美科學家開發出新興微型無機LED技術,LED可縮小至顯示像素

最近,美國科學家開發出一種將無機LED微型化的技術,縮小後的LED甚至能夠用來作為顯示器中的像素。此技術可以讓這些微小的光源更容易大面積地鑲嵌製作於玻璃、塑料或橡膠基板等材料上,因此可能會使用在計算機屏幕及可彎曲式顯示器等經濟且環保的應用上。

據瞭解,常見的LED是由無機材料製成,底層是提供電子的n-type半導體,頂層的p-type半導體層則提供空穴,在適當的外加電壓下,電子與空穴會復合而放出光子。藍光及綠光LED分別是由氮化鎵及氮化銦鎵所構成,紅光LED則是由磷化鋁銦鎵所構成。無機LED具有高亮度、穩定、壽命長等優點,但製作卻很費工,通常是在基板上生長一層層的半導體薄層,切割成數千管芯,再將管芯鑲嵌在各應用產品中。以目前製程製作出來管芯尺寸皆超過200μm,對許多顯示器來說太大了。

若以微型化無機LED製作出顯示器是項艱難的挑戰,但伊利諾大學的John Rogers等人辦到了。他們在砷化鎵基板上製作紅光LED結構,並沉積一層砷化鋁,然後利用光刻技術選擇性移除砷化鋁,在基板上蝕刻出許多排列整齊、大小約50μm的方塊,再以氫氟酸去除砷化鋁層,在砷化鎵基板上形成LED陣列。研究人員由砷化鎵基板取下LED陣列,並置於已預製金屬電極的玻璃、塑料或橡膠基板,再以光刻技術加上第二組電極,就大功告成了。該團隊的目標是利用微型LED製作顯示器所需要的像素陣列,而不只是當背光源使用。雖然目前這項技術只製作出紅光顯示器,但Rogers計劃製作出微型藍光及綠光LED,以達成全彩顯示。另一項有潛力的應用是白光照明,目前正由CoolEdge公司發展。該團隊也致力於發展可撓式紅外光或UV發光裝置,期望能應用於生物醫學上。

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