LED的未来，靠这些技术吗？

2022-10-27

当一项新技术首次出现时，往往会带来很多希望和很多可能性。在不久的将来，LED行业有哪些新技术？未来的产业发展取决于这些技术？

无透镜广角迷你LED封装技术
据外媒AZO optics报道，近年来，科学家们陆续开发出一些色彩饱和度高、寿命长的白光发光二极管（LED），并开始将其用于柔性照明和显示技术。另一方面，胶体量子点（Colloid QD）因其色彩可调、柔性、量子效率高、发射光谱窄以及支持光致发光等特点，成为下一代照明技术的有力竞争者。这两种技术的结合可能在未来取代有机发光二极管（OLED）和液晶体显示器（LCD）。

用于颜色转换的稀土元素材料
量子点材料的各种性质有助于进一步减小Micro-LED显示器的像素尺寸。

白光LED广泛应用于平面照明等领域，其用作颜色转换材料的荧光粉通常含有一些稀土元素（REEs、Rare Earth Elements），这是一种不可持续的解决方案，毕竟开采和使用稀土元素从长远来看具有非常大的不利经济和环境影响。

因此，开发具有高柔韧性、稳定性和光效的无稀土元素颜色转换材料一直是该领域的研究课题。近年来，市场上出现了利用超薄OLED面板制作柔性灯具和柔性显示器的产品，但到目前为止，这些产品仍然存在可靠性差和驱动电流大的问题。针对这些问题，研究人员做了相关研究，显著提高了量子点的光效、可靠性和颜色可调性。

先前研究人员提出的芯片方案
在此之前，对于一些便携式消费电子产品所需的柔性、轻薄和轻量化要求，一些研究人员曾建议设计带有胶体量子点薄膜的蓝色或紫色发光二极管芯片作为柔性平面光源模块。事实上，基于钙钛矿量子点的混合发光二极管（PQD，钙钛矿量子点）具有非常高的色域潜力，是显示背光模块的理想选择。

封装量子点颜色转换器和钙钛矿量子点的白光LED，以及具有高色域电位的高度稳定的介孔二氧化硅纳米复合材料已被广泛用作显示背光。此外，驱动电流算法也被广泛应用于Mini-LED显示器，可用于增强显示色域和显示动态范围。

制造和封装广角（WA，广角）迷你发光二极管（Mini-LED）器件
在这项研究中，研究人员提出了一种带有量子点薄膜的广角Mini-LED封装技术，可以产生用于便携式QLED显示器的柔性超薄平面背光，相对于其他Mini-LED封装解决方案，该方案可以显著减少相同区域所需的LED数量。
这种广角Mini-LED封装的基础是波长在450 nm左右的GaN倒装蓝光LED芯片。具体到本研究，芯片的高度、宽度和长度分别为150um、127 um和228.6μm。选择GaN倒装蓝光LED芯片是因为它的低热阻、无杯壳、能够承受高电流密度，并且不需要引线键合。

具体的封装工艺一般分为六个步骤，包括在基板上涂覆扩散层、在基板上贴附导光膜、微芯片染料键合、侧壁成型（Molding）、切割和与玻璃分离。

通过上述工艺步骤，研究人员在800 x 800 x 580 m3的方形广角Mini-LED封装中制造了一个器件。据介绍，这种方法不仅可以显著减少LED芯片的使用数量，还可以赋予整个光源超薄、灵活和高光效。这些结果也表明，采用这些技术设计的广角Mini-LED方形封装为高端QLED显示应用提供了非常合适的背光。

量子点薄膜的制备
通过将市场上的红色和绿色量子点与UV聚合物相结合，研究人员进一步制作了混合量子点薄膜。接下来，使用自动刮刀涂布机，他们将混合量子点薄膜进一步涂布在一层用作保护膜的PET薄膜上，最终形成了具有三明治状结构的量子点薄膜。之后，研究人员将具有PET/QD-PMMA/PET结构的量子点薄片暴露在365纳米紫外光下30秒，完成固化。为了制作具有ODL/PET/QD-PMMA/PET/ODL结构的最终薄膜，研究人员最终需要使用刮刀涂布机在PET/QD-PMMA/PET薄膜的两侧涂覆光学扩散层（ODL，光学扩散层）。

柔性电路板制造
研究人员将3200个上述封装的广角Mini-LED排列并粘合在由环氧树脂和玻璃纤维（FR4）制成的电路板上。除了底部一侧的电路板（包括Mini-LED）外，整个背光单元上方还有上述钙钛矿量子点薄膜和棱镜等其他光学薄膜。当这些部分组合在一起时，它们形成了一个超薄、扁平且均匀的面光源。在这里，光学薄膜一层一层地叠在另一层之上，它们之间的间隙非常小。
结论

这种广角Mini-LED的性能通过独特的封装设计得到了极大的提升。与传统Mini-LED相比，中心亮度降低到26.5%，但光提取效率提高到96.1%。与相同表面积的无封装Mini-LED相比，它允许更宽的发射角度、更大的照明面积和更少的单位面积LED。这些发现，连同104.2% NTSC的高色域，表明未来的QLED显示器可能会使用这种背光技术并实现更高的色域。