Etter at det ble kjent at Apple har investert tungt i mikroLED, og trolig kommer til å implementere denne nye skjermteknologien i kommende Apple Watch og iPhone-produkter, er dette tiden å finne ut hva mikroLED er, hvordan produksjonen er og hvordan den skiller seg fra andre panelteknologier.
LCD har vært med oss siden 2000
Vi er blitt godt kjent med LCD-skjermene siden de ble introdusert til forbrukermarkedet på begynnelsen av 2000-tallet. Det tok ikke mange årene før disse skjermene ble dominerende på markedet og tok over for de klumpete TV-ene med bilderør – de har holdt denne posisjonen siden den gang.
LCD-skjermene bruker hvitt baklys, mens et lag av væskekrystall, fargefiltre og glass lyser bildene på skjermen.
Ulempene med denne metoden er vanskeligheter med å oppnå de svarteste tonene i spekteret, og i tillegg lekker lyset. Det gjør at kontrasten forringes, og i skjermer hvor lyset kommer fra sidene, skapes det en rar “ring-effekt” rundt kantene på TV-en.
…Men så kom OLED
I 2013 introduserte det Sør-Koreanske selskapet LG en ny skjermteknologi til forbrukermarkedet kalt OLED, som står for «Organic Light Emitting Diodes». Man så for seg at dette ville ta over for LCD på sikt.
Annonse
I motsetning til LCD-skjermer som trenger baklys for å skape fargebilder, skaper både OLED og mikroLED fargene selv med knøttsmå matriser av fargedioder montert på et underlag.
I de nye LED-skjermene består hver piksel på skjermen av en matrise av dioder i rødt, blått og grønt, som skaper sitt eget lys, og baklys er derfor ikke nødvendig. Fordelene med disse skjermene er at svartnivået blir perfekt, fargene har høy metningsevne og skaper mer levende bilder, og man kan se på skjermen uansett vinkel: med andre ord er OLED og mikroLED glimrende på alle de områdene LCD TV-er ikke er.
OLED er dyrt
Men fordi OLED er laget med organiske komponenter, så er de dyre å lage, har begrenset lysstyrke og kan lide av brennmerking fordi de organiske materialene eldes. Dette resulterer i reduksjon av luminans over tid, som gjør at diodene eldes ujevnt.
Brennmerkingen kan også skje hvis man lar et statisk bilde står for lenge, og fremstillingsmetoden av OLED gjør at man har begrensninger for ulike skjermformer og størrelser. Det eneste selskapet som produserer OLED TV-er i dag er LG, mens andre, som f.eks. Sony, kjøper komponenter fra LG til sine skjermer.
Det er her mikroLED kommer inn: i likhet med OLED skaper også mikroLED sitt eget lys, men i motsetning til OLED består mikroLED av det uorganiske materialet Gallium Nitrid, som blir brukt i vanlig LED-lys, som er billigere å produsere, fargeblekningen eldes ikke like raskt, kontrasten er høyere og den skaper ikke brennmerker på skjermen.
Dette skiller panel-typene fra hverandre:
EIL – Elektron injeksjonslag
ETL – Elektron transportlag
HIL – Hull injeksjonslag
HTL – Hull transportlag
Bedre på alt
Men MikroLED gjør ikke bare alt det OLED gjør i dag, men forbedrer det på alle måter. Siden man kun trenger diode-matrisene, et lag med elektroder, et lag med film eller glass, og et underlag, kan man produsere skjermene ekstremt tynne, og er det noe Apple er glade i, er det slanke produkter.
MikroLED-komponentene i seg selv er tynnere enn bredden på et menneskehår, og panelene kan gjøres fleksible. Andre fordeler er høyere strømeffektivitet, som vil gi høyere lysstyrke på skjermen i dagslys og lengre batterilevetid.
Responstiden går ned fra OLEDs mikrosekunder til nanosekunder, noe som gjør den til en svært god kandidat for VR- og AR-teknologi. Man vil kunne få mobiltelefoner med oppløsninger som 4K og 8K, eller integrere sensorer inn i lagene og gjøre de om til smarte skjermer.
Så hvorfor hopper man ikke over OLED-utviklingen, og går rett på mikroLED?
Svaret her ligger i vanskeligheter med å finne produksjonsmetoder som fungerer for massemarkedet, og utfordringen med å montere og lodde millioner av dioder nøyaktig til et underlag, der alle fungerer.
Flere metoder er utprøvd, og de som finnes nå har en nøyaktig på +- 34 mikrometer, noe som er langt unna kravet på +- 1,5 mikrometer.
Dette kan være løsningen på produksjonsutfordringen
En metode som kan brukes hvor man unngå nøyaktighetsproblemet er noe som heter «vaffel»-metoden, der man etser matrisene av dioder til en integrert krets eller overfører separate TFT-lag (tynn film transistorer) til en diode-matrise. Det er vanskelig å forbedre disse teknikkene med de små komponentene som brukes i mikroLED, og muligheten for høy-oppløste skjermer er dyre og vanskelig å implementere, dessuten er produksjonstiden svært langsom. Det er allikevel den metoden som er mest levedyktig i et korttidsperspektiv, men egner seg altså kun til lav-piksel produkter som smartklokkeskjermer. Plukk-og-plasser er den metoden man så langt kjenner til som vil gi høy-oppløsningsskjermer.
Selv om det er først i år at mikroLED har fått stor oppmerksomhet, først med den modulære 146-tommer store TV-en The Wall fra Samsung som ble vist under årets CES-messe, og nyheten om at Apple har investert tungt i teknologien, så ble den faktisk forsket frem av de to professorene Hongxing Jiang og Jingyu Lin tilbake i 2000.
De første rapportene de skrev omhandlet elektriske injeksjoner i halvledere bestående av materialet indium gallium nitride (InGaN), og flere ulike forskergrupper begynte å forfølge dette konseptet.
Dette har blitt testet i mange år
Det første produktet som ble vist fram var den 55-tommers store prototypen Crystal LED fra Sony i 2012, som var en krystallskjerm med 1920 x 1080 oppløsning. Den ble annonsert under merket CLEDIS, som står for Crystal LED Integrated Structure, og brukte overflatemonterte LEDs. Problemet var at produksjonsteknikken var alt for dyr, og ikke egnet for det kommersielle markedet i stor skala.
Med Samsungs The Wall, som selskapet har sagt vil bli mulig å kjøpe allerede i år, med en særdeles stiv prislapp, og nå med Apple på banen, kan det se ut som om forskningen på denne nye teknologien vil gå kjappere.
Det startet for alvor når Apple handlet et nytt selskap
Apple kjøpte opp det California-selskapet LuxVue i 2014, for å ikke bare være med på å styre utviklingen av denne teknologien, men å holde den tett til brystet. Apple har visstnok 300 dedikerte ingeniører knyttet til dette prosjektet.
De første Apple-produktene som vil implementere mikroLED vil være smartklokkene deres, som vil være tilgjengelige i løpet av et par år. Estimatene for når iPhone vil smykke seg med denne teknologien vil være tre til fem år.
Et annet selskap som har vist stor interesse for mikroLED er Facebooks Oculus, som ser for seg at disse skjermene kan brukes i VR-hodesettene deres.
Andre bruksområder for mikroLED vil være kommunikasjon med synlig lys, og som en lyskilde for optogenetiske applikasjoner, som er en biologisk teknikk som involverer bruken av lys til å kontrollere celler i levende materialer, og ble i 2010 ble utpekt til å være en av tiårets gjennombrudd i den akademiske forskningsjournalen Science.
Med andre ord har de av oss som er opptatt av ny skjermteknologi en spennende tid i møte, der de fleksible høy-oppløsningsskjermene ikke er tiår unna det kommersielle markedet, men sannsynligvis kan kjøpes allerede i år, hvis du har penger til det.
Annonse
