Manufaktur industri
Industri Internet of Things | bahan industri | Pemeliharaan dan Perbaikan Peralatan | Pemrograman industri |
home  MfgRobots >> Manufaktur industri >  >> Industrial materials >> bahan nano

Optimalisasi Film Tipis Sangat Reflektif untuk Mikro-LED Sudut Penuh

Abstrak

Layar yang terdiri dari dioda pemancar cahaya mikro (LED mikro) dianggap sebagai layar bercahaya mandiri generasi mendatang yang menjanjikan dan memiliki keunggulan seperti kontras tinggi, kecerahan tinggi, dan kemurnian warna tinggi. Pendaran tampilan seperti itu mirip dengan sumber cahaya Lambertian. Namun, karena pengurangan area sumber cahaya, lensa optik sekunder tradisional tidak cocok untuk menyesuaikan jenis bidang cahaya mikro-LED dan menyebabkan masalah yang membatasi area aplikasi. Studi ini menyajikan desain optik utama film dielektrik dan logam untuk membentuk lapisan film tipis yang sangat reflektif dengan penyerapan rendah pada permukaan pemancar cahaya mikro-LED untuk mengoptimalkan distribusi cahaya dan mencapai pemanfaatan sudut penuh. Berdasarkan hasil percobaan dengan prototipe, yang telah mempertahankan tingkat variasi tegangan rendah, karakteristik kerugian optik rendah, dan memperoleh lebar penuh pada setengah maksimum (FWHM) dari distribusi cahaya ditingkatkan menjadi 165 ° dan sementara intensitas pusat dikurangi menjadi 63 % dari nilai aslinya. Oleh karena itu, LED mikro sudut penuh dengan lapisan film tipis yang sangat reflektif diwujudkan dalam karya ini. Mikro-LED sudut penuh menawarkan keuntungan saat diterapkan pada tampilan iklan komersial atau modul sumber cahaya pesawat yang membutuhkan sudut pandang lebar.

Pengantar

Layar telah menjadi bagian tak terpisahkan dari kehidupan manusia, termasuk telepon pintar, monitor komputer, televisi (TV), dan layar iklan komersial, yang merupakan beberapa contoh teknologi tampilan yang paling banyak digunakan. Teknologi tampilan arus utama saat ini termasuk tampilan kristal cair (LCD), dioda pemancar cahaya organik (OLED), dan dioda pemancar cahaya berukuran mikro (LED mikro) [1,2,3]. LCD memiliki keunggulan seperti umur panjang, harga murah, dan teknologi yang matang [4,5,6]; namun, efisiensi output cahaya keseluruhan dari LCD backlight berukuran besar dengan pencahayaan langsung masih rendah dan strukturnya rumit, sehingga sulit untuk mengurangi ketebalan keseluruhan [7,8,9].

OLED memiliki keunggulan self-luminescence ketika diterapkan pada display, ukuran kecil, fleksibilitas tinggi, kontras tinggi, dan gamut warna yang lebar [10,11,12]; namun, untuk mengatasi masalah kemurnian warna yang buruk yang disebabkan oleh pencampuran subpiksel merah, hijau, dan biru saat memancarkan cahaya, perlu menggunakan topeng logam yang rumit dan halus, yang juga membatasi resolusi dan kecerahan layar OLED. sebagai mengurangi rentang hidup mereka secara keseluruhan karena karakteristik bahan organik internal [13,14,15].

Mikro-LED memiliki keunggulan kecerahan tinggi, umur panjang, dan efisiensi tinggi, selain keunggulan LCD dan OLED [16,17,18]. Layar mikro-LED bercahaya sendiri dan menggunakan chip mikro-LED yang sangat kecil sebagai sumber cahaya titik, sehingga menawarkan keunggulan efisiensi bercahaya tinggi, umur panjang, kemurnian warna tinggi, kontras tinggi, dan stabilitas kimia tinggi [19,20,21]; namun, tampilan tersebut masih memiliki tantangan, seperti penyusutan ukuran mikro-LED dan akurasi substrat peralatan yang relatif tinggi, sehingga menyebabkan masalah dengan teknologi transfer sejumlah besar LED mikro [22,23,24].

Selain kesulitan dalam proses manufaktur, ketika menggunakan mikro-LED sebagai sumber cahaya, pola bidang cahaya yang ditampilkan memiliki karakteristik Lambertian, yang menyebabkan masalah seperti sudut pandang yang terbatas ketika diterapkan pada tampilan iklan komersial [25]. Dengan demikian, meningkatkan sudut pancaran cahaya mikro-LED tidak hanya meningkatkan sudut pandang tampilan tetapi juga mengurangi jumlah dan ketebalannya saat digunakan sebagai lampu latar LCD. Sejauh ini, penelitian tentang pengoptimalan sudut pancaran cahaya mikro-LED masih kurang, sehingga meningkatkan bidang studi ini diharapkan bermanfaat [26,27,28]. Dalam beberapa tahun terakhir, para ahli telah mengusulkan desain optik untuk mengoptimalkan sudut pancaran cahaya. Spägele dkk. metasurfaces supercell yang diusulkan (SCMS) yang menggunakan kopling antara atom yang berdekatan dalam supercell untuk mencapai efek sudut lebar; Estakhri dkk. mengusulkan desain metasurface gradien cahaya tampak belakang yang sangat efisien yang terdiri dari kawat nano TiOx untuk mencapai sudut lebar; Deng dkk. mengusulkan nano-grating logam tipis dengan alur persegi panjang untuk membangun metasurfaces untuk meningkatkan sudut keluar cahaya [29,30,31]. Qiu dkk. mengusulkan struktur Au nanomesh dengan lubang berukuran ganda yang tidak teratur sebagai jenis baru film konduktif transparan untuk mencapai sudut pandang lebar; Liu dkk. diusulkan menggunakan graphene sebagai film konduktif transparan karena keuntungan dari anisotropi optik dan transmisi cahaya yang tinggi di daerah insiden sudut besar; tambahan, untuk LED inframerah, Lee et al. mempelajari pengembangan film tipis titanium-indium-tin oksida (TITO) untuk dioda pemancar cahaya inframerah-dekat (NIR-LED) suhu rendah dengan memasukkan penghalang Ti setebal 2 nm di antara lapisan atas NIR-LED dan ITO untuk mencapai efek sudut lebar [32,33,34].

Penelitian yang berkaitan dengan modulasi distribusi cahaya menggunakan elemen optik sekunder juga telah dilaporkan. Lari dkk. merancang lensa permukaan bentuk bebas baru yang permukaan dalamnya adalah silinder dan permukaan luarnya adalah permukaan bentuk bebas untuk mengoptimalkan sudut pancaran cahaya; Lin dkk. mengusulkan susunan lensa bentuk-bebas yang didistribusikan candela Cartesian untuk mengoptimalkan tata letak susunan lensa LED untuk mencapai sudut lebar [35, 36]. Selain itu, penelitian tentang modulasi bentuk cahaya untuk Chip Scale Package-Light-emitting diode (CSP LEDs) termasuk mengubah struktur kemasan tradisional dan optimasi distribusi cahaya untuk sumber cahaya datar [37, 38].

Beberapa peneliti juga telah mempertimbangkan berbagai desain substrat LED untuk mengubah pola medan cahaya. Lai dkk. menggunakan proses etsa basah asam sulfat untuk membentuk pola piramida segitiga pada substrat safir bidang-c untuk mencapai efisiensi ekstraksi cahaya yang lebih tinggi dan meningkatkan sudut cahaya; Lan dkk. mengusulkan substrat safir berpola (PSS) yang dikombinasikan dengan mikro-LED flip-chip trapesium terbalik yang dikemas yang menunjukkan puncak yang kuat dan sudut cahaya yang besar; Zhang dkk. mempelajari flip-chip dalam-ultraviolet LED dengan struktur nano-pattern sapphire substrat (NPSS) untuk menunjukkan bahwa struktur NPSS dapat mencapai sudut lebar dan meningkatkan efisiensi ekstraksi cahaya [39,40,41]. Komponen optik juga telah ditambahkan ke modul optik untuk memodulasi distribusi cahaya. Wang dkk. mengusulkan modul lampu latar arah tinggi yang ringkas dikombinasikan dengan reflektor difus bergaris untuk menyebarkan cahaya melalui pelat pemandu cahaya yang ringkas dan mewujudkan sudut pandang yang lebar; Li dkk. merancang pelat seperempat gelombang dari retarder multi-twist untuk mencapai efek aberasi akromatik dan sudut pandang lebar [42, 43].

Untuk mencapai sudut pandang lebar, LCD harus didesain dan cocok dengan backlit sudut lebar dan bahan kristal cair. Dalam proses ini, ada masalah kebocoran cahaya lateral dan pergeseran warna. Dengan tiga kelompok lampu latar terarah dan panel LCD yang beralih cepat, tampilan bidang cahaya time-multiplexed dengan sudut pandang lebar 120 derajat ditunjukkan [44].

Dengan demikian, penelitian sebelumnya tentang peningkatan sudut pancaran cahaya tidak memiliki penyelidikan yang relevan terhadap desain film optik pada chip mikro-LED untuk meningkatkan sudut pancaran cahaya. Karena ukuran mikro-LED telah sangat berkurang belakangan ini, tidak mungkin untuk menyesuaikan jenis medan cahaya menggunakan lensa optik sekunder seperti pada LED tradisional. Studi sebelumnya juga mengusulkan penyesuaian jenis medan cahaya dengan film logam; logam memiliki reflektifitas yang sangat baik pada sudut yang berbeda, tetapi bahan memiliki koefisien penyerapan cahaya yang tinggi yang mengurangi efisiensi keluaran cahaya. Reflektifitas bahan dielektrik pada sudut yang berbeda relatif tidak lebih baik daripada logam, tetapi bahan itu sendiri memiliki koefisien penyerapan cahaya yang rendah. Makalah ini mengusulkan desain optik utama untuk film dielektrik dan logam untuk mendapatkan film tipis dengan serapan rendah dan reflektifitas tinggi yang disimpan pada permukaan mikro-LED dan mencapai distribusi cahaya sudut penuh sambil memperhitungkan efisiensi keluaran cahaya dan cahaya sudut penuh. emisi mikro-LED. Mikro-LED sudut penuh menawarkan keuntungan saat diterapkan pada tampilan iklan komersial atau modul sumber cahaya pesawat yang membutuhkan sudut pandang lebar.

Bahan dan Metode

Ukuran Chip Mikro-LED dan Jenis Bidang Cahaya

Dimensi mikro-LED yang digunakan dalam penelitian ini berdasarkan panjang L c , lebar L c , dan tinggi H c masing-masing adalah 150 µm, 85 m, dan 85 m. Kurva distribusi cahaya dari chip telanjang ditunjukkan pada Gambar. 1. Intensitas titik pusat dalam arah normal I C adalah 92%, sudut puncak I puncak adalah 15°, dan metode penghitungan untuk intensitas titik pusat dinyatakan dengan Persamaan. (1). Dari kurva distribusi cahaya terlihat bahwa micro-LED memiliki jenis lampu Lambertian yang mirip, dengan full width at half maximum (FWHM) 135°; oleh karena itu, meningkatkan sudut pancaran cahaya untuk mendapatkan pendaran sudut penuh tanpa lensa optik sekunder adalah fokus utama penelitian dalam karya ini.

$$\frac{{I_{{{\text{C}} }} \,\left( {{\text{Tengah}}\,{\text{light}}\,{\text{intensitas}}} \right)}}{{I_{{{\text{puncak}}}} \,\left( {{\text{Peak}}\,{\text{angle}}\,{\text{intensity}} } \kanan)}} \times 100\%$$ (1)

Kurva distribusi cahaya chip mikro-LED

Di antara parameter yang disebutkan di atas, intensitas cahaya pusat yang rendah dan peningkatan sudut cahaya puncak membantu meningkatkan keseragaman dan sudut pandang [45]. Studi ini menyajikan desain lapisan film tipis yang sangat reflektif (HRTF) pada permukaan chip mikro-LED, yang mencakup film dielektrik yang terbuat dari TiO2 /SiO2 bahan dielektrik bertumpuk dan film logam yang terbuat dari Al. Struktur mikro-LED dan jalur cahaya yang melaluinya ditunjukkan pada Gambar. 2. Cahaya keluar melalui lapisan sumur kuantum ganda (MQWs) dan sebagian dipantulkan oleh HRTF. Setelah itu, lampu keluar dari dinding samping Al2 O3 lapisan, dengan peningkatan sudut keluar cahaya dari mikro-LED untuk mewujudkan keluar cahaya sudut penuh.

Jalur cahaya dalam LED mikro sudut penuh dengan lapisan HRTF

Materi HRTF

Pilihan bahan yang digunakan dalam film optik sangat penting untuk mencapai karakteristik yang diinginkan. Pertama, bahan harus memiliki koefisien pemadaman yang rendah pada pita panjang gelombang yang diperlukan untuk menghindari pengurangan efisiensi ekstraksi cahaya karena penyerapan yang besar; kemudian, adhesi material, stabilitas fisik dan kimia, dan transmisi cahaya harus dipertimbangkan. Bahan dielektrik TiO2 /SiO2 memiliki karakteristik yang sangat baik untuk sifat-sifat ini dalam pita cahaya tampak. Al memiliki koefisien pemadaman yang relatif tinggi, tetapi reflektifitasnya tidak dapat dengan mudah dikurangi dengan meningkatnya sudut datang; namun, ia dapat menahan intensitas cahaya yang tinggi. Berdasarkan karakteristik di atas, bahan indeks bias tinggi (H ) TiO2 dan bahan indeks bias rendah (L ) SiO2 digunakan untuk film dielektrik, dan Al digunakan untuk film logam, dengan Al2 O3 sebagai substrat untuk desain film tipis optik. Indeks bias bahan yang digunakan dalam penelitian ini ditunjukkan pada Tabel 1 pada panjang gelombang dominan 460 nm.

Optimasi Desain HRTF

Substrat yang digunakan untuk permukaan pemancar cahaya mikro-LED adalah Al2 O3 . Kami merancang HRTF pada substrat dan menggunakan dielektrik dan film logam untuk meningkatkan reflektifitas sambil mempertahankan efisiensi cahaya yang tinggi. Tujuannya di sini adalah untuk mencapai pantulan > 90% pada panjang gelombang dominan 460 nm. Prinsip di balik desain HRTF adalah menggunakan karakteristik interferensi destruktif dan konstruktif cahaya untuk meningkatkan reflektifitas. Interferensi cahaya maksimum dalam media film terjadi ketika ketebalan optik adalah 1/4 dari panjang gelombang, dan reflektifitas antarmuka R saat ini dihitung menurut Persamaan. (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)

Di sini, P adalah jumlah TiO2 –SiO2 periode,\({ }n_{{\text{s}}}\) adalah indeks bias substrat, \(n_{1}\) adalah indeks bias TiO2 , \(n_{2}\) adalah indeks bias SiO2 , dan \(n_{{{\text{air}}}}\) adalah indeks bias medium udara. Ketebalan optik transmisi adalah 1/4 dari panjang gelombang; karenanya, ketebalan fisik Al, TiO2 , dan SiO2 masing-masing adalah 20 nm, 47,78 nm, dan 78,50 nm. Studi ini menggunakan perangkat lunak simulasi optik Macleod untuk mensimulasikan empat struktur film tipis untuk Al, Al/(HL), Al/(HL) murni 2 , dan Al/(HL) 3 .

Gambar 3 menunjukkan hubungan antara panjang gelombang dan reflektansi Al, Al/(HL), (HL) murni 2 , Al/(HL) 2 , dan Al/(HL) 3 dari lima struktur tumpukan membran dalam kisaran panjang gelombang simulasi 400-500 nm. Reflektifitas Al murni, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , dan Al/(HL) 3 pada 460 nm adalah masing-masing 85,53%, 86,15%, 71,84%, 90,23%, dan 93,04%.

Pantulan Al murni, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , dan Al/(HL) 3 disimulasikan pada panjang gelombang 400–500 nm

Tabel 2 menunjukkan rasio reflektansi, transmitansi, dan penyerapan dari lima jenis struktur tumpukan membran, yaitu Al murni, Al/(HL), (HL) 2 , Al/(HL) 2 , dan Al/(HL) 3 . Tingkat transmisi aluminium murni pada 460 nm adalah 5% dan tingkat penyerapan adalah 9,47%, yang merupakan tingkat penyerapan tertinggi di antara lima jenis tumpukan membran. Transmisi (HL) 2 tumpukan membran pada 460 nm adalah 28,06% dan tingkat penyerapannya adalah 0,1%; tingkat penyerapan ini secara langsung mempengaruhi efisiensi ekstraksi cahaya secara keseluruhan; Selanjutnya, struktur tumpukan membran ini memiliki tingkat penyerapan terkecil, dan reflektifitasnya hanya 71,84%. Al/(HL) 2 tumpukan membran memiliki transmisi 4,38% pada 460 nm dan tingkat penyerapan 5,39%; struktur tumpukan membran ini memperhitungkan efisiensi ekstraksi cahaya keseluruhan dan distribusi cahaya sudut penuh. Mempertimbangkan fluks radiasi dan efisiensi ekstraksi cahaya keseluruhan, Al/(HL) 2 struktur tumpukan membran digunakan dalam penelitian ini untuk pelapisan HRTF.

Gambar 4 menunjukkan simulasi Al/(HL) 2 dan (HL) 2 serta grafik reflektansi dan transmitansi yang sesuai untuk 400–500 nm. Rata-rata reflektansi dan transmitansi Al/(HL) 2 adalah 89,6% dan 4,54%, dan rata-rata reflektansi dan transmitansi (HL) 2 adalah 70,3% dan 29,56%, masing-masing. Dari hasil simulasi terlihat bahwa penambahan lapisan aluminium tipis meningkatkan reflektifitas sebesar 1,27.

Rasio reflektansi dan transmitansi dari simulasi struktur film tipis Al/(HL) 2 dan (HL) 2 untuk panjang gelombang dalam kisaran 400–500 nm

Gambar 5 mengilustrasikan perubahan pada (a) transmitansi dan reflektansi Al/(HL) 2 pada sudut datang yang berbeda; dari 0° hingga 60°, reflektansi rata-rata adalah 87,7% dan transmitansi rata-rata adalah 6,97%. Gambar 5b. Transmitansi dan reflektansi (HL) 2 pada sudut datang yang berbeda; dari 0 ° sampai 60 °, reflektansi rata-rata adalah 68,99% dan transmitansi rata-rata adalah 30,88%. Dalam desain film reflektif sudut penuh, Al/(HL) 2 dapat dilihat dari hasil simulasi bahwa penambahan lapisan aluminium tipis meningkatkan sudut penuh reflektansi rata-rata dengan faktor 1,27.

Perubahan rasio reflektansi dan transmitansi dari a . yang disimulasikan Al/(HL) 2 untuk sudut datang 0–90° dan b (HL) 2 untuk sudut datang 0–90°

Gambar 6 menunjukkan diagram 3D panjang gelombang/sudut datang/reflektifitas yang disimulasikan dari Al/(HL) 2 untuk sudut datang 0–25° dan reflektifitas rata-rata melebihi 90% dalam rentang panjang gelombang 440–480 nm.

Diagram hubungan 3D dari simulasi panjang gelombang, sudut datang, dan reflektifitas Al/(HL) 2

Hasil dan Diskusi

Gambar 7 menunjukkan gambar mikroskop elektron pemindaian (SEM) lapisan HRTF chip mikro-LED. Panjang chip Lc adalah 240 µm, lebar Wc adalah 140 µm, dan tinggi Hc adalah 100 µm. Gambar 8a menunjukkan tampilan atas, dan Gambar 8b menunjukkan tampilan bawah.

Gambar SEM dari chip mikro-LED:a atas dan b tampilan bawah

Gambar SEM penampang HRTF

Gambar 8 menunjukkan gambar SEM penampang dari chip mikro-LED dengan lapisan HRTF. Tumpukan film prototipe HRTF mencakup ketebalan film Al 20,6 nm, TiO2 ketebalan film dielektrik 46,3 nm dan 46,2 nm, dan SiO2 ketebalan film dielektrik 77,5 nm dan 77.1 nm.

Gambar 9 menunjukkan kurva luminansi–arus–tegangan (L–I–V) yang terukur. Di bawah arus input 30 mA, hasilnya menunjukkan bahwa tanpa pelapisan HRTF, fluks radiasi output, tegangan, dan efisiensi kuantum eksternal (EQE) masing-masing adalah 33,833 mW, 3,293 V, dan 41,84%. Tegangan, daya keluaran, dan EQE lapisan HRTF masing-masing adalah 3,301 V, 32,757 mW, dan 40,51%. Hasilnya menunjukkan lapisan HRTF hampir tidak mempengaruhi karakteristik kurva arus versus tegangan (IV) dari LED mikro. EQE lapisan HRTF adalah peluruhan 3,178%.

Karakteristik fotolistrik mikro-LED tanpa dan dengan lapisan HRTF

Saat arus input meningkat menjadi 50 mA, tegangan dan daya output ini masing-masing meningkat menjadi 3,5 V dan 48,165 mW, dan fluks pancaran hanya sekitar 3,3% lebih rendah daripada LED mikro tanpa lapisan HRTF. Hal ini menunjukkan bahwa mikro-LED dengan pelapis HRTF memiliki tingkat variasi tegangan rendah dan karakteristik kerugian optik yang rendah.

Gambar 10 menunjukkan karakteristik penyimpangan dari panjang gelombang dominan arus untuk LED mikro dengan lapisan tumpukan HRTF. Garis oranye mewakili mikro-LED telanjang dan garis biru adalah LED mikro dengan lapisan HRTF. Saat arus meningkat dari 2 menjadi 30 mA, panjang gelombang puncak berubah dari 465,47 menjadi 460,01 nm, yang menunjukkan bahwa LED mikro dilapisi dengan tumpukan Al/(HL) 2 membran hanya menunjukkan perubahan 5,46 nm untuk panjang gelombang dominan arus; oleh karena itu, hasil ini menunjukkan bahwa sifat fotolistrik dari mikro-LED asli tetap dipertahankan.

Perubahan kurva karakteristik panjang gelombang dominan dari mikro-LED dengan dan tanpa Al/(HL) 2 lapisan tumpukan film

Gambar 11 menunjukkan kurva karakteristik suhu versus panjang gelombang puncak. Garis oranye mewakili mikro-LED telanjang, dan garis biru adalah LED mikro dengan lapisan HRTF. Saat suhu meningkat dari 25 ke 105 °C, panjang gelombang puncak bergeser merah dari 460,09 ke 462,45 nm; kedua kurva ini menunjukkan bahwa karakteristik fotolistrik asli masih dipertahankan setelah pelapisan HRTF. Pergeseran panjang gelombang yang dominan hanya 2,36 nm.

Kurva karakteristik panjang gelombang puncak untuk LED mikro dengan dan tanpa Al/(HL) 2 pelapis tumpukan film berdasarkan variasi suhu

Uji stabilitas jangka panjang HRTF ditunjukkan pada Gambar. 12. Temperatur ruang uji adalah 25 dan arus penggerak adalah 30 mA. Pada 1000 jam, fluks radiasi dapat dipertahankan pada 98,5%.

Uji stabilitas jangka panjang HRTF

Gambar 13 menunjukkan kurva distribusi cahaya dari mikro-LED telanjang dan berlapis HRTF. Garis hitam mewakili pola medan cahaya dari mikro-LED telanjang, yang FWHM-nya 135 °, intensitas cahaya pusat adalah 92%, dan sudut puncaknya adalah 15 °. Garis merah mewakili distribusi cahaya mikro-LED dengan lapisan HRTF, yang FWHM-nya ditingkatkan menjadi 165 °, intensitas cahaya tengah dikurangi menjadi 63%, dan sudut puncak ditingkatkan menjadi 37,5 °.

Kurva distribusi cahaya dari mikro-LED telanjang dan berlapis HRTF

Gambar 14 menunjukkan diagram distribusi cahaya dari (a) mikro-LED tanpa lapisan dan berlapis HRTF. Gambar 14b menunjukkan bahwa distribusi cahaya mikro-LED dengan lapisan HRTF memiliki sudut yang lebih lebar dan distribusi yang lebih seragam.

Skema distribusi bercahaya a telanjang dan b Mikro-LED berlapis HRTF

Penyimpangan kromatik antara berbagai area HRTF sebagai layar tampilan sudut lebar yang besar ditunjukkan pada Gambar. 15.

Hubungan reflektansi dari panjang gelombang yang berbeda sesuai dengan HRTF

Artikel ini didasarkan pada rentang panjang gelombang 440–460 nm untuk mengoptimalkan desain HRTF. Jika diterapkan pada warna penuh di masa mendatang, ketebalan film aluminium akan ditingkatkan menjadi 50 nm atau lebih, dan itu akan menjadi keseragaman warna yang lebih baik pada panjang gelombang global (400–780 nm).

Kesimpulan

Kami mengusulkan desain lapisan HRTF pada permukaan LED mikro untuk meningkatkan sudut distribusi cahayanya untuk mencapai sudut pandang penuh. Kami menggunakan desain optik utama untuk memodulasi bentuk cahaya mikro-LED tanpa elemen optik sekunder. Struktur tumpukan film HRTF dioptimalkan menggunakan Al/(HL) 2 untuk mendapatkan refleksi tinggi dan penyerapan rendah. Pengukuran pada mikro-LED buatan prototipe menunjukkan bahwa kurva L–I–V hampir tidak berdampak pada karakteristik IV mikro-LED di bawah arus input 30 mA dengan lapisan HRTF, dan fluks radiasi hanya 3,3 % lebih rendah dari mikro-LED telanjang. Dalam hal sudut pancaran cahaya, intensitas cahaya tengah LED mikro dengan lapisan HRTF berkurang dari 92 menjadi 63%, sudut puncak meningkat dari 15° menjadi 37,5°, dan FWHM ditingkatkan dari 135° menjadi 165° .

Hasil eksperimen evaluasi menunjukkan bahwa mikro-LED dengan lapisan HRTF memiliki tingkat variasi tegangan yang rendah, kerugian optik yang rendah, dan distribusi cahaya sudut penuh yang besar sebesar 165 °. Mikro-LED sudut penuh dibuat dengan mempertimbangkan efisiensi cahaya keseluruhan sambil tetap mempertahankan karakteristik fotolistrik dari LED mikro telanjang; mikro-LED ini menawarkan keuntungan saat diterapkan pada layar atau modul sumber cahaya pesawat yang membutuhkan sudut pandang lebar.

Ketersediaan data dan materi

Kumpulan data yang mendukung kesimpulan artikel ini tersedia di artikel.

Singkatan

LED mikro:

Dioda pemancar cahaya mikro

FWHM:

Lebar penuh pada setengah maksimum

TV:

Televisi

LCD:

Layar kristal cair

OLED:

Dioda pemancar cahaya organik

SCMS:

Metasurface sel super

TITO:

Titanium–indium–tin oksida

LED-NIR:

Dioda pemancar cahaya inframerah-dekat

LED-CSP:

Paket Skala Chip-Dioda pemancar cahaya

PSS:

Substrat safir berpola

NPSS:

Substrat safir berpola nano

L c :

Panjang Micro-LED

A c :

Lebar Micro-LED

H c :

Tinggi Micro-LED

Saya puncak :

Intensitas sudut puncak

Saya C :

Pusatkan intensitas cahaya

HRTF:

Film tipis yang sangat reflektif

MQW:

Beberapa sumur kuantum

H :

Bahan indeks bias tinggi

L :

Bahan indeks bias rendah

k :

Koefisien kepunahan

SEM:

Pemindaian mikroskop elektron

L–I–V:

Luminance–arus–tegangan

IV:

Arus versus tegangan


bahan nano

  1. IBM &Warwick Gambar Molekul Segitiga yang Sangat Reaktif untuk Pertama Kalinya
  2. Teknologi Deposisi Lapisan Atom Tingkat Lanjut untuk Micro-LED dan VCSEL
  3. Rekayasa Proses Dip-Coating dan Optimalisasi Kinerja untuk Perangkat Elektrokromik Tiga Keadaan
  4. Heterostruktur Hierarki Bola Berongga ZnO@TiO2 untuk Evolusi Hidrogen Fotokatalitik yang Sangat Efisien
  5. Deposisi-Lapisan Atom dari Nano-film Indium Oksida untuk Transistor Film Tipis
  6. Optimasi Teknik Spacer untuk DRAM Tanpa Kapasitor Berdasarkan Transistor Tunneling Gerbang Ganda
  7. Penjelasan:Mengapa 5G Sangat Penting untuk IoT?
  8. Perangkat Berbasis Grafena untuk Biosensor Ultrasensitif
  9. Platform untuk Teknologi Quantum Menggunakan Emas
  10. Kumpulkan data bidang untuk pengoptimalan proses