В першу чергу світле майбутнє для смартфонів і носимих гаджетів
TN, IPS, VA, LED, OLED і їх похідні – різновидів типів дисплеїв велика кількість, але виробляються вони практично по одній і тій же технології. Глобально їх можна розділити на OLED- і TFT-подібні екрани. Одні пропонують наднизьку ціну, але посередні кольори і кути огляду, інші шикарну картинку через не найдемократичніші гроші, треті – баланс ціна/якість і т.д. Зараз в переносній електроніці преміум-класу особливим попитом користується технологія OLED, а в бюджетному класі домінує IPS. Обидва типи матриць давно присутні на ринку і вивчені вздовж і поперек, але деякі їх недоліки неможливо усунути фізично. Тому необхідно щось нове, що об’єднало б гідності обох типів матриць. Рішення є, MicroLED (micro light-emitting diode) – мікроскопічні світлодіоди.
Чому OLED і IPS недосконалі
Ще недавно здавалося, що за OLED і її похідними майбутнє. Саме ця технологія дозволила створювати тонкі і гнучкі екрани, які можна навіть складати навпіл. Однак ШІМ (широтно-імпульсна модуляція) і вигоряння пікселів прямо заявляють протилежне. Частково ШІМ вдалося перемогти, але все одно у ряду користувачів OLED виникає біль в очах. Вигорання пікселів і зовсім нерозв’язна задача через органічну природу.
TFT-подібні матриці на ринку майже чверть століття, а недоліків все ще багато. Вони фізично не дозволяють домогтися дійсно чорного кольору, оскільки підсвічуються навіть незадіяні пікселі. Звідси і проблеми з енергоспоживанням, що вкрай критично для мобільних пристроїв, що працюють від акумуляторів. Не кажучи вже про те, що TFT-екрани можуть бути тільки плоскими.
Що таке технологія MicroLED
MicroLED можна назвати новим етапом розвитку OLED, хоча із загального у них тільки принцип самосвеченія. Справа в тому, що MicroLED і OLED не потребують окремого підсвічування, як TFT-подібні матриці, підсвічуючи тільки окремі пікселі. OLED використовує органічні матеріали, які з часом вигорають (тьмяніють), а MicroLED базується на неорганічному матеріалі, – нітриді галію (GaN). Його запас міцності дорівнює 100 000 годинам безперервної роботи або 11 років ідеальної роботи.
Простими словами, MicroLED – це зменшені до 20-50 мікрометрів звичайні світлодіоди. Кожен світлодіод має RGB-субпіксель, при змішуванні якого формується необхідний колір. За керування пікселями відповідає тонкоплівковий транзистор, як в TFT.
Цей тип матриці з’явився у 2000 році – результат праць групи вчених Техаського технічного університету. Її також можна зустріти під іменами mLED, ILED і μLED. Компанії-виробники всерйоз вважають, що за цією технологією майбутнє. Настільки серйозно, що в найближчі роки mLED-дисплеї можуть отримати нові iPhone і Apple Watch, а в цілому над технологією працює до 130 компаній. Samsung, Sony, Apple, LG та інші гіганти.
Чому MicroLED скоро змінить OLED і TFT
До основних переваг технології можна віднести наступне:
- Дуже низьке енергоспоживання (на 90% менше, ніж у TFT і на 50% ніж у OLED)
- Ідеальний чорний колір в поєднанні з надвисокою яскравістю – до 30 разів вище, ніж у OLED. Це дозволяє домогтися високого динамічного діапазону (HDR)
- Широка колірна гамма, що перевершує таку у OLED
- Тривала стабільна робота
- Можливість створення дисплеїв з високою роздільною здатністю і щільністю пікселів
- Підтримка високих частот поновлення
- Низький час відгуку, що вимірюється в нано, а не мілісекундах
- Максимальні кути огляду
- Можливість створення гнучких екранів
- Модульність – створення екранів будь-яких форм і розмірів
- Невисока вартість виробництва. У теорії, нижча, ніж у OLED.
Останній пункт – це поки єдиний вагомий недолік mLED. Справа в тому, що зараз виробництво подібних панелей обходиться дуже дорого, в кілька разів вище, ніж вартість створення OLED-екранів. Теоретично, mLED повинна стати дешевше інших технологій створення дисплеїв, але на це буде потрібно кілька років.
Основні недоліки MicroLED – що заважає масовому впровадженню
Всі мінуси технології будуть вирішені, це навіть не обговорюється.
Головним недоліком mLED є її ж і перевага – мікроскопічні світлодіоди. Через високі вимог до пайки, компаніям поки складно досягти дійсно високих роздільних здатностей на маленьких площах. Зараз щільність пікселів в 265 ppi є межею. Це вкрай мало – сучасні смартфони пропонують від 450 ppi і вище.
Також у виробників є труднощі із закріпленням світлодіодів на панелях. Нинішня точність такої роботи дорівнює +/-34 мкм при необхідних +/-1,5 мкм. Ще крихітні світлодіоди мають досить посередній ККД і дорогі у виробництві.
Все це – можна вирішити. За оптимістичними прогнозами, на усунення більшості цих проблем компаніям буде потрібно 3-4 роки. Справжнього масового виробництва, коли ціна дозволить використовувати mLED в бюджетних гаджетах, варто чекати в межах 10 років.
MicroLED – все-таки за цією технологією майбутнє?
Скоріше так ніж ні. В середині 2019 року компанія Samsung представила модульний телевізор, заснований на mLED – The Wall Luxury. Він може масштабуватися від 73 до 219 дюймів (до 7,5 метрів) по діагоналі за рахунок модульності. Збирається подібний дисплей як конструктор Lego, а його пікова яскравість досягає рекордних 5000 ніт. Велике майбутнє у mLED і в області віртуальної/доповненої реальності. Час відгуку, що вимірюється в наносекундах – це в тисячі разів менше, ніж пропонують сучасні топові матриці.
Тобто mLED – це не теорія чи мрії виробників, її вже застосовують на практиці. З огляду на те, що над технологією працює майже півтори сотні провідних виробників, світле майбутнє як їй, так і нам, користувачам, гарантовано.