MicroLED, mini LED, OLED-дисплеи Apple для iPhone, iPad и Mac в будущем

Технологии отображения меняются медленно, и, похоже, отрасли потребовались десятилетия, чтобы перейти от одной к другой. Экраны с электронно-лучевой трубкой (ЭЛТ) оставались на рынке целую вечность, пока тонкие и легкие ЖК-экраны TFT не стали дешевыми и привлекательными для потребителей.

OLED-экраны рекламировались как следующая крупная технология отображения, но на самом деле они стали широко использоваться только в Последние несколько лет.

Когда технология начинает получать широкое распространение в отрасли, внимание затем обращается на то, что в дороге. С поставкой цепочки сообщений об интересе Apple к microLED и mini LED, об использовании mini LED в 12,9-дюймовом iPad Pro и потенциальном использовании обеих технологий в будущих продуктах, это вызвало большой интерес со стороны обозревателей.

Эти две технологии интересны, и каждая дает свои преимущества для таблицы устройств. В случае microLED он вносит серьезные фундаментальные изменения в способ проектирования, производства и внешнего вида устройств для потребителей.

Чтобы полностью понять, что потенциально могут сделать входящие технологии, вам необходимо понять, где мы находимся с текущими технологиями отображения..

Одна из самых старых и наиболее устоявшихся технологий отображения, используемых сегодня, TFT LCD расшифровывается как жидкокристаллический дисплей на тонкопленочных транзисторах. Он используется в экранах на протяжении десятилетий, чаще всего в ноутбуках, но он также используется в планшетах, смартфонах и других мобильных устройствах.

Эта технология относительно похожа на сегментированный экран калькулятора, поскольку он основан на серии слоев. чтобы сэндвич из жидкокристаллического материала. Когда подается ток, свойства жидкокристаллического материала могут измениться, что влияет на то, как свет проходит через него.

На простом дисплее калькулятора в слоях формируются карманы, в которых жидкий кристаллический материал находится в определенной формации. , и применение тока в этих областях позволяет некоторым сегментам стать непрозрачными, в то время как другие остаются прозрачными или полупрозрачными. Контроль того, к каким из этих сегментов подается ток в различных комбинациях, показывает разные числа.

В ЖК-экране TFT основная концепция такая же, но в целом более сложная.

Дисплей калькулятора-это упрощенная форма технологии, используемой в ЖК-экране TFT.

Вместо сегмента числа на экране есть миллионы маленьких карманов в виде сетки из пикселей. Используя карманы с цветными фильтрами для красного, зеленого и синего цветов, эти сегменты можно использовать для отображения различных комбинаций цветов.

Каждую группу этих меньших карманов можно использовать для создания пикселя. Изменяя напряжение, можно изменять непрозрачность каждой секции, что позволяет отображать больше цветов при использовании совместно с другими.

Поляризационные фильтры находятся по обе стороны от многослойного дисплея и используются для того, чтобы заставить свет проходить через него определенным образом.. Секции ЖК-дисплея могут блокировать прохождение света, что приводит к появлению темных или черных пикселей в этой секции.

В MacBook Pro по-прежнему используются ЖК-экраны TFT, хотя это может измениться в будущем.

Важным элементом системы является свет, который передается из-за стека TFT LCD. Без этого света экран будет темным и практически невидимым для пользователя.

В течение многих лет для этого использовались светодиоды в подсветке, расположенные по краям экрана и направлен поперек, чтобы освещать всю подсветку.

ЖК-экран TFT предлагает дешевый, экономичный и высоконадежный способ включить дисплей в свое устройство для производители устройств. Длительный срок службы технологии означает, что она уже достаточно зрелая, хотя у нее относительно мало способов расширить технологию в новых направлениях.

ЖК-экран TFT уже много лет является основным продуктом линейки продуктов Apple, от MacBook и iMac до iPhone и iPad. Хотя Apple, безусловно, изучает другие области, чтобы улучшить дисплеи своих продуктов, у нее, по крайней мере, есть давно отработанная технология, к которой она может прибегнуть, если потребуется.

Следующей основной технологией отображения для тонких портативных экранов после TFT LCD стал OLED, что означает органический светоизлучающий диод. Хотя названия сильно различаются, есть много элементов OLED, которые в значительной степени заимствованы у TFT LCD, но все же есть некоторые фундаментальные различия.

Как и TFT LCD, OLED использует слои тонкой пленки, сетку карманов, заполненных жидкостью, для создания пикселей, и цветные фильтры для изменения цвета света. В отличие от TFT LCD, большим отличием является жидкость, помещенная в этот сэндвич с пленкой.

Используется органическое соединение, которое излучает свет, когда через него проходит ток. Это означает, что каждый пиксель является самосветящимся и устраняет необходимость в подсветке.

Это дает немало преимуществ по сравнению с ЖК-дисплеем TFT, например, экран OLED тоньше, поскольку не требует подсветки. чтобы функционировать. В некоторых случаях это также может облегчить сборку дисплея и упростить сборку.

Наличие источника света на пиксель также означает, что OLED может обеспечить гораздо более высокий уровень контрастности, чем TFT OLED.. Экран TFT обычно не отображает чистый черный цвет для некоторых пикселей, так как подсветка будет включена для всех пикселей одинаково, и поэтому часть света будет просачиваться и будет отображаться очень темно-серым цветом.

В Apple Watch используется OLED-дисплей.

Также существует потенциал для экономии энергии, поскольку OLED требует питания для освещения только необходимых пикселей. TFT LCD обычно требует, чтобы все светодиоды в подсветке были включены, независимо от типа отображаемого изображения.

Несмотря на то, что OLED-панели великолепны, у них есть свои проблемы, такие как относительно высокая стоимость производства из-за необходимости для чистых помещений без пыли и воды. Каждая из них легко может испортить дисплей, испортить его частично бесполезно.

Apple начала использовать OLED в iPhone X и Apple Watch и постепенно расширила свое использование, чтобы охватить весь модельный ряд iPhone.

Были некоторые разговоры об Apple использование OLED вместо TFT LCD в некоторых будущих моделях iPad Pro, что может позволить даже более тонкие планшеты с более высоким уровнем контрастности. Однако, как правило, более продолжительное использование планшета может со временем привести к выгоранию или потере яркости OLED-панелей.

Чтобы исправить этот последний момент, по слухам, Samsung добавлял распределительная камера для производства OLED линия, которая позволила бы штабелировать излучающие слои. Благодаря этим дополнительным слоям срок службы OLED-экрана может быть увеличен по сравнению с обычными.

Текущие предположения заставляют Apple играть с поздним запуск 2021 года для OLED iPad Pro.

Использование технологии не обязательно ограничивается планшетами и смартфонами. На протяжении многих лет ходили слухи о том, что Apple собирается добавить OLED в свою линейку MacBook Pro, но пока этого не произошло.

Хотя привлекательность ЖК-дисплеев TFT смягчается перед OLED, существует технология, которая может предложить компромисс: мини-светодиод.. Как следует из названия, это в основном светодиод, но в гораздо меньшем масштабе.

Самый простой способ понять, в чем польза мини-светодиода для производителя устройства,-это понять, что в основном это TFT LCD, но с гораздо лучшей подсветкой. Вместо использования подсветки с несколькими более крупными светодиодами рассмотрите вариант, который состоит из тысяч меньших мини-светодиодов в сетке.

Общий световой поток светодиодов и мини-светодиодов в конечном итоге может быть сопоставим, и это не меняет того, как TFT LCD принципиально работает. Но он предлагает некоторые уловки, которые могут дать ему удобство использования, сравнимое с OLED.

Для начала, используя тысячи мини-светодиодов, у вас есть возможность настроить количество излучаемого света. от самой системы подсветки. Вместо того, чтобы видеть проступающий свет в той части экрана, которая должна быть темной, вы можете вместо этого выключить соответствующий мини-светодиод, чтобы получить более темные оттенки.

На всей задней панели 12,9-дюймового дисплея iPad Pro находится слой из более чем 10 000 мини-светодиодов в качестве подсветки. Каждая группа из четырех человек представляет собой локализованную зону затемнения. [через Apple]

Это трюк, который уже выполняется с некоторыми телевизорами, с использованием массива светодиодов сзади и изменением их яркости на лучше подходит для этой области экрана.

Pro Display XDR также делает это с помощью массива из 576 «зон локального затемнения», чтобы обеспечить максимально близкую к идеальной яркость для различных участков экрана.

Фактически, это может обеспечить уровни контрастности, сравнимые с OLED. Будь то самоподсвечивающийся пиксель OLED или мини-светодиодная подсветка за выключенным пикселем, отсутствие света по-прежнему приводит к черному экрану.

При использовании тысяч мини-светодиодов это эквивалентно тысячам”зон локального затемнения”в дисплей будущего, намного больше, чем несколько сотен Pro Display XDR.

Очевидно, это стоит больше, чем реализация традиционной подсветки, но все же может быть дешевле в использовании, чем OLED. , и с сопоставимыми результатами. Добавьте к этому зрелость лежащей в основе светодиодной технологии TFT, и она станет желанным предложением для таких производителей устройств, как Apple.

Apple начала использовать мини-светодиод с 12,9-дюймовый iPad Pro , для подсветки которого используются 10 000 мини-светодиодов. Распространение по всей области подсветки, изменение вводит более 2500 зон локального затемнения, обеспечивая чрезвычайно точный контроль над яркостью и контрастностью.

Дисплей Liquid Retina XDR 12,9-дюймового iPad Pro 2021 года яркий и имеет очень высокий коэффициент контрастности.

Это изменение также привело к коэффициенту контрастности 1000000: 1, средней яркости 1000 нит вместо 600 и пиковому уровню яркость 1600 нит для HDR-контента. Apple также удалось добиться этого, сделав 12,9-дюймовый iPad Pro всего на полмиллиметра толще предыдущей модели.

При кажущейся успешной реализации в iPad Pro весьма вероятно, что Apple предоставит мини-светодиодную подсветку другим продукты в своем ассортименте. Хорошими кандидатами на это могут быть MacBook Pro, которые могут использовать преимущества мини-светодиодов для обновления дисплеев без перехода на OLED.

Поскольку стоимость кристалла для мини-светодиода довольно высока из-за того, что это относительно незрелая технология, которая только начинает быть коммерциализированным, Apple стремится снизить эту стоимость. Куо рассчитал, что, взяв на борт Производственные партнеры , такие как Sanan Optoelectronics, Osram и Seoul Semiconductor, Apple могут значительно снизить производственные затраты.

Если это правда, Куо подсчитал, что Apple сократит стоимость мини-светодиодных кристаллов примерно на 50% в год.-в год в 2021 году, затем на 35% в 2022 году. Ценовая война между производителями может помочь Apple снизить расходы в дальнейшем.

Если вы хотите пойти на один уровень дальше, чем мини-светодиод, единственный путь, который вы можете сделать,-это меньше. Это означает, что нужно смотреть на microLED.

Как и mini LED, microLED использует светодиоды гораздо меньшего размера, но в очень маленьком масштабе. Вместо того, чтобы думать о светодиодах в миллиметровом масштабе, микроСИДы работают на микронном уровне.

Кроме того, microLED сильно отличается от TFT LCD и OLED, поскольку не использует подсветку. Вместо этого для создания изображения используются микро-светодиоды.

Микро-светодиоды размещены в виде узора, каждый из которых может излучать красный, зеленый или синий свет. Сгруппированные вместе, набор микро-светодиодов может стать пикселем, и все это без необходимости использования слоя цветовой фильтрации.

Сложите достаточно этих микро-светодиодов вместе в сетку, и вы получите дисплей.

На большом экране стадиона используются группы светодиодов для отдельных пикселей. Экран microLED работает по тому же принципу. [через Колизей]

Думайте об этом как о гигантском экране на стадионе, где каждый пиксель может состоять из светодиода или группы светодиодов.. Дисплей microLED работает по тому же принципу, за исключением того, что он намного меньше.

За счет повторного использования светодиодной технологии в миниатюре система обеспечивает ряд преимуществ с точки зрения качества изображения. У вас есть тот же самосветящийся пиксель, что и OLED, у которого нет проблемы просвечивания задней подсветки, поэтому он должен достигать уровня контрастности OLED.

Экономия энергии за счет попиксельного освещения и общая энергоэффективность по сравнению с OLED. Также есть возможность создать изображение со значительно более высокой яркостью, чем OLED, в 30 раз ярче.

Неорганические материалы также дают светодиодным системам преимущество перед OLED, поскольку они обычно служат дольше, чем их органические. соперник.

Для производителей устройств отсутствие проблем с загрязнением водой и пылью позволяет лучше работать с OLED, увеличивая урожайность производства. Однако относительно новая технология также будет самой дорогой в реализации, пока она не станет зрелой.

Существуют также приложения для гибких и складных дисплеев с меньшей вероятностью поломки или поломки microLED пострадал от стресса , чем OLED-панели, если используются с достаточно гибкой подложкой.

В качестве самого большого отхода от дисплеев в стиле TFT с серьезными потенциальными улучшениями Apple приложила значительные усилия для разработки microLED для собственных нужд..

Самым ранним подключением к microLED, о котором сообщалось, было приобретение компанией Apple LuxVue в мае 2014 года. Компания была специалистом по microLED и провела множество патенты, связанные с microLED, которые Apple могла использовать.

В марте 2018 года сообщалось, что у Apple есть собственный секретное проектирование и производственное предприятие, специально для microLED исследовать. Предполагается, что объект площадью 62 000 квадратных футов расположен всего в 15 минутах от Apple Park, и в 2018 году предполагалось, что в нем проживало 300 инженеров, работающих над проектом «T159».

Были разговоры и во времена Apple сотрудничество с TSMC над этой технологией с целью раскрытия потенциала панели дисплея для Apple Watch. Партнер по сборке Foxconn был также связан к проекту microLED в 2019 году, хотя, похоже, это было больше для изучения использования этой технологии в будущем.

Сообщается, что в мае 2020 года Apple инвестировала около 334 миллиона долларов на фабрику на севере Тайваня для производства панелей mini LED и microLED.

Apple также получила патент на производство microLED , которое может повысить надежность и качество дисплеев. Патент, выданный 23 февраля, направлен на тестирование микро-светодиодов перед их размещением на дисплее, что может снизить потери и вероятность появления дефектов в конечных продуктах.

В отличие от TFT, OLED или мини-светодиода, microLED еще очень далек от того, чтобы быть доступным в Продукт Apple.

Сказал председатель Epistar Ли Бийн-чже в август 2020 года о том, что компания работает над этой технологией, но что она и ее конкуренты неоднократно сталкивались с трудностями при производстве дисплеев. Компания предположила, что сможет произвести дисплей microLED для Apple Watch через два-три года, в то время как массовое внедрение microLED для больших дисплеев, таких как телевизор, может занять четыре-пять лет.

Различие в том, что это массовое производство, важно, поскольку производительность дисплеев в настоящее время слишком низка для разумно использовать в массовых масштабах. Это не помешало компаниям отказаться от технологии.

В 2018 году Samsung представила”The Wall”, профессиональный дисплей на основе модулей с микро-светодиодами. К концу 2020 года был создан 110-дюймовый телевизор с технологией microLED, который планировалось продавать с первого квартала 2021 года.

На момент публикации Samsung еще не выставила в продажу свой телевизор microLED. Хотя компания еще не сообщила цены, ожидается, что она будет стоить более 100 миллионов вон (90 000 долларов) в родной стране Samsung, Южной Корее.

Попытка Samsung в 2020 году создать телевизор microLED.

Если не считать этой ранней попытки коммерциализации, маловероятно, что появятся какие-либо устройства большого объема по реалистичной цене, которые будут в продаже с microLED в ближайшем будущем. Реально до его включения в обычные устройства еще далеко, поскольку производители работают над тем, чтобы снизить его стоимость до приемлемого уровня.

Это также будет включать Apple, хотя ее собственная разработка технологии microLED, возможно, дает производителю iPhone большое преимущество. над своими соперниками. Это включает как фактическое производство дисплеев, так и возможные варианты использования.

С такой технологией перспектива складного iPhone, о котором часто ходят слухи, может стать реальностью без риски растрескивания. Дисплеи, используемые в его мобильных устройствах, также выиграют от использования меньшего количества энергии, что, в свою очередь, может увеличить общее энергопотребление продукта.

Принимая во внимание исследования и секретную проектную работу, вполне вероятно, что Apple также сможет вытеснить вся экономия, которую можно получить, в первую очередь, за счет создания экранов microLED.

Его контроль над производством может даже позволить ему создать дисплей microLED как часть корпуса продукта. Это может позволить использовать радикальные конструкции, которые включают экран в корпус, а не оставляют дисплей как отдельный компонент.

Возможно даже, что microLED может привести к появлению в будущем категорий продуктов, которые Apple в настоящее время не предлагает потребителям. Например, гарнитура Apple VR может использовать microLED для дисплеев, нацеленных на каждый глаз.

Есть много возможностей, к которым может привести работа Apple над microLED, и многие другие результаты, которые могут произойти. Однако, как и в остальной отрасли, потребуется время, прежде чем эти первые продукты станут доступны для покупки.

А пока у Apple есть мини-светодиод, который она может предложить потребителям. Возможно, это не будет кардинальным сдвигом в технологии отображения, но он все равно обеспечит серьезное обновление для потребителей по мере того, как работа над microLED продвигается вперед.