基于InP/ZnS量子点的全彩色Micro-LED陈列显示器件设计及制作研究
发布时间：2021-11-15 03:50
Micro-LED显示技术是次世代高分辨显示技术,在显示领域具有极大的应用潜力。全彩显示能力是显示器件的重要评价指标,如何实现Micro-LED的全彩化能力也正是该显示技术在发展进程中面临的核心难题。目前,国际上全彩色Micro-LED显示器件的制备主要采用三基色MicroLED芯片转移拼装技术,包括流体自组装、PDMS转印以及机械转印等。但迄今为止,芯片转移拼装方案在LED芯粒的拾取、转移精度控制、转移效率以及缺陷修复等方面的技术瓶颈仍有待攻克,Micro-LED器件全彩色制备技术仍是限制Micro-LED器件快速发展和产业应用的卡脖子技术。为研究全彩色Micro-LED显示器件的新型制备技术,本论文提出以蓝光Micro-LED器件为基础,借助环境友好型InP/ZnS核壳结构量子点材料实现全彩色Micro-LED器件的技术方案。将量子点材料与Micro-LED进行复合应用,是Micro-LED全彩化制备的重要解决方案。本论文的研究内容主要包括3个部分:（1）概述了用于制备蓝光LED的GaN材料特性及LED外延片结构,介绍了LED工作原理和光电特性,介绍并分析了单色Micro-LED器...
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LCD显示器件整体及拆分结构
第1章引言3液晶显示器中的核心组件为液晶材料层，液晶材料是一种既具有液体的流动性，又具有晶体光学双折射性的特殊材料，液晶分子的晶体结构在电尝磁尝温度、应力等刺激下将发生再排列，液晶材料层的透光特性也随之变化[14]。因此，液晶材料在电场调控下具备控制光路开启和闭合的能力，这一特性使其在显示设备、光电器件中得到应用。图1.2液晶显示面板内部结构放大图Figure1.2InnerstructurediagramofLCD图1.2为液晶显示面板内部结构放大图，液晶层位于像素电极和公共电极之间的夹层，当驱动IC对存储电容充放电，上下像素电极间的电场变化将引起液晶分子的相转变，进而实现对透射过液晶层的线偏振光的调控作用。液晶显示器中制备有薄膜晶体管阵列（TFT）驱动电路，图像信息以数据码流的形式被加载到存储电容阵列中，进而面板中不同位置液晶被定址驱动以呈现出完整的图像信息。LCD是目前显示领域应用最广泛的显示技术，其具备技术成熟度高、产业链完善、成本低、工作寿命长以及全彩显示特性优良等优势，因此，LCD显示器在家用大屏显示、企业级会议显示、个人办公设备（PC、平板、手机）、工控设备等应用场景中得到了广泛应用[15]。但是，LCD显示技术在显示对比度、响应速度、光能利用率方面仍有所不足。LCD工作时，其背光源处于常亮状态，这造成LCD器件图像显示对比度较低；LCD中像素单元的亮灭需要通过TFT
基于InP/ZnS量子点材料的全彩色Micro-LED阵列显示器件设计及制作研究4薄膜晶体管对液晶层晶相进行调控来实现，但液晶材料相变对电场的响应有一定的反应时间，这造成了器件响应速度较慢的问题；同时，LCD器件中背光源在出射前要透过两层偏光板和一层滤光膜，这造成了光能利用率的极大降低。1.1.2OLED显示器件OLED显示技术是一种区别于LCD显示技术的自发光显示技术，该显示技术基于有机发光二极管（organiclightemittingdiode）的电致发光特性工作。有机发光二极管的研究历史相对较短，邓青云教授1979年在实验室中最早发现了有机发光材料，并在1987年采用真空蒸镀法制备了高性能OLED器件，商用的OLED显示器件也在1997年由日本先锋公司最先推向商用市场，被用于车载显示器。[13]有机发光管是一种基于有机材料的电流型半导体发光器件，OLED器件典型结构的如图1.3所示，OLED器件核心部分包括金属阴极、电子传输层、有机物发光层、空穴传输层、金属阳极等[13]。图1.3OLED器件结构示意图Figure1.3SchematicdiagramofOLEDdevicestructure有机半导体材料具有类似于无机半导体材料的能带结构，OLED器件发光原理如图1.4所示，在OLED器件两端的金属阳极和金属阴极间外加正向偏压时，由阴极注入的电子和阳极注入的空穴在有机半导体材料构成的有源区发生复合效应产生激子，激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光层中的有机发光材料，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于InP/ZnS核壳结构量子点的色转换层设计及制作[J]. 王家先,陶金,吕金光,李阳,赵永周,李盼园,秦余欣,张宇,郝振东,王维彪,梁静秋. 发光学报. 2020(05)
[2]Full-color monolithic hybrid quantum dot nanoring micro light-emitting diodes with improved efficiency using atomic layer deposition and nonradiative resonant energy transfer[J]. SUNG-WEN HUANG CHEN,CHIH-CHIANG SHEN,TINGZHU WU,ZHEN-YOU LIAO,LEE-FENG CHEN,JIA-ROU ZHOU,CHUN-FU LEE,CHIH-HAO LIN,CHIEN-CHUNG LIN,CHIN-WEI SHER,PO-TSUNG LEE,AN-JYE TZOU,ZHONG CHEN,HAO-CHUNG KUO. Photonics Research. 2019(04)
[3]量子点显示及其技术趋势[J]. 姜明宵,王丹,邱云,孙晓,齐永莲,胡伟频,卜倩倩. 光电子技术. 2019(01)
[4]基于分布式布拉格反射器的量子点彩膜[J]. 郭太良,缪煌辉,林淑颜,郭骞,叶芸,陈恩果,徐胜. 液晶与显示. 2019(03)
[5]平板显示技术比较及研究进展[J]. 李继军,聂晓梦,李根生,王安祥,张伟光,郎风超,杨连祥. 中国光学. 2018(05)
[6]白光LED芯片衬底的对比研究[J]. 连程杰. 信息系统工程. 2018(07)
[7]晶圆键合技术在LED应用中的研究进展[J]. 罗超,张保国,孙强,张启明,张礼,缪玉欣,韩丽楠. 半导体技术. 2017(12)
[8]QLED研究及显示应用进展[J]. 宋志成,刘代明,刘卫东,王庆康. 材料导报. 2017(19)
[9]Optical cross-talk reduction in a quantumdot-based full-color micro-light-emitting-diode display by a lithographic-fabricated photoresist mold[J]. HUANG-YU LIN,CHIN-WEI SHER,DAN-HUA HSIEH,XIN-YIN CHEN,HUANG-MING PHILIP CHEN,TENG-MING CHEN,KEI-MAY LAU,CHYONG-HUA CHEN,CHIEN-CHUNG LIN,HAO-CHUNG KUO. Photonics Research. 2017(05)
[10]有机发光二极管光取出技术进展[J]. 蓝露华,陶洪,李美灵,高栋雨,邹建华,徐苗,王磊,彭俊彪. 物理化学学报. 2017(08)
博士论文
[1]微型AlGaInP-LED阵列器件及全色集成技术研究[D]. 班章.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米材料的量子尺寸效应研究[D]. 高丽华.燕山大学 2018
[3]蓝宝石微光学元件的飞秒激光制备技术研究[D]. 李乾坤.吉林大学 2017
[4]平板显示器优化设计及性能研究[D]. 周忠伟.华南理工大学 2017
[5]新型量子点发光二极管的制备和研究[D]. 孙春.吉林大学 2017
硕士论文
[1]LED微投影系统设计与红光LED微显示阵列的制作研究[D]. 冯思悦.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]LED集成阵列芯片理论及关键工艺研究[D]. 包兴臻.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
本文编号：3495971
【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)吉林省
【文章页数】：107 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
LCD显示器件整体及拆分结构
第1章引言3液晶显示器中的核心组件为液晶材料层，液晶材料是一种既具有液体的流动性，又具有晶体光学双折射性的特殊材料，液晶分子的晶体结构在电尝磁尝温度、应力等刺激下将发生再排列，液晶材料层的透光特性也随之变化[14]。因此，液晶材料在电场调控下具备控制光路开启和闭合的能力，这一特性使其在显示设备、光电器件中得到应用。图1.2液晶显示面板内部结构放大图Figure1.2InnerstructurediagramofLCD图1.2为液晶显示面板内部结构放大图，液晶层位于像素电极和公共电极之间的夹层，当驱动IC对存储电容充放电，上下像素电极间的电场变化将引起液晶分子的相转变，进而实现对透射过液晶层的线偏振光的调控作用。液晶显示器中制备有薄膜晶体管阵列（TFT）驱动电路，图像信息以数据码流的形式被加载到存储电容阵列中，进而面板中不同位置液晶被定址驱动以呈现出完整的图像信息。LCD是目前显示领域应用最广泛的显示技术，其具备技术成熟度高、产业链完善、成本低、工作寿命长以及全彩显示特性优良等优势，因此，LCD显示器在家用大屏显示、企业级会议显示、个人办公设备（PC、平板、手机）、工控设备等应用场景中得到了广泛应用[15]。但是，LCD显示技术在显示对比度、响应速度、光能利用率方面仍有所不足。LCD工作时，其背光源处于常亮状态，这造成LCD器件图像显示对比度较低；LCD中像素单元的亮灭需要通过TFT
基于InP/ZnS量子点材料的全彩色Micro-LED阵列显示器件设计及制作研究4薄膜晶体管对液晶层晶相进行调控来实现，但液晶材料相变对电场的响应有一定的反应时间，这造成了器件响应速度较慢的问题；同时，LCD器件中背光源在出射前要透过两层偏光板和一层滤光膜，这造成了光能利用率的极大降低。1.1.2OLED显示器件OLED显示技术是一种区别于LCD显示技术的自发光显示技术，该显示技术基于有机发光二极管（organiclightemittingdiode）的电致发光特性工作。有机发光二极管的研究历史相对较短，邓青云教授1979年在实验室中最早发现了有机发光材料，并在1987年采用真空蒸镀法制备了高性能OLED器件，商用的OLED显示器件也在1997年由日本先锋公司最先推向商用市场，被用于车载显示器。[13]有机发光管是一种基于有机材料的电流型半导体发光器件，OLED器件典型结构的如图1.3所示，OLED器件核心部分包括金属阴极、电子传输层、有机物发光层、空穴传输层、金属阳极等[13]。图1.3OLED器件结构示意图Figure1.3SchematicdiagramofOLEDdevicestructure有机半导体材料具有类似于无机半导体材料的能带结构，OLED器件发光原理如图1.4所示，在OLED器件两端的金属阳极和金属阴极间外加正向偏压时，由阴极注入的电子和阳极注入的空穴在有机半导体材料构成的有源区发生复合效应产生激子，激子在电场作用下迁移，将能量传递给发光层中的有机发光材料，后者受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激分子从激发态回到基态
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于InP/ZnS核壳结构量子点的色转换层设计及制作[J]. 王家先,陶金,吕金光,李阳,赵永周,李盼园,秦余欣,张宇,郝振东,王维彪,梁静秋. 发光学报. 2020(05)
[2]Full-color monolithic hybrid quantum dot nanoring micro light-emitting diodes with improved efficiency using atomic layer deposition and nonradiative resonant energy transfer[J]. SUNG-WEN HUANG CHEN,CHIH-CHIANG SHEN,TINGZHU WU,ZHEN-YOU LIAO,LEE-FENG CHEN,JIA-ROU ZHOU,CHUN-FU LEE,CHIH-HAO LIN,CHIEN-CHUNG LIN,CHIN-WEI SHER,PO-TSUNG LEE,AN-JYE TZOU,ZHONG CHEN,HAO-CHUNG KUO. Photonics Research. 2019(04)
[3]量子点显示及其技术趋势[J]. 姜明宵,王丹,邱云,孙晓,齐永莲,胡伟频,卜倩倩. 光电子技术. 2019(01)
[4]基于分布式布拉格反射器的量子点彩膜[J]. 郭太良,缪煌辉,林淑颜,郭骞,叶芸,陈恩果,徐胜. 液晶与显示. 2019(03)
[5]平板显示技术比较及研究进展[J]. 李继军,聂晓梦,李根生,王安祥,张伟光,郎风超,杨连祥. 中国光学. 2018(05)
[6]白光LED芯片衬底的对比研究[J]. 连程杰. 信息系统工程. 2018(07)
[7]晶圆键合技术在LED应用中的研究进展[J]. 罗超,张保国,孙强,张启明,张礼,缪玉欣,韩丽楠. 半导体技术. 2017(12)
[8]QLED研究及显示应用进展[J]. 宋志成,刘代明,刘卫东,王庆康. 材料导报. 2017(19)
[9]Optical cross-talk reduction in a quantumdot-based full-color micro-light-emitting-diode display by a lithographic-fabricated photoresist mold[J]. HUANG-YU LIN,CHIN-WEI SHER,DAN-HUA HSIEH,XIN-YIN CHEN,HUANG-MING PHILIP CHEN,TENG-MING CHEN,KEI-MAY LAU,CHYONG-HUA CHEN,CHIEN-CHUNG LIN,HAO-CHUNG KUO. Photonics Research. 2017(05)
[10]有机发光二极管光取出技术进展[J]. 蓝露华,陶洪,李美灵,高栋雨,邹建华,徐苗,王磊,彭俊彪. 物理化学学报. 2017(08)
博士论文
[1]微型AlGaInP-LED阵列器件及全色集成技术研究[D]. 班章.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]Ⅱ-Ⅵ族半导体纳米材料的量子尺寸效应研究[D]. 高丽华.燕山大学 2018
[3]蓝宝石微光学元件的飞秒激光制备技术研究[D]. 李乾坤.吉林大学 2017
[4]平板显示器优化设计及性能研究[D]. 周忠伟.华南理工大学 2017
[5]新型量子点发光二极管的制备和研究[D]. 孙春.吉林大学 2017
硕士论文
[1]LED微投影系统设计与红光LED微显示阵列的制作研究[D]. 冯思悦.中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所) 2018
[2]LED集成阵列芯片理论及关键工艺研究[D]. 包兴臻.中国科学院研究生院(长春光学精密机械与物理研究所) 2013
本文编号：3495971
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