Genom att skapa MicroLED-teknik har ingenjörer klämt in dramatiskt mindre ljusemitterande dioder (LED) på samma yta än tidigare generationer av LED-skärmar – miljoner fler
Under åren har många högteknologiska skärmteknologier kommit och gått. Från traditionella rör-tv-apparater till projektorer, plasmaskärmar till LCD och nu oLED, har konsumentmarknaden sett alla möjliga skärmformat, definitioner och material.
När marknaderna för smartphones, surfplattor och HD-TV har exploderat pågår en oavbruten kapprustning mellan tillverkare för att göra skärmar som är tunnare, mindre, ljusare och med högre upplösning än konkurrenterna.
Vanligtvis mäts dessa faktorer som skillnader i enstaka procentenheter – fram till nu. Tillkomsten av MicroLED-teknik lovar att radikalt omdefiniera hur skärmar tillverkas, vilka specifikationer som kan packas in i skärmar av alla olika storlekar och nivån på upplösningen som LED-skärmar klarar av.
Vad är MicroLED?
MicroLED-teknik är, åtminstone till namnet, relativt okomplicerad. Ingenjörer har skapat dramatiskt mindre ljusemitterande dioder (LED) och proppat fler av dem på samma yta än tidigare generationer av LED-skärmar. Miljoner till.
Lysdioder är miniatyrlamporna som skapar ljus i skärmar, såväl som i mer traditionella applikationer som ficklampor, bilhuvud- och bakljus och traditionella glödlampor. Skillnaden mellan lysdioder och glödlampor är lika dramatisk som skillnaden mellan den första telegrafen och dagens smartphones, men i båda fallen syftar de till att uppnå samma funktion.
Så, microLEDs är en mångfacetterad förbättring av tekniken som länkar samman lysdioder och bilder som produceras på en skärm. MicroLEDs krymper storleken på lysdioder mycket, vilket innebär att fler av dem kan fylla samma utrymme som tidigare upptogs av en diod.
Detta ökar upplösningsförmågan och förmågan att återge detaljer, men kommer på bekostnad av ljusstyrkan. Det har historiskt sett varit problematiken för krympande lysdioder i skärmapplikationer. Att göra mikroLEDs lika ljusstarka som sina traditionella motsvarigheter kräver mer kraft, högre diodeffektivitet eller både och. Att dra mer energi till mer, mindre lysdioder innebär mer värme, större batteriförbrukning och mer komplex tillverkning.
Alla dessa nackdelar har varit tillräckliga för att förhindra tillverkare från att bedriva och implementera mikroLED-teknik i konsumentprodukter – fram till nu.
Det är dags att krympa lysdioder
Hittills har det funnits en gräns för hur små tillverkare kan tillverka LED-kort , inte bara på grund av storleken på dioderna, utan på grund av "pitch"-storleken, vilket är utrymmet mellan varje LED och vad det avståndet betyder för skärmens upplösning.
Hårdvaruteknik och tillverkningsprocesser är ofta begränsande faktorer, eftersom lysdioder bara kan göras så små och monteras på kretsar av en viss storlek och effektivitet. Istället för några dussin gulblå traditionella lysdioder i dagens LED-skärmar, innehåller mikroLED-skärmar miljontals lysdioder, eller en för varje pixel.
Detta antal tredubblas sedan, eftersom microLED-skärmar använder röda, gröna och blå lysdioder. Varje RGB-trio levererar en "pixel", som du kan föreställa dig snabbt på en 1080p-skärm i TV-storlek. Tusentals pixlar består av individuella moduler, och flera moduler utgör en given skärm.
Krympande lysdioder ger upplösningskraft, men det medför hårdvarukomplexitet. Först nyligen har hårdvara och tillverkningsteknik utvecklats till en punkt att LED-skärmar lätt kan göra övergången till microLED.
Tillverkare redo att lansera MicroLED-teknik
Den första MicroLED-TV:n som debuterar är Samsungs "The Wall", en ramlös, modulär skärm som erbjuder branschledande upplösning och en branschförst modulär kapacitet som kan tillåta slutanvändare att utöka sina TV-apparater när applikationerna förändras.
På CES 2018 sa Jonghee Han, VD för Visual Display Business på Samsung Electronics, "På Samsung är vi dedikerade till att ge konsumenter ett brett utbud av banbrytande skärmupplevelser. Som världens första modulära MicroLED-tv för konsumenter representerar 'The Wall' ytterligare ett genombrott. Den kan förvandlas till vilken storlek som helst och levererar otrolig ljusstyrka, färgomfång, färgvolym och svartnivåer. Vi är glada över detta nästa steg längs vår färdplan till framtiden för skärmteknologi, och den enastående tittarupplevelse den erbjuder konsumenterna.”
Dessa punkter lyfter fram många av de lovande genombrotten och fördelarna med microLED-teknik, från förmågan att leverera ljusstyrka och upplösning och tydligt definierade svarta nivåer, alla problem med generationer av plasma- och LED HD-TV.
Även de flesta av dagens LED-skärmar är faktiskt hybrid LCD/LED-skärmar som använder ett element (Liquid Crystal Diodes) för att skapa bilden och ett annat (lysdioderna bakom dem) för att bakgrundsbelysa skärmen.
I grund och botten är detta en extremt högteknologisk version av gamla projektor-TV-skärmar, och de kommer med sina egna problem, inklusive bildförvrängning eller mörkläggning från vida betraktningsvinklar, ljusutsläpp i mörka delar av skärmen, tjocka skärmar som kräver två olika lager, och begränsningar för maximal ljusstyrka på grund av skärmelementets pass-through-karaktär.
Samsung Wall är en massiv skärm som gör sin debut i 120-tumsformat. Det är lätt att tro att det här helt enkelt var ett fall av att vilja göra ett stänk med en storskalig skärm på en stor mässa, men det finns en mer komplicerad bakgrund.
Tillverkaren har inte bemästrat microLED-teknik vid mindre skärmstorlekar. Komplikationerna kring skalan på lysdioder, kraft- och värmegenerering samt kostnad och komplexitet gör att microLED för närvarande endast presenteras som en lösning för massiva, avancerade skärmar. Men precis som många andra tekniker kan det som börjar som en premiumnischprodukt snart bli normen.
Det har rapporterats allmänt att Apple arbetar med sin egen forskning om mikroLED-skärmar och på den motsatta änden av spektrumet. Apple tror att mikroLED kan göra framtida iPhones ännu tunnare och ljusare än den senaste generationens organiska LED-skärmar (OLED) som nyligen ersatte LCD-skärmar. MicroLEDs betraktas för närvarande som den sorts futuristisk teknik som OLEDs ansågs för tre till fem år sedan.
OLED vs MicroLED och framtiden för skärmteknik
OLEDs ligger bakom dagens banbrytande skärmteknologi för smartphones och surfplattor; deras material gör dem något mer kostnadseffektiva att tillverka än microLED med tanke på dagens tillverkningsbegränsningar.
OLED:er lider dock av en stor nackdel som kommer att fortsätta skapa efterfrågan på mikroLED:er inom tillverkningsindustrin; O, som står för "organisk", betyder att OLED:er tillverkas av organiska föreningar. Det betyder att de är dyra att tillverka och kostnaden kommer sannolikt inte att avta på grund av råvarukostnaderna.
Det betyder också att de är begränsade i maximal ljusstyrka eftersom material inte kan skjutas längre; på samma sätt lider extrema applikationer som alltid-på-skärmar av inbränning liknande tidiga plasmaskärmar.
Välkommen till framtiden
Framtiden för skärmteknik är nästan säkert MicroLED. Som med alla banbrytande teknologier finns det en inlärningskurva för tillverkare när materialvetenskap och tillverkningsprocesser kämpar för att komma ikapp den teoretiska potentialen hos denna teknik.
När tillverkningspotentialen väl har kommit ikapp renderingsfördelarna med mikroLED kan språnget från OLED till microLED vara snabbt, vilket lämnar OLED bakom sig som en engenerationsteknik som fungerade som en intressant brygga till en ny standard för skärmar från smartphones till tv-apparater.
Samsung har sagt att de planerar att släppa konsumentinriktade microLED-TV någon gång under 2019, medan Apple har antytt att de tror att tekniken kan dyka upp i sina telefoner inom tre år.
Som med alla tekniska framsteg, om de första produkterna är framgångsrika, kommer slussarna snart att öppnas. Kombinerat med effektivare batterier kommer microLED snart att driva alla skärmdominerade enheter, vilket ger fantastisk upplösning och ljusstyrka från din handflata till att fylla en hel vägg i ditt hem.
Posttid: 2021-apr-17