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红光mini-led光电特性研究

红光Mini-LED光电特性研究

作者：高克天津工业大学

学位级别：硕士

随着led技术的不断发展,高像素密度、高发光效率和高响应速度的微型led成为研究热点。基于微型发光二极管(led)的显示器被认为是下一代显示技术中最有前途的一种,微型led还可用于温度传感和生物医学等多种领域。本文重点研究了Al Ga In ... 详细信息

随着led技术的不断发展,高像素密度、高发光效率和高响应速度的微型led成为研究热点。基于微型发光二极管(led)的显示器被认为是下一代显示技术中最有前途的一种,微型led还可用于温度传感和生物医学等多种领域。本文重点研究了Al Ga In P基红光mini-led的光电特性,为微型led器件的应用提供理论和实验依据。本文依据联合培养单位工艺标准设计了mini-led外延结构和器件工艺并完成了红光mini-led器件的加工。搭建了以脉冲电流为供电方式的led变温测试系统,对四种尺寸的红光mini-led在不同工作温度下进行了光电特性的测试,整理和分析了芯片尺寸和工作温度对红光mini-led特性的影响;使用半导体参数分析仪对红光mini-led进行了电容-电压特性测试,分析了芯片尺寸和工作频率对红光mini-led电容特性的影响;本文还结合测试结果和有限元分析(FEM)对红光mini-led的多种应用场景进行了分析。红光mini-led光电特性测试和分析结果表明,芯片的峰值波长随温度的升高出现“红移”,并且这种偏移程度随着芯片尺寸的缩小而变大;红光mini-led的光效随着温度的升高而降低。本文对芯片的光通量、光功率、光效和光电转换效率进行了分析,得到了工作温度和芯片尺寸对红光mini-led光电特性的影响机制。这些研究成果可以为红光mini-led应用于显示、温度传感和生物医学等领域提供依据。红光mini-led电容-电压特性测试和分析结果表明,红光mini-led芯片的电容特性与芯片尺寸和所加电压的频率有关。芯片尺寸越大,其结面积越大,红光mini-led势垒电容值越大;在输入频率小于5MHz时,固定尺寸红光mini-led芯片的势垒电容几乎不发生变化,而当频率大于5MHz时,电容出现明显增大;红光mini-led两端电压由反向到正向再到完全导通条件下其电容值出现负增长,此特性与芯片尺寸和电压频率有关。上述研究成果可以为可见光通信系统中微尺寸光源的选择提供依据。

关键词： AlGaInP mini-led 光电特性负电容电容-电压特性

用于mini-led的超高硬度、高折射率有机硅封装胶膜的制备及性能研究

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用于Mini-LED的超高硬度、高折射率有机硅封装胶膜的制备及性能研...

作者：程宇华南理工大学

学位级别：硕士

相较于传统的投影、LCD等显示技术,mini-led在大屏幕显示领域有色彩还原、色彩一致性、可视角度、画面效果等技术优势。但目前由于生产成本高,限制了其进一步大规模推广应用。COB封装将裸芯片直接粘贴在基板的表面,然后进行引线键合实... 详细信息

相较于传统的投影、LCD等显示技术,mini-led在大屏幕显示领域有色彩还原、色彩一致性、可视角度、画面效果等技术优势。但目前由于生产成本高,限制了其进一步大规模推广应用。COB封装将裸芯片直接粘贴在基板的表面,然后进行引线键合实现芯片与基板的连接,最后贴附硅胶膜进行二次固化封装。该工艺省去了由单颗led器件封装后再贴片的工艺步骤,有效解决SMD封装因为间距不断缩小所面临的工艺难度增大、良率降低、成本增高等问题,大大降低了生产成本。对于mini-led封装而言,与之适配有机硅胶膜材料鲜有报道。而加成型有机硅材料具有优异的耐热性与耐辐射性,但其机械强度较低,实际应用中的有机硅材料硬度仅在30～40 Shore D。本研究针对超高硬度、高折射率的高性能有机硅胶膜的制备进行深入的研究,并尝试将其应用于mini-led封装。本文探索出一条能有效调控Si-H含量与折射率的交联剂合成路线以及一种制备端羟基二苯基硅油的新工艺,在此基础上合成了两种不同结构的高折射率含氢交联剂,固化后得到超高硬度、高折射率的有机硅材料。最后将该材料制备成超高硬度、高折射率的有机硅胶膜,并对其性能进行测试。主要包括以下三个方面:(1)通过水相溶胶-凝胶工艺制备端羟基甲基苯基硅树脂(HTPSR);接着以HTPSR为前驱体,通过非水溶胶-凝胶工艺及D开环聚合制备出一系列Si-H含量不同的高折射率含氢硅树脂(HPSR),并对其合成工艺条件进行优化;以合成的HPSR为含氢交联剂,与市售的高折乙烯基MQ硅树脂高温固化;制备得到的PSR-2硬度可达81 Shore D,折射率为1.508,透光率(480nm)为90.3%,热失重5%的温度为436.4℃,最大拉伸强度为5.06MPa。(2)以溶胶-凝胶工艺制备端羟基二苯基硅油(HTDPO),并对其合成工艺条件进行优化;接着以HTDPO为前驱体,通过开环聚合制备出高折射率、线性长链含氢硅油(HDPSO);并将其与市售的高折乙烯基MQ硅树脂混合固化。制备得到的硅材料硬度为91 Shore D,折射率为1.542,透光率(450nm)为92.6%,热失重5%的温度为484.4℃,玻璃转化温度为45.4℃,最大拉伸强度为8.86MPa。(3)以端羟基二苯基硅油(HTDPO)为前驱体,合成了一种超高折射率的线性长链的端含氢硅油(HDPO),并对其合成工艺进行优化。将其作为增韧剂加入固化配方体系中,以提高有机硅胶膜的断裂伸长率,断裂伸长率最高可提高至60.34%。

关键词： mini-led 超高硬度高折射率含氢交联剂硅胶膜

Fine-grained phosphors for red-emitting mini-leds with high efficiency and super-luminance

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Journal of Advanced Ceramics 2022年第9期11卷 1383-1390页

作者： Yu KANG Shuxing LI Rundong TIAN Guangzhu LIU Haorui DONG Tianliang ZHOU Rong-Jun XIE College of Materials Science and Engineering Liaoning Technical UniversityFuxin 123000China Fujian Provincial Key Laboratory of Surface and Interface Engineering for High Performance Materials College of MaterialsXiamen UniversityXiamen 361005China State Key Laboratory of Physical Chemistry of Solid Surfaces Xiamen UniversityXiamen 361005China

mini-led backlights,combining color conversion materials with blue mini-led chips,promise traditional liquid crystal displays(LCDs)with higher luminance,better contrast,and a wider color gamut.However,as color conversion materials,quantum dots(QDs)are toxic and unstable,whereas commercially available inorganic phosphors are too big in size to combine with small mini-led chips and also have strong size-dependence of quantum efficiency(QE)and reliability.In this work,we prepare fine-grained Sr_(2)Si_(5)N_(8):Eu^(2+)-based red phosphors with high efficiency and stability by treating commercially available phosphors with ball milling,centrifuging,and acid washing.The particle size of phosphors can be easily controlled by milling speed,and the phosphors with a size varying from 3.5 to 0.7 mm are thus obtained.The samples remain the same QE as the original ones(~80%)even when their particle size is reduced to 3.2-3.5 mm,because they contain fewer surface suspension bond defects.More importantly,SrBaSi_(5)N_(8):Eu^(2+)phosphors show a size-independent thermal quenching behavior and a zero thermal degradation.We demonstrate that red-emitting mini-leds can be fabricated by combining the SrBaSi_(5)N_(8):Eu^(2+)red phosphor(3.5 mm in size)with blue mini-led chips,which show a high external quantum efficiency(EQE)of above 31%and a super-high luminance of 34.3 Mnits.It indicates that fine and high efficiency phosphors can be obtained by the proposed method in this work,and they have great potentials for use in mini-led displays.

关键词： Sr_(2)Si_(5)N_(8):Eu^(2+)-based phosphors particle size external quantum efficiency(EQE) thermal degradation mini-led

mini-led背光技术及光电性能评价要点分析

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信息技术与标准化 2022年第7期 14-16页

作者：高泽文张志刚李新国京东方科技集团股份有限公司

基于mini-led背光的技术现状和标准化需求,针对现有标准无法满足mini-led背光的评价需求,提出了光晕测试、区间色度和亮度测试、边缘视效测试的标准测试条件和测试方法。该方法填补了现有国家、行业标准空白,满足mini-led产业发展需求。

关键词： mini-led 背光光电性能

mini-led背光液晶显示器光晕测量方法

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信息技术与标准化 2023年第11期 20-24页

作者：冯艳丽黄卫东邝国烽王鑫羽 TCL华星光电技术有限公司

为解决mini-led背光的液晶显示器光晕评价的问题,研究了国内外现有的光晕测量方法,并对T/ZSA 142—2023《mini-led背光液晶显示器光晕测量和评价方法》团体标准的主要技术内容中正视光晕、侧视光晕和动态光晕的测量方法进行了详细的阐述... 详细信息

为解决mini-led背光的液晶显示器光晕评价的问题,研究了国内外现有的光晕测量方法,并对T/ZSA 142—2023《mini-led背光液晶显示器光晕测量和评价方法》团体标准的主要技术内容中正视光晕、侧视光晕和动态光晕的测量方法进行了详细的阐述,为光晕测量方法的持续研究提供参考。

关键词： mini-led 液晶显示器光晕测量方法标准

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mini-led显示技术研究

中国科技期刊数据库工业A 2022年第8期 170-173页

作者：张春焦江华深圳市宝明科技股份有限公司广东深圳518000

随着显示技术的不断发展,人们对高对比度显示画面要求的提升,mini-led技术作为一项过度性技术也得到了快速发展,通过分区调光控制获得了更好的对比度。随着IPAD 使用mini-led背光源显示技术的商业化,近年来,mini-led背光技术在VR、电视... 详细信息

随着显示技术的不断发展,人们对高对比度显示画面要求的提升,mini-led技术作为一项过度性技术也得到了快速发展,通过分区调光控制获得了更好的对比度。随着IPAD 使用mini-led背光源显示技术的商业化,近年来,mini-led背光技术在VR、电视、PAD、笔电及车载显示上得到了广泛应用。本文以车载mini-led显示技术为研究对象,首先将mini-led技术与LCD Oled技术进行了对比,其次将车载led的显示原理与电路设计进行了分析说明,再次将mini-led显示技术在车载使用中的关键内容进行了剖析,最后将mini-led的研究进展进行了说明,期望本文的研究能为相关研发单位的技术工作提供助力。

关键词： mini-led 显示技术微缩集成

基于显微高光谱的mini-led芯片三维温度分布研究

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基于显微高光谱的Mini-LED芯片三维温度分布研究

作者：黄佳恩厦门大学

学位级别：硕士

led(Light Emitting Diode)作为一种绿色环保光源日益受到大众的青睐,此外因其具有低功耗、高可靠性、高显色性等特点,使其在显示领域中的应用也愈加广泛。目前,为了进一步提高显示屏性能以满足市场的需求,Oled(Organic Light Emitting ... 详细信息

led(Light Emitting Diode)作为一种绿色环保光源日益受到大众的青睐,此外因其具有低功耗、高可靠性、高显色性等特点,使其在显示领域中的应用也愈加广泛。目前,为了进一步提高显示屏性能以满足市场的需求,Oled(Organic Light Emitting Diode)、mini-led、Micro-led 等显示技术成为了研究的热点。相较于可靠性较差的有机发光二极管Oled和成本高昂的Micro-led,mini-led因其相对成熟的工艺成为当前显示屏背光源和独立显示的最佳选择。在实际应用中,普通商用led仅有30%-50%左右的电能转化为光能,大部分的能量将作为热能耗散,导致p-n结温度升高,从而影响led本身的可靠性、寿命和光效等因素。由于mini-led的应用往往是以高密度阵列化的形式为主,其热管理问题会更加严峻,因此对于mini-led的热学问题及光学参数的研究成为一项十分重要的课题。本文提出了基于显微高光谱的半高宽温度测试方法,并打破常规从芯片侧面的角度对倒装结构mini-led的光谱参数及三维温度分布展开研究。本文将对尺寸为200μm×100μm的RGB三基色mini-led展开以下研究工作:1.为了能更精确地了解倒装结构RGB mini-led的温度分布情况,本文在使用显微高光谱成像仪的基础上,相应研制了一套微型led三维光谱成像系统,该系统可以实现对RGB mini-led芯片表面和侧面的高光谱数据获取,系统中包括显微镜、高光谱成像仪、两轴旋转台及热沉控温装置等,其中两轴旋转台可以帮助待测样品通过远程控制舵机的方式,实现在XY平面上360°的旋转,以及在YZ平面上180°的旋转,构成了芯片三维温度分布测试的硬件基础。2.本文中共设置了 2组样品,每组样品中有红、绿、蓝三基色mini-led各1颗。实验中设计了 3个电流点:5mA,10mA,20mA;6个温度点:25℃,35℃,45℃,55℃,65℃,75℃。针对第一组样品,在热沉25℃,直流驱动条件下,分析RGB mini-led芯片表面和侧面发光层的光谱参数(半高宽和峰值波长)随电流的变化情况。观测到RGB mini-led芯片表面和侧面发光层的光谱半高宽随电流的增大均出现不同程度的展宽,其中红光和绿光芯片半高宽展宽的量大于蓝光芯片。然而RGB mini-led芯片表面和侧面发光层的光谱峰值波长随着电流的增大表现出异向性,其中绿光和蓝光芯片的峰值波长在上述电流范围内随着电流的增大出现蓝移,红光芯片的峰值波长出现红移。另外,对于相同的样品,芯片侧面发光层的光谱参数(平均半高宽和平均峰值波长)与芯片表面存在一定差异,其中,绿光芯片侧面发光层的两个光谱参数与表面之间的差值均在1nm左右,高于蓝光和红光芯片。3.提出显微高光谱半高宽(MHFWHM,Microscopic Hyperspectral-Based Full Width at Half Maximum)二维温度测试法,利用占空比2%,周期为5ms的脉冲电流作为校准半高宽与温度之间线性关系的驱动电流,以避免因芯片自热带来的误差。在该方法基础上得到RGB三基色mini-led芯片表面和侧面二维温度分布,其中针对芯片侧面的垂直温度分布情况,本文结合侧面的线性拟合优度R2分布图和光子数分布图,对侧面垂直温度曲线图中异常的“高峰”和“低谷”点进行讨论,得到结论:利用半高宽温度测试方法,侧面温度中相对异常偏高的位置易出现在芯片的边界、表面缺陷和材料的交界面,而真正p-n结的温度却相对较低。4.取出RGB mini-led芯片表面中心区域和侧面发光层(即p-n结)的平均温度进行对比讨论,得到结论:在小电流5mA和10mA注入,电流密度对应为 2.5×10-4(mA/μm2)和 5×10-4(mA/μm2)情况下,RGB mini-led 芯片表面和侧面发光层的平均温度相差较小,表面和侧面发光层的平均温度偏差MD在3℃左右。在大电流20mA注入,电流密度为1×10-3(mA/μm2)的条件下,RGB mini-led发光层的平均温度将与芯片表面产生较大差异,其中蓝光和红光芯片的平均温度出现与小电流注入下相反的趋势,芯片表面中心区域的平均温度均高于侧面发光层,平均偏差高出小电流下近1倍,而绿光mini-led则进一步加深侧面发光层的平均温度高于芯片中心区域的现象,平均偏差是小电流下的3倍以上。5.利用COMSOLMultiphysics软件仿真模拟了 GaN基倒装结构mini-led的芯片传热过程。通过改变芯片热功率(1W,0.5W,0.1W,0.05W)的大小,模拟驱动电流大小对芯片表面和侧面温度的影响。仿真结果表明,在大电流模式下,蓝宝石表面的平均温度均会明显高于侧面发光层的平均温度,倒装芯片mini-led 中蓝宝石衬底的热导率低会是造成侧面发光层与芯片表面温差的主要原因。

关键词：显微高光谱 mini-led 结温三维分布

各向异性导电焊胶及其在mini-led COB封装中的应用

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各向异性导电焊胶及其在Mini-LED COB封装中的应用

作者：陈祥超华中科技大学

学位级别：硕士

mini-led显示技术作为最有前景的新一代显示技术之一,其在全彩显示、LCD背光、柔性显示等领域的需求与日俱增。现有的mini-led COB封装多采用焊膏印刷的封装工艺,存在着工艺成本大、可靠性不高的问题。将各向异性导电焊胶应用于mini-LE... 详细信息

mini-led显示技术作为最有前景的新一代显示技术之一,其在全彩显示、LCD背光、柔性显示等领域的需求与日俱增。现有的mini-led COB封装多采用焊膏印刷的封装工艺,存在着工艺成本大、可靠性不高的问题。将各向异性导电焊胶应用于mini-led封装连接中,在简化封装工艺的同时,得到较好的连接可靠性,具有较好的应用前景。本文通过自行研制的各向异性导电焊胶材料,开展了倒装mini-led COB封装的工艺设计和研究,开发出适应mini-led COB模块整体热压键合的封装工艺和设备,并对封装模块的可靠性进行了初步的研究。具体研究内容如下:首先,通过采用低熔点合金焊料和阳离子聚合的脂环族环氧树脂,制备出适用于mini-led COB封装工艺的各向异性导电焊胶。通过差示扫描量热法DSC对其固化放热过程进行了测量和分析,通过热压固化试验测试了其连接电阻率和剪切强度,从材料特性方面初步验证了各向异性导电焊胶在mini-led COB封装连接中的可行性。其次,对基于各向异性导电焊胶的mini-led COB封装工艺进行自主设计和研究,重点分析了点胶、固晶、整体热压键合等工艺过程;针对热压工艺中的热压温度、热压时间和压力等工艺参数进行正交试验分析,从芯片连接的剪切强度角度分析了热压参数对连接性能的影响,得到该条件下最优的工艺参数为热压温度200℃,热压时间30s,压力1MPa。最后,分析探讨了热压工艺下mini-led COB封装模块的良率和可靠性问题,对采用单色芯片制作的mini-led COB模块进行点亮测试、推拉力测试以及微观结构分析,研究各向异性导电焊胶作为mini-led与柔性基板连接材料的可行性。另外,通过高温高湿试验和高低温循环试验分析了mini-led封装模块的耐湿热性能。本文针对各向异性导电焊胶的材料组成和应用工艺进行了研究,设计开发了基于各向异性导电焊胶的mini-led COB封装工艺,并对其可靠性进行了分析和研究,研究成果有望应用于mini-led COB封装的RGB显示器件中。

关键词： mini-led 各向异性导电焊胶热压参数工艺设计可靠性

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液晶显示用量子点扩散板的研究进展

液晶与显示 2023年第3期38卷 304-318页

作者：叶道春谢洪兴李思杰季洪雷许怀书李阳孙磊陈恩果徐胜叶芸严群郭太良福州大学物理与信息工程学院平板显示技术国家地方联合工程实验室福建福州350108 中国福建光电信息科学与技术创新实验室(闽都创新实验室) 福建福州350108 TCL电子有限公司研发中心广东深圳518000 福州大学至诚学院福建福州350002

扩散板作为液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)背光中不可或缺的重要部件,可起到雾化光线的作用。常见的扩散板主要有表面微结构型与粒子散射型两种,主要性能参数是雾度及透光性,加入量子点的扩散板还具备色转换和改善色彩呈现能... 详细信息

扩散板作为液晶显示器(Liquid Crystal Display,LCD)背光中不可或缺的重要部件,可起到雾化光线的作用。常见的扩散板主要有表面微结构型与粒子散射型两种,主要性能参数是雾度及透光性,加入量子点的扩散板还具备色转换和改善色彩呈现能力的特性。相较于量子点色彩增强膜,量子点扩散板具有制备工艺更简单、成本更低、雾化能力更高等优势,非常适合于mini-led背光源。本文对液晶显示用扩散板的研究进展做了简要概述,并着重介绍了多层结构的量子点扩散板的制备工艺及性能。在稳定性方面,所制备量子点扩散板在高温高湿(60℃/90%RH)环境下可长时间储存,在蓝光照射条件下(中心波长450 nm,45℃/85%RH)的T95寿命超过了1000 h。同时,该量子点扩散板在450 nm蓝光mini-led背光照射下的亮度均匀性高于80%,蓝、绿、红光的半峰宽分别小于20 nm、25 nm、25 nm,色域覆盖率达到了DCI-P3标准的99.58%。总之,该量子点扩散板兼具优异的色转换与匀光的功能,且寿命稳定,有望在大中型尺寸液晶显示器中得到大规模应用。

关键词：量子点扩散板背光液晶显示 mini-led