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鸿海携手阳明交大等开发高色纯度InGaN红光Micro LED

字体变大  字体变小 发布日期:2023-03-14  浏览次数:2221
核心提示:为了解决氮化铟镓(InGaN)基红光Micro LED在色彩稳定性方面的问题,台湾地区阳明交通大学(NYCU)郭浩中教授与鸿海研究院(HHRI)半导体所合作,开发了一种新型的高色纯度氮化铟镓(InGaN)基红光Micro LED,并成功地在元件顶部导入了非对称分散式布拉格反射镜(modified distributed Bragg reflectors, DBR),以作为滤光片,有效地减轻了由QCSE现象所引起的波长位移问题。
显示技术在我们的生活中扮演着重要角色,广泛应用于智能手机、平板电脑、桌面显示器、电视、车载显示、户外广告牌、数据投影仪和增强现实/虚拟现实设备等。

与液晶和有机LED显示器相比,Micro LED具有高亮度、低功耗、高分辨率、高对比度等诸多优点,并具有应对新兴产品应用的潜力。然而,要实现全彩微型显示(full-color display)仍然面临一些困难,特别是高In含量的氮化铟镓(InGaN)基红光Micro LED受到量子局限史塔克效应(quantum confined-Stark effect, QCSE)的影响,效率不足且存在波长位移的问题,进而影响显示质量。

为了解决氮化铟镓(InGaN)基红光Micro LED在色彩稳定性方面的问题,台湾地区阳明交通大学(NYCU)郭浩中教授与鸿海研究院(HHRI)半导体所合作,开发了一种新型的高色纯度氮化铟镓(InGaN)基红光Micro LED,并成功地在元件顶部导入了非对称分散式布拉格反射镜(modified distributed Bragg reflectors, DBR),以作为滤光片,有效地减轻了由QCSE现象所引起的波长位移问题。

该研究是基于先前与沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)研究团队共同开发的高效率InGaN-based红光Micro LED基础上进行的,研究成果《High-efficiency InGaN red Micro LEDs for visible light communication》已于去年七月发表在国际顶尖光电期刊Photonics Research。全文详见https://doi.org/10.1364/PRJ.462050。

本团队成功在元件顶部导入非对称式分布布拉格反射器(DBR),以作为滤光片,成功减轻了由QCSE现象所引起的波长位移问题。在研究过程中,本团队进行了三种不同DBR设计的光学特性比较,包括传统的DBR和有无经过优化的非对称式DBR。

通过将计算出的光谱转换成CIE 1931色度坐标以及8位编码的RGB值,本团队能够更加稳定地定量评估色彩的表现。传统的DBR会将色偏移量上升67%。这是因为光谱波纹降低了色纯度,这导致颜色从红色变为洋红色。

图一、 InGaN红色Micro LED色彩坐标

相比之下,经过厚度优化的非对称式DBR能够有效减少光谱位移的现象,在CIE1931的色彩坐标中也表现出了42%的位移量减少,证实非对称式DBR结构可以有效提高色彩稳定性,达到提高色纯度之目的。CIE 1391的色彩坐标与不同DBR结构之色彩位移关系如图二所示。

图二、结合不同DBR的InGaN红色Micro LED的CIE 1931色彩坐标

本研究成果已于今年1月在光电期刊nanomaterials发表,标题为《Modified Distributed Bragg Reflectors for Color Stability in InGaN Red Micro LEDs》,全文可参阅https://doi.org/10.3390/nano13040661。

阳明交大与鸿海研究院团队共同开发的光电技术成果,包含高效率InGaN-based红光Micro LED、高色纯度DBR设计、高频宽黄绿光氮化镓Micro LED元件等相关五篇研究,均成功发表于2023光电顶级会议Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO),此会议由电机电子工程师学会(IEEE)、美国物理学会(APS)及美国光学学会(OSA)共同主办,是全球光电领域最重要的国际盛会之一。(来源:鸿海研究院)

 
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