Volgens de laatste geruchten is Apple het nieuwe schermtype MicroLED al een paar jaar aan het onderzoeken en is de fabrikant er inmiddels al een heel eind mee. We zouden MicroLED-displays binnen twee jaar in de Apple Watch kunnen zien, gevolgd door smartphones en wellicht tablets.
Er is reden om voorzichtig enthousiast te worden van deze geruchten: MicroLED is in theorie op meerdere fronten superieur aan OLED en zou de nieuwe dominante schermtechnologie van de jaren 20 kunnen worden. We kijken in dit artikel dieper naar de technologie, wat het precies is en waarom techies er enthousiast van worden.
Dunner dan OLED
Een van de grote voordelen van OLED ten opzichte van traditionele LCD’s is dat het dunnere schermen zijn en MicroLED moet nóg dunner zijn. Traditionele LCD’s, zoals op elke iPhone behalve de iPhone X, bestaan uit meerdere lagen. De rood, groen en blauwe subpixels genereren zelf geen licht, maar zijn kleurfilters bovenop een wit achtergrondlicht met een vloeibaarkristallaag ertussen. Met een substraat van glas waar deze lagen op zijn gebouwd heb je uiteindelijk een relatief dik gelaagd scherm.
MicroLED’s lijken op OLED’s, maar ze gebruiken een inorganisch halfgeleidermateriaal (galliumnitride), wat meer lijkt op wat je vindt in kleur-LED’s. Het voornaamste verschil is dat ze veel, veel kleiner zijn. Ook is er geen achtergrondlicht of vloeibaarkristallaag nodig, omdat ze zelf licht afgeven. Ook is er geen polarisator nodig en is alleen een dunne glaslaag vereist. Ze kunnen dunner zijn dan OLED en nog veel dunner dan gewone LCD’s.
Efficiënter
De superkleine diodes in MicroLED-schermen zijn veel energie-efficiënter in het genereren van fotonen. Het is in feite “meer helderheid per watt” in tegenstelling tot LCD of OLED. De techniek bestaat al een paar jaar, maar is nog steeds weinig vercommercialiseerd. Diverse schattingen gaan ervan uit dat MicroLED ongeveer de helft van de energie vereist dan OLED om een gelijkwaardige helderheid te produceren. Andere cijfers geven zelfs nog hogere winsten aan.
Dat is goed nieuws voor mobiele apparaten, aangezien het scherm de grootste accuvreter is. Maar het is extra welkom voor kleine apparaten, zoals de Apple Watch, die geen ruimte hebben voor een grotere accu. Dus je kunt of langer met het apparaat doen, of hij kan nog veel slanker zonder dat je daar je daglange accuduur voor opoffert.
LCD’s en OLED-schermen hebben niet eens zo’n groot verschil qua maximale resolutie. de Sony Z5 Premium had bijvoorbeeld een 4K-resolutie in een scherm van 5,5 inch – wat neerkomt op 806 pixels per inch (ppi). Google en LG hebben hem nog niet in productie genomen, maar kondigden een OLED-display voor VR aan van 4,3 inch en 18 megapixel. Dat is een opvallende 1443 ppi.
Er zijn nog geen commerciële MicroLED-producten uitgekomen, maar de individuele rode, groene en blauwe led’s kunnen inderdaad microscopisch zijn. We hebben het hier over minder dan 100 micrometer. Het heeft dan ook de potentie om vele malen de resolutie te produceren van reguliere schermen. Denk aan 4K op een Watch-displat met duizenden ppi. De eerste MicroLED-displays zullen niet zulke hoge resoluties hebben, maar de technologie maakt enorme dichtheden mogelijk.
Geen ingebrande schermen
Je hebt wellicht gehoord dat OLED-schermen kunnen inbranden. Mensen die zich CRT-monitoren nog maar al te goed herinneren kennen het effect: als hetzelfde beeld een tijdje zichtbaar is geweest, kan het een soort afdruk achterlaten. In het DOS-tijdperk zag je dit vaak op afdelingen waar dezelfde software steeds zichtbaar was, omdat het laagje fosfor van de beeldbuis beschadigde in het patroon dat steeds oplichtte.
Ook op LCD-displays die steeds dezelfde weergave hebben, zie je een soortgelijk effect: vloeibare kristallen hebben dan de neiging op hetzelfde plekje te blijven, waardoor het patroon ook zichtbaar is als je het scherm uitzet. Dat is op te lossen door het scherm lange tijd uit te schakelen, waardoor de kristallen weer hun originele staat aannemen.
Dat effect, dat we dan Image Persistance noemen omdat het niet het permanente beschadigen is dat we kennen van CRT’s, zie je ook bij OLED’s. De ledjes in de meeste moderne tv’s worden als het ware regelmatig gereset om dit effect tegen te gaan. MicroLED’s hebben niet dezelfde organische componenten als OLED en geen vloeibaar kristal, waardoor het effect niet meer voor zou moeten komen.
Hogere schakelsnelheden
De pixel switching time is de tijd die het duurt voor alle pixels op een display een nieuwe stand aannemen. Kortom, de tijd die het duurt voor elke pixel volledig van kleur is verandert. Een vertraging in deze tijd kan leiden tot het uitsmeren en wazig worden van beeld dat te snel beweegt en het scherm het omschakelen van pixels niet kan bijbenen. Die tijd valt bij de meeste LCD’s uit te drukken in enkele milliseconden – duizendsten van een seconde. Bij OLED is dat gemeten in microseconden – miljoensten van een seconde.
Daarom wordt OLED gebruikt in VR-brillen met een enorme refreshrate waarin de pixels binnen een fractie van de tijd dat elk frame wordt weergegeven worden aangestuurd. LCD-pixels schakelen simpelweg niet snel genoeg voor een VR-ervaring, waarbij het display vlak voor de ogen wordt weergegeven en een hoge resolutie een hoge refreshrate moet hebben.
MicroLED’s hebben schakelsnelheden die meer lijken op snelheden van microchips in plaats van schermen. We hebben het nu over nanoseconden – miljardsten van een seconde. Dat betekent enorm hoge resolutie met suppersnelle schakelsnelheden. Dat maakt MicroLED dé keuze voor fabrikanten van VR- of AR-headsets.
Superieure kleuren, contrast, helderheid
MicroLED-schermen zouden heldere weergaves moeten opleveren met enorme contrastratio’s, omdat zwarte pixels volledig uit staan, waardoor ze een fantastische optie zijn voor HDR. Die hogere helderheid maken MicroLED’s ook geschikter om in direct zonlicht de schermweergave nog te kunnen zien.
MicroLED’s kunnen een grotere kleurschaal produceren, waardoor het kleurbereik een stuk hoger ligt dan bij andere schermtypes. Daarnaast kunnen je beter worden aangestuurd, waardoor de kleurweergave nauwkeuriger is.
Het grote nadeel
Je vraagt je wellicht af waarom we niet overal MicroLED zien als het superieure schermen zijn en dat ligt aan de kosten. Ze worden geproduceerd als chips in halfgeleiderfabrieken: de LED’s worden op een achterplaat vol met kleine gates die de elektrodes die verbinden met de LED’s aansturen gezet. Het is alsof je componenten van een chip naar een andere chip verplaatst, steeds opnieuw in batches, met kans op productiefouten in elke tussenstap.
Dat is alleen rendabel als je op grote schaal kunt werken. Daarom zal MicroLED aanvankelijk erg duur zijn, volgens sommige schattingen drie tot veer keer zo prijzig als een OLED. Als er meer MicroLED wordt geproduceerd, fouten relatief minder kostbaar zijn en het productieproces wordt verfijnd om betrouwbaardere resultaten op te leveren, zullen de kosten dalen. Uiteindelijk kom je dan uit rond het prijspunt van OLED’s of high-end LCD’s.
Wanneer is dat?
Volgens een artikel van Bloomberg werkt Apple in het geheim sinds 2014 aan deze technologie, toen het bedrijf MicroLED-onderzoeker LuxView kocht. In een grote fabriek werkt Apple dan ook al jaren aan een proces om voor consumentenuitrol geschikte MicroLED’s te produceren. Het bedrijf maakt alle onderdelen van het scherm, inclusief de achterplaat, TFT’s en beeldschermaansturing.
De onderzoeksfaciliteit kan volgens Bloomberg ‘een handvol’ volledig operationele MicroLED’s tegelijkertijd produceren voor gebruik in de Apple Watch, maar het concept is daar nog niet in geïntegreerd.
Het lijkt erop dat het Apple’s plan is om een efficiënter proces te ontwikkelen om genoeg MicroLED’s voor een Watch-display te kunnen maken om vervolgens dat productieproces door een third party met meer faciliteiten uit te laten voeren. Dat betekent dat een MicroLED-display van Apple waarschijnlijk niet dit jaar uitkomt, maar eerder volgend jaar of in 2020.
Als het vervolgens in smartphones als de iPhone opduikt, is dat waarschijnlijk twee of drie jaar later. Kortom, we zitten ruim in de jaren twintig voordat we MicroLED-schermen op grotere schaal zullen zien.
Bron: Webwereld