En introduktion til MicroLED; en ny selv-emitterende skærmteknologi
21 Oct 2016 | Rasmus Larsen |
MicroLED er kommet i rampelyset efter Apple og Oculus begge har opkøbt selskaber. Her følger en kort introduktion til MicroLED; en ny selv-emitterende skærmteknologi, der deler træk med OLED. Teknologien lover at gøre vores skærme endnu lysere og mere strømbesparende. MicroLED har også lagt grundlaget for Sony’s ”Crystal LED” og Samsung’s ”QLED”.
MicroLED deler træk med OLED
MicroLED skærmteknologi blev opfundet i 2000 af et forskerhold bestående af Prof. Hongxing Jiang og Prof. Jingyu Lin fra Texas Tech University. Der er på nuværende tidspunkt ingen selskaber, som masseproducerer MicroLED – også kaldet mLED, µLED and ILED. Selskaberne, som udvikler teknologien, mener dog, at den i fremtiden har potentialet til at udfodre OLED.
Det er noget af en påstand, så for at forstå, hvorfor selskaberne er så selvsikre, er det nok formålstjenligt at starte fra begyndelsen. MicroLED er en såkaldt selv-emitterende skærmteknologi, som benytter ekstremt små lysdioder (LED) til subpixels, hvor 3 subpixels typisk udgør 1 pixel. Afhængigt af hvordan lyset fra disse subpixel mikses, kan en pixel gengive en given farve – ligesom nudagens skærme. Der bruges et TFT (thin film transistor) kredsløb til at kontrollere de individuelle pixels – igen, præcis som på nudagens skærme.
Eksempler på andre selv-emitterende skærmteknologier er plasma og OLED. I modsætning til LCD, kræver selv-emitterende teknologier ikke en bagbelysning. De skaber selv lyset i de små pixels.
MicroLED deler mange træk med OLED, men i stedet for at anvende organisk materiale (OLED = organisk LED) i pixelstrukturen, benyttes uorganisk materiale såsom GaN (galliumnitrid), hvilket også bruges i almindelige lysdioder til belysning. MicroLED er ekstremt små, typisk 1/10-del af tykkelsen af et hår, hvilket gør det muligt at deponere dem som et pixelnet ovenpå et substrat for at skabe en skærm.
Et patent, der relaterer sig til MicroLED, beskriver hvordan man ovenpå de små MicroLED-pixels placerer passive farvefiltre for at kunne gengive farver. Disse farvefiltre kan bestå forskellige typer materialer, hvilket vi kommer ind på i næste afsnit.
Selskaber, som udvikler MicroLED, lover egenskaber såsom ekstremt høj kontrast, dyb sort, hurtig responstid, meget høj lysstyrke og lavt energiforbrug.
Selskabet InfiniLED, opkøbt af Oculus, siger, at deres variant “offers 20 – 40X reduction in power consumption”, men det fremgår dog ikke i forhold til hvad. Selskabet skriver, at “ILED Displays (Inorganic LED Display) is the next generation of energy efficient display technology for applications ranging from wearables to TVs”.
LuxVue, opkøbt af Apple, hævdede på et tidspunkt, at deres variant af MicroLED var ni gange mere lysstærk end OLED og LCD. Det var dog før HDR kom til, hvilket har bidraget til at øge lysstyrken markant på nuværende skærmteknologier.
Ligesom OLED, kan MicroLED også bruges til andre formål end skærme, herunder belysning. Selskaber involveret i teknologien hævder, at den er oplagt til ure, mobile enheder, monitors, tv-skærme, VR/AR-headsets og andre enheder. Instituttet Holst Centre forestiller sig, at teknologien også kan indlejres i tøj og andre ting. Ligesom OLED, kan MicroLED potentielt deponeres på forskellige typer substrater, herunder glas, plastik og metal. Dermed kan skærmene også blive bøjelige.
John Doerr, en ansat i Kleiner Perkins Caufield & Byers og investor i LuxVue, som i dag ejes af Apple, taler om et ”breakthrough in displays” i videoen fra Disrupt SF 2013 konferencen i videoen herunder. Spring til ca. 4:12 i videoen.
Crystal LED og QLED
Du har måske allerede hørt om, eller sågar set, MicroLED for nogle år siden. MicroLED er det teknologiske princip bag Sonys ”Crystal LED” prototype, som første gang blev fremvist på CES-messen i Las Vegas i januar 2012.
Dengang sagde Sony, at det var en ”industry-first full HD selv-emitting display using LEDs as a light source”. Den benyttede over 6 millioner små lysdioder (2 millioner af hhv. rød, grøn og blå subpixels) for at genskabe et billede i Full HD-opløsning. Sony tilføjede dengang, at den havde 3,5 gange højere kontrastforhold, 1,4 gange større farverum (ift. Rec.709) og 10 gange hurtigere responstid end traditionel LCD.
Sony har aldrig frigivet et forbrugerprodukt baseret på teknologien, men de har frigivet et produkt til det kommercielle marked under navnet ”CLEDIS” i maj 2016. Sony har designet det som en modulær skærm, hvor hvert modul måler 403mm x 453mm og kan sammensættes til at forme en større skærm. Ved en præsentation fremviste Sony en skærm på 9.7 x 2.7 meter med 8K-opløsning, 140% sRGB-dækning, 1000 nits maksimal lysstyrke og tæt på perfekte betragtningsvinkler.
Som forklaret i denne forskningspublikation af Optical Society of America, kan MicroLED kombineres med quantum dots for at udvide farverummet i skærmen yderligere. Det er hvad Samsung arbejder på bag facaden med “QLED”. Det skal understreges, at Samsung på nuværende tidspunkt udelukkende sælger LCD-tv med quantum dot filtre. Disse har intet at gøre med MicroLED.
Selvom Sony allerede sælger et kommercielt produkt, ligger MicroLED nok 2-4 år ude i fremtiden hvad angår forbrugermarkedet. Ligesom alle andre nye skærmteknologier, vil det kræve en kræftanstrengelse og betydelige investeringer for at etablere en masseproduktion, men i fremtiden kan MicroLED potentielt blive et alternativ til OLED i takt med at LCD langsomt glider ud.
