Industriële fabricage
Industrieel internet der dingen | Industriële materialen | Onderhoud en reparatie van apparatuur | Industriële programmering |
home  MfgRobots >> Industriële fabricage >  >> Industrial materials >> Nanomaterialen

Hoogreflecterende dunnefilmoptimalisatie voor micro-LED's met volledige hoek

Abstract

Displays die zijn samengesteld uit micro-light-emitting diodes (micro-LED's) worden beschouwd als veelbelovende zelflichtende schermen van de volgende generatie en hebben voordelen zoals een hoog contrast, hoge helderheid en hoge kleurzuiverheid. De luminescentie van zo'n display is vergelijkbaar met die van een Lambertiaanse lichtbron. Door de vermindering van het lichtbrongebied zijn traditionele secundaire optische lenzen echter niet geschikt voor het aanpassen van de lichtveldtypen van micro-LED's en veroorzaken problemen die de toepassingsgebieden beperken. Deze studie presenteert de primaire optische ontwerpen van diëlektrische en metaalfilms om sterk reflecterende dunnefilmcoatings te vormen met lage absorptie op de lichtemitterende oppervlakken van micro-LED's om de lichtverdeling te optimaliseren en volledige hoekgebruik te bereiken. Gebaseerd op experimentele resultaten met het prototype, die lage spanningsvariaties en lage optische verliezen hebben behouden en de volledige breedte op half maximum (FWHM) hebben verkregen, is de lichtverdeling verbeterd tot 165° en terwijl de centrumintensiteit is teruggebracht tot 63 % van de oorspronkelijke waarde. Daarom worden in dit werk micro-LED's met een volledige hoek met een sterk reflecterende dunne-filmcoating gerealiseerd. Micro-LED's met volledige hoek bieden voordelen wanneer ze worden toegepast op commerciële reclamedisplays of vlakke lichtbronmodules die brede kijkhoeken vereisen.

Inleiding

Beeldschermen zijn een onmisbaar onderdeel van het menselijk leven geworden, waaronder smartphones, computerschermen, televisie (tv) en commerciële reclameschermen, enkele voorbeelden van de meest gebruikte weergavetechnologieën. De huidige mainstream displaytechnologieën omvatten liquid crystal displays (LCD's), organische light-emitting diodes (OLED's) en micro-sized light-emitting diodes (micro-LED's) [1,2,3]. LCD's hebben voordelen zoals een lange levensduur, lage prijs en volwassen technologie [4,5,6]; de algehele lichtopbrengst van grote LCD's met direct verlichte achtergrondverlichting is echter nog steeds laag en hun structuur is complex, wat het moeilijk maakt om de totale dikte te verminderen [7,8,9].

OLED's hebben de voordelen van zelfluminescentie wanneer ze worden toegepast op schermen, klein formaat, hoge flexibiliteit, hoog contrast en breed kleurengamma [10,11,12]; om het probleem van slechte kleurzuiverheid veroorzaakt door vermenging van de rode, groene en blauwe subpixels bij het uitzenden van licht op te lossen, is het echter noodzakelijk om complexe en fijne metalen maskers te gebruiken, die ook de resolutie en helderheid van OLED-schermen beperken omdat ze hun algehele levensduur verkorten vanwege de kenmerken van de interne organische materialen [13,14,15].

Micro-LED's hebben de voordelen van een hoge helderheid, een lange levensduur en een hoog rendement, naast de voordelen van LCD's en OLED's [16,17,18]. Micro-LED-displays zijn zelflichtgevend en gebruiken extreem kleine micro-LED-chips als puntlichtbronnen, waardoor ze voordelen bieden van een hoge lichtopbrengst, een lange levensduur, een hoge kleurzuiverheid, een hoog contrast en een hoge chemische stabiliteit [19,20,21]; dergelijke displays hebben echter nog steeds uitdagingen, zoals krimp van de micro-LED's en een relatief hoge substraatnauwkeurigheid van de apparatuur, waardoor problemen ontstaan ​​met de overdrachtstechnologie van een groot aantal micro-LED's [22,23,24].

Naast de moeilijkheden met het fabricageproces, wanneer micro-LED's als lichtbronnen worden gebruikt, hebben de weergegeven lichtveldpatronen Lambertiaanse kenmerken, wat problemen veroorzaakt zoals beperkte kijkhoeken wanneer ze worden toegepast op commerciële reclamedisplays [25]. Het vergroten van de lichtuitstralende hoeken van micro-LED's vergroot dus niet alleen de kijkhoeken van schermen, maar vermindert ook hun aantal en dikte wanneer ze worden gebruikt als achtergrondverlichting van LCD's. Tot nu toe is er nog steeds een gebrek aan onderzoek naar het optimaliseren van de lichtuitstralende hoeken van micro-LED's, dus het verbeteren van dit studiegebied zal naar verwachting gunstig zijn [26,27,28]. In de afgelopen jaren hebben wetenschappers optische ontwerpen voorgesteld om de lichtuitstralende hoeken te optimaliseren. Spägele et al. voorgestelde supercelmetasurfaces (SCMS) die de koppeling tussen aangrenzende atomen in de supercel gebruiken om groothoekeffecten te bereiken; Estachri et al. stelde het ontwerp voor van een zeer efficiënt teruggereflecteerd zichtbaar lichtgradiëntmeta-oppervlak bestaande uit TiOx-nanodraden om brede hoeken te bereiken; Deng et al. stelde dunne metalen nanoroosters voor met rechthoekige groeven om meta-oppervlakken te construeren om de lichtuittreehoeken te vergroten [29,30,31]. Qiu et al. stelde Au nanomesh-structuren voor met ongeordende dubbele openingen als een nieuw type transparante geleidende film om een ​​brede kijkhoek te bereiken; Liu et al. stelde voor om grafeen te gebruiken als een transparante geleidende film vanwege de voordelen van optische anisotropie en hoge lichttransmissie in invallende gebieden met een grote hoek; bovendien, voor infrarood-LED's, Lee et al. bestudeerde de ontwikkeling van dunne films van titanium-indium-tinoxide (TITO) voor nabij-infrarode lichtemitterende diodes (NIR-LED's) bij lage temperatuur door 2-nm dikke Ti-barrières tussen de bovenste lagen van de NIR-LED's in te voegen en ITO om groothoekeffecten [32,33,34] te bereiken.

Onderzoek met betrekking tot het moduleren van de lichtverdelingen met behulp van secundaire optische elementen is ook gerapporteerd. Rennen et al. ontwierp een nieuwe vrije-vorm oppervlaktelens waarvan het binnenoppervlak een cilinder is en het buitenoppervlak een vrijgevormd oppervlak is om de lichtuitstralende hoeken te optimaliseren; Lin et al. stelde een cartesiaanse candela-gedistribueerde vrije-vorm lensarray voor om de lay-out van de LED-lensarray te optimaliseren om brede hoeken te bereiken [35, 36]. Daarnaast omvat onderzoek naar modulatie van de lichtvorm voor Chip Scale Package-Light-emitting diode (CSP LED's) het veranderen van de traditionele verpakkingsstructuren en optimalisatie van de lichtverdeling voor platte lichtbronnen [37, 38].

Verschillende onderzoekers hebben ook verschillende LED-substraatontwerpen overwogen om de lichtveldpatronen te veranderen. Lai et al. een nat etsproces met zwavelzuur gebruikt om een ​​driehoekig piramidepatroon te vormen op c-vlak saffiersubstraten om hogere lichtextractie-efficiënties te bereiken en de lichthoeken te vergroten; Lan et al. stelde een patroon van saffiersubstraat (PSS) voor in combinatie met verpakte omgekeerde trapeziumvormige flip-chip micro-LED's die sterke pieken en grote lichthoeken vertonen; Zhang et al. bestudeerde flip-chip diep-ultraviolette LED's met nano-patroon saffiersubstraat (NPSS) -structuren om aan te tonen dat de NPSS-structuur brede hoeken kan bereiken en de efficiëntie van lichtextractie kan verbeteren [39,40,41]. Aan optische modules zijn ook optische componenten toegevoegd om de lichtverdelingen te moduleren. Wang et al. stelde een compacte high-directionele backlight-module voor in combinatie met een gestreepte diffuse reflector om licht door een compacte lichtgeleidingsplaat te verspreiden en brede kijkhoeken te realiseren; Li et al. ontwierp een kwartgolfplaat van een multi-twist retarder om achromatische aberratie-effecten en brede kijkhoeken te bereiken [42, 43].

Om een ​​brede kijkhoek te bereiken, moet het LCD-scherm een ​​ontwerp hebben dat past bij een groothoek-achtergrondverlichting en vloeibaar-kristalmateriaal. In dit proces zijn er problemen van laterale lichtlekkage en kleurverschuiving. Met drie groepen directionele achtergrondverlichting en een snel schakelend LCD-paneel, wordt een tijdgemultiplext lichtvelddisplay met een 120-graden brede kijkhoek gedemonstreerd [44].

Dus in eerder onderzoek naar het verbeteren van de lichtuitstralende hoeken ontbreekt relevant onderzoek naar het ontwerp van optische films op micro-LED's-chips om de lichtuitstralende hoeken te vergroten. Omdat de afmetingen van micro-LED's de laatste tijd sterk zijn verkleind, is het onmogelijk om de lichtveldtypen aan te passen met secundaire optische lenzen zoals bij traditionele LED's. Eerdere studies hebben ook voorgesteld om de lichtveldtypen aan te passen met metaalfilms; metalen hebben een uitstekende reflectiviteit onder verschillende hoeken, maar de materialen hebben hoge lichtabsorptiecoëfficiënten die de efficiëntie van de lichtopbrengst verminderen. De reflectiviteit van diëlektrische materialen onder verschillende hoeken is niet relatief beter dan die van metalen, maar de materialen zelf hebben lage lichtabsorptiecoëfficiënten. Dit document stelt een primair optisch ontwerp voor diëlektrische en metaalfilms voor om dunne films met een lage absorptie en hoge reflectie te verkrijgen die op de oppervlakken van micro-LED's worden afgezet en een volledige lichtverdeling over de hele hoek te bereiken, terwijl rekening wordt gehouden met de efficiëntie van de lichtopbrengst en het volledige licht. emissies van de micro-LED's. Micro-LED's met volledige hoek bieden voordelen wanneer ze worden toegepast op commerciële reclamedisplays of vlakke lichtbronmodules die brede kijkhoeken vereisen.

Materialen en methoden

Micro-LED's chipformaten en lichtveldtypes

De afmetingen van de micro-LED's die in dit onderzoek zijn gebruikt op basis van lengte L c , breedte B c , en hoogte H c zijn respectievelijk 150 µm, 85 µm en 85 µm. De lichtverdelingscurve van de kale chip wordt getoond in Fig. 1. De intensiteit van het middelpunt in de normale richting I C is 92%, de piekhoek I piek is 15°, en de berekeningsmethode voor de intensiteit van het middelpunt wordt uitgedrukt door Vgl. (1). Uit de lichtverdelingscurve blijkt dat micro-LED's vergelijkbare Lambertiaanse lichttypes hebben, met een volledige breedte op half maximum (FWHM) van 135°; daarom is het vergroten van de lichtuitstralende hoeken om volledige hoekluminescentie te verkrijgen zonder de secundaire optische lens de belangrijkste focus van het onderzoek in dit werk.

$$\frac{{I_{{{\text{C}} }} \,\left( {{\text{Center}}\,{\text{light}}\,{\text{intensity}}} \right)}}{{I_{{{\text{peak}}}} \,\left( {{\text{Peak}}\,{\text{angle}}\,{\text{intensiteit}} } \right)}} \times 100\%$$ (1)

Micro-LED's chip lichtverdelingscurve

Van de bovengenoemde parameters helpen een lage centrale lichtintensiteit en een grotere pieklichthoek de uniformiteit en kijkhoek te verbeteren [45]. Deze studie presenteert het ontwerp van een sterk reflecterende dunne-film (HRTF)-laag op het oppervlak van de micro-LEDs-chip, die een diëlektrische film bevat die is gemaakt van TiO2 /SiO2 gestapelde diëlektrische materialen en een metaalfilm gemaakt van Al. De structuur van de micro-LED's en het lichtpad erdoorheen worden getoond in Fig. 2. Het licht komt naar buiten door de laag met meerdere kwantumputten (MQW's) en wordt gedeeltelijk gereflecteerd door de HRTF. Daarna komt het licht uit de zijwand van de Al2 O3 laag, met een grotere lichtuittreehoek van de micro-LED's om een ​​volledige lichtuittreding te realiseren.

Het lichtpad binnen de full-angle micro-LED's met HRTF-coating

Materialen van de HRTF

De keuze van de materialen die in de optische film worden gebruikt, is cruciaal om de gewenste eigenschappen te bereiken. Ten eerste moet het materiaal een lage uitdovingscoëfficiënt hebben in de vereiste golflengteband om vermindering van de lichtextractie-efficiëntie als gevolg van grote absorptie te voorkomen; dan moet rekening worden gehouden met de hechting, fysieke en chemische stabiliteit van het materiaal en de lichttransmissie. Het diëlektrische materiaal TiO2 /SiO2 heeft uitstekende eigenschappen voor deze eigenschappen in de zichtbare lichtband. Al heeft een relatief hoge extinctiecoëfficiënt, maar de reflectiviteit ervan kan niet gemakkelijk worden verminderd met toenemende invalshoeken; het is echter bestand tegen hoge lichtintensiteiten. Op basis van de bovenstaande kenmerken is het materiaal met hoge brekingsindex (H ) TiO2 en materiaal met een lage brekingsindex (L ) SiO2 worden gebruikt voor de diëlektrische film en Al wordt gebruikt voor de metaalfilm, met Al2 O3 als het substraat voor het optische dunnefilmontwerp. De brekingsindices van de materialen die in dit onderzoek zijn gebruikt, worden weergegeven in tabel 1 bij de dominante golflengte van 460 nm.

HRTF-ontwerpoptimalisatie

Het substraat dat wordt gebruikt voor het lichtuitstralende oppervlak van de micro-LED's is Al2 O3 . We hebben de HRTF op het substraat ontworpen en de diëlektrische en metaalfilms gebruikt om de reflectiviteit te verbeteren met behoud van een hoge lichtopbrengst. Het doel hier was om een ​​reflectie> 90% te bereiken bij de dominante golflengte van 460 nm. Het principe achter het ontwerp van de HRTF is om de destructieve en constructieve interferentie-eigenschappen van licht te gebruiken om de reflectiviteit te verbeteren. Maximale lichtinterferentie in het filmmedium treedt op wanneer de optische dikte 1/4 van de golflengte is en de interfacereflectiviteit R op dit moment wordt berekend volgens Vgl. (2) [46].

$$R =\frac{{n_{{\text{s}}} n_{2}^{2P} - n_{{{\text{air}}}} n_{1}^{2P} }}{ {n_{{\text{s}}} n_{2}^{2P} + n_{{{\text{air}}}} n_{1}^{2P} }}$$ (2)

Hier, P is het aantal TiO2 –SiO2 perioden,\({ }n_{{\text{s}}}\) is de brekingsindex van het substraat, \(n_{1}\) is de brekingsindex van TiO2 , \(n_{2}\) is de brekingsindex van SiO2 , en \(n_{{{\text{air}}}}\) is de brekingsindex van het luchtmedium. De optische dikte van de transmissie is 1/4 van de golflengte; vandaar de fysieke dikte van Al, TiO2 , en SiO2 zijn respectievelijk 20 nm, 47,78 nm en 78,50 nm. Deze studie gebruikt de Macleod optische simulatiesoftware om vier dunnefilmstructuren te simuleren voor puur Al, Al/(HL), Al/(HL) 2 , en Al/(HL) 3 .

Afbeelding 3 toont de relatie tussen de golflengte en reflectie van zuiver Al, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , en Al/(HL) 3 van de vijf membraanstapelstructuren in het gesimuleerde golflengtebereik van 400-500 nm. De reflectiviteit van puur Al, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , en Al/(HL) 3 bij 460 nm is respectievelijk 85,53%, 86,15%, 71,84%, 90,23% en 93,04%.

Reflectie van zuiver Al, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , en Al/(HL) 3 werd gesimuleerd bij golflengten van 400-500 nm

Tabel 2 toont de reflectie-, transmissie- en absorptieverhoudingen van de vijf soorten membraanstapelstructuren, namelijk zuiver Al, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , en Al/(HL) 3 . De transmissiesnelheid van puur aluminium bij 460 nm is 5% en de absorptiesnelheid is 9,47%, wat de hoogste absorptiesnelheid is van de vijf soorten membraanstapels. De transmissie van de (HL) 2 membraanstapel bij 460 nm is 28,06% en de absorptiesnelheid is 0,1%; deze absorptiesnelheid is rechtstreeks van invloed op de algehele lichtextractie-efficiëntie; verder heeft deze membraanstapelstructuur de kleinste absorptiesnelheid en is de reflectiviteit slechts 71,84%. De Al/(HL) 2 membraanstapel heeft een doorlaatbaarheid van 4,38% bij 460 nm en een absorptiesnelheid van 5,39%; deze membraanstapelstructuur houdt rekening met de algehele lichtextractie-efficiëntie en volledige lichtverdeling. Rekening houdend met zowel de stralingsstroom als de algehele efficiëntie van de lichtextractie, is de Al/(HL) 2 membraanstapelstructuur werd in dit onderzoek gebruikt voor de HRTF-coating.

Afbeelding 4 toont de gesimuleerde Al/(HL) 2 en (HL) 2 evenals hun overeenkomstige reflectie- en transmissiegrafieken voor 400-500 nm. De gemiddelde reflectie en transmissie van Al/(HL) 2 zijn 89,6% en 4,54%, en de gemiddelde reflectie en transmissie van (HL) 2 zijn respectievelijk 70,3% en 29,56%. Uit de simulatieresultaten blijkt dat het toevoegen van de dunne aluminiumlaag de reflectiviteit met een factor 1,27 verhoogt.

Reflectie- en transmissieverhoudingen van de gesimuleerde dunnefilmstructuren van Al/(HL) 2 en (HL) 2 voor golflengten in het bereik van 400-500 nm

Afbeelding 5 illustreert de veranderingen in (a) de transmissie en reflectie van Al/(HL) 2 bij verschillende invalshoeken; van 0° tot 60° is de gemiddelde reflectie 87,7% en de gemiddelde transmissie 6,97%. Afbeelding 5b. De transmissie en reflectie van (HL) 2 bij verschillende invalshoeken; van 0° tot 60° is de gemiddelde reflectie 68,99% en de gemiddelde transmissie 30,88%. In volledig-hoek reflecterend filmontwerp, Al/(HL) 2 Uit de simulatieresultaten blijkt dat het toevoegen van een dunne aluminiumlaag de volledige hoek van de gemiddelde reflectie met een factor 1,27 vergroot.

Reflectie- en transmissieverhoudingsveranderingen van de gesimuleerde a Al/(HL) 2 voor invalshoeken van 0–90° en b (HL) 2 voor invalshoeken van 0–90°

Afbeelding 6 toont het gesimuleerde 3D-diagram voor golflengte/invalshoek/reflectiviteit van Al/(HL) 2 voor invalshoeken van 0–25° en een gemiddelde reflectiviteit van meer dan 90% in het golflengtebereik van 440–480 nm.

3D-relatiediagram van de gesimuleerde golflengten, invalshoeken en reflectiviteit van Al/(HL) 2

Resultaten en discussie

Afbeelding 7 toont de scanning-elektronenmicroscoop (SEM)-afbeeldingen van de HRTF-coating van de micro-LED-chip. De chiplengte Lc is 240 µm, breedte Wc is 140 µm, en hoogte Hc is 100 µm. Afbeelding 8a toont het bovenaanzicht en Afbeelding 8b toont het onderaanzicht.

SEM-afbeeldingen van micro-LED's-chip:a boven en b onderste weergaven

Dwarsdoorsnede SEM-beeld van de HRTF

Afbeelding 8 toont het dwarsdoorsnede-SEM-beeld van de micro-LEDs-chip met HRTF-coating. De HRTF-prototypefilmstapel bevat een Al-filmdikte van 20,6 nm, TiO2 diëlektrische filmdiktes van 46,3 nm en 46,2 nm en SiO2 diëlektrische filmdiktes van 77,5 nm en 77,1 nm.

Afbeelding 9 toont de gemeten luminantie-stroom-spanning (L-I-V) curve. Bij een ingangsstroom van 30 mA laten de resultaten zien dat zonder de HRTF-coating de uitgangsstralingsflux, de spanning en de externe kwantumefficiëntie (EQE) respectievelijk 33,833 mW, 3,293 V en 41,84% zijn. De spanning, het uitgangsvermogen en de EQE van de HRTF-coating zijn respectievelijk 3,301 V, 32,757 mW en 40,51%. De resultaten laten zien dat de HRTF-coating nauwelijks invloed heeft op de stroom versus spanning (IV) curve-karakteristieken van de micro-LED's. De EQE van HRTF-coating is verval 3,178%.

Foto-elektrische eigenschappen van de micro-LED's zonder en met HRTF-coating

Naarmate de ingangsstroom toeneemt tot 50 mA, nemen deze spanning en uitgangsvermogen toe tot respectievelijk 3,5 V en 48,165 mW en is de stralingsstroom slechts ongeveer 3,3% lager dan die van de micro-LED's zonder de HRTF-coating. Dit toont aan dat micro-LED's met HRTF-coatings lage spanningsvariaties en lage optische verliezen hebben.

Afbeelding 10 toont de driftkarakteristieken van de dominante golflengte van de stroom voor de micro-LED's met HRTF-stackcoatings. De oranje lijn vertegenwoordigt de kale micro-LED's en de blauwe lijn is de micro-LED's met HRTF-coating. Wanneer de stroom toeneemt van 2 naar 30 mA, verandert de piekgolflengte van 465,47 naar 460,01 nm, wat aangeeft dat de micro-LED's bedekt zijn met de stapel Al/(HL) 2 membranen vertonen slechts 5,46 nm verandering voor de dominante golflengte van de stroom; vandaar dat deze resultaten laten zien dat de foto-elektrische eigenschappen van de originele kale micro-LED's behouden blijven.

Veranderingen in de dominante golflengtekarakteristieken van micro-LED's met en zonder Al/(HL) 2 filmstapelcoating

Afbeelding 11 toont de karakteristieke curven van temperatuur versus piekgolflengte. De oranje lijn staat voor de kale micro-LED's en de blauwe lijn voor de micro-LED's met HRTF-coating. Naarmate de temperatuur stijgt van 25 tot 105 °C, wordt de piekgolflengte in het rood verschoven van 460,09 naar 462,45 nm; deze twee curven laten zien dat de oorspronkelijke foto-elektrische eigenschappen nog steeds behouden blijven na de HRTF-coating. De dominante golflengteverschuiving is slechts 2,36 nm.

Karakteristieke curven van de piekgolflengten voor micro-LED's met en zonder Al/(HL) 2 filmstapelcoatings op basis van temperatuurvariaties

De stabiliteitstest op lange termijn van HRTF wordt getoond in Fig. 12. De testomgevingstemperatuur is 25 ℃ en de aandrijfstroom is 30 mA. Na 1000 uur kan de stralingsstroom op 98,5% worden gehouden.

De langetermijnstabiliteitstest van HRTF

Afbeelding 13 toont de lichtverdelingscurves van de kale en HRTF-gecoate micro-LED's. De zwarte lijn vertegenwoordigt het lichtveldpatroon van de kale micro-LED's, waarvan de FWHM 135° is, de lichtintensiteit in het midden 92% en de piekhoek 15°. De rode lijn geeft de lichtverdeling weer van de micro-LED's met HRTF-coating, waarvan de FWHM is verhoogd tot 165 °, de lichtintensiteit in het midden is verlaagd tot 63% en de piekhoek is vergroot tot 37,5 °.

Lichtverdelingscurven van kale en HRTF-gecoate micro-LED's

Afbeelding 14 toont het diagram van de lichtverdelingen van de (a) kale en HRTF-gecoate micro-LED's. Figuur 14b laat zien dat de lichtverdeling van de micro-LED's met HRTF-coating bredere hoeken en een meer uniforme verdeling heeft.

Schema van de lichtverdelingen van a kaal en b HRTF-gecoate micro-LED's

De chromatische aberratie tussen de verschillende gebieden van de HRTF als een groot groothoekbeeldscherm wordt weergegeven in Fig. 15.

Reflectierelatie van verschillende golflengten die overeenkomen met HRTF

Dit artikel is gebaseerd op het golflengtebereik van 440-460 nm om het ontwerp van HRTF te optimaliseren. Als het in de toekomst op full colour wordt toegepast, wordt de dikte van de aluminiumfilm vergroot tot 50 nm of meer en zal de kleuruniformiteit bij de globale golflengte (400-780 nm) verbeteren.

Conclusies

We stellen het ontwerp voor van een HRTF-coating op de oppervlakken van micro-LED's om hun lichtverdelingshoeken te vergroten om volledige kijkhoeken te bereiken. We gebruiken een primair optisch ontwerp om de lichtvormen van de micro-LED's te moduleren zonder secundaire optische elementen. De structuur van de HRTF-filmstapel is geoptimaliseerd met behulp van Al/(HL) 2 om hoge reflectie en lage absorptie te verkrijgen. Metingen aan prototype gefabriceerde micro-LED's tonen aan dat de L–I–V-curve bijna geen invloed heeft op de IV-karakteristieken van de micro-LED's onder een ingangsstroom van 30 mA met de HRTF-coating, en de stralingsflux is slechts 3,3 % lager dan dat van de kale micro-LED's. In termen van lichtuitstralende hoeken worden de centrale lichtintensiteiten van de micro-LED's met HRTF-coating verminderd van 92 tot 63%, de piekhoek neemt toe van 15° tot 37,5° en de FWHM is verbeterd van 135° tot 165° .

De resultaten van evaluatie-experimenten laten zien dat micro-LED's met HRTF-coating lage spanningsvariatiesnelheden, lage optische verliezen en een grote lichtverdeling over de volledige hoek van 165° hebben. De full-angle micro-LED's zijn vervaardigd met inachtneming van de algehele lichtefficiëntie, terwijl de foto-elektrische eigenschappen van kale micro-LED's behouden blijven; deze micro-LED's bieden voordelen wanneer ze worden toegepast op displays of vlakke lichtbronmodules die brede kijkhoeken vereisen.

Beschikbaarheid van gegevens en materialen

De datasets die de conclusies van dit artikel ondersteunen, zijn beschikbaar in het artikel.

Afkortingen

micro-LED's:

Micro-lichtgevende dioden

FWHM:

Volledige breedte op halve maximum

TV:

Televisie

LCD's:

LCD-schermen

OLED's:

Organische lichtemitterende diodes

SCMS:

Supercell-meta-oppervlakken

TITO:

Titaan–indium–tinoxide

NIR-LED's:

Near-infrared light-emitting diodes

CSP-LED's:

Chipschaalpakket-Light-emitting diode

PSS:

Gedessineerd saffiersubstraat

NPSS:

Saffiersubstraat met nanopatroon

L c :

Lengte micro-LED's

W c :

Breedte micro-LED's

H c :

Hoogte micro-LED's

Ik piek :

Piekhoekintensiteit

Ik C :

Lichtintensiteit in het midden

HRTF:

Sterk reflecterende dunne film

MQW:

Meerdere kwantumbronnen

H :

Materiaal met hoge brekingsindex

L :

Materiaal met lage brekingsindex

k :

Uitstervingscoëfficiënt

SEM:

Scanning elektronenmicroscoop

L–I–V:

Luminantie-stroom-spanning

IV:

Stroom versus spanning


Nanomaterialen

  1. IBM &Warwick-afbeelding voor het eerst zeer reactief driehoekig molecuul
  2. Geavanceerde atoomlaagdepositietechnologieën voor micro-LED's en VCSEL's
  3. Dip-coating procestechniek en prestatie-optimalisatie voor drie-staten elektrochrome apparaten
  4. Hiërarchische heterostructuur van ZnO@TiO2 holle bollen voor zeer efficiënte fotokatalytische waterstofevolutie
  5. Atomic-Layer-Deposition van indiumoxide nanofilms voor dunnefilmtransistors
  6. De optimalisatie van spacer-engineering voor condensatorloze DRAM op basis van de Dual-Gate Tunneling Transistor
  7. Effectieve lichtabsorptie met behulp van de dubbelzijdige piramideroosters voor dunne-film silicium zonnecel
  8. Explainer:waarom is 5G van groot belang voor IoT?
  9. Grafeengebaseerd apparaat voor ultragevoelige biosensoren
  10. Platform voor kwantumtechnologieën die goud gebruiken
  11. Veldgegevens verzamelen voor procesoptimalisatie