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2024 上半年 LED 顯示行業(yè)的技術(shù)突破與創(chuàng)新展望
來源：
時(shí)間：2024-07-17 16:48:14
在當(dāng)今競爭日益激烈的市場環(huán)境中，LED 顯示行業(yè)從未停止探索的腳步，即便行業(yè)內(nèi)卷加劇，仍堅(jiān)持不懈地尋找獨(dú)具特色的發(fā)展新路徑。其中，技術(shù)性與功能性的突破無疑是關(guān)鍵的起始點(diǎn)。每一項(xiàng)新技術(shù)的問世，都凝聚著 LED 顯示行業(yè)工作者的心血與智慧。2024 年，行業(yè)創(chuàng)新不斷，新技術(shù)層出不窮。在此，我們對(duì)上半年 LED 行業(yè)令人矚目的技術(shù)突破進(jìn)行深入梳理與總結(jié)，與您一同領(lǐng)略這一領(lǐng)域的前沿發(fā)展。
鈣鈦礦 LED 領(lǐng)域新進(jìn)展
近年來，鈣鈦礦 LED 的研究在國內(nèi)外都如火如荼地開展著。國外方面，韓國科學(xué)技術(shù)院成功開發(fā)出了色純度高達(dá) 100%的鈣鈦礦藍(lán)光 LED。
據(jù)韓媒報(bào)道，KAIST 電氣與電子工程部的李政龍教授研究團(tuán)隊(duì)于 7 月 10 日宣布，他們開創(chuàng)性地攻克了深藍(lán)光鈣鈦礦 LED 在驅(qū)動(dòng)電壓變化時(shí)出現(xiàn)的顏色偏移及低照度難題。
該團(tuán)隊(duì)針對(duì)高色純度鈣鈦礦 LED 中深藍(lán)色區(qū)域長期存在的棘手問題，提出了富有創(chuàng)意的解決策略。傳統(tǒng)上，由多種鹵素離子混合構(gòu)成的鈣鈦礦 LED，在不同驅(qū)動(dòng)條件下常出現(xiàn)顏色波動(dòng)，這是因?yàn)辂u化物空位充當(dāng)了鹵素離子傳輸通道，從而引發(fā)了周圍離子的連鎖遷移效應(yīng)。對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)提出了“氯化離子空缺靶向配體戰(zhàn)略”，即認(rèn)定晶體結(jié)構(gòu)缺陷中的正離子空缺里，只有氯化離子空缺是特定的，并有效地消除了這些空缺。
研究團(tuán)隊(duì)表示，此項(xiàng)研究成功解決了混合鹵素離子鈣鈦礦深藍(lán)光 LED 長期以來顏色不穩(wěn)定的問題，使鈣鈦礦深藍(lán)光 LED 實(shí)現(xiàn)了超過 2000 尼特的亮度，縮小了與綠光和紅光 LED 之間的差距，未來有望應(yīng)用于 LED 顯示屏。
在國內(nèi)，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士、南京工業(yè)大學(xué)朱琳副教授和常州大學(xué)王建浦教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）研究領(lǐng)域取得重大突破。他們通過加快輻射復(fù)合速率，大幅提高熒光量子效率，使鈣鈦礦 LED 外量子效率突破 30%的大關(guān)，接近產(chǎn)業(yè)化水平。
該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了一種調(diào)控晶體生長的方法，生成輻射復(fù)合速率更快的鈣鈦礦晶相，顯著提高了熒光量子效率。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)成功保持了三維鈣鈦礦的亞微米結(jié)構(gòu)，確保器件的光提取效率不受影響，達(dá)成了雙管齊下的良好效果。由此，這項(xiàng)研究實(shí)現(xiàn)了 96%的熒光量子效率和大于 30%的光提取效率，并進(jìn)一步制備出了外量子效率達(dá) 32%的高效鈣鈦礦 LED，再度刷新了鈣鈦礦 LED 發(fā)光效率的世界紀(jì)錄。
此外，王寧教授團(tuán)隊(duì)與合作者在 Nature 期刊發(fā)表了題為“Fabrication of red-emitting perovskite LEDs by stabilizing their octahedral structure”的研究論文。
該研究首次揭示了一種從根本上穩(wěn)定純碘基鈣鈦礦八面體結(jié)構(gòu)單元的新機(jī)制，并論證了其在高效、穩(wěn)定純紅色 PeLEDs 中的應(yīng)用，有效解決了純碘基鈣鈦礦難以在純紅光波段實(shí)現(xiàn)高效電致發(fā)光的科學(xué)難題，為基于三原色的鈣鈦礦顯示技術(shù)增添了有力的一環(huán)，有望為未來的新型高清顯示及信息技術(shù)提供關(guān)鍵的技術(shù)支撐。
Micro LED 領(lǐng)域新進(jìn)展
在國外，首爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了柔性 Micro LED 連接技術(shù)。
據(jù)外媒報(bào)道，首爾國立大學(xué)電氣與信息工程系教授 Yongtaek Hong 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組宣布，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新技術(shù)，能夠?qū)?Micro LED 連接到柔性可拉伸的器件上。據(jù)悉，研究人員運(yùn)用浸送涂層技術(shù)，將粘合劑前體有選擇性地圖案化到微型設(shè)備的表面。該粘合劑中含有鐵磁顆粒，可以利用磁場自組裝成各向異性鏈，通過這種方法能夠提供低接觸電阻來實(shí)現(xiàn)器件互連，并且在細(xì)間距端子之間不會(huì)產(chǎn)生電干擾。
這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠組裝靈活可拉伸的 Micro LED 陣列，還可用于打造一種能夠附著在皮膚上的 Micro LED 顯示屏設(shè)備，用于檢測人體溫度并在顯示屏上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。研究團(tuán)隊(duì)指出，這項(xiàng)新技術(shù)能夠系統(tǒng)地集成高性能微電子器件，同時(shí)最大程度地提升柔性和可拉伸系統(tǒng)的機(jī)械性能，將為柔性顯示的商業(yè)化作出重要貢獻(xiàn)。
在國內(nèi)，中國多所高校的研究人員聯(lián)合開發(fā)了一種創(chuàng)新的自偏振 RGB 顯示器件，該器件基于半極性 Micro LED 和鈣鈦礦薄膜材料構(gòu)建，顯著提升了背光技術(shù)的性能。這項(xiàng)研究由吳挺竹教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成。他們?cè)O(shè)計(jì)了獨(dú)特的器件架構(gòu)，其中包含能夠發(fā)出固有偏振光的藍(lán)色半極性 Micro LED。這些 Micro LED 不僅自身發(fā)光，還能作為激發(fā)光源，結(jié)合具有各向異性結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦顏色轉(zhuǎn)換層，實(shí)現(xiàn) RGB 全色偏振發(fā)光器件。
另外，嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室廈門市未來顯示技術(shù)研究院成功點(diǎn)亮了一款面向智能穿戴和移動(dòng)終端的 1.63 英寸 Micro-LED 全彩顯示模組，分辨率達(dá)到每英寸 403 像素，是我國目前采用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)實(shí)現(xiàn)的較高分辨率產(chǎn)品。此項(xiàng)成果已在天馬微電子公司完成落地轉(zhuǎn)化，并將在地方顯示產(chǎn)業(yè)推廣應(yīng)用。該技術(shù)成果被央視新聞聯(lián)播報(bào)道為“我國目前采用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，在新型顯示領(lǐng)域的新突破”。
資料顯示，嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室廈門市未來顯示技術(shù)研究院搭建了全球領(lǐng)先的 2.5 代 Micro-LED 工藝示范線，并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同攻關(guān)。在外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、芯片工藝制造、轉(zhuǎn)移集成等技術(shù)的開發(fā)過程中廣泛引入先進(jìn)的人工智能手段，大幅縮短研發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本，提高良率和效率。針對(duì) TFT 基 Micro-LED 顯示面板工藝開發(fā)中關(guān)鍵的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，研究院研發(fā)團(tuán)隊(duì)僅用了不到半年的時(shí)間，就打通了高效率、高精度選擇性激光轉(zhuǎn)移、鍵合、檢測與修復(fù)的全工藝制程，轉(zhuǎn)移效率達(dá) 3600 萬顆/小時(shí)（10000 顆/秒），實(shí)現(xiàn)了 99.999%的轉(zhuǎn)移良率。
核/殼型膠體量子阱技術(shù)，顯著提升 LED 器件的效率
據(jù)悉，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）劉川教授、劉佰全副教授團(tuán)隊(duì)，在發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展。他們借助核/殼型膠體量子阱技術(shù)，精準(zhǔn)調(diào)控激子動(dòng)力學(xué)，有效減少了激子復(fù)合缺陷、平衡了電荷注入、抑制了膠體量子阱之間的能量轉(zhuǎn)移。這一創(chuàng)新手段不僅顯著提升了 LED 器件的效率，還成功將其與薄膜晶體管和電路板進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了有源尋址，即呈現(xiàn)出“流水線”效果的顯示。
膠體量子阱 LED 作為一種新型納米晶 LED，以其高色純度、窄半高寬的電致發(fā)光性能和可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，在顯示領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。團(tuán)隊(duì)通過深入研究不同殼層厚度的核/殼異質(zhì)膠體量子阱對(duì)激子動(dòng)力學(xué)的影響，揭示了激子產(chǎn)生與膠體量子阱殼層厚度之間的緊密依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，在一定厚度范圍內(nèi)增加殼層厚度，可以顯著提高輻射復(fù)合效率并降低俄歇復(fù)合，從而大幅提升膠體量子阱 LED 器件的整體性能。這一成果不僅為膠體量子阱 LED 的進(jìn)一步研究和應(yīng)用開辟了新的途徑，也為未來顯示和照明技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和策略。
“創(chuàng)新永不止步，未來充滿變數(shù)”。這句話似乎印證了 LED 市場不斷發(fā)展變化的真實(shí)寫照。但值得注意的是，這也給各參與者提出了更高的要求，如何明確產(chǎn)品迭代的方向，選擇差異化的發(fā)展路徑從而贏得競爭？依舊是需要各企業(yè)深入思考的重要課題。值得關(guān)注的是，2024 上半年的多項(xiàng)新政策也涉及到 LED 顯示產(chǎn)業(yè)。我們有理由堅(jiān)信，在未來的時(shí)光里，中國 LED 顯示產(chǎn)業(yè)將在政策的支持下持續(xù)進(jìn)行研發(fā)突破與產(chǎn)業(yè)化落地，繼續(xù)在全球科技舞臺(tái)上占據(jù)重要地位。
“創(chuàng)新永不停歇，未來充滿無限可能。”這句話恰如其分地詮釋了 LED 市場蓬勃發(fā)展的核心要義。然而，這也意味著各企業(yè)面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何精準(zhǔn)把握產(chǎn)品迭代的方向，走出一條別具一格的差異化道路并成功突圍？這是每一家企業(yè)都必須認(rèn)真思考和應(yīng)對(duì)的關(guān)鍵問題。值得一提的是，2024 年上半年出臺(tái)的多項(xiàng)新政策也與 LED 顯示產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)。我們滿懷信心地期待，在未來，中國 LED 顯示產(chǎn)業(yè)將依托政策的有力支持，持續(xù)推進(jìn)研發(fā)創(chuàng)新并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，在全球科技的大舞臺(tái)上綻放更加耀眼的光芒。
鈣鈦礦 LED 領(lǐng)域新進(jìn)展
近年來，鈣鈦礦 LED 的研究在國內(nèi)外都如火如荼地開展著。國外方面，韓國科學(xué)技術(shù)院成功開發(fā)出了色純度高達(dá) 100%的鈣鈦礦藍(lán)光 LED。
據(jù)韓媒報(bào)道，KAIST 電氣與電子工程部的李政龍教授研究團(tuán)隊(duì)于 7 月 10 日宣布，他們開創(chuàng)性地攻克了深藍(lán)光鈣鈦礦 LED 在驅(qū)動(dòng)電壓變化時(shí)出現(xiàn)的顏色偏移及低照度難題。
該團(tuán)隊(duì)針對(duì)高色純度鈣鈦礦 LED 中深藍(lán)色區(qū)域長期存在的棘手問題，提出了富有創(chuàng)意的解決策略。傳統(tǒng)上，由多種鹵素離子混合構(gòu)成的鈣鈦礦 LED，在不同驅(qū)動(dòng)條件下常出現(xiàn)顏色波動(dòng)，這是因?yàn)辂u化物空位充當(dāng)了鹵素離子傳輸通道，從而引發(fā)了周圍離子的連鎖遷移效應(yīng)。對(duì)此，研究團(tuán)隊(duì)提出了“氯化離子空缺靶向配體戰(zhàn)略”，即認(rèn)定晶體結(jié)構(gòu)缺陷中的正離子空缺里，只有氯化離子空缺是特定的，并有效地消除了這些空缺。
研究團(tuán)隊(duì)表示，此項(xiàng)研究成功解決了混合鹵素離子鈣鈦礦深藍(lán)光 LED 長期以來顏色不穩(wěn)定的問題，使鈣鈦礦深藍(lán)光 LED 實(shí)現(xiàn)了超過 2000 尼特的亮度，縮小了與綠光和紅光 LED 之間的差距，未來有望應(yīng)用于 LED 顯示屏。
在國內(nèi)，西北工業(yè)大學(xué)黃維院士、南京工業(yè)大學(xué)朱琳副教授和常州大學(xué)王建浦教授團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦發(fā)光二極管（LED）研究領(lǐng)域取得重大突破。他們通過加快輻射復(fù)合速率，大幅提高熒光量子效率，使鈣鈦礦 LED 外量子效率突破 30%的大關(guān)，接近產(chǎn)業(yè)化水平。
該團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造性地提出了一種調(diào)控晶體生長的方法，生成輻射復(fù)合速率更快的鈣鈦礦晶相，顯著提高了熒光量子效率。同時(shí)，團(tuán)隊(duì)成功保持了三維鈣鈦礦的亞微米結(jié)構(gòu)，確保器件的光提取效率不受影響，達(dá)成了雙管齊下的良好效果。由此，這項(xiàng)研究實(shí)現(xiàn)了 96%的熒光量子效率和大于 30%的光提取效率，并進(jìn)一步制備出了外量子效率達(dá) 32%的高效鈣鈦礦 LED，再度刷新了鈣鈦礦 LED 發(fā)光效率的世界紀(jì)錄。
此外，王寧教授團(tuán)隊(duì)與合作者在 Nature 期刊發(fā)表了題為“Fabrication of red-emitting perovskite LEDs by stabilizing their octahedral structure”的研究論文。
該研究首次揭示了一種從根本上穩(wěn)定純碘基鈣鈦礦八面體結(jié)構(gòu)單元的新機(jī)制，并論證了其在高效、穩(wěn)定純紅色 PeLEDs 中的應(yīng)用，有效解決了純碘基鈣鈦礦難以在純紅光波段實(shí)現(xiàn)高效電致發(fā)光的科學(xué)難題，為基于三原色的鈣鈦礦顯示技術(shù)增添了有力的一環(huán)，有望為未來的新型高清顯示及信息技術(shù)提供關(guān)鍵的技術(shù)支撐。
Micro LED 領(lǐng)域新進(jìn)展
在國外，首爾大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)開發(fā)出了柔性 Micro LED 連接技術(shù)。
據(jù)外媒報(bào)道，首爾國立大學(xué)電氣與信息工程系教授 Yongtaek Hong 領(lǐng)導(dǎo)的研究小組宣布，團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出一種新技術(shù)，能夠?qū)?Micro LED 連接到柔性可拉伸的器件上。據(jù)悉，研究人員運(yùn)用浸送涂層技術(shù)，將粘合劑前體有選擇性地圖案化到微型設(shè)備的表面。該粘合劑中含有鐵磁顆粒，可以利用磁場自組裝成各向異性鏈，通過這種方法能夠提供低接觸電阻來實(shí)現(xiàn)器件互連，并且在細(xì)間距端子之間不會(huì)產(chǎn)生電干擾。
這項(xiàng)技術(shù)不僅能夠組裝靈活可拉伸的 Micro LED 陣列，還可用于打造一種能夠附著在皮膚上的 Micro LED 顯示屏設(shè)備，用于檢測人體溫度并在顯示屏上實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)可視化。研究團(tuán)隊(duì)指出，這項(xiàng)新技術(shù)能夠系統(tǒng)地集成高性能微電子器件，同時(shí)最大程度地提升柔性和可拉伸系統(tǒng)的機(jī)械性能，將為柔性顯示的商業(yè)化作出重要貢獻(xiàn)。
在國內(nèi)，中國多所高校的研究人員聯(lián)合開發(fā)了一種創(chuàng)新的自偏振 RGB 顯示器件，該器件基于半極性 Micro LED 和鈣鈦礦薄膜材料構(gòu)建，顯著提升了背光技術(shù)的性能。這項(xiàng)研究由吳挺竹教授帶領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成。他們?cè)O(shè)計(jì)了獨(dú)特的器件架構(gòu)，其中包含能夠發(fā)出固有偏振光的藍(lán)色半極性 Micro LED。這些 Micro LED 不僅自身發(fā)光，還能作為激發(fā)光源，結(jié)合具有各向異性結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦顏色轉(zhuǎn)換層，實(shí)現(xiàn) RGB 全色偏振發(fā)光器件。
另外，嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室廈門市未來顯示技術(shù)研究院成功點(diǎn)亮了一款面向智能穿戴和移動(dòng)終端的 1.63 英寸 Micro-LED 全彩顯示模組，分辨率達(dá)到每英寸 403 像素，是我國目前采用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)實(shí)現(xiàn)的較高分辨率產(chǎn)品。此項(xiàng)成果已在天馬微電子公司完成落地轉(zhuǎn)化，并將在地方顯示產(chǎn)業(yè)推廣應(yīng)用。該技術(shù)成果被央視新聞聯(lián)播報(bào)道為“我國目前采用巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，在新型顯示領(lǐng)域的新突破”。
資料顯示，嘉庚創(chuàng)新實(shí)驗(yàn)室廈門市未來顯示技術(shù)研究院搭建了全球領(lǐng)先的 2.5 代 Micro-LED 工藝示范線，并聯(lián)合產(chǎn)業(yè)鏈上下游企業(yè)協(xié)同攻關(guān)。在外延結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、芯片工藝制造、轉(zhuǎn)移集成等技術(shù)的開發(fā)過程中廣泛引入先進(jìn)的人工智能手段，大幅縮短研發(fā)周期，節(jié)約開發(fā)成本，提高良率和效率。針對(duì) TFT 基 Micro-LED 顯示面板工藝開發(fā)中關(guān)鍵的巨量轉(zhuǎn)移技術(shù)，研究院研發(fā)團(tuán)隊(duì)僅用了不到半年的時(shí)間，就打通了高效率、高精度選擇性激光轉(zhuǎn)移、鍵合、檢測與修復(fù)的全工藝制程，轉(zhuǎn)移效率達(dá) 3600 萬顆/小時(shí)（10000 顆/秒），實(shí)現(xiàn)了 99.999%的轉(zhuǎn)移良率。
核/殼型膠體量子阱技術(shù)，顯著提升 LED 器件的效率
據(jù)悉，中山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院（微電子學(xué)院）劉川教授、劉佰全副教授團(tuán)隊(duì)，在發(fā)光二極管（LED）領(lǐng)域取得關(guān)鍵進(jìn)展。他們借助核/殼型膠體量子阱技術(shù)，精準(zhǔn)調(diào)控激子動(dòng)力學(xué)，有效減少了激子復(fù)合缺陷、平衡了電荷注入、抑制了膠體量子阱之間的能量轉(zhuǎn)移。這一創(chuàng)新手段不僅顯著提升了 LED 器件的效率，還成功將其與薄膜晶體管和電路板進(jìn)行集成，實(shí)現(xiàn)了有源尋址，即呈現(xiàn)出“流水線”效果的顯示。
膠體量子阱 LED 作為一種新型納米晶 LED，以其高色純度、窄半高寬的電致發(fā)光性能和可溶液加工等優(yōu)勢(shì)，在顯示領(lǐng)域具備廣闊的應(yīng)用前景。團(tuán)隊(duì)通過深入研究不同殼層厚度的核/殼異質(zhì)膠體量子阱對(duì)激子動(dòng)力學(xué)的影響，揭示了激子產(chǎn)生與膠體量子阱殼層厚度之間的緊密依賴性。研究發(fā)現(xiàn)，在一定厚度范圍內(nèi)增加殼層厚度，可以顯著提高輻射復(fù)合效率并降低俄歇復(fù)合，從而大幅提升膠體量子阱 LED 器件的整體性能。這一成果不僅為膠體量子阱 LED 的進(jìn)一步研究和應(yīng)用開辟了新的途徑，也為未來顯示和照明技術(shù)的發(fā)展提供了新的思路和策略。
“創(chuàng)新永不止步，未來充滿變數(shù)”。這句話似乎印證了 LED 市場不斷發(fā)展變化的真實(shí)寫照。但值得注意的是，這也給各參與者提出了更高的要求，如何明確產(chǎn)品迭代的方向，選擇差異化的發(fā)展路徑從而贏得競爭？依舊是需要各企業(yè)深入思考的重要課題。值得關(guān)注的是，2024 上半年的多項(xiàng)新政策也涉及到 LED 顯示產(chǎn)業(yè)。我們有理由堅(jiān)信，在未來的時(shí)光里，中國 LED 顯示產(chǎn)業(yè)將在政策的支持下持續(xù)進(jìn)行研發(fā)突破與產(chǎn)業(yè)化落地，繼續(xù)在全球科技舞臺(tái)上占據(jù)重要地位。
“創(chuàng)新永不停歇，未來充滿無限可能。”這句話恰如其分地詮釋了 LED 市場蓬勃發(fā)展的核心要義。然而，這也意味著各企業(yè)面臨更為嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，如何精準(zhǔn)把握產(chǎn)品迭代的方向，走出一條別具一格的差異化道路并成功突圍？這是每一家企業(yè)都必須認(rèn)真思考和應(yīng)對(duì)的關(guān)鍵問題。值得一提的是，2024 年上半年出臺(tái)的多項(xiàng)新政策也與 LED 顯示產(chǎn)業(yè)息息相關(guān)。我們滿懷信心地期待，在未來，中國 LED 顯示產(chǎn)業(yè)將依托政策的有力支持，持續(xù)推進(jìn)研發(fā)創(chuàng)新并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化落地，在全球科技的大舞臺(tái)上綻放更加耀眼的光芒。
