MicroLED, đèn LED mini, OLED-màn hình iPhone, iPad và Mac trong tương lai của Apple

Công nghệ hiển thị thay đổi chậm, với ngành công nghiệp này dường như mất nhiều thập kỷ để chuyển từ ngành này sang ngành khác. Màn hình ống tia âm cực (CRT) tồn tại lâu đời cho đến khi màn hình LCD TFT mỏng và nhẹ trở nên rẻ và đủ hấp dẫn để người tiêu dùng chấp nhận.

Màn hình OLED đã được quảng cáo là công nghệ màn hình lớn tiếp theo, nhưng nó chỉ thực sự được sử dụng phổ biến trong vài năm qua.

Chắc chắn, khi một công nghệ bắt đầu được ngành áp dụng rộng rãi, thì sự chú ý sẽ chuyển sang trên đường. Với cung cấp báo cáo chuỗi về sự quan tâm của Apple đối với microLED và đèn LED mini, việc sử dụng đèn LED mini trong iPad Pro 12,9 inch và khả năng sử dụng cả hai công nghệ này trong các sản phẩm tương lai, điều này đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của giới quan sát.

Hai công nghệ này rất thú vị và mỗi công nghệ cung cấp lợi ích riêng cho bảng thiết bị. Trong trường hợp của microLED, nó tạo ra một sự thay đổi cơ bản lớn trong cách thiết bị được thiết kế, sản xuất và xuất hiện đối với người tiêu dùng.

Để hiểu đầy đủ những gì mà công nghệ đầu vào có thể làm được, bạn cần hiểu chúng ta đang ở đâu với các công nghệ hiển thị hiện tại.

Một trong những công nghệ màn hình lâu đời hơn và lâu đời hơn đang được sử dụng ngày nay, TFT LCD là viết tắt của Thin Film Transistor Liquid Crystal Display. Nó đã được sử dụng trong màn hình trong nhiều thập kỷ, phổ biến nhất là trong máy tính xách tay, nhưng nó cũng được sử dụng trong máy tính bảng, điện thoại thông minh và các thiết bị di động khác.

Công nghệ này tương đối giống với màn hình được phân đoạn của máy tính, ở chỗ nó dựa trên một loạt các lớp để kẹp một vật liệu tinh thể lỏng. Khi có dòng điện chạy qua, các đặc tính của vật liệu tinh thể lỏng có thể thay đổi, và do đó, nó ảnh hưởng đến cách ánh sáng truyền qua nó.

Trong màn hình máy tính đơn giản, các túi được tạo thành các lớp để chứa vật liệu tinh thể lỏng trong một hình dạng cụ thể và việc áp dụng dòng điện trong những khu vực này cho phép một số phân đoạn trở nên mờ đục trong khi những phân đoạn khác vẫn trong suốt hoặc mờ. Việc kiểm soát phân đoạn nào trong số các phân đoạn này hiện được áp dụng cho chúng theo các kết hợp khác nhau sẽ hiển thị các số khác nhau.

Trong màn hình TFT LCD, khái niệm cốt lõi là giống nhau, nhưng nó liên quan nhiều hơn.

Màn hình máy tính là một dạng đơn giản hóa của công nghệ được sử dụng trong màn hình TFT LCD.

Thay vì một phân đoạn của một số, thay vào đó là hàng triệu ô nhỏ trên màn hình trong một lưới pixel. Sử dụng các túi có bộ lọc màu cho màu đỏ, xanh lá cây và xanh lam, các phân đoạn này có thể được sử dụng để hiển thị các kết hợp màu sắc khác nhau.

Mỗi nhóm trong số các túi nhỏ hơn này có thể được sử dụng để tạo một pixel. Bằng cách thay đổi điện áp, độ mờ của mỗi phần có thể thay đổi, cho phép hiển thị nhiều màu hơn khi được sử dụng cùng với những phần khác.

Bộ lọc phân cực nằm ở hai bên của bánh sandwich màn hình, được sử dụng để buộc ánh sáng đi qua theo một cách cụ thể. Các phần LCD có thể chặn ánh sáng đi qua, dẫn đến một điểm ảnh tối hoặc đen trong phần đó.

MacBook Pro tiếp tục sử dụng màn hình TFT LCD, mặc dù điều đó có thể thay đổi trong tương lai.

Yếu tố quan trọng của hệ thống là ánh sáng, được truyền từ phía sau ngăn xếp TFT LCD. Nếu không có ánh sáng đó, màn hình sẽ tối và phần lớn là người dùng không thể xem được.

Trong nhiều năm, điều này liên quan đến việc sử dụng đèn LED trong đèn nền, trải rộng khắp các cạnh của màn hình và có rãnh ngang để chiếu sáng toàn bộ đèn nền.

TFT LCD cung cấp một cách rẻ, tiết kiệm chi phí và có độ tin cậy cao để đưa màn hình vào thiết bị của họ các nhà sản xuất thiết bị. Tuổi thọ dài của công nghệ có nghĩa là nó đã khá trưởng thành, mặc dù có tương đối ít cách để mở rộng công nghệ theo những hướng mới.

TFT LCD là sản phẩm chủ lực của Apple trong nhiều năm, từ MacBook và iMac đến iPhone và iPad. Mặc dù Apple chắc chắn đang xem xét các lĩnh vực khác để cải thiện màn hình sản phẩm của mình, nhưng ít nhất họ cũng có một công nghệ đã cũ mà họ có thể sử dụng lại nếu được yêu cầu.

Công nghệ hiển thị chính tiếp theo cho màn hình mỏng di động sau TFT LCD là OLED, có nghĩa là Diode phát sáng hữu cơ. Mặc dù tên gọi khác nhau đáng kể, nhưng có nhiều yếu tố của OLED vay mượn rất nhiều từ TFT LCD, nhưng vẫn có một số khác biệt cơ bản.

Giống như TFT LCD, OLED sử dụng các lớp phim mỏng, một lưới các túi chứa đầy chất lỏng để tạo ra các pixel, và các bộ lọc màu để thay đổi màu sắc của ánh sáng. Không giống như màn hình LCD TFT, điểm khác biệt lớn là chất lỏng được đưa vào bánh sandwich phim đó.

Một hợp chất hữu cơ được sử dụng, một hợp chất phát ra ánh sáng khi có dòng điện chạy qua nó. Điều này có nghĩa là mỗi pixel đều tự phát sáng và loại bỏ sự cần thiết của đèn nền.

Điều này mang lại một số lợi thế so với TFT LCD, chẳng hạn như màn hình OLED mỏng hơn do không cần đèn nền để hoạt động. Điều này cũng có thể làm cho cụm màn hình nhẹ hơn và cấu tạo đơn giản hơn trong một số trường hợp.

Bằng cách có nguồn sáng trên mỗi pixel, điều này cũng có nghĩa là OLED có thể cung cấp mức độ tương phản cao hơn nhiều so với TFT OLED. Màn hình TFT thường sẽ không hiển thị màu đen thuần đối với một số điểm ảnh, vì đèn nền sẽ sáng như nhau cho tất cả các điểm ảnh và do đó, một số ánh sáng sẽ lọt qua và thay vào đó hiển thị màu xám rất đậm.

Apple Watch sử dụng màn hình OLED.

Ngoài ra còn có khả năng tiết kiệm điện vì OLED yêu cầu nguồn điện để chỉ chiếu sáng các pixel mà nó yêu cầu. TFT LCD thường yêu cầu tất cả các đèn LED trong đèn nền phải bật, bất kể loại hình ảnh được hiển thị.

Mặc dù tuyệt vời, nhưng tấm nền OLED có những vấn đề riêng, chẳng hạn như chi phí sản xuất tương đối cao do nhu cầu cho môi trường sạch sẽ không có bụi và nước. Mỗi cái đều có khả năng làm bẩn màn hình, làm hỏng một phần màn hình vô dụng.

Apple bắt đầu sử dụng OLED trong iPhone X và Apple Watch và đã từ từ mở rộng việc sử dụng nó để bao phủ toàn bộ phạm vi iPhone.

Đã có một số người nói về Apple sử dụng OLED thay vì TFT LCD trong một số mẫu iPad Pro trong tương lai, có thể cho phép thậm chí cả máy tính bảng mỏng hơn với mức độ tương phản cao hơn. Tuy nhiên, việc sử dụng máy tính bảng thường lâu hơn có thể dẫn đến hiện tượng cháy sáng hoặc giảm độ sáng theo thời gian đối với các tấm nền OLED.

Để khắc phục điểm cuối cùng này, có tin đồn rằng Samsung đã thêm buồng phân phối cho sản xuất OLED dòng, cho phép xếp chồng các lớp phát xạ. Với những lớp bổ sung này, tuổi thọ của màn hình OLED có thể được kéo dài hơn thời lượng thông thường.

Suy đoán hiện tại cho thấy Apple đang đùa giỡn với ra mắt năm 2021 cho iPad Pro màn hình OLED.

Việc sử dụng công nghệ không nhất thiết chỉ giới hạn ở máy tính bảng và điện thoại thông minh. Trong những năm qua đã có nhiều tin đồn cho rằng Apple sẽ thêm màn hình OLED vào dòng MacBook Pro của mình, mặc dù cho đến nay, điều đó vẫn chưa xảy ra.

Trong khi sức hấp dẫn của màn hình LCD TFT được khắc phục bằng màn hình OLED, có một công nghệ có thể mang lại sự thỏa hiệp: Đèn LED nhỏ. Như tên cho thấy, nó về cơ bản là một đèn LED, nhưng ở quy mô nhỏ hơn nhiều.

Cách dễ nhất để hiểu công dụng của đèn LED mini đối với nhà sản xuất thiết bị là nhận ra rằng về cơ bản TFT LCD nhưng có đèn nền tốt hơn nhiều. Thay vì sử dụng đèn nền với một vài đèn LED lớn hơn, hãy xem xét một đèn nền thay vào đó được tạo thành từ hàng nghìn đèn LED nhỏ nhỏ hơn trong một lưới.

Công suất ánh sáng tổng thể của đèn LED và đèn LED mini cuối cùng có thể tương đương nhau và nó không thay đổi cách TFT Về cơ bản LCD hoạt động. Tuy nhiên, nó cung cấp một số thủ thuật có thể mang lại khả năng sử dụng tương đương với OLED.

Đầu tiên, bằng cách sử dụng hàng nghìn đèn LED mini, bạn có cơ hội điều chỉnh lượng ánh sáng phát ra từ chính hệ thống đèn nền. Thay vì nhìn thấy ánh sáng xuyên qua trong một phần của màn hình được cho là tối, thay vào đó, bạn có thể giảm hoặc tắt đèn LED nhỏ có liên quan để có được các sắc thái tối hơn nhiều.

Toàn bộ mặt sau của màn hình iPad Pro 12,9 inch chứa một lớp hơn 10.000 đèn LED nhỏ làm đèn nền. Mỗi nhóm bốn người là một vùng làm mờ cục bộ. [thông qua Apple]

Đây là một thủ thuật đã được thực hiện với một số TV, sử dụng một dãy đèn LED ở phía sau và thay đổi độ sáng của chúng thành phù hợp hơn với khu vực đó của màn hình.

Pro Display XDR cũng thực hiện điều này với một mảng 576″vùng làm mờ cục bộ”để cung cấp độ sáng lý tưởng càng gần càng tốt cho các phần khác nhau của màn hình.

Trên thực tế, điều này có thể cung cấp mức độ tương phản tương đương với OLED. Cho dù đó là điểm ảnh tự phát sáng OLED hay đèn nền LED nhỏ phía sau một điểm ảnh bị tắt, việc thiếu ánh sáng vẫn dẫn đến màn hình đen.

Với việc sử dụng hàng nghìn đèn LED mini, điều này tương đương với hàng nghìn”vùng làm mờ cục bộ”trong một màn hình trong tương lai, nhiều hơn nhiều so với vài trăm màn hình Pro Display XDR.

Rõ ràng, điều này tốn nhiều chi phí hơn so với đèn nền truyền thống để triển khai, nhưng nó vẫn có thể rẻ hơn để sử dụng so với OLED , và với các kết quả có thể so sánh được. Thêm vào sự trưởng thành của công nghệ LED TFT cơ bản và nó trở thành một đề xuất đáng mong đợi đối với các nhà cung cấp thiết bị như Apple.

Apple đã bắt đầu nhúng chân vào đèn LED mini với iPad Pro 12,9 inch , sử dụng 10.000 đèn LED nhỏ cho đèn nền. Trải rộng trên toàn bộ khu vực đèn nền, sự thay đổi giới thiệu hơn 2.500 vùng làm mờ cục bộ, cho phép kiểm soát độ sáng và độ tương phản cực kỳ tốt.

Màn hình Liquid Retina XDR của iPad Pro 12,9 inch năm 2021 sáng và có tỷ lệ tương phản rất cao.

Thay đổi cũng dẫn đến tỷ lệ tương phản 1.000.000: 1, độ sáng trung bình 1.000 nits thay vì 600 và đạt mức cao nhất độ sáng 1.600 nits cho nội dung HDR. Apple cũng đã thực hiện được điều này khi làm cho iPad Pro 12,9 inch chỉ dày hơn nửa milimet so với mẫu trước đó.

Với việc triển khai có vẻ thành công trên iPad Pro, rất có thể Apple sẽ mang đèn nền LED mini cho các thiết bị khác sản phẩm trong phạm vi của nó. Các ứng cử viên sáng giá cho điều này sẽ là dòng MacBook Pro, có thể tận dụng đèn LED mini để nâng cấp màn hình mà không cần chuyển sang OLED.

Vì chi phí chết cho đèn LED mini khá cao do là một công nghệ tương đối non nớt, chỉ mới bắt đầu được thương mại hóa, Apple rất muốn giảm chi phí đó xuống. Kuo đã tính toán điều đó bằng cách đưa lên tàu các đối tác sản xuất như Sanan Optoelectronics, Osram và Seoul Semiconductor, Apple có thể giảm chi phí sản xuất xuống đáng kể.

Nếu đúng, Kuo ước tính rằng Apple sẽ thấy giá thành của đèn LED mini cắt giảm khoảng 50% mỗi năm.-on năm vào năm 2021, sau đó là 35% vào năm 2022. Một cuộc chiến về giá giữa các nhà sản xuất có thể giúp Apple giảm chi phí xuống thấp hơn nữa.

Nếu bạn muốn tiến xa hơn một giai đoạn so với đèn LED mini, cách duy nhất bạn có thể đi là nhỏ hơn. Điều đó có nghĩa là nhìn vào microLED.

Giống như đèn LED mini, microLED sử dụng đèn LED nhỏ hơn nhiều, nhưng ở quy mô rất nhỏ. Thay vì nghĩ đến đèn LED ở quy mô milimet, thay vào đó, các microLED ở cấp micrômet.

Hơn nữa, microLED khác biệt rất nhiều so với TFT LCD và OLED bằng cách không sử dụng đèn nền. Thay vào đó, các microLED được sử dụng trực tiếp để tạo ra bức tranh.

Các microLED được đặt thành một mẫu, mỗi microLED có thể phát ra ánh sáng đỏ, lục hoặc lam. Được nhóm lại với nhau, một tập hợp các microLED có thể trở thành một pixel, tất cả đều không yêu cầu lớp lọc màu.

Xếp đủ các microLED này lại với nhau thành một lưới và bạn có một màn hình.

Màn hình lớn tại sân vận động sử dụng các nhóm đèn LED cho các pixel riêng lẻ. Màn hình microLED cũng tuân theo nguyên tắc tương tự. [qua Colosseo]

Hãy nghĩ về nó giống như màn hình khổng lồ trong sân vận động, nơi mỗi pixel có thể được tạo thành từ một đèn LED hoặc một nhóm đèn LED. Một màn hình microLED có cùng nguyên tắc, ngoại trừ nhỏ hơn rất nhiều.

Bằng cách tái sử dụng công nghệ LED thu nhỏ, hệ thống mang lại khá nhiều lợi ích về chất lượng hình ảnh. Bạn có cùng một điểm ảnh tự phát sáng như OLED không có vấn đề về đèn nền và do đó nó sẽ đạt đến mức độ tương phản của OLED.

Tiết kiệm điện năng nhờ khả năng chiếu sáng trên mỗi pixel và hiệu suất năng lượng chung so với OLED. Ngoài ra còn có khả năng tạo ra hình ảnh có độ sáng cao hơn đáng kể so với OLED, sáng hơn tới 30 lần.

Vật liệu vô cơ cũng mang lại lợi thế cho các hệ thống dựa trên LED so với OLED, vì chúng thường sẽ tồn tại lâu hơn so với vật liệu hữu cơ-trên cơ sở đối thủ.

Đối với các nhà sản xuất thiết bị, việc không có vấn đề ô nhiễm do nước và bụi làm cho việc làm việc với OLED tốt hơn, ngày càng tăng sản lượng sản xuất. Tuy nhiên, công nghệ tương đối mới cũng sẽ tốn kém nhất để thực hiện cho đến khi nó trưởng thành.

Ngoài ra còn có các ứng dụng dành cho màn hình linh hoạt và có thể gập lại, với microLED ít có khả năng bị vỡ hoặc bị bị tổn hại do căng thẳng hơn Các tấm nền OLED nếu được sử dụng với chất nền đủ dẻo.

Là sự khởi đầu lớn nhất từ ​​màn hình kiểu TFT với những cải tiến tiềm năng lớn, Apple đã dành nhiều công sức để phát triển microLED cho mục đích sử dụng của riêng mình.

Kết nối sớm nhất có thể báo cáo với microLED là việc Apple mua lại LuxVue vào tháng 5 năm 2014. Công ty là một chuyên gia về microLED và nắm giữ rất nhiều bằng sáng chế liên quan đến microLED mà Apple có tiềm năng sử dụng.

Vào tháng 3 năm 2018, Apple đã điều hành kỹ thuật bí mật và cơ sở sản xuất, đặc biệt cho microLED nghiên cứu. Cơ sở rộng 62.000 foot vuông được cho là nằm cách Apple Park chỉ 15 phút và vào năm 2018 được cho là nơi chứa 300 kỹ sư làm việc trong dự án”T159″.

Vào thời điểm Apple cũng có cuộc nói chuyện hợp tác với TSMC về công nghệ này, nhằm tạo ra tiềm năng bảng hiển thị cho Apple Watch. Đối tác lắp ráp Foxconn đã cũng được liên kết cho nỗ lực microLED vào năm 2019, mặc dù có vẻ như đó là nhiều hơn để khám phá việc sử dụng công nghệ này.

Vào tháng 5 năm 2020, Apple được cho là đã đầu tư khoảng 334 triệu đô la vào một nhà máy ở miền bắc Đài Loan để sản xuất của bảng hiển thị LED mini và microLED.

Apple cũng đã nhận được bằng sáng chế về sản xuất microLED có thể cải thiện độ tin cậy và chất lượng của màn hình. Bằng sáng chế, được cấp vào ngày 23 tháng 2, nhằm mục đích kiểm tra các microLED trước khi chúng được đưa lên màn hình, điều này có thể làm giảm sự lãng phí và nguy cơ khuyết tật đi qua các sản phẩm cuối cùng.

Không giống như TFT, OLED hoặc LED mini, microLED vẫn còn lâu mới được cung cấp trong một Sản phẩm của Apple.

Chủ tịch Epistar Lee Biing-jye cho biết trong Tháng 8 năm 2020 rằng công ty đang nghiên cứu công nghệ này, nhưng nó và các đối thủ đã nhiều lần gặp khó khăn trong việc sản xuất màn hình. Công ty gợi ý rằng họ sẽ có thể sản xuất màn hình microLED cho Apple Watch trong hai đến ba năm, trong khi việc áp dụng số lượng lớn microLED cho màn hình lớn hơn như TV có thể là bốn đến năm năm nữa.

Sự khác biệt đối với nó là sản xuất số lượng lớn là rất quan trọng, vì năng suất sản xuất của màn hình hiện quá thấp đối với nó là hợp lý để sử dụng ở quy mô lớn. Điều này đã không ngăn các công ty từ bỏ công nghệ.

Năm 2018, Samsung đã giới thiệu”The Wall”, một màn hình chuyên nghiệp dựa trên mô-đun sử dụng microLED. Vào cuối năm 2020, họ đã tạo ra một chiếc TV microLED 110 inch, dự định bán từ quý 1 năm 2021.

Tại thời điểm xuất bản, Samsung vẫn chưa bán TV microLED của mình. Mặc dù giá cả vẫn chưa được công ty công bố, nhưng nó dự kiến ​​sẽ có giá hơn 100 triệu won (90.000 USD) tại quê nhà của Samsung, Hàn Quốc.

Nỗ lực vào năm 2020 của Samsung với TV microLED.

Ngoài nỗ lực thương mại hóa ban đầu này, có vẻ như không có bất kỳ thiết bị nào có giá thực tế và khối lượng lớn sẽ hoạt động được bán với microLED trước mắt. Thực tế vẫn còn nhiều năm nữa mới có thể đưa nó vào các thiết bị thông thường, vì các nhà sản xuất làm việc để giảm giá thành của nó xuống mức có thể chấp nhận được.

Điều này cũng sẽ bao gồm Apple, mặc dù việc phát triển riêng công nghệ microLED của riêng họ được cho là mang lại lợi thế lớn cho nhà sản xuất iPhone hơn các đối thủ của nó. Điều này bao gồm cả quá trình sản xuất thực tế của màn hình và trong các trường hợp sử dụng tiềm năng.

Với công nghệ như vậy, triển vọng về chiếc iPhone màn hình gập thường được đồn đại có thể trở thành hiện thực hơn nếu không có rủi ro nứt vỡ. Màn hình được sử dụng trong các thiết bị di động của hãng cũng sẽ được hưởng lợi từ việc sử dụng ít điện năng hơn, do đó có thể làm tăng mức tiêu thụ điện năng tổng thể của sản phẩm.

Tính đến công việc nghiên cứu và dự án bí mật của mình, có khả năng Apple cũng sẽ loại bỏ tất cả các khoản tiết kiệm chi phí có thể từ việc sản xuất màn hình microLED ngay từ đầu.

Khả năng kiểm soát sản xuất của nó thậm chí có thể cho phép nó tạo ra màn hình microLED như một phần của vỏ sản phẩm. Điều này có thể cho phép các thiết kế cấp tiến kết hợp màn hình trong vỏ, thay vì để màn hình như một thành phần rời rạc.

Thật hợp lý khi microLED có thể dẫn đến các danh mục sản phẩm trong tương lai mà Apple hiện không cung cấp cho người tiêu dùng. Ví dụ: tai nghe Apple VR có thể sử dụng microLED cho màn hình nhắm vào từng mắt.

Có nhiều khả năng mà công việc của Apple trên microLED có thể dẫn đến và nhiều kết quả khác có thể xảy ra. Tuy nhiên, giống như phần còn lại của ngành, sẽ mất nhiều thời gian trước khi những sản phẩm đầu tiên đó có sẵn để mua.

Trong thời gian chờ đợi, Apple có đèn LED mini mà hãng có thể cung cấp cho người tiêu dùng. Nó có thể không phải là một sự thay đổi địa chấn trong công nghệ màn hình, nhưng nó vẫn sẽ cung cấp một nâng cấp lớn cho người tiêu dùng khi hoạt động trên các cuộc hành quân của microLED.