(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ディスプレイパネルであって、
ピクセルのアレイを含み、各ピクセルが、複数のサブピクセルを含み、前記サブピクセルのそれぞれが、異なる色の発光スペクトル用に設計されている、ディスプレイ基板と、
マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイであって、各サブピクセルの内部に、一対のマイクロＬＥＤデバイスが実装される、マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイと、
前記マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイの上の、蛍光体粒子を含む波長変換層のアレイと、
を備え、
各マイクロＬＥＤデバイスは、個別のサブピクセルの中で、はんだ材料を含む個別の接合層と別々に取り付けられており、各マイクロＬＥＤデバイスは１μｍ−１００μｍの最大幅を有する、ことを特徴とする、ディスプレイパネル。
【請求項２】
前記波長変換層のアレイが、複数の波長変換層のグループを含み、各グループが、異なる色の発光スペクトルを放出するように設計され、前記異なる波長変換層のグループが、異なるサブピクセル内に分けられることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項３】
前記サブピクセルのうちの１つに関するマイクロＬＥＤデバイスの対の上には、波長変換層が形成されないことを特徴とする、請求項２に記載のディスプレイパネル。
【請求項４】
前記マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイが、単色の発光スペクトルを放出するように設計されることを特徴とする、請求項２に記載のディスプレイパネル。
【請求項５】
前記マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイが、マイクロＬＥＤデバイスの対のグループを含み、各グループが、異なる色の発光スペクトルを放出するように設計され、前記異なるマイクロＬＥＤデバイスの対のグループが、異なるサブピクセル内に分けられることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項６】
第１のサブピクセル内の第１のマイクロＬＥＤデバイスの対のグループの上に、波長変換層が形成され、第２のサブピクセル内の第２のマイクロＬＥＤデバイスの対のグループの上に、波長変換層が形成されないことを特徴とする、請求項５に記載のディスプレイパネル。
【請求項７】
各波長変換層が、単一のマイクロＬＥＤデバイスの上にのみ形成されることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項８】
各波長変換層が、マイクロＬＥＤデバイスの対の上に形成されることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項９】
前記波長変換層が、ドーム形状であることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１０】
前記波長変換層が、半球状の外表面及び細長ドーム形状からなる群から選択される形状を有することを特徴とする、請求項９に記載のディスプレイパネル。
【請求項１１】
前記波長変換層のアレイと、対応するマイクロＬＥＤデバイスの対との間に、配光層のアレイを更に備えることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１２】
前記配光層がライトパイプであり、各配光層が、前記配光層の厚さよりも大きい、横方向の長さで特徴付けられることを特徴とする、請求項１１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１３】
前記蛍光体粒子が、量子ドットであるか、又は、前記蛍光体粒子が、その組成に起因するルミネセンスを呈し、量子ドットとは見なされないことを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１４】
各マイクロＬＥＤデバイスが、上部接点及び底部接点を含む垂直型ＬＥＤデバイスであり、前記底部接点が対応する接合層と電気的に接続していることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１５】
各サブピクセルに対応する反射バンク層を更に備え、各反射バンク層が、前記ディスプレイ基板内部の作動回路機構から、個別にアドレス可能であることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１６】
前記ディスプレイ基板上、又は前記ディスプレイ基板内部の、接地線と、
前記接地線に、前記マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイの上部接点を電気的に接続する、１つの上部電極層と、
を更に備えていることを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１７】
さらに、前記ディスプレイ基板上、又は前記ディスプレイ基板内部の、接地線と、
前記接地線に、マイクロＬＥＤデバイスの対のうちの第１のマイクロＬＥＤデバイスの第１の上部接点を電気的に接続する、第１の上部電極層と、前記接地線に、前記マイクロＬＥＤデバイスの対のうちの第２のマイクロＬＥＤデバイスの第２の上部接点を接続する、別個の上部電極層とを含むことを特徴とする、請求項１に記載のディスプレイパネル。
【請求項１８】
ライトパイプの形態の各配光層が、２つ以上のサブピクセル、及び前記２つ以上のサブピクセル内部に実装された前記マイクロＬＥＤデバイスの対の上にわたることを特徴とする、請求項１２に記載のディスプレイパネル。
【請求項１９】
ライトパイプの形態の各配光層が、対応するピクセル内部の前記複数のサブピクセルの全て、及び前記ピクセルの前記複数のサブピクセルの内部に実装された前記マイクロＬＥＤデバイスの対の上にわたることを特徴とする、請求項１２に記載のディスプレイパネル。
【請求項２０】
ライトパイプの形態の各配光層が、１つ以下のサブピクセル、及び前記サブピクセルの内部に実装された前記マイクロＬＥＤデバイスの対の上にわたることを特徴とする、請求項１２に記載のディスプレイパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、マイクロＬＥＤデバイスに関する。より詳細には、本発明の実施形態は、調整可能な色の発光スペクトルを有するように、基板上にマイクロＬＤＥデバイスを統合するための、方法及び構造体に関する。
【背景技術】
【０００２】
量子ドットは、可視スペクトル及び赤外線スペクトルの全体にわたって光を放出するように調整することが可能な、半導体ナノ結晶である。１〜１００ｎｍ、より典型的には１〜２０ｎｍの小さいサイズにより、量子ドットは、対応するバルク材料の光学特性とは異なる、固有の光学特性を示すものである。光子放出の波長、またそれゆえ色は、量子ドットのサイズに強く依存する。例示的なセレン化カドミウム（ＣｄＳｅ）量子ドットに関しては、直径５ｎｍの量子ドットに関する赤色から、１．５ｎｍの量子ドットに関する紫色領域へと、発光を段階的に調整することができる。量子ドット（ＱＤ）の励起に関しては、一般的に、２つのタイプのスキームが存在する。一方は光励起を使用し、他方は直接的な電気励起を使用する。
【０００３】
量子ドットに関して提案される１つの実装は、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）パネルのバックライト内への統合である。ＬＣＤパネルに関する、現在の白色発光ダイオード（ＬＥＤ）バックライト技術は、複数の青色発光ＬＥＤチップの上の、セリウムドープＹＡＧ：Ｃｅ（イットリウムアルミニウムガーネット）逓降変換蛍光体層を利用する。ＬＥＤチップからの青色光と、ＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体からの広域な黄色発光との組み合わせにより、近白色光がもたらされる。白色バックライトを達成するために、このＹＡＧ：Ｃｅ蛍光体を、量子ドットのブレンドに置き換えることが、提案されている。米国特許第８，２９４，１６８号は、エッジ型バックライトユニット光源モジュール内で、発光デバイスのチップの列を含むパッケージの上に、量子ドット封止パッケージを配置構成することを説明している。この光源モジュールが、ＬＥＤディスプレイパネルの縁部に位置決めされることにより、その光源モジュールは、ＬＥＤディスプレイパネルの裏側の導光板の側面に、光を通過させて放出し、光がＬＣＤディスプレイパネルに向けて反射される。
【発明の概要】
【０００４】
１つ以上の波長変換層及び冗長スキームを有する、ディスプレイパネルが開示される。一実施形態では、ディスプレイパネルは、ピクセルのアレイを含むディスプレイ基板を含み、各ピクセルは、複数のサブピクセルを含み、各サブピクセルは、異なる発光スペクトル用に設計されている。例えば、そのような構成は、赤色発光用に設計されたサブピクセル、緑色発光用に設計されたサブピクセル、及び青色発光用に設計されたサブピクセルを含む、赤色−緑色−青色（ＲＧＢ）ピクセルとすることができる。マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイが、各サブピクセル内部に実装されることにより、冗長スキームが形成され、蛍光体粒子を含む波長変換層のアレイが、そのマイクロＬＥＤデバイスの対のアレイの上に形成される。例示的な蛍光体粒子としては、量子ドット、及び、量子ドットとは見なされない、その組成に起因するルミネセンスを呈する粒子が挙げられる。例示的なマイクロＬＥＤデバイスは、１μｍ〜１００μｍの最大幅を有し得る。波長変換層のアレイは、複数の波長変換層のグループを含み、各グループは、異なる色の発光スペクトルを放出するように設計される。異なる波長変換層のグループは、異なるサブピクセル内に分けることができる。例えば、ＲＧＢピクセル配列では、赤色発光、緑色発光、及び青色発光用に、異なる波長変換層のグループを設計して、それぞれ、赤色発光サブピクセル、緑色発光サブピクセル、及び青色発光サブピクセル内に分けることができる。
【０００５】
一部の実施形態では、波長変換層は、全てのマイクロＬＥＤデバイスの上に形成されるわけではない。例えば、一部のマイクロＬＥＤデバイスは、「裸」とすることができ、そのマイクロＬＥＤデバイスの発光スペクトルは、波長変換層で変換する必要がない。マイクロＬＥＤデバイスは、全てが同じ色の発光スペクトルを有する場合もあり、又は、マイクロＬＥＤデバイスのアレイは、異なる色の発光スペクトルを放出するように設計された、マイクロＬＥＤデバイスのグループを含む場合もあり、それらの異なるマイクロＬＥＤデバイスのグループは、異なるサブピクセル内に分けられる。マイクロＬＥＤデバイスの色発光スペクトルと波長変換層のスペクトルとの、様々な組み合わせが利用可能である。例えば、１つのピクセルは、冗長対を有するＲＧＢピクセル配列を形成する、幾つかの方式のうちの１つに関する実施例として、赤色サブピクセル内の、一対の「裸」の赤色マイクロＬＥＤデバイスと、緑色サブピクセル内の、青色マイクロＬＥＤデバイスの上の緑色発光波長変換層と、青色サブピクセル内の「裸」の青色マイクロＬＥＤデバイスとを含み得る。
【０００６】
波長変換層のサイズ及び形状もまた、変化させることができる。一部の実施形態では、各波長変換層は、単一のマイクロＬＥＤデバイスの上にのみ形成される。各波長変換層はまた、サブピクセル内のマイクロＬＥＤデバイスの冗長対の、双方のマイクロＬＥＤデバイスの上に形成することもできる。波長変換層は、半球状の外表面などの、ドーム形状構成を呈し得るものであり、狭小化又は平坦化することもできる。波長変換層はまた、細長ドーム形状などの、細長形状を呈することもできる。配光層を、対応するマイクロＬＥＤデバイスと波長変換層との間に形成することができる。一部の実施形態では、この配光層は、ライトパイプの形態であり、その配光層の厚さよりも大きい、横方向の長さ又は幅で特徴付けられ得る。各ライトパイプは、単一のサブピクセル、又は複数のサブピクセルの上にわたることができる。例えば、各ライトパイプは、１つ以下のサブピクセル、及びそのサブピクセルの内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの対の上にわたることができる。例えば、各ライトパイプは、２つ以上のサブピクセル、及びそれらの２つ以上のサブピクセルの内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの対の上にわたることができる。各ライトパイプは、対応するピクセル内部の複数のサブピクセルの全て、及びそのピクセルの複数のサブピクセルの内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの対の上にわたることができる。
【０００７】
各サブピクセルの内部に、反射バンク層を形成することができ、各反射バンク層は、基板内部の作動回路機構から、個別にアドレス可能である。例えば、ディスプレイ基板は、薄膜トランジスタ基板とすることができる。このディスプレイ基板上、又はディスプレイ基板内部に、接地線を形成することができる。この接地線に、マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイを電気的に接続するために、１つ以上の上部電極層を形成することができる。一実施形態では、第１の上部電極層が、一対のマイクロＬＥＤデバイスのうちの第１のマイクロＬＥＤデバイスを接地線に接続し、別個の第２の上部電極層が、その対のうちの第２のマイクロＬＥＤデバイスを接地線に接続する。一実施形態では、マイクロＬＥＤデバイスの不規則部分が、マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイ内部に存在する。例示的な不規則部分は、欠落、欠陥、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスとすることができ、それらの複数の不規則部分の上に不活性化層を形成することにより、それらの不規則部分を、１つ以上の上部電極層から電気的に絶縁することができ、この不活性化層は、不規則部分の上に直接形成することができ、又は、不規則部分の上に直接形成されないように調節することもできる。複数のマイクロＬＥＤデバイス不規則部分に対応する、サブピクセル内部に、修復マイクロＬＥＤデバイスを形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１Ａ】本発明の一実施形態に係わる、アクティブマトリクス型ディスプレイパネルの概略上面図である。
【図１Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの転写の前の、図１Ａのアクティブマトリクス型ディスプレイパネルの、線Ｘ−Ｘ及び線Ｙ−Ｙに沿った概略側面図である。
【図１Ｃ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの転写の後の、図１Ａのアクティブマトリクス型ディスプレイパネルの、線Ｘ−Ｘ及び線Ｙ−Ｙに沿った概略側面図である。
【図１Ｄ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの転写の後の、図１Ａと同様のアクティブマトリクス型ディスプレイパネルの、線Ｘ−Ｘ及び線Ｙ−Ｙに沿った概略側面図である。
【図２Ａ】本発明の実施形態に係わる、サブピクセルの反射バンク層内部に実装された、マイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図２Ｂ】本発明の実施形態に係わる、サブピクセルの反射バンク層内部に実装された、マイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図２Ｃ】本発明の実施形態に係わる、サブピクセルの反射バンク層内部に実装された、マイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図２Ｄ】本発明の実施形態に係わる、サブピクセルの反射バンク層内部に実装された、マイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図３Ａ】本発明の実施形態に係わる、個別のマイクロＬＥＤデバイスの上に、別個の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図３Ｂ】本発明の実施形態に係わる、個別のマイクロＬＥＤデバイスの上に、別個の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図３Ｃ】本発明の実施形態に係わる、個別のマイクロＬＥＤデバイスの上に、別個の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図４Ａ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図４Ｂ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図４Ｃ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図５】本発明の実施形態に係わる、反射バンク層及び複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図６Ａ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、細長ドーム形状の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図６Ｂ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、細長ドーム形状の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図６Ｃ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、細長ドーム形状の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図７Ａ】本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の細長ドーム形状の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図７Ｂ】本発明の実施形態に係わる、反射バンク層及び複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の細長ドーム形状の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図である。
【図８Ａ】本発明の一実施形態に係わる、複数のサブピクセルの上に形成された細長ドーム形状の波長変換層を含む、ピクセルの等角図である。
【図８Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、複数のサブピクセルの上に形成された細長ドーム形状の波長変換層、及び単一のサブピクセルの上に形成された細長ドーム形状の波長変換層の双方を含む、ピクセルの等角図である。
【図９Ａ】本発明の一実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、及びそのライトパイプの上の波長変換層の組み合わせ図である。
【図９Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、及びそのライトパイプの上の波長変換層の側断面図である。
【図９Ｃ】本発明の実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のテーパ状ライトパイプ、及びそのテーパ状ライトパイプの上の波長変換層の側断面図である。
【図９Ｄ】本発明の実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のテーパ状ライトパイプ、及びそのテーパ状ライトパイプの上の波長変換層の側断面図である。
【図１０Ａ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、及びその一対のマイクロＬＥＤデバイスの上の一対の反射層の組み合わせ図である。
【図１０Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、波長変換層及びライトパイプの上の、一対の反射層の側断面図である。
【図１０Ｃ】本発明の一実施形態に係わる、ライトパイプの上、かつ波長変換層の下の、一対の反射層の側断面図である。
【図１０Ｄ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、及びその一対のマイクロＬＥＤデバイスの上の一対の反射層の組み合わせ図である。
【図１０Ｅ】本発明の一実施形態に係わる、波長変換層及びライトパイプの上の、一対の反射層の側断面図である。
【図１０Ｆ】本発明の一実施形態に係わる、ライトパイプの上、かつ波長変換層の下の、一対の反射層の側断面図である。
【図１１Ａ】本発明の一実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスと、その複数のマイクロＬＥＤデバイスの上の、複数のライトパイプ及び波長変換層とを含む、ディスプレイの組み合わせ図である。
【図１１Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｃ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｄ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｅ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｆ】本発明の一実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスと、その複数のマイクロＬＥＤデバイスの周囲の、複数のライトパイプ及び波長変換層とを含む、ディスプレイの組み合わせ図である。
【図１１Ｇ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｈ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｉ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１１Ｊ】本発明の一実施形態に係わる、ピクセルの概略側面図である。
【図１２Ａ】本発明の一実施形態に係わる、反射バンク構造体の上の、ライトパイプ及び波長変換層の側断面図である。
【図１２Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの上に形成された上部電極層を示す、図１２Ａでの側断面図に直交する側断面図である。
【図１２Ｃ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの上に形成された１つ以上の上部電極層を示す、図１２Ａでの側断面図に直交する側断面図である。
【図１２Ｄ】本発明の一実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に形成された上部電極層を示す、図１２Ａでの側断面図に直交する側断面図である。
【図１２Ｅ】本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイスの上に形成された１つ以上の上部電極層を示す、図１２Ａでの側断面図に直交する側断面図である。
【図１２Ｆ】本発明の一実施形態に係わる、複数の反射バンク構造体内部の、上部接点及び底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスと、その複数のマイクロＬＥＤデバイスの上の、ライトパイプ及び波長変換層との、側断面図である。
【図１３Ａ】本発明の実施形態に係わる、反射バンク構造体内部の、底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスと、その複数の上の、ライトパイプ及び波長変換層との、側断面図である。
【図１３Ｂ】本発明の実施形態に係わる、反射バンク構造体内部の、底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスと、その複数の上の、ライトパイプ及び波長変換層との、側断面図である。
【図１３Ｃ】本発明の一実施形態に係わる、複数の反射バンク構造体内部の、底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスと、その複数のマイクロＬＥＤデバイスの上の、ライトパイプ及び波長変換層との、側断面図である。
【図１４Ａ】本発明の一実施形態に係わる、マイクロＬＥＤデバイスの上に波長変換層を適用し、サブピクセルの間にブラックマトリクスを適用するための、片面方式の図である。
【図１４Ｂ】本発明の一実施形態に係わる、マイクロＬＥＤデバイスの上に波長変換層を適用し、サブピクセルの間にブラックマトリクスを適用するための、上面押下方式の図である。
【図１５】本発明の一実施形態に係わる、様々な構成を含むマイクロＬＥＤデバイスのアレイの上に形成された、上部電極層の上面概略図である。
【図１６】本発明の一実施形態に係わる、様々な構成を含むマイクロＬＥＤデバイスのアレイの上に形成された、複数の別個の上部電極層の上面概略図である。
【図１７】本発明の一実施形態に係わる、様々な構成を含むマイクロＬＥＤデバイスのアレイの上に形成された、複数の別個の上部電極層の上面概略図である。
【図１８】本発明の一実施形態に係わる、スクライブされた上部電極層の上面概略図である。
【図１９】本発明の一実施形態に係わる、スクライブされた底部接点層の上面概略図である。
【図２０】本発明の一実施形態に係わる、冗長性及び修復部位構成を含む、スマートピクセルディスプレイの上面概略図である。
【図２１】本発明の一実施形態に係わる、ディスプレイシステムの概略図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の実施形態は、ディスプレイ基板がピクセルのアレイを含み、各ピクセルが、複数のサブピクセルを含み、ピクセル内部の各サブピクセルが、異なる色の発光スペクトル用に設計されている、ディスプレイを説明する。このディスプレイは、マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイを含み、各サブピクセルの内部に、一対のマイクロＬＥＤデバイスが実装されている。蛍光体粒子を備える波長変換層のアレイが、マイクロＬＥＤデバイスの対のアレイの上に形成される。一実施形態では、この波長変換層は、ポリマーマトリクス又はガラスマトリクスと、そのマトリクス内部の蛍光体粒子（例えば、そのサイズに起因するルミネセンスを呈する量子ドット、及び、その組成に起因するルミネセンスを呈する粒子）の分散とを含む。この方式で、改善された色域を有する、色スペクトル内の特定の色に、発光を正確に調整することができる。更には、本発明の実施形態に係わるマイクロＬＥＤデバイスの組み込みを使用することにより、照明用途及びディスプレイ用途の双方に関して、ウェハベースのＬＥＤデバイスの性能、効率、及び信頼性と、薄膜電子装置の高収率、低コスト、混合材料とを、組み合わせることができる。本発明の一部の実施形態で利用することが可能な、例示的なマイクロＬＥＤデバイスが、米国特許第８，４２６，２２７号、米国公開第２０１３／０１２６０８１号、米国特許出願第１３／４５８，９３２号、同第１３／７１１，５５４号、及び同第１３／７４９，６４７号で説明され、それらの全てが参照により本明細書に組み込まれる。マイクロＬＥＤデバイスは、発光の効率が高く、消費する電力が、対角線１０インチのＬＣＤ又はＯＬＥＤディスプレイに関しては５〜１０ワットであることに比較して、極めて小さく（例えば、対角線１０インチのディスプレイに関しては２５０ｍＷ）、このマイクロＬＥＤデバイス及び波長変換層を組み込む例示的なディスプレイパネルの、電力消費の低減を可能にする。
【００１０】
一態様では、本発明の実施形態は、異なる発光スペクトルの蛍光体粒子が、互いに分離される一方で、依然として、目視者によって知覚される際に、光の良好な混色を提供することが可能となる、構成を提供する。各サブピクセル内に蛍光体粒子を互いに分離することにより、異なるスペクトルを放出する蛍光体粒子から放出された光の、二次吸収（例えば、緑色発光蛍光体粒子から放出された緑色光の、赤色発光蛍光体粒子による吸収）を防止することができる。このことにより、効率を高め、意図せざる色ずれを低減することができる。本発明の実施形態に係わるマイクロＬＥＤデバイスシステムでは、異なる色を放出する区域（例えば、サブピクセル）間の空間的な色分離は、十分に小さく（例えば、約１００μｍ以下に）することができるため、人間の目によって知覚されることがない。この方式で、「マイクロ」ＬＥＤデバイスのスケールは、空間的な色分離が人間の目によって知覚されないほど、隣り合うマイクロＬＥＤデバイス又はサブピクセル間の十分に小さいピッチ（例えば、約１００μｍ以下）を有する、マイクロＬＥＤデバイス、配光層、及び蛍光体粒子を含む波長変換層の配置構成を可能にする。そのような構成では、非マイクロＬＥＤデバイスシステムに関連付けられる場合が多い、空間的に不均一な、光源の色を回避することができる。
【００１１】
別の態様では、本発明の実施形態は、マイクロＬＥＤデバイスから放出された光が、波長変換層に入る前に発散することを可能にし、また波長変換層（及び、カラーフィルタ）に入る光の光強度も減少させる、１つ以上のマイクロＬＥＤデバイスの上に形成された配光層を説明する。この発散光は、透明な配光層の上に形成される波長変換層からの、より均等な発光をもたらし得る。その結果として、光密度の低減が、波長変換層内の蛍光体粒子の熱劣化を低減することにより、その発光デバイスの寿命を引き延ばすことができる。このことはまた、波長変換層内での蛍光体粒子の体積添加を増大させることを必要とせずに、波長変換層内の蛍光体粒子による色変換の機会も増大させることができる。光の発散及び光学強度の低減はまた、マイクロＬＥＤデバイスによって吸収される、波長変換層からの後方反射及び放出の量も、低減することができる。本発明の実施形態によれば、配光層を含めることにより、そのディスプレイに関して、全体的な発光を増大させ、発光の均一性を増大させ、色スペクトルの鮮明度を増大させることができる。
【００１２】
別の態様では、本発明の実施形態は、マイクロＬＥＤデバイス、ピクセル、又はマイクロＬＥＤデバイスを含むサブピクセルに関するフィルファクターを増大させることが可能な、ライトパイプ構成を説明する。ウェハベースのＬＥＤデバイスは、点光源として特徴付けられ得るものであり、発光は、小さい面積を占有し、集中した出力を有する、ウェハベースのＬＥＤデバイスが、人間の目によって知覚することが可能となるように、十分に（例えば、約１００μｍ以上）離間して固定される場合には、個別のＬＥＤデバイスから放出される光を、小さい点として知覚することが可能となり得る。本発明の実施形態に従って説明されるライトパイプ構成を使用することにより、マイクロＬＥＤデバイス、ピクセル、又はマイクロＬＥＤデバイスを含むサブピクセルに関するフィルファクターが増大するため、個別のマイクロＬＥＤデバイスは、人間の目によって識別することができず、小さい点は知覚されない。
【００１３】
別の態様では、本発明の実施形態は、各サブピクセル内部、例えば、サブピクセルに関する各バンク開口部の内部で、複数のマイクロＬＥＤデバイスを接合するために、複数の接合部位が利用可能である、冗長スキームを説明する。一実施形態では、この冗長スキームは、バンク開口部の内部の一対の（又は、それ以上の）接合部位に、接合層（例えば、インジウム柱）を含み、各接合層は、別個のマイクロＬＥＤデバイスを受容するように設計される。一実施形態では、この冗長スキームはまた、マイクロＬＥＤデバイスを受容するために十分に大きい、バンク開口部の内部の修復接合部位も含み得る。この修復接合部位もまた、任意選択的に、接合層を含み得る。この方式で、一実施形態では、各バンク開口部は、サブピクセルの単一の発光色に対応し得るものであり、その発光色の複数のマイクロＬＥＤデバイスを受容する。サブピクセルの内部に実装された一対のマイクロＬＥＤデバイスのうちの、一方のマイクロＬＥＤデバイスに欠陥がある場合には、他方のマイクロＬＥＤデバイスが、その欠陥マイクロＬＥＤデバイスを補う。更には、必要に応じて、修復接合部位を使用することにより、更なるマイクロＬＥＤデバイスを接合することもできる。一実施形態では、冗長性及び修復構成は、バックプレーン構造体内に統合され、このことにより、従来のアクティブマトリクス型有機発光ダイオード（ＡＭＯＬＥＤ）ディスプレイ内に既に組み込まれている、下層の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）アーキテクチャを変更することを必要とせずに、ディスプレイパネル全域にわたる発光の均一性を改善することができる。それゆえ、本発明の実施形態は、ＡＭＯＬＥＤディスプレイの従来のＴＦＴバックプレーン技術に対応し得るものであり、マイクロＬＥＤデバイスが、ＡＭＯＬＥＤディスプレイ技術の有機発光層に置き換わる。
【００１４】
様々な実施形態では、図を参照して説明がなされる。しかしながら、特定の実施形態は、これらの具体的な詳細のうちの１つ以上を伴わずに、あるいは他の既知の方法及び構成と組み合わせて、実践することができる。以下の説明では、本発明の完全な理解を提供するために、具体的な構成、寸法、及びプロセスなどの、数多くの具体的な詳細が記載される。他の例では、本発明を不必要に不明瞭にすることがないように、周知の半導体プロセス及び製造技術は、特に詳細には説明されていない。本明細書の全体を通じた「一実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の機構、構造体、構成、又は特性が、本発明の少なくとも１つの実施形態の中に含まれることを意味する。それゆえ、本明細書の全体を通じた様々な個所での語句「一実施形態では」の表記は、必ずしも、本発明の同じ実施形態に言及するものではない。更には、特定の機構、構造体、構成、又は特性は、１つ以上の実施形態で、任意の好適な方式で組み合わせることができる。
【００１５】
本明細書で使用されるとき、用語「にわたる」、「の上の」、「に」、「間の」、及び「上の」は、１つの層の、他の層に対する相対位置に言及し得るものである。別の層「にわたる」、別の層「の上の」、若しくは別の層「上の」１つの層、又は別の層「に」接合された１つの層は、その別の層と直接接触する場合もあれば、又は１つ以上の介在層を有する場合もある。層の「間の」１つの層は、それらの層と直接接触する場合もあれば、又は１つ以上の介在層を有する場合もある。
【００１６】
ここで図１Ａ〜図１Ｄを参照すると、本発明の一実施形態に係わる、アクティブマトリクス型ディスプレイパネルの概略上面図及び概略側面図が提供される。そのような実施形態では、下層のＴＦＴ基板１０２は、作動回路機構（例えば、Ｔ１、Ｔ２）を含む、典型的なＡＭＯＬＥＤバックプレーン内のものと同様とすることができる。図１Ａを参照すると、パネル１００は、マトリクスとして配置構成された、ピクセル１０６及びサブピクセル１０８と、それらのサブピクセルを駆動及び切り替えるための、各サブピクセルに接続された作動回路機構とを含む、ピクセル区域１０４を、一般的に含む。非ピクセル区域は、各サブピクセルのデータ線に接続されることにより、データ信号（Ｖｄａｔａ）をサブピクセルに送信することを可能にする、データ駆動回路１０９と、サブピクセルの走査線に接続されることにより、走査信号（Ｖｓｃａｎ）をサブピクセルに送信することを可能にする、走査駆動回路１１２と、電力信号（Ｖｄｄ）をＴＦＴに送信するための電力供給線１１４と、接地信号（Ｖｓｓ）をサブピクセルのアレイに送信するための接地リング１１６とを、一般的に含む。図示のように、データ駆動回路、走査駆動回路、電力供給線、及び接地リングは全て、フレキシブル回路基板（ＦＣＢ）１１３に接続されており、このフレキシブル回路基板１１３は、電力供給線１１４に電力を供給するための電源、及び接地リング１１６に電気的に接続された電源接地線を含む。本発明の実施形態によれば、サブピクセル１０８のそれぞれは、対応する下層のＴＦＴ回路機構で個別にアドレスすることができ、その一方で、均一な接地信号が、ピクセル区域１０４の上部に供給される。
【００１７】
ここで図１Ｂ〜図１Ｄを参照すると、開口部１３１を、作動回路機構に接触するように、平坦化層１２２内に形成することができる。例示的な平坦化材料としては、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）及びアクリルが挙げられる。作動回路機構は、切替トランジスタ、駆動トランジスタ、及び蓄積コンデンサを含む、伝統的な２Ｔ１Ｃ（２つのトランジスタ、１つのコンデンサ）回路を含み得る。この２Ｔ１Ｃ回路機構は、例示的であることが意図されるものであり、他のタイプの回路機構、又は伝統的な２Ｔ１Ｃ回路機構の変更例が、本発明の実施形態に従って想到されることを理解されたい。例えば、より複雑な回路を使用することにより、駆動トランジスタ及びマイクロＬＥＤデバイスのプロセス変動、あるいは、それらの不安定性を補償することができる。更には、本発明の実施形態は、ＴＦＴ基板１０２内のトップゲート型トランジスタ構造体に関連して説明及び図示されるが、本発明の実施形態はまた、ボトムゲート型トランジスタ構造体の使用も想到する。更に、本発明の実施形態は、上面発光型構造体に関連して説明及び図示されるが、本発明の実施形態はまた、底面発光型構造体、あるいは上面発光型構造体及び底面発光型構造体の双方の使用も想到する。更には、本発明の実施形態は、接地連絡線及び接地リングを含む、ハイサイド駆動構成に関連して、以下で具体的に説明及び図示される。ハイサイド駆動構成では、ＬＥＤは、ＰＭＯＳ駆動トランジスタのドレイン側、又はＮＭＯＳ駆動トランジスタのソース側に存在し得ることにより、その回路は、ＬＥＤのｐ端子を介して電流を流し出す。本発明の実施形態は、そのように限定されるものではなく、ローサイド駆動構成でも実践することができ、その場合、接地連絡線及び接地リングが、パネル内の電力線となり、電流は、ＬＥＤのｎ端子を介して引き出される。
【００１８】
バンク開口部１２８を含む、パターン形成されたバンク層１２６が、平坦化層１２２の上に形成される。バンク層１２６は、インクジェット印刷、スクリーン印刷、ラミネーション、スピンコーティング、ＣＶＤ、及びＰＶＤなどの、様々な技術によって形成することができる。バンク層１２６は、可視波長に対して、不透明、透明、又は半透明とすることができる。バンク層１２６は、限定するものではないが、感光性アクリル、フォトレジスト、シリコン酸化物（ＳｉＯ2）、シリコン窒化物（ＳｉＮx）、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリイミド、アクリレート、エポキシ、及びポリエステルなどの、様々な絶縁材料で形成することができる。一実施形態では、バンク層は、ブラックマトリクス材料などの、不透明材料で形成される。例示的な絶縁性ブラックマトリクス材料としては、有機樹脂、ガラスペースト、並びに、黒色顔料、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、及びそれらの合金などの金属粒子、金属酸化物粒子（例えば、クロム酸化物）、又は金属窒化物粒子（例えば、クロム窒化物）を含む、樹脂あるいはペーストが挙げられる。
【００１９】
本発明の実施形態によれば、以下の図に関連して説明されるバンク層１２６の厚さ及びバンク開口部１２８の幅は、その開口部の内部に実装されるマイクロＬＥＤデバイスの高さ、マイクロＬＥＤデバイスを転写する転写ヘッドの高さ、及びディスプレイパネルの解像度に応じて決定することができる。一実施形態では、ディスプレイパネルの解像度、ピクセル密度、及びサブピクセル密度は、バンク開口部１２８の幅を考慮することができる。４０ＰＰＩ（インチ毎ピクセル）及び２１１μｍのサブピクセルピッチを有する、例示的な５５インチテレビに関しては、バンク開口部１２８間の、例示的な５μｍ幅の周囲バンク構造体を考慮するために、バンク開口部１２８の幅は、数マイクロメートル〜２０６μｍの範囲内とすることができる。４４０ＰＰＩ、及び１９μｍのサブピクセルピッチを有する、例示的なディスプレイパネルに関しては、例示的な５μｍ幅の周囲バンク構造体を考慮するために、バンク開口部１２８の幅は、数マイクロメートル〜１４μｍの範囲内とすることができる。バンク構造体の（すなわち、バンク開口部１２８間の）幅は、その構造体が、必要とされるプロセスをサポートし、かつ必要とされるＰＰＩへと拡張可能である限りは、任意の好適なサイズにすることができる。
【００２０】
表１は、１９２０×１０８０ｐ、及び２５６０×１６００の解像度を有する、様々な赤色−緑色−青色（ＲＧＢ）ディスプレイに関する、本発明の実施形態に係わる例示的な実装のリストを提供する。これらの例示的実施形態では、４０ＰＰＩのピクセル密度は、５５インチ、１９２０×１０８０ｐの解像度のテレビに対応し得るものであり、３２６ＰＰＩ及び４４０ＰＰＩのピクセル密度は、ＲＥＴＩＮＡ（登録商標）（ＲＴＭ）ディスプレイを有するハンドヘルドデバイスに対応し得る。本発明の実施形態は、ＲＧＢ色彩スキーム、又は１９２０×１０８０ｐ若しくは２５６０×１６００の解像度に限定されるものではなく、それらの具体的な解像度及びＲＧＢ色彩スキームは、例示目的のために過ぎないことを理解されたい。
【表１】
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【００２１】
本発明の実施形態によれば、バンク層１２６の厚さは、バンク構造体が機能するために、過度に厚いものではない。厚さは、マイクロＬＥＤデバイスの高さ、及び既定の視野角によって決定することができる。例えば、バンク開口部１２８の側壁が、平坦化層１２２に対して特定の角度をなす場合、より浅い角度は、そのシステムのより広い視野角に相関し得る。一実施形態では、バンク層１２６の例示的な厚さは、１μｍ〜５０μｍとすることができる。一実施形態では、バンク層１２６の厚さは、マイクロＬＥＤデバイス４００の厚さの、５μｍ以内である。
【００２２】
次いで、パターン形成された導電層が、パターン形成されたバンク層１２６の上に形成される。一実施形態では、このパターン形成された導電層は、バンク開口部１２８内部に、作動回路機構と電気的に接触して形成される、反射バンク層１４２を含む。例えば、各サブピクセルに関して、反射バンク層１４２を形成することができ、各反射バンク層は、底部電極として機能し、基板内部の作動回路機構から、個別にアドレス可能である。したがって、サブピクセルの１つの反射バンク層に接合されている全てのマイクロＬＥＤデバイスが、一緒にアドレスされる。パターン形成された導電層はまた、任意選択的に、接地連絡線１４４及び／又は接地リング１１６も含み得る。本明細書内で使用するとき、接地「リング」という用語は、円形パターン、又は対象物を完全に取り囲むパターンを必要とするものではない。更には、以下の実施形態は、ピクセル区域の３辺を少なくとも部分的に取り囲む、接地リング１１６の形態の接地線に関連して説明及び図示されるが、本発明の実施形態はまた、ピクセル区域の１つの辺（例えば、左、右、下、上）又は２つの辺（左、右、下、上のうちの２つの組み合わせ）に沿って延びる接地線でも、実践することができる点を理解されたい。したがって、以下の説明では、接地リングに対する言及及び例示は、システム要件が許容する場合、潜在的に接地線に置き換えることが可能であることを理解されたい。
【００２３】
パターン形成された導電層は、幾つかの導電材料及び反射材料で形成することができ、かつ２つ以上の層を含み得る。一実施形態では、パターン形成された導電層は、アルミニウム、モリブデン、チタン、チタンタングステン、銀、又は金、あるいはそれらの合金などの、金属膜を含む。適用例では、パターン形成された導電層は、層又は金属膜のスタックを含み得る。パターン形成された導電層は、アモルファスシリコンなどの導電材料、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、カーボンナノチューブ膜、あるいは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、及びポリチオフェンなどの透明導電性ポリマーを含み得る。一実施形態では、パターン形成された導電層は、導電材料及び反射性導電材料のスタックを含む。一実施形態では、パターン形成された導電層は、上層及び底層、並びに反射性の中間層を含む３層スタックを含み、上層及び底層のうちの一方若しくは双方は、透明である。一実施形態では、パターン形成された導電層は、導電性酸化物−反射性金属−導電性酸化物の３層スタックを含む。この導電性酸化物層は、透明とすることができる。例えば、パターン形成された導電層は、ＩＴＯ−銀−ＩＴＯ層のスタックを含み得る。そのような構成では、上部及び底部のＩＴＯ層により、反射性金属（銀）層の拡散及び／又は酸化を防止することができる。一実施形態では、パターン形成された導電層は、Ｔｉ−Ａｌ−Ｔｉのスタック、又はＭｏ−Ａｌ−Ｍｏ−ＩＴＯのスタックを含む。一実施形態では、パターン形成された導電層は、ＩＴＯ−Ｔｉ−Ａｌ−Ｔｉ−ＩＴＯのスタックを含む。一実施形態では、パターン形成された導電層は、１μｍ以下の厚さである。パターン形成された導電層は、限定するものではないが、ＰＶＤなどの、好適な技術を使用して堆積させることができる。
【００２４】
反射バンク層１４２、接地連絡線１４４、及び接地リング１１６の形成に続けて、任意選択的に、パターン形成された導電層の側壁を覆う絶縁層１４６を、ＴＦＴ基板１０２の上に形成することができる。絶縁層１４６は、バンク層１２６及び反射バンク層１４２、接地連絡線１４４及び／又は接地リング１１６を、少なくとも部分的に覆うことができる。図示の実施形態では、絶縁層１４６は、接地リング１１６を完全に覆っているが、しかしながら、これは任意選択的である。
【００２５】
一実施形態では、絶縁層１４６は、ラミネーション、スピンコーティング、ＣＶＤ、及びＰＶＤなどの好適な技術を使用して、ブランケット堆積によって形成され、次いで、反射バンク層１４２を露出させる開口部、及び接地連絡線１４９を露出させる開口部１４９を形成するように、リソグラフィなどの好適な技術を使用して、パターン形成される。一実施形態では、リソグラフィを必要とすることなく、インクジェット印刷又はスクリーン印刷を使用して、絶縁層１４６、及び絶縁層内の開口部１４９を形成することができる。絶縁層１４６は、限定するものではないが、ＳｉＯ2、ＳｉＮx、ＰＭＭＡ、ＢＣＢ、ポリイミド、アクリレート、エポキシ、及びポリエステルなどの、様々な材料で形成することができる。例えば、絶縁層１４６は、厚さ０．５μｍとすることができる。絶縁層１４６は、完成したシステムの発光の抽出を著しく劣化させることがないように、バンク開口部１２８内部の反射バンク層１４２の側壁の上に形成される場所では、透明又は半透明とすることができる。絶縁層１４６の厚さもまた、光抽出効率を高めるように、また、発光デバイスのアレイを反射バンク構造体に転写する間に、転写ヘッドアレイに干渉することもないように、制御することもできる。以下の説明でより明らかとなるように、パターン形成された絶縁層１４６は、任意選択的であり、導電層を電気的に分離させるための１つの方式を表すものである。
【００２６】
図１Ｂ、図１Ｃに示される実施形態では、反射バンク層１４２、接地連絡線１４４、及び接地リング１１６は、同じ導電層で形成することができる。別の実施形態では、接地連絡線１４４及び／又は接地リング１１６は、反射バンク層１４２とは異なる導電材料で形成することができる。例えば、接地連絡線１４及び接地リング１１６は、反射バンク層１４２よりも高い導電性を有する材料で形成することができる。別の実施形態では、接地連絡線１４及び／又は接地リング１１６はまた、反射バンク層とは異なる層の内部に形成することもできる。接地連絡線１４４及び接地リング１１６はまた、パターン形成されたバンク層１２６の内部又は下方に形成することもできる。例えば、接地連絡線１４４及び接地リング１１６を形成する際、パターン形成されたバンク層１２６を貫通して、開口部を形成することができる。開口部はまた、パターン形成されたバンク層１２６及び平坦化層１２２を貫通して、接地連絡線１４４に接触するように形成することもできる。一実施形態では、接地リング及び接地連絡線１４４は、ＴＦＴ基板１０２の作動回路機構の形成の間に、形成されたものとすることができる。したがって、接地連絡線１４４及び接地リング１１６を形成するための、幾つかの可能性が存在することを理解されたい。
【００２７】
図１Ｂに示される実施形態を参照すると、マイクロＬＥＤデバイスの接合を容易にするために、反射バンク層１４２上に、複数の接合層１４０を形成することができる。図示の特定の実施形態では、一対のマイクロＬＥＤデバイスを接合するための、２つの接合層１４０が示される。一実施形態では、接合層１４０は、米国特許出願第１３／７４９，６４７号で説明されるように、共晶合金接合、過渡的液相接合、又は固相拡散接合などの接合メカニズムを通じて、（未だ定置されていない）マイクロＬＥＤデバイス上の接合層と相互拡散する、その能力のために選択される。一実施形態では、接合層１４０は、２５０℃以下の融解温度を有する。例えば、接合層１４０は、スズ（２３２℃）、インジウム（１５６．７℃）、又はそれらの合金などの、はんだ材料を含み得る。接合層１４０はまた、幅よりも大きい高さを有する、柱の形状にすることもできる。本発明の一部の実施形態によれば、より高い接合層１４０は、マイクロＬＥＤデバイスの転写操作の間の、ＴＦＴ基板とのマイクロＬＥＤデバイスのアレイの平坦度などの、システム構成要素のレベリングに関して、並びに、共晶合金接合及び過渡的液相接合の間などの接合の間に、液化した接合層が表面の上に広がる際の、その高さの変化による、マイクロＬＥＤデバイスの高さの変動に関して、更なる自由度を提供することができる。接合層１４０の幅は、マイクロＬＥＤデバイスの底面の幅よりも小さくすることにより、マイクロＬＥＤデバイスの側壁の周囲での接合層１４０のウィッキング、及び量子井戸構造体の短絡を防止することができる。
【００２８】
図１Ｃは、本発明の一実施形態に係わる、一対のマイクロＬＥＤデバイス４００の転写の後の、図１Ａのアクティブマトリクス型ディスプレイパネルの、線Ｘ−Ｘ及び線Ｙ−Ｙに沿った概略側面図である。マイクロＬＥＤデバイス４００は、米国特許第８，３３３，８６０号、同第８，３４９，１１６号、同第８，４１５，７７１号、同第８，４１５，７６７号、又は同第８，４１５，７６８号のいずれかで説明されるように、転写接合プロセス、弾性スタンプを使用する転写、あるいは静電転写ヘッドアレイを使用する転写及び接合を含めた、様々な技術を使用して、マイクロＬＥＤデバイス４００のアレイの一部として、基板１０２に転写及び接合することができる。以下の実施形態では、特定の垂直型マイクロＬＥＤデバイス４００の構造体に関連して、説明がなされる。図示の特定のマイクロＬＥＤデバイス４００は例示的なものであり、本発明の実施形態が限定されるものではないことを理解されたい。例えば、本発明の実施形態はまた、垂直型ＬＥＤデバイスではないＬＥＤデバイスでも実践することができる。図示の特定の実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００は、底部接点４０４と上部接点４０２との間に、マイクロｐ−ｎダイオードを含む。一実施形態では、このマイクロｐ−ｎダイオードは、３０μｍ以下、又は更に５μｍ以下などの、数マイクロメートルの厚さであり、上部接点４０２及び底部接点４０４は、厚さ０．１μｍ〜２μｍである。このマイクロｐ−ｎダイオードは、ｎ型ドープ層４０９、ｐ型ドープ層４０５、及びｎ型ドープ層とｐ型ドープ層との間の１つ以上の量子井戸層４１６を含み得る。図１Ｃに示される特定の実施形態では、ｎ型ドープ層４０９は、ｐ型ドープ層４０５の上方に存在するように示されている。あるいは、ｐ型ドープ層４０５が、ｎ型ドープ層４０９の上方に存在する場合もある。マイクロＬＥＤデバイス４００は、（上部から底部への）直線状又はテーパ状の側壁４０６を有し得る。上部接点４０２及び底部接点４０４は、１つ以上の層を含み得るものであり、金属、導電性酸化物、及び導電性ポリマーを含めた、様々な導電材料で形成することができる。上部接点４０２及び底部接点４０４は、可視波長スペクトル（例えば、３８０ｎｍ〜７５０ｎｍ）に対して透明若しくは半透明、又は不透明とすることができる。上部接点４０２及び底部接点４０４は、任意選択的に、銀層などの反射層を含み得る。一実施形態では、量子井戸４１６を電気的に不活性化するために、ｐ−ｎダイオードの側壁４０６に沿って、及び任意選択的に、マイクロｐ−ｎダイオードの上面若しくは底面に沿って、共形誘電バリア層４０７を、任意選択的に形成することができる。共形誘電バリア層４０７は、その共形誘電バリア層４０７が上に形成されるｐ−ｎダイオードの、トポグラフィの外形を形成するように、ｐ−ｎダイオードよりも薄いものとすることができる。例えば、共形誘電バリア層４０７は、厚さ約５０〜６００オングストロームの酸化アルミニウムとすることができる。マイクロＬＥＤデバイス４００と反射バンク層１４２との間に、接合層４１４を位置決めすることにより、反射バンク層１４２又は他の介在層への、マイクロＬＥＤデバイス４００の底部接点４���４の接合を容易にすることができる。一実施形態では、接合層４１４は、インジウム、金、銀、モリブデン、スズ、アルミニウム、シリコン、又はそれらの合金などの材料を含む。接合層４１４は、マイクロデバイス接合層と接合層１４０との、合金又は金属間化合物とすることができる。
【００２９】
接合層１４０に加えて、図１Ａ〜図１Ｃに示される実施形態は、マイクロＬＥＤデバイスを受容するために十分に大きい、各バンク開口部１２８内部の修復接合部位４０１を含む。この方式で、複数の接合層１４０及び修復接合部位４０１により、各バンク開口部１２８内部に、冗長性及び修復構成が作り出される。図１Ａ〜図１Ｃに示される特定の実施形態では、修復接合部位４０１は、反射バンク層１４２上の露出面であるように示されている。しかしながら、本発明の実施形態は、そのように限定されるものではない。他の実施形態では、修復接合部位４０１もまた、既存の冗長スキームに関して説明及び図示された他の２つの接合層１４０と同様の、接合層１４０を含み得る。したがって、一部の実施形態では、接合層１４０は、反射バンク層１４２上の、冗長スキームで意図された全てのマイクロＬＥＤデバイスの部位、並びに修復部位４０１に提供される。
【００３０】
図示の実施形態では、接地連絡線１４４の配置構成は、ディスプレイパネル１００のピクセル区域１０４内のバンク開口部１２８の間に延ばすことができる。更には、複数の開口部１４９により、複数の接地連絡線１４４が露出される。開口部１４９の数は、バンク開口部１２８の（上から下への）列の数と、１：１の相関関係を有する場合もあれば、有さない場合もある。例えば、図１Ａに示される実施形態では、接地連絡開口部１４９は、バンク開口部１２８の各列に関して形成されるが、しかしながら、このことは必須ではなく、接地連絡開口部１４９の数は、バンク開口部１２８の列の数よりも多くすることも、又は少なくすることもできる。更に、接地連絡線１４４の数は、バンク開口部の（左から右への）行の数と、１：１の相関関係を有する場合もあれば、有さない場合もある。例えば、図示の実施形態では、接地連絡線１４４は、バンク開口部１２８の２行毎に形成されるが、しかしながら、このことは必須ではなく、接地連絡線１４４の数は、バンク開口部１２８の行の数（ｎ）と、１：１の相関関係、又は任意の１：ｎの相関関係を有し得る。
【００３１】
上記の実施形態では、接地連絡線１４４が、ディスプレイパネル１００を横切って、左から右へ水平方向に延びるように説明及び図示されているが、実施形態は、そのように限定されるものではない。他の実施形態では、接地連絡線は、垂直方向に延びることができ、又は水平方向及び垂直方向の双方に延びて、格子を形成することもできる。幾つかの可能な変形形態が、本発明の実施形態に従って想定される。本発明の実施形態によれば、接地連絡線は、ピクセル区域内のバンク開口部１２８の間に形成され、非ディスプレイ区域内の接地リング１１６又は接地線に電気的に接続される。この方式で、接地信号が、より均一にサブピクセルのマトリクスに印加されることにより、ディスプレイパネル１００全域にわたって、より均一な輝度をもたらすことができる。更には、接地連絡線１４４を、（未だ形成されていない）上部電極層よりも良好な電気伝導率を有する材料から形成することによって、電気接地経路内での接触抵抗を低減することができる。
【００３２】
図１Ａ〜図１Ｃに示される、接地連絡線１４４を有する垂直型マイクロＬＥＤデバイス４００の特定の配置構成は、例示的なものであり、本発明の実施形態はまた、他のマイクロＬＥＤデバイスでも実践することができる点を理解されたい。例えば、図１Ｄは、図１Ｃに関連して上述されたものと同様の、ディスプレイ基板１０２に転写及び接合された、代替的マイクロＬＥＤデバイス４００を示す。図１ＣのマイクロＬＥＤデバイスと同様に、図１ＤでのマイクロＬＥＤデバイスは、１つ以上の量子井戸層４１６に対向するドープ層４０５、４０９を含む、マイクロｐ−ｎダイオードを含む。図１ＣのマイクロＬＥＤデバイスとは異なり、図１ＤでのマイクロＬＥＤデバイスは、ドープ層４０５、４０９の双方に対する底部接点を含む。例えば、底部接点４０４が、ドープ層４０５上に形成され、底部接点４０３が、ドープ層４０９上に形成される。共形誘電バリア層４０７もまた、特に、量子井戸層（複数又は単数）４１６を含む側壁４０６を防護するように、図１ＤのマイクロＬＥＤデバイス上に任意選択的に形成することができる。図１ＤのマイクロＬＥＤデバイス４００は、ｎ型ドープ層及びｐ型ドープ層の双方に関する底部接点を含むため、反射層１４２もまた、電気的に分離する２つの層へと分離させて、それぞれ、底部接点４０４、４０３と電気的に接触させることができる。したがって、図１ＤのマイクロＬＥＤデバイスは、上部接点及び底部接点を有することが必須ではない、本発明の実施形態の内部に実装することができ、このマイクロＬＥＤデバイスは、底部接点と動作可能に接続することができる。
【００３３】
ここで図２Ａ〜図２Ｄを参照すると、本発明の実施形態に係わる、サブピクセル１０８の反射バンク層内部に実装された、マイクロＬＥＤデバイスの配置構成に関する等角図が提供される。図２Ａは、前述のようにバンク開口部１２８の側壁及び底面に沿って、及びバンク開口部１２８に隣接するパターン形成されたバンク層１２６の上面に部分的に沿って形成された、反射バンク層１４２を示す。図２Ａに示される実施形態では、一対のマイクロＬＥＤデバイス４００が、バンク開口部の長さに沿って、対向する側壁から均等に離間するように、反射バンク層１４２内部に実装される。したがって、図２Ａは、例示的なマイクロＬＥＤデバイス冗長スキームを例示するものである。図２Ｂに示される実施形態では、一対のマイクロＬＥＤデバイス４００は、更なるマイクロＬＥＤデバイスのための余地が、修復接合部位４０１に存在するように、反射バンク層１４２内部に実装される。したがって、図２Ｂは、修復部位を有する、例示的なマイクロＬＥＤデバイス冗長スキームを例示するものである。
【００３４】
実際の適用例では、キャリア基板からディスプレイ基板１０２への、マイクロＬＥＤデバイス４００の１００％の転写の成功が常に達成され、かつ欠陥、欠落、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスを有さないことは期待できない。本発明の実施形態によれば、マイクロＬＥＤデバイスは、１〜１００μｍのスケールのものであり、例えば、約２０μｍ、１０μｍ、又は５μｍの最大幅を有し得る。そのようなマイクロＬＥＤデバイスは、例えば静電転写ヘッドアレイを使用する、キャリア基板からのピックアップ及びディスプレイ基板への転写に関して、準備が整っているように製造される。欠陥マイクロＬＥＤデバイスは、汚染、応力破損、及び導電層間の短絡などの、様々な原因から生じ得る。マイクロＬＥＤデバイスはまた、キャリア基板の非平面性、汚染（例えば、微粒子）、又はキャリア基板に対するマイクロＬＥＤデバイスの不規則な付着などの様々な理由により、転写操作の間にピックアップされない恐れもある。マイクロＬＥＤデバイス４００の転写操作が完了した後、欠陥、欠落、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスを検出して、いずれかの修復操作を実行する必要があるか否かを判定するために、試験を実行することができる。
【００３５】
図２Ｃ、図２Ｄは、欠陥、欠落、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスが検出された後に、修復部位に更なるマイクロＬＥＤデバイスを定置する、例示的な適用を示す。例えば、図２Ｂに示すマイクロＬＥＤデバイス４００の転写及び接合に続けて、ディスプレイ基板に転写されたそれらのマイクロＬＥＤデバイスを検査することができる。マイクロＬＥＤデバイス４００Ｘに欠陥があるか、又は汚染されていることが判明した場合には、図２Ｃに示されるように、修復マイクロＬＥＤデバイス４００を、修復部位４０１に接合することができる。あるいは、意図された接合部位に、マイクロＬＥＤデバイスが転写されなかったことが判明すると、図２Ｄに示されるように、修復マイクロＬＥＤデバイス４００を、修復部位４０１に接合することができる。
【００３６】
ここで図３Ａ〜図３Ｃを参照すると、本発明の実施形態に係わる、個別のマイクロＬＥＤデバイスの上に、別個の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図が示される。図３Ａに示されるように、一対のマイクロＬＥＤデバイスのうちの個別のマイクロＬＥＤデバイス４００のそれぞれの上に、別個の波長変換層３１０が形成される。図３Ｂに示されるように、修復マイクロＬＥＤデバイス４００が、反射バンク層１４２に転写されており、一対のＬＥＤデバイスのうちの個別のマイクロＬＥＤデバイス４００のそれぞれの上に、別個の波長変換層３１０が形成される。この構成では、波長変換層３１０は、欠陥又は汚染されたマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの上には形成されていない。図３Ｃは、図３Ｂと同様のものであるが、ただし、欠落したマイクロＬＥＤデバイスに対応する接合層１４０の上には、波長変換層が形成されない。
【００３７】
図４Ａ〜図４Ｃは、本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図を示す。図４Ａ〜図４ＣでのマイクロＬＥＤデバイスの配置構成は、図３Ａ〜図３Ｃに示される例示的配置構成と同じであるが、単一の波長変換層３１０が、サブピクセル内部又は反射バンク層１４２内部の、全てのマイクロＬＥＤデバイス４００の上に形成されるという相違点がある。図４Ｂ、図４Ｃに示されるように、波長変換層１３０はまた、欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの上、又は欠落したマイクロＬＥＤデバイスに対応する接合層１４０の上にも形成することができる。
【００３８】
図４Ａ〜図４Ｃに示される実施形態では、波長変換層１３０は、サブピクセル内部の反射バンク層１４２の内部に存在するように示されるが、しかしながら、他の実施形態では、波長変換層１３０は、図５に示されるように、反射バンク層１４２全体の上に形成される。他の実施形態では、波長変換層１３０は、反射バンク層１４２の少なくとも底面及び側壁の上に形成される。パターン形成されたバンク層１２６の上部に形成された反射バンク層１４２の諸部分の上に、ブラックマトリクス材料又はホワイトマトリクス材料を形成することができる。この方式で、目視者によって可視の、反射バンク層１４２内部のマイクロＬＥＤデバイスから放出される全ての光が、波長変換層を通過する。更には、そのような構成により、ディスプレイの外側などの他の供給源からの反射光は、必然的に波長変換層３１０を通過することになる。図５は、図２ＢのマイクロＬＥＤデバイス４００の対の構成を示すものであるが、図５の波長変換層３１０は、例えば、上記の図２Ａ、図２Ｃ、及び図２Ｄに示されるものを含めた、反射バンク層１４２内部に実装される任意のマイクロＬＥＤデバイス構成の上に形成することができる点を理解されたい。
【００３９】
ここまでのところ、図３Ａ〜図５での波長変換層１３０は、ドーム形状の構成であるように示されているが、この構成は、波長変換層１３０及び任意選択的な更なる層から形成することができる。例えば、以下の説明で更に詳細に説明されるように、波長変換層の下に、配光層を形成することができる。このドーム形状のプロファイルは、半球状とするか、平坦化、又は狭小化することができる。例えば、半球状のプロファイルは、光抽出を向上させて、ランバート発光パターンを作り出すことができる。ドーム型プロファイルの平坦化又は狭小化を使用することにより、その発光デバイスに関する視野角を調節することができる。本発明の実施形態によれば、これらの層の厚さ及びプロファイルは、マイクロＬＥＤデバイスからの発光ビームプロファイルを変更するために、並びに、エッジ効果に関連し得るディスプレイの角度特性を介して色を変更するために、調節することができる。
【００４０】
ここで図６Ａ〜図８Ｂを参照すると、細長ドーム形状の波長変換層を含む、様々な構成が示されるが、それらの構成は、波長変換層１３０及び任意選択的な更なる層から形成することができる。例えば、以下の説明で更に詳細に説明されるように、波長変換層の下に、配光層を形成することができる。この方式で、配光層は、ライトパイプとして機能することにより、反射バンク層内部のマイクロＬＥＤデバイスに関するフィルファクターを増大させることができる。
【００４１】
図６Ａ〜図６Ｃは、本発明の実施形態に係わる、複数のマイクロＬＥＤデバイスの上に、単一の細長い波長変換層が形成されている、サブピクセルの反射バンク層内部に実装されたマイクロＬＥＤデバイスの配置構成の等角図を示す。図６Ａ〜図６ＣでのマイクロＬＥＤデバイスの配置構成は、図３Ａ〜図３Ｃに示される例示的配置構成と同じであるが、単一の細長い波長変換層３１０が、サブピクセル内部又は反射バンク層１４２内部の、全てのマイクロＬＥＤデバイス４００の上に形成されるという相違点がある。図６Ｂ、図６Ｃに示されるように、細長い波長変換層１３０はまた、欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの上、又は欠落したマイクロＬＥＤデバイスに対応する接合層１４０の上にも形成することができる。
【００４２】
図６Ａ〜図６Ｃに示される実施形態では、波長変換層１３０は、サブピクセル内部の反射バンク層１４２の底面上にのみ存在するように示されている。図７Ａは、波長変換層１３０が、反射バンク層１４２の少なくとも底面及び側壁の上に形成される実施形態を示す。図７Ｂは、波長変換層１３０が、反射バンク層１４２全体の上に形成される実施形態を示す。この方式で、目視者によって可視の、反射バンク層１４２内部のマイクロＬＥＤデバイスから放出される全ての光が、波長変換層を通過する。図７Ｂに示される構成により、ディスプレイの外側などの、マイクロＬＥＤデバイス以外の他の供給源を発生源とする、反射バンク層１４２によって反射される光は、必然的に波長変換層３１０を通過することになる。図６Ａ〜図６Ｃ、及び図７Ａに示される構成では、パターン形成されたバンク層１２６の上部に形成された反射バンク層１４２の諸部分の上に、ブラックマトリクス材料又はホワイトマトリクス材料を形成することができる。図７Ａ、図７Ｂは、図２ＢのマイクロＬＥＤデバイス４００の対の構成を示すものであるが、図７Ａ、図７Ｂの波長変換層３１０は、例えば、上記の図２Ａ、図２Ｃ、及び図２Ｄに示されるものを含めた、反射バンク層１４２内部に実装される任意のマイクロＬＥＤデバイス構成の上に形成することができる点を理解されたい。
【００４３】
この時点までは、単一の反射バンク層１４２の上に波長変換層が形成される構成が示されている。図８Ａ、図８Ｂに示される実施形態では、波長変換層は、複数の反射バンク層１４２の上に、又は複数の反射バンク層１４２にわたって形成されるように示されている。例えば、各反射バンク層１４２は、ピクセルの内部のサブピクセルに対応し得る。図８Ａは、本発明の一実施形態に係わる、複数のサブピクセルに対応する複数の反射バンク層１４２の上に形成された、細長ドーム形状の波長変換層３１０を含む、ピクセルの等角図である。図示のように、波長変換層３１０は、ピクセル内部の全ての反射バンク層１４２の上に形成することができる。図８Ｂは、本発明の一実施形態に係わる、複数のサブピクセルに対応する複数の反射バンク層１４２の上に形成された細長ドーム形状の波長変換層３１０、及び単一のサブピクセルに対応する単一の反射バンク層１４２の上に形成された細長ドーム形状の波長変換層３１０の双方を含む、ピクセルの等角図である。
【００４４】
この時点までは、波長変換層３１０は、単一層のシステムとして示されている。一部の実施形態では、幾つかの更なる層を、波長変換層の下又は上に形成することができる。例えば、波長変換層は、マイクロＬＥＤデバイス４００からの発光ビームプロファイルを変更するように成形することが可能な、マイクロレンズ構成内に含めることができる。
【００４５】
ここで図９Ａを参照すると、本発明の一実施形態に係わる、マイクロＬＥＤデバイスの周囲の、ライトパイプの形態の配光層、及びそのライトパイプの上の波長変換層の、組み合わせ図が提供される。図９Ａが組み合わせ図と称される理由は、この図が、マイクロＬＥＤデバイスの場所に関する等角図、平面図と、層の断面図との特性を含むためである。以下の実施形態では、特定の垂直型マイクロＬＥＤデバイス４００構造体に関連して、説明がなされる。図示の特定のマイクロＬＥＤデバイス４００は例示的なものであり、本発明の実施形態が限定されるものではないことを理解されたい。例えば、本発明の実施形態はまた、図１Ｄに関連して説明及び図示されたものなどのＬＥＤデバイスでも実践することができる。以下の説明はまた、ライトパイプの形態の配光層３２０に関連しても実施される。そのような構成は、数多くの可能な層の配置構成及び形状を適切に説明するために選択されており、それらの層の配置構成はまた、特にドーム形状及び細長ドーム形状などの、前述のプロファイルのうちのいずれかを形成するためにも使用することができる点を理解されたい。
【００４６】
図９Ａに示されるように、波長変換層３２０を形成する前に、配光層３２０が、１つ以上のマイクロＬＥＤデバイス４００の周囲に、任意選択的に形成される。本明細書で説明されるように、マイクロＬＥＤデバイスの「周囲」の層は、そのマイクロＬＥＤデバイスの側方に、上に、又は下に形成することができる。それゆえ、マイクロＬＥＤデバイスの「周囲」という用語は、その層が、マイクロＬＥＤデバイスからの全ての方向で配置されていることを必要とするものではない。むしろ、用語「周囲」とは、マイクロＬＥＤデバイスからの発光ビーム経路が通過するように設計されている、隣接区域を指すことを意図するものである。図９Ａに示される特定の実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００の周囲のライトパイプは、マイクロＬＥＤデバイスの側方及びマイクロＬＥＤデバイスの上の双方に存在する。
【００４７】
ライトパイプの形態の配光層３２０は、そのライトパイプを出て波長変換層３１０に向かう、マイクロＬＥＤデバイス４００からの入射光の屈折を可能にすると共に、配光層３２０内部に、マイクロＬＥＤデバイス４００からの入射光の内部反射及び横方向拡散を引き起こすように、成形することができる。配光層３２０は、マイクロＬＥＤデバイス４００よりも厚くすることができる。一実施形態では、配光層３２０は、厚さ１μｍ〜１００μｍである。この配光層の横方向の長さ／幅は、入射光の横方向拡散に対応するために、配光層の厚さよりも大きくすることができる。例示的実施形態では、広さ１００μｍ×１００μｍのサブピクセルを考慮すると、配光層３２０は、１００μｍの横方向の長さ、１００μｍの横方向の幅、及び、最大の横方向の長さ又は幅以下の高さを有し得る。
【００４８】
配光層３２０はまた、ドーム形状にすることにより、ライトパイプの外に屈折する光の、放射状拡散を作り出すことができる。このドーム形状のプロファイルは、半球状とすることができる。このドーム形状はまた、平坦化又は狭小化することもできる。一部の実施形態では、配光層３２０は、細長ドーム形状である。一実施形態では、この配光層３２０の厚さ及びプロファイルは、マイクロＬＥＤデバイス４００からの発光ビームプロファイルを変更するために、並びに、エッジ効果に関連し得るディスプレイの角度特性を介して色を変更するために、マイクロレンズ構造体がその上に形成される、基底構造を提供する。配光層３２０は、エポキシ、シリコーン、及びアクリルなどの、様々な透明材料で形成することができ、公称波長５９０ｎｍで、以下に報告される屈折率（ｎ）を有する：ｎ＝１．５１〜１．５７（エポキシ）、ｎ＝１．３８〜１．５８（シリコーン）、ｎ＝１．４９（アクリル）。一実施形態では、配光層３２０は、インクジェット印刷によって形成される。一実施形態では、配光層３２０は、溶融ガラスの適用によって形成される。ガラス組成物は、エポキシ、シリコーン、又はアクリルなどの、波長変換層３１０を形成するマトリクス材料の屈折率に整合し得る屈折率を保有する、アクリルガラス、クラウンガラス、フリントガラス、及びホウケイ酸ガラスの範囲にわたる、様々な組成物の範囲にわたり得る。配光層３２０の特定のプロファイルは、幾つかの加工処理技術を通じて作り出すことができる。１つの方法は、インク印刷材料の表面張力を調整することによるものである。マイクロレンズを形成するために使用されるもののような、リソグラフィ又は他のウェハレベル光学技術もまた、使用することができる。成型又はインプリントリソグラフィなどの物理的技術もまた、使用することができる。
【００４９】
図９Ｂは、本発明の一実施形態に係わる、マイクロＬＥＤデバイスの周囲の、ライトパイプの形態の配光層、及びそのライトパイプの上の波長変換層の側断面図である。図９Ｂに示されるように、マイクロＬＥＤデバイス４００から放出される入射光は、配光層３２０の外、及び波長変換層３１０内の双方に屈折することができ、また、配光層３２０内部で内部反射することにより、マイクロＬＥＤデバイスからの入射光の横方向拡散を引き起こすこともでき、この反射光は、最終的に、配光層３２０の外、及び波長変換層３１０内に屈折する。図９Ｃ、図９Ｄは、本発明の実施形態に係わる、ライトパイプの形態であり、かつテーパ状プロファイルを有する、配光層の側断面図である。図９Ｃに示される特定の実施形態では、配光層３２０は、側縁部に向けてテーパ状であることにより、この配光層は、縁部が中間部よりも薄い。配光層３２０の厚さをテーパ状にすることにより、反射の増大がもたらされ、最終的に、光を縁部に通過させるのではなく、配光層の上面に通過させて屈折させることができる。図９Ｄに示される実施形態では、一対のマイクロＬＥＤデバイスは、一方の側から他方へとテーパ状である配光層３２０の、一方の縁部により近く定置される。この方式で、配光層３２０は、配光層の一方の側から他方へと光を誘導することができ、光は、配光層の側面を通過するのではなく、上面を通過して屈折する。
【００５０】
マイクロＬＥＤデバイス４００からの入射光の屈折及び反射を可能にすることに加えて、配光層３２０はまた、マイクロＬＥＤデバイス４００から放出される光が、波長変換層３１０に入る前に発散することも可能にし、このことにより、波長変換層に入る光の光強度が減少する。一態様では、内部反射光は、マイクロＬＥＤデバイス４００、ピクセル、又はマイクロＬＥＤデバイスを含むサブピクセルの、改善されたフィルファクターを可能にする。別の態様では、発散光（反射されない入射光、並びに反射光を含む）は、配光層の上に形成される波長変換層３１０からの、より均等な発光をもたらし得る。別の態様では、配光層３２０は、放出される前に光がデバイス内で進む長さを、増大させる機能を果たし得る。このことは、光密度の低減をもたらし、波長変換層内の蛍光体粒子の熱劣化を低減することにより、そのディスプレイデバイスの寿命を引き延ばすことができる。このことはまた、波長変換層内での蛍光体粒子の体積添加を増大させることを必要とせずに、波長変換層内の蛍光体粒子による色変換の機会も増大させることができる。更に別の態様では、光の発散及び光強度の低減により、通常であればマイクロＬＥＤデバイス４００によって再吸収される可能性がある、波長変換層からの後方反射の量を、低減することができる。本発明の実施形態によれば、配光層３２０は、ディスプレイデバイスに関して、フィルファクターを増大させ、全体的な発光を増大させ、発光の均一性を増大させ、色スペクトルの鮮明度を増大させることができる。この配光層の厚さ及びプロファイルはまた、マイクロＬＥＤデバイス４００からの発光ビームプロファイルを変更するために、並びに、エッジ効果に関連し得るディスプレイの角度特性を介して色を変更するために、マイクロレンズ構造体が形成される、基底構造も提供することができる。
【００５１】
任意選択の配光層３２０の形成に続き、波長変換層３１０を形成する前に、配光層３２０の上に、整合層２２２を任意選択的に形成することができる。整合層３２２は、配光層３２０及び波長変換層３１０に関する屈折率を整合させて、光の後方反射を低減する機能を果たし得る。例えば、層３２０、３１０が、例えば異なる屈折率を有するエポキシ、シリコーン、アクリル、又はガラスで形成される場合、整合層３２２は、層３２０と層３１０との間の屈折率を有するエポキシ、シリコーン、アクリル、又はガラスで形成される。本発明の実施形態によれば、層３２０、３１０を形成するポリマーマトリクスは同じものであり、層３２０、３１０は、同一の屈折率を有する。別の実施形態では、層３２０、３１０に関する屈折率は、０．３以内、又はより詳細には、０．１以内である。一実施形態では、整合層は、２μｍ以下の厚さである。一実施形態では、整合層３２２の硬化は、熱又はＵＶによるものとすることができる。
【００５２】
本発明の実施形態によれば、マイクロＬＥＤデバイス４００の上に、かつ存在する場合には、任意選択の配光層３２０及び整合層の上に、波長変換層３１０が形成される。一実施形態では、波長変換層は、発光スペクトルを制御するための蛍光体粒子を含む。一実施形態では、波長変換層は、混色の発光スペクトル（例えば、赤色、青色、緑色、黄色などのうちのいずれかの組み合わせ）用の、種々の（設計されたサイズ若しくは形状、又は組成が異なる）蛍光体粒子を含む。別の実施形態では、波長変換層は、単色の発光スペクトル（例えば、赤色、青色、緑色、黄色など）用に設計された蛍光体粒子を含む。
【００５３】
一実施形態では、波長変換層３１０は、蛍光体粒子で形成される。例えば、波長変換層は、噴霧堆積法の後に続く、溶媒の除去によって形成される。一実施形態では、波長変換層は、ポリマーマトリクス又はガラスマトリクス材料などのマトリクス材料中の、蛍光体粒子の分散を含む。顔料、染料、又は散乱粒子などの、他の充填材料もまた、マトリクスの内部に、又は、マトリクス材料が存在しない場合には蛍光体粒子自体の間に、分散させることができる。一実施形態では、波長変換層３１０は、インクジェット印刷によって形成され、ＵＶ硬化される。一実施形態では、波長変換層３１０は、溶融ガラスの適用によって形成され、その溶融ガラス内部で、充填剤が熱的及び化学的に安定する。波長変換層３１０の厚さ、並びに、充填剤、例えば蛍光体粒子、顔料、染料、又は光散乱粒子の濃度を調整することにより、必要な色スペクトルを達成する。例えば、一実施形態では、それらの厚さ及び濃度は、波長変換層を通した、マイクロＬＥＤデバイスからの色滲みを最小限に抑え、蛍光体粒子からの発光を最大化するように、調整される。波長変換層３１０（並びに、配光層）の厚さはまた、マイクロＬＥＤデバイス間の間隔によっても、部分的に決定することができる。例えば、照明用途と比較して、高解像度ディスプレイの用途では、マイクロＬＥＤデバイスは、より密接な間隔で配置することができる。一実施形態では、波長変換層３１０は、例示的な幅５μｍ及び高さ３．５μｍのマイクロＬＥＤデバイス４００に関しては、厚さ５μｍ〜１００μｍ、又は、より具体的には厚さ３０μｍ〜５０μｍである。一部の実施形態では、波長変換層の厚さ及び充填剤の濃度は、マイクロＬＥＤデバイス４００からの一部の光が通過して、マイクロＬＥＤデバイスの光スペクトルと、変換された光スペクトルとの混合がもたらされることにより、混合された発光スペクトル、例えば、白色光が達成されることを可能とするように、設計することができる。色変換材料（例えば、蛍光体粒子、顔料、染料）の濃度、並びに層の厚さは、その発光デバイスの具体的な用途、例えば、完全な色変換（例えば、青色から赤色、又は青色から緑色など）を生じさせるか否か、下層のマイクロＬＥＤデバイスからの光の漏洩若しくは滲みを生じさせるか否か、又は変換材料の混合が採用されるか否かに応じて、決定することができる。完全な色変換（例えば、青色から赤色、又は青色から緑色など）が生じる実施形態では、５０％超の体積添加百分率の色変換材料を、波長変換層内に含めることができる。一実施形態では、波長変換層は、５０％超の体積添加の蛍光体粒子を含む。配光層３２０は、波長変換層内の蛍光体粒子の体積添加を増大させることを必要とせずに、波長変換層３１０内の蛍光体粒子による色変換の機会を増大させるために、放出される前に光がデバイス内で進む長さを増大させる機能を果たし得る。
【００５４】
本発明の実施形態によれば、用語「蛍光体」とは、１つの波長の光を吸収し、別の波長の光を放出する、任意のタイプの波長変換材料を指すことができる。１つのタイプの蛍光体粒子は、量子ドットである。量子ドットは、その構造体のサイズが十分に小さいもの（数十ナノメートル未満）であるため、量子閉じ込め効果により、電気的特性及び光学的特性がバルク特性とは異なる、半導体材料である。例えば、量子ドットの発光特性は、それらの組成に加えて、それらのサイズ及び形状に関連する。量子ドットの蛍光は、特定の波長を吸収することによって、価電子を励起した後に続く、その励起電子が基底状態に戻る際の、光子の形態での、より低いエネルギーの放出の結果である。量子閉じ込めは、価原子と伝導帯とのエネルギー差を、量子ドットのサイズ及び形状に基づいて変化させるものであり、このことは、放出される光子のエネルギー及び波長が、量子ドットのサイズ及び形状によって決定されることを意味する。量子ドットが大きいほど、その蛍光スペクトルのエネルギーは低くなる。したがって、より小さい量子ドットは、より青い光（より高いエネルギー）を放出し、より大きい量子ドットは、より赤い光（より低いエネルギー）を放出する。このことにより、鮮明な発光スペクトル及び高い量子効率を有する、可視スペクトル全体にわたる、半導体光ルミネセンス発光波長の、サイズ依存性の調整が可能となる。
【００５５】
量子ドット材料の例としては、限定するものではないが、ＩＩ−ＶＩ族、ＩＩＩ−Ｖ族、ＩＶ−ＶＩ族半導体材料が挙げられる。一部の例示的な化合物半導体としては、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＣｄＴｅ、ＺｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＧａＡｓ、ＧａＳｂ、ＨｇＳ、ＨｇＳｅ、ＨｇＴｅ、ＩｎＡｓ、ＩｎＰ、ＩｎＳｂ、ＡｌＡｓ、ＡｌＰ、ＡｌＳｂが挙げられる。一部の例示的な合金半導体としては、ＩｎＧａＰ、ＺｎＳｅＴｅ、ＺｎＣｄＳ、ＺｎＣｄＳｅ、及びＣｄＳｅＳが挙げられる。マルチコア構造もまた可能である。例示的なマルチコア構成は、半導体コア材料、このコアを酸化から防護し、格子整合を支援するための薄い金属層、及びルミネセンス特性を増強するためのシェルを含み得る。このシェルは、量子ドットからの発光スペクトルとは異なる、特定のスペクトルの光を吸収する機能を果たし得る。コア層及びシェル層は、同じ材料で形成することができ、上記に列挙した例示的な化合物半導体又は合金半導体のうちのいずれかで形成することができる。金属層は、多くの場合、Ｚｎ又はＣｄを含む。
【００５６】
本発明の実施形態によれば、蛍光体粒子の１つのタイプは、その組成に起因するルミネセンスを呈する粒子である。その組成に起因するルミネセンスを呈する、一部の例示的な蛍光体粒子としては、硫化物、アルミン酸塩、酸化物、ケイ酸塩、窒化物、ＹＡＧ（任意選択的にセリウムでドープ）、及びテルビウムアルミニウムガーネット（ＴＡＧ）ベースの材料が挙げられる。他の例示的な材料としては、黄色−緑色発光蛍光体：（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ａｌ2Ｏ4：Ｅｕ（緑色）、（Ｌｕ，Ｙ）3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（ＬｕＡＧ，ＹＡＧ）（黄色−緑色）、Ｔｂ3Ａｌ5Ｏ12：Ｃｅ3+（ＴＡＧ）（黄色−緑色）；橙色−赤色発光蛍光体：ＢａＭｇＡｌ10Ｏ17：Ｅｕ：2+（Ｍｎ2+）、Ｃａ2Ｓｉ5Ｎ8：Ｅｕ2+（橙色−赤色）、（Ｚｎ，Ｍｇ）Ｓ：Ｍｎ（緑色、赤色）、（Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）Ｓ：Ｅｕ：2+（赤色）；青色及び黄色−緑色発光用のｕｖ−紺青色吸収蛍光体：（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）2ＳｉＯ4：Ｅｕ2+（ｕｖ−青色励起、黄色発光）、（Ｍｇ，Ｃａ，Ｓｒ，Ｂａ）3Ｓｉ2Ｏ7：Ｅｕ2+（ｕｖ−紺青色励起、青色−緑色発光）、Ｃａ8Ｍｇ（ＳｉＯ4）4Ｃｌ2：Ｅｕ2+（ｕｖ−紺青色励起、青色発光）；及び組成及び処理に応じて可視スペクトルの全範囲にわたって発光することが可能な蛍光体（Ｓｒ，Ｃａ，Ｂａ）ＳｉxＯyＮz：Ｅｕ2+（ｙ＞０緑色、ｙ＝０赤色）、Ｙ2Ｏ2Ｓ：Ｅｕ3+（青色−緑色）、（Ｃａ，Ｍｇ，Ｙ）vＳｉWＡｌxＯyＮz：Ｅｕ2（黄色−緑色−赤色）が挙げられる。一部の実施形態では、そのような蛍光体粒子に関する粒径は、１μｍ〜２０μｍとすることができる。他の実施形態では、そのような蛍光体粒子に関する粒径は、１００ｎｍ〜１μｍとすることができる。蛍光体粒子はまた、１μｍ〜２０μｍの粒子と１００ｎｍ〜１μｍのナノ粒子とのブレンドも含み得る。ナノ粒子は、例えば、硬化又は溶媒除去の前に、波長変換層のマトリクス材料内部に分散される際の、沈降の量を低減するために役立ち得るものであり、このことは、より均等なナノ粒子の分布及び発光デバイスの発光をもたらし得る。
【００５７】
他の材料もまた、波長変換層の内部に分散させることができる。例えば、波長変換層のガラスマトリクス又はポリマーマトリクスなどの、マトリクス材料の内部に、他の材料を分散させることができる。一実施形態では、ＴｉＯ2又はＡｌ2Ｏ3粒子などの光散乱剤が、波長変換層の内部に分散される。そのような光散乱剤は、波長変換層内部の散乱光を増大させることによって、蛍光体粒子の効率を高める効果を有し得る。そのような光散乱剤は、波長変換層を通した、マイクロＬＥＤデバイスの放出光の滲みを、低減する効果を更に有し得る。光散乱粒子はまた、いつどこでマイクロレンズ構造体から光が放出されるかを制御するためにも、使用することができる。例えば、より高濃度の光散乱粒子を、マイクロレンズ構造体の端部に、例えば、波長変換層の側縁部に配置することにより、光を外に方向付けることができる。一実施形態では、顔料又は染料を、波長変換層３１０の内部に分散させることができる。このことは、波長変換層内にカラーフィルタを組み込む効果を有し得る。一実施形態では、この顔料又は染料は、蛍光体粒子の発光波長と同様の色を有し得る。この方式で、その顔料又は染料は、蛍光体粒子から放出されている波長以外の波長を吸収することにより、そのアセンブリの発光スペクトルを更に鮮明化することができる。例えば、特定の実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００は、窒化ガリウム（ＧａＮ）ベースの材料であり、青色（例えば、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）又は紺青色（例えば、４２０ｎｍ〜４５０ｎｍ）の光を放出する。マイクロＬＥＤデバイス４００からの青色発光又は紺青色発光を吸収し、その発光波長を赤色に変換するために、赤色発光用に設計された量子ドットを、波長変換層３１０内に分散させることができる。そのような実施形態では、赤色顔料又は赤色染料もまた、波長変換層３１０の内部に分散させることにより、赤色以外の色もまた吸収することができる。この方式で、赤色顔料又は赤色染料が、更なる青色光又は紺青色光を吸収することにより、未変換の青色光又は紺青色光の滲みを低減することができる。例示的な顔料としては、リソールルビン（赤色）、Ｂ−銅タロシアニン（青色）、及びジアリライドイエロー（黄色）が挙げられる。青色マイクロＬＥＤデバイス、及び赤色顔料若しくは赤色染料を有する赤色蛍光体粒子は、例示的なものであり、マイクロＬＥＤデバイス、及び存在する場合には、波長変換層に関する、様々な発光スペクトル構成が可能である。
【００５８】
本発明の一部の実施形態によれば、波長変換層３１０を形成するポリマーマトリクスは、酸素又は水分に対して透過性である場合がある。一実施形態では、波長変換層３１０の形成に続けて、酸素又は水分の吸収から波長変換層３１０を保護するために、酸素バリア膜３２４を、任意選択的に形成することができる。例えば、波長変換層３１０が量子ドットを含む場合、酸素バリア膜３２４は、量子ドットによる酸素又は水分の吸収に対するバリアとしての役割を果たすことにより、ディスプレイデバイス内の量子ドットの寿命を引き延ばすことができる。酸素バリア膜３２４に関する好適な材料としては、限定するものではないが、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＳｉＮx、及びガラスが挙げられる。酸素バリア膜３２４に関する堆積法は、量子ドット又は他の充填剤を熱的に劣化させないための、低温法とすることができる。例示的な共形堆積法としては、原子層堆積（ＡＬＤ）、スパッタリング、スピンオン、及びラミネーションが挙げられる。この酸素バリア膜はまた、基板全体の上に、又は全てのマイクロＬＥＤデバイスの上に、ブランケット堆積させることもできる。一実施形態では、Ａｌ2Ｏ3酸素バリア膜が、原子層堆積（ＡＬＤ）によって堆積される。
【００５９】
ここで図１０Ａ〜図１０Ｃを参照すると、配光層３２０がライトパイプの形態である場合の、マイクロＬＥＤデバイス４００の真上に反射層３３０を含む実施形態に関する、組み合わせ図及び側断面図が提供される。反射層３３０は、種々の場所に提供することができ、このことにより、ライトパイプ及び波長変換層の構成に対する、種々の効果をもたらすことができる。図１０Ｂに示される一実施形態では、反射層３３０は、波長変換層３１０の上に形成される。この方式で、反射層は、光強度が最大となり得る、マイクロＬＥＤデバイスに最も近接する場所で、マイクロＬＥＤデバイス４００から放出される入射光が、波長変換層３１０を通して滲むことを阻止することができる。この入射光の反射はまた、光を横方向に拡散させることにより、フィルファクターを改善する効果も有し得る。反射層３３０の別の効果はまた、波長変換層を通る入射光の通過の数も増大させることであり得る。例として、波長変換層３１０を、入射光が３回及び５回通過する状況を示す。通過するたびに、蛍光体粒子が励起され、変換スペクトルを放出する。この方式で、波長変換層３１０内の蛍光体粒子の効率が高められることにより、そのシステムの変換スペクトルの光強度が増大すると同時に、フィルファクターもまた改善され、より均等な波長変換層３１０からの発光を提供することができる。
【００６０】
図１０Ｃに示される別の実施形態では、反射層３３０は、配光層３２０と波長変換層３１０との間に形成される。そのような構成では、反射層は、入射光の横方向拡散に影響を及ぼして、フィルファクターを改善することができる。そのような構成はまた、光強度が最大となり得る、マイクロＬＥＤデバイスに最も近接する場所で、入射光が波長変換層３１０に入ることも阻止することができる。それゆえ、波長変換層３１０を通る入射光の滲みを低減することができる。この構成はまた、特に、光強度が最大となったであろう場所での、蛍光体粒子の寿命も増大させることができる。
【００６１】
図１０Ｄ〜図１０Ｆは、図１０Ａ〜図１０Ｃに関連して図示及び説明されたものと同様の実施形態を示す。図１０Ｄ〜図１０Ｆに示される実施形態では、反射層３３０は、修復マイクロＬＥＤデバイスを含む、マイクロＬＥＤデバイス４００の対の上に形成され、任意選択的に、欠落、欠陥、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの上には形成されない。あるいは、反射層はまた、欠落、欠陥、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの上にも形成することができる。
【００６２】
図１０Ａ〜図１０Ｆに示される上述の反射層１３０は、平坦層であるように示されている。しかしながら、反射層３３０が平坦であることは必須ではない。任意の構成が可能であり、反射層３３０は、発光の方向を制御するように成形することができる。反射層３３０はまた、マイクロＬＥＤデバイスの真上に形成されることも必須ではなく、ライトパイプ又は波長変換層の側縁部に沿った場所などの、他の場所に形成することもできる。
【００６３】
本発明の実施形態によれば、マイクロＬＥＤデバイス及び波長変換層を含む、この発光デバイスの構成は、様々なディスプレイデバイス内に組み込むことができる。例示的なディスプレイ用途としては、ディスプレイ標識、ディスプレイパネル、テレビ、タブレット、電話機、ラップトップ、コンピュータモニタ、キオスク、デジタルカメラ、ハンドヘルド型ゲーム機、メディアディスプレイ、電子書籍ディスプレイ、又は大面積標識ディスプレイが挙げられる。
【００６４】
波長変換層は、全てが同じ色の発光スペクトルを放出するように設計することができ、又は、波長変換層は、複数の波長変換層のグループへと分割して、各グループが、異なる色の発光スペクトルを放出するように設計することができる。この方式で、それらのディスプレイは、マイクロＬＥＤデバイス及び波長変換層の配置構成並びに内容に応じて、任意の色又は色のパターンを放出することができる。一実施形態では、青色発光（例えば、４５０ｎｍ〜４９５ｎｍ）マイクロＬＥＤデバイスの上に位置決めされた波長変換層内に、赤色（例えば、６２０ｎｍ〜７５０ｎｍ）及び緑色（例えば、４９５ｎｍ〜５７０ｎｍ）発光蛍光体粒子を組み込むことによって、白色光を生成することができる。別の実施形態では、ピクセル内に複数のマイクロＬＥＤデバイスを組み込み、各マイクロＬＥＤデバイスが、同じ発光スペクトル（例えば、可視スペクトル又はＵＶスペクトル）を放出するように設計され、種々の波長変換層が色発光を変換するように設計されることによって、白色光を生成することができる。この方式で、各配光層の上に、単色の発光スペクトルの蛍光体粒子を含めることによって、種々の蛍光体粒子の種々の発光スペクトルから放出される光の、二次吸収が回避される。このことにより、効率を高め、意図せざる色ずれを低減することができる。
【００６５】
ここで図１１Ａを参照すると、ディスプレイ基板１０２に接合された複数のマイクロＬＥＤデバイス４００と、複数のマイクロＬＥＤデバイス４００の周囲の、ライトパイプの形態の複数の配光層３２０と、複数の配光層３２０の上の複数の波長変換層３１０とを含む、ディスプレイの組み合わせ図が提供される。図示の特定の実施形態では、ピクセル１０６は、配光層３２０内部の複数のマイクロＬＥＤデバイス４００、及び、例えばＲＧＢサブピクセル配列で、発光を変換するように設計された波長変換層３１０を含む。一実施形態では、基板１０２の上、及びライトパイプの間に、ブラックマトリクス材料２０２を形成することにより、光を吸収して、隣接するピクセル１０６又はサブピクセル１０８内への色滲みを防止することができる。あるいは、ブラックマトリクス材料２０２をホワイトマトリクス材料で置き換えることにより、光を反射して、隣接するピクセル１０６又はサブピクセル１０８内への色滲みを防止することができる。
【００６６】
ピクセル構成内に配置構成される場合、各サブピクセル１０８は、存在する場合、単一の蛍光体の色発光を含み得る。各サブピクセルは、更に、存在する場合、異なる蛍光体の色発光を含み得る。この方式で、異なるスペクトルを放出する蛍光体粒子から放出された光の、二次吸収（例えば、緑色発光蛍光体粒子から放出された緑色光の、赤色発光蛍光体粒子による吸収）を回避することができる。このことにより、効率を高め、意図せざる色ずれを低減することができる。そのようなピクセル及びサブピクセルの構成は、白色光又は任意の他の光の色の最終出力のために使用することができる。
【００６７】
例えば、１つのピクセルは、３つのライトパイプ内に３つのマイクロＬＥＤデバイスを含み得るか、又は各ライトパイプ内に一対のマイクロＬＥＤデバイスを含み得るものであり、それらの全てのマイクロＬＥＤデバイスが、青色光を放出するように設計され、１つのライトパイプの上に１つの赤色発光波長変換層、第２のライトパイプの上に１つの緑色発光波長変換層を有し、第３のライトパイプは、その上に波長変換層を含まないか、又は、その上に青色発光波長変換層を含む。一実施形態では、ピクセル内に複数のマイクロＬＥＤデバイスを組み込み、各マイクロＬＥＤデバイスが、ＵＶ光を放出するように設計され、第１のライトパイプの上に１つの赤色発光変換層、第２のライトパイプの上に１つの緑色発光波長変換層、第３のライトパイプの上に１つの青色発光波長変換層を有することによって、白色光を生成することができる。別の実施形態では、異なる発光スペクトル用に設計されたマイクロＬＥＤデバイスの組み合わせ、及び種々の波長変換層を組み込むことによって、又は波長変換層を組み込まないことによって、白色光を生成することができる。別の例示的実施形態では、上層の波長変換層を有さない、赤色発光用に設計されたマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプと、緑色発光用に設計された上層の波長変換層を有する、青色発光用に設計されたマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプと、上層の波長変換層を有さない、青色発光用に設計されたマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプとを使用して、白色光を生成することができる。
【００６８】
上記の例示的実施形態では、赤色−緑色−青色（ＲＧＢ）サブピクセル配列が得られ、各ピクセルは、赤色光、緑色光、及び青色光をそれぞれ放出する、３つのサブピクセルを含む。このＲＧＢ配列は例示的なものであり、実施形態は、そのように限定されるものではないことを理解されたい。利用することが可能な、他のサブピクセル配列の実施例としては、限定するものではないが、赤色−緑色−青色−黄色（ＲＧＢＹ）、赤色−緑色−青色−黄色−シアン（ＲＧＢＹＣ）、又は赤色−緑色−青色−白色（ＲＧＢＷ）、あるいは、商標名Ｐｅｎ  Ｔｉｌｅ．ＲＴＭで製造されているディスプレイなどの、異なる数のサブピクセルをピクセルが有し得る、他のサブピクセルマトリクスのスキームが挙げられる。
【００６９】
図１１Ｂ〜図１１Ｅは、本発明の実施形態に係わる、様々なピクセル構成の概略側面図である。具体的には示されないが、各マイクロＬＥＤデバイス４００は、例えば、図１Ａ〜図１Ｄに関連して上記で図示及び説明されたように、サブピクセル１０８の反射バンク層１４２内部に実装された、一対のマイクロＬＥＤデバイス４００のうちの１つとすることができる。
【００７０】
図１１Ｂは、本発明の一実施形態に係わる、ピクセル１０６の概略側面図である。図１１Ｂに示されるように、各マイクロＬＥＤデバイス４００は、紺青色（ＤＢ）の色スペクトルを放出するように設計される。そのような実施形態では、異なる波長変換層３１０は、ＲＧＢサブピクセル配列での、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）を放出するように設計することができる。
【００７１】
図１１Ｃは、本発明の一実施形態に係わる、ピクセル１０６の概略側面図である。図１１Ｃに示されるように、各マイクロＬＥＤデバイス４００は、青色（Ｂ）の色スペクトルを放出するように設計される。そのような実施形態では、異なる波長変換層３１０は、赤色（Ｒ）及び緑色（Ｇ）を放出するように設計することができる。第３の配光層３２０の上には、波長変換層３１０は形成されない。この方式で、青色発光サブピクセルからの青色光を変換することを必要とせずに、ＲＧＢサブピクセル配列が達成される。一実施形態では、第３の配光層３２０は、同様のマイクロレンズ特性を達成するために、波長変換層３１０が上に形成される他の２つの配光層３２０よりも、厚く作製することができる。例えば、第３の配光層３２０の厚さは、第１の配光層３２０及び第１の赤色波長変換層３１０（及び、あらゆる中間層）の総厚と同様のものとすることができる。
【００７２】
図１１Ｄは、本発明の一実施形態に係わる、ピクセル１０６の概略側面図である。図１１Ｄに示されるように、各マイクロＬＥＤデバイス４００は、紫外線（ＵＶ）の色スペクトルを放出するように設計される。そのような実施形態では、異なる波長変換層３１０は、赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、及び青色（Ｂ）を放出するように設計することができる。
【００７３】
図１１Ｅは、本発明の一実施形態に係わる、ピクセル１０６の概略側面図である。図１１Ｅに示されるように、ピクセル１０６は、赤色（Ｒ）又は青色（Ｂ）の色発光スペクトルを放出するように設計された、マイクロＬＥＤデバイス４００を含む。図示のように、緑色（Ｇ）発光波長変換層３１０が、青色発光マイクロＬＥＤデバイス４００のうちの一方の周囲の、配光層３２０のうちの一方の上に形成され、赤色発光マイクロＬＥＤデバイス４００又は他方の青色発光マイクロＬＥＤデバイス４００の周囲に形成された配光層３２０の上には、波長変換層３１０を形成することが必要とされない。そのような構成は、例えば、緑色発光マイクロＬＥＤデバイス４００よりも効率的な青色発光マイクロＬＥＤデバイス及び赤色発光マイクロＬＥＤデバイスを、製造並びに統合することが可能な場合に、実装することができる。そのような実施形態では、波長変換層を使用して、青色光を緑色光に変換することが、より効率的であり得る。そのような構成はまた、約５５５ｎｍの視覚反応ピークで、広域スペクトルを提供する場合にも有用であり得る。そのような構成はまた、例えば、より広域の蛍光体粒子発光スペクトルではなく、マイクロＬＥＤデバイスからの、より狭域の赤色（又は、青色）発光スペクトルを使用することによって、演色評価数（ＣＲＩ）を向上させるためにも有用であり得る。そのような構成はまた、発光デバイスの相関色温度（ＣＣＴ）の制御も可能にすることにより、赤色スペクトルでの変換によりルーメンを喪失することなく、暖色効果を制御することができる。図１１Ｃに関連して上述されたように、図１１Ｅでの、赤色発光マイクロＬＥＤデバイス又は他方の青色発光マイクロＬＥＤデバイスの周囲に形成される配光層３２０は、同様のマイクロレンズ特性を達成するために、波長変換層が上に形成される他の配光層よりも、厚く作製することができる。
【００７４】
ここで図１１Ｆ〜図１１Ｊを参照すると、図１１Ａ〜図１１Ｅに関連して上記で図示及び説明されたものと同様の、様々なピクセル構成が示されるが、ライトパイプの形態の各配光層３２０が、ピクセル１０８内部の複数のサブピクセルの全体にわたるという、１つの相違点がある。例えば、図１１Ｆに示される実施形態は、ライトパイプ３２０が、ピクセル２０４の各サブピクセル内のマイクロＬＥＤデバイスの対の周囲に形成される、例示的なＲＧＢサブピクセル配列とすることができるが、しかしながら、限定するものではないが、ＲＧＢＹ、ＲＧＢＹＣ、ＲＧＢＷ、又は他のものなどの、他のサブピクセル配列が可能である。図示の特定の断面図では、一対のうちの単一のマイクロＬＥＤデバイス４００のみが示される。そのような配置構成では、ピクセル内部の複数のサブピクセルの全体にわたるライトパイプにより、サブピクセル間での混色が可能となる。そのような構成は、マイクロＬＥＤデバイス又はサブピクセルが、通常であれば人間の目によって知覚される可能性があるほど、十分に（例えば、約１００μｍ以上）離間しており、小さい点として知覚される用途で、使用することができる。図１１Ｆ〜図１１Ｊのライトパイプ構成に関連付けられる混色を使用して、マイクロＬＥＤデバイスの発光を、人間の目によって知覚されないように混合することができる。１つの可能な用途は、視距離が短く、目視者が、個別のサブピクセル又はマイクロＬＥＤデバイスからの発光スペクトルを知覚することが可能となる可能性がより高い、ヘッドアップディスプレイでの用途とすることができる。
【００７５】
具体的には示されないが、図１１Ｇ〜図１１Ｊでの各マイクロＬＥＤデバイス４００は、例えば、図１Ａ〜図１Ｄに関連して上記で図示及び説明されたように、サブピクセル１０８の反射バンク層１４２内部に実装された、一対のマイクロＬＥＤデバイス４００のうちの１つとすることができる。マイクロＬＥＤデバイス４００及び波長変換層３１０に関する、発光スペクトルの配置構成は、図１１Ｂ〜図１１Ｅのものと同様であるが、ライトパイプ３２０の特定の部分の上にのみ、波長変換層３１０が形成され、ピクセル１０８内のマイクロＬＥＤデバイス４００によって共有されるという、１つの相違点がある。更なる変更例もまた、図１１Ｇ〜図１１Ｊに示される構成内に組み込むことができる。ライトパイプ３２０のプロファイルは、特定のマイクロＬＥＤデバイス４００の上で変化させることができる。例えば、波長変換層３１０が上に形成されない、「裸」のマイクロＬＥＤデバイス４００の上では、ライトパイプ３２０を、より厚く作製することができる。図１１Ａ〜図１１Ｊのライトパイプ３２０はまた、例えば図９Ｃ、図９Ｄに関連して前述されたように、テーパ状にすることもでき、又は図１０Ａ〜図１０Ｆに関連して前述されたように、反射層を含む場合もある。
【００７６】
ここで図１２Ａ〜図１２Ｆを参照すると、マイクロＬＥＤデバイスの対を実装するための、様々な構成が説明される。図１２Ａ〜図１２Ｆに関連して図示及び説明される実施形態は、本明細書で説明される他の構成と組み合わせ可能とすることができる。例えば、図１２Ａ〜図１２Ｅに関連して図示及び説明される構成は、図１１Ａ〜図１１Ｅに関連して上述されたピクセル配列と組み合わせ可能とすることができ、図１２Ｆに関連して図示及び説明される構成は、図１１Ｆ〜図１１Ｊに関連して上述されたピクセル配列と組み合わせ可能とすることができる。
【００７７】
図１２Ａは、図７Ｂに示される矩形形状の反射バンク層１４２の、より短い幅を横断する側断面図を示し、その一方で、図１２Ｂは、図７Ｂに示される矩形形状の反射バンク層１４２の、より短い幅に直交する、より長い幅の図である。図１２Ａ〜図１２Ｆに示される特定の実施形態は、調整可能な色の発光スペクトルのために波長変換層と組み合わされた、冗長性及び修復スキーム内に、マイクロＬＥＤデバイスの対を統合するための、特定の実施例を示すために提供されることを理解されたい。図示の特定の実施形態は、ライトパイプの形態の、細長ドーム形状の配光層３２０の上に形成された、波長変換層３１０を含み、この波長変換層３１０はまた、反射バンク層１４２の上に形成される。更には、図１２Ａ〜図１２Ｆは、様々な上部電極構成を示す。しかしながら、先行の実施形態及び図で前述されたように、本発明の実施形態は、そのように限定されるものではない。したがって、本発明の実施形態は、図１２Ａ〜図１２Ｆに示される、上部電極構成と冗長性及び修復スキームとの特定の組み合わせに限定されるものではない。
【００７８】
一実施形態では、一対のマイクロＬＥＤデバイス４００が、下層の回路機構２１０を含む基板１０２上、又は基板１０２内部の、反射バンク層１４２に接合される。マイクロＬＥＤデバイス４００は、前述のように、転写接合プロセス、弾性スタンプを使用する転写、あるいは静電転写ヘッドアレイを使用する転写及び接合を含めた、様々な技術を使用して、マイクロＬＥＤデバイス４００のアレイの一部として、基板１０２に転写及び接合することができる。この転写プロセスに続けて、図１２Ａ〜図１２Ｆに示される不活性化層３１６及び上部電極層３１８の形成の前に、欠陥、欠落、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスに関して、ディスプレイ基板１０２を検査することができる。この方式で、不活性化層３１６及び上部電極層３１８、並びに波長変換層の堆積パターンを潜在的に変更するために、及び必要な場合に、交換用マイクロＬＥＤデバイスを潜在的に転写するために、欠陥、欠落、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスの検出を使用することができる。
【００７９】
更に図１２Ａ、図１２Ｂを参照すると、マイクロＬＥＤデバイス４００の側壁の周囲に、側壁不活性化層３１６を形成することができる。マイクロＬＥＤデバイス４００が垂直型ＬＥＤデバイスである一実施形態では、側壁不活性化層３１６は、量子井戸構造体４０８を覆ってわたる。本発明の実施形態によれば、側壁不活性化層３１６は、マイクロＬＥＤデバイス４００の側壁からの光抽出効率を著しく劣化させないように、可視波長スペクトルに対して、透明又は半透明とすることができる。側壁不活性化層３１６は、限定するものではないが、シリコーン、アクリル、ポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ）、ポリイミド、及びポリエステルなどの、様々な材料で形成することができる。一実施形態では、側壁不活性化層３１６は、発光デバイス４００の周囲にインクジェット印刷した後に、硬化させることによって形成される。一実施形態では、側壁不活性化層３１６は、硬化の結果としての体積変化を最小限に抑え、マイクロＬＥＤデバイスと反射バンク層１４２との接合の完全性を保護するために、紫外線（ＵＶ）光で硬化されるが、熱硬化もまた、実行することができる。側壁不活性化層３１６はまた、スリットコーティング、窒化物若しくは酸化物などの誘電体材料の物理的気相成長又は化学的気相成長、スピンオンガラスなどのスピンオン技術、あるいは噴霧コーティングの後に続く溶媒蒸発などの、他の技術を使用して堆積させることもできる。一実施形態では、側壁不活性化層は、マイクロＬＥＤデバイス４００を接合する前に、基板１０２の上に既に形成されている、ａステージ又はｂステージのコーティングであり、マイクロＬＥＤデバイスは、転写及び接合操作の間に、このコーティングを貫通して打ち抜き、次いで、マイクロＬＥＤデバイス４００の接合の後に、このコーティングが硬化される。
【００８０】
一実施形態では、側壁不活性化層３１６は、反射バンク層１４２を少なくとも部分的に覆う。側壁不活性化層は、反射バンク層１４２を完全に覆うことができるが、しかしながら、このことは必須ではない。他の絶縁層の任意の組み合わせを使用して、反射バンク層１４２を、他の導電層から電気的に絶縁することができる。例えば、反射バンク層１４２の縁部の上に、絶縁層１４６を堆積させることができる。反射バンク層１４２は、例えば、マイクロＬＥＤデバイス４００と電気連通する反射バンク層１４２の底面に、側壁が電気的に接続されないように、不連続なものにすることができる。本発明の実施形態によれば、側壁不活性化層３１６は、共形誘電バリア層１０７が、マイクロＬＥＤデバイス４００の側壁に沿って存在する場合、必要とされない場合がある。あるいは、側壁不活性化層３１６は、既存の共形誘電バリア層１０７と組み合わせて形成することができる。
【００８１】
垂直型マイクロＬＥＤデバイスの対を含む実施形態では、任意選択の側壁不活性化層３１６の形成に続けて、マイクロＬＥＤデバイス４００の対上に、上部接点４０２及び接地連絡線１４４と電気的に接触する、上部電極層３１８が形成される。具体的な用途に応じて、上部電極層３１８は、可視波長に対して、不透明、反射性、透明、又は半透明とすることができる。例示的な透明導電材料としては、アモルファスシリコン、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）及びインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）などの透明導電性酸化物（ＴＣＯ）、カーボンナノチューブ膜、あるいは、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン）（ＰＥＤＯＴ）、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリピロール、及びポリチオフェンなどの透明導電性ポリマーが挙げられる。一実施形態では、上部電極層３１８は、厚さ約５０ｎｍ〜１μｍのＩＴＵ−銀−ＩＴＯスタックであり、この銀層は、可視波長スペクトルに対して透明であるほど十分に薄い。特定の実施形態では、上部電極層３１８は、インクジェット印刷によって形成される。一実施形態では、上部電極層３１８は、厚さ約５０ｎｍ〜１μｍのＰＥＤＯＴである。他の形成方法としては、コーティングするべき所望の区域、及びいずれかの熱的制約に応じて、化学的気相成長（ＣＶＤ）、物理的気相成長（ＰＶＤ）、又はスピンコーティングを挙げることができる。
【００８２】
本発明の実施形態によれば、１つ以上の上部電極層３１８を使用することにより、サブピクセルのアレイから接地連絡線１４４に、マイクロＬＥＤデバイス４００の対を電気的に接続することができる。種々の冗長性及び修復構成を有する、様々な構成が可能である。明瞭性のために、図１２Ａ〜図１２Ｅは、単一のサブピクセル内部での例示的な上部電極層３１８の構成に限定され、図１２Ｆは、単一のピクセル内部での例示的な上部電極層３１８の構成を示す。より詳細な説明は、ピクセル区域全体にわたる様々な上部電極層の構成に関する、図１５〜図１９に関連して提供される。
【００８３】
再び図１２Ｂを参照すると、一実施形態では、単一の上部電極層が、マイクロＬＥＤデバイス４００の対の双方を、接地１４４／１１６に接続するように示されている。例えば、そのような構成は、双方のマイクロＬＥＤデバイス４００が、ディスプレイ基板に転写され、欠陥がなく汚染もされていないと判定された場合に、使用することができる。図１２Ｃを参照すると、マイクロＬＥＤデバイス４００Ｘが、欠陥があるか又は汚染されていると判定される場合の、一実施形態が示される。図示の実施形態では、次いで、修復マイクロＬＥＤデバイス４００が、反射バンク層１４２に接合され、次いで、１つ以上の上部電極層３１８が、動作可能なマイクロＬＥＤデバイス４００の対の上にのみ形成されることにより、それらを接地１４４／１１６に電気的に接続する。図１２Ｄ、図１２Ｅは、欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの上、又は欠落したマイクロＬＥＤデバイスの接合層１４０の上に、不活性化層３１６を形成することが可能な、実施形態を示す。図１２Ｄに示される実施形態では、単一の上部電極層３１８が、動作可能なマイクロＬＥＤデバイス、及び欠陥、汚染、若しくは欠落したマイクロＬＥＤデバイスの上に形成され、不活性化層３１６が、その欠陥、汚染、又は欠落したマイクロＬＥＤデバイスとの電気的接触を防止する。図１２Ｅに示される実施形態では、１つ以上の上部電極層３１８が、動作可能なマイクロＬＥＤデバイスの上にのみ形成される。
【００８４】
次いで、図９Ａに関連して上述されたように、任意選択の波長分散層３２０、任意選択の整合層３２２、波長変換層３１０、及び任意選択のバリア層３２４を形成することができる。図１１Ａ、図１１Ｆに戻り、手短に参照すると、光透過を阻止するため、及び隣接するサブピクセルの間の光の滲みを分離するために、反射バンク層１４２の間に、ブラックマトリクス（又は、代替的にホワイトマトリクス）材料２０２が示されている。ブラック（又は、ホワイト）マトリクス２０２は、使用される材料、及び既に形成されている層の組成に基づいて、適切な方法により形成することができる。形成の方式はまた、ブラック（又は、ホワイト）マトリクスが、片面方式（図１４Ａを参照）又は上面押下方式（図１４Ｂを参照）のいずれで形成されるかによっても、決定することができる。例えば、ブラック（又は、ホワイト）マトリクス２０２は、インクジェット印刷、スパッタ及びエッチング、リフトオフを使用するスピンコーティング、あるいは特定の印刷方法を使用して、適用することができる。一部の実施形態では、ブラック（又は、ホワイト）マトリクス２０２は、既に形成されている波長変換層１１０内の蛍光体粒子を、熱的に劣化させないために、インクジェット印刷及びＵＶ硬化によって形成される。例示的なブラックマトリクス材料としては、炭素、金属膜（例えば、ニッケル、アルミニウム、モリブデン、及びそれらの合金）、金属酸化物膜（例えば、酸化クロム）、及び金属窒化物膜（例えば、窒化クロム）、有機樹脂、ガラスペースト、並びに、黒色顔料若しくは銀粒子を含む樹脂又はペーストが挙げられる。例示的なホワイトマトリクス材料としては、例えば、ポリマー、有機樹脂、若しくはガラスペースト内に充填された、金属粒子又はＴｉＯ2粒子が挙げられる。
【００８５】
再び図１２Ａ〜図１２Ｅを参照すると、波長変換層３１０の上に、カラーフィルタ層３２８を任意選択的に形成することにより、波長変換層３１０を通過して放出される、所望の色以外の色をフィルタ除去することができ、発光デバイスの発光スペクトルを鮮明化することができる。例として、赤色以外の色をフィルタ除去するために、赤色発光蛍光体粒子を含む波長変換層３１０の上に、赤色カラーフィルタ層３２８を定置することができ、緑色以外の色をフィルタ除去するために、緑色発光蛍光体粒子を含む波長変換層３１０の上に、緑色カラーフィルタ層３２８を定置することができ、青色以外の色をフィルタ除去するために、青色発光蛍光体粒子を含む波長変換層３１０の上に、青色カラーフィルタ層３２８を定置することができる。図１１Ｂに戻って参照すると、一実施形態では、青色カラーフィルタは、青色波長変換層３１０の上には必要ではない場合があり、下層のマイクロＬＥＤデバイス４００が、紺青色発光している。図１１Ｃに戻って参照すると、一実施形態では、青色カラーフィルタは、裸の（例えば、波長変換層がない）青色発光する下層のマイクロＬＥＤデバイス４００の上には、必要ではない場合がある。これらの構成は例示的なものであり、所望の発光スペクトルに応じて、様々な構成が可能であることを理解されたい。カラーフィルタに関して好適な材料としては、前述のような顔料又は染料が挙げられる。一実施形態では、カラーフィルタ層３２８は、透明マトリクス材料内に分散された、顔料又は染料を含む。一実施形態では、このマトリクス材料は、エポキシ、シリコーン、又はアクリルなどの、波長変換層３１０に関して使用されるものと同じポリマーである。更に、カラーフィルタは、ＵＶ硬化を使用するインクジェット印刷などの、同様の技術を使用して形成することができる。一実施形態では、波長変換層３１０は、０．３以内の屈折率、より詳細には、波長変換層３１０に関する０．１以内の屈折率を有する。図１２Ａ〜図１２Ｅに示される実施形態では、カラーフィルタ層３２８は、ブラックマトリクス２０２の後に形成される。他の実施形態では、カラーフィルタ層３２８は、ブラックマトリクス２０２の前に形成される。
【００８６】
ここで図１２Ｆを参照すると、本発明の実施形態に係わる、複数の反射バンク構造体内部の、上部接点及び底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、並びにそのライトパイプの上の波長変換層の、側断面図が提供される。図１２Ｆに示される構成は、図１２Ａの構成と同様であるが、ライトパイプ３２０が、ピクセル内の複数のサブピクセルの上に形成され、各反射バンク層１４２が、それ自体の下層の回路機構２１０によって個別にアドレス可能な、別個のサブピクセルに対応しているという相違点がある。他の構成と同様に、波長変換層３１０は、複数の反射バンク層１４２を含むパターン形成されたバンク層３０４内の開口部よりも、幅広にすることができる。
【００８７】
図１３Ａ、図１３Ｂは、本発明の実施形態に係わる、１つの反射バンク構造体内部の、底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、及びそのライトパイプの上の波長変換層の、側断面図である。図１３Ｃは、本発明の実施形態に係わる、複数の反射バンク構造体内部の、底部接点を有する複数のマイクロＬＥＤデバイスの周囲のライトパイプ、及びそのライトパイプの上の波長変換層の、側断面図である。図１３Ａ〜図１３Ｃは、図１２Ａ、図１２Ｂ、及び図１２Ｆのものと同様であるが、マイクロＬＥＤデバイス４００が、底部接点及び上部接点の双方ではなく、底部接点４０４、４０３を含むという１つの相違点がある。結果として、接地連絡線１４４に接触するために上部電極層を形成することは、不必要となり得る。側壁不活性化層３１６もまた、省略することができ、ライトパイプ３２０又は他の層により、反射バンク構造層１４２Ａ、１４２Ｂ、及び量子井戸構造体４０８を、電気的に絶縁することができる。図示のように、反射バンク構造層１４２Ａ、１４２Ｂは、互いに電気的に絶縁される。
【００８８】
ここで図１４Ａ、図１４Ｂを参照すると、実施形態に係わる、ディスプレイをパッケージ化するための代替的なカバー設計が、説明及び図示される。図１４Ａは、一実施形態に係わる、波長変換層、及びサブピクセルの間のブラック（又は、ホワイト）マトリクスを適用するための、片面製造方式の図である。図示のように、波長変換層３１０及びマトリクス２０２は、発光デバイスの上にカバー５００を適用する前に、基板１０２上に形成される。上部カバー５００は、剛性又は可撓性とすることができ、様々な方式で適用することができる。一実施形態では、上部カバー５００は、透明プラスチック材料であり、ディスプレイ基板１０２上に積層される。一実施形態では、上部カバー５００は、光ディスプレイ基板１０２の上に適用される剛性のガラス板であり、ディスプレイ基板１０２の周縁部の周りを、シーラントで封止される。特に、波長変換層が量子ドットを含む場合には、水分を吸収するために、マイクロＬＥＤデバイス及び波長変換層３１０を収容する封止領域の内側に、ゲッタ材料を任意選択的に定置することができる。
【００８９】
図１４Ｂは、一実施形態に係わる、波長変換層、及びサブピクセルの間のブラック（又は、ホワイト）マトリクスを適用するための、上面押下方式の図である。図１４Ｂに示される実施形態では、マトリクス２０２、波長変換層３１０、酸素バリア膜３２４、及び任意選択のカラーフィルタ層３２８が、上部カバー５００上に形成され、マイクロＬＥＤデバイス４００及び配光層３２０のアレイの上に押下される。一実施形態では、図１４Ｂの上部カバー５００は、剛性のガラス板であり、ディスプレイ基板１０２の周縁部の周りを、シーラントで封止される。特に、波長変換層が量子ドットを含む場合には、水分を吸収するために、マイクロＬＥＤデバイス及び波長変換層３１０を収容する封止領域の内側に、ゲッタ材料を任意選択的に定置することができる。本明細書で説明及び図示されるディスプレイデバイスを形成する際に、図１４Ａ、図１４Ｂの上部カバー構成のいずれかを使用することができる。
【００９０】
図１５は、本発明の実施形態に係わる、図１２Ａ〜図１２Ｆで説明された様々な構成を含む、マイクロＬＥＤデバイスのアレイの上面概略図である。図１５に示される特定の実施形態では、上部電極層３１８は、複数のバンク開口部１２８の上に形成され、複数のサブピクセル又はピクセル１０６の上に形成することができる。一実施形態では、上部電極層３１８は、ピクセル区域内の全てのマイクロＬＥＤデバイス４００の上に形成される。
【００９１】
図１２Ｂに示される実施形態は、いずれの欠落、欠陥、又は汚染したマイクロＬＥＤデバイスも検出されることなく、マイクロＬＥＤデバイス４００の対が転写されている、標識されたピクセル１０６内に示されるものである。この実施形態では、修復マイクロＬＥＤ部位４０１は空位であり、修復マイクロＬＥＤデバイスは転写されていない。
【００９２】
図１２Ｄに示される実施形態もまた、修復マイクロＬＥＤデバイスを含む、図１５内の赤色発光サブピクセルのうちの１つとして示されるものであり、上部電極層３１８は、赤色発光マイクロＬＥＤデバイス４００、及び欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘの双方の上に形成され、欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイス４００Ｘは、不活性化層３１６で覆われる。
【００９３】
同様に、修復マイクロＬＥＤデバイスを含む、図１５の青色発光サブピクセルのうちの１つに関する実施形態が示され、上部電極層３１８は、青色発光マイクロＬＥＤデバイス４００、及び欠落したマイクロＬＥＤデバイスに対応する接合層１４０の双方の上に形成される。
【００９４】
図１６は、本発明の実施形態に係わる、図１２Ａ〜図１２Ｆで説明された様々な構成を含む、マイクロＬＥＤデバイスのアレイの上面概略図である。図１６に示される特定の実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００の配置構成は、図１５に関連して上述されたものと同じである。図１６に示される実施形態は、特に、複数の別個の上部電極層３１８の形成の点で、図１５に示される実施形態とは異なる。マイクロＬＥＤデバイス４００が修復接合部位４０１上に定置されない、標識されたピクセル１０６内に示されるものなどの一実施形態では、その上に上部電極層３１８を形成することは必要とされない。したがって、上部電極層３１８の長さは、交換用マイクロＬＥＤデバイスが追加されるか否かに基づいて、決定することができる。上部電極層３１８はまた、接合部位４０１の上にも形成することができる。
【００９５】
一部の実施形態では、上部電極層３１８は、インクジェット印刷又はスクリーン印刷によって形成される。特にインクジェット印刷は、非接触式の印刷方法であるため、好適とすることができる。従来のＡＭＯＬＥＤバックプレーン加工処理シーケンスは、典型的には、堆積チャンバ内で上部電極層をブランケット堆積させ、その後に、大型の基板からの個別のバックプレーンの個片化が続く。本発明の実施形態によれば、ディスプレイ基板１０２は、マイクロＬＥＤデバイスのアレイを転写する前に、大型の基板から個片化することができる。一実施形態では、インクジェット印刷又はスクリーン印刷により、冗長性及び修復スキームでの、それぞれの特定の構成に関して、別個のマスク層を必要とすることなく、個別の上部電極層をパターン形成するための、実際的な手法が提供される。上部電極層１１８に関する線幅もまた、用途に応じて変更することができる。例えば、この線幅は、サブピクセル区域の幅に近づけることができる。あるいは、この線幅は、最小限度のものにすることもできる。例えば、約１５マイクロメートルの低さの線幅は、市販のインクジェット印刷機を使用して達成することができ、約３０マイクロメートルの低さの線幅は、市販のスクリーン印刷機を使用して達成することができる。したがって、この線幅は、マイクロＬＥＤデバイスの最大幅よりも大きくすることも、又は小さくすることもできる。
【００９６】
図１７は、本発明の実施形態に係わる、図１２Ａ〜図１２Ｆで説明された様々な構成を含む、マイクロＬＥＤデバイスのアレイの上面概略図である。図１７に示される特定の実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００の配置構成は、図１５、図１６に関連して上述されたものと同じである。図１７に示される実施形態は、特に、上部電極層３１８の形成の点で、図１６に示される実施形態とは異なる。図１６に示される実施形態は、上部電極層３１８の長さを変更するものとして示されていたが、図１７に示される実施形態は、上部電極層３１８の経路及び／又は上部電極層３１８の数を変更するものとして示される。例えば、図１７に示される上部電極層３１８は、図１２Ｃ及び図１２Ｅに示されるものに対応し得る。赤色発光マイクロＬＥＤデバイス及び緑色発光マイクロＬＥＤデバイスに関する、図１７に示される例示的実施形態では、サブピクセル内の各マイクロＬＥＤデバイス４００に関して、別個の電極層３１８を形成することができる。一番下の青色発光サブピクセル内に示される実施形態では、サブピクセル内の複数のマイクロＬＥＤデバイス４００に関して、単一の上部電極層３１８を形成することができ、その経路は、接合層１４０、又は代替的に、欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイスを、回避するように調節される。この方式で、欠陥若しくは汚染されたマイクロＬＥＤデバイス、又は欠落したマイクロＬＥＤデバイスの接合部位を覆うように、不活性化層３１６の堆積を調節することの代わりに、あるいは、その不活性化層３１６の堆積の調節に加えて、上部電極層３１８の経路の調節を使用することができる。
【００９７】
別個の上部電極層（複数又は単数）３１８の形成により、それらの上部電極層（複数又は単数）３１８の形成の後の、ディスプレイ基板１０２の電気的試験の間に、更なる利益をもたらすことができる。例えば、上部電極層３１８の形成の前には、マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓの短絡をもたらす特定の欠陥を検出することは、不可能であった恐れがある。短絡マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓの意味するところは、全ての電流が、そのサブピクセル内の他のマイクロＬＥＤデバイスのいずれでもなく、その短絡マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓを通って流れる、暗いサブピクセルをもたらす恐れがあることである。図１８に示される実施形態では、短絡マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓに接続された上部電極層３１８は、レーザスクライビングなどの、好適な技術を使用して切断される。この方式で、前述の統合試験法の間に検出することが不可能であった恐れがあるか又は検出されなかった電気的短絡は、上部電極層３１８の形成の後の、ディスプレイを流れる電流の印加を使用する電気的試験の間に、潜在的に検出することが可能である。そのような実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓが短絡している場合には、マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓに対する上部電極層３１８を切断することにより、冗長及び／又は修復マイクロＬＥＤデバイスが、そのサブピクセルからの発光を提供することを、可能にすることができる。
【００９８】
図１９は、上部電極層３１８を切断又はスクライビングするのではなく、不規則マイクロＬＥＤデバイスを分離するために、レーザスクライビングなどの好適な技術を使用して切断することが可能な、複数の底部接点区域１２４を含むように、反射バンク層１４２を形成することができる、代替的実施形態を示す。図示の特定の実施形態では、底部接点区域１２４は、マイクロＬＥＤデバイス用の、別個の降着区域を含む。図示の特定の実施形態では、マイクロＬＥＤデバイス４００Ｓを支持する底部接点区域１２４は、レーザスクライビングなどの好適な技術を使用して切断されることにより、不規則マイクロＬＥＤデバイスを、充填開口部１３１を通じて下層のＴＦＴ回路機構と電気連通しないように分離する。
【００９９】
この時点までは、本発明の実施形態は、ディスプレイ基板１０２が下層の回路機構２１０を含む状態で、図示及び説明されてきた。しかしながら、本発明の実施形態は、そのように限定されるものではない。例えば、この回路機構は、マイクロチップの形態で、基板の上部に提供することができる。図２０は、本発明の一実施形態に係わる、冗長性及び修復部位構成を含む、スマートピクセルディスプレイの上面概略図である。図示のように、ディスプレイパネル２００は、不透明、透明、剛性、又は可撓性とすることが可能な、基板２０１を含む。スマートピクセル区域２０６は、異なる発光色の別個のサブピクセルと、ＴＦＴ基板に関連して上述された作動回路機構を含むマイクロコントローラチップ２０８とを含み得る。この方式で、作動回路機構を含むＴＦＴ基板上にピクセル区域を形成するのではなく、マイクロＬＥＤデバイス４００及びマイクロコントローラチップ２０８は、双方とも、基板２０１の同じ側又は同じ表面に転写される。ＴＦＴ基板の場合と同様に、配電線により、マイクロコントローラチップ２０８を、データ駆動回路１０９及び走査駆動回路１１２に接続することができる。更に、ＴＦＴ基板に関して上述されたように、基板２０１上に反射バンク層構造体を同様に形成することにより、マイクロＬＥＤデバイス４００及び修復接合部位４０１を収容することができる。同様に、ＴＦＴ基板構成に関連して上述されたように、１つの上部電極層３１８、又は別個の上部電極層３１８により、マイクロＬＥＤデバイス４００を、接地連絡線１４４又は接地リング１１６に、同様に接続することができる。波長変換層及び他の任意選択層もまた、上述のように、マイクロＬＥＤデバイス４００の上に形成することにより、決定された色の発光スペクトルを生成することができる。それゆえ、ＴＦＴ基板構成に関して上述されたように、波長変換層、冗長性及び修復部位構成を含む、同様の色発光構成を、スマートピクセル構成で形成することができる。
【０１００】
図２１は、一実施形態に係わるディスプレイシステム２１００を示す。このディスプレイシステムは、プロセッサ２１１０、データ受信機２１２０、ディスプレイ２１３０、並びに、走査駆動ＩＣ及びデータ駆動ＩＣとすることができる１つ以上のディスプレイ駆動ＩＣ  ２１４０を収容する。データ受信機２１２０は、無線又は有線でデータを受信するように、構成することができる。無線は、限定するものではないが、Ｗｉ−Ｆｉ（登録商標）（ＩＥＥＥ  ８０２．１１ファミリ）、ＷｉＭＡＸ（登録商標）（ＩＥＥＥ  ８０２．１６ファミリ）、ＩＥＥＥ  ８０２．２０、ロングタームエボリューション（ＬＴＥ）、Ｅｖ−ＤＯ、ＨＳＰＡ＋、ＨＳＤＰＡ＋、ＨＳＵＰＡ＋、ＥＤＧＥ（登録商標）、ＧＳＭ（登録商標）、ＧＰＲＳ、ＣＤＭＡ、ＴＤＭＡ、ＤＥＣＴ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）、これらの派生、並びに、３Ｇ、４Ｇ、５Ｇ、及びそれ以上として指定される任意の他のプロトコルを含めた、幾つかの無線規格あるいは無線プロトコルのうちのいずれかで、実装することができる。１つ以上のディスプレイ駆動ＩＣ  ２１４０は、ディスプレイ２１３０に、物理的及び電気的に結合することができる。
【０１０１】
一部の実施形態では、ディスプレイ２１３０は、上述の本発明の実施形態に従って形成される、１つ以上のマイクロＬＥＤデバイス４００及び波長変換層３１０を含む。例えば、ディスプレイ２１３０は、複数のマイクロＬＥＤデバイス、それらのマイクロＬＥＤデバイスの周囲の複数の配光層、及びそれらの配光層の上の複数の波長変換層を含み得る。
【０１０２】
その用途に応じて、ディスプレイシステム２１００は、他の構成要素を含み得る。これらの他の構成要素としては、限定するものではないが、メモリ、タッチスクリーンコントローラ、及びバッテリが挙げられる。様々な実装では、ディスプレイシステム２１００は、テレビ、タブレット、電話機、ラップトップ、コンピュータモニタ、キオスク、デジタルカメラ、ハンドヘルド型ゲーム機、メディアディスプレイ、電子書籍ディスプレイ、又は大面積標識ディスプレイとすることができる。
【０１０３】
本発明の様々な態様を利用する際に、上記の実施形態の組み合わせ又は変形形態が、マイクロＬＥＤデバイス及び波長変換層を、ディスプレイ用途に統合するために可能であることが、当業者には明らかとなるであろう。本発明は、構造的特徴及び／又は方法論的行為に特有の言語で説明されているが、添付の特許請求の範囲で定義される本発明は、必ずしも、説明される特定の特徴又は行為に限定されるものではないことを理解されたい。むしろ、開示される特定の特徴及び行為は、本発明を例示するために有用な、特許請求される発明の特に秀麗な実装として理解されたい。
【図１Ａ】
0006290389.tif 000003
【図１Ｂ】
0006290389.tif 000004
【図１Ｃ】
0006290389.tif 000005
【図１Ｄ】
0006290389.tif 000006
【図２Ａ】
0006290389.tif 000007
【図２Ｂ】
0006290389.tif 000008
【図２Ｃ】
0006290389.tif 000009
【図２Ｄ】
0006290389.tif 000010
【図３Ａ】
0006290389.tif 000011
【図３Ｂ】
0006290389.tif 000012
【図３Ｃ】
0006290389.tif 000013
【図４Ａ】
0006290389.tif 000014
【図４Ｂ】
0006290389.tif 000015
【図４Ｃ】
0006290389.tif 000016
【図５】
0006290389.tif 000017
【図６Ａ】
0006290389.tif 000018
【図６Ｂ】
0006290389.tif 000019
【図６Ｃ】
0006290389.tif 000020
【図７Ａ】
0006290389.tif 000021
【図７Ｂ】
0006290389.tif 000022
【図８Ａ】
0006290389.tif 000023
【図８Ｂ】
0006290389.tif 000024
【図９Ａ】
0006290389.tif 000025
【図９Ｂ】
0006290389.tif 000026
【図９Ｃ】
0006290389.tif 000027
【図９Ｄ】
0006290389.tif 000028
【図１０Ａ】
0006290389.tif 000029
【図１０Ｂ】
0006290389.tif 000030
【図１０Ｃ】
0006290389.tif 000031
【図１０Ｄ】
0006290389.tif 000032
【図１０Ｅ】
0006290389.tif 000033
【図１０Ｆ】
0006290389.tif 000034
【図１１Ａ】
0006290389.tif 000035
【図１１Ｂ】
0006290389.tif 000036
【図１１Ｃ】
0006290389.tif 000037
【図１１Ｄ】
0006290389.tif 000038
【図１１Ｅ】
0006290389.tif 000039
【図１１Ｆ】
0006290389.tif 000040
【図１１Ｇ】
0006290389.tif 000041
【図１１Ｈ】
0006290389.tif 000042
【図１１Ｉ】
0006290389.tif 000043
【図１１Ｊ】
0006290389.tif 000044
【図１２Ａ】
0006290389.tif 000045
【図１２Ｂ】
0006290389.tif 000046
【図１２Ｃ】
0006290389.tif 000047
【図１２Ｄ】
0006290389.tif 000048
【図１２Ｅ】
0006290389.tif 000049
【図１２Ｆ】
0006290389.tif 000050
【図１３Ａ】
0006290389.tif 000051
【図１３Ｂ】
0006290389.tif 000052
【図１３Ｃ】
0006290389.tif 000053
【図１４Ａ】
0006290389.tif 000054
【図１４Ｂ】
0006290389.tif 000055
【図１５】
0006290389.tif 000056
【図１６】
0006290389.tif 000057
【図１７】
0006290389.tif 000058
【図１８】
0006290389.tif 000059
【図１９】
0006290389.tif 000060
【図２０】
0006290389.tif 000061
【図２１】
0006290389.tif 000062