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1. WO2020157149 - Μ-LED, ENSEMBLE DE Μ-LED, ÉCRAN ET PROCÉDÉ ASSOCIÉ

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[ DE ]

ANSPRÜCHE

1. Anordnung umfassend:

wenigstens eine lichtemittierende Vorrichtung, insbesondere we-nigstens eine m-LED, welche umfasst:

- eine elektrisch leitende Struktur, die eine obere Haupt oberfläche und eine untere Hauptoberfläche umfasst, die von der oberen Hauptoberfläche durch eine Distanz getrennt ist;

- eine Kavität in der elektrisch leitenden Struktur und die eine Breite und Länge besitzt;

- einen Halbleiterschichtenstapel entlang der ersten Haupt richtung, die in der Kavität angeordnet ist und sich zumindest über die obere Hauptoberfläche erstreckt, wobei der Halb leiterschichtenstapel besitzt

o eine aktive Schicht;

o einen ersten elektrischen Kontakt;

o einen zweiten elektrischen Kontakt;

- die Länge der Kavität basiert im Wesentlichen auf n/2 einer Wellenlänge von während des Betriebes zu emittierenden Lichts, wobei n eine natürliche Zahl ist;

und / oder

- wenigstens eine m-LED oder optoelektronische Halbleiteran ordnung umfassend eine dreidimensionale lichtemittierende He- terostruktur mit einer ersten leitfähigen Halbleiterschicht, einer aktiven Schicht und einer zweiten leitfähigen Halb leiterschicht; bei der

- die lichtemittierende Heterostruktur Aluminiumgalliumar- senid und/oder Aluminiumgalliumindiumphosphid und/oder Alu- miniumgalliumindiumphosphidarsenid umfasst; und

- die lichtemittierende Heterostruktur durch Aufwachsen auf einer eine {110} orientierte Seitenfläche umfassende, selek tiv epitaktisch auf einem Galliumarsenid (111) B Epitaxiesub strat abgeschiedenen Formschicht dreidimensional ausgebildet ist, wobei optional eine flache Topfläche {111} (10) vorge sehen sein kann;

und / oder

- wenigstens zwei m-LEDs, insbesondere ein Array von m-LEDs, wobei eine jeweilige m-LED zwischen einer n-dotierten Schicht und einer p-dotierten Schicht eine für die Lichtemission ge eignete aktive Schicht ausbildet; und

- zwischen zwei benachbarten ausgebildeten m-LEDs Material der Schichtfolge von der n-dotierten Seite und von der p- dotierten Seite her bis zu oder in Mantelschichten oder bis zu der oder zumindest teilweise in die aktive Schicht derart unterbrochen oder entfernt ist, dass Materialübergänge mit einer maximalen Dicke dC ausgebildet sind, wodurch elektri- sehe und/oder optische Leitfähigkeiten in dem Materialüber gang verringert sind;

und / oder

- ein m-LED-Modul, aufweisend mindestens einen ein Basismodul bereitstellenden Schichtenstapel, aufweisend eine an einem

Träger, insbesondere Wachstumsträger, ausgebildete erste Schicht, an der eine aktive Schicht und an dieser eine zweite Schicht ausgebildet ist, wobei ein erster Kontakt an einem dem Träger abgewandten Oberflächenbereich der zweiten Schicht angeschlossen ist, wobei ein zweiter Kontakt an einem dem

Träger abgewandten Oberflächenbereich der ersten Schicht an geschlossen ist;

- optional die Vorrichtung eine an einem ersten Träger aus gebildeten ganzflächigen Zielmatrix umfasst, die Zeilen und Spalten von m-LEDs, besetzbaren Stellen aufweist;

- ein oder mehrere m-LED Module zumindest zwei Bauelemente umfassen, deren Größe mit den besetzbaren Stellen korrespon diert; und

die m-LED Module an dem ersten Träger in der Zielmatrix derart positioniert und elektrisch angeschlossen sind, dass in die ser eine Anzahl von von Bauelementen unbesetzte Stellen ver bleibt, an denen zumindest teilweise jeweils mindestens ein Sensorelement positioniert und elektrisch angeschlossen ist;

und / oder

- eine m-LED-Anordnung, die dadurch gekennzeichnet ist, dass die m-LED-Anordnung Paare die Form eines Polyeders oder eines Prismas aufweisender, beschichteter Materialvolumina mit ei ner darin angeordneten aktiven Schicht aufweist; und zur Emission einer bestimmten Farbe ein auf diese Farbe ab gestimmtes Konverter-Material zwischen den Materialvolumina eines Paares ausgebildet ist;

wobei

- die aktive Schicht der m-LED wenigstens einen Quantenwell aufweist, und ein zentraler Bereich in der aktiven Schicht lateral von einem zweiten Bereich in der aktiven Schicht um- geben ist, dessen Bandlücke größer ist als die des zentralen

Bereiches, und in den zweiten Bereich ein Dotierstoff einge bracht ist, der ein Quantenwellintermixing in dem im zweiten Bereich liegenden wenigstens einen Quantenwell der aktiven Schicht erzeugt;

und / oder wobei

- die m-LED Teil eines Arrays mit mindestens der m-LED ist und die m-LED vertikal erzeugt ist und ein erster Kontakt des lichtemittierenden Körpers an einer Seite eines Substrats mit einem ersten Kontaktbereich verbunden ist;

- an derselben Seite des Substrats ein dem Substrat abgewand ter zweiter Kontakt des lichtemittierenden Körpers an einen zweiten Kontaktbereich mittels einer transparenten Kontakt schicht und einer ersten Metallspiegelschicht, angeschlossen ist; und

eine Reflektor-Struktur den lichtemittierenden Körper umgibt, wobei eine zweite Metallspiegelschicht, an der Re flektor-Struktur angebracht ist;

und / oder wobei

- wenigstens die m-LED an einem flächigen Trägersubstrat eines Pixelelements angeordnet ist und ausgeführt ist, Licht quer zu einer Trägersubstratebene in eine Richtung weg vom Trä gersubstrat auszusenden;

- die m-LED an seiner vom Trägersubstrat weg gerichteten Oberseite einen elektrischen Kontakt aufweist;

- das Pixelelement an der Oberseite der wenigstens einen m- LED eine zumindest teilweise elektrisch leitende flächige Kontaktierungsschicht aufweist, die mit dem elektrischen Kon takt der wenigstens einen m-LED elektrisch verbunden ist;

- die Kontaktierungsschicht für das von der wenigstens einen m-LED ausgesendete Licht zumindest teilweise transparent aus geführt und an der Kontaktierungsschicht eine Leiterbahn vor gesehen ist, die elektrisch und flächig mit der Kontaktie rungsschichtverbunden ist; und

- wobei die elektrische Leitfähigkeit der Leiterbahn größer ist als eine elektrische Leitfähigkeit der Kontaktierungs schicht ;

und / oder wobei

die m-LED an einer Seite eines Substrats fixiert ist;

an einer dem Substrat abgewandten Seite einen ersten elektrischen Kontakt aufweist, der mittels einer Verspiege lung an einen elektrischen Steuerungskontakt auf der Oberflä che des Substrats elektrisch angeschlossen ist; und

- die Verspiegelung die den wenigstens einen Rohchip zuge wandte Substratoberfläche zumindest teilweise bedeckt;

und / oder wobei

- die m-LED ein Subpixel eines Pixelelements zum Erzeugen eines Bildpunktes eines Displays ist; und das Pixelelement aus mindestens zwei Subpixel gleicher Farbemission gebildet ist, insbesondere durch die m-LED und eine weitere m-LED;

- zwischen zwei benachbarten Subpixeln desselben Pixelelemen tes ein Subpixeltrennelement vorgesehen ist; und

- das Subpixeltrennelement in Bezug auf eine elektrische An steuerung der jeweiligen Subpixel trennend ausgeführt ist so- wie in Bezug auf das jeweils von den Subpixeln emittierte

Licht optisch koppelnd ausgeführt ist;

und / oder wobei

- die Vorrichtung ein Pixelfeld mit einem Substrat zur feld- artigen Anordnung von Pixeln auf dem Substrat und zur elektri schen Kontaktierung der Pixel aufweist;

- das Substrat für wenigstens einen Pixel einen Satz von Primär-Kontakten bereitstellt, wobei der Satz von Primär-Kon- takten des Pixels zur elektrischen Kontaktierung von einer Gruppe von Subpixeln vorgesehen ist, wobei das Substrat für den wenigstens einen Pixel außerdem einen Satz von Ersatzkon takten aufweist;

wobei die Primär-Kontakte des Pixels mit der Gruppe von Sub pixeln bestückt sind;

- die Gruppe von Subpixeln ein fehlerhaftes, deaktiviertes

Subpixel aufweist; und

- wobei ein Ersatzkontakt des Satzes von Ersatzkontakten des Pixels mit einem Ersatz-Subpixel als Ersatz für das fehler hafte, deaktivierte Subpixel bestückt ist;

bei der zur einer Verbesserung des Transfers der lichtemittie renden Vorrichtung, der wenigstens einen oder zwei m-LEDs, der m-LED Anordnung oder des m-LED Moduls

- ein flächiges Trägersubstrat mindestens zwei Aufnahmeele- mente vorgesehen ist, die ausgeführt sind,

- die m-LED, m-LED Anordnung, m-LED Modul oder lichtemittie rende Vorrichtung derart zwischen den mindestens zwei Aufnah meelementen lösbar festzuhalten, sodass die m-LED mit einer definierten Mindestkraft senkrecht zu einer Trägerstrukture bene herausbewegt werden kann; und

- wenigstens ein Aufnahmeelement der mindestens zwei Aufnah meelemente ausgeführt ist, gleichzeitig ein zweiten, benach bart angeordnete m-LED mit festzuhalten und/oder abzustützen;

und / oder

- m-LEDs auf einem Trägersubstrat mit einer ersten Dichte erzeugt werden;

- ein erster Transferschritt mittels eines ersten Transfer stempels ausgeführt wird, der die m-LEDs auf einen Zwischen träger mit der ersten Dichte überträgt;

- ein zweiter Transferschritt mittels eines zweiten Transfer stempels ausgeführt wird, der die m-LEDs mit einer zur ersten Dichte um einen Faktor n kleineren zweiten Dichte von dem Zwischenträger auf ein Zielsubstrat überträgt, das für ein jeweiliges der Arrays eine gemeinsame Arrayfläche, insbeson dere für alle drei Farben, bereitstellt, wobei die Größe des Zwischenträgers zu der des zweiten Transferstempels gleich oder größer ist und die Größe des zweiten Transferstempels zu der Arrayfläche gleich oder um einen Faktor k kleiner ist;

und bei der die Anordnung

- ein Pixelarray umfasst, insbesondere für ein Display in Polarkoordinaten, welches:

- eine Vielzahl von lichtemittierenden Vorrichtungen, m-LEDs, m-LED Anordnungen oder m-LED Modul aufweist;

- die von einem Anfangspunkt ausgehend auf einer Achse durch den Anfangspunkt in wenigstens einer Zeile angeordnet sind, wobei

- die Vielzahl von Pixelelementen eine Höhe sowie eine vari able Breite aufweisen derart, dass die Breite der Pixelele mente ausgehend vom Anfangspunkt hinweg im Wesentlichen zu nimmt ;

und die Anordnung weiterhin

- eine Vielzahl von in Reihen und Spalten angeordnete Pixel struktur aufweist, die

- eine erste Substratstruktur (I) mit darin angeordneten oder auf dieser aufgebrachten m-LEDs, m-LED Anordnungen, m-LED Mo dulen oder lichtemittierende Vorrichtungen, deren Kantenlänge kleiner als 50gm beträgt, insbesondere kleiner als 20gm, und welche die in Reihen und Spalten angeordnete Pixelstruktur bil den, wobei

- die m-LEDs, m-LED Anordnungen, m-LED Moduls oder lichtemit tierende Vorrichtungen einzeln ansteuerbar sind; und

auf der einer Lichtabstrahlrichtung entgegengesetzten Oberflä che der ersten Substratstruktur eine Vielzahl von Kontaktierun gen angeordnet sind;

- eine zweite Substratstruktur (III), die auf einer Oberfläche eine Vielzahl von Kontaktierungen umfasst, die zu den Kontak tierungen der ersten Substratstruktur korrespondieren und eine Vielzahl von digitalen Schaltkreisen zur Adressierung der opto elektronischen Bauelemente aufweist;

wobei die erste und die zweite Substratstruktur miteinander verbunden und die Vielzahl von Kontaktierungen mit den korres pondieren Kontaktierungen elektrisch verbunden sind und wobei die erste Substratstruktur mit einem ersten Materialsys tem gebildet und die zweite Substratstruktur mit einem zweiten, insbesondere hiervon verschiedenen Materialsystem gebildet ist;

und die zweite Substratstruktur umfasst:

- eine Vorrichtung zur elektronischen Ansteuerung einer m-LED Pixelzelle, insbesondere mit NMOS Technologie geschaffen, um fassend :

- eine Datensignalleitung, eine Schwellenwertleitung und eine AuswählSignalleitung;

- wobei eine Kontaktierung der zweiten Substratstruktur an die m-LED, die m-LED Anordnung, das m-LED Modul oder die lichtemittierende Vorrichtung führt so dass diese elektrisch in Serie zu einem Dual-Gate Transistor und zusammen mit diesem zwischen einem ersten und zweiten Potentialanschluss ange schlossen ist, wobei der Dual-Gate Transistor mit seinen Stromleitungskontakten zwischen einem Anschluss der m-LED, der m-LED Anordnung, dem m-LED Modul oder der lichtemittie rende Vorrichtung und einem Potentialanschluss angeordnet ist und ein erstes Steuergate des Dual-Gate Transistors mit der Schwellenwertleitung verbunden ist; und

- eine Auswahlhalteschaltung mit einem Ladungsspeicher, der mit einem zweiten Steuergate des Dual-Gate Transistors sowie mit einem Stromleitungskontakt des Dual-Gate Transistors ge koppelt ist sowie mit einem Steuertransistor, dessen Steuer anschluss mit der Auswahlsignalleitung verbunden ist;

und / oder

eine Versorgungsschaltung, die aufweist:

- einen Fehlerkorrekturdetektor mit einem Referenzsignalein gang, einem Fehlersignaleingang sowie einem Korrektursignal ausgang;

- eine regelbare Stromquelle mit Stromausgang und einem Kon- trollsignalanschluss , wobei der Kontrollsignalanschluss mit dem Korrektursignalausgang unter Bildung einer Regelschleife für die steuerbare Stromquelle verbunden ist, wobei die Strom quelle ausgeführt ist, einen Strom am Stromausgang in Abhän- gigkeit eines Signals am Kontrollsignalanschluss bereitzu stellen;

- eine Ersatzquelle mit einem Ausgang, die ausgeführt ist, ein Ersatzsignal bereitzustellen; und

- eine Schaltvorrichtung, die ausgeführt ist, in Abhängigkeit eines Schaltsignals (VPWM) entweder ein von dem Strom am Stromausgang abgeleitetes Signal oder das Ersatzsignal dem Fehlersignaleingang bei zusätzlicher Trennung des Stromaus gangs der Stromquelle zuzuführen;

und / oder

- eine Treiberschaltung zum Antreiben einer Vielzahl von m- LEDs, m-LED Anordnungen, m-LED Modulen oder lichtemittieren den Vorrichtungen, die aufweist:

- eine Vielzahl von ersten Speicherzellen, die jeweils einen Setzeingang, einen Rücksetzeingang und einen Ausgang umfas sen;

- jede erste Speicherzelle an dem Ausgang durch ein Setzsignal an dem Setzeingang in einen ersten Zustand getriggert wird und den ersten Zustand hält, bis sie an dem Rücksetzeingang auf einen zweiten Zustand zurückgesetzt wird; und

- der Ausgang jeder ersten Speicherzelle konfiguriert ist, um ein jeweiliges der m-LEDs, m-LED Anordnungen, m-LED Modulen oder lichtemittierenden Vorrichtungen zu steuern;

und / oder die Anordnung ausgestaltet ist:

mit einem IC-Substratbauteil mit monolithisch integrierten Schaltungen und mit als Matrix angeordneten IC-Substratkon- takten; und

mit einem monolithischen pixelierten Optochip, umfassend eine Halbleiterschichtfolge mit einer eine erste Dotierung aufwei senden ersten Halbleiterschicht und einer eine zweite Dotie rung aufweisenden zweiten Halbleiterschicht, wobei sich die Polarität der Ladungsträger in der ersten Halbleiterschicht von jener der zweiten Halbleiterschicht unterscheidet und die Halbleiterschichtfolge eine Stapelrichtung festlegt;

wobei im monolithischen pixelierten Optochip als Matrix an geordnete m-LEDs vorliegen; und

wobei jede m-LED eine dem IC-Substratbauteil zugewandte m- LED-Rückseite und einen ersten Lichtquellenkontakt aufweist, der an die erste Halbleiterschicht kontaktierend angrenzt und mit jeweils einem der IC-Substratkontakte elektrisch leitend verbunden ist;

dadurch gekennzeichnet, dass die Projektionsfläche des ersten Lichtquellenkontakts auf die m-LED-Rückseite höchstens der halben Fläche der m-LED-Rückseite entspricht; und

der erste Lichtquellenkontakt in eine senkrecht zur Stapel richtung weisende Lateralrichtung von einem rückseitigen Ab sorber umgeben ist;

und die Anordnung mehrere m-LEDs, m-LED Anordnungen, m-LED Mo dulen oder lichtemittierenden Vorrichtungen aufweist, wobei die Ausdehnung jeder m-LED, m-LED Anordnung, m-LED Modul oder lichtemittierend Vorrichtung entlang zumindest einer Raumrich tung jeweils kleiner oder gleich 70 Mikrometer ist.