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全面了解新一代显示技术 Micro LED

光电与显示 · 2018-12-26
苹果新 iPhone 将采 OLED 面板引爆话题,OLED 俨然成为下一代面板技术新势力,然而,OLED 本身的技术包袱,其实难以完全取代 LCD, Micro LED 技术在其后虎视眈眈,有望打破 OLED 的局限,成为完全取代 LCD 的真正杀手级应用,苹果与部分台厂新一波布局早已展开。

苹果新 iPhone 将采 OLED 面板引爆话题,OLED 俨然成为下一代面板技术新势力,然而,OLED 本身的技术包袱,其实难以完全取代 LCD, Micro LED 技术在其后虎视眈眈,有望打破 OLED 的局限,成为完全取代 LCD 的真正杀手级应用,苹果与部分台厂新一波布局早已展开。

OLED 改善了 LCD 面板厚度、需搭配背光模组调校、黑位对比不佳等问题,可达到高对比率,然而 OLED 必须减少白色画面与高亮度显示,才能达到省电效果,OLED的广色域特性也与 KSF 或是量子点差距不大。但 Micro LED 为多量微型 LED 阵列组成,除了能达高亮度、超高分辨率与色彩饱和,每个像素都能独立驱动,还有省电、反应速度快等优点。

Micro LED 还未正式商用,还有本身的技术瓶颈要打破,这场微米级竞赛,除了要制备数十微米的 LED ,厂商还比如何将这些微小的 LED 转移到基板、如何黏接、电路如何驱动,最后比的更是如何让一般显示技术高出 3~4 倍的成本下降。

Micro LED为何被看好成为新一代显示技术?

微发光二极体显示器(Micro LED Display)为新一代的显示技术,结构是微型化LED阵列,也就是将LED结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化,使其体积约为目前主流LED大小的1%,每一个像素都能定址、单独驱动发光,将像素点的距离由原本的毫米级降到微米级。

承继了LED的特性,Micro LED优点包括低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等,其功率消耗量约为LCD的10%、OLED的50%。而与同样是自发光显示的OLED相较之下,亮度比其高30倍,且分辨率可达1500PPI(像素密度),相当于AppleWatch采用OLED面板达到300PPI的5倍之多,另外,具有较佳的材料稳定性与无影像烙印也是优势之一。

苹果与Sony抢先布局,瞄准两种极端尺寸应用

在Micro LED这块还未开发完全的场域上,苹果与Sony早已抢先插旗,但两家公司对Micro LED的应用,分别在不同的消费电子层面上。

苹果专攻Micro LED的小尺寸应用,看上了Micro LED显示技术公司LuxVue Technology,于2014年5月收购LuxVue,取得多项Micro LED专利技术,欲加快布局相关技术专利。当时苹果这项收购引发了市场关注,认为苹果可望在Apple Watch与iPhone上采用新一代的Micro LED技术,但因不愿过于依赖面板厂,于是转而将LuxVue收归麾下,以取得Micro LED领域的技术主导权。

先前《科技新报》曾报导,LuxVue已在2015年11月申请微型设备稳定技术专利,该专利技术含一特殊稳定层(stabilization layer),可稳固承载基板上的微型设备阵列,如微型化LED设备、微型芯片等,确保其在移转(transfer)的过程中,能够维持平稳状态,这也是先前业界开发Micro LED所遭遇的瓶颈。而这项专利的曝光,显示了LuxVue已跨过Micro LED最关键性的移转技术门槛。

至于Sony,则是着眼于Micro LED的大屏幕。比苹果早一步发布相关产品的Sony,早在2012年的国际消费性电子展(CES)上就推出“Crystal LED Display”,鸣响Micro LED消费电子应用的第一枪,今年6月更端出新作拼接显示屏幕“CLEDIS(Crystal LED Integrated Structure)”,具备超高亮度、无缝拼接与显示尺寸几乎无界限等特性,使CLEDIS在户外显示时能不受环境光线的影响,带来相当良好的视觉效果,Sony更自信地宣称要在2017年实现CLEDIS 量产目标。

各厂争相跨过技术门槛,取得专利技术以领先他厂

在这场Micro LED领域的谁与争锋中,台湾不少大厂也已投入技术研发,包括半导体新创公司錼创(PlayNitride)、工研院、友达、群创、晶电。其他也在Micro LED争战行列的国际大厂包括 Sony、三星、乐金、日亚化学、夏普等,而从英国史崔克莱大学(University of Strathclyde)拆分出来的公司 mLED、美国德州理工大学(Texas Tech University)、法国原子能署电子暨资讯技术实验室(Leti)、从伊利诺大学(University of Illinois)分拆出来的X-celeprint也都积极研发Micro LED技术。

其中,创立于2014年的錼创,与工研院合作开发相关技术,先前也发布了PixeLED专利显示技术;LuxVue与X-celeprint在移转制程技术上领先他厂,且X-celeprint已取得Micro-Transfer-Printing(μTP)技术的独家授权;史崔克莱大学专注于micro LED的头戴式显示(head-mounted displays,HMD)相关应用;而法国Leti实验室近期从智能照明切入市场,预计在未来2至3年,将Micro LED重点放在抬头显示(heads-up displays,HUD)与头戴式显示上,最终目标则是在10年内,打入大尺寸显示应用市场。

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