UVA Micro LED显示器，深紫外Micro LED，近期Micro LED技术突破

行家说Talk · 2022-01-14

2022

01·13

行家说快讯：

近日，Micro LED技术受VR/AR行业关注，除了大厂布局，国立清华大学电子工程研究所、南方科技大学也发布了相关技术文章及论文，为《高解析度UVA MicroLED显示器—未来显示技术新主流》、《AlGaN-based Deep-UV Micro LED Array for Quantum Dots Converted Display with Ultra-wide Color Gamut》。

高解析度UVA MicroLED显示器

此前，国立清华大学电子工程研究所实验团队制作出高性能主动式960×540的蓝光Micro LED微显示器，相当于1900ppi解析度，其单颗像素大小为8μm，像素间距为12μm。该MicroLED显示器已可应用于智慧型手机、智慧手表、头戴式和近眼显示器以及光遗传学刺激等。

近日，国立清华大学电子工程研究所教授吴孟奇再次发布一篇文章《高解析度UVA MicroLED显示器—未来显示技术新主流》以探寻UVA波段主动式Micro LED阵列微型显示器。

3200PPI Micro LED显示器

该团队演示了这款高解析度1920×1080 UVA波段主动式Micro LED阵列显示器。其单颗LED元件大小为5μm，元件间距为8μm，在对角线为0.69英寸的晶片上，可带来达3200ppi的解析度，同时成功印证无光罩微影技术的应用可行性。UVA波段主动式Micro LED利用在每个像素上镀上铟作为黏着性金属，接着藉由覆晶技术与CMOS IC进行接合。

Micro LED特性剖析

针对Micro LED特性，该团队经过系列数据分析及比较。其中，Micro LED漏电流主要是因为干式蚀刻造成的侧壁缺陷所导致，每一颗MicroLED元件所需要的启动电压及负偏压时的漏电流都非常小。

单颗5μm Micro LED的IV特性图(左图为对数图，右图为线性图)。

下为利用电致发光(EL)所得到的光谱图，是对于同样单颗元件施加不同电流大小，分别从5μA到1000μA，所得到的波长对发光强度作图，可以发现UVA (370nm)波段的Micro LED随着注入电流的增加，其峰值的中心几乎都保持在370nm附近，而这也与标准的微影制程所使用的i-line (365nm)曝光光源波长十分接近；

单颗5μm MicroLED电致发光(EL)光谱图，输入电流从5μA至1000μA。

并且随着电流的上升，其发光光谱的半高宽也增加得十分缓慢，从10μA的6.1nm到300μA的8.2nm，非常适合单一色光的应用。

然而，值得注意的是，UVA波段Micro LED在550nm的波段会出现一个较小的缺陷光峰值，其大小约为370nm之强度的千分之一，这是由于氮化镓材料的磊晶缺陷所造成，因磊晶缺陷而在能隙间产生的缺陷能阶会捕捉电子使能隙变小，进而产生肉眼可见的缺陷光。

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由于所使用的覆晶技术的关系，最后做成的显示器会由背面(蓝宝石基板)出光。对全点亮的显示器再进行量测，得到在100mA的电流下，最大的总体光输出功率为2.6mW。此外，如前面所述，在全点亮的过程中，可被人眼所捕捉的是550nm波段的缺陷光，大约为绿光。

此外，由于UVA能量相较三原色都大，利用此优势，目前清华大学电子工程研究所也尝试利用三原色之钙钛矿萤光粉，藉由光致激发的方式研制全彩MicroLED显示器，期待在未来为下一代显示器制程技术带来更大的突破。

南科大在深紫外Micro LED与超宽色域显示技术取得进展

近日，由南方科技大学电子系、香港科技大学先进显示与光电子国家重点实验室、中科院苏州纳米所组成的联合攻关团队在深紫外Micro LED与超宽色域显示技术领域取得进展，相关结果发表于电子领域顶级期刊IEEE Electron Device Letters。

基于AlGaN的深紫外Micro LED在光电与显示、生物医学、大健康等领域备受瞩目。在本研究中，研发团队设计并制备了不同规格的深紫外Micro LED阵列器件，像素尺寸从10×10 μm2 到200×200 μm2，其中10×10 μm2 的Deep-UV Micro LED在连续波发光情况下，最高亮度达到了185W/cm2，最高外量子效率达到了3.43%，是目前同类型深紫外Micro LED器件的最高外量子效率。

此外，该研究采用深紫外Micro LED阵列作为激发源，采用色转换的方法使三色量子点薄膜发光，达到了Rec. 2020标准121%（或为NTSC标准179%）的超宽色域，这是目前已知显示技术中报道的最宽色域值，展现了该技术在未来新型显示领域的应用中具有很大的潜力。

来源：闳康科技「科技新航道」专栏、IEEE Electron Device Letters

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