MicroLED (micro-LED, mLED, µLED) — это технология плоских дисплеев нового поколения, основанная на массиве микроскопических светодиодов, образующих отдельные элементы пикселей. Иногда эту технологию называют mLED или µLED. Это особый тип излучающего дисплея с характеристиками и преимуществами, которые в целом аналогичны технологии дисплеев OLED.
Всё больше производителей с нетерпением ждут разработки развития технологии производства дисплеев microLED из-за многочисленных преимуществ этих дисплеев перед OLED и жидкокристаллическими аналогами. Apple Inc. начала внутреннюю разработку собственной версии таких экранов с 2018 года.
История появления технологии MicroLED
Технология была впервые изобретена в 2000 году группой исследователей под руководством Хунсина Цзяна и Цзинюй Линя, когда они работали в Государственном университете Канзаса. Sony Corporation продемонстрировала первые дисплеи microLED перед публикой в 2012 году, но планы коммерциализации не были реализованы из-за более высокой стоимости производства.
Барьеры на пути к развитию технологии и производству microLED-дисплеев препятствовали коммерциализации. Возникла потребность в разработке и открытии новых методов для развития базовых технологий, повышения эффективности производства и снижения затрат. С тех пор несколько компаний представили концептуальные продукты, использующие технологию начала «нулевых».
Например, Samsung продемонстрировала свой 146-дюймовый µLED-диплей под названием The Wall на выставке CES 2018, в то время как LG Electronics представила свою 173-дюймовую версию экрана во время выставки IFA в том же году. Кристаллический светодиодный дисплей от Sony в итоге стал доступен с сентября 2019 года, а Samsung объявила о начале поставок в октябре 2019 года.
Преимущества технологии microLED
Некоторые отраслевые аналитики и технологические энтузиасты считают, что microLED станет технологией следующего поколения, которая сможет не просто конкурировать с жидкокристаллическими дисплеями IPS и OLED, но и полностью заменить их.
MicroLED использует элементы микроскопических светодиодов. Из нескольких таких элементов формируется один пиксель. В самых ранних прототипах MicroLED экранов использовались три микроскопических светодиода на пиксель. Тот факт, что на панели дисплея используются светодиоды, означает, что она не требует светодиодной подсветки в отличие от ЖК-технологий. Микроскопические лампы сами по себе являются источником излучения.
Одним из основных коммерческих преимуществ технологии MicroLED является то, что она позволяет получить все преимущества OLED-дисплеев за вычетом недостатков, связанных с более коротким сроком службы из-за выгорания экрана и ограниченной яркости.
MicroLED это достойная альтернатива OLED
С 2008 года OLED становится всё более предпочтительной технологией дисплеев среди производителей и потребителей. Эта технология отображения начала применяться практически во всех флагманских устройствах, таких как смартфоны серии Galaxy от Samsung. Другие компании использовали ту же технологию при разработке ноутбуков, Smart TV и других устройств. Однако улучшения в технологии производства позволили компаниям использовать OLED-дисплеи даже в своих линейках продуктов среднего класса.
Есть несколько причин, почему изготовители отдают предпочтение технологии OLED, а не альтернативам, таким как коммутация в плоскости или технология IPS LCD. К ним относятся лучший коэффициент контрастности, меньшее время отклика, более широкий угол обзора, энергоэффективность, более тонкий профиль экрана и гибкость. OLED-дисплеи обычно обеспечивают более высокое качество изображения по сравнению с жидкокристаллическими, аналогами, позволяя производителям предлагать различные форм-факторы, включая дисплеи с диагональю от края до края и изогнутые экраны.
Обратите внимание, что microLED, OLED и даже QLED-дисплеи являются самоизлучающими. Свет в них исходит непосредственно от отдельных органических светодиодов, в отличие от ЖК-экранов, для которых требуется светодиодная подсветка, чтобы цвета, создаваемые отдельными пикселями, стали видимыми.
Отдельные светодиоды в LED-дисплеях можно включать и выключать. Основанные на этом принципе технологии отображения способны воспроизводить глубокий чёрный цвет и, следовательно, имеют больший коэффициент контрастности, чем панели на основе ЖК-технологии. Поскольку каждым пикселем можно управлять индивидуально, он может отображать совершенно другой цвет по сравнению с соседними источниками излучения, тем самым обеспечивая лучшую цветопередачу и более точное представление изображения.
microLED разделяет вышеупомянутые преимущества OLED, особенно по сравнению с технологией IPS LCD. Исследователи и эксперты отрасли предполагают, что эта технология отображения уверенно конкурирует с любыми альтернативами. Следовательно, в будущем её можно будет увидеть на различных устройствах, от телевизоров и ноутбуков до смартфонов и планшетных компьютеров. И на то есть веские основания.
Отсутствие недостатков и ограничений OLED при конкуренции с технологией IPS LCD
На бумаге OLED-светодиоды значительно превосходят жидкокристаллические дисплеи IPS. Однако рыночная доля ЖК-экранов остаётся значительной. Некоторые производители и потребители по-прежнему предпочитают использовать технологию LCD, потому что у OLED-дисплеев есть два основных недостатка: короткий срок службы из-за склонности к выгоранию экрана, неравномерное старение из-за разницы в скорости деградации синих, красных и зелёных органических диодов, а также хрупкость. Последний пункт объясняется более высокой чувствительностью органических диодов к влаге по сравнению с неорганическими компонентами оборудования.
В отличие от OLED, microLED не имеет указанных недостатков. Изготовленные по этой технологии дисплеи в первую очередь делают ставку на использование неорганических светодиодов. Они отличаются прочностью и имеют больший срок службы по сравнению с органическими светодиодами. Скорость деградации каждого пикселя почти одинакова. Следовательно, с точки зрения потребителя, устройства с этой технологией будут более удобными в использовании, чем их OLED-аналоги.
Ещё одно преимущество microLED перед OLED состоит в том, что такие дисплеи теоретически более энергоэффективные. Они также совместимы с меньшими чипами, что позволяет производителям экспериментировать с дизайном гаджетов или улучшать их производительность. Технология также обеспечивает большую яркость. OLED-дисплеи имеют пиковую яркость до 1000 нит. Между тем прототипы microLED продемонстрировали общую яркость 4000 нит, а при улучшенных технических решениях она может достигать 10000 нит.
Также стоит отметить, что эта развивающаяся технология отображения может поддерживать тонкие экраны без рамок с идеальным углом обзора, не уступая OLED. Это делает microLED подходящим кандидатом для использования как в мобильных устройствах, так и в больших телевизорах и уличных дисплеях.
Минусы технологии microLED
По большей части недостатки технологии microLED обусловлены проблемами организации производственных процессов и высокими текущими затратами на массовое производство.
Концепция технологии отображения microLED проста: использовать светодиоды небольшого размера для формирования отдельных элементов пикселей. Однако процесс остаётся непростым. Техническая и финансовая сторона вопроса в настоящее время остаётся главной проблемой при массовом производстве и коммерциализации этих дисплеев нового поколения.
Например, трудно уменьшить размеры отдельных светодиодов без ухудшения их характеристик. Это означало бы уменьшение интенсивности излучаемого света. Чтобы найти компромисс между размером и производительностью, потребуется дальнейшее совершенствование и повышение эффективности источников излучения. Чтобы сделать их более эффективными, необходимо выявлять и внедрять новые технологии и процессы производства отдельных светодиодов.
Другой проблемой является необходимость устранения зазоров или размера шага между микроскопическими светодиодами и пикселями. Важно подчеркнуть тот факт, что схемы и другие компоненты могут быть очень маленькими. Текущие соглашения в схемотехнике и проектировании не поддерживают в полной мере производство микроскопических светодиодов требуемых размеров.
Производство таких крошечных светодиодов и связанных с ними компонентов в больших объёмах также является проблемой. Производители должны убедиться, что яркость не меняется, а их сборка идеально автоматизирована. Чтобы представить масштабы, достаточно одного факта: для производства дисплея microLED с разрешением 4K потребуется не менее 25 млн микроскопических светодиодов.
Проблемы производства отражаются на себестоимости устройств и возможности массового изготовления таких экранов. Следовательно, ещё одним недостатком дисплеев microLED является то, что в настоящее время его непрактично производить по сравнению с дисплеями IPS LCD и OLED. Однако есть и альтернатива.
Некоторые производители и исследователи позиционируют мини-светодиоды как ещё один промежуточный вариант. Обратите внимание, что это не является ещё одной технологией отображения в полном смысле этого слова. Скорее, это схема подсветки, используемая в панелях на основе ЖК-технологии со светодиодной подсветкой. В частности, для освещения жидкокристаллических панелей используются светоизлучающие диоды небольшого размера с целью улучшения возможностей местного затемнения и увеличения контрастности.
Samsung запускает первый MicroLED телевизор бытового уровня
Создание 110-дюймового MicroLED телевизора с разрешением 4K — это инженерное достижение Samsung. Сейчас очень сложно изготовить микросветодиоды достаточно маленького размера, чтобы разместить более 8 миллионов из них на площади 3,3 квадратных метра. Samsung заявляет, что использовала продвинутую технологию поверхностного монтажа для светодиодных чипов и новый производственный процесс, полученный от своего полупроводникового бизнеса.
Первый телевизор Samsung с технологией MicroLED, The Wall, был представлен два года назад с огромным 292-дюймовым экраном. Однако его продавали только предприятиям и состоятельным клиентам. Wall использует несколько микросветодиодных панелей в модульном форм-факторе. Теперь компания представила новый 4K MicroLED телевизор с диагональю экрана 110″ и более традиционным форм-фактором, ориентированный на домашние кинотеатры.
Предзаказы на него начнутся в Южной Корее в конце этого месяца, а глобальный запуск намечен на первый квартал 2021 года. Он стоит 170 млн вон (около $156 400), и Samsung намеревается продавать его на Ближнем Востоке, в некоторых европейских странах и США. Южнокорейский технологический гигант заявляет, что рассматривает варианты выпуска телевизоров в размерах от 70 до 100 дюймов в будущем.
В новоявленном телевизоре используются миллионы микрометровых самосветящихся светодиодов, что приближает его к технологии OLED. Он может вырабатывать глубокий чёрный цвет и бесконечную контрастность. Что действительно здорово, так это применение в нем неорганических материалов, означающее отсутствие проблемы выгорания, с которой сталкиваются OLED-экраны.
По оценкам Samsung, технология MicroLED может работать до 100 тыс. часов (то есть до 10 лет). При этом телеустановки на её основе становятся намного ярче, чем OLED ТВ-приёмники, предлагая лучшую производительность HDR.
Новый MicroLED телевизор имеет разрешение 4K. Ожидается, что он получит вход HDMI 2.1 и частоту регенерации 120 Гц, аналогично другим топовым продуктам компании. Его соотношение экрана к корпусу составляет 99,99%, значит, с четырёх сторон почти нет обрамления. При этом компании удалось уместить в тонкой рамке телевизора звуковоспроизводящую систему Majestic вместе с 5.1-канальной установкой громкоговорителей, предлагая отличные нестандартные аудиовизуальные возможности. Он также снабжён звуком отслеживания объектов, доставляющим дополнительные иммерсивные ощущения.
Повышение уровня видео с низким разрешением до 4K обеспечивается соответствующим процессором с искусственным интеллектом. За счёт внедрения новой функции с названием 4Vue телезрители могут параллельно смотреть четыре 50-дюймовых видеопотока из такого же количества разных источников. Эту функцию можно использовать для одновременного просмотра новостей и нескольких спортивных состязаний или видео с пошаговыми инструкциями во время игры.
