Micro LED與OLED爭艷-台灣固態照明國際研討會

 

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,其中更有三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:

台灣固態照明國際研討會上,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。(圖片來源:LEDinside)

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。

(圖片來源:LEDinside)

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顯示屏。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。

(圖片來源:PlayNitride)

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PixeLEDTM 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,PixeLEDTM 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。

 

撰稿:Philip Chang, Analyst, LEDinside

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