鸿海携手阳明交大等开发高色纯度InGaN红光Micro LED

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