4 mei. 2017
5 minuten
Apple zegt er helemaal klaar voor te zijn: eind dit jaar begint de onderneming in een fabriek in Taiwan met het produceren van een kleine hoeveelheid micro-leddisplays. Ze zullen worden gebruikt in de nieuwe Apple-watches.
De massaproductie van de energie-efficiënte micro-leddisplays begint in 2018 in de fabriek in Taoyuan. Dit zal naar verwachting extra druk zetten op rivaliserende displayproducenten als Samsung en LG Display. Deze laatste producent is nu de enige leverancier van oled-paneeltjes voor de smartwatches en zal dus de dupe worden van een overgang naar micro-led’s.
Apple gaat de micro-leddisplays testen in het kleine Apple horologe, voordat ze worden gebruikt in grotere toestellen, zoals iPhones en iPads. Als de test slaagt zullen naar alle waarschijnlijkheid in ieder geval de smartphones worden uitgerust met zo’n display.
Micro-led is een nieuwe, snelopkomende displaytechniek. Sinds de overname in 2014 van Luxvue, een Amerikaanse fabrikant van micro-leddisplays, investeert Apple in de ontwikkeling van de techniek en het starten van serieproductie.
De Apple-vestiging in Taoyuan is geopend in 2015 en het schijnt dat daar speciaal voor de ontwikkeling van de nieuwe displaytechniek engineers zijn gerekruteerd.
Momenteel houden producenten van micro-leddisplays zich vooral bezig met het verminderen van de productiekosten. De toekomstige markt voor de displays wordt geschat op 30 tot 40 miljard dollar.
De term micro-led stamt al uit 2000. De micro-ledtechnologie werd in dat jaar uitgevonden door een onderzoeksgroep van prof. Hongxing Jiang en prof. Jingyu Lin van de Texas Tech University. Vlak daarna verschenen de eerste wetenschappelijke artikelen. In datzelfde jaar vroeg Cree octrooi aan voor ‘Micro-led arrays with enhanced light extraction’. Amerikaanse en Aziatische universiteiten investeren nog steeds in micro-led research en hebben hun onderzoeksresultaten bekendgemaakt. Momenteel worden micro-led’s, ook bekend als mled, µled of iled, nog niet in massa geproduceerd, maar de bedrijven die de technologie ontwikkelen, stellen stoutmoedig dat het in de toekomst een potentiële vervanger van de oled kan zijn.
Een aantal van de academische onderzoeksteams is begonnen in de industrie, via spin-offs of door zich aan te sluiten bij bedrijven.
Ook Samsung zou de overnamen overwegen van een micro-led fabrikant: het Taiwanese PlayNitride. Samsung wil de micro-leddisplays gebruiken voor toekomstige VR-toepassingen en TV-toestellen.
Micro
Zoals al blijkt uit de naam bestaat een micro-leddisplay uit arrays van microscopische led’s als ‘sub-pixels’ die samen de individuele pixels vormen. Door het mengen van het licht van de sub-pixels (gewoonlijk drie: 1 rode. 1 groene, 1 blauwe) kan een pixel een bepaalde kleur produceren, net zoals in andere huidige displaytechnieken. Er wordt een TFT-circuit (thin film transistor, dunnefilm transistor) voor de aansturing van de individuele pixels – ook dat is identiek aan andere gangbare displaytechnieken.
Vergeleken met de gangbare LCD-technologie hebben micro-leddisplays een veel groter contrast, een veel snellere responstijd en bovendien gebruiken ze minder energie.
Net als oled’s zijn micro-led’s primair bedoeld voor kleine low-energy toestellen als smartphones en smartwatches. Oled en micro-led hebben beide veel minder energie nodig dan conventionele LCD-systemen. In tegenstelling tot oled’s zijn micro-led’s gebaseerd op conventionele GaN ledtechnologie, die een veel grotere helderheid biedt dan oled-producten: met een tot wel 30 maal betere efficiëncy in lux/W.
Micro-led’s en oled’s hebben veel gemeenschappelijke eigenschappen. Maar in plaats van organische materiaal worden voor micro-led’s organische materialen gebruikt zoals galliumnitride, waarmee ook de gewone led’s worden gemaakt. .Micro-led’s zijn extreem klein, ongeveer een tiende van de breedte van een haar,zodat ze op een substraat kunnen worden aangebracht om een display te vormen. In een van de patenten voor micro-led’s wordt beschreven hoe boven de led’s een passief kleurfilter nodig is om kleuren te reproduceren.
Micro-led stack
Net als oled kan micro-led ook worden gebruikt voor verlichtingstoepassingen. De betrokken bedrijven richten zich vooral op wearables, zoals horloges, mobieltjes, monitors, TV’s en displays voor virtual en augmented reality. Het Holst Centre in Eindhoven verwacht dat micro-led’s kunnen worden ingebed in kleding en andere dingen. De led’s kunnen, net als oled’s kunnen worden aangebracht op verschillende substraten, waaronder glas, kunststof en metaal. Zo kunnen flexibele, buigzame en vouwbare displays worden gemaakt.
Micro-led van het Holst Centre
Crystal LED en Qled
De micro-ledtechnologie was enkele jaren geleden al te zien: het was de basis voor het ‘Crystal LED’ prototype van Sony. Een prototype van een Crystal LED TV was te zien op de CES in Las Vegas, in januaru 2012. Sony verklaarde toen dat het een ‘industry-first full HD self-emitting display met led’s als lichtbron’ was. Het bevatte zes miljoen kleine led’s (tweemiljoen voor respectievelijk de blauwe, groene en rode pixels) om een beeld te reproduceren in full-HD resolutie. Sony heeft deze TV nooit als consumentenproduct uitgebracht, maar presenteerde een jaar geleden wel een product voor de commerciële markt onder de naam ‘Cledis’. Dit is een modulair systeem waarmee modules van 403 mm x 453 mm kunnen worden gecombineerd tot een groter scherm. Daarmee kon Sony een display demonstreren van 9,7 m x 2,7m met een resolutie van 8K.
Zoals beschreven in een wetenschappelijke studie van de Optical Society of America, kan micro-led ook worden gecombineerd met kwantumdots (er bovenop, in plaats van een passief kleurenfilter) om de kleurweergave nog verder te verbeteren. Dat is wat Samsung nastreeft met ‘Qled’. Samsung verkoopt momenteel alleen LCD’s met kwantumdotfilters in de led-backlight unit: dat heeft dus nog niets te maken met micro-leddisplays.
Hoewel Sony al een commercieel product heeft, wordt een echte doorbraak van micro-led’s pas over twee tot vier jaar verwacht. Als alle nieuwe displaytechnieken zijn er nog aanzienlijke inspanningen en investeringen nodig voordat het tot serieproductie komt. Maar in de toekomst zou micro-led een alternatief kunnen worden voor oled, terwijl LCD langzaam verdwijnt.
Bronnen:
Anderen lazen ook
