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06-06
电子科技大学发布全球首款全硅微显示MicroLED 电子薄膜与集成器件国家重点实验室（大学）近日，中国电子科学技术研究院正式发布全球首款CMOS单片集成全硅微显示芯片。
实验室硅光子研发团队依托“中国电子科技大学-电子科大”共建的核心电子材料与器件协同创新中心开展校企合作，成功研发出全球首个全硅微芯片器件“基于硅材料的自发光”。
显示了芯片的示例。
这项工作的“初衷”是创新性地完全规避硅材料能带结构（间接带隙）的天然缺陷，利用PN结反向偏压获得类似“轫致辐射”的发光，然后引入与标准硅IC（即Si-CMOS）工艺完全兼容的MOS结构，大大提高了发光强度。
这个“原创概念”于今年5月发表在Compound Semiconductor英文版上，标题为《Another Step Towards Silicon Optoelectronic Integration》。
这个研发团队致力于全硅光电集成，并持续发扬这一“原创理念”。
不仅追求“能发光”，更强调“能用”，服务于中国微电子产业。
他们最近成功实现了利用这种发光管作为像素单元的“全硅微显示”阵列；这款新型MicroLED显示芯片的诞生颠覆了传统思维，有望在既定领域彻底取代LCD和OLED。
换句话说，与LCD或OLED不同的是，该样品不需要大面积的基板进行光刻或蒸镀，所有制备过程都可以使用Si-CMOS工艺完成。
像素单元的实现非常简单，硅材料保证了较低的成本、清晰的显示和稳定的转换。
这使得全硅微显示MicroLED几乎成为一种完美的、全新的、颠覆性的跨代显示技术。
通过进行阵列后端驱动电路的设计并实现电路与发光阵列的单片集成，在10个芯片面积上完成了像素单元的大规模矩阵（×）排列×10mm2，调制口的设计大大加强。
单位面积光通量和像素阵列整体发光均匀性，光强提升≧.2%，驱动电压降低≧67%，成功实现“多光少热”的目标”。
针对微显示器对低功耗和高帧率的迫切需求，该芯片设计了半有源寻址驱动电路。
图像显示帧率达到≧fps，有效减弱像素间串扰的负面影响；为了解决普通封装无法提供足够的接口引出控制线的问题，在芯片集成过程中，专门设计并嵌入了可变可控的数字接口模块。
只需3根信号线即可保证主机到芯片的数据高速传输。
。
无需对驱动电路和接口电路模块进行额外的工艺调整和后处理即可匹配芯片中心的像素阵列，降低了芯片设计和制造的成本，体现了向低成本、高品质全硅材料。
微显示技术的开创性概念。
芯片样品（封装后）的显示图像可以在“I-Love-China-China”四个字之间切换。
延伸阅读：1.吴科军，黄兴发，徐凯凯等，“发光窗口对MOS结构硅LED电光性能的影响”，《发光学报》，第41卷，第7期，2.K Wu、Q. Luo、K. Xu 等人，“采用标准 0.18μm CMOS 技术的高效热载流子电致发光的全硅微显示器”，IEEE Electron Device Lett.，第 42 卷，第 1 期。
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