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高分辨全彩LED新突破!

来源: | 发布日期:2022-03-02

年前,在南方科技大学内,电子电气工程系副教授陈树明课题组提出一种基于微腔光场调控技术的全彩色量子点发光二极管显示的方法,实现了分辨率高达1700 像素每英寸(ppi)的全彩色QLED显示阵列,而且比之前提高到了8000 像素。

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基于II-VI族半导体CdSe的QLED具有发光效率高、发光色彩可调、色彩鲜艳、结构简单、可溶液加工等优点,是下一代新型显示的有力竞争者,在低成本、大面积、广色域、柔性、印刷显示等领域具有广阔的应用前景。为实现全彩QLED显示,必须对量子点发光层进行精细的图形化,以形成肩并肩并行排列的红、绿、蓝QLED像素阵列。

当下已经开发的技术,例如喷墨打印、印章转印、光刻等,都是可以直接对量子点进行图形化,并直接对量子点发光层进行“手术”,切割成点阵的形状,“手术”操作步骤复杂,并且在多次(通常是3次,以形成红、绿、蓝像素)“手术”的过程中,不可避免会破坏量子点,从而使得到的QLED性能低于未进行“手术”的QLED。因此,为满足高分辨率、高性能显示的需求,需要进一步研究对量子点发光层无损的图形化技术。
为实现超高分辨率、高性能的全彩QLED显示,陈树明课题组提出基于微腔光场调控技术的全彩QLED显示的实现方法。通过采用白光QLED作为载体,并在器件中引入光学谐振腔,利用红、绿、蓝谐振腔分别把白光转换为红、绿、蓝单色光,从源头上避免了对量子点直接图形化带来的损伤。通过研究微腔光场作用下,白光QLED的激子能量转移机制及微腔对白光QLED的光谱调制机制,实现低损耗的量子点色彩转换微腔;通过光刻技术图形化微腔,实现无彩色滤光片、无需图形化量子点的高分辨率、高效率、宽色域、低成本、工艺简单的全彩QLED显示。

IZO(indium zinc oxide) 作为透明相位调节层,通过调节IZO的厚度来满足红、绿和蓝光发射的谐振条件,从而使相应的腔有选择的将量子点发光层发出的白光分别转换为红、绿和蓝光。在这种结构中,仅需利用成熟的光刻技术对IZO进行图形化,即可得到高分辨率的红、绿、蓝QLED像素阵列。通过对IZO相位调节层厚度的优化,得到最佳的IZO厚度为50(蓝光)、90(绿光)、130nm(红光)。

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研究团队提出了可光刻的谐振腔(颜色转换腔),实现了超高分辨率的像素化红、绿和蓝色QLED阵列(图3),红、绿、蓝像素可低至5 m,分辨率达1700 ppi;进一步利用电子束光刻,亚像素可低至1 m,分辨率高达8000 ppi。相比喷墨打印、转印和光刻这些方法,该方法避免了对量子点发光层直接图形化带来的损伤,实现了超高分辨率的QLED显示阵列 ,且可大面积制造。与“白光+彩色滤光片”的方法相比,该方法无需引入彩色滤光片,降低了制造成本且消除了彩色滤光片引起的亮度损失。

与OLED的转换腔相比,QLED颜色转换腔不仅可以调节器件发射的颜色,还可以对量子点能量转移进行调制,从而使器件发射出色饱和度更高的红、绿和蓝光,色域可达到111%NTSC。该方法可以无需彩色滤光片、无需对量子点进行直接图形化、可光刻、色彩饱和、颜色稳定、高亮度和超高分辨率等优点,能在高分辨显示如移动显示、微显示和VR/AR显示得到潜在的应用。
南科大电子与电气工程系2019级硕士生陈练娜、2020级硕士生覃致远为共同作者,通讯作者为陈树明,南科大为论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金面上项目的资助。也希望他们以后在LED领域取得更多的突破。

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如有侵权,请联系删除!(资讯来源:南方科技大学)

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