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(yōu)點，并具有應對新興產品應用的潛力。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（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(wěn)定性方面的問題，臺灣地區(qū)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(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（KAUST）研究團隊共同開發(fā)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(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(xiàn)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(tǒng)的DBR和有無經過優(yōu)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(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，這導致顏色從紅色變?yōu)檠蠹t色。

圖一、 InGaN紅色Micro LED色彩坐標

相比之下，經過厚度優(yōu)化的非對稱式DBR能夠有效減少光譜位移的現(xiàn)象，在CIE1931的色彩坐標中也表現(xiàn)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(wěn)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(fā)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(fā)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(fā)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）