MicroLED

MicroLED – auch MikroLED, MLED, mLED oder μLED genannt – ist eine Flachbildschirmtechnologie auf Basis von Leuchtdioden (kurz: LED) und sind eine Art von LED-Fernseher. Wie der Name besagt, basieren MikroLEDs auf Anordnungen (Arrays) mikroskopisch kleiner Leuchtdioden, die die einzelnen Bildelemente, als Pixel bezeichnet, bilden. Die Pixel sind hierbei selbstleuchtend, dimmbar und komplett abschaltbar, ähnlich wie bei OLED- und Plasmabildschirmen, und benötigen deshalb keine Hintergrundbeleuchtung wie bei Flüssigkristallanzeigen (Liquid Crystal Displays, kurz: LCDs). Im Allgemeinen definiert sich die Mikrotechnik mit geometrischen Strukturen und Dimensionen im Mikrometerbereich (0,1–1000 µm). Hersteller wie PlayNitride und Sony definieren MicroLED Bildschirme mit Leuchtdioden, die eine Leuchtbreite kleiner als 50 µm oder eine Leuchtfläche kleiner als 0,003 mm² haben.

Display-Strukturen im Vergleich

Vor- und Nachteile gegenüber anderen Technologien

MicroLED-Bildschirme gelten als die Nachfolger der OLED-, LED-LCD- und Plasmabildschirme. Sie vereinen alle Vorteile dieser bestehenden Bildschirmtechnologien und haben, bis auf die zurzeit (2022) höheren Herstellungskosten, kaum Nachteile.

Gegenüber OLED-Bildschirmen

Im Gegensatz zu den aus organischen Molekülen bestehenden OLEDs bestehen MicroLEDs aus nichtorganischem Indiumgalliumnitrid (InGaN).

Vorteile

  • Höhere Lebensdauer, eine nicht mit der Zeit abfallende Helligkeit (Laborwerte: MicroLED ca. 20.000 Stunden gegenüber OLED ca. 5.000 Stunden)
  • Eine theoretisch größere Helligkeit und höhere Kontraste (Laborwerte: MicroLED ca. 200 lm/W gegenüber OLED ca. 100 lm/W)
  • Keine dauerhaften Einbrenneffekte bei Wiedergabe von langanhaltenden Standbildern oder Bildlogos
  • Schnellere Reaktionszeiten der einzelnen Bildzellen, welche im Nanosekunden-Bereich liegen. Reaktionszeiten von OLED liegen im Millisekunden-Bereich, was die Bewegtbildschärfe in manchen Fällen (VR / Gaming mit 500-Hz-Display) erhöhen kann – weniger jedoch bei Filmen und TV-Übertragungen, die nur 24 bis 60 Bilder pro Sekunde zeigen
  • Resistenter gegenüber Umwelteinflüssen wie UV-Strahlung, Feuchtigkeit und Sauerstoff

Nachteile

  • Zurzeit sind die Herstellungsverfahren noch zu teuer für die Massenproduktion, deshalb am Markt mit Stand 2020 nicht verfügbar.

Gegenüber LED-LCD-Bildschirmen

Vorteile

  • Deutlich höhere Kontraste und niedrigere Schwarzwerte.
  • Deutlich schnellere Reaktionszeiten der einzelnen Bildzellen, welche im Nanosekunden-Bereich liegen. Reaktionszeiten von LED-LCD liegen im Millisekunden-Bereich, was um den Faktor 1.000.000 langsamer ist, wodurch die Bewegtbildschärfe bei MicroLED-Fernseher deutlich besser ist als bei LED-LCD. Ein Grund, warum unter Experten angesehen wird, dass MicroLED-Fernseher deutlich besser geeignet sind für Videospiele, E-Sports, d. h. Inhalte mit schnellen Objekt- und Kamerabewegungen, wie das als Beispiel auch bei Sportübertragungen oder Action in Filmen und Serien der Fall ist.
  • Bessere Farbwiedergabe.
  • Bessere Betrachtungswinkel.
  • Höherer Wirkungsgrad bezüglich Lichtstrom pro Leistung. Geringerer Stromverbrauch, da nur die Pixel beleuchtet werden, welche beleuchtet werden müssen.

Nachteile

  • Zurzeit teurer in der Massenproduktion, deshalb am Markt mit Stand 2020 nicht verfügbar.

Geschichte & bedeutende Entwicklung

Prototypen & Fertigungsverfahren

Bestückung und Stempeltechnik

Die mikroskopisch kleinen Leuchtdioden werden durch einen Roboter maschinell auf eine Bildschirmfläche bestückt, was ein sehr langsamer und aufwendiger Prozess ist. Der taiwanesische Hersteller PlayNitride stellt seit 2017 farbige und farbig-transparente und flexible MicroLED-Bildschirme her. Der Hersteller verwendet hierbei allerdings ein Massentransferverfahren, indem die einzelnen Leuchtdioden aus einem zerschnittenen Wafer in einer Gruppe entnommen und dann auf eine Bildschirmfläche aufgestempelt werden. Laut Herstellerangaben ist die Transparenz von transparenten MicroLED-Bildschirmen höher als bei transparenten LCD- oder OLED-Bildschirmen.

Flüssiger Aufdruck

Bei den erwähnten geplanten Fernsehern von Samsung in QNED-Technik sollen die GaN-Nanostäbchen aufgedruckt werden. Die Stäbchen werden dazu in eine Lösung gegeben. Beim Aufdruck auf ein Substrat werden die mikroskopisch kleinen Leuchtstäbchen mit einer elektrischen Ladung vertikal aufgerichtet.

Silizium-Wafer

Mikro-LED-Anordnungen werden monolithisch im Batch-Verfahren auf einem geeigneten Substrat aus Saphir oder Silizium hergestellt. Das bevorzugte Material ist anorganisches, monokristallines Galliumnitrid (GaN), welches durch Epitaxie auf dem Substrat gebildet wird. Im Gegensatz zur bisherigen Herstellung werden jedoch die Leuchtdioden anschließend nicht zertrennt, sondern als Anzeigematrix beibehalten. Die dazu notwendige neuartige Struktur mit vielfachen Herausforderungen wie Dotierung für unterschiedliche Farben, Kontaktierung als Matrixanordnung, mechanische Stabilität bei Transfer vom Herstellsubstrat auf ein Anzeigesubstrat sind noch nicht derart gelöst, dass solche Anzeigen für kommerzielle Produkte eingesetzt werden können. Das Unternehmen Apple Inc. sieht Potential in dieser neuen Technik und hat deshalb das Pionierunternehmen LuxVue Technology übernommen.

Markt und kommerzieller Einsatz

MicroLEDs eignen sich wegen ihres geringen Energieverbrauchs sowohl für sehr kleine Geräte (wie Smartwatches, Smartphones, Tablets und Notebooks) als auch für Fernseher und Kinoleinwände. Allerdings schritt die kostengünstige Miniaturisierung nur langsam voran, so dass die ersten Fernseher für Endbenutzer erst seit 2022 in Masse produziert werden.

Einzelnachweise

  1. ↑ Die nächste Display-Generation, Elektroniknet.de vom 2. November 2016
  2. ↑ I. Ozden, M. Diagne, A.V. Nurmikko, J. Han, and T. Takeuchi: A matrix addressable 1024 element blue light emitting InGaN QW diode array. In: Phys. Status Solidi. a 188, 139 (2001). doi:10.1002/1521-396X(200111)188:1<139::AID-PSSA139>3.0.CO;2-H
  3. ↑ H. W. Choi, C. W. Jeon, M. D. Dawson: High-resolution 128 × 96 nitride microdisplay. In: IEEE Electron Device Lett. 25 277 (2004). doi: 10.1109/LED.2004.826541
  4. ↑ Omar Sohail: MicroLED vs OLED – Differences, Features, What Can It Change & Everything Else Explained. In: wccftech.com. 2018, abgerufen am 1. August 2022 (englisch).
  5. ↑ Brandon Jones: Response Time of an OLED TV. In: techreviewer. 2022, abgerufen am 1. August 2022 (englisch).
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  7. ↑ H. X. Jiang et al. Micro-size LED and detector arrays for mini-displays, hyperbright light emitting diodes, lighting, and UV detector and imaging sensor applications. US-Patent 6.410.940
  8. ↑ GaN microdisk light emitting diodes. In: Appl. Phys. Lett. 76, 631 (2000). doi: 10.1063/1.125841
  9. ↑ InGaN/GaN quantum well interconnected microdisk light emitting diodes. In: Appl. Phys. Lett. 77, 3236 (2000). doi: 10.1063/1.1326479
  10. ↑ III-nitride blue microdisplays. In: Appl. Phys. Lett. 78, 1303 (2001). doi: 10.1063/1.1351521
  11. ↑ Sony. In: microled-info.com. Abgerufen am 15. Januar 2020 (englisch).
  12. ↑ Samsung’s 75-inch MicroLED 4K TV is a huge step into the future. In: theverge.com. 6. Januar 2019, abgerufen am 15. Januar 2020 (englisch).
  13. ↑ CMOS Backplane. Jasper Display Corp. (JDC), abgerufen am 29. September 2020 (englisch).
  14. ↑ Plessey signs a strategic partnership with Jasper Display to use Jasper's backplane on its GaN-on-Silicon wafers. In: microled-info.com. 14. September 2018, abgerufen am 29. September 2020 (englisch).
  15. ↑ TCL shows its Cinema Wall at IFA 2019 - a 132" 4K tiled Micro-LED display. In: microled-info.com. 9. August 2019, archiviert vom Original (nicht mehr online verfügbar) am 25. Oktober 2021; abgerufen am 15. Januar 2020.
  16. ↑ Samsung to release smaller MicroLED TVs in 2021. In: microled-info.com. 8. Januar 2021, abgerufen am 15. Januar 2021 (englisch).
  17. ↑ CES 2022 LG präsentiert einen riesigen 136 Zoll microLED Smart TV. In: notebookcheck.com. Abgerufen am 8. August 2022.
  18. ↑ LAEC015-GN. In: lg.com/de. Abgerufen am 8. August 2022.
  19. ↑ 110" Micro LED (2021) MNA110MS1ACXXE. In: samsung.com/de. Abgerufen am 1. August 2022.
  20. ↑ SAMSUNG MNA110MS1 MICRO LED TV 2021. In: auditorium.de. Abgerufen am 1. August 2022.
  21. ↑ Dominic Jahn: Samsung verschiebt Pilotproduktion neuer QNED-Displays. In: 4kfilme.de. Inhaber Dominic Jahn, 19. Mai 2022, abgerufen am 21. Mai 2022.
  22. ↑ SNU and LG Scientists Develop Efficient Method for Mass Production of MicroLED Displays. Archiviert vom Original am 24. Mai 2025; abgerufen am 27. Mai 2026 (amerikanisches Englisch).
  23. ↑ PlayNitride - Company Profile and News | MicroLED-Info. Abgerufen am 27. Mai 2026.
  24. ↑ SNU and LG Scientists Develop Efficient Method for Mass Production of MicroLED Displays. Archiviert vom Original am 24. Mai 2025; abgerufen am 27. Mai 2026 (amerikanisches Englisch).
  25. ↑ David Murphy: Apple Acquires Micro-LED Display Maker LuxVue Technology. In: PC Mag. 3. Mai 2014 (englisch, pcmag.com).
  26. ↑ Alvaro Campos: Why Did Apple Inc Buy This Micro-LED Tech Startup? In: Motley Fool. 13. Mai 2013 (englisch).
  27. ↑ Micro-LED Market Size, Share & Forecast Analysis Report, 2034. Abgerufen am 27. Mai 2026 (englisch).
  28. ↑ Asif Iqbal Shaik: Samsung reportedly begins mass production of 89-inch MicroLED TVs. In: SamMobile. 5. Oktober 2022, abgerufen am 27. Mai 2026 (amerikanisches Englisch).