[发明专利]用于电子显示器的像素结构，以及包括这种显示器的电子设备

说明书

一种用于电子显示器的像素结构，所述像素结构包括基板、设置在基板上的至少一个LED发射器以及设置在基板上且与LED发射器相邻的至少一个波长转换单元。所述LED发射器用于发射发射辐射，所述发射辐射在发射波长范围内，并且在主发射平面内的一个或多个发射方向上发射。波长转换单元用于将发射辐射转换为转换波长范围内的转换后的辐射，所述转换波长范围与所述发射波长范围不同。所述转换后的辐射沿垂直于所述主发射平面的主转换方向从所述波长转换单元传播。

技术领域

本公开涉及一种用于电子显示器的像素结构，所述像素结构包括设置在基板上的至少一个LED发射器和至少一个波长转换单元。本公开还涉及一种电子设备，包括具有用户界面表面的电子显示器和至少一个这样的像素结构。

背景技术

微发光二极管，称为micro-LED，mLED或uLED，用于移动设备以及许多其他消费和工业设备的显示器中，移动设备例如智能手机、电视、PC、平板电脑、智能眼镜和可穿戴设备。micro-LED通常具有大量的小LED发射器阵列以及有前途的未来显示技术，其具有高亮度和高对比度、高功率效率、宽色域、外形灵活以及各种功能集成等多种潜在优点。

micro-LED显示技术主要采用两种方案：直接发射方案或颜色转换方案。

在直接发射方案中，每个单独的LED发射器在红色、绿色或蓝色光谱范围内发射辐射。制造这种直接发射解决方案非常昂贵，因为每个像素结构需要一个红色光谱范围发射器、一个绿色光谱范围发射器和一个蓝色光谱范围发射器，使得分辨率约为800万像素的显示器需要约2400万个LED发射器。

在颜色转换方案中，例如，仅使用在蓝色光谱范围内发射辐射的LED发射器。LED发射器芯片通常基于氮化镓(gallium nitride，简称GaN)材料系统。蓝到红和蓝到绿辐射转换单元堆叠在对应的LED像素上，用于将来自一些LED发射器的蓝色光谱范围辐射分别转换为红色光谱范围辐射或绿色光谱范围辐射。与直接发射方案相比，制造颜色转换方案更容易、更便宜，因为只需要一种类型的LED发射器。

蓝色光谱范围辐射被转换单元部分吸收，所述吸收指数下降至一级。理想的情况是，几乎所有的蓝色光谱范围辐射都应该被转换单元吸收，以保持高能效并最小化来自转换单元的蓝色光谱范围辐射泄漏。

此外，转换单元的面积尺寸应与LED发射器的面积尺寸相似。转换单元的高度优选较大，以便在小尺寸LED发射器的顶部形成小柱。这有利于蓝色光谱范围辐射通过转换单元传播的距离更大，因此有利于吸收。

然而，在实践中，为了吸收大部分蓝色光谱范围辐射，转换材料应该是一百或几百微米厚。这使得LED发射器和转换单元之间的宽高比为很大的100μm:3μm甚至更大，这不容易使用微结构方法实现。进一步的挑战是，绿色光谱范围辐射或红色光谱范围辐射也必须通过转换单元传播，并且也可能被转换单元的材料略微吸收(自吸收)。这降低了设备的效率。

此外，这种堆叠结构具有较差的散热性能，因为来自转换单元的热量必须穿过底层LED发射器芯片。进一步加热LED发射芯片，降低像素结构的寿命。堆叠也使得难以集成透镜等其他功能光学元件。

发明内容

目的是提供一种改进的micro-LED像素结构。上述和其他目的通过一个或多个独立权利要求的特征来实现。进一步的实施形式在从属权利要求、具体说明和附图中显而易见。

第一方面，提供了一种用于电子显示器的像素结构，所述像素结构包括基板；设置在所述基板上的至少一个LED发射器，所述LED发射器用于发射发射辐射，所述发射辐射在发射波长范围内并在主发射平面内的一个或多个发射方向上发射；至少一个波长转换单元，设置在所述基板上并与所述LED发射器相邻，所述波长转换单元用于将所述发射辐射转换为转换后的辐射，所述转换后的辐射在转换波长范围内，并在垂直于所述主发射平面的主转换方向上从所述波长转换单元传播，所述转换波长范围与所述发射波长范围不同。