與液晶和有機(jī)LED顯示器相比，Micro LED具有高亮度、低功耗、高分辨率、高對比度等諸多優(yōu)點，并具有應(yīng)對新興產(chǎn)品應(yīng)用的潛力。然而，要實現(xiàn)全彩微型顯示（full-color display）仍然面臨一些困難，特別是高In含量的氮化銦鎵（InGaN）基紅光Micro LED受到量子局限史塔克效應(yīng)（quantum confined-Stark effect, QCSE）的影響，效率不足且存在波長位移的問題，進(jìn)而影響顯示質(zhì)量。
為了解決氮化銦鎵（InGaN）基紅光Micro LED在色彩穩(wěn)定性方面的問題，臺灣地區(qū)陽明交通大學(xué)（NYCU）郭浩中教授與鴻海研究院（HHRI）半導(dǎo)體所合作，開發(fā)了一種新型的高色純度氮化銦鎵（InGaN）基紅光Micro LED，并成功地在元件頂部導(dǎo)入了非對稱分散式布拉格反射鏡（modified distributed Bragg reflectors, DBR），以作為濾光片，有效地減輕了由QCSE現(xiàn)象所引起的波長位移問題。
該研究是基于先前與沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）研究團(tuán)隊共同開發(fā)的高效率InGaN-based紅光Micro LED基礎(chǔ)上進(jìn)行的，研究成果《High-efficiency InGaN red Micro LEDs for visible light communication》已于去年七月發(fā)表在國際頂尖光電期刊Photonics Research。全文詳見https://doi.org/10.1364/PRJ.462050。
本團(tuán)隊成功在元件頂部導(dǎo)入非對稱式分布布拉格反射器（DBR），以作為濾光片，成功減輕了由QCSE現(xiàn)象所引起的波長位移問題。在研究過程中，本團(tuán)隊進(jìn)行了三種不同DBR設(shè)計的光學(xué)特性比較，包括傳統(tǒng)的DBR和有無經(jīng)過優(yōu)化的非對稱式DBR。
通過將計算出的光譜轉(zhuǎn)換成CIE 1931色度坐標(biāo)以及8位編碼的RGB值，本團(tuán)隊能夠更加穩(wěn)定地定量評估色彩的表現(xiàn)。傳統(tǒng)的DBR會將色偏移量上升67%。這是因為光譜波紋降低了色純度，這導(dǎo)致顏色從紅色變?yōu)檠蠹t色。
圖一、 InGaN紅色Micro LED色彩坐標(biāo)
相比之下，經(jīng)過厚度優(yōu)化的非對稱式DBR能夠有效減少光譜位移的現(xiàn)象，在CIE1931的色彩坐標(biāo)中也表現(xiàn)出了42%的位移量減少，證實非對稱式DBR結(jié)構(gòu)可以有效提高色彩穩(wěn)定性，達(dá)到提高色純度之目的。CIE 1391的色彩坐標(biāo)與不同DBR結(jié)構(gòu)之色彩位移關(guān)系如圖二所示。
圖二、結(jié)合不同DBR的InGaN紅色Micro LED的CIE 1931色彩坐標(biāo)
本研究成果已于今年1月在光電期刊nanomaterials發(fā)表，標(biāo)題為《Modified Distributed Bragg Reflectors for Color Stability in InGaN Red Micro LEDs》，全文可參閱https://doi.org/10.3390/nano13040661。
陽明交大與鴻海研究院團(tuán)隊共同開發(fā)的光電技術(shù)成果，包含高效率InGaN-based紅光Micro LED、高色純度DBR設(shè)計、高頻寬黃綠光氮化鎵Micro LED元件等相關(guān)五篇研究，均成功發(fā)表于2023光電頂級會議Conference on Lasers and Electro-Optics（CLEO），此會議由電機(jī)電子工程師學(xué)會（IEEE）、美國物理學(xué)會（APS）及美國光學(xué)學(xué)會（OSA）共同主辦，是全球光電領(lǐng)域最重要的國際盛會之一。（來源：鴻海研究院）
