臺灣交通大學及芬蘭Picosun公司合作開發三合一RGB MiniLED

作者 | 發布日期 2021 年 01 月 15 日 12:32 | 分類 產業

MiniLED與Micro LED的發展由于顯示器等相關產品的蓬勃發展而受到注目,TrendForce集邦咨詢表示,Micro LED顯示技術未來可望從小尺寸頭戴的擴增實境、穿戴型顯示器的手表、高毛利的車用顯示器、高階電視以及大型商用顯示屏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,其芯片產值將達到23億美元。但目前Micro LED的發展過程中仍然存在晶片制備、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的MiniLED,作為Micro LED發展的開端。

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) 通過線上展覽平臺,展出一系列MiniLED背光大尺寸電視和車用顯示器解決方案,積極搶占智慧娛樂、智慧車用等場域應用商機。

臺灣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 MiniLED技術,使其可以應用于市場上對于色彩飽和度及解析度要求較高的車載內顯示屏產品,此技術開發不但可將一般fine-pitch顯示技術提升至更小fine-pitch,且通過高精度超微距量子點噴涂技術(SIJ),將藍色MiniLED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MiniLED陣列,。

另一大進步是可減少轉移和鍵合(transfer and bonding)2/3 的時間。郭教授受訪時提到:“此技術的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,因此我們與臺灣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技術的應用對于量子點相關的應用而言就顯得格外重要。”

芬蘭Picosun公司臺灣地區業務協理鍾佩翰亦表示:“MiniLED及Micro LED一直是我們關注的一個重要市場,原子層沉積技術對于光電元件可靠度是一個很重要的關鍵技術。由于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,介面漏電對于晶片的亮度(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臺灣地區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)的變化;
(c) TEM of量子點;(d) TEM of ALD on紅色量子點layer(來源:IEEE TED)

臺灣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)的面積占比為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標準色域面積占比從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MiniLED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小時可靠度測試后的CIE-1976色域面積占比以及整理的表格

圖片來源:IEEE TED

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

(來源:臺灣交通大學)

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