Micro LED 与 OLED 争豔──台湾固态照明国际研讨会

Micro LED 与 OLED 争豔──台湾固态照明国际研讨会

台湾固态照明国际研讨会(TSSL 2016),于 2016 年 4 月 13 日至 4 月 14 日于南港展览馆会议室展开,重点聚焦在未来固态照明的两大候选:「LED」和「OLED」,多位业界、学界专家分享了包含设备、製程、材料到设计的最新进展,其中更有 3 场内容涉及显示应用的新兴技术「Micro LED」,LEDinside 归纳 OLED 和 Micro LED 的重点如下。

OLED 照明的商机无限

OLED 近几年的发展不只在显示器如火如荼,在照明应用也越来越成熟,Philips、LG、Osram 和中原大学都介绍了 OLED 的特殊设计与应用,大大行销 OLED 在一般照明、商业照明(医院、博物馆)、车尾灯上优异的表现,OLED 本属柔和面光源,因此无眩光、低蓝害、光谱更接近自然光,可挠的特性更增加了设计的弹性与想像力,种种特性使 OLED 照明与 LED 做出了差异化,攻佔偏好面光源的照明市场。除了研讨会,在展场摊位部份,也有台湾的中央大学展示了该团队的最新 OLED 研究成果。

OLED 的商业化的关键挑战:
    价格昂贵,蒸镀製程良率难以提高,材料利用率低于 10%,导致 OLED 面板价格居高不下,因此相关供应链无不积极开发印刷的製程与材料,目前 Spin-Coating 距离商业化还很遥远,而 Ink-jet Printing 已渐渐成形,默克、Konica Minolta 和 Aixtron 都提出在材料、设备和製程上的提升以及解决方案且绿色与红色发光层的发光效率也有显着提升,默克推出的印刷材料寿命(LT 95)已来到 8,500(绿光)和 10,000(红光)小时。蓝色磷光仍缺乏稳定而高效的材料。光萃取效率(LEE)差,Yamagata University 指出一般 OLED 平面结构的 LEE 约在 20~25%,然而透过结构优化如 ETL(电子传输层)加厚、新增微透镜层等方法,可以将 LEE 提升到 66%,可望将 OLED 的发光效率进一步提升到160 lm/W,直接挑战 LED 照明的发光效率。
Micro LED 与 OLED 争豔──台湾固态照明国际研讨会micro LED 将成为 LED 产业的下一个杀手级技术

Leti、德州大学(Texas Tech University)和 PlayNitride 皆在研讨会上展现自己的 micro LED 研发成果,micro LED 是 LED 显示应用的再进化,利用磊晶技术做出尺寸和 pitch 皆在 micron 等级的超小型 LED,经过基板移转和色彩转换,做到 pixel level control 的自发光显示,换句话说,就是「超级小间距」、「无封装」、「消费电子应用」版的 LED 显示萤幕。micro LED 和近期火红的 OLED 一样属于自发光显示器,两者正是「无机」与「有机」光源在面板 cell 端的直接对决。

Micro LED 与 OLED 争豔──台湾固态照明国际研讨会Micro LED 实现真正的 LED Display

由于液晶的光利用效率非常的差,背光在经过背光模组、偏光片、TFT、液晶、彩色滤光片后,剩余的光往往低于 10%,加上背光处于恆亮的状态,导致对比度下降(液晶漏光问题)和能耗的不效率,即使 LED 在广色域和曲面设计上找到了解决方案,但本质仍是 LCD 背光,效率和反应速度自然难以和自发光显示(如 OLED)竞争,于是当显示技术走向「后液晶时代」时,micro LED 将是 LED 翻转发光源角色,重新站稳显示市场的重要武器,亦是真正意义上的「LED display」。

如何驱动每个像素成为关键挑战

要驱动 micron 等级的 LED 十分困难,这也是为何 LCD 需要液晶来实现高 ppi 的像素控制,发展 micro LED 的屏障除了磊晶外,重点就是电路驱动和色彩转换,小尺寸尚可採 Flip Chip 方式将发光源结合到硅基板的 CMOS 做电气连结,然而走向大尺寸显示后,「Mass Transfer」就成了 micro LED display 的钥匙,无论是转移 blue chip 至 TFT,再用量子点等奈米材料实现色彩转换,或是批次将 R、G、B chip 从长晶基板转移到驱动电路上,都需要对位非常精準的转移技术,所以 PlayNitride 的 CEO 李允立说:「Mass Transfer of micro LED is art」。

Micro LED 的技术发展现况与开发时程

Leti 在研讨会中介绍的 iLED matrix,蓝光(440nm)EQE 9.5%,亮度可达 107 Cd/m2,绿光 EQE 5.9%,亮度可达 108 Cd/m2,採用量子点实现全彩显示,Pitch 只有 10 um,未来目标做到 1 um,Leti 近程计画从 smart lighting 切入,中程(2~3 年)进入 HUD 和 HMD 市场,抢搭 VR / AR 热,远程目标是(10 年)切入大尺寸 display 应用。

台湾代表的 PlayNitride 更首次发表长期以来低调研发的 PixeLED display 技术,同样以氮化镓为基础,透过移转技术转移至面板,转移良率已可达 99%!除此之外,PixeLED display 的耗电仅有一般 LCD 的 10%,OLED 的 50%。综合上述,可知 micro LED 拥有高照度、低能耗和超高解析等优异的特性,使其成为微投影、HUD、HMD 的理想选择,其应用于手机、电视的潜力也让人十分期待。