國立交通大學及芬蘭Picosun公司合作開發三合一RGB Mini LED

Mini LED與Micro LED的發展由於顯示器等相關產品的蓬勃發展而受到注目,TrendForce 表示,Micro LED 顯示技術未來可望從小尺寸頭戴的擴增實境、穿戴型顯示器的手錶、高毛利的車用顯示器、高階電視以及大型商用顯示螢幕等利基型產品進入市場,未來則有機會慢慢滲透到中尺寸的平板、筆電與桌上型顯示器發展。Micro LED 在大型顯示器的市場最具爆發力,主因是技術門檻相對較低,預估 2024 年在 Micro LED 電視與大型顯示器應用上,其晶片產值將達到 23 億美元。。主要因素但目前Micro LED的發展過程中仍然存在晶片製備、良率產率、巨量轉移、封裝散熱、集成驅動等較多的技術挑戰,上述技術難點不僅抬高了Micro LED的生產成本,還阻礙著商業化產品的出現和應用,也衍生出技術相對成熟之Mini LED,作為Micro LED發展之開端。2021美國消費性電子展(CES)首次以全數位化開展,群創和三星(The Wall TV) 將透過線上展覽平台,展出一系列MiniLED背光大尺寸電視和車用顯示器解決方案,積極搶占智慧育樂、智慧車用等場域應用商機。

國立交通大學的郭浩中及林建中教授研究團隊,合作開發三合一RGB Mini LED技術,使其可以應用於市場上對於色彩飽和度及解析度要求較高之車載內顯示屏產品,此技術開發不但可將一般fine-pitch顯示技術提升至更小fine-pitch。且透過高精度超微距量子點噴塗技術(SIJ),將藍色Mini LED與紅色和綠色量子點互相結合,以單晶片的形式實現了全彩色和高質量的Mini LED陣列, 另一大進步是可減少transfer and bonding 2/3 的時間。郭教授受訪時提到:「此技術之挑戰是量子點會伴隨著發光效率衰減的風險導致色彩轉換效率下降,因此我們與台灣Picosun公司合作導入原子層沉積(ALD)薄膜鈍化保護技術,使量子點不易受到外部環境(如水氣、氧氣)以及成膜環境溫度的影響,ALD技術的應用對於量子點相關的應用而言就顯得格外重要。」

芬蘭Picosun公司台灣區業務協理鍾佩翰亦表示:「miniLED及microLED一直是我們關注的一個重要市場,原子層沉積技術對於光電元件可靠度是一個很重要的關鍵技術。由於LED晶片縮小化過程中,晶片側壁相對發光區的比面積率提升,介面漏電對於晶片的亮度(灰階)操作影響很大,另一方面目前很多高階的顯示器相關應用,不論是高密度動態對比或者是陽光下直顯,使用的LED晶片及量子點其對抗環境的可靠度要求非常高。Picosun公司的ALD技術在長期與交大光電系及國內MiniLED大廠的合作下,已經在這些方面做好全面的準備。」


圖一、50 ℃/ 50 % RH環境條件,300小時可靠度測試條件下
(a)紅色量子點;(b)綠色量子點有無進行ALD薄膜鈍化保護技術時的光致發光量子轉換效率(PLQY)之變化; (c) TEM of 量子點
(d) TEM of ALD on 紅色量子點layer [source IEEE TED]

交通大學研究團隊近期也提出利用50°C低溫ALD薄膜鈍化保護技術,有效避免量子點光氧化現象產生且能保持色純度,在50 ℃/ 50 % RH條件下進行300小時可靠性測試,結果顯示紅色和綠色量子點的色彩覆蓋率在美國國家電視標準委員會(NTSC)的面積佔比為99.5 %,Rec. 2020為89.6%,符合全彩顯示的需求。然而沒有進行低溫ALD薄膜鈍化保護技術的試片NTSC從99.6 %降低至94.6 %,Rec. 2020標準色域面積佔比從90.2 %降低至到73.5 %。證實使用低溫ALD薄膜鈍化保護技術為量子點材料提供廣泛的色域面積和穩定性,也對三合一Mini LED顯示器帶來良好的全彩性能。此結果已被IEEE Transactions on Electron Devices 2021接受。


圖二、比較有無進行ALD薄膜鈍化保護技術經過300小時可靠度測試後之
CIE-1976色域面積佔比以及整理之表格 [source IEEE TED]

 

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This paper appears in: IEEE Transactions on Electron Devices
Print ISSN: 0018-9383
Online ISSN: 1557-9646
Digital Object Identifier: 10.1109/TED.2020.3048640

 

source:國立交通大學

 

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