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[分享] MicroLED自发光原理是什么?既不使用荧光粉,又不用有机材料,为什么MicroLED可以自发光?

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发表于 2025-3-11 22:37 | 显示全部楼层 |阅读模式
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发表于 2025-3-11 22:38 | 显示全部楼层
夏普(HIRANO Yasuakie 等人)开发了这项技术。
如下面的幻灯片所示,第一个纯蓝色 uLED 是在蓝宝石基板上形成的。此处,一个 LED 阵列包含 352 x 198 个尺寸为 24 um x 8 um 的微型 LED 芯片。并行地,包含驱动电路的LSI芯片形成在硅晶片上。此处,为每个微型 LED 晶粒制造阴极(N 型电极)和阳极(P 型电极),以向每个晶粒独立施加驱动电压。根据 LED 管芯的间距制造 Au 凸点电极。两个基板使用 Au-Au 键合进行倒装芯片键合。在这里,人们已经可以看到与硅和光电子行业的平行(相对于传统的薄膜显示行业!)。接下来,通过激光剥离去除蓝宝石层。最后,无镉量子点(绿色和红色)沉积在 microLED 芯片顶部,以实现 RG 颜色转换。




器件架构如幻灯片 2 所示 - 此处可以看到 GaN uLED 芯片、Au 凸块以及光屏蔽墙和量子点 (QD) 的位置。这样,就形成了全彩色 1,053 ppi 显示屏。




然而,鉴于 uLED 的发射面积较小,亮度较低。这里的一个创新解决方案是将单独的驱动阴极电极切换为公共阴极电极,从而为 uLED 释放更多空间。如幻灯片三所示,一个像素的发光从 23% 提高到 38%。结果,实现了11个编织物的亮度。这是一个极好的进步。当然,这还不是最后的比赛,因为即使在 11 编织时,亮度也不足以满足户外 AR 应用的需求。


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发表于 2025-3-11 22:38 | 显示全部楼层
作为MiniLED/MicroLED等新型显示产业调研机构,给大家来科普及阐述一下MicroLED:
什么是MicroLED?
Microled于 2010 年前后被业界发掘,通过自发光省去背光解决黑色显灰的问题。通过一颗颗细小的 LED,即发光二极管来发光。每颗 LED 都能被单独控制,汇聚在一起就形成了图像。
MicroLED技术将我们目前所见的LED,微缩至长度仅100微米以下,是原本LED的1%,比一颗沙子还要细小。通过巨量转移技术,将微米等级的RGB三色Microled搬移到基板上,形成各种尺寸的Microled显示器。



TrendForce集邦咨询制图



TrendForce集邦咨询制图

MicroLED与OLED技术一样,最大的优点是像素点发光的自发光技术路线,这意味着每个像素点都能以一个单元数量做分区,轻轻松松的实现百万级别的对比度。
MicroLED技术难点分析
TrendForce集邦咨询旗下光电研究中心LEDinside分析,Micro LED制造流程要求精细,制程中所使用的原材料、制程耗材、生产设备、检测仪器及辅助治具等,需求规格严谨且精密度相对严格。当前Micro LED新型显示器所面临的技术瓶颈包括磊晶、芯片、转移、全彩化、电源驱动、背板、检测及修复技术。

目前Micro LED磊晶技术瓶颈主要是波长均匀性、缺陷和悬浮粒子的控制及外延片面积的有效利用。芯片技术瓶颈则是红光发光效率不足、漏电造成光效降低、弱化结构的制作及芯片绝缘层的保护。
巨量转移技术瓶颈来自于不同应用产品规格不同,需使用不同的巨量转移方式,而不同巨量转移方式其设备精密度、制程良率、制程产能、设备及制程成本也不尽相同。转移完后的Micro LED芯片如何快速检测及维修,更是决定制程成本的关键。

另外在背板及驱动方面,硅基板适合做高分辨率的小型显示器,当前对于全彩化的制作会有技术及成本上的挑战。玻璃基板虽然是面板厂的专长,但是对于Micro LED的定电流驱动方式与TFT驱动方式差异很大,因此Micro IC是稳定电流的关键元件。
而PCB的商业化脚步会比较快,可以沿用过去的被动式驱动方案,再加上用拼接方式就可以制成大型显示屏,但由于PCB线宽/线距的限制及焊接点平整性高规格需求,大型显示屏点间距P0.4以下的设计将是PCB厂的一大考验。
Micro LED短期道阻,长远可期
Micro LED凭借高亮度、高分辨率、高对比度、轻薄化、小型化、低功耗、设计灵活等特点,已被公认为未来显示技术的终极形态,但Micro LED真正商业化之路还很有难关要过。
具体来看,Micro LED目前面临“三座大山”:芯片效率、巨量转移、全彩化。而芯片效率问题、巨量转移制程会对Micro LED显示器的全彩化产生直接影响。
首先,芯片效率会随着Micro LED芯片尺寸的微缩而降低,尤其是红光芯片。当芯片尺寸小于20μm以下时,EQE显著下降,而红光芯片效率与蓝绿光芯片效率之差可达5倍以上。即便有业者提出采用BGRR的方案来进行补光,但更多的LED数量意味着转移次数增加,将导致成本居高不下,因此产品竞争力并不理想。
再者,巨量转移技术方法虽有多种,但据TrendForce集邦咨询旗下光电研究处LEDinside了解,由于AR/VR微显示器芯片尺寸微小,转移难度高,所以现阶段巨量转移方式以Wafer Bonding(晶圆键合)、Chip Bonding(芯片键合)或Laser Transfer(激光雷射转移)为主。
据悉,多数厂商采用Wafer Bonding、Chip Bonding方案,也就是将晶圆或芯片与CMOS背板结合的制程,但目前仅能实现单一颜色,全彩化制程面临较大挑战,而激光雷射转移技术可以解决这个问题,实现微显示器的全彩化规格,目前K&S、Coherent等正在积极研发,但此方案尚未进入大量生产阶段,且设备非常昂贵,而这也成为Micro LED微显示器商业化的一大阻碍。
因此,全球现有的Micro LED显示器仍主要以单色为主,TCL雷鸟虽已率先发布了首款双目全彩光波导Micro LED AR眼镜,但也仅是原型产品而已。
可喜的是,这一年来全球Micro LED厂商在红光芯片效率、巨量转移和全彩化问题上取得了较为显著的成果,在一定程度上点燃了企业、投资者和消费者对Micro LED的信心。



LEDinside制图

此外,LED芯片厂商也在积极为攻克难题而出谋划策,其中,对于芯片效率低下的问题,华引芯指出,改进方法包括采用新型的LED芯片结构设计及改进工艺流程等,进而减少侧壁效应,提升EQE。巨量转移方式上,据LEDinside了解,目前华引芯采用的是Die-to-Wafer Bonding方案。
总的来说,Micro LED在亮度、对比度和分辨率等方面有着天然的优势,产业链也在逐步完善中。虽然Micro LED短期内无法真正大规模商用化,但在众多力量的推动下,技术瓶颈问题和成本问题将逐步取得突破,长远可期。

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发表于 2025-3-11 22:38 | 显示全部楼层
无机材料自发光,目前量子点就是用的这种物质
都是一些含金属成分的无机物,在一定电压下,被激化发光
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发表于 2025-3-11 22:39 | 显示全部楼层
题主是不是没有彻底了解过状况,无极的发光二极管早几十年就有了 OLED也就是近十年发展起来的
......OLED的英文全称就是有机发光二极管,当然是有机材料做的啊
最早的发光二极管就是 通过半导体的电子空穴配对来发出光子 来达到发光的作用
荧光粉是电子的能级跃迁来发光
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