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    鴻海攜手陽明交大等開發高色純度InGaN紅光Micro LED

    字體變大  字體變小 發布日期:2023-03-14  瀏覽次數:2100
    核心提示:為了解決氮化銦鎵(InGaN)基紅光Micro LED在色彩穩定性方面的問題,臺灣地區陽明交通大學(NYCU)郭浩中教授與鴻海研究院(HHRI)半導體所合作,開發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現象所引起的波長位移問題。
    顯示技術在我們的生活中扮演著重要角色,廣泛應用于智能手機、平板電腦、桌面顯示器、電視、車載顯示、戶外廣告牌、數據投影儀和增強現實/虛擬現實設備等。

    與液晶和有機LED顯示器相比,Micro LED具有高亮度、低功耗、高分辨率、高對比度等諸多優點,并具有應對新興產品應用的潛力。然而,要實現全彩微型顯示(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(quantum confined-Stark effect, QCSE)的影響,效率不足且存在波長位移的問題,進而影響顯示質量。

    為了解決氮化銦鎵(InGaN)基紅光Micro LED在色彩穩定性方面的問題,臺灣地區陽明交通大學(NYCU)郭浩中教授與鴻海研究院(HHRI)半導體所合作,開發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(KAUST)研究團隊共同開發的高效率InGaN-based紅光Micro LED基礎上進行的,研究成果《High-efficiency InGaN red Micro LEDs for visible light communication》已于去年七月發表在國際頂尖光電期刊Photonics Research。全文詳見https://doi.org/10.1364/PRJ.462050。

    本團隊成功在元件頂部導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現象所引起的波長位移問題。在研究過程中,本團隊進行了三種不同DBR設計的光學特性比較,包括傳統的DBR和有無經過優化的非對稱式DBR。

    通過將計算出的光譜轉換成CIE 1931色度坐標以及8位編碼的RGB值,本團隊能夠更加穩定地定量評估色彩的表現。傳統的DBR會將色偏移量上升67%。這是因為光譜波紋降低了色純度,這導致顏色從紅色變為洋紅色。

    圖一、 InGaN紅色Micro LED色彩坐標

    相比之下,經過厚度優化的非對稱式DBR能夠有效減少光譜位移的現象,在CIE1931的色彩坐標中也表現出了42%的位移量減少,證實非對稱式DBR結構可以有效提高色彩穩定性,達到提高色純度之目的。CIE 1391的色彩坐標與不同DBR結構之色彩位移關系如圖二所示。

    圖二、結合不同DBR的InGaN紅色Micro LED的CIE 1931色彩坐標

    本研究成果已于今年1月在光電期刊nanomaterials發表,標題為《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隊共同開發的光電技術成果,包含高效率InGaN-based紅光Micro LED、高色純度DBR設計、高頻寬黃綠光氮化鎵Micro LED元件等相關五篇研究,均成功發表于2023光電頂級會議Conference on Lasers and Electro-Optics(CLEO),此會議由電機電子工程師學會(IEEE)、美國物理學會(APS)及美國光學學會(OSA)共同主辦,是全球光電領域最重要的國際盛會之一。(來源:鴻海研究院)

     
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