Het laatste nieuws en reviews van de nieuwste home cinema-producten

Alles wat je moet weten over MicroLED – schermtechnologie van de toekomst?

Geschreven door
Geplaatst op31 januari 2018, 16:05 CategorieTips en adviezen

Schermtechnologie staat niet stil. We zien de voorbije jaren gestage verbeteringen in OLED en LCD, maar er zit ook een nieuwe technologie aan te komen. We vertellen je alles over microLED: wat is het, wat kan je er van verwachten en welke horde moet de technologie nog overwinnen voor we ze zullen zien?

Wat is een microLED?

Een LED (Light Emitting Diode) kent ondertussen iedereen. De kleine halfgeleider component heeft zijn weg gevonden in zo goed als alle consumentenelektronica. Het gebruik is niet meer beperkt tot de piepkleine indicator-lampjes, LEDs worden gebruikt als achtergrondverlichting in televisie en monitoren, en in allerlei verlichtingstoepassingen. Je pimpt er je computercase mee, en in de woonkamer vervangen compacte en zuinige LED-versies de halogeenlampen en andere spaarlampen. De flits van je smartphone is een LED, net zoals sommige fotografielampen, en zelfs werklampen maken ondertussen gebruik van LEDs.

Maar er wordt niet alleen onderzocht hoe we LEDs groter en krachtiger kunnen maken. Omdat het een halfgeleidercomponent is, kan die net zoals andere componenten erg klein gemaakt worden. Een microLED definiëren we als LEDs die kleiner zijn dan 100 micrometer (0,1mm). Een harde definitie is dat echter niet; je zal ook grotere microLEDs vinden, en de allerkleinste zijn amper enkele micrometer groot.

Een array van 25 microLEDs, naast de punt van een naald. (InfiniLed)

(Leti)

Wat is een microLED scherm?

Heel kleine LEDs, hoe maak je daar een scherm mee? Het concept is erg eenvoudig. Elke pixel op een beeldscherm bevat een rode, groene en blauwe subpixel. Een microLED-scherm gebruikt voor elk van die subpixels een aparte microLED. Ter vergelijking geven we eerst nog even de structuur van een lcd-scherm. Daar zorgt een achtergrondverlichting voor het licht, en de en door tft (thin film transistors) aangestuurde lcd-laag zorgt samen met de polarisatoren voor individuele pixels.

Bij een microLED-scherm ziet die structuur er veel eenvoudiger uit. Elke subpixel is een microLED die rechtstreeks door de tfts aangestuurd wordt. Elke (sub)pixel geeft zelf licht en kan perfect aan of uit geschakeld worden.

Die structuur lijkt erg op die van OLED overigens. RGB-OLED-schermen (zoals die in een smartphone) zijn op dezelfde manier opgebouwd. Die van de huidige OLED-televisies is licht anders, we geven ze voor de volledigheid ook nog eens mee. In plaats van rode, groene en blauwe subpixels, gebruiken ze allemaal witte subpixels, die gecombineerd worden met een kleurfilter. Bovendien gebruiken deze OLED-schermen ook een witte subpixel (daarom noemen we zo ook WOLED).

Voordelen van een microLED scherm

Die vergelijking met OLED maken we niet zo maar. Net zoals bij OLED geeft elke subpixel van een microLED scherm zelf licht. Dat betekent dat je net zoals bij OLED spreekt over een emissief scherm, met perfecte zwartwaarde, uitmuntend contrast en zeer grote kijkhoek. Ook de reactietijd is uitstekend, waarschijnlijk zelfs beter dan die van OLED. Dat zou voor nog betere bewegingsscherpte kunnen zorgen (alhoewel reactietijd niet zaligmakend is voor bewegingsscherpte). Ook in termen van kleurbereik kunnen microLED schermen erg goed presteren, al zijn er op dat vlak nog wel wat hordes te overwinnen.

Het belangrijkste voordeel van een microLED scherm is de hoge energie-efficiëntie en de hogere luminantie (eenvoudig gezegd: helderheid). LEDs zijn enorm energie-efficiënt (100-150 lumen/watt is geen uitzondering meer, vergelijk met 10 lumen/watt voor een klassieke gloeilamp en 20 lumen/Watt voor een halogeen) en microLEDs zouden mogelijk nog efficiënter kunnen zijn. InfiniLED, een microLED-fabrikant die overgenomen werd door Oculus, claimt tot een vermindering in verbruik van 20 keer tot 40 keer, maar geeft wel niet aan ten opzichte van welke andere schermtechnologie dat is. De hogere luminantie zou dan weer een enorm voordeel zijn voor HDR-weergave (of voor onze smartphones als we ze buiten gebruiken). Tot slot zou ook de levensduur van microLED schermen uitstekend zijn.

Kort gezegd: microLED combineert een heleboel voordelen van zowel LCD als OLED en koppelt daar nog een aantal extra verbeteringen aan vast.

Fabricage hordes

Als de technologie zo geweldig is, waarom gebruiken we ze dan nog niet? Een van de eerste hordes is een goede oplossing vinden voor kleurweergave. De meest efficiënte LEDs geven blauw licht. Om gekleurde LEDs te maken gebruikt men in traditionele LEDs fosfors. Maar fosfordeeltjes zijn helaas groter dan de kleinste microLED en kunnen daarom niet altijd gebruikt worden. Er wordt dan ook naarstig gekeken naar andere materialen (nieuw type nitride-leds en quantum dots) om daar een oplossing te brengen.

De grootste horde voor fabricage is echter de transfer van de microLEDs naar het scherm. Een microLED wordt net zoals een andere halfgeleidercomponent gegroeid op een substraat. Dat moet vervolgens versneden worden, en dan moet je de piepkleine microLEDs opnemen en verplaatsen naar het scherm. Deze massa transfer moet dan ook nog eens met enorme precisie, betrouwbaarheid en snelheid gebeuren.  Uiteraard gebeurt hier enorm veel onderzoek naar.

Bekijk ook  Review: Samsung UE55SL003 - The Frame design tv

Een voorbeeld: het Korea Institute of Machinery & Materials (KIMM) heeft hiervoor rolproces ontwikkeld. In een eerste stap wordt de tft-laag op een tijdelijke glasplaat gerold, vervolgens worden de microLEDs opgepikt en op de tft-laag gerold. Tot slot kan de resulterende AMOLED-laag (active matrix LED) van het tijdelijk glas naar een rubber onderlaag gebracht worden. Zo maak je een rekbaar en plooibaar scherm.

Hoever we staan naar commercialisatie toe is moeilijk te zeggen. PlayNitride (een microLED fabrikant die Samsung vorig jaar wilde overnemen) claimt in zijn labs al een betrouwbaarheid van 99% te hebben voor de massatransfer. In een labo-opstelling duurt het ongeveer 10 seconden om 200.000 microLEDs te transfereren. Dat lijkt snel, maar hou in gedachte dat je voor een Full HD-paneel  6,22 miljoen LEDs nodig hebt, en voor een Ultra HD-paneel 24,88 miljoen.

Ook de prijs zou voorlopig nog een stevige hinderpaal zijn. LG liet alvast uitschijnen alleen al de prijs van de LEDS in een Ultra HD-paneel kan oplopen tot ongeveer 25.000 euro. En dat brengt ons tot het volgende onderwerp.

Waar zullen we microLED schermen zien?

MicroLEDs zijn beter dan OLED in levensduur en beter dan LCD in paneeldikte. Het is beter dan beide in reactietijd, en levert perfect zwart, hoge lichtopbrengst en is energiezuinig. Maar de prijs is voorlopig een hinderpaal, al hangt dat af van de grootte van het scherm.

Bij erg kleine displays zou microLED wel een interessante optie kunnen zijn. Dan denken we aan smartwatches (Apple heeft bijvoorbeeld LuxVue overgenomen), maar ook de schermen in een VR-bril (Oculus is bezig in dit segment, via de overname van InfiniLED), of kleine HUDs in de autosector. Voor smartphone en televisie zou de prijs de keuze voor microLED voorlopig uitsluiten, zoals je kan zien op deze grafiek van LEDInside.

Het is pas bij erg grote schermen (100-inch diagonaal en meer) dat microLED terug een optie wordt. Daarbij worden dan grotere microLEDs gebruikt (300 keer 100 micrometer), die in modules gezet worden, zodat je verschillende schermmaten (met verschillende resoluties) kunt opbouwen. Het 146 inch microLED scherm dat Samsung op CES voorstelde werkt zo, en deze modules van LUMENS, laten hetzelfde principe toe.

Ook Sony heeft een dergelijke oplossing in huis, onder de naam CLEDIS (Crystal LED Integrated Structure). Sony’s demo-scherm was 9,75 bij 2,74 meter groot en gebruikte een resolutie van 8.000 bij 2.000 pixels, en een max helderheid van 1.000 cd/m². Het is dan ook duidelijk bedoeld voor B2B-toepassingen. Misschien klinkt de naam Crystal LED je bekend in de oren? Sony toonde op CES 2012 al een prototype tv met deze technologie, toen een 55” Full HD model.

Tussenoplossing: miniLED

Voor televisies lijkt microLED dus geen oplossing die we onmiddellijk mogen verwachten. Maar er is wel een andere mogelijkheid. MiniLEDs die qua maat ergens tussen een standaard LED en microLED zitten zouden een goede keuze zijn om betere achtergrondverlichting te maken voor televisie, laptops, tablets en smartphones. Een typische achtergrondverlichting vandaag maakt gebruik van een paar tientallen LEDs.

Met miniLEDs zou een achtergrondverlichting van enkele duizenden LEDs mogelijk zijn. AUO, een bekende panelfabrikant spreekt over 6-7.000 LEDs voor een notebookpanel. TV-panelen zouden tot 10.000 LEDs en meer kunnen gebruiken. Dat creëert enorme mogelijkheden voor zeer fijne Full Array Local Dimmingachtergrondverlichtingen, die voor beter zwart, contrast en HDR-weergave zullen zorgen. De beste local dimming tv’s (zoals de Sony ZD9) gebruiken momenteel ergens rond de 600-700 zones. MiniLEDs zouden dus een flinke upgrade betekenen. We vermoeden dat de nieuw aangekondigde Samsung Q9S van een dergelijke oplossing gebruik maakt.

Conclusie

MicroLEDs bieden enorme perspectieven als schermtechnologie. Ze combineren de voordelen van OLED en LCD: emissief scherm, perfect zwart, hoge lichtopbrengst, hoog contrast, ruime kijkhoek, snelle reactietijd, goede kleurweergave, lange levensduur, energie-efficiënt. Maar ze staan echt nog maar aan het begin van hun introductie. Het fabricageproces is voorlopig de belangrijkste horde. In zeer kleine schermen (wearables) en zeer grote schermen (groter dan 100-inch) zullen we vermoedelijk de eerste toepassingen zien, maar voor televisies en smartphones is de prijs voorlopig veel te hoog.

Meer informatie

MEer over technieken en standaarden in de wereld van televisies lees je in ons tv tips en advies-sectie. Hier vind je onder meer informatie over de 8K Ultra HD-resolutie en de verschillende HDR-formaten.

  • Delen:

Reacties

  1. WvB22
    31 januari, 2018 om 23:59

    Zeer veel belovend maar op dit moment helaas nog niets meer dan een proefballon. Daar naar gevraagd op CES wanneer we deze beauty op de markt mogen verwachten was het antwoord “over 1 tot 9 (!) jaar”. Tja… laten we hopen dat massaproductie toch op een slimme manier sneller gestart kan worden.

  2. John Ende
    01 februari, 2018 om 16:35

    Wordt het niet eens tijd dat we die onzinnige electronica die toch al bijna geen onderscheid maken tussen kleuren en beweging van beeldanimaties achter te laten en ons inhalig schraapgedrag aanpassen? En dus dat geld voor iets nuttigs te gebruiken? Om de paar maanden al weer iets anders. Is dit normaal? Vroeger deed je wat alleen nodig is voor levensonderhoud en dan rust.

Laat een reactie achter

Opmerking: E-mail wordt niet gepubliceerd of gedeeld.