Дисплеи MicroLED: высококачественные, дорогие и чрезвычайно перспективные

Самосветящиеся средства отображения – настенные видеопанели, экраны смартфонов и ноутбуков, дисплеи различных интерактивных устройств и т. п. – распространены значительно шире и выпускаются сегодня в массовых объемах. Однако отлаженное производство при высокой востребованности создает для производителей дисплейных матриц стратегическую проблему: неуклонное снижение маржинальности, ведущее к сокращению выручки и, соответственно, инвестиций в еще более перспективные разработки.

По данным TrendForce, отгрузки телевизоров во II кв. 2022 г. упали на 68% (в количественном выражении год к году), а поставки матриц для производства мониторов сократились за тот же период более чем на 11% (квартал к кварталу). Основную тяжесть снижения продаж принимает на себя крупнейший сегмент этого рынка – направление классических ЖК- (LCD) панелей, подсветку которых обеспечивают размещенные за экранной матрицей светодиодные излучатели.

При всей привлекательности и востребованности ЖК-экранов у них есть целый ряд серьезных недостатков, включая ограниченную статическую контрастность, сравнительно долгое время отклика, ограниченные углы обзора (при максимальной цветопередаче) и высокое энергопотребление.

Различные разновидности этих средств отображения – TN, IPS, MVA и т. п. – в разной мере и с переменным успехом справляются с этими вызовами, но принципиально решить проблему в состоянии лишь те устройства, у которых каждый пиксел дисплейной матрицы представлен отдельным элементом, который в индивидуальном порядке контролируется управляющей системой. Как раз такие панели – правда, из довольно крупных светодиодов, массовое производство которых сегодня отлично отлажено – стали стандартом де-факто в индустрии наружной рекламы и видеоинформирования.

Известен целый ряд способов формировать экранные панели высокого разрешения из самосветящихся индивидуально управляемых пикселов, включая ныне уже почти забытую плазменную технологию и активно развивающиеся AMOLED. К числу наиболее многообещающих относятся миниатюрные светодиоды, MicroLED – правда, чтобы вывести их производство на подлинно массовый уровень, придется еще решить немало технических проблем.

Сравнительные характеристики дисплеев на основе LCD, OLED и MicroLED

	LCD	OLED	MicroLED
Способность к самосвечению	–	+	+
Статическая контрастность	5000:1	∞	∞
Срок эксплуатации	•••	•	•••••
Время отклика	миллисекунды	микросекунды	наносекунды
Рабочий диапазон температур	От –40 до 100°C	От –30 до 85°C	От –100 до 120°C
Энергопотребление			
Угол обзора	Небольшой	Средний	Большой
Плотность пикселов	До 1500 ppi	До 1000 ppi	До 6000 ppi
Источник: PlayNitride

Едва ли не самым серьезным вызовом при серийном производстве MicroLED является техническая сложность этого процесса, связанная с невозможностью формировать неорганические светодиоды на обширных пространствах стеклянного субстрата – в отличие от ЖК-кристаллов или OLED. Для выращивания MicroLED применяют пластины-заготовки диаметром 8 или даже 4 дюйма, после чего выполняются чрезвычайно трудо- и времязатратные процедуры отделения готовых светодиодов от заготовки, переноса их на субстрат будущего дисплея и размещения там с подключением необходимых для дальнейшей работы силовых и управляющих электрических шин. Размеры отдельного MicroLED варьируются от 3 до 10 мкм, что делает эту процедуру сопоставимой по сложности с подковыванием знаменитой блохи.

Разработчикам MicroLED приходится решать сразу несколько сложнейших задач: это формирование в массовом порядке микроскопических светодиодов с заданными характеристиками, бережное отделение готовых объектов от подложки, индивидуальное позиционирование их на новом субстрате с точностью 1,5 мкм – притом следует помнить, что экран типичного современного телевизора высокого разрешения формируют не менее 6 млн MicroLED. Оборудование для серийного массового выполнения всех этих операций пока что лишь разрабатывается.

Более того, на финальном этапе требуются не менее прецизионные машины для контроля качества получившегося экрана – для выявления битых пикселов, проверки геометрической правильности расположения светодиодов, равномерности создаваемой ими засветки и т. п. Сегодня основной массив перечисленных операций выполняется едва ли не вручную – вот почему MicroLED-видеопанели с диагоналями около 100 дюймов продаются в розницу за десятки и сотни тысяч долларов США.

Однако эксперты уверены, что взлет этой дисплейной технологии до высот серийного производства готовой продукции по разумной розничной цене неизбежен, и что он займет едва ли не меньше времени, чем недавний аналогичный восход технологии OLED – которую лет десять назад многие также называли чрезмерно сложной, дорогой и беспереспективной. Причина такой уверенности – вполне объективная, экономическая: ЖК-технологии уже не приносят производителям дисплеев достойной прибыли, а стремительное выгорание OLED (хотя и не такое стремительное, как у пресловутой плазмы) удерживает разумных потребителей от серьезных вложений в телевизор и мониторы с такими экранами.

Именно поэтому необходимо поскорее довести до ума новую дисплейную технологию с горизонтом уверенного развития в несколько десятков лет, и MicroLED вполне для такой цели подходит. Тем более что микроскопические (в отличие от сегодняшних квантовых точек) самосветящиеся пикселы прекрасно годятся для построения не только крупных видеопанелей, но и для создания экранов в очках виртуальной/дополненной реальности, – а этот сегмент ИТ-рынка сам по себе рассматривается аналитиками как чрезвычайно перспективный на долгие годы вперед.