顯示器從電視、手機、筆記型電腦到穿戴裝置,已完全滲入我們的生活,而Micro LED被視為是新一代顯示技術霸主,但在開採的過程中遇到不同問題和挑戰,包括成本和技術的瓶頸,本次東西講座特別邀請錼創顯示科技先進技術開發處副處長吳志凌擔任講者,分享Micro LED的技術原理與未來應用。
圖一 : 本次東西講座特別邀請錼創顯示科技先進技術開發處副處長吳志凌擔任講者,分享Micro LED的技術原理與未來應用。 |
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吳志凌說明,如何在顯示器上顯示畫面,如同馬賽克磚pixels,藉由每單位不同顏色,拼出所預想畫面,利用更多的顆粒(顆粒越小)就能拼出更好的畫質,即所謂的解析度。
傳統LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)的基礎原理與運作,需要一個白色的背光源,透過玻璃基板上的薄膜電晶體TFT,去控制裡面的液晶材料以改變亮度,而缺點在於光會被彩色濾光片所吸收,因此能源效率低於10%、耗電量高;另外就是液晶容易漏光,因此對比度差。
至於普及率高的OLED(Organic Light-Emitting Diode,有機發光二極體),裡面的有機發光層可透過不同材料,通電之後即發出不同顏色,彌補了LCD的缺點,因此較為省電,但缺點在於先天有機材料特性容易損壞,在製作過程中須加以封裝保護,不得接觸空氣與水氣。
而現今自發光MicroLED廣為受眾討論,結構為三者中最簡單,產業鏈的運作,利用半導體製程技術使晶圓外延產出一顆顆MicroLED,再與背板作結合,最後呈現顯示器系統,優勢在於擁有超低電力損耗、高亮度、超高解析度、良好的可靠性、反應速度快與多種彈性應用等。
吳志凌表示,LED本身在台灣是一個非常成熟的產業,因此需要新的研發,主要是如何讓LED適合與背板轉移,LED需要做特殊的設計,達到快速、大量又便宜的方式,產業的發展比想像中要快很多。
MicroLED技術的基礎原理與應用領域
MicroLED,顧名思義,就是通過去除LED封裝和基板,將LED的結構微型化,從而使LED裝置的尺寸可以縮小到50μm以下。MicroLED的一大特點是去除了LED基板,只留下外延膜,提供了輕薄短小的MicroLED晶片。可用於巨量轉移生產,也可滿足各種顯示器的像素尺寸。
結合了LED小型化與陣列化技術,將MicroLED晶片直接巨量轉移並鍵合到驅動背板上,具有電路結構設計。普通LED由於尺寸較大,只能應用於大型電視牆,而微米級MicroLED晶片可用於手錶、手機、汽車、電腦螢幕、電視、AR/VR等各種尺寸和領域的應用。
吳志凌表示,憑藉其微米級晶片,加上高亮度和高可靠性,可以製作出高透明度的透明顯示器。Micro LED的這一特性使得各種透明顯示應用得以實現。
當MicroLED採用不同的驅動技術時,可以應用於不同的領域,例如使用TFT驅動的PixeLED顯示技術,可以製作透明顯示器、曲面PixeLED 薄膜和各種常見的顯示應用;使用PCB驅動的PixeLED Matrix技術,可以無邊界拼接成任意尺寸和縱橫比的PixeLED Tile顯示屏;採用矽晶片驅動的μ-Pixel LED技術,具有超高亮度和超精細畫質,可用於AR眼鏡和投影HUD等。
在MicroLED顯示器的生產中,需要將R/G/B三色晶片從各自的外延片轉移到臨時基板上,並根據顯示器的像素大小將晶片排列到正確的位置,所以以促進後續選擇性巨量轉移過程。這種已經佈置好的臨時基板,稱為COC(載體晶片,Chip On Carrier),是Micro LED生產中的關鍵工藝。