Не успела Apple в сентябре 2017-го выпустить в продажу iPhone X с новым OLED-дисплеем, как 19 марта 2018 года стало известно, что на секретном заводе в Калифорнии в рамках проекта под кодовым названием T159 корпорация разрабатывает собственные дисплеи на основе MicroLED-технологии. Проект курирует Линн Янгс (Lynn Youngs), ответственный за дисплейные технологии в телефонах iPhone и часах Apple Watch.
Ожидается, что компания Apple в этом году выпустит очередную версию умных часов Apple Watch с дисплеем именно на технологии MicroLED. Скорее всего, как раз для этого в 2014 году Apple приобрела стартап Luxvue, занимавшийся разработкой энергоэффективных дисплеев для бытовой электроники на базе MicroLED-технологии, а в 2015 году — фабрику по производству полупроводниковых устройств. Считается, что MicroLED-дисплеи по сравнению с OLED потребляют меньше энергии, обладают более высокой яркостью и позволяют делать гаджеты тоньше.
Сообщение заметно ударило по бизнесу компаний-поставщиков дисплеев для Apple. В течение одного дня котировки акций Sharp Corp., Japan Display Inc. и LG Display Co Ltd. упали на 1,6–2,4%.
MICROLED: ЧТО ЭТО ЗА ТЕХНОЛОГИЯ?
Давайте вместе попробуем разобраться, что это за технология, чем она отличается от других, какие у нее перспективы и преимущества.
Начнем с того, что MicroLED, она же mLED или μLED, как технология систем отображения, основанная на использовании сверхмалых светодиодов, зародилась в начале 2000-х в США. Ее разработали профессора Хонсин Чан (Hongxing Jiang) и Чинью Лин (Jingyu Lin) из Техасского технологического университета. Первую же модель FHD-телевизора c диагональю 55 дюймов, построенную на основе неорганических (полупроводниковых) светодиодов таких размеров, — CLEDIS (Crystal LED Integrated Structure) — корпорация Sony представила в 2012 году.
Иными словами, ученым и инженерам потребовалось около 12 лет для того, чтобы пройти путь от создания прототипа матрицы до производства полноценной системы отображения информации с экраном довольно большого размера.
Так же, как и в привычных светодиодных (LED) экранах, изображение формируется из светодиодов. Каждый светодиод испускает монохроматический свет, а для получения красного, зеленого и синего цвета (основных цветов, формирующих изображение) применяются соответствующие светофильтры. В отличие от светодиодных видеостен, где светодиоды помещены в специальные корпуса, микродиоды расположены непосредственно рядом друг с другом. В технологии MicroLED используются неорганические светодиоды на основе нитрида галлия, их размер не превышает 5 микрон, а расстояние между ними — не более 10 микрон, что составляет примерно одну десятую толщины человеческого волоса.
За управление пикселями отвечает слой тонкопленочных транзисторов, как и в стандартных телевизорах ЖК (LCD). Под воздействием электрического тока светодиоды излучают свет, поэтому в отличие от ЖК-панелей дисплеям MicroLED не требуется использовать дополнительный слой подсветки.
В основе LCD-дисплеев лежит жидкокристаллическая матрица — своеобразный фильтр, пропускающий или блокирующий световой поток с помощью жидких кристаллов. Пиксели красного, синего и зеленого цветов формируются за счет прохождения белого цвета через соответствующие светофильтры и матрицу с жидкими кристаллами. Для формирования яркого изображения там требуется яркая подсветка, которую обеспечивают светодиоды. Именно по этой причине LCD-телевизоры часто называют LED-телевизорами, хотя изображение формируют жидкие кристаллы, а светодиоды используются лишь для подсветки.
Из-за отсутствия лишнего слоя MicroLED-дисплеи тоньше ЖК-панелей, отличаются глубоким черным цветом, поскольку выключенные светодиоды не испускают свет, а подсветка отсутствует.
Из-за отсутствия лишнего слоя MicroLED-дисплеи тоньше ЖК-панелей, отличаются глубоким черным цветом, поскольку выключенные светодиоды не испускают свет, а подсветка отсутствует. Их яркость, контрастность и цветность значительно лучше, чем у ЖК-дисплеев.
146-дюймовый телевизор Samsung The Wall
Южнокорейский гигант пошел своим путем — Samsung производит LCD-дисплеи, на которых подсветку обеспечивает тонкая пленка с нанесенными на нее квантовыми точками (Quantum Dots). Отсюда и название технологии — QLED. Эта технология появилась как ответ на технологию на основе органических светодиодов (OLED) от LG.
ЦИФРЫ И ФАКТЫ:
Samsung срочно ищет новую технологию, чтобы не отстать от OLED-телевизоров LG. Доля продаж Samsung на рынке премиальных телевизоров упала с 57% в 2015 году до 20% в 2016 году. Компания LG тем временем сумела увеличить долю рынка с 17,5% в 2015 году до 43% в 2016 году.
Если сравнивать микросветодиодную технологию c OLED-технологией, то нужно сказать, что обе они очень похожи по способу формирования изображения.
В обоих случаях используются светодиоды, излучающие свет при прохождении через них электрического тока. Разница только в технологии производства и материалах самих светодиодов. Если в микросветодиодной технологии используются проверенные временем полупроводниковые светодиоды, технология производства которых отработана десятилетиями, то в органических светодиодах применяются органические полимерные вещества, и светодиоды из них пока еще не достигли совершенства и эффективности полупроводниковых. У дисплеев на основе органических светодиодов несколько меньше яркость и ресурс, но по характеристикам контрастности, цветности и глубине черного цвета обе технологии одинаковы.
Также надо отметить, что энергопотребление в технологии MicroLED ниже, чем у OLED, и уж тем более, чем у LCD, цветовая гамма шире, контрастность выше, а скорость отклика может быть уменьшена до наносекунд, что делает ее очень интересной для производителей разнообразных носимых устройств и гарнитур виртуальной и дополненной реальности.
Но главное преимущество новой технологии, которое можно считать шагом вперед, по сравнению с предшествующими технологиями, — это ее потенциально легкое масштабирование, достигаемое за счет применения проверенных и хорошо зарекомендовавших себя светодиодов. Правда, для этого производителям систем отображения информации требуется найти ответ на вопрос, как организовать в промышленных масштабах массовое нанесение микросветодиодов размером в 0,1 ширины человеческого волоса на матрицу экрана с высокой точностью и предельно малой погрешностью. Пока он не решен, произведенные по технологии MicroLED телевизоры будут стоить в несколько раз дороже OLED-панелей класса High End.
Компания, которая справится с задачей точной установки миллионов светодиодов микронного размера в процессе крупносерийного производства, станет лидером рынка.
РЫНОК БОЛЬШИХ ЭКРАНОВ ТОЛЬКО ЗАРОЖДАЕТСЯ
В 2016 году Sony продемонстрировала огромный экран размером 9,7×2,7 м с разрешением 8K×2К, изготовленный по технологии CLEDIS.
Экран Sony CLEDIS
В технологии CLEDIS микросветодиоды нанесены на черный фон методом поверхностного монтажа. Благодаря тому, что 99% экрана представляет собой однотонную, глубоко черную поверхность, производитель заявляет о беспрецедентном угле обзора в 180 градусов с любой стороны экрана. Черный фон из специального поглощающего свет материала гарантирует высочайший уровень типичной контрастности — один миллион к одному. Это позволяет изображению оставаться контрастным днем и ночью при разном уровне внешнего освещения.
Экран создан из CLEDIS-модулей размером 403×453 мм. Управляющий блок может работать с 72 экранными модулями. Соединяя последовательно до 20 таких блоков, можно создавать безрамочные экраны с почти произвольной диагональю.
В ответ компания Samsung в начале 2018 года анонсировала The Wall — 146-дюймовый телевизор, собранный из стандартных MicroLED-модулей. Утверждается, что модульный подход позволит создавать экраны любого размера и любого разрешения в соответствии с требованиями пользователя.
Главное преимущество новой технологии, которое можно считать шагом вперед, — это ее потенциально легкое масштабирование, достигаемое за счет применения проверенных и хорошо зарекомендовавших себя светодиодов.
При этом пока ни один из производителей не называет ни ориентировочную цену продажи, ни срок выпуска в серийное производство показанных прототипов. Судя по всему, компаниям не удалось подготовить эту технологию для внедрения в серийном производстве, так что стоимость дисплеев является слишком высокой для коммерциализации.
Надо признать, что работа над совершенствованием технологии производства экранов на микросветодиодах идет полным ходом. Помимо крупных производителей, таких как Apple, Facebook, Samsung и Sony, в ней участвует множество высокотехнологичных стартапов, преимущественно из Азии. Одни инновационные команды прорабатывают различные способы удешевления производства микросветодиодных матриц, другие создают MicroLED-дисплеи для узкого применения, например: навигационные устройства автомобилей, VR- и AR-гарнитуры, мониторы, часы и другие устройства. Неорганические диоды можно размещать на различных подложках, будь то стекло, пластик или металл, благодаря чему возможно создавать гибкие дисплеи.
