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韓大學聯合開發出量子棒高效率偏光LED,亮度和壽命提高一倍以上

2021-09-01
來源: CINNO Research
關鍵詞: LED技術 偏光LED

  CINNO Research產業資訊,釜山大學和首爾國立大學的聯合研究小組開發出了將顯示器亮度和使用壽命提高一倍以上的突破性技術。通過對納米級半導體材料量子棒(QR)進行整列,成功開發出了高效率的偏光LED。不僅提高了顯示性能,還有望通過去除偏光片降低工程成本,對商業化的期待很大。

  釜山大學8月24日公告稱,電氣工學系教授盧正均(照片)與首爾大學半導體共同研究所李承鉉博士通過共同研究,通過量子棒整列成功開發出高效率偏光LED技術。 相關研究論文發表在納米技術領域的國際名學術雜志《Small》8月12日版上。因研究的優秀性而被選為封面論文。論文標題是“通過LB技術制作的高性能量子棒發光二極管和偏光電致發光”( Polarized Electroluminescence Emission in High-Performance Quantum Rod Light-Emitting Diodes via the Langmuir-Blodgett Technique) 這項研究由韓國研究基金會的中堅研究、優秀新進展研究、基礎研究室和創意與挑戰研究提供支持。 “量子棒”是一種半導體材料,直徑為數納米(10億分之一米),長度為幾十納米。該材料具有能夠發出線偏光的優點,作為新一代顯示材料備受關注。

  目前商用化的LCD和OLED顯示器使用無偏光作為光源。由于在顯示面板中必須使用偏光片,因此整體效率降低一半以下。 光是電場和磁場結合的電磁波,具有波動性。普通的光在前進方向和垂直方向振動。如果光僅沿特定方向振動,則稱為“偏光”。偏光片僅通過在特定方向振動的光,起到光過濾的作用,用于使無偏光的普通光轉化為偏光。

  常用的LCD顯示屏利用偏光片的驅動原理,需要兩張偏光片。對于OLED顯示器因為采用自發光的原理,原則上不需要偏光片,僅使用一張偏光片來減少來自外部的光的反射,以提高可視性。

  由于偏光片具有僅通過特定光成分的性質,LCD 背光、OLED 產生的 50% 以上的光通過偏光片后會丟失。因此,整體效率將降低一半以下,并且顯示器必須提升雙倍亮度才可以補償丟失的光。因此,造成顯示器的壽命縮短,功耗增加。 這些問題可以通過使用線偏光LED 作為顯示光源來解決。

  由于沒有由于偏光片而丟失的光,因此無需將顯示器打開得更亮,顯示屏的功耗將降低一半以下,驅動壽命將增加一倍以上。由于去除偏光片,工程成本也可以降低。由于這種優勢,在基于量子棒的偏光LED開發中進行了各種嘗試,但由于低縱橫比的問題給量子棒的整列帶來了巨大的挑戰。

  為了利用整列的薄膜制造偏光LED,必須形成高密度的單層量子棒薄膜,而不會損壞下層。但是,現有的整列方法很容易損壞下層,需要進一步處理,因此不適合生產高效率偏光 LED。

  因此,迄今報告的基于量子棒的偏光LED的效率低至0.5%左右。這遠遠低于理論上最大的外部量子效率20%,是商業化的絆腳石。

  為了解決這些問題,研究人員引進了LB技術,將量子棒進行高密度整列。LB技術是一種將納米粒子浮在液體表面并調節表面壓力的方法,以將薄膜轉移到所需的基材上。

  研究人員使用這種方法將量子棒以高整列度排列,而不會損壞下層,并用它來制造量子棒LED。最終,成功制造出了高效率偏光 LED,其效率達到 10.3%,是現有基于量子棒的偏光 LED 最高性能的0.5% 的 20 倍以上。

  領導這項研究的釜山大學電氣工學系教授盧正均表示:“通過此次研究為停滯不前的量子棒為基礎的線偏光光源的開發提供了彈性”,并稱 “高效率線偏光光源是將現有顯示器亮度和壽命提高2倍以上,降低工程成本的劃時代技術,有望成為今后保證韓國持續成為顯示最強國地位的原創技術。”




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