[发明专利]彩色微型LED显示装置

说明书

一种彩色微型LED显示装置，其包括反射光学元件的阵列和微型LED像素的阵列，该微型LED像素在整个阵列上发射均匀的颜色，该微型LED像素的阵列被布置在反射光学元件的阵列与输出基板之间。来自微型LED的光被引导到反射光学元件中，并且入射在装置中的散射区域上。经颜色转换的散射光由输出基板透射。可以提供薄且有效的显示装置，该显示装置具有高空间和角度颜色均匀性以及长的寿命。

技术领域

本公开涉及彩色微型LED显示装置，其包括与反射光学元件的阵列和波长转换元件的阵列对准的多个可寻址微型LED。这样的装置可以被用作高分辨率彩色显示装置。

背景技术

在本说明书中，(除非通过术语“封装”限定，否则)“LED”或微型LED是指直接从单片晶圆(即半导体元件)中提取的未封装LED裸片。微型LED可以通过阵列提取方法来形成，在阵列提取方法中，多个LED并行地从单片外延晶片移除，并且可以以小于5微米的位置公差来进行布置。

这与封装的LED不同。封装的LED具有引线框架和塑料或陶瓷封装，其焊料端子适用于标准的表面安装PCB(印刷电路板)组装。封装的LED的尺寸和PCB组装技术的局限性意味着由封装的LED形成的显示器很难以小于1mm的像素间距组装。通过此类组装机器放置的部件的精度通常约为正或负30微米。这样的尺寸和公差防止应用于非常高分辨率的显示器。

一种类型的封装LED显示器可以借助于封装LED阵列提供以不同波段(波长带，wavelength band)发射的彩色像素。例如，封装的红色LED阵列、发射绿色的封装LED阵列、和发射蓝色的封装LED阵列被焊接到PCB。这样的显示器不使用波长转换层或滤色器来实现颜色。对于这种显示器，不同颜色封装的LED的工作电压彼此不同，从而增加成本和驱动电子器件的复杂性。此外，绿色直接发射的发射效率显著低于红色和蓝色发射的发射效率，从而降低显示效率和亮度。

液晶显示器(LCD)通常借助于白光背光和布置在透射LCD的每个像素处的滤色器阵列来提供彩色图像。有机LED(OLED)显示器可以通过从每个像素发射的白光和对齐的滤色器，或者通过从每个像素处的不同OLED材料发射的红色、绿色和蓝色直接发光来提供颜色输出。

诸如磷光体或量子点材料之类的波长转换材料可以吸收一个波段(例如，蓝色)中的光并且发射不同波段(例如，黄色)中的光。存在一些蓝色透过磷光体，产生黄色加蓝色，看起来像白色。

折反射光学元件结合折射面(折射)和反射面(反射)，它们可以提供全内反射或金属化表面的反射。在WO 2010038025中描述采用具有小输出发光强度立体角的折反射光学元件的背光，该专利申请的全文以引用方式并入本文。

发明内容

期望提供具有高亮度和高效率的薄的、柔性的和自由形状的彩色显示器。

根据本公开的第一方面，提供一种彩色显示装置，包括：以LED阵列布置的多个LED，其中，所述多个LED是未封装的微型LED；以反射光学元件阵列布置的多个反射光学元件；和以波长转换阵列布置的多个波长转换元件，其中，所述多个波长转换元件中的每一个被布置成接收由所述多个LED中的一个或多个LED发射的光，将接收到的光转换为不同颜色波段的光，并且输出所述不同颜色波段的光以用于显示，其中，所述多个反射光学元件中的每一个被布置成将由所述多个LED中的一个或多个LED发射的光的至少一部分朝向所述多个波长转换元件中的一个或多个重定向。有利地，可以为发射显示器提供高分辨率、高对比度、高效率和低功耗。显示器可以是薄的、柔性的、弯曲的、可折叠的并且具有低边框宽度。可以降低波长转换材料的工作温度，从而提高效率和寿命。可以为彩色像素提供高色域。可以实现像素间的低串扰，以提供高图像对比度。显示器的颜色输出可以基本上与视角无关。可以以高输出效率使用具有与LED尺寸相似的颗粒尺寸的波长转换材料，使得例如可以将接地的磷光体材料与微型LED一起使用，同时实现高图像分辨率。

多个波长转换元件中的每一个可以与一个或多个LED间隔开，波长转换元件被布置为接收来自一个或多个LED的光。