壽命長、穩(wěn)定性高的μLED技術簡介
美國Ostendo Technology公司透過優(yōu)化半導體製程中的微影及蝕刻技術(圖3),在4吋LED晶圓上實現均勻度98%,密集度高達2,450dpi的Micro LED陣列。此技術的開發(fā)有助于高解析的LED微顯示器實用化。Ostendo也將運用此技術製作雷射二極體(LD)陣列,做為投影顯示源,此舉將比 LED微顯示器在投影應用上,具有更佳的光學效率。
圖3 Ostendo Technology公司開發(fā)Micro LED陣列點距10μm的製程技術
英國Strathclyde大學的Dawson教授在Micro LED的研究上投入頗多,圖4為其製作的64×64微顯示器。他們并將微透鏡(Microlens)積體電路整合到Micro LED陣列上,用來提高顯示器亮度。2010年中研究團隊更衍生成立mLED公司,提供Micro LED技術平臺,配合客戶開發(fā)生醫(yī)、微顯示、列印、半導體製程光源等相關應用模組或產品。
圖4 mLED開發(fā)的64×64 Micro LED陣列
圖5為工研院電光所製作之240×160 Micro LED元件。元件尺寸為7.4毫米(mm)×4.9毫米,Micro LED畫素間距為30微米(846dpi)。工研院電光所目前已製作出紅、藍、綠光的Micro LED陣列,并朝整合紅、藍、綠叁光色Micro LED在單一晶片中開發(fā),以實現單晶片Micro LED全彩顯示晶片。
圖5 工研院電光所製作的240×160藍光LED微晶粒陣列元件影像
Micro LED應用范疇擴大
Micro LED微顯示器的潛在應用包含微投影機(Pico Projector)、頭戴式顯示器及抬頭顯示器等。
目前微投影技術以數位光線處理(Digital Light Processing, DLP)、反射式硅基板液晶顯示(Liquid Crystal on Silicon, LCoS)、微機電系統(tǒng)掃描(MEMS Scanning)叁種技術為主,但這叁種技術都須使用外加光源,使得模組體積不易進一步縮小,成本也較高。相較之下,採用自發(fā)光的Micro LED微顯示器,不須外加光源,光學系統(tǒng)較簡單,因此在模組體積的微型化及成本降低上具優(yōu)勢(圖6)。國際上開發(fā)此種投影架構技術的組織或團隊包括 OKI、香港科技大學、Ostendo等公司。OKI已有單光色高畫質(HQ)VGA Micro LED雛型展示,香港科大則在紅、藍、綠光Micro LED整合到主動驅動電路基板上已有初步成果。
圖6 Micro LED微投影技術與LCoS、DLP和Laser Scanning傳統(tǒng)微投影技術架構示意
Micro LED微投影技術的目標市場在消費性行動電子,特別是技術門檻較高的手機微投影應用。投影模組要內建于手機中,模組體積厚度須小于6毫米、體積大小1立方公分左右,而能被消費者接受的關鍵之一就是其功耗須在合理的1瓦(W)內,且投影亮度至少須達100流明(lm),此亮度可在大部分微投影使用場域的環(huán)境亮度下(150Lux)、A4大小的投影像維持10以上的對比度,而不被環(huán)境光刷白(Washout)。消費性行動電子產品在2012年有二十億件以上的市場,若投影應用有5%的滲透率,則將有一億件以上的市場機會。
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