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高度透明,超薄灵活,全彩色MiniLED显示与铟-镓-锌氧化物薄膜晶体管基板

MicroLED.cn 技术文章 2021-02-25 10:05:40 12087 0 | 文章出自:proquest MiniLED

MiniLEDMicroLED由于其不同的应用,有望成为下一代显示器。 本研究采用铟-镓-锌氧化物(IGZO)薄膜晶体管(TFT)背板,采用顶栅结构,像素间距0.55mm,分辨率320x160,46PPI,制作了8英寸柔性微型LED显示器。 以无色聚酰亚胺(CPI)为基材,微型LED面板厚度小于0.2mm,透光率超过60%。 世界上第一个8英寸,全彩色,灵活的迷你LED与IGZO-TFT背板演示。

近年来,对许多应用的需求激增,如高度变形、可穿戴和便携式设备,这些应用受到了广泛的关注。 因此,透明显示和柔性显示技术的开发和应用更加融入产品。MiniLED和MicroLED技术被认为是灵活显示和透明显示的最佳解决方案。与液晶显示器不同,Micro-LED和Mini-LED是固态和自发射显示器,在响应时间、对比度、亮度和超薄性方面都有优势。 此外,LED作为单独的发射装置,LED可以大规模地组装在各种基板上,从玻璃到橡胶和塑料。 通常,LED用于普通液晶模块的背光,其中大部分光被偏振片、液晶层和彩色滤波器吸收,LED背光发出的光只有5%-10%可以使用,从而导致高功率, 然而,LED中的自发光显示器的结构有利于显示的透明性,而不需要偏振片和彩色滤波器。 此外,微型LED和微型LED在其更长的寿命和更好的稳定性方面优于有机LED(OLED。 尽管在过去的几十年里OLED取得了重大进展,但柔性OLED已经被研究了柔性显示的可行性。然而,OLED的应用仍然有限,因为它们的效率低,寿命短,亮度低。 鉴于此,为了降低OLED的性能退化,必须采用超阻抗涂层。 相比之下,LED由于其无机半感发射层,需要最小的封装。 鉴于这些原因,Micro-LED和Mini-LED作为一种很有前途的技术,在可穿戴设备、弯曲汽车和一些新技术显示器方面,柔性和透明显示应用引起了人们的极大兴趣。

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近年来,世界上已有数十家公司和研究所参与了微型LED和微型LED技术的研究。 三星展示了它的第一个146英寸全彩微LED显示器,2017年被称为“墙”,具有超过960×540微LED,像素音高0.84毫米在一个模块。17,18与液晶显示器相比,“墙”配备了更高的图像对比度(10,000:1),更宽的观看角度155,更高的颜色纯度和更宽的颜色范围。19在其他一些研究中,记者提出了在塑料衬底上使用柔性无机LED的可能性。2012年,尹云等人。采用标准软光刻技术将2×2GAN蓝色LED阵列转移到柔性聚酰胺(PI)基质上。在本研究中,柔性GANLED的弯曲半径可达3.5毫米,但电性能没有显著变化。20然而,目前的制造只应用于灵活的背光单元(BLU)设备,没有亮度调整。在2019年的SID显示器中,普莱尼特莱德展示了一个7.65英寸的全彩透明微LED和LTPS玻璃后平面——透明度为60%,它与许多电阻相连。但据我们所知,迷你LED或微型LED具有灵活性和透明性的直接显示应用数量相对较少的玻璃基板涂覆、固化和固化无色PI基板和激光提升(LLO)工艺可作为柔性基板的候选材料。 在这项研究中,一个8英寸的柔性全彩色迷你LED显示器是由红色、绿色和蓝色(RGB)微型LED组合而成的。 显示器采用无色聚酰亚胺(CPI)作为衬底,由活性基体(AM)铟-镓-锌氧化物(IGZO)薄膜晶体管(TFT)驱动)。 在此之后,显示面板被固定在一个结构部件中,曲率半径等于100毫米。 与CPI作为基板配合,微型LED面板厚度小于0.2mm,透光率超过60%。 由于AMIGZOTFT驱动技术,微型LED显示器具有固有的颜色质量和更好的运动再现性。 最后,展示了世界上第一个8英寸,全彩色,灵活的迷你LED与IGZO-TFT背板。 2|PIXEL设计如图1所示,柔性显示微型LED的像素间距为550μm,内部包含RGB子像素。 所有这三种颜色的迷你LED的尺寸是100×200μm。 微型LED位于像素的底部。 

高度透明,超薄灵活,全彩色MiniLED显示与铟-镓-锌氧化物薄膜晶体管基板  第1张

每个迷你LED暴露在亚像素底部和迷你LED上方,电 路的TFT分别为不同颜色的LED设计。 作为一种自发器件,小尺寸的微型LED有利于 像素的设计和显示的透明性,但发光面积的比例 仅为21%。 为了进一步提高透射率,我们提出了 三种提高背板透明度的方法。 第一种是为了减 小TFT的尺寸,在这种像素设计中采用了顶栅结 构TFT,由于其自对准过程,理论上具有最小面 积。 其次,在结构中可以使用透明的连接电极 材料-ITO(铟锡氧化物),而不是传统的金属 丝。 确保焊膏可以印在连接电极上,在ITO 的顶部沉积了一个金属电极,如图3所示,目的 是使连接电极足够小,以便将它们垂直放置在迷 你LED下。 在这种情况下,ITO层作为从TFT电路 扩展的电线,通过开口孔与LED连接电极连接。 最后,通过计算得到了高孔径的像素比,约为 82。 提高透明度的第三种方法是降低底物的吸 光度。 最近,由塑料制成的柔性基板(例如。 聚酰亚胺(PI)代替玻璃已被应用于显示行业,但 问题在于现有的大多数柔性显示技术,如OLED, 由于玻璃化转变温度(TG)高、力学性能好、热系 数低,采用黄色聚酰亚胺(YPI)作为TFT衬底 扩张(CTE)。 在本研究中,为了满足透明应用的需 求,无色聚酰亚胺(CPI)适合用作TFT制造基板,因 为它不仅保留了高转变温度的优点,而且保留了像 YPI这样的低CTE性能。 最终,在保证实现柔性显 示的前提下,通过TFT电路的设计和材料的尽可能 选择,有望提高像素的透明度。 工艺流程 柔性显示器的制作如下图2A-F所示。 在第一步 中,在涂覆和固化CPI的玻璃基板上形成TFT(图 2A)。 三菱气体化工公司提供的CPI和无色PI的厚 度 为 10μm 。 在 CPI 上 沉 积 了 一 层 缓 冲 层 (SiN/SiO),在CPI的TFT过程中作为平坦层和保护 层。 随后,在第四代4.5的CPI衬底上开发了顶栅 IGZOTFT阵列。 IGZOTFT在电子迁移率和低温制造工艺方面具 有优势,被认为适合于大屏幕显示和柔性显示。 28,29 此外,图案化的IGZOTFT具有明显的优点: 它可以在低温下制造。 背板上IGZOTFT结构的截 面如图3所示第二步,如图2B所示,是在TFT的制 造过程之后完成的。 

高度透明,超薄灵活,全彩色MiniLED显示与铟-镓-锌氧化物薄膜晶体管基板  第2张

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高度透明,超薄灵活,全彩色MiniLED显示与铟-镓-锌氧化物薄膜晶体管基板  第3张()Highly transparent, ultra‐thin flexible, full‐color mini‐LED display with indium–gallium–zinc oxide thin‐film transistor substrate.pdf


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