED芯片9的长边方向依次排列。
通过使用多合一Micro-LED芯片，一次键合即可将第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4一起完成键合，实现高效率的制造。
【实施例8】
图15为本实施例中多合一Micro-LED芯片的结构示意图。与实施例7的区别主要在于，本实施例中，每个Micro-LED芯片均设置有(图15中仅在第三Micro-LED芯片4中绘出附图标记92-97)第一半导体层92、若干个岛状发光结构，单个岛状发光结构的宽度小于第一半导体层92的宽度，岛状发光结构设置有第三半导体层93、多量子阱发光层94、第二半导体层95、电流扩展层96，多量子阱发光层94设置于第三半导体层93 与第二半导体层95之间，第三半导体层93与第一半导体层92的成分相同，第三半导体层93的顶面连接于所述第一半导体层92的下表面；单个岛状发光结构的侧壁设置有内壁绝缘层，岛状发光结构之间填充有平坦化层。
岛状发光结构为圆柱体，直径在150纳米至2微米之间，第一半导体层92下表面非岛状发光结构的区域均覆盖有掩膜层97，掩膜层97为金属钛，或者二氧化硅，或者氮化硅。
第二Micro-LED芯片3的岛状发光结构的直径在1微米至2微米之间，由多量子阱发光层94发出、经过第一半导体层92并最终从承载基板91的上表面出射的光线为蓝光。
第一Micro-LED芯片2的岛状发光结构的直径在500纳米至1微米之间时，由多量子阱发光层94发出、经过第一半导体层92并最终从承载基板91的上表面出射的光线为绿光。
第三Micro-LED芯片4的岛状发光结构的直径在150纳米至200纳米之间，由多量子阱发光层94发出、经过第一半导体层92最终从承载基板91的上表面出射的光线为红光。
【实施例9】
图16为本实施例中多合一Micro-LED芯片的结构示意图。本实施例中，Micro-LED芯片设置有第一半导体层92、第三半导体层93、多量子阱发光层94、第二半导体层95，多量子阱发光层94设置于第三半导体层93与第二半导体层95之间，第三半导体层93与第一半导体层92的成分相同，第三半导体层93的顶面连接于所述第一半导体层92的下表面。与实施例7的区别主要在于，第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4的外延层蚀刻形成了岛状发光结构，岛状发光结构为环形柱体，并设置有环形壁101和内腔102(图16中仅在第三Micro-LED芯片4中绘出附图标记101、102)。环形柱体岛状发光结构的壁厚为100纳米至200纳米之间。第一Micro-LED芯片2的外延层为平面结构，其多量子阱发光层94发出的光为绿光。具有环形柱体岛状发光结构的第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4，由于应力弛豫的原因，从其多量子阱发光层94发出的光为蓝光。
承载基板91上设置有通孔98，通孔98在纵向方向上与第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4一一相对应。与第三Micro-LED芯片4相对 应的通孔98内设置有红光荧光转换层99。红光荧光转换层99在蓝光激发下能发出红光，从而将从第三Micro-LED芯片4的多量子阱发光层94发出并从通孔98出射的蓝光转换为红光。红光荧光转换层99包含有红光发光颗粒，其组成包括量子点、稀土离子掺杂的发光材料或氟化物荧光粉，其中量子点选自InP量子点、CdSe量子点、CdSe/ZnS核壳结构量子点、钙钛矿结构CsPbX3(X＝Cl，Br，I)量子点中的任意一种，稀土离子掺杂的发光材料包括稀土离子Eu2+掺杂CaAlSiN3、Eu2+掺杂Ca0.8Li0.2Al0.8Si1.2N3、Eu2+掺杂(Ca，Sr，Ba)2Si5N8:Eu2+以及Pr3+掺杂YAG中的任意一种；氟化物荧光粉包括Mn4+掺杂K2SiF6荧光粉、Mn4+掺杂K2GeF6荧光粉、Mn4+掺杂K2TiF6荧光粉中的任意一种。
【实施例10】
图17为本实施例中显示器件的结构示意图，与实施例3的区别在于，本实施例的显示器件设置有一个驱动芯片1与2个Micro-LED芯片，2个Micro-LED芯片分别为二合一Micro-LED芯片10和第三Micro-LED芯片4，可以使显示器件的材料体系更为简单。
具体地，二合一Micro-LED芯片10的发光结构与实施例9的三合一Micro-LED芯片类似，为环形柱体岛状发光结构，其中的两个Micro-LED芯片分别发出蓝光和绿光。第三Micro-LED芯片4发出红光。
【实施例11】
图18为本实施例中显示器件的结构示意图。与实施例3的区别主要在于，本实施例中的显示器件的每个显示像素单元包括4个Micro-LED芯片，即第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4、第四Micro-LED芯片41，其中，第一Micro-LED芯片2和第四Micro-LED芯片41的发光波段均为红光波段。在另一实施例中，第四Micro-LED芯片41还可以是白光LED芯片。
【实施例12】
图19为本实施例中显示器件的结构示意图。与实施例1所示的显示器件的区别主要在于，第一Micro-LED芯片2、第二Micro-LED芯片3、第三Micro-LED芯片4先封装在一个MiP(Micro-LED in Package)封装基板上，形成MiP封装件200，再将MiP封装件200焊接至基板5的上表面，实现基板5与Micro-LED芯片的电导通。随后，在整个显示像素单元上方覆盖第一光学胶层300，实现对所有器件与线路的密封保护。
通过将Micro-LED芯片先封装成为MiP封装件200，生产时能够对MiP封装件200进行光电参数的测量与分档，从而实现显示屏内像素单元相互之间的光电参数具有较高 的一致性，最终实现高品质显示效果。
【实施例13】
图20为本实施例中显示器件的结构示意图。与实施例12的区别主要在于，本实施例中显示器件的封装基板上覆盖有第三光学胶层201，用于对MiP封装件200进行密封和保护，从而避免MiP封装件200内部的Micro-LED芯片被刮伤。
【实施例14】
图21为本实施例中显示器件的纵向剖面图。与实施例13的区别主要在于，本实施例中显示器件的驱动芯片1的顶面和侧面还覆盖有遮光胶层202，用于对驱动芯片1进行遮光处理。遮光胶层202可以为白色或者黑色。
【实施例15】
图22为本实施例中显示器件的纵向剖面图。与实施例14的区别主要在于，本实施例中显示器件在整个基板5的下表面还覆盖第二光学胶层400，实现对所有器件与线路的密封保护。基板5采用透明材质，例如玻璃、透明PI等，从而在非布线区域能够实现光线的透光，从而实现高分辨率的透明显示。
【实施例16】
图23为本实施例中显示器件的纵向剖面图。本实施例中，显示器件包括两层基板5、三层金属布线和两层绝缘介质，负极总线71和正极总线72均设置于两层绝缘介质中间。以负极总线71和正极总线72所在的金属布线层为对称面，基板5及其上设置的驱动芯片1和MiP封装件200对称设置。与实施例13相比，本实施例中两个显示像素单元背靠背地设置，从而实现高分辨率的显示屏双面显示。
【实施例17】
图24为本实施例中显示器件的纵向剖面图。本实施例中，显示器件包括两层基板5、四层金属布线、一个镶埋层和两层绝缘介质。驱动芯片1设置于镶埋层501中。基板5在上下两个表面被对称地设置，两颗MiP封装200并接受同一颗驱动芯片1的控制。从而实现双面显示的同时，双面的两颗MiP封装200接收相同的驱动信号，使得显示屏正反两面的显示画面能够实时同步。
上述优选实施例描述了一种集成式Micro-LED显示器件，其将相互分立的驱动芯片与Micro-LED芯片一起键合至线路基板上，实现驱动芯片与Micro-LED芯片的一对多集成驱动；每个显示像素单元中，从该显示像素单元内所有Micro-LED芯片上流经的电流， 均从该显示像素单元内的驱动芯片流过，提高供给Micro-LED芯片的电流。
以上为本申请的较佳实施例，显然，本领域技术人员在不偏离本申请的精神和范围的情况下可以作出对本申请的实施例的各种修改和改变。以该方式，如果这些修改和改变处于本申请的权利要求及其等同形式的范围内，则本申请还旨在涵盖这些修改和改变。

Claims (28)

  1. 一种集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，包括基板和键合在所述基板上的多个显示像素单元，每个所述显示像素单元包括相互分立的一个驱动芯片和若干个Micro-LED芯片，所述基板的第一表面设置有用于连接所述显示像素单元的第一金属布线，所述基板的第二表面设置有用于连接所述显示像素单元的第二金属布线，且所述第一金属布线的一部分和所述第二金属布线的一部分通过开设在所述基板上的若干导电过孔实现导通，所述第一金属布线和/或所述第二金属布线包括正极总线和负极总线，所述驱动芯片和若干所述Micro-LED芯片均为倒装结构芯片并且电气连接在所述正极总线和所述负极总线之间，并且所述驱动芯片与至少一个所述总线分别被设置在所述基板的不同表面上。
  2. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，
    所述第一金属布线包括GND引线、VCC引线和对应于若干所述Micro-LED芯片的若干第一LED引线，所述GND引线与所述负极总线连接，所述VCC引线与所述正极总线连接。
  3. 根据权利要求2所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述驱动芯片设置在所述基板的所述第一表面，所述正极总线和所述负极总线均设置于所述基板的所述第二表面。
  4. 根据权利要求3所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，若干所述Micro-LED芯片设置在所述基板的第一表面。
  5. 根据权利要求4所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，若干所述Micro-LED芯片和所述驱动芯片分别位于所述正极总线和所述负极总线正上方。
  6. 根据权利要求5所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，属于同一显示像素单元内的若干所述Micro-LED芯片被排列成一行并且排列方向平行于属于该显示像素单元的所述驱动芯片的一条边。
  7. 根据权利要求2所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述负极总线被布置于所述基板的所述第一表面，所述正极总线被设置于所述基板的所述第二表面。
  8. 根据权利要求2所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，属于同一显示像素单元的所述驱动芯片和若干所述Micro-LED芯片分别被设置在所述基板的同一区域的不同表面。
  9. 根据权利要求8所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述驱动芯片和 用于连接该驱动芯片的所述正极总线被设置在所述基板的同一表面上并且在垂直于所述基板的方向上堆叠设置。
  10. 根据权利要求9所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，用于连接该驱动芯片的所述负极总线设置在所述基板的另一表面上并且与所述驱动芯片在垂直于所述基板的方向上堆叠设置。
  11. 根据权利要求10所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述负极总线与所述正极总线的延伸方向相互垂直。
  12. 权利要求8所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，属于同一显示像素单元的所述驱动芯片和若干所述Micro-LED芯片在垂直于所述基板的方向上堆叠设置。
  13. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述Micro-LED芯片为包括蓝色、绿色和红色Micro-LED芯片的三基色Micro-LED芯片组合，或者为蓝色Micro-LED芯片、涂覆红色荧光材料的蓝色Micro-LED芯片和涂覆绿色荧光材料的蓝色Micro-LED芯片的组合。
  14. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，属于同一显示像素单元的所述若干Micro-LED芯片中的部分或全部固定于同一承载衬底上以形成多合一Micro-LED芯片，并且通过所述同一承载衬底被键合到所述基板上。
  15. 根据权利要求14所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述多合一Micro-LED芯片中设置有岛状发光结构，所述岛状发光结构为圆柱体或环形柱体。
  16. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，单个显示像素单元具有4个Micro-LED芯片。
  17. 权利要求16所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述4个Micro-LED芯片中的两个均发红光，其余两个分别发蓝光和绿光。
  18. 权利要求16所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述4个Micro-LED芯片分别发红光、蓝光、绿光和白光。
  19. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述若干Micro-LED芯片封装为MiP封装件。
  20. 根据权利要求1或19所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，在所述MiP封装件、所述显示像素单元和/或所述基板的上方和/或下方覆盖光学胶层进行密封保护。
  21. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，采用遮光胶层覆 盖所述驱动芯片表面以进行遮光处理。
  22. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述基板为透明的。
  23. 根据权利要求4所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，以设置所述Micro-LED的平面为正面，在背侧对称设置若干Micro-LED以实现双面显示。
  24. 根据权利要求23所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，采用同一驱动芯片对两侧的Micro-LED进行驱动。
  25. 根据权利要求1所述的集成式Micro-LED显示器件，其特征在于，所述多个显示像素单元阵列排布，设置于同一行的显示像素单元的驱动芯片首尾串联形成电连接。
  26. 根据权利要求2所述的集成式Micro-LED显示器件，所述驱动芯片设置有VCC引脚、GND引脚和对应于若干所述Micro-LED芯片的若干LED引脚，所述VCC引脚与所述VCC引线电导通，所述GND引脚与所述GND引线电导通。
  27. 根据权利要求26所述的集成式Micro-LED显示器件，若干所述Micro-LED芯片均设置有正极引脚和负极引脚，若干所述正极引脚均与所述VCC引线电导通，若干所述负极引脚与对应的若干所述第一LED引线电导通，若干所述LED引脚分别与对应的若干所述第一LED引线电导通，使所述显示像素单元内的若干Micro-LED芯片上流经的电流均从所述显示像素单元内的所述驱动芯片流过。
  28. 一种显示面板，其特征在于，包括权利要求1-27中任意一项所述的集成式Micro-LED显示器件。
PCT/CN2023/138093 2022-12-28 2023-12-12 一种集成式Micro-LED显示器件及其组成的显示面板 WO2024140157A1 (zh)

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