Micro LED display panel

Abstract

A micro LED display panel (100) includes: a micro LED display chip (110) configured to display images; a micro mechanical structure (120) provided around the micro LED display chip (110) and configured to control a movement of the micro LED display chip (110); and a support structure (130) configured to support the micro LED display chip (110) and the micro mechanical structure (120).

Description

MICRO LED DISPLAY PANELTECHNICAL FIELD

[0001] The present disclosure generally relates to micro LED structure technology, and more particularly, to a micro LED display panel.BACKGROUND

[0002] Inorganic micro pixel light emitting diodes, also referred to as micro light emitting diodes, micro-LEDs, or μ-LEDs, become more and more important since they are used in various areas including self-emissive micro-displays, visible light communications, and optogenetics. The micro-LEDs have higher output performance than conventional LEDs because of better strain relaxation, improved light extraction efficiency, and uniform current spreading. Compared with conventional LEDs, the micro-LEDs also exhibit several advantages, such as improved thermal effects, faster response rate, larger working temperature range, higher resolution, wider color gamut, higher contrast, lower power consumption, and operability at higher current density.

[0003] A micro LED pixel includes two or more micro LEDs disposed side-by-side on a micro LED display panel. Therefore, the dimension of a single micro LED pixel is not easy to reduce, and an integration degree of a micro LED display area of the micro LED display panel is limited. Meanwhile, a micro LED display chip is generally packaged in a large volume and unmovable, which may limit the application of the micro LED display chip in a micro LED display panel.

[0004] SUMMARYOF THE DISCLOSURE

[0005] Embodiments of the present disclosure provide a micro LED display panel. The micro LED display panel includes: a micro LED display chip configured to display images; a  micro mechanical structure provided around the micro LED display chip and configured to control a movement of the micro LED display chip; and a support structure configured to support the micro LED display chip and the micro mechanical structure.

[0006] With such structure, the micro LED display chip can move slightly, for example, moving one-half of a pixel, which is equivalent to add a row or a column of micro LEDs between adjacent micro LEDs. In another word, an interpolation is inserted between pixels. Resolution can be improved for an optical module with a fixed size. Furthermore, display schemes with different frame ratios can be realized by combing the resolution and image processing algorithm.

[0007] In some embodiments, the support structure is rigid.

[0008] In some embodiments, the support structure includes a base portion provided under the micro LED chip; and a frame portion provided on an edge of the base portion and configured to fix the micro mechanical structure provided around the micro LED display chip.

[0009] In some embodiments, an air layer is formed between the micro LED display chip and the base portion of the support structure.

[0010] In some embodiments, the base portion includes a stiffener.

[0011] In some embodiments, the micro LED display chip is electrically connected with the micro mechanical structure.

[0012] In some embodiments, the micro mechanical structure further includes: an actuator structure provided on at least one side of the micro LED display chip; and a control circuit configured to control the actuator structure to move the micro LED display chip.

[0013] In some embodiments, the actuator structure is electrically connected with the control circuit by a bonding wire or a welding wire.

[0014] In some embodiments, the micro LED display chip is electrically connected with the control circuit using wire bonding.

[0015] In some embodiments, the micro LED display chip is bonded with the actuator structure by glue.

[0016] In some embodiments, the micro LED display chip is electrically connected with the actuator structure by a counterpoint method.

[0017] In some embodiments, the actuator structure comprises piezoelectric material, and the control circuit is configured to control a deformation of the piezoelectric material.

[0018] In some embodiments, the actuator structure is a micro electro-mechanical structure, and the control circuit is configured to control a displacement of the micro electro-mechanical structure.

[0019] In some embodiments, the micro LED display chip is moved in a plane which the micro LED display chip is in.

[0020] In some embodiments, the micro mechanical structure is configured to control the movement of the micro LED display chip in two directions in the plane.

[0021] In some embodiments, the micro LED display chip is moved in a distance of one-half of a pixel.

[0022] In some embodiments, the micro LED display chip comprises a micro LED display area and an integrated circuit (IC) backplane provided under the micro LED display area and bonded with the micro LED display area.

[0023] In some embodiments, the micro LED display area comprises a micro LED array comprising a plurality of micro LEDs.

[0024] In some embodiments, the IC backplane comprises a driver configured to control each of the plurality of micro LEDs of the micro LED array.

[0025] In some embodiments, the driver is a logic circuit.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

[0026] Embodiments and various aspects of the present disclosure are illustrated in the following detailed description and the accompanying figures. Various features shown in the figures are not drawn to scale.

[0027] FIG. 1illustrates a structural diagram showing a top view of a micro LED display panel, according to some embodiments of the present disclosure.

[0028] FIG. 2illustrates a structural diagram showing a sectional view of the micro LED display panel along a section line A-A’ direction shown in FIG. 1, according to some embodiments of the present disclosure.

[0029] FIG. 3 illustrates a structural diagram showing a top view of a micro LED display chip, according to some embodiments of the present disclosure.DETAILED DESCRIPTION

[0030] Reference will now be made in detail to exemplary embodiments, examples of which are illustrated in the accompanying drawings. The following description refers to the accompanying drawings in which the same numbers in different drawings represent the same or similar elements unless otherwise represented. The implementations set forth in the following description of exemplary embodiments do not represent all implementations consistent with the invention. Instead, they are merely examples of apparatuses and methods consistent with aspects related to the invention as recited in the appended claims. Particular aspects of the present  disclosure are described in greater detail below. The terms and definitions provided herein control, if in conflict with terms and / or definitions incorporated by reference.

[0031] FIG. 1 illustrates a structural diagram showing a top view of a micro LED display panel 100, according to some embodiments of the present disclosure. FIG. 2 illustrates a structural diagram showing a sectional view of the micro LED display panel along a section line A-A’ direction shown in FIG. 1, according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 1 and FIG. 2, micro LED display panel 100 includes a micro LED display chip 110, a micro mechanical structure 120, and a support structure 130. Micro LED display chip 110 is configured to display images. In some embodiments, micro LED display chip 110 includes a micro LED display area which includes a plurality of micro LEDs to emit different colors of light. Micro mechanical structure 120 is provided around micro LED display chip 110 and configured to control a movement of micro LED display chip 110. Micro mechanical structure 120 can be controlled to move micro LED display chip 110 in different directions. In some embodiments, micro LED display chip 110 can be moved in a plane which micro LED display chip 110 is in, for example, micro LED display chip can be moved in two directions in the plane. As shown in FIG. 1, micro LED display chip 110 is controlled to move back and forth along a direction X and / or a direction Y. Support structure 130 is configured to support micro LED display chip 110 and micro mechanical structure 120. In some embodiments, micro LED display chip 110 is moved in a distance of one-half of a pixel of micro LED display chip 110. A micro LED pixel may include one or more micro LEDs and in some embodiments, a size of a pixel is not greater than 100 microns. In some embodiments, a displacement of the movement is not greater than 3 microns.

[0032] With such structure, micro LED display chip 110 can move slightly, for example, moving one-half of a pixel, which is equivalent to add a row or a column of micro LEDs between adjacent micro LEDs. In another word, an interpolation is inserted between pixels. Resolution can be improved for an optical module with a fixed size. Furthermore, display schemes with different frame ratios can be realized by combining the resolution and image processing algorithm.

[0033] In some embodiments, referring to FIG. 2, support structure 130 includes a base portion 131 and a frame portion 132. Base portion 131 is provided under micro LED display chip 110. Frame portion 132 is provided on an edge of base portion 131 and configured to fix micro mechanical structure 120 provided around micro LED display chip 110, therefore, support structure 130 can provide support both in a vertical direction and in a horizontal plane. In some embodiments, an air layer 140 is formed between micro LED display chip 110 and base portion 131 of support structure 130. That is, micro LED display chip 110 is suspended above base portion 131. As a result, there is no contact between micro LED display chip 110 and base portion 131. When micro LED display chip 110 moves, there is no contact with base portion 131, therefore the control of the movement can be more accurate. In some embodiments, a distance between micro LED display chip 110 and base portion 131 is in a range of several microns to tens of microns, for example, 10 microns. In some embodiments, support structure 130 is rigid, for example, a material of support structure is silicon, steel, or epoxy.

[0034] In some embodiments, micro LED display chip 110 is electrically connected with micro mechanical structure 120, so that the movement of micro LED display chip 110 controlled by micro mechanical structure 120 and a display frequency of micro LED display chip 110 can be coordinated. For example, by controlling a frame rate of image display of micro LED display  chip 110 and an actuation frequency of micro mechanical structure 120, a high-resolution micro projection can be obtained using the delay effect of the human eyes.

[0035] In some embodiments, micro mechanical structure 120 further includes an actuator structure provided on at least one side of micro LED display chip 110, and a control circuit configured to control the actuator structure to move micro LED display chip 110. The actuator structure may include four parts corresponding to four sides of micro LED display chip 110. In such a configuration, each part of the actuator structure is adhered to one side of micro LED display chip 110. Therefore, micro LED display chip 110 can be moved under an action of the actuator structure. For example, as shown in FIG. 1, micro LED display chip 110 is controlled to move back and forth along a direction X and / or a direction Y. Such movement is symbolically represented by arrows 150 in FIG. 2. In some embodiments, each part of the actuator structure can be controlled independently. Therefore, the movement of micro LED display chip 110 can be controlled more accurately.

[0036] In some embodiments, the actuator structure includes piezoelectric material, and the control circuit is configured to control a deformation of the piezoelectric material to cause a movement of micro LED display chip 110. Piezoelectric materials are materials that can be deformed under an external electric field. For example, piezoelectric materials may include piezoelectric ceramics, quartz, graphene, and the like.

[0037] In some embodiments, the actuator structure is a micro electro-mechanical structure (MEMS) , and the control circuit is configured to control a displacement of the micro electro-mechanical structure. The MEMS includes mechanical elements, sensors, actuators, and electronics that are fabricated using microfabrication technology.

[0038] In some embodiments, the control circuit is a printed circuit board (PCB) . In some embodiments, the control circuit is provided on base portion 131. In some embodiments, base portion 131 is the PCB, so that support structure 130 and micro mechanical structure 120 are integrated. In some embodiments, the control circuit is a flexible circuit board and provided on base portion 131. Base portion 131 further includes a stiffener for enhancing the rigidity of the control circuit.

[0039] Since both piezoelectric material and material of MEMS comprise semiconductor materials, the actuator structure is conductive, and can be used as both a structural element and a conductive element. In some embodiments, the control circuit is electrically connected with the actuator structure by a bonding wire or a welding wire. The bonding wire can be in a variety of pure and alloy materials as well as in the shape of both round wire and flat ribbon. In some embodiments, materials for the bonding wires are gold (pure and alloys) , aluminum (pure) , aluminum plus 1%silicon, aluminum with magnesium, and the like. A welding wire is the electrode in the welding process, and in addition to functioning as the electrode side of an arc, it is itself also the filler metal that enters the molten weld pool to form the strong bond. During process, the welding wire melts from the heat of the arc and the filler metal is deposited into the weld pool. The welding wire is not limited to one kind of filler metal. For example, aluminum, stainless steel, mild steel, galvanized steel, and alloyed materials can all be welded using welding wire of various diameters. Micro LED display chip 110 is bonded with the actuator structure by glue, for example, by thermosetting adhesive or photoresist adhesive. In some embodiments, micro LED display chip 110 is connected with the actuator structure using laser welding.

[0040] In some embodiments, micro LED display chip 110 is electrically connected with the control circuit using wire bonding, for example, using gold wires.

[0041] In some embodiments, micro LED display chip 110 is electrically connected with the actuator structure by a counterpoint method. That is, a pad of micro LED display chip 110 and a pad of the actuator structure are welded directly to achieve electrical signal transmission. Therefore, there is no extra wiring needed for connecting micro LED display chip 110 and the actuator structure.

[0042] FIG. 3 illustrates a structural diagram showing a top view of micro LED display chip 110, according to some embodiments of the present disclosure. Referring to FIG. 3, micro LED display chip 110 includes a micro LED display area 111 and an IC (integrated circuit) backplane 112. Micro LED display area 111 is bonded on IC backplane 112. The rest of the area on IC backplane 112 not covered by micro LED display area 111 is formed as a non-functional area. IC backplane 112 is formed at the back surface of micro LED display area 111 with an extruded part extending outside of, i.e., not covered by, micro LED display area 111. In some embodiments, micro LED display area 111 includes a micro LED array which further includes a plurality of microLEDs113.

[0043] In some embodiments, IC backplane 112 includes a driver 155. Driver155 is configured to control each of the plurality of micro LEDs 113 of the micro LED array. For example, driver 155 may connect with each micro LED 113 and control the turn on duration and frequency of each micro LED 113. In some embodiments, driver 155 is a logic circuit.

[0044] Different types of micro LED panels can be provided. For example, the resolution of a display panel can range typically from 8×8 to 3840×2160. Common display resolutions include QVGA (Quarter Video Graphics Array) with 320×240 resolution and an aspect ratio of 4: 3, XGA (Extended Graphics Array) with 1024×768 resolution and an aspect ratio of 4: 3, D (Definition) with 1280×720 resolution and an aspect ratio of 16: 9, FHD (Full High Definition)  with 1920×1080 resolution and an aspect ratio of 16: 9, UHD (Ultra High Definition) with 3840×2160 resolution and an aspect ratio of 16: 9, and 4K with 4096×2160 resolution. There can also be a wide variety of pixel sizes, ranging from sub-micron and below to 10 mm and above. The size of the overall display region can also vary widely, ranging from diagonals as small as tens of microns or less up to hundreds of inches or more.

[0045] It should be noted that, relational terms herein such as “first” and “second” are used only to differentiate an entity or operation from another entity or operation, and do not require or imply any actual relationship or sequence between these entities or operations. Moreover, the words “comprising, ” “having, ” “containing, ” and “including, ” and other similar forms are intended to be equivalent in meaning and be open ended in that an item or items following any one of these words is not meant to be an exhaustive listing of such item or items, or meant to be limited to only the listed item or items.

[0046] As used herein, unless specifically stated otherwise, the term “or” encompasses all possible combinations, except where infeasible. For example, if it is stated that a database may include A or B, then, unless specifically stated otherwise or infeasible, the database may include A, or B, or A and B. As a second example, if it is stated that a database may include A, B, or C, then, unless specifically stated otherwise or infeasible, the database may include A, or B, or C, or A and B, or A and C, or B and C, or A and B and C.

[0047] In the foregoing specification, embodiments have been described with reference to numerous specific details that can vary from implementation to implementation. Certain adaptations and modifications of the described embodiments can be made. Other embodiments can be apparent to those skilled in the art from consideration of the specification and practice of the invention disclosed herein. It is intended that the specification and examples be considered as  exemplary only, with a true scope and spirit of the invention being indicated by the following claims. It is also intended that the sequence of steps shown in figures are only for illustrative purposes and are not intended to be limited to any particular sequence of steps. As such, those skilled in the art can appreciate that these steps can be performed in a different order while implementing the same method.

[0048] In the drawings and specification, there have been disclosed exemplary embodiments. However, many variations and modifications can be made to these embodiments. Accordingly, although specific terms are employed, they are used in a generic and descriptive sense only and not for purposes of limitation.

Claims

1.A micro LED display panel, comprising:a micro LED display chip configured to display images;a micro mechanical structure provided around the micro LED display chip and configured to control a movement of the micro LED display chip; anda support structure configured to support the micro LED display chip and the micro mechanical structure.2.The micro LED display panel according to claim 1, wherein the support structure is rigid.3.The micro LED display panel according to claim 2, wherein the support structure comprises:a base portion provided under the micro LED chip; anda frame portion provided on an edge of the base portion and configured to fix t the micro mechanical structure provided around the micro LED display chip.4.The micro LED display panel according to claim 3, wherein an air layer is formed between the micro LED display chip and the base portion of the support structure.5.The micro LED display panel according to claim 3 or 4, wherein the base portion includes a stiffener.6.The micro LED display panel according to any one of claims 1 to 5, wherein the micro LED display chip is electrically connected with the micro mechanical structure.7.The micro LED display panel according to claim 6, wherein the micro mechanical structure further comprises:an actuator structure provided on at least one side of the micro LED display chip; anda control circuit configured to control the actuator structure to move the micro LED display chip.8.The micro LED display panel according to claim 7, wherein the actuator structure is electrically connected with the control circuit by a bonding wire or a welding wire.9.The micro LED display panel according to claim 8, wherein the micro LED display chip is electrically connected with the control circuit using wire bonding.10.The micro LED display panel according to claim 8, wherein the micro LED display chip is bonded with the actuator structure by glue.11.The micro LED display panel according to claim 7, wherein the micro LED display chip is electrically connected with the actuator structure by a counterpoint method.12.The micro LED display panel according to any one of claims 7 to 11, wherein the actuator structure comprises piezoelectric material, and the control circuit is configured to control a deformation of the piezoelectric material.13.The micro LED display panel according to any one of claims 7 to 11, wherein the actuator structure is a micro electro-mechanical structure, and the control circuit is configured to control a displacement of the micro electro-mechanical structure.14.The micro LED display panel according to claim 1, wherein the micro LED display chip is moved in a plane which the micro LED display chip is in.15.The micro LED display panel according to claim 14, wherein the micro mechanical structure is configured to control the movement of the micro LED display chip in two directions in the plane.16.The micro LED display panel according to claim 15, wherein the micro LED display chip is moved in a distance of one-half of a pixel.17.The micro LED display panel according to claim 1, wherein the micro LED display chip comprises a micro LED display area and an integrated circuit (IC) backplane provided under the micro LED display area and bonded with the micro LED display area.18.The micro LED display panel according to claim 17, wherein the micro LED display area comprises a micro LED array comprising a plurality of micro LEDs.19.The micro LED display panel according to claim 18, wherein the IC backplane comprises a driver configured to control each of the plurality of micro LEDs of the micro LED array.20.The micro LED display panel according to claim 19, wherein the driver is a logic circuit.

Images