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双雄对峙 次世代显示技术掀起战火
 

【作者: 王明德】2017年11月01日 星期三

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从2002年的两兆双星创造出来的面板五虎,再到现在群创、友达双雄,显示器一直是台湾的科技产业的重要技术,这几年全球面胆产业竞争态势加剧,中、韩两国挟国家资源全力抢攻市场,台湾厂商除了强化成本与制程竞争力外,也积极投入下一世代显示技术的研发,在所有显示技术中,Micro LED、量子点是目前下一世代显示产业的两大主流。


量子点的原理

量子点是"QuantumDot Light-Emitting Diode"的简写,其技术研发在两年前就已经开始,日、韩两国都已有相当成果,台湾厂商则以Micro LED为主,在此领域的脚步明显较慢,量子点的主要优势在於只需以1/3的成本,就可以的到接近OLED的高画质,同时还解决了LCD向来无法克服的「黑色不黑」问题,


相对於现在的LCD显示技术需有发光源,量子点本身就是一种发光材料,可以铺在平面上,用控制电路显示画面,但如何「铺」却是大技术,刚开始的作法是使用溶夜,将溶液涂抹到平面,溶液蒸发以後量子点便附着在基板表面,但问题是仅能用一种量子点,也就是仅能显示一种颜色,溶液没有办法同时含有RGB 三色的量子点,即使可以,各色也无法均匀排列,後来麻省理工学院克服了此一问题,印刷方式把量子点用橡皮章的方式印到面板上。


量子点的优缺点

量子点萤幕的优势有4个,包括更宽广的色域显示、更精准的色彩控制、更长的使用寿命以及更低的能源耗损。



图1 : 量子点的技术研发,日、韩两国都已有相当成果,台湾厂商在此领域的脚步明显较慢。(Source: DIGITAL TREND)
图1 : 量子点的技术研发,日、韩两国都已有相当成果,台湾厂商在此领域的脚步明显较慢。(Source: DIGITAL TREND)

由於量子点受到电或光的刺激,会根据其直径大小,发出各种不同颜色的非常纯正的高质量单色光,这一点甚至比OLED显示器更高,同时可以在更低的电压下工作,让能耗降到最低,此外由於量子点电视使用的无机材料不易被氧化,因此其显像寿命比OLED多出两万小时。


由於量子点的光电特性独特,它受到电或光的刺激,会根据量子点的直径大小,发出各种不同颜色的非常纯正的高质量单色光,使用量子点材料的背光源是当前色彩最纯茈的背光源,因此使用量子点背光源的TCL量子点电视,其色域值、亮度有着大幅提升,并能显示更鲜艳真实的色彩,即使最难表达的红色和绿色也能完美呈现。


不过量子点也并非毫无缺点,首先价格仍然偏高,2015年率先上市的TCL,其55寸量子点TV,售价是1299美元,合台币约38,900元,过了2年,2017年5月三星在台湾上市的55寸量子点电视不但价格未跌,售价还高达新台币79,900元,同尺寸的LED TV则都只在40,000元左右,即便色彩解析度更高、耗电更低,但差到2倍的价格,仍会让消费者却步。


价格问题或许将来会因量产而解决,量子点的另一个致命缺点,却是目前难以克服,即是「镉」的问题,由於量子点的原材料中含有公认的致癌物-镉,而镉又有挥发问题,一旦长期使用,後果会相当严重,近年来虽然厂商致力研发无镉技术,不过无镉化的量子点电视,色域表现都明显不隹,此一问题目前厂商都仍在致力解决中,目前仍无突破性发展。


Micro LED声势惊人

至於另一技术Micro LED,目前的发展速度看来要比量子点快,根据研究机构LEDinside 2017年的报告指出,继传统LCD、OLED之後,Micro LED後续发展潜力可期,若以全面取代现有液晶显示器的零组件的规模来推估,包括背光模组、液晶、偏光板等,未来Micro LED的潜在市场规模约可达300~400亿美元。


Micro LED也是属於自发光显示技术,其原理是将LED 结构设计进行薄膜化、微小化与阵列化,将LED缩小到至少原本LED的1/100,因此具备低功耗、高亮度、超高解析度与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等特性,不仅可降低量产成本,更可提升整体解析度,可??取代OLED、LCD等现行显示光源,成为未来的主流显示光源。



图2 : Micro LED目前在数位看板之类的大尺寸应用中,发展速度较快。(Source: DIGITAL TREND)
图2 : Micro LED目前在数位看板之类的大尺寸应用中,发展速度较快。(Source: DIGITAL TREND)

Micro LED尺寸与宽度极小,相近於一根头发或更小,未来随着技术不断发展,甚至可以做到人眼无法看见的颗粒大小,但发光效能却远远优於OLED,两者相差可达2至3倍,因此在同样亮度的显示屏而言,Micro LED电池寿命高出2至3倍,有助於解决电子显示屏最被诟病的功耗问题。


在应用面方面,Micro LED随着不同的画素尺寸与周期,可以应用於不同领域,小至穿戴式产品如头戴式显示器、手环/手表显示面板、抬头显示器等,大至数位看板(Digital Signage)、电视等应用皆可,表现并且会较LCD或OLED为隹,例如,Micro LED的高解析度、可任意拼接且无拚接缝等特性,适用於零售、精品业店内广告萤幕,将对现在的LCD萤幕带来重大冲击。


台湾积极投入

就发展态势来看,Micro LED在大尺寸萤幕的优势在於像素密度低,Micro LED可以不用太小颗,缺点则是数量过多,需要等待更成熟的移转技术,不过显示器若采用拼接模式,就可直接解决大尺寸的量产问题,同时兼顾降低LED数量与放大尺寸的量产条件,因此理论上大尺寸萤幕将比穿戴式装置更早走入实用阶段。


在这两项次世代显示技术中,台湾厂商明显押宝在Micro LED,投入时间早,厂商也多,除了产业界外,工研院也早已投入研发,并与产业界合作,打造供应链体系,随着技术的不断突破,多数研究单位都看好此一技术的未来发展,台湾在产研两端的积极合作,可??让台湾在此领域占得有利位置,延续过往在显示产业的优势。


**刊头图片来源(Source: Tech fo Anyone)


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