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Micro-LED显示技术因有着高分辨率、高亮度、高对比度、宽色域等优势,备受人们关注,在AR、VR领域备受青睐。
目前,单色Micro-LED微显示屏的亮度水平已突破百万尼特级别,能够满足信息提示应用场景对微显示屏的亮度要求,然而单色显示屏的应用场景相对有限,体积小、功耗低、高亮度的单片全彩Micro-LED微显示屏仍然是众望所归,彩色化技术是Micro-LED技术最终实现大规模商业化的一道重要关卡。
然而,其全彩化显示存在较大挑战。目前主流的RGB三色micro-LED全彩技术,不仅存在巨量转移次数多、成本高昂、驱动控制电路复杂、不同颜色光衰不同等问题,并且由于micro-LED尺寸减小,红色LED的发光效率急剧下降。
因此,使用单色蓝光micro-LED激发绿色和红色荧光材料实现全彩化显示可以规避前述问题,极具发展潜力。
2023年获得诺贝尔奖的材料——胶体量子点,因具有发光半峰宽窄、颜色可调、效率高、粒径小等优异的性能,是配合蓝光micro-LED的荧光材料的理想选择。
与传统方法相比,以量子点材料作为色转换介质能实现单片全彩的Micro-LED微显示屏,在体积、功耗和成本控制上均具备显著优势,同时能实现更高的光转换效率与更宽的色域,是消费级AR眼镜的不二选择。
量子点色转换层需要像素化才能与蓝光micro-LED阵列配合,当前实现量子点像素化的方案主要有两种:喷墨打印和光刻。相较而言,光刻精度更高、获得的量子点像素更小,更适合于高PPI的AR、VR应用。
然而,当前量子点光刻技术仍存在诸多挑战,包括发光效率低、像素精度不够高、蓝光转换效率低、稳定性差等问题。
近日,中国量子点材料厂商-厦门玻尔科技量子点研究团队,研发出高性能量子点光刻胶(QDPR),其蓝光转换效率达到55%(绿色)和45%(红色),光刻精度达到3um,整体各项性能指标为行业领先水平。
图1 量子点光刻胶的光学参数
图2 量子点光刻胶的光刻像素精度
图3 利用量子点光刻胶作为色转换层的8寸单片集成Micro-LED晶圆(单色和全彩)
在10万尼特亮度的蓝光Micro-LED模组激发下,可转化出13万尼特的红光和50万尼特的绿光,整体的白光亮度高达68万尼特,达到适配衍射波导光机的消费级AR眼镜在户外场景的全天候佩戴需求。