MiniLED及Micro LED于顯示器的相關(guān)產(chǎn)品與研究在近期內(nèi)大放異彩,MiniLED顯示器立基于高效能LED背光源及TFT-LCD技術(shù),已經(jīng)成功在顯示器產(chǎn)品上表現(xiàn)出相當(dāng)亮眼的性能,即將爆發(fā)性成長(zhǎng),第一波應(yīng)用已經(jīng)出現(xiàn)在微星、華碩及宏碁的電競(jìng)屏幕等高階顯示應(yīng)用領(lǐng)域,而蘋果傳聞將問世的MiniLED iPad、Macbook,也備受市場(chǎng)及消費(fèi)者期待。
緊接著MiniLED之后,Micro LED也被視為新世代顯示器的關(guān)鍵技術(shù),各家大廠及各國(guó)研究單位都緊鑼密鼓開發(fā)相關(guān)技術(shù),期望能夠一舉突破OLED的封鎖,挺進(jìn)高階、新型顯示器的市場(chǎng)。
然而,Micro LED的顯示器技術(shù)目前仍受限于巨量轉(zhuǎn)移良率及產(chǎn)能不足等問題,特別是紅光Micro LED芯片,不論是芯片性能或轉(zhuǎn)移良率都面臨相當(dāng)大的瓶頸。因此,采用量子點(diǎn)熒光粉的色轉(zhuǎn)換技術(shù),也被認(rèn)為是克服RGB三色轉(zhuǎn)移的替代方案。采用色轉(zhuǎn)換技術(shù)僅需要單一顏色的LED光源,如藍(lán)光或近紫外光,可大幅減少巨量轉(zhuǎn)移制程的困難度,加速M(fèi)icro LED顯示器全彩化的發(fā)展。量子點(diǎn)熒光粉具有高轉(zhuǎn)換效率、廣色域及高演色性等優(yōu)勢(shì),可以提升顯示器在色彩相關(guān)的性能。韓國(guó)三星便導(dǎo)入量子點(diǎn)熒光粉白光光源,來取代傳統(tǒng)黃色熒光粉技術(shù),并率先于市場(chǎng)上推出QLED顯示器,獲得高評(píng)價(jià)且展現(xiàn)了該技術(shù)的優(yōu)勢(shì),而臺(tái)灣在這方面也有頂尖的教授學(xué)者、研究團(tuán)隊(duì)及成果。
臺(tái)灣交通大學(xué)的郭浩中、林建中及洪瑞華教授聯(lián)手美國(guó)耶魯大學(xué)韓仲教授、美國(guó)新創(chuàng)公司Saphlux、半導(dǎo)體材料供應(yīng)商臺(tái)灣奈晶(TWNC)及信捷先進(jìn)材料,合作研究借由半極化LED結(jié)合量子點(diǎn)熒光粉濾光片技術(shù),提出具有高色穩(wěn)定性的全彩化量子點(diǎn)Micro LED陣列研究成果,該成果已發(fā)表于頂尖光電期刊Photonics Research。
(50μm綠光Micro LED;圖片來源:臺(tái)灣交通大學(xué))
郭教授受訪時(shí)提到:“藍(lán)、綠光LED由于本身材料特性的影響,隨著電流供給的條件改變,容易引起發(fā)光波長(zhǎng)位移的問題,會(huì)導(dǎo)致人眼看到的顏色產(chǎn)生變化。舉例來說,若采用獨(dú)立的Micro LED做為屏幕畫素,當(dāng)手機(jī)或智能手表在戶外環(huán)境光線較強(qiáng)烈的時(shí)候,就需要更大的驅(qū)動(dòng)電流來維持屏幕的亮度,這時(shí)候就有可能導(dǎo)致屏幕的顏色產(chǎn)生變化,不利于使用者的視覺感受,因此發(fā)光波長(zhǎng)穩(wěn)定的背光源就顯得格外重要。”該團(tuán)隊(duì)借由半極化LED結(jié)合色轉(zhuǎn)換技術(shù)展示了Micro LED顯示技術(shù)的最新成果。
與此同時(shí),隨著5G跟Sub 6G時(shí)代來臨,Micro LED除了應(yīng)用于顯示器外,可見光通訊(visible light communication VLC)也正緊鑼密鼓地為下一個(gè)世代的通訊技術(shù)做準(zhǔn)備。
可見光通訊采用LED作為光源,可搭配室內(nèi)照明、電子看板及顯示器等做為無線通訊的手段。然而,傳統(tǒng)大尺寸的LED光源僅能達(dá)到數(shù)十MHz的頻寬,仍有很大的進(jìn)步空間,必須借由縮小芯片面積等方法,提升頻寬。目前在世界上發(fā)表的研究成果中,紅光及藍(lán)光Micro LED都已達(dá)到GHz等級(jí)的頻寬,唯獨(dú)綠光LED受限于材料特性的影響,一直無法在頻寬上有良好的表現(xiàn)。因此,在這個(gè)議題上,郭浩中教授與韓仲教授等人,一樣通過半極化LED優(yōu)越的特性,開發(fā)出高性能的半極化綠光Micro LED元件,并實(shí)現(xiàn)高達(dá)756 MHz頻寬及1.5 Gb/s的傳輸速率,是綠光LED(發(fā)光波長(zhǎng)>520 nm)中已知最好的成果,突破過往綠光LED無法實(shí)現(xiàn)高頻寬的困境,該研究成果近期也被頂尖光電期刊ACS Photonics接受,展現(xiàn)臺(tái)灣在Micro LED領(lǐng)域的研發(fā)能量。
(圖片來源:臺(tái)灣交通大學(xué))
郭浩中教授表示,綜觀近年全世界的產(chǎn)業(yè)界、學(xué)術(shù)界對(duì)于Micro LED的研究與準(zhǔn)備,基于臺(tái)灣長(zhǎng)期在LED、面板、顯示器技術(shù)舉足輕重的地位,仍看好臺(tái)灣相關(guān)產(chǎn)業(yè)能在MiniLED及Micro LED的相關(guān)應(yīng)用取得良好的成績(jī)。最后郭教授也提到,不論是RGB三色轉(zhuǎn)移或單色LED搭配色轉(zhuǎn)換,要實(shí)現(xiàn)全彩顯示器,巨量轉(zhuǎn)移制程都是必須的。
盡管許多人目前仍不看好Micro LED巨量轉(zhuǎn)移的發(fā)展,但CMOS積體電路的發(fā)展過程就是最好的例子,IC技術(shù)及摩爾定律問世至今,多次被認(rèn)為達(dá)到極限,隨即出現(xiàn)了像是FinFET、浸潤(rùn)式微影、極紫光微影及GAA等技術(shù),將IC的進(jìn)步延續(xù)至今。Micro LED顯示技術(shù)亦同,只要保持研發(fā)的能量,在適當(dāng)?shù)臅r(shí)機(jī)點(diǎn)勢(shì)必會(huì)出現(xiàn)關(guān)鍵的技術(shù)來突破瓶頸,替日常生活帶來創(chuàng)新、高效能的新產(chǎn)品。