台湾交通大学开发出半极化绿光Micro LED

MiniLED及Micro LED于显示器的相关产品与研究在近期内大放异彩，MiniLED显示器立基于高效能LED背光源及TFT-LCD技术，已经成功在显示器产品上表现出相当亮眼的性能，即将爆发性成长，第一波应用已经出现在微星、华硕及宏碁的电竞屏幕等高阶显示应用领域，而苹果传闻将问世的miniled ipad、Macbook，也备受市场及消费者期待。

紧接着miniled之后，Micro LED也被视为新世代显示器的关键技术，各家大厂及各国研究单位都紧锣密鼓开发相关技术，期望能够一举突破OLED的封锁，挺进高阶、新型显示器的市场。

然而，Micro LED的显示器技术目前仍受限于巨量转移良率及产能不足等问题，特别是红光Micro LED芯片，不论是芯片性能或转移良率都面临相当大的瓶颈。

因此，采用量子点荧光粉的色转换技术，也被认为是克服RGB三色转移的替代方案。采用色转换技术仅需要单一颜色的LED光源，如蓝光或近紫外光，可大幅减少巨量转移制程的困难度，加速Micro LED显示器全彩化的发展。

量子点荧光粉具有高转换效率、广色域及高演色性等优势，可以提升显示器在色彩相关的性能。韩国三星便导入量子点荧光粉白光光源，来取代传统黄色荧光粉技术，并率先于市场上推出QLED显示器，获得高评价且展现了该技术的优势，而台湾地区在这方面也有顶尖的教授学者、研究团队及成果。

台湾交通大学的郭浩中、林建中及洪瑞华教授联手美国耶鲁大学韩仲教授、美国新创公司Saphlux、半导体材料供应商台湾奈晶（TWNC)及信捷先进材料，合作研究借由半极化LED结合量子点荧光粉滤光片技术，提出具有高色稳定性的全彩化量子点Micro LED阵列研究成果，该成果已发表于顶尖光电期刊Photonics Research。

                                                               50μm绿光Micro LED；图片来源：台湾交通大学

郭教授受访时提到：“蓝、绿光LED由于本身材料特性的影响，随着电流供给的条件改变，容易引起发光波长位移的问题，会导致人眼看到的颜色产生变化。举例来说，若采用独立的Micro LED做为屏幕画素，当手机或智能手表在户外环境光线较强烈的时候，就需要更大的驱动电流来维持屏幕的亮度，这时候就有可能导致屏幕的颜色产生变化，不利于使用者的视觉感受，因此发光波长稳定的背光源就显得格外重要。”该团队借由半极化LED结合色转换技术展示了Micro LED显示技术的最新成果。

与此同时，随着5G跟Sub 6G时代来临，Micro LED除了应用于显示器外，可见光通讯（visible light communication VLC）也正紧锣密鼓地为下一个世代的通讯技术做准备。

可见光通讯采用LED作为光源，可搭配室内照明、电子看板及显示器等做为无线通讯的手段。然而，传统大尺寸的LED光源仅能达到数十MHz的频宽，仍有很大的进步空间，必须借由缩小芯片面积等方法，提升频宽。

目前在世界上发表的研究成果中，红光及蓝光Micro LED都已达到GHz等级的频宽，唯独绿光LED受限于材料特性的影响，一直无法在频宽上有良好的表现。

因此，在这个议题上，郭浩中教授与韩仲教授等人，一样通过半极化LED优越的特性，开发出高性能的半极化绿光Micro LED元件，并实现高达756 MHz频宽及1.5 Gb/s的传输速率，是绿光LED（发光波长>520 nm）中已知最好的成果，突破过往绿光LED无法实现高频宽的困境，该研究成果近期也被顶尖光电期刊ACS Photonics接受。

                                                              图片来源：台湾交通大学

郭浩中教授表示，综观近年全世界的产业界、学术界对于Micro LED的研究与准备，基于台湾地区长期在LED、面板、显示器技术举足轻重的地位，仍看好台湾地区相关产业能在MiniLED及Micro LED的相关应用取得良好的成绩。最后郭教授也提到，不论是RGB三色转移或单色LED搭配色转换，要实现全彩显示器，巨量转移制程都是必须的。

尽管许多人目前仍不看好Micro LED巨量转移的发展，但CMOS积体电路的发展过程就是最好的例子，IC技术及摩尔定律问世至今，多次被认为达到极限，随即出现了像是FinFET、浸润式微影、极紫光微影及GAA等技术，将IC的进步延续至今。Micro LED显示技术亦同，只要保持研发的能量，在适当的时机点势必会出现关键的技术来突破瓶颈，替日常生活带来创新、高效能的新产品。