闽都创新实验室在全彩Micro-LED显示器的光提取效率增强及全向色彩偏移抑制研究工作

        微型发光二极管（Micro-LED）因其发光效率高、显色性好、响应时间快、使用寿命长、峰值亮度高而被广泛认为是最有发展前景的显示器件之一。迄今为止，Micro-LED已在许多高端显示应用中显示出其潜力，包括可穿戴设备、智能手机、AR/VR、微型投影仪和超高分辨率电视。 
        目前有两种主流的方法用于实现彩色Micro-LED显示器，即颜色转换层和三基色芯片阵列。与颜色转换方法相比，将红、绿、蓝三基色Micro-LED芯片重新排列成阵列是更为直接的方法，该方法采用巨量转移技术将三基色芯片依次转移到驱动器基板上来制造全色像素阵列。随着Micro-LED芯片尺寸的缩小，侧壁发射的比重逐渐增加，在提高Micro-LED芯片的光提取效率的同时也带来了一些新的问题。一方面，侧壁发射的增加会使得Micro-LED的空间光强分布严重偏离毫米级别LED所遵循的朗伯余弦分布规律，使得其亮度会随着观测角度而改变。而这种亮度的改变不是等比例的，从而造成了红色Micro-LED与蓝色/绿色Micro-LED空间光强分布的不匹配，导致Micro-LED阵列的颜色会随着观测角度进行偏移的现象；另一方面，目前主流的蓝色/绿色Micro-LED和红色Micro-LED的叠层材料与结构的差异，进一步加剧了彩色Micro-LED显示器的色彩随着角度而偏移的现象。 
        闽都创新实验室陈恩果团队提出了一种基于反射型倾斜侧壁和底部图案化反射阵列的Micro-LED芯片结构来抑制全彩化Micro-LED阵列的角度颜色偏移（图1）。通过参数优化，将红色、绿色和蓝色Micro-LED的出光分布校正为朗伯分布，有效抑制了彩色Micro-LED阵列的角度色彩偏移，同时还有效提高了芯片的光提取效率（图2）。

图1 Micro芯片结构设计图

图2 参数优化后彩色Micro-LED的角度色彩偏移

        该研究为彩色Micro-LED显示器角度颜色偏移的抑制提供了一种新思路,也为进一步实现具有更好色彩表现的高性能Micro-LED显示器提供了一定的参考。该工作目前已在《Optics Letters》期刊上发表（图3）。

图3 论文页面

        文章链接：https://doi.org/10.1364/OL.486014

（陈恩果研发团队供稿）