根據(jù)外媒AZO optics報道，近些年，科學(xué)家們已經(jīng)陸續(xù)開發(fā)出一些具有高色彩飽和度和長壽命的白色發(fā)光二極管 (LED)，并開始將其用于柔性照明和顯示技術(shù)。另一方面，由于具有顏色可調(diào)、柔性、量子效率高、發(fā)射光譜窄并支持光致發(fā)光等性能優(yōu)勢，膠體量子點(Colloidal QD)已經(jīng)成為下一代照明技術(shù)的有力競爭者。這兩種技術(shù)的結(jié)合，在未來可能會取代有機發(fā)光二極管(OLED)和液晶顯示器 (LCD)。
實現(xiàn)顏色轉(zhuǎn)換的稀土元素材料
量子點材料的各種性能，有助于進一步降低Micro-LED顯示器的像素尺寸。
白光LED廣泛用于平面照明等領(lǐng)域，其用作顏色轉(zhuǎn)換材料的熒光粉通常都含有一些稀土元素 (REEs，Rare Earth Elements)。這是一種不可持續(xù)的方案，畢竟從長遠來看，開采和使用稀土元素對經(jīng)濟和環(huán)境來說具有非常大的不利影響。
所以，開發(fā)具有高柔性、穩(wěn)定性和光效的不含稀土元素的色彩轉(zhuǎn)換材料一直是這個領(lǐng)域的研究課題。近年來，市場上已經(jīng)出現(xiàn)使用超薄OLED面板來制作柔性燈和柔性顯示器的產(chǎn)品，不過截至目前，這些產(chǎn)品還存在可靠性差和驅(qū)動電流高等問題。針對這些問題，研究人員做了相關(guān)研究，并顯著提高了量子點的光效、可靠性和顏色可調(diào)性。
先前研究人員建議的芯片方案
在這之前，對于一些便攜式消費電子產(chǎn)品所需要的柔性、輕薄和輕便需求，一些研究人員曾建議采用藍色或紫色LED芯片搭配膠體量子點膜作為柔性平面光源模組的設(shè)計。實際上，基于鈣鈦礦量子點(PQD，Perovskite Quantum Dot)的混合型LED，就具有非常高的色域潛力，非常適合用于顯示背光模組。
封裝量子點顏色轉(zhuǎn)換器和鈣鈦礦量子點的白光LED，以及具有高色域潛力的高穩(wěn)定性介孔二氧化硅納米復(fù)合材料，已被廣泛用作顯示器背光源。另外，驅(qū)動電流算法也已廣泛用于
Mini-LED顯示器，它可以用來提升顯示器色域和顯示動態(tài)范圍。
制造和封裝廣角(WA，Wide Angle)迷你發(fā)光二極管(Mini-LED)器件
在這項研究中，研究人員提出了一種搭配量子點膜的廣角Mini-LED封裝技術(shù)，可生產(chǎn)一種用于便攜式QLED顯示器的柔性超薄平面背光源，相對于其他Mini-LED封裝方案，這種方案可以顯著減少相同區(qū)域所需LED數(shù)量。
廣角Mini-LED的封裝和制造
這種廣角Mini-LED封裝的基礎(chǔ)是發(fā)光波長在450 nm左右的GaN倒裝藍色LED芯片。具體到這項研究中，這些芯片的高度、寬度和長度分別為150um、127um和228.6μm。之所以選擇GaN倒裝芯片藍色LED芯片，原因是它具有低熱阻、無杯殼、能夠承受高電流密度以及無需引線鍵合等優(yōu)勢。
具體的封裝工藝大體上分六個步驟，包括基板上涂布擴散層、基板上貼附導(dǎo)光膜、微芯片染料鍵合、側(cè)壁成型（Molding）、切割和與玻璃分離。
通過上述工藝步驟，研究人員制成了800 x 800 x 580 µm3的方形廣角Mini-LED封裝的器件。據(jù)介紹，這種方法不僅可以顯著減少所使用LED芯片數(shù)量，還賦予了整個光源超薄、柔性和高光效等性能。這些結(jié)果也表明，采用這些技術(shù)設(shè)計的廣角Mini-LED方形封裝為高端QLED 顯示應(yīng)用提供了非常適合的背光源。
量子點膜的制造
通過將市場上的紅色和綠色量子點與紫外線聚合物相結(jié)合，研究人員進一步制作了一種混合量子點膜。接著，他們使用自動刮刀涂布機，將該混合量子點膜進一步涂布在一層用作保護膜的PET薄膜上，最終形成了一種具有三明治狀結(jié)構(gòu)的量子點膜。之后，研究人員將這種具有PET/QD-PMMA/PET結(jié)構(gòu)的量子點薄暴露于365 nm紫外線下30秒以完成固化。為了制造出最終具有ODL/PET/QD-PMMA/PET/ODL結(jié)構(gòu)的成品膜，研究人員最后還需要使用刮刀涂布機將一種光學(xué)擴散層 (ODL，Optical Diffusion Layer) 涂布到PET/QD-PMMA/PET 薄膜兩側(cè)。
柔性電路板制作
研究人員在一片用環(huán)氧樹脂和玻璃纖維(FR4)制成的電路板上排列鍵合了3200顆上述封裝好的廣角Mini-LED。整個背光單元中除了最底側(cè)的電路板（含Mini-LED），上方還有上述鈣鈦礦量子點膜和棱鏡等其他光學(xué)膜材。這些部品組合在一起后，就構(gòu)成了一片超薄、平坦且均勻的面光源。這里，光學(xué)膜一層一層地疊放在另一層上，它們之間的間隙很小。
結(jié)論
通過獨特的封裝方式設(shè)計，這種廣角Mini-LED的性能得到了極大的提高。與傳統(tǒng)的Mini-LED相比，中心亮度降低到26.5%，不過光取出效率提高到96.1%。與具有相同表面積的未封裝Mini-LED相比，它可以讓發(fā)光角度更寬，照明區(qū)域更大，單位面積LED顆數(shù)更少。這些發(fā)現(xiàn)，連同104.2%NTSC的高色域，都表明未來QLED顯示器可能會使用這種背光技術(shù)并實現(xiàn)更高的色域。
（來源：CINNO）
（來源：CINNO）
