Micro LED是否将会代替OLED成为VR显示屏的最终选择?

电子技术应用ChinaAET 发表于 2018-04-03 08:58:34 收藏 已收藏
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Micro LED是否将会代替OLED成为VR显示屏的最终选择?

电子技术应用ChinaAET 发表于 2018-04-03 08:58:34

最近传言表明,苹果在过去数年间一直在研究名为Micro LED的新型显示器,而他们已经取得了相当大的进展。同时早在2016年Oculus就收购了爱尔兰的Micro LED初创公司InfiniLED。

Micro LED在许多方面都有可能优于OLED,并且可能成为未来十年新产品的主流显示技术,所以市场现在对Micro LED感到十分兴奋。那么,Micro LED是否将会代替OLED成为VR显示屏的最终选择?据2016年的报道,InfiniLED成功开发出一项能耗减少技术,可以把VR设备的能耗减少20-40倍。

比OLED更薄  

与传统LCD相比,OLED显示器的一大优势在于它们更薄。不过,在这方便比OELD更具优势的是Micro LED。

传统的LED屏幕(如iPhone和iPad,但iPhone X除外)都由数层组成。小小的红色,绿色和蓝色子像素实际上并不发光。相反,红色、绿色和蓝色滤光片设置在白色背光源之前,而它们之间则是液晶层。再加入偏光片和玻璃基材,最终的产品是相对较厚的显示器“三明治”。

对于OLED显示器使用的有机化合物,当电流通过时,它们会发出红色、绿色或蓝色光。所以,子像素能够自行发光,同时不需要背光源。你也不需要液晶层,只需一个偏振层即可。因此,显示器要薄很多。

Micro LED与OLED类似,但它们使用的是氮化镓无机材料(与传统彩色LED类似)。事实上,它们跟普通彩色LED十分接近,只是体积缩小了很多很多而已。由于子像素具备发光性(它们可以像OLED一样自行发光),所以它们不需要背光源或液晶层。但Micro LED同样不需要偏振器,而且顶部只有一层薄玻璃层。它们比OLED更薄,而且比普通LCD要薄很多。

更高效

Micro LED显示器中的超小型LED在将电转化为光子方面更为高效。基本上,它们能够比传统LCD或OLED显示器产生更多的“每瓦亮度”。Micro LED目前仍然是一种尚未完全商业化的新产品,但有业内人士估计,Micro LED只需OLED的一半能耗即可产生相同的亮度。其他业内人士则认为Micro LED的能效将更高。

这对任何设备而言都是好消息,因为显示器是当今最大的续航杀手之一。不仅如此,这对VR一体机这样的设备更是利好。借助Micro LED,VR一体机可以更轻薄,同时拥有更持久的续航能力。

更高分辨率

LCD和OLED显示器在最大分辨率上差别不大。索尼Z5 Premium将完整的4K分辨率压缩到5.5英寸的显示屏上:每英寸像素达到惊人的806。

尽管尚未出现在正式产品中,但谷歌和LG已经开发出一款面积为4.3英寸,像素达18万的VR显示器。换言之,每英寸高达1443像素。

目前还没有商用的Micro LED产品发布,但映维网认为我们可以从微观的角度来探讨单个红色、绿色和蓝色LED。我们谈论的是小于100微米。它在分辨率上拥有比传统LCD或OLED多出数倍的潜力。第一批Micro LED显示器应该无法达到如此高分辨率,但这项技术显然能够达到这一标准,甚至更多。

更耐"烧屏"

你或许曾听说过OELD屏幕“烧屏”。基本上,当显示器长时间在相同位置长显示相同图像时,它将开始留下自己的“残影”,所以你总是能看到它。这种情况发生在各种屏幕上,比如汽车仪表板上的LCD屏可能存在褪色的,但就是不会消失的界面元素。

Micro LED显示器中的LED在抵御能力方面远高于OLED中的有机化合物或传统LCD中的液晶层。“烧屏”应该不会成为大多数Micro LED产品的问题。

CNN LOGO烧屏现象

超快速切换时间

OLED相较于LCD的一大优势是快速切换时间(每个像素完全改变颜色所需的时间)。当对象快速穿过显示屏时,切换时间过慢可能会导致模糊和拖尾,即视觉暂留效应。

最优秀的LCD可以在数毫秒(千分之一秒)内完全切换颜色。OLED显示器的切换速度则以微秒(百万分之一秒)为单位。这就是为什么它们用于VR头显的原因之一。LCD显示器的切换速度不够快,无法取得良好的VR体验。

Micro LED的切换速度听起来更像是微芯片,而不是说显示器:其计量单位是在纳秒(十亿分之一秒)。能够在超小尺寸下实现超高分辨率,同时具备超快的切换速度,Micro LED成为了VR和AR头显的完美选择。

卓越的色调、对比度和亮度

需要再次说明的是,目前还没有消费类产品可供测试,但Micro LED应该能够以近乎无限对比度来产生更亮的显示器(因为黑色像素完全消失),使其成为HDR的绝佳选择。更高的最大亮度将能进一步提高Micro LED在阳光下的可读性,这对AR而言十分适合。

据称Micro LED具有更广泛的颜色范围,亦即意味着更宽的色域,而且我们可以更精确地控制Micro LED以获得更好的色彩精确度。

缺点:成本高昂

如果说Micro LED存在缺点,那一定是成本。这种LED以近乎硅芯片的方式进行生产,然后再转移到充满针栅的底板。这就像将计算机芯片的一部分转移到另一个计算机芯片上。这是一次又一次地分批完成,而每一步都可能出现错误。

在真正扩大产能之前,Micro LED的价格将十分昂贵。据映维网了解,有业内人士估计价格是OLED的三到四倍。最终,如果越来越多的大型Micro LED工厂开始上线,而且制造工艺变得更加可靠,相信成本将能大幅下降,并最终与OLED媲美,甚至有可能与高质量LCD一样低。

何时上市?

目前我们很难从VR市场去评估Micro LED的发展周期,但猜测苹果很有可能会是第一个推动Micro LED市场的科技巨头。根据彭博社的报告,自2014年收购Micro LED研究公司LuxView以来,苹果便一直在秘密实验室进行研究。苹果近年来一直致力于在6.2万平方英尺生产设施中生产消费级的Micro LED。苹果显然可以生产显示器的所有部件,包括底板,TFT和屏幕驱动程序。

这个研究机构可以在苹果手表所需的尺寸内实现“少数”全功能的Micro LED,但它们并未实际集成到苹果手表之中。

苹果似乎计划从苹果手表的尺寸开始入手,开发能够高效生产消费级Micro LED的工艺,然后将实际生产交付给拥有更多设施的第三方厂商。

据报道,集成Micro LED的苹果手表可能不会在今年上市,但或许会在2019年或2020年登陆市场。如果这项技术出现在iPhone手机上,Micro LED在苹果手表的首次亮相则可能需要两到三年的时间。

Micro LED的显示原理是什么?

Micro LED Display的显示原理,是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化,其尺寸仅在1~10μm等级左右;后将MicroLED批量式转移至电路基板上,其基板可为硬性、软性之透明、不透明基板上;再利用物理沉积制程完成保护层与上电极,即可进行上基板的封装,完成一结构简单的Micro LED显示。

而要制成显示器,其晶片表面必须制作成如同LED显示器般之阵列结构,且每一个点画素必须可定址控制、单独驱动点亮。若透过互补式金属氧化物半导体电路驱动则为主动定址驱动架构,Micro LED阵列晶片与CMOS间可透过封装技术。

黏贴完成后Micro LED能藉由整合微透镜阵列,提高亮度及对比度。 Micro LED阵列经由垂直交错的正、负栅状电极连结每一颗Micro LED的正、负极,透过电极线的依序通电,透过扫描方式点亮Micro LED以显示影像。

Micro LED典型结构是一PN接面二极管,由直接能隙半导体材料构成。当对MicroLED上下电极施加一正向偏压,致使电流通过时,电子、空穴对于主动区复合,发射出单一色光。Micro LED光谱主波长的FWHM约20nm,可提供极高的色饱和度,通常可>120% NTSC。

而且自2008年以后,LED光电转换效率得到了大幅提高,100 lm/W以上已成量产标准。因此对于Micro LED显示的应用,因其自发光的显示特性,搭配几乎无光耗元件的简易结构,就可轻易实现低能耗或高亮度的显示器设计。

这样可解决目前显示器应用的两大问题,一是穿戴型装置、手机、平板等设备的80%以上的能耗在于显示器上,低能耗的显示器技术可提供更长的电池续航力;二是环境光较强致使显示器上的影像泛白、辨识度变差的问题,高亮度的显示技术可使其应用的范畴更加宽广。

相较于普通OLED显示器件以玻璃为背板,Micro LED除具有自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高等特性外,更容易实现高PPI(像素密度)、体积小、易于携带、功耗低等优异特性,特别适合应用于头盔显示器、立体显示镜以及眼镜式显示器等AR/VR显示设备。

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