從2016年下半年開始,Micro LED的概念就風聲水起,在前不久結(jié)束的CES2018上,三星146英寸的模塊化Micro LED電視又出盡風頭,與傳統(tǒng)的LCD電視相比,無論是亮度、對比度還是色彩飽和度,都有了可觀的改進。而蘋果公司更是早在2014年就花大價錢收購了Micro LED研發(fā)公司LuxVue,進行技術(shù)儲備、提升專利和研發(fā)能力。盡管目前并沒有任何消費電子產(chǎn)品采用該技術(shù),但蘋果仍然希望能夠從中找到突破口,一舉一動也是非常引人矚目。
那么Micro LED到底是什么?在未來,Micro LED究竟會不會取代OLED/LCD成為主流的顯示技術(shù)呢?
Micro-LED到底是什么?
Micro LED又被稱為μLED或者微型LED,和LCD或者OLED有點相似。是由堪薩斯州立大學洪興教授和德州理工大學Jingyu Lin教授在2000年首先發(fā)明的。Micro LED和OLED一樣,都是由發(fā)光二極管構(gòu)成,是一種電視技術(shù),與內(nèi)容在屏幕上的顯示效果有關(guān)。
Micro LED指的是在一個芯片上集成的高密度微小尺寸的LED陣列,如LED顯示屏每一個像素可定址、單獨驅(qū)動點亮,可看成是戶外LED顯示屏的微縮版,將像素點距離從毫米級降低至微米級。
和OLED一樣,Micro LED也是由發(fā)光二極管構(gòu)成。每個紅色、綠色和藍色子像素會自己發(fā)光,不像LCD屏幕需要專用背光。因此,Micro LED顯示器能夠提供和OLED一樣的對比度和顏色表現(xiàn),在生產(chǎn)上也可以保持輕薄。不同的地方在于LED材料的構(gòu)成。OLED中的O代表的意思是有機的(Organic),是指在像素堆棧的發(fā)光部分中使用了有機材料。但Micro LED則不一樣,這種技術(shù)是在發(fā)光部分中使用了無機的氮化鎵(GaN)材料。
MicroLED如何運行?
在解釋Micro LED的運行原理之前,我們首先有必要看看現(xiàn)在已經(jīng)出現(xiàn)的電視是怎樣的,這樣才能準確理解為什么它是一門進步很大的技術(shù)。
現(xiàn)在最主流的電視技術(shù)是LED,實際上就是安裝一塊LCD面板,但是將LED背光放在面板后。所有大型制造商都使用LED技術(shù),你現(xiàn)在觀看的電視極有可能就是LED電視。因為LCD屏幕無法自己發(fā)光,白色LED背光讓光線穿過一層又一層,這些層由彩色過濾器和偏振器組成,然后就可以用光描繪圖像,讓我們看見。
在過去幾年里,背光技術(shù)不斷進步,但是要想顯示很深的黑色仍然是一件難事,因為背光不精準。如果在暗元素的旁邊有亮元素,對比度就會受到影響。怎么解決呢?用OLED解決,它由可以單獨發(fā)光的像素組成。也就是說單個像素可以完全關(guān)閉,顯示完美的黑色,而且色彩也更炫麗,可視角度更廣。但是OLED屏幕由于沒有LCD屏幕那樣明亮,而且是用有機化合物制造的,壽命必然會比LCD短。
看似異軍突起的Micro LED則將兩種面板技術(shù)的優(yōu)點融合在一起,將弱點拋棄。從名字看,Micro LED用到了大量微型LED,這些LED分解為紅、藍、綠三種子像素(大多商用OLED只使用白光),構(gòu)成畫面的各個獨立像素元素。
同時由于采用無機材料,Micro LED也不會出現(xiàn)OLED屏幕上壽命短的問題。Micro LED還減少了對偏振和封裝層的需求,可以使面板變得更薄。結(jié)構(gòu)為為多量微型LED陣列組成。所以,除了能達到高亮度、超高解析度與色彩飽和,每個畫素都能獨立驅(qū)動,還有省電、反應速度快等優(yōu)點。在功耗方面,比LCD低90%,比OLED低50%。
Micro LED優(yōu)點
——比OLED更薄
與傳統(tǒng)LCD相比,OLED顯示器的一大優(yōu)勢在于它們更薄。不過,在這方面比OELD更具優(yōu)勢的是Micro LED。
Micro LED與OLED類似,但它們使用的是氮化鎵無機材料(與傳統(tǒng)彩色LED類似)。事實上,它們跟普通彩色LED十分接近,只是體積縮小了很多而已。由于子像素具備發(fā)光性(它們可以像OLED一樣自行發(fā)光),所以它們不需要背光源或液晶層。但Micro LED同樣不需要偏振器,而且頂部只有一層薄玻璃層。它們比OLED更薄,而且比普通LCD要薄很多。
——更高效
Micro LED顯示器中的超小型LED在將電轉(zhuǎn)化為光子方面更為高效?;旧?,它們能夠比傳統(tǒng)LCD或OLED顯示器產(chǎn)生更多的“每瓦亮度”。Micro LED目前仍然是一種尚未完全商業(yè)化的新產(chǎn)品,但有業(yè)內(nèi)人士估計,Micro LED只需OLED的一半能耗即可產(chǎn)生相同的亮度。其他業(yè)內(nèi)人士則認為Micro LED的能效將更高。
這對任何設(shè)備而言都是好消息,因為顯示器是當今最大的續(xù)航殺手之一。不僅如此,這對VR一體機這樣的設(shè)備更是利好。借助Micro LED,VR一體機可以更輕薄,同時擁有更持久的續(xù)航能力。
——更高分辨率
LCD和OLED顯示器在最大分辨率上差別不大。索尼Z5 Premium將完整的4K分辨率壓縮到5.5英寸的顯示屏上,每英寸像素達到驚人的806。盡管尚未出現(xiàn)在正式產(chǎn)品中,但谷歌和LG已經(jīng)開發(fā)出一款面積為4.3英寸,像素達18萬的VR顯示器。換言之,每英寸高達1443像素。
目前還沒有商用的Micro LED產(chǎn)品發(fā)布,但可以從微觀的角度來探討單個紅色、綠色和藍色LED。小于100微米的LED。它在分辨率上擁有比傳統(tǒng)LCD或OLED多出數(shù)倍的潛力。第一批Micro LED顯示器應該無法達到如此高分辨率,但這項技術(shù)顯然能夠達到這一標準,甚至更多。
——更耐“燒屏”
你或許曾聽說過OELD屏幕“燒屏”?;旧希旓@示器長時間在相同位置長顯示相同圖像時,它將開始留下自己的“殘影”,所以你總是能看到它。這種情況發(fā)生在各種屏幕上,比如汽車儀表板上的LCD屏,可能存在褪色卻不會消失的界面元素。
Micro LED顯示器中的LED在抵御能力方面遠高于OLED中的有機化合物或傳統(tǒng)LCD中的液晶層?!盁痢睂⒉粫蔀榇蠖鄶?shù)Micro LED產(chǎn)品的問題。
——超快速切換時間,十分適合VR
最優(yōu)秀的LCD可以在數(shù)毫秒(千分之一秒)內(nèi)完全切換顏色。OLED顯示器的切換速度則以微秒(百萬分之一秒)為單位。這就是為什么它們用于VR頭顯的原因之一。LCD顯示器的切換速度不夠快,無法取得良好的VR體驗。
Micro LED的切換速度聽起來更像是微芯片,而不是說顯示器,其計量單位是在納秒(十億分之一秒)。能夠在超小尺寸下實現(xiàn)超高分辨率,同時具備超快的切換速度,Micro LED成為了VR和AR頭顯的完美選擇。
——卓越的色調(diào),對比度和亮度
需要再次說明的是,目前還沒有消費類產(chǎn)品可供測試,但Micro LED應該能夠以近乎無限對比度來產(chǎn)生更亮的顯示器(因為黑色像素完全消失),使其成為HDR的絕佳選擇。更高的最大亮度將能進一步提高Micro LED在陽光下的可讀性,這對AR而言十分適合。
據(jù)稱Micro LED具有更廣泛的顏色范圍,亦即意味著更寬的色域,而且我們可以更精確地控制Micro LED以獲得更好的色彩精確度。
Micro LED缺點
如果說Micro LED存在什么缺點,那一定是成本。這種LED以近乎硅芯片的方式進行生產(chǎn),然后再轉(zhuǎn)移到充滿針柵的底板。這就像將計算機芯片的一部分轉(zhuǎn)移到另一個計算機芯片上。這是一次又一次地分批完成,而每一步都可能出現(xiàn)錯誤。所以在真正擴大產(chǎn)能之前,Micro LED的價格將十分昂貴。
Micro LED應用領(lǐng)域
Micro LED有其得天獨厚的優(yōu)勢,其工作電壓低、效率高、亮度高、光學結(jié)構(gòu)簡單,工作范圍廣等,已經(jīng)很大概率上被確認為理想的下一代顯示技術(shù),其應用領(lǐng)域非常廣闊,包括大/中尺寸的戶外/室內(nèi)大屏幕、桌面電腦/筆記本電腦顯示器、移動產(chǎn)品如手機/數(shù)碼相機/便攜式投影機屏幕和手表/手環(huán)等可穿戴產(chǎn)品。
Micro LED市場規(guī)模
應用領(lǐng)域的廣闊決定了市場規(guī)模的龐大。但是Micro LED由于量化轉(zhuǎn)移技術(shù)目前生產(chǎn)成本過高,這也是目前無法量產(chǎn)的最大原因。如果Micro LED能突破量產(chǎn)技術(shù)難關(guān),大幅減少成本,將以其獨特的高解析度、低損耗和高清晰度勢必要開創(chuàng)LED的新紀元。
但是很重要的一點是,從LCD/OLED到Micro LED的轉(zhuǎn)型并不會像當年等離子屏與液晶屏的拼殺一樣困難。原因在于它們都使用FTF背板,有很大一部分資源是可以共用的,因此廠商轉(zhuǎn)型難度較小。若以全面取代現(xiàn)有液晶顯示器的零組件的規(guī)模來推估,包括背光模塊、液晶、偏光板等,Micro LED未來的潛在市場規(guī)模約可達300—400億美元。
關(guān)于未來
無論是OLED,還是量子點、Micro LED,可以看到自發(fā)光必然是顯示的趨勢。盡管Micro LED是一項很酷的新技術(shù),但它的成熟度和造價相比OLED仍有相當大的距離。關(guān)于未來,我們引用臺灣新創(chuàng)公司錼創(chuàng)創(chuàng)始人李允立的一句話。
“Micro LED成功關(guān)鍵有二:一是蘋果、三星這些品牌廠的需求;二是晶片搬動技術(shù),一次搬運數(shù)百萬顆超小LED晶片,有門檻要克服?!?/span>
(審核編輯: 智匯胡妮)
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