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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