韩国科学技术院公布1600ppi的Micro LED模组

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根据韩媒ETNews报道,韩国科学技术院(KAIST)7月29日表示,电气与电子工程部金尚贤(音译)教授研究团队利用单体式三维集成的优势,成功实现了1600PPI等效Micro LED显示器。1600 PPI是适用于超高分辨率增强现实(AR)、虚拟现实(VR)显示屏的分辨率,相当于2020年推出的Oculus(现Meta)的Meta Quest2(442 PPI)的3.6倍的显示分辨率。

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单体式三维叠层式Micro LED显示器的驱动图像

单体式三维集成是一种在下部元件工艺后,形成上部薄膜层,并有序进行上部元件工艺,使上下部元件之间的排列图最大化的技术。

作为一种用于实现超高分辨率显示屏的新一代显示元件,包括基于无机物的氮化铟镓/氮化镓(InGaN/GaN),或者,利用以磷化铝镓铟/磷化铟镓(AlGaInP/GaInP)为代表的3-5(III-V)族化合物半导体的Micro LED元件作为核心材料和部件受到业界广泛关注。与目前常用于电视、移动设备的OLED、LCD显示屏相比,Micro LED具有高亮度、高对比度、像素寿命长等优势,作为新一代显示元件,具有明显优势。

但是,为了利用基于无机物的Micro LED制作显示屏,将红、蓝、绿的每种颜色的像素从各自的基板上分离出来,转移到显示面板的封装工艺至关重要。

目前使用中的“Pick-and-place”方法将每个像素都机械地移动并结合到显示面板上,当像素缩小到小于几十微米的水平时,机械对齐的精度就会降低。由于转移率下降,很难实现超高分辨率的显示屏。

为解决这些问题,研究团队在显示屏驱动用硅互补金属氧化物半导体(以下简称Si CMOS)电路板上,采用了将红色发光用LED作为整体式三维聚集的方式。该方法是在Si CMOS电路之上先通过晶片接合(Wafer binding)转移Micro LED的膜层,再用光刻工艺实现像素的方法,去除了机械性的像素转移工艺。此后,研究团队在Si CMOS电路上通过从上到下(Top-down)连续的半导体工艺过程,成功演示出了高分辨率显示器。

在此过程中,研究团队设计了一种用于显示屏的LED半导体层,而不是用于照明的基于无机物的LED半导体层,使用于发光的活性层的厚度降低到常规的三分之一水平,从而大大降低了像素形成所需的蚀刻工艺的难度,取得了此次研究成果。

另外,为避免下部显示驱动电路性能下降,研究团队利用在350度以下集聚上部III-V元件的晶圆接合等超低温工艺,在上部元件集成后仍能保持下部驱动IC(Driver IC)的性能不变。

此次研究成果是将红色Micro LED以三维叠层的方式集聚,成功实现了达1600PPI的世界级分辨率的研究,研究运用的单体式三维集聚的研究成果,为下一代超高分辨率显示的实现提供了很高的方向指南。

金尚贤教授表示:“今后将扩大应用与此类似的工艺,制作出包含红、绿、蓝的全彩显示屏(Full color display)。”

另外,这项研究是在三星未来技术培育中心的支持下进行的。

来源:CINNO

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