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雙雄對峙 次世代顯示技術掀起戰火
 

【作者: 王明德】   2017年11月01日 星期三

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從2002年的兩兆雙星創造出來的面板五虎,再到現在群創、友達雙雄,顯示器一直是台灣的科技產業的重要技術,這幾年全球面膽產業競爭態勢加劇,中、韓兩國挾國家資源全力搶攻市場,台灣廠商除了強化成本與製程競爭力外,也積極投入下一世代顯示技術的研發,在所有顯示技術中,Micro LED、量子點是目前下一世代顯示產業的兩大主流。


量子點的原理

量子點是"QuantumDot Light-Emitting Diode"的簡寫,其技術研發在兩年前就已經開始,日、韓兩國都已有相當成果,台灣廠商則以Micro LED為主,在此領域的腳步明顯較慢,量子點的主要優勢在於只需以1/3的成本,就可以的到接近OLED的高畫質,同時還解決了LCD向來無法克服的「黑色不黑」問題,


相對於現在的LCD顯示技術需有發光源,量子點本身就是一種發光材料,可以鋪在平面上,用控制電路顯示畫面,但如何「鋪」卻是大技術,剛開始的作法是使用溶夜,將溶液塗抹到平面,溶液蒸發以後量子點便附著在基板表面,但問題是僅能用一種量子點,也就是僅能顯示一種顏色,溶液沒有辦法同時含有RGB 三色的量子點,即使可以,各色也無法均勻排列,後來麻省理工學院克服了此一問題,印刷方式把量子點用橡皮章的方式印到面板上。


量子點的優缺點

量子點螢幕的優勢有4個,包括更寬廣的色域顯示、更精準的色彩控制、更長的使用壽命以及更低的能源耗損。



圖1 : 量子點的技術研發,日、韓兩國都已有相當成果,台灣廠商在此領域的腳步明顯較慢。(Source: DIGITAL TREND)
圖1 : 量子點的技術研發,日、韓兩國都已有相當成果,台灣廠商在此領域的腳步明顯較慢。(Source: DIGITAL TREND)

由於量子點受到電或光的刺激,會根據其直徑大小,發出各種不同顏色的非常純正的高質量單色光,這一點甚至比OLED顯示器更高,同時可以在更低的電壓下工作,讓能耗降到最低,此外由於量子點電視使用的無機材料不易被氧化,因此其顯像壽命比OLED多出兩萬小時。


由於量子點的光電特性獨特,它受到電或光的刺激,會根據量子點的直徑大小,發出各種不同顏色的非常純正的高質量單色光,使用量子點材料的背光源是當前色彩最純凈的背光源,因此使用量子點背光源的TCL量子點電視,其色域值、亮度有著大幅提升,並能顯示更鮮艷真實的色彩,即使最難表達的紅色和綠色也能完美呈現。


不過量子點也並非毫無缺點,首先價格仍然偏高,2015年率先上市的TCL,其55吋量子點TV,售價是1299美元,合台幣約38,900元,過了2年,2017年5月三星在台灣上市的55吋量子點電視不但價格未跌,售價還高達新台幣79,900元,同尺寸的LED TV則都只在40,000元左右,即便色彩解析度更高、耗電更低,但差到2倍的價格,仍會讓消費者卻步。


價格問題或許將來會因量產而解決,量子點的另一個致命缺點,卻是目前難以克服,即是「鎘」的問題,由於量子點的原材料中含有公認的致癌物–鎘,而鎘又有揮發問題,一旦長期使用,後果會相當嚴重,近年來雖然廠商致力研發無鎘技術,不過無鎘化的量子點電視,色域表現都明顯不佳,此一問題目前廠商都仍在致力解決中,目前仍無突破性發展。


Micro LED聲勢驚人

至於另一技術Micro LED,目前的發展速度看來要比量子點快,根據研究機構LEDinside 2017年的報告指出,繼傳統LCD、OLED之後,Micro LED後續發展潛力可期,若以全面取代現有液晶顯示器的零組件的規模來推估,包括背光模組、液晶、偏光板等,未來Micro LED的潛在市場規模約可達300~400億美元。


Micro LED也是屬於自發光顯示技術,其原理是將LED 結構設計進行薄膜化、微小化與陣列化,將LED縮小到至少原本LED的1/100,因此具備低功耗、高亮度、超高解析度與色彩飽和度、反應速度快、超省電、壽命較長、效率較高等特性,不僅可降低量產成本,更可提升整體解析度,可望取代OLED、LCD等現行顯示光源,成為未來的主流顯示光源。



圖2 : Micro LED目前在數位看板之類的大尺寸應用中,發展速度較快。(Source: DIGITAL TREND)
圖2 : Micro LED目前在數位看板之類的大尺寸應用中,發展速度較快。(Source: DIGITAL TREND)

Micro LED尺寸與寬度極小,相近於一根頭髮或更小,未來隨著技術不斷發展,甚至可以做到人眼無法看見的顆粒大小,但發光效能卻遠遠優於OLED,兩者相差可達2至3倍,因此在同樣亮度的顯示屏而言,Micro LED電池壽命高出2至3倍,有助於解決電子顯示屏最被詬病的功耗問題。


在應用面方面,Micro LED隨著不同的畫素尺寸與週期,可以應用於不同領域,小至穿戴式產品如頭戴式顯示器、手環/手錶顯示面板、抬頭顯示器等,大至數位看板(Digital Signage)、電視等應用皆可,表現並且會較LCD或OLED為佳,例如,Micro LED的高解析度、可任意拼接且無拚接縫等特性,適用於零售、精品業店內廣告螢幕,將對現在的LCD螢幕帶來重大衝擊。


台灣積極投入

就發展態勢來看,Micro LED在大尺寸螢幕的優勢在於像素密度低,Micro LED可以不用太小顆,缺點則是數量過多,需要等待更成熟的移轉技術,不過顯示器若採用拼接模式,就可直接解決大尺寸的量產問題,同時兼顧降低LED數量與放大尺寸的量產條件,因此理論上大尺寸螢幕將比穿戴式裝置更早走入實用階段。


在這兩項次世代顯示技術中,台灣廠商明顯押寶在Micro LED,投入時間早,廠商也多,除了產業界外,工研院也早已投入研發,並與產業界合作,打造供應鏈體系,隨著技術的不斷突破,多數研究單位都看好此一技術的未來發展,台灣在產研兩端的積極合作,可望讓台灣在此領域佔得有利位置,延續過往在顯示產業的優勢。


**刊頭圖片來源(Source: Tech fo Anyone)


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