芯元基高效纯红光量子点芯片达成，QD-Mini LED 即将产业化

基于传统色转换LED器件，色域限制在约90%NTSC以内，显示效果已经难以进一步地突破。采用量子点等新型发光材料所制成的LED器件，通过色转换过程可实现红、蓝及绿波段较窄的发射半波宽（＜20 nm），色域可以超过120%NTSC，被视为下一代最有潜力的显示技术之 一。但是，目前量子点LED器件仍缺乏有效封装设计，在色转换结构及芯片集成方面仍普遍沿用传统封装结构，因此，限制了器件发光效率与稳定性的提升。

2023年7月5日，上海芯元基半导体采用化学剥离GaN技术，通过特殊设计的光学反射层及量子点色转换技术，实现了高良率、高效纯红光倒装结构和正装结构的量子点MiniLED芯片。该项重大技术的突破将有效降低红光芯片的成本，提高产品的性价比，或将全面提速量子点显示技术的商业化进程。

   

 

 

  

 

 

Figure 1: Structural schematic diagram

倒装结构量子点芯片技术方面，芯元基将剥离后的GaN芯片的出光面，用量子点胶水贴合到已经加工好的特殊光学反射层基板上，该光学反射层，对激发光源的波长具有高反射率，对量子点发光的波段具有非常高的透光率，以此来实现红光量子点更好激发，实现了红光量子点厚度小于１微米的情况下，量子点完全激发后，红光芯片无漏蓝光等现象。量子点芯片加工过程中，我们采用标准的半导体制程，结合光罩对准方法，在像素的侧壁做有高密度的介质层，实现量子点的完全密封，解决量子点在可靠度方面的顾虑。

 

 

Figure 2: Optical Reflection Layer Design

产品的特性曲线如下：（芯片尺寸：2*4mil/50*100um）特性曲线：

 

 

 

Forward Voltage Vs Forward current

 

 

 

Forward current Vs Relative Luminous Intensity

 

 

Forward current Vs Dominant Wavelength

产品的发光情况及良率如下表：表一：发光测试情况及良率：

 

 

 

 

 

 

Schematic diagram of chip illumination

Flip-chip quantum dot MiniLED－Front illuminated image

Flip-chip quantum dot MiniLED －black illuminated image

 

 

 

 

 

 

Spectral distribution: no blue peak

Chip leakage distribution: IR<0.1uA, yield greater than 97%

chip voltage distribution: 3.1-3.2V@5mA

后续，芯元基半导体将以此技术为基础，进一步开发与量子点色转换层相关显示器件技术，以达到未来高分辨率显示系统的实际需求。基于该量子点技术方案，芯元基半导体正在为国际知名机构开发尺寸小于0.2mm*0.2mm的量子点MIP器件。

芯元基的量子点MIP技术，在GaN晶圆的每个子像素的侧壁均做有金属电极结构，这种结构除了有利于像素的共阴极设计外，也可以更好的解决独立子像素间的光串扰问题,在RGB量子点模板上（QDCC），采用特定结构设计的光学反射镜，实现红光、绿光的高效激发。所有的制程均采用标准的晶圆加工工艺，不需要巨量转移工艺，直接将晶圆芯片和QDCC模板键合，可更容易降低MIP的产业成本的同时，实现高可靠性的像素单元。