Micro LED顯示器的挑戰與優勢

作者: Yoelit Hiebert,EDN特約作者

Micro LED作為一種新興顯示器技術,很可能在不遠的將來替代大螢幕電視的LCD和OLED技術。Micro LED顯示器可提供與OLED媲美的完美黑色卻沒有燒壞電視機的危險,而且與任何其他顯示技術相比都具有更高的亮度。不過,雖然Micro LED在概念很簡單,但使於這種技術製造電視卻存在一些挑戰,業界剛開始有一些應對之道。

Micro LED作為一種新興顯示器技術,很可能在不遠的將來替代大螢幕電視的LCD和OLED技術。Micro LED顯示器可提供與OLED媲美的完美黑色卻沒有燒壞電視機的危險,而且與任何其他顯示技術相比都具有更高的亮度。不過,雖然Micro LED在概念很簡單,但使於這種技術製造電視卻存在一些挑戰,業界剛開始有一些應對之道。

顧名思義,Micro LED是當今眾多應用中廣泛使用的LED的微縮版本,它們採用相同的氮化鎵(GaN)技術。Micro LED尺寸小於100μm,比傳統的LED裸片大約小兩個數量級。有些Micro LED一邊的長度僅為3μm。多年來,業界一直在研究將Micro LED用於低能耗的小尺寸設備,諸如智慧手錶和VR頭盔等。但是,要製作大螢幕電視的平面顯示器,所需的LED要多得多。例如,要製作一個3,840×2,160畫素(4K解析度)的顯示器,由於每個畫素都需要紅、藍、綠三色LED,總共將需要近2,500萬個LED。

將紅、綠、藍Micro LED三個一組構成模組,再把這些模組整合起來成形為顯示器。本身可能已包含了數百萬個Micro LED的模組需要先製造出來,再無損地轉移到顯示器背板上。可以想見,製造過程面臨的最大挑戰是要檢驗每一個LED,找出那些有問題的,然後再使用專門的拾取-貼裝設備進行更換。雖然測試和維修過程可能只是幾個小時,但將Micro LED轉移到背板的過程則可能需要幾天甚至幾周時間。

由於受到相關電路物理尺寸的限制,畫素之間的間隙更小,這是製造中的另一個挑戰。這一限制決定了整個Micro LED顯示器能做到多小,並直接影響其潛在市場,大多數消費者都希望電視尺寸較小,而不是像牆面那樣大,因為大電視既昂貴又佔地方。

人們正在探索採用量子點(quantum dots)技術來降低Micro LED製造的複雜性。考慮中的一種策略是將以前的紅-綠-藍畫素組合替代以包含三個藍色LED的畫素,其中一個藍色LED包含一個紅色量子點,另一個包含一個綠色量子點,這種方法也可能會提高整體效率。

不過,Micro LED顯示器的優勢仍然明顯。圖1雖然沒依比例繪製,但是仍然顯示,與LCD或OLED相比,Micro LED顯示器結構更簡單、也更薄。

20200406NT31P1
圖1 薄膜電晶體LCD、OLED和Micro LED顯示器結構比較。

由於不需要濾色,與OLED相比,Micro LED另一個吸引人的特點是亮度增加了。例如,OLED電視的HDR標準為540尼特(nits),而市售的Micro LED電視可望達到約4,000尼特的峰值亮度,隨著技術的發展,還可能更高。

與OLED產品相比,Micro LED的使用壽命也有希望大幅延長,這主要是因為它不需要有機材料。其壽命估計可達100,000小時,理論上這是可以實現的,但實際壽命仍有待觀察。

據IHS Markit的預測,Micro LED可望成為大螢幕顯示器的標準技術,到2026年,Micro LED電視的出貨量將超過1,500萬台。三星(Samsung)已為這項技術投入了大量資源,並且連續3年在CES上展示了其特有的Micro LED電視牆。

20200406NT31P2
三星首款146吋模組化Micro LED電視。(圖片來源:三星)

在三星的構想中,Micro LED顯示器不只是用來看電視。由於具有較長的壽命和較低的功耗,設備可以始終處於開啟狀態,例如,在不用作電視或監視器時,可以顯示虛擬魚缸、窗戶、新聞、天氣或個人日曆。蘋果(Apple)也準備在其智慧手錶中採用Micro LED技術,LG和索尼(Sony)等也在開發基於Micro LED的產品。

(參考原文: MicroLED displays: the challenges and advantages,by Yoelit Hiebert)

本文同步刊登於EDN Taiwan 2020年4月號雜誌

發表評論