Micro LED 與 OLED 爭豔──台灣固態照明國際研討會

作者 | 發布日期 2016 年 04 月 22 日 10:35 | 分類 光電科技 , 零組件 , 面板 follow us in feedly

台灣固態照明國際研討會(TSSL 2016),於 2016 年 4 月 13 日至 4 月 14 日於南港展覽館會議室展開,重點聚焦在未來固態照明的兩大候選:「LED」和「OLED」,多位業界、學界專家分享了包含設備、製程、材料到設計的最新進展,其中更有 3 場內容涉及顯示應用的新興技術「Micro LED」,LEDinside 歸納 OLED 和 Micro LED 的重點如下。




OLED 照明的商機無限

OLED 近幾年的發展不只在顯示器如火如荼,在照明應用也越來越成熟,Philips、LG、Osram 和中原大學都介紹了 OLED 的特殊設計與應用,大大行銷 OLED 在一般照明、商業照明(醫院、博物館)、車尾燈上優異的表現,OLED 本屬柔和面光源,因此無眩光、低藍害、光譜更接近自然光,可撓的特性更增加了設計的彈性與想像力,種種特性使 OLED 照明與 LED 做出了差異化,攻佔偏好面光源的照明市場。除了研討會,在展場攤位部份,也有台灣的中央大學展示了該團隊的最新 OLED 研究成果。

 

OLED 的商業化的關鍵挑戰:

  1. 價格昂貴,蒸鍍製程良率難以提高,材料利用率低於 10%,導致 OLED 面板價格居高不下,因此相關供應鏈無不積極開發印刷的製程與材料,目前 Spin-Coating 距離商業化還很遙遠,而 Ink-jet Printing 已漸漸成形,默克、Konica Minolta 和 Aixtron 都提出在材料、設備和製程上的提升以及解決方案且綠色與紅色發光層的發光效率也有顯著提升,默克推出的印刷材料壽命(LT 95)已來到 8,500(綠光)和 10,000(紅光)小時。
  2. 藍色磷光仍缺乏穩定而高效的材料。
  3. 光萃取效率(LEE)差,Yamagata University 指出一般 OLED 平面結構的 LEE 約在 20~25%,然而透過結構優化如 ETL(電子傳輸層)加厚、新增微透鏡層等方法,可以將 LEE 提升到 66%,可望將 OLED 的發光效率進一步提升到160 lm/W,直接挑戰 LED 照明的發光效率。
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micro LED 將成為 LED 產業的下一個殺手級技術

Leti、德州大學(Texas Tech University)和 PlayNitride 皆在研討會上展現自己的 micro LED 研發成果,micro LED 是 LED 顯示應用的再進化,利用磊晶技術做出尺寸和 pitch 皆在 micron 等級的超小型 LED,經過基板移轉和色彩轉換,做到 pixel level control 的自發光顯示,換句話說,就是「超級小間距」、「無封裝」、「消費電子應用」版的 LED 顯示螢幕。micro LED 和近期火紅的 OLED 一樣屬於自發光顯示器,兩者正是「無機」與「有機」光源在面板 cell 端的直接對決。

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Micro LED 實現真正的 LED Display

由於液晶的光利用效率非常的差,背光在經過背光模組、偏光片、TFT、液晶、彩色濾光片後,剩餘的光往往低於 10%,加上背光處於恆亮的狀態,導致對比度下降(液晶漏光問題)和能耗的不效率,即使 LED 在廣色域和曲面設計上找到了解決方案,但本質仍是 LCD 背光,效率和反應速度自然難以和自發光顯示(如 OLED)競爭,於是當顯示技術走向「後液晶時代」時,micro LED 將是 LED 翻轉發光源角色,重新站穩顯示市場的重要武器,亦是真正意義上的「LED display」。

 

如何驅動每個像素成為關鍵挑戰

要驅動 micron 等級的 LED 十分困難,這也是為何 LCD 需要液晶來實現高 ppi 的像素控制,發展 micro LED 的屏障除了磊晶外,重點就是電路驅動和色彩轉換,小尺寸尚可採 Flip Chip 方式將發光源結合到矽基板的 CMOS 做電氣連結,然而走向大尺寸顯示後,「Mass Transfer」就成了 micro LED display 的鑰匙,無論是轉移 blue chip 至 TFT,再用量子點等奈米材料實現色彩轉換,或是批次將 R、G、B chip 從長晶基板轉移到驅動電路上,都需要對位非常精準的轉移技術,所以 PlayNitride 的 CEO 李允立說:「Mass Transfer of micro LED is art」。

 

Micro LED 的技術發展現況與開發時程

Leti 在研討會中介紹的 iLED matrix,藍光(440nm)EQE 9.5%,亮度可達 107 Cd/m2,綠光 EQE 5.9%,亮度可達 108 Cd/m2,採用量子點實現全彩顯示,Pitch 只有 10 um,未來目標做到 1 um,Leti 近程計畫從 smart lighting 切入,中程(2~3 年)進入 HUD 和 HMD 市場,搶搭 VR / AR 熱,遠程目標是(10 年)切入大尺寸 display 應用。

台灣代表的 PlayNitride 更首次發表長期以來低調研發的 PixeLED display 技術,同樣以氮化鎵為基礎,透過移轉技術轉移至面板,轉移良率已可達 99%!除此之外,PixeLED display 的耗電僅有一般 LCD 的 10%,OLED 的 50%。綜合上述,可知 micro LED 擁有高照度、低能耗和超高解析等優異的特性,使其成為微投影、HUD、HMD 的理想選擇,其應用於手機、電視的潛力也讓人十分期待。 

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