閩都創新實驗室在全彩Micro-LED顯示器的光提取效率增強及全向色彩偏移抑制研究工作

時間:2023-05-06 字體【 | |

        微型發光二極管(Micro-LED)因其發光效率高、顯色性好、響應時間快、使用壽命長、峰值亮度高而被廣泛認為是最有發展前景的顯示器件之一。迄今為止,Micro-LED已在許多高端顯示應用中顯示出其潛力,包括可穿戴設備、智能手機、AR/VR、微型投影儀和超高分辨率電視。 
        目前有兩種主流的方法用于實現彩色Micro-LED顯示器,即顏色轉換層和三基色芯片陣列。與顏色轉換方法相比,將紅、綠、藍三基色Micro-LED芯片重新排列成陣列是更為直接的方法,該方法采用巨量轉移技術將三基色芯片依次轉移到驅動器基板上來制造全色像素陣列。隨著Micro-LED芯片尺寸的縮小,側壁發射的比重逐漸增加,在提高Micro-LED芯片的光提取效率的同時也帶來了一些新的問題。一方面,側壁發射的增加會使得Micro-LED的空間光強分布嚴重偏離毫米級別LED所遵循的朗伯余弦分布規律,使得其亮度會隨著觀測角度而改變。而這種亮度的改變不是等比例的,從而造成了紅色Micro-LED與藍色/綠色Micro-LED空間光強分布的不匹配,導致Micro-LED陣列的顏色會隨著觀測角度進行偏移的現象;另一方面,目前主流的藍色/綠色Micro-LED和紅色Micro-LED的疊層材料與結構的差異,進一步加劇了彩色Micro-LED顯示器的色彩隨著角度而偏移的現象。 
        閩都創新實驗室陳恩果團隊提出了一種基于反射型傾斜側壁和底部圖案化反射陣列的Micro-LED芯片結構來抑制全彩化Micro-LED陣列的角度顏色偏移(圖1)。通過參數優化,將紅色、綠色和藍色Micro-LED的出光分布校正為朗伯分布,有效抑制了彩色Micro-LED陣列的角度色彩偏移,同時還有效提高了芯片的光提取效率(圖2)。

圖1 Micro芯片結構設計圖

圖2 參數優化后彩色Micro-LED的角度色彩偏移


        該研究為彩色Micro-LED顯示器角度顏色偏移的抑制提供了一種新思路,也為進一步實現具有更好色彩表現的高性能Micro-LED顯示器提供了一定的參考。該工作目前已在《Optics Letters》期刊上發表(圖3)。

圖3 論文頁面


        文章鏈接:https://doi.org/10.1364/OL.486014


(陳恩果研發團隊供稿)

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