[發明專利]用于電子顯示器的像素結構，以及包括這種顯示器的電子設備

在審

• 申請號: 202080014938.2
• 申請日: 2020-06-19
• 公開（公告）號: CN114080675A
• 公開（公告）日: 2022-02-22
• 發明（設計）人: 托爾斯滕·維皮耶夫斯基;趙兆
• 申請（專利權）人: 華為技術有限公司
• 主分類號: H01L25/075
• 分類號: H01L25/075;H01L33/50
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

提供了一種用于電子顯示器(2)的像素結構(1)，所述像素結構(1)包括基板(3)、設置在所述基板(3)上的至少一個LED發射器(4)以及設置在所述基板(3)上且與所述LED發射器(4)相鄰的至少一個波長轉換單元(5)。所述LED發射器(4)用于發射發射輻射(R1)，所述發射輻射(R1)在發射波長范圍內，并且在主發射平面(P1)內的一個或多個發射方向(D2、……、Dn)上發射。所述波長轉換單元(5)用于將所述發射輻射(R1)轉換為轉換波長范圍內的轉換后的輻射(R2)，所述轉換波長范圍與所述發射波長范圍不同。所述轉換后的輻射(R2)沿垂直于所述主發射平面(P1)的主轉換方向(D1)從所述波長轉換單元傳播，例如，所述主轉換方向(D1)是朝向電子設備用戶的方向，所述電子設備具有包括至少一個所述像素結構的電子顯示器。每個像素結構可以包括六個LED發射器(4)，第一對LED發射器(4)可操作地連接至第一波長轉換單元(5)，第二對LED發射器(4)可操作地連接至第二波長轉換單元(5)，第三對LED發射器(5)的每個LED發射器直接在所述主轉換方向(D1)發射發射輻射，或者分別可操作地連接至輻射散射單元6或另一波長轉換單元5。

技術領域

本公開涉及一種用于電子顯示器的像素結構，所述像素結構包括設置在基板上的至少一個LED發射器和至少一個波長轉換單元。本公開還涉及一種電子設備，包括具有用戶界面表面的電子顯示器和至少一個這樣的像素結構。

背景技術

微發光二極管，稱為micro-LED，mLED或uLED，用于移動設備以及許多其他消費和工業設備的顯示器中，移動設備例如智能手機、電視、PC、平板電腦、智能眼鏡和可穿戴設備。micro-LED通常具有大量的小LED發射器陣列以及有前途的未來顯示技術，其具有高亮度和高對比度、高功率效率、寬色域、外形靈活以及各種功能集成等多種潛在優點。

micro-LED顯示技術主要采用兩種方案：直接發射方案或顏色轉換方案。

在直接發射方案中，每個單獨的LED發射器在紅色、綠色或藍色光譜范圍內發射輻射。制造這種直接發射解決方案非常昂貴，因為每個像素結構需要一個紅色光譜范圍發射器、一個綠色光譜范圍發射器和一個藍色光譜范圍發射器，使得分辨率約為800萬像素的顯示器需要約2400萬個LED發射器。

在顏色轉換方案中，例如，僅使用在藍色光譜范圍內發射輻射的LED發射器。LED發射器芯片通常基于氮化鎵(gallium nitride，簡稱GaN)材料系統。藍到紅和藍到綠輻射轉換單元堆疊在對應的LED像素上，用于將來自一些LED發射器的藍色光譜范圍輻射分別轉換為紅色光譜范圍輻射或綠色光譜范圍輻射。與直接發射方案相比，制造顏色轉換方案更容易、更便宜，因為只需要一種類型的LED發射器。

藍色光譜范圍輻射被轉換單元部分吸收，所述吸收指數下降至一級。理想的情況是，幾乎所有的藍色光譜范圍輻射都應該被轉換單元吸收，以保持高能效并最小化來自轉換單元的藍色光譜范圍輻射泄漏。

此外，轉換單元的面積尺寸應與LED發射器的面積尺寸相似。轉換單元的高度優選較大，以便在小尺寸LED發射器的頂部形成小柱。這有利于藍色光譜范圍輻射通過轉換單元傳播的距離更大，因此有利于吸收。

然而，在實踐中，為了吸收大部分藍色光譜范圍輻射，轉換材料應該是一百或幾百微米厚。這使得LED發射器和轉換單元之間的寬高比為很大的100μm:3μm甚至更大，這不容易使用微結構方法實現。進一步的挑戰是，綠色光譜范圍輻射或紅色光譜范圍輻射也必須通過轉換單元傳播，并且也可能被轉換單元的材料略微吸收(自吸收)。這降低了設備的效率。

此外，這種堆疊結構具有較差的散熱性能，因為來自轉換單元的熱量必須穿過底層LED發射器芯片。進一步加熱LED發射芯片，降低像素結構的壽命。堆疊也使得難以集成透鏡等其他功能光學元件。

發明內容

目的是提供一種改進的micro-LED像素結構。上述和其他目的通過一個或多個獨立權利要求的特征來實現。進一步的實施形式在從屬權利要求、具體說明和附圖中顯而易見。