微发光二极管显示器
仪器设备
微发光二极管显示器,(英语:Micro Light Emitting Diode Display,缩写为 Micro LED) ,即 Micro LED Display 。已有厂商应用在电视机上。
简介
微发光二极管显示器,(英语:Micro Light Emitting Diode Display,缩写为Micro LED) ,即 Micro LED Display 。已有厂商应用在电视机上。
历史与现况
发光二极管LED(Light Emitting Diode)于显示器元件中的使用,起自于TFT-LCD背光模组的应用。TFT-LCD为一非自发光的平面显示器,其元件功能类似光控制开关,需有一提供光源的背光模组。自1990年代TFT-LCD开始蓬勃发展时,即有厂商利用LED做为液晶显示器之背光源,其具有高色彩饱和度、省电、轻薄等特点。然当时因成本过高、散热不佳、光电效率低等因素,并未大量应用于TFT-LCD产品中。
至2000年代,将蓝光LED chip封装于含萤光粉的树脂中而制成的白光LED,其制程、效能、成本已逐渐成熟;至2008年左右,白光LED背光模组(LED backlight module)呈现爆发性的成长,几年间即全面取代传统的冷阴极管背光模组(CCFL backlight module),其应用领域由手机、平板电脑、笔记型电脑、桌上型显示器,乃至电视和公用看板。
然而,因TFT-LCD非自发光的显示原理所致,其open cell穿透率约在7%以下,造成TFT-LCD的光电效率低落;且白光LED所能提供的色饱和度仍不如三原色LED(红光LED、绿光LED、蓝光LED),大部分TFT-LCD产品约仅72%NTSC;再则,于室外环境下,TFT-LCD亮度无法提升至1000nits以上,致使影像和色彩辨识度低,为其一大应用缺陷。
故另一种直接利用三原色LED做为自发光显示画素的LED Display或Micro LED Display的技术也正在发展中。随着LED的成熟与演进,LED Display或Micro LED Display自2010年代起开始有着不一样的面貌呈现。SONY 2012年展示55吋FHD“Crystal LED Display”原型机,系利用表面黏着技术(SMT, surface-mount technology)或COB技术(Chip on board),将LED chip黏着于电路基板上,高达6.2百万(1920x1080x3)颗LED chip做为高解析的显示画素,对比可达百万比一,色饱和度可达140% NTSC,无反应时间和使用寿命问题。然而在商业化上,仍有不少的成本与技术瓶颈存在,迄今未能量产。
一般的LED chip包含基板和磊晶层(Epitaxy)其厚度约在100~500μm,且尺寸介于100~1000μm。而更进一步正在进行的Micro LED Display研究在于,将LED表面厚约4~5μm磊晶层用物理或化学机制剥离(Lift-off),再移植至电路基板上。其Micro LED Display综合TFT-LCD和LED两大技术特点,在材料、制程、设备的发展较为成熟,产品规格远高于TFT-LCD或OLED,应用领域更为广泛包含软性、透明显示器,为一可行性高的次世代平面显示器技术。
自2010年后各厂商积极于Micro LED Display的技术整合与开发,然因Micro LED Display尚未有标准的μLED结构、量产制程与驱动电路设计,各厂商其专利布局更是兵家必争之地。迄2016年止,Luxvue(2014, 5已被Apple并购)、Mikro Mesa、SONY等公司皆已具数量规模的专利申请案,更有为数众多的公司与研究机构投入相关的技术开发。
2023年2月,在MWC 2023上小米发布了其最新的概念产品——小米无线AR眼镜探索版。这款AR眼镜具有一对MicroLED屏幕和三个前置摄像头,它们的重量为126克。
显示原理
Micro LED Display的显示原理,是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化,其尺寸仅在1~10μm等级左右;后将μLED批量式转移至电路基板上(含下电极与晶体管),其基板可为硬性、软性之透明、不透明基板上;再利用物理沉积制程完成保护层与上电极,即可进行上基板的封装,完成一结构简单的Micro LED Display。
μLED典型结构是一PN接面二极管,由直接能隙半导体材料构成。当上下电极施加一顺向偏压于μLED,致使电流通过时,电子、电洞对于主动区(Active region) 复合,而发射出单一色光。μLED发光频谱其主波长的半高全宽FWHM仅约20nm,可提供极高的色饱和度,通常可大于120%NTSC。
且自2008年后LED光电转换效率大幅提高,100 lm/W以上的LED已成量产之标准。而在Micro LED Display的应用上,为自发光的显示特性,辅以几乎无光耗元件的简易结构,故可轻易达到低能耗(10%~20% TFT-LCD能耗) 或高亮度(1000nits以上) 的显示器设计。即可解决显示器应用的两大问题,一是穿戴型装置、手机、平板等设备,有8成以上的能耗在于显示器上,低能耗的显示器技术可提供更长的电池续航力;一是环境光较强(例:户外、半户外)致使显示器上的影像泛白、辨识度变差的问题,高亮度的显示技术可使其应用的范畴更加宽广。
技术发展
参见
最新修订时间:2024-03-29 14:01
目录
概述
简介
历史与现况
参考资料