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臺沙產學國際合作取得smart display未來技術大躍進

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科技產業資訊室 (iKnow) - James 發表於 2022年8月23日
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臺沙產學國際合作取得smart display未來技術大躍進

智慧顯示器具備更優異安全性、隱密性、沉浸式體驗
對於未來科技的幻想時常展示在電影當中,其中能同時實現顯示與光通訊兩項功能的智慧顯示器(smart display)啟發了科學家的靈感。以LED為平台的可見光通訊與現有的Wifi相比,能減少對周邊電子設備的影響,點對點的傳輸能提升數據的隱密性及安全性,免於被盜竊的風險,且將LED晶片尺寸縮小至Micro-LED更能有效提高可見光通訊的傳輸速率。同時對於追求享有沉浸感的體驗,Micro-LED不僅可做成可撓曲、透明的螢幕,還具備高亮度、高效率、高解析度、低功耗等優點。在元宇宙的7個核心要素中,用來互動、進入元宇宙的硬體AR/VR設備技術,便能透過Micro-LED顯示器來達成,使元宇宙的構想不再單純停留在科幻階段。
 
我國近期相關廠商之技術創新重點
近期,掌握許多Micro-LED新穎核心技術的錼創科技更於8月18日在台灣創新板風光掛牌上市,說明了Micro-LED產業發展地位以及前途無量的商機。
 
紅綠藍發光二極體 (RGB-LED)或螢光粉轉換發光二極體 (pc-LED)能用於實現全彩顯示器,其產生的白光也可以進一步應用於可見光通訊應用。然而,由於螢光粉的載子壽命較長,其頻寬被限制在MHz以內。另一方面,在紅綠藍發光二極體中引入一個黃綠色的子像素 (subpixel)可望改進可見光通訊系統的頻寬,是故,黃綠光Micro-LED技術發展受到矚目。
 
以往常見以磷化鋁鎵銦基(AlGaInP-based)紅光LED搭配氮化銦鎵基(InGaN-based)綠光、藍光LED來實現全彩顯示器,在縮小尺寸至Micro-LED時,InGaN紅光Micro-LED不僅因與綠光、藍光使用相同材料能減少製程成本,尺寸縮小與溫度提升對於效率的影響也較小,因此InGaN紅光Micro-LED成了關注焦點,然而高銦含量的InGaN Micro-LED會受量子侷限,產生史塔克效應(Quantum-Confined Stark effect, QCSE),如何提升其發光效率成了重要議題。
 
陽交大與鴻海研究院團隊之技術突破
國立陽明交通大學及鴻海研究院團隊成功製作出目前世界最高頻寬的黃綠光極性氮化鎵微型發光二極體。該元件設計透過使用奈米多孔分佈式布拉格反射器 (Nanoporous distributed Bragg reflectors, NP-DBR)提高光萃取效率,並作為緩衝層來減緩QCSE,從而提高外部量子效率(External Quantum Efficiency, EQE)。另外使用原子層沉積技術(Atomic Layer Deposition, ALD)進行表面缺陷鈍化(passivation),降低了漏電電流。該元件在高電流密度下的發光波長為547 nm,表現出目前世界最高的442 MHz調製頻寬,測得的傳輸速率為800 Mbit/s。此研究成果OPTICA Photonics Research期刊。
 
與沙烏地阿拉伯跨國產學合作取得重大技術進展
此外,該團隊也與沙烏地阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(KAUST)跨國合作,經由超晶格(Superlattice, SL)結構、DBR與ALD這三項關鍵技術,成功製作出突破EQE紀錄的紅光InGaN Micro-LED。SL的結構作為應變緩衝層來減緩QCSE;位於底層的DBR則能有效提升光萃取效率;ALD技術則在表面沉積鈍化層使缺陷鈍化,以降低元件的漏電流。透過以上三項技術使25 μm的紅光InGaN Micro-LED在電流密度112 A/cm2時,其EQE可高達5.02%。另外在高電流密度下,25 μm6的紅光Micro-LED陣列能實現271 MHz的調製頻寬,且測得350 Mbits/s的傳輸速率。此研究成果也刊登於OPTICA Photonics Research期刊。(1095字;圖1)
 
 
參考資料:
Toward high-bandwidth yellow-green micro-LEDs utilizing nanoporous distributed Bragg reflectors for visible light communication. OPTICA Photonics Research,2022/7/19
High-efficiency InGaN red micro-LEDs for visible light communication. OPTICA Photonics Research,2022/7/28
 
 
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