從2016年下半年開始, Micro LED的概念就風聲水起, 在前不久結束的CES2018上, 三星146英寸的模組化Micro LED電視又出盡風頭, 與傳統的 LCD 電視相比, 無論是亮度, 對比度還是色彩飽和度, 都有了可觀的改進. 而蘋果公司更是早在2014年就花大價錢收購了Micro LED研發公司LuxVue, 進行技術儲備, 提升專利和研發能力. 儘管目前並沒有任何消費電子產品採用該技術, 但蘋果仍然希望能夠從中找到突破口, 一舉一動也是非常引人矚目.
那麼Micro LED到底是什麼? 在未來, Micro LED究竟會不會取代 OLED / LCD成為主流的 顯示技術 呢?
Micro- LED到底是什麼?
Micro LED又被稱為μLED或者微型LED, 和LCD或者OLED有點相似. 是由堪薩斯州立大學洪興教授和德州理工大學Jingyu Lin教授在2000年首先發明的. Micro LED和OLED一樣, 都是由發光二極體構成, 是一種電視技術, 與內容在屏幕上的 顯示 效果有關.
Micro LED指的是在一個晶片上整合的高密度微小尺寸的LED陣列, 如 LED顯示屏 每一個像素可定址, 單獨驅動點亮, 可看成是戶外 LED顯示 屏的微縮版, 將像素點距離從毫米級降低至微米級.
和OLED一樣, Micro LED也是由發光二極體構成. 每個紅色, 綠色和藍色子像素會自己發光, 不像LCD屏幕需要專用背光. 因此, Micro LED 顯示器 能夠提供和OLED一樣的對比度和顏色表現, 在生產上也可以保持輕薄. 不同的地方在於LED材料的構成. OLED中的O代表的意思是有機的 (Organic) , 是指在像素堆棧的發光部分中使用了有機材料. 但Micro LED則不一樣, 這種技術是在發光部分中使用了無機的氮化鎵 (GaN) 材料.
MicroLED如何運行?
在解釋Micro LED的運行原理之前, 我們首先有必要看看現在已經出現的電視是怎樣的, 這樣才能準確理解為什麼它是一門進步很大的技術.
現在最主流的電視技術是LED, 實際上就是安裝一塊LCD面板, 但是將 LED背光 放在面板後. 所有大型製造商都使用LED技術, 你現在觀看的電視極有可能就是LED電視. 因為LCD屏幕無法自己發光, 白色LED背光讓光線穿過一層又一層, 這些層由彩色過濾器和偏振器組成, 然後就可以用光描繪映像, 讓我們看見.
在過去幾年裡, 背光技術不斷進步, 但是要想顯示很深的黑色仍然是一件難事, 因為背光不精準. 如果在暗元素的旁邊有亮元素, 對比度就會受到影響. 怎麼解決呢? 用OLED解決, 它由可以單獨發光的像素組成. 也就是說單個像素可以完全關閉, 顯示完美的黑色, 而且色彩也更炫麗, 可視角度更廣. 但是OLED屏幕由於沒有LCD屏幕那樣明亮, 而且是用有機化合物製造的, 壽命必然會比LCD短.
看似異軍突起的Micro LED則將兩種面板技術的優點融合在一起, 將弱點拋棄. 從名字看, Micro LED用到了大量微型LED, 這些LED分解為紅, 藍, 綠三種子像素 (大多商用OLED只使用白光) , 構成畫面的各個獨立像素元素.
同時由於採用無機材料, Micro LED也不會出現OLED屏幕上壽命短的問題. Micro LED還減少了對偏振和封裝層的需求, 可以使面板變得更薄. 結構為為多量微型LED陣列組成. 所以, 除了能達到高亮度, 超高解析度與色彩飽和, 每個畫素都能獨立驅動, 還有省電, 反應速度快等優點. 在功耗方面, 比LCD低90% , 比OLED低50% .
Micro LED優點
——比OLED更薄
與傳統LCD相比, OLED顯示器的一大優勢在於它們更薄. 不過, 在這方面比OELD更具優勢的是Micro LED.
Micro LED與OLED類似, 但它們使用的是氮化鎵無機材料 (與傳統彩色LED類似) . 事實上, 它們跟普通彩色LED十分接近, 只是體積縮小了很多而已. 由於子像素具備發光性 (它們可以像OLED一樣自行發光) , 所以它們不需要背光源或液晶層. 但Micro LED同樣不需要偏振器, 而且頂部只有一層薄玻璃層. 它們比OLED更薄, 而且比普通LCD要薄很多.
——更高效
Micro LED顯示器中的超小型LED在將電轉化為光子方面更為高效. 基本上, 它們能夠比傳統LCD或OLED顯示器產生更多的 '每瓦亮度' . Micro LED目前仍然是一種尚未完全商業化的新產品, 但有業內人士估計, Micro LED只需OLED的一半能耗即可產生相同的亮度. 其他業內人士則認為Micro LED的能效將更高.
這對任何設備而言都是好消息, 因為顯示器是當今最大的續航殺手之一. 不僅如此, 這對VR一體機這樣的設備更是利好. 藉助Micro LED, VR一體機可以更輕薄, 同時擁有更持久的續航能力.
——更高解析度
LCD和OLED顯示器在最大解析度上差別不大. 索尼Z5 Premium將完整的4K解析度壓縮到5. 5英寸的顯示屏上, 每英寸像素達到驚人的806. 儘管尚未出現在正式產品中, 但穀歌和LG已經開發出一款面積為4. 3英寸, 像素達18萬的VR顯示器. 換言之, 每英寸高達1443像素.
目前還沒有商用的Micro LED產品發布, 但可以從微觀的角度來探討單個紅色, 綠色和藍色LED. 小於100微米的LED. 它在解析度上擁有比傳統LCD或OLED多出數倍的潛力. 第一批Micro LED顯示器應該無法達到如此高解析度, 但這項技術顯然能夠達到這一標準, 甚至更多.
——更耐 '燒屏'
你或許曾聽說過OELD屏幕 '燒屏' . 基本上, 當顯示器長時間在相同位置長顯示相同映像時, 它將開始留下自己的 '殘影' , 所以你總是能看到它. 這種情況發生在各種屏幕上, 比如汽車儀錶板上的LCD屏, 可能存在褪色卻不會消失的界面元素.
Micro LED顯示器中的LED在抵禦能力方面遠高於OLED中的有機化合物或傳統LCD中的液晶層. '燒屏' 將不會成為大多數Micro LED產品的問題.
——超快速切換時間, 十分適合VR
最優秀的LCD可以在數毫秒 (千分之一秒) 內完全切換顏色. OLED顯示器的切換速度則以微秒 (百萬分之一秒) 為單位. 這就是為什麼它們用於VR頭顯的原因之一. LCD顯示器的切換速度不夠快, 無法取得良好的VR體驗.
Micro LED的切換速度聽起來更像是微晶片, 而不是說顯示器, 其計量單位是在納秒 (十億分之一秒) . 能夠在超小尺寸下實現超高解析度, 同時具備超快的切換速度, Micro LED成為了VR和AR頭顯的完美選擇.
——卓越的色調, 對比度和亮度
需要再次說明的是, 目前還沒有消費類產品可供測試, 但Micro LED應該能夠以近乎無限對比度來產生更亮的顯示器 (因為黑色像素完全消失) , 使其成為HDR的絕佳選擇. 更高的最大亮度將能進一步提高Micro LED在陽光下的可讀性, 這對AR而言十分適合.
據稱Micro LED具有更廣泛的顏色範圍, 亦即意味著更寬的色域, 而且我們可以更精確地控制Micro LED以獲得更好的色彩精確度.
Micro LED缺點
如果說Micro LED存在什麼缺點, 那一定是成本. 這種LED以近乎矽晶片的方式進行生產, 然後再轉移到充滿針柵的底板. 這就像將計算機晶片的一部分轉移到另一個計算機晶片上. 這是一次又一次地分批完成, 而每一步都可能出現錯誤. 所以在真正擴大產能之前, Micro LED的價格將十分昂貴.
Micro LED應用領域
Micro LED有其得天獨厚的優勢, 其工作電壓低, 效率高, 亮度高, 光學結構簡單, 工作範圍廣等, 已經很大機率上被確認為理想的下一代顯示技術, 其應用領域非常廣闊, 包括大/ 中尺寸的戶外/ 室內大屏幕, 案頭電腦/ 筆記型電腦顯示器, 移動產品如手機/ 數位相機/ 攜帶型 投影機 屏幕和手錶/ 手環等可穿戴產品.
Micro LED市場規模
應用領域的廣闊決定了市場規模的龐大. 但是Micro LED由於量化轉移技術目前生產成本過高, 這也是目前無法量產的最大原因. 如果Micro LED能突破量產技術難關, 大幅減少成本, 將以其獨特的高解析度, 低損耗和高清晰度勢必要開創LED的新紀元.
但是很重要的一點是, 從LCD/ OLED到Micro LED的轉型並不會像當年 電漿 屏與液晶屏的拼殺一樣困難. 原因在於它們都使用FTF背板, 有很大一部分資源是可以共用的, 因此廠商轉型難度較小. 若以全面取代現有 液晶顯示 器的零組件的規模來推估, 包括背光模組, 液晶, 偏光板等, Micro LED未來的潛在市場規模約可達300—400億美元.
關於未來
無論是OLED, 還是量子點, Micro LED, 可以看到自發光必然是顯示的趨勢. 儘管Micro LED是一項很酷的新技術, 但它的成熟度和造價相比OLED仍有相當大的距離. 關於未來, 我們引用台灣新創公司錼創創始人李允立的一句話.
'Micro LED成功關鍵有二: 一是蘋果, 三星這些品牌廠的需求; 二是晶片搬動技術, 一次搬運數百萬顆超小LED晶片, 有門檻要克服. '
