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采用半极化Micro LED,全彩化量子点转换技术获突破!

日期: 2020-04-16
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Micro LED被视为取代TFT-LCD及OLED display的次世代显示器技术。建立在LED高效能的基础上,理想的Micro LED显示器具有高像素、高对比、自发光、低能耗及寿命长等各种优势,备受看好。

然而,当前的Micro LED仍面临许多困难需要克服,其中最困扰研究人员与制造商的便是巨量转移制程(Mass transfer process),如何将红、蓝、绿三种颜色的LED芯片快速且精确地接合至面板的驱动电路上,以及克服芯片材料特性不同的挑战,特别是红光Micro-LED还有易碎等问题,因此巨量转移技术至今仍没有能达到量产的解决方案被提出。

台湾交通大学的郭浩中教授等人,与美国新创公司Saphlux、耶鲁大学、厦门大学的研究人员合作,采用半极化(Semipolar)的Micro LED结合量子点荧光粉光阻(Quantum dot photoresist)的技术,制作出高色稳定的全彩Micro LED阵列,相关研究成果已被Photonics Research期刊接受,并即将发表。

采用半极化Micro LED,全彩化量子点转换技术获突破!

图片来源: Chen et al. 2020

研究团队主持人郭浩中表示,为了减少巨量转移的次数,该团队长期专注在量子点荧光粉色转换技术的应用,只需要一种颜色的LED芯片(蓝光或近紫外光)搭配不同颜色的量子点荧光粉,即可实现全彩的功能,且量子点荧光粉的演色性相当突出。

郭浩中也提到,除了巨量转移制程的挑战,LED芯片本身也面临不少问题。譬如蓝绿光LED芯片会随着操作电流改变,产生发光颜色变化的现象,意味着显示器为了配合环境光源改变亮度时,就有可能产生颜色变化,不利于显示器的使用,因此必须解决LED芯片色偏移的问题。

该团队采用半极化磊晶技术制作LED芯片,藉由半极化材料的特性,大幅减少LED光源本身的发光波长偏移(Wavelength-shift)现象,进而克服色偏移的问题;在这个研究中的第二个突破就是采用量子点荧光粉光阻技术,该技术透过特殊的方法,将量子点荧光粉与光阻液混合,搭配传统的微影制程,达到大面积制作彩色像素需求,取代分别转移红、蓝、绿的LED芯片的方法,大幅降低转移制程的困难度。

最后,结合上述两种技术,研究团队成功实现了高色稳定的全彩Micro LED阵列,同时具有大面积制造的可能性,为Micro LED显示器技术的发展注入一股新血。


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