Micro LED车灯投影光学系统设计与优化

本文提出了一种基于Micro LED阵列的车灯投影方案,设计了以像素尺寸为80μm×80μm的200×150白光Micro LED阵列作为显示光源,视场角为16°×34°的车灯投影光学系统,并对物面倾斜角度和光学系统结构进行了优化。此外,分别采用反向畸变处理方法和像素灰度调制方法用以解决车灯投影图像的梯形畸变和照度均匀性问题,并搭建了投影实验平台,对图像校正方法进行了验证。实验结果表明:校正后图像梯形畸变系数p1,p2分别从0.0932和0.3680下降至0.0835和0.0373,像面照度均匀性从83.2%提高到93.2%。本文通过对基于Micro LED的倾斜投影车灯光学系统进行优化设计及采用图像校正方法,实现了高光效、低畸变的车灯投影。

Mini/Micro LED巨量转移技术研究与发展现状

对巨量转移(Mass Transfer, MT)方案和运动定位平台(Motion Positioning Platform, MPP)的研究现状及其未来发展进行了详细阐述。根据芯片转移方式,将MT方案分为精准拾取-释放技术、自组装技术、滚轴转印技术、激光剥离技术,结合芯片转移效率和良率,论述了国内外MT方案的发展过程。在此基础上,从平台支撑方式,详细介绍了机械构型、气浮构型、磁浮构型和混合构型的MPP结构及工作原理,考虑运动行程、运动定位精度等因素,比较了MPP性能的优劣。展望了MT方案和MPP技术的未来发展方向,指出基于微孔液气双态介质的激光剥离MT和具备周向小角度修正以及轴向微高度调节能力的“机械+磁浮”混合构型MPP是Mini/Micro LED芯片转移技术的研究重点。

Micro LED显示技术的专利分析

微发光二极管(Micro Light Emitting Diode,Micro LED)显示技术被誉面向未来的“终极显示技术”,是近年来国内外企业的研发热点。中国也在Micro LED显示技术方面进行了大量的专利布局。针对Micro LED显示技术进行了专利分析,通过分析可以看出,国内创新主体虽然在专利申请数量上处于全球领先地位,但是从重点专利数量上来看中国创新主体在芯片微缩、面板制造及应用环节占据一定地位,而对于巨量转移、全彩显示领域技术需要加大研发。

可植入无线Micro LED光遗传学硬件设计

为将光遗传技术用于自由移动生物体的体内视觉神经调控,文中提出一种新的无线能量传输、可植入、光源参数可调、多通道的光遗传硬件结构。该硬件结构主要包括Micro LED阵列多通道光源、nRF52832控制器、光驱动电路、无线能量传输电路,硬件整体尺寸为18 mm×18 mm×2 mm,质量为1.54 g,满足轻量化植入的要求。其次,设计并流片Micro LED光源阵列,单颗光源的尺寸为60μm×60μm;并在此基础上为每颗光源设计光导,实现光导直径在10μm左右,能够完成神经元级的光刺激。最后,将光源阵列的参数与光源阵列组合,运用深度学习的方法进行优化,实现光源的最优刺激。实验结果表明,光源满足光遗传的要求。

Mini/Micro LED巨量转移关键技术与装备研究现状

微型半导体发光二极管显示技术(mini/micro light emitting diode,简称Mini/Micro LED)是一种基于微型LED芯片的自发光显示技术,相较于液晶显示技术(liquid crystal display,简称LCD)和有机发光二极管显示技术(organic light‑emitting diode,简称OLED),具有显著性能优势,被视为次世代显示技术的发展趋势。由于巨量转移技术与装备的限制,Mini/Micro LED显示设备尚未实现大规模量产。针对此问题,首先,根据现有Mini/Micro LED巨量转移工艺方法的不同工作原理,总结了3种主要工艺方法,即接触式微转印技术、非接触式激光转移技术和自组装转移技术;其次,调研了现有Mini/Micro LED巨量转移工艺方法中涉及到的技术与装备,归纳了其中的通用关键技术,即高速高精对位和视觉检测;然后,针对上述关键技术挑战,围绕Mini/Micro LED新型显示装备若干关键技术与典型设备集成开发介绍了笔者的前期研究工作;最后,讨论了实现Mini/Micro LED大规模量产中存在的问题及发展方向。

基于量子点膜色转换的Micro LED全彩显示像素点仿真研究

从仿真角度出发,分析设计了基于量子点膜色转换方案像素点的整体结构模型,首先构建了蓝光Micro LED(micro light‑emitting diode,Micro LED)结构模型,研究了表面粗化和二维光栅两种提升Micro LED光提取效率(light extraction efficiency,LEE)的表面微结构;然后分别分析了有无该结构的蓝光Micro LED与侧壁挡光介质结合组成蓝色子像素点的LEE和光强分布随侧壁倾角变化的趋势;接着优化了量子点膜的模型参数,并分析了有无表面微结构的蓝光Micro LED对红绿子像素点光转换效率和光强分布的影响;最后对上述不同结构全彩像素点整体的色偏性能做了对比研究。仿真结果表明,具备表面粗化蓝光Micro LED和侧壁反射型挡光介质的像素点在0°~50°倾角下均可获得较大的正面LEE和低于0.02的色偏,相比其他结构更适合于量子点膜色转换方案。

Micro LED当前面临的瓶颈及技术进展

Micro LED技术作为下一代显示技术的前沿研究领域,具备高亮度、高对比度和高能效等优势。回顾了Micro LED技术的发展历程,重点介绍了其技术难点以及当前的进展情况。技术难点包括外延结构设计、芯片制备中的尺寸效应、全彩化问题、Micro LED系统集成和可靠性研究。当前的进展涵盖了侧壁效应抑制、全彩化方案、巨量转移技术、氮化物红光技术、色转换技术、垂直堆叠技术、CMOS和TFT驱动、三维集成技术、透明显示以及纳米LED。最后展望了Micro LED技术的未来发展方向,包括解决技术难题、推动产业化进程和实现更广泛的应用。

基于200 mm硅基GaN的单色Micro LED微显示芯片制备及量产难点分析

应用200 mm硅基GaN外延片,研究晶圆级键合、薄膜转移和微小尺寸像素制备等技术,实现了Micro LED微显示阵列的点亮与显示功能。相对于传统蓝宝石基GaN外延晶圆,200 mm硅基GaN外延晶圆与硅基驱动晶圆尺寸更匹配,有利于通过晶圆键合工艺实现低成本量产。同时对工艺量产的难点和解决思路进行了分析,指出显示缺陷是目前亟待解决的问题。

微型发光二极管(Micro LED)显示技术的专利分析

微型发光二极管显示具有亮点高、功耗低等显著优点,是OLED显示的替代技术。文章分析了Micro LED显示的申请趋势以及重要技术分支,以期为企业合理布局专利申请以及预测技术发展趋势提供参考。

Micro LED巨量转移技术的中国专利分析

Micro LED在产业化进程中面临的一个核心技术难题是Micro LED的巨量转移技术。文章从国内申请量年代分布和国内主要申请人方面对Micro LED巨量转移技术的专利申请进行统计分析,以及介绍几例Micro LED巨量转移技术的典型专利申请,为该领域的技术创新发展提供数据支持。目前Micro LED巨量转移技术仍处于快速发展时期,国内显示面板龙头企业都在竞相投入研究开发,并且国内高校也针对Micro LED巨量转移技术开展了较多的研究,Micro LED巨量转移技术发展趋势强劲。

Micro LED显示技术进展概述

文章综述了Micro LED具有的显示技术优势,在亮度、色彩、大尺寸可变性等方面性能优异。从技术原理出发,阐述了Micro LED显示产业链和色彩化技术,展望了Micro LED进一步研究及商业化应用方向。

Micro LED显示技术研究进展

Micro LED显示技术是一项新兴的显示技术,相比于传统液晶显示技术、硅基液晶技术(LCOS)、OLED技术,以Micro LED技术为主的Micro LED显示有着响应速度快、自主发光、对比度高、使用寿命长等优势。首先介绍了Micro LED显示阵列的原理及结构;然后介绍了Micro LED显示技术驱动方式、彩色化方案,最后介绍了其关键制造技术。

Micro LED巨量转移技术专利分析

微型发光二极管(micro LED)由于具有高亮度、低功耗的优势,在业界被普遍预测为最有可能替代TFTˉLCD和有机发光半导体(organic electroluminescence display,OLED)的下一代显示技术。本文基于专利数据统计分析,探究Micro LED巨量转移技术的专利申请趋势、申请人分布,以及不同技术分支下的专利技术相关情报。

基于量子点@有序介孔复合材料的Micro⁃LED色转换特性

量子点(Quantum dots)由于具有优异的光电特性,广泛应用于发光与显示、太阳能电池、光催化等领域,它的发现和合成获得了2023年诺贝尔化学奖。采用量子点色转换的Micro-LED全彩化显示技术无需巨量转移,有望实现大规模量产,然而,量子点在高强度Micro-LED出光激发下的性能和寿命仍存在局限。基于此,本文研究了基于量子点@有序介孔(QDs@SBA-15)复合材料的Micro-LED色转换技术及其特性,有序介孔分子筛载体独特的孔道结构不仅能够有效提升Micro-LED色转换和光提取效率,且致密的有序介孔材料也一定程度上保障了量子点的稳定性。首先,通过时域有限差分方法(FDTD)建立了Micro-LED仿真模型,探究量子点粒径和有序介孔材料的孔径对光提取效率的影响;基于仿真结果指导,进一步采用物理共混法制备了QDs@SBA-15复合材料,通过透射光谱、荧光激发光谱、紫外-可见光吸收谱等手段对其进行表征并确定浓度配比;最后,将该复合材料与聚二甲基硅氧烷(PDMS)混合固化成膜,并研究了其光致发光性能。实验结果发现,量子点粒径和介孔材料孔径的匹配度以及量子点和有序介孔材料的比例浓度是影响QDs@SBA-15复合材料发光效率及Micro-LED色转换性能的关键因素;通过优化,所得复合材料可获得优异的发光性能以及良好的环境稳定性,相比于纯量子点色转换层,复合材料的光提取效率提升了81.73%,复合材料的环境稳定性提升了14.33%,以Micro-LED作为蓝光光源组成的三基色发光器件工作色域达到了104.52%NTSC。本研究为量子点色转换Micro-LED显示技术提供了理论指导,为实现Micro-LED全彩化开辟了新路径。

氮化镓基Micro-LED侧壁对外量子效率的影响及侧壁处理技术综述

氮化镓基Micro-LED具备高亮度、高响应频率、低功耗等优点,是未来显示技术和可见光通信系统的理想选择,但是目前外量子效率(EQE)低下这一问题严重影响其规模化量产及进一步应用。为了突破EQE低下这一瓶颈,通过分析Micro-LED外量子效率的影响因素,得知EQE下降的主要原因包括侧壁缺陷引起的载流子损耗及非辐射复合。总结了侧壁缺陷对载流子输运及复合的影响。综述了目前常用的侧壁处理技术及修复方法,指出现有侧壁处理方法较为笼统、针对性不足且载流子与侧壁缺陷的作用机理并不十分清楚。提出应深入系统地研究侧壁缺陷种类和分布、载流子与侧壁缺陷作用机制及侧壁处理过程中的缺陷修复模式。本文为提高外量子效率、加快Micro-LED商业化量产进程提供设计思路和理论依据。

晶圆级Micro-LED芯片检测技术研究进展

随着微型氮化镓(GaN)发光二极管(LED)制造工艺的不断进步,Micro-LED显示有望成为新一代显示技术并在近眼显示、大尺寸高清显示器件、柔性屏幕等领域大放异彩。在Micro-LED显示众多技术环节中,晶圆级Micro-LED芯片的检测是实现坏点拦截,提升显示屏良品率、降低整机制造成本的关键环节。针对大数量(百万数量级)、小尺寸(<50μm)的晶圆级Micro-LED芯片阵列,现有的电学检测手段存在检测效率低、成本高等缺点。因此,提高检测效率、提升检测准确度、降低检测成本是晶圆级Micro-LED检测技术的发展趋势。本文首先介绍了晶圆级Micro-LED芯片检测时所需要检测的几个指标,其次详细介绍并分析了现有的或已经提出的检测手段,最后对晶圆级Micro-LED芯片检测技术进行总结并展望了未来技术发展方向。

Micro-LED的侧壁损伤以及光学特性

GaN基微型发光二极管(Micro-LED)作为新型显示技术有着广泛的应用前景,在近些年得到了快速的发展。但随着尺寸的降低,Micro-LED的发光效率急剧降低,主要是由于侧壁损伤的影响。本文通过光刻工艺和电感耦合等离子体(ICP)刻蚀制作了5、10、20μm等不同尺寸的Micro-LED结构,分析了刻蚀对Micro-LED带来的台面物理损伤及杂质元素富集的影响,并采用20%浓度四甲基氢氧化铵(TMAH)修复侧壁损伤,采用阴极荧光(CL)分析钝化处理前后Micro-LED的光学特性。结果表明,随着尺寸的降低,侧壁损伤的影响越加严重,采取TMAH钝化工艺能够对侧壁进行有效的修复,提升Micro-LED的发光强度与发光均匀性。

交流驱动无电学接触GaN基Micro⁃LED器件光电特性

针对Micro‐LED器件微型化带来的尺寸效应、高速巨量转移、发光器件与驱动背板的高精度键合等问题,本文通过金属有机化学气相沉积和原子层沉积技术制备了一种垂直结构的交流驱动无电学接触型GaN基Micro‐LED器件,研究了其光电特性。结果表明,器件电路模型可等效为RC电路,随着交流驱动信号频率的增大,器件等效阻抗先快速减小后趋于稳定。当频率固定时,器件I⁃V特性呈线性关系,器件等效阻抗稳定,器件亮度随着驱动电压增大而增强。当驱动电压固定时,器件在16~22 MHz频率范围内达到最大亮度,且亮度随频率增加呈现先上升后下降趋势;此外,由于回路呈电容特性,无电学接触型Micro‐LED器件存在发光延迟效应和电流超前效应。对比传统Micro‐LED器件,无电学接触型Micro‐LED器件与外部电极无电学接触,在交流驱动条件下实现内部载流子复合发光,有望解决Micro‐LED芯片微型化带来的技术难题。

极性相反结构的micro-LED和OLED混合集成显示器件的驱动

本文提出一种由OLED和micro-LED反向并联组成的AC全彩显示器件。该器件由二者按相反极性结构并联而成,能改善传统器件不同颜色子像素之间的亮度和光效不均匀等问题,兼具高发光效率、高像素密度和长时间工作寿命等优点。同时,本文提出了一种与之适配的反向并联显示器件专用驱动方案。新型显示器件能够改善传统单一元素显示器件的亮度和光效不均匀性,显示方案的提出能够解决传统驱动方案不适配AC显示器件反向并联结构的驱动问题。

Micro-LED器件:从极性c面到非极性或半极性的发展趋势

氮化镓作为第三代照明器件材料相较于第一代硅与第二代砷化镓在性能上有了很大提高,基于氮化镓的MicroLED器件也愈发被人们所关注。然而由于在传统c面上生长的LED其自身所固有的一些缺陷往往在实际应用中发射效率不高,如存在量子限制斯塔克效应、绿色间隙、载流子传输等问题。基于非极性或半极性的LED没有极化电场,具有较强的内量子效率,电子和空穴复合机率大等优点,对非极性和半极性Micro-LED器件的研究与应用引起了人们很大的兴趣。本文对非极性和半极性Micro-LED器件研究现状进行综述。首先从量子限制斯托克效应、绿色间隙、载流子传输、效率下降4个方面介绍了非极性和半极性氮化镓基材料的优势。接着针对缺陷位错、增加光提取效率与在不同电流密度下实现全彩显示等问题,介绍了芯片成形、图案刻蚀与阵列这3种技术,最后对Micro-LED作为下一代显示引领者进行了展望。希望对Micro-LED今后的研究有所帮助。