تعرف على الجيل القادم من تقنية العرض السائدة - تقنية Micro-LED

في العصر الحالي، أصبحت تقنية العرض وسيلة رئيسية لتبادل المعلومات، وتشمل الهواتف الذكية، وأجهزة الواقع الافتراضي/المعزز، والمنتجات القابلة للارتداء، وشاشات السيارات، والأجهزة اللوحية/أجهزة الكمبيوتر، وتقنية العرض بالليزر.

 

تقنية Micro LEDتُعرف هذه التقنية باسم "تقنية العرض السائدة من الجيل التالي"، ويتسارع تطويرها وتصنيعها، وتتزايد فرص السوق.

مخطط الشركات المحلية الرائدة

 

تستثمر شركة تيانما للإلكترونيات الدقيقة في تقنية Micro-LED منذ عام 2017، مع التركيز على كثافة البكسل العالية والسطوع العالي والجودة العالية. شاشات العرض الشفافةأطلقت الشركة عدداً من منتجات Micro-LED الرائدة في الصناعة.

 

في عام 2022، استثمرت شركة تيانما في إنشاء خط إنتاج متكامل لتقنية Micro-LED، بدءًا من تصنيع الوحدات الخام وصولًا إلى وحدات العرض، باستخدام تقنية الليزر ومعدات مصممة خصيصًا، في ظل غياب أي تقنية جاهزة في العالم، لتحقيق إنتاج آلي بالكامل. وقد بدأ الخط إنتاجه بنجاح في 26 يونيو 2024، حيث تم خلال هذه الفترة تطوير أكثر من 30 قطعة من معدات ومواد الإنتاج بالتعاون مع شركات سلسلة التوريد.

في 31 يناير، أعلنت شركة BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai عن افتتاح فرعها في مدينة تشوهاي. مصابيح LED صغيرة تم الانتهاء من مشروع قاعدة اختبار تصنيع وتغليف الرقائق، ويغطي المشروع مساحة تبلغ حوالي 217 فدانًا، باستثمار يبلغ حوالي ملياري يوان، وسيبدأ إنتاج أول منتج في سبتمبر 2024، ومن المخطط أن يبدأ الإنتاج بكميات كبيرة في ديسمبر من هذا العام، وسيصل الإنتاج السنوي في المستقبل إلى 58800 وحدة.تقنية Micro LEDرقائق السيليكون.

وفقًا للبيانات، يبلغ حجم سوق رقائق Micro LED في عام 2023 حوالي 32 مليون دولار أمريكي، ومن المتوقع أن يتجاوز حجم سوق Micro LED العالمي 3.5 مليار دولار أمريكي بحلول عام 2025، ومن المتوقع أن يتجاوز حاجز 10 مليارات دولار أمريكي في عام 2027.

 

تقنية Micro-LED - الجيل التالي من تقنيات العرض السائدة

 

تُعرف مصابيح LED الدقيقة، أو mLED أو μLED، بأنها أجهزة تتكون من وحدات إضاءة كهربائية دقيقة الحجم. وباستخدام تقنية نقل الكتلة، يمكن نقل هذه الوحدات إلى ركيزة صلبة أو مرنة، ثم تغليفها بطبقات واقية وأقطاب كهربائية.

مبدأ شاشة العرض بتقنية Micro-LED

 

يكمن جوهر تقنية MicroLED في بنية البكسل، حيث يتكون كل بكسل من بكسلات فرعية بألوان أساسية هي الأحمر والأخضر والأزرق. ويمكن التحكم بكل بكسل فرعي على حدة لضبط سطوع الشاشة ولونها وتباينها بدقة متناهية. في نظام عرض MicroLED، تتم معالجة الضوء المنبعث من كل مصباح LED بواسطة عدسة ومرآة، ثم يُشكّل في النهاية بكسلات على شاشة العرض، ويتم ضبطه بواسطة مرشح ألوان لعرض الألوان المطلوبة. وتكمن ميزة هذه التقنية في قدرتها على توفير سطوع وتباين ودقة ألوان فائقة.

 

علاوة على ذلك، الميكرو قادتتصل المصفوفة بالأقطاب الموجبة والسالبة لكل مصباح LED صغير عبر شبكة أقطاب موجبة وسالبة مرتبة عموديًا بشكل متقاطع. يُمكّن هذا الاتصال من إضاءة مصباح LED الصغير عن طريق المسح الضوئي بتنشيط خطوط الأقطاب الكهربائية بتسلسل محدد، مما يؤدي إلى عرض الصورة.

عملية Micro-LED

 

تُعدّ تقنية Micro-LED بنيةً من مصابيح LED تُصنّع بتقنية الأغشية الرقيقة والتصغير والترقيم، ويتراوح حجمها بين 1 و100 ميكرومتر. تتضمن هذه التقنية نقل مصابيح Micro-LED على دفعات إلى لوحات الدوائر، والتي قد تكون صلبة أو لينة، شفافة أو معتمة. بعد ذلك، تُستخدم عملية ترسيب فيزيائي لإضافة طبقة واقية وقطب كهربائي علوي، وأخيرًا تُغلّف الركيزة العلوية لتشكيل شاشة Micro-LED.

تختلف شاشات Micro-LED بشكل أساسي عن شاشات LED التقليدية من حيث الحبيبات والتغليف وعملية التكامل واللوحة الخلفية والمحرك.

 

تتضمن عملية تصنيع مصابيح LED الصغيرة بشكل أساسي ما يلي:

 

أولاً، يتم تصنيع بلورة LED على شكل طبقة رقيقة، وتصغيرها، وتشكيلها في مصفوفة من خلال تقنية التصنيع الدقيق.

في الوقت الراهن، تقترب عملية تصغير أشباه الموصلات والرقائق من حدودها القصوى، إلا أن عملية تصنيع مصابيح LED الدقيقة لا تزال تتمتع بإمكانيات نمو كبيرة. وتُستخدم ثلاث طرق رئيسية في هذا المجال: اللحام على مستوى الرقاقة، واللحام على مستوى الطبقة الرقيقة، ونقل الأغشية.

 

ربط الرقائق (ربط على مستوى الرقاقة)

 

تتضمن عملية اللحام على مستوى الرقاقة تقسيم الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) إلى رقائق دقيقة بحجم الميكرون، ثم ربطها بلوحة العرض باستخدام تقنية SMT أو COB. تتيح هذه الطريقة ضبط المسافة بين نقاط النقل، ولكنها لا تسمح بنقلها على دفعات.

 

تُستخدم تقنية التجميع السطحي (SMT) على نطاق واسع في مجال تجميع الإلكترونيات، وذلك بتثبيت مكونات الرقائق على لوحات الدوائر المطبوعة (PCB) أو أسطح الركائز الأخرى، باستخدام طرق اللحام بالتدفق أو اللحام بالغمس، مثل تجميع اللحام. تشمل الخطوات فحص المواد، ووضع معجون الحماية، والتغطية، والتجفيف، واللحام بالتدفق، والتنظيف، والتوصيل، واللحام الموجي، وإعادة التنظيف، والفحص، والإصلاح.

 

تقنية COB هي تقنية عرض ذات مسافة صغيرة بين الرقاقات، حيث يتم تغليف رقائق LED مباشرةً على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) ودمجها في وحدات CELL. تتميز تقنية تغليف COB بمزايا فريدة مقارنةً بتقنية SMD.

ربط الرقاقات (اللحام الطبقي)

 

تُعدّ عملية اللحام على مستوى الطبقة الرقيقة (Epitaxial) طريقةً لتشكيل بنية أغشية رقيقة دقيقة (Micro-LED) على طبقة رقيقة من أغشية LED باستخدام تقنية الحفر الأيوني بالبلازما المقترنة حثيًا (ICP). وتُحدد المسافة الثابتة بين هذه الأغشية المسافة المطلوبة بين وحدات البكسل في الشاشة.

 

بعد ذلك، يتم توصيل رقاقة LED التي تحتوي على الطبقة فوقية والركيزة مباشرةً بلوحة دائرة التشغيل، ثم تُزال الركيزة باستخدام آلية فيزيائية أو كيميائية، ليتبقى فقط هيكل طبقة رقيقة من مادة Micro-LED فوقية بسمك 4 إلى 5 ميكرومتر لتشكيل بكسل العرض على لوحة دائرة التشغيل. تتمثل ميزة هذه الطريقة في إمكانية نقل الدفعات، ولكن عيبها هو عدم إمكانية ضبط فترة النقل.

نقل الأغشية الرقيقة

 

تُزال ركيزة LED بوسائل فيزيائية أو كيميائية، باستخدام ركيزة مؤقتة لحمل طبقة غشاء Micro-LED. بعد ذلك، تُشكّل البنية الميكرونية بواسطة الحفر بالبلازما المقترنة حثيًا. وهناك طريقة أخرى تتمثل في الحفر أولًا ثم تقشير ركيزة LED. وبحسب متطلبات تباعد نقاط العرض في دائرة التشغيل، يُنقل غشاء Micro-LED إلى لوحة التشغيل على دفعات باستخدام أداة نقل انتقائية لإتمام تجميع نقاط العرض. تتميز هذه العملية بانخفاض تكلفتها، وعدم تقيدها بحجم لوحة العرض، وإمكانية تطبيقها على نطاق واسع.

 

ثانيًا، نقل الدفعات إلى لوحة الدوائر - تقنية النقل الضخم

 

يكمن مفتاح تقنية Micro-LED في التكامل الكثيف لوحدات الإضاءة الصغيرة جدًا على الشريحة، الأمر الذي يتطلب عملية خاصة - تقنية النقل الدقيق الكبير (وتسمى أيضًا النقل الكبير).

تعتمد هذه التقنية على لحام دقيق لمئات إلى آلاف من حبيبات LED الأولية على لوحة دوائر TFT صغيرة، مما يتطلب معدل فشل مرتفع للغاية. ورغم وجود تقنيات مختلفة تسعى لتحقيق هذا الهدف، إلا أن تقنية النقل الجماعي لا تزال في طور الإنتاج بكميات كبيرة.

تندرج تقنيات نقل الكتلة ضمن أربع فئات: الإمساك الدقيق، والتجميع الذاتي، والإطلاق الانتقائي، والنقل.

 

في ظل تزايد الطلب في السوق على الشاشات عالية الألوان وعالية الدقة، أصبحت تقنية تلوين الشاشات بتقنية Micro-LED محورًا رئيسيًا للبحث. وتشمل طرق التنفيذ الرئيسية حاليًا ما يلي:طريقة مصابيح LED ثلاثية الألوان RGB، وطريقة وسط باعث للضوء فوق البنفسجي/الأزرق LED، وطريقة تركيب العدسات البصرية.

مع استمرار نمو سوق الواقع المعزز/الواقع الافتراضي، يتزايد الطلب على شاشات عالية الأداء لم تعد شاشات LCD وOLED التقليدية قادرة على تلبيته. يحتاج السوق بشكل عاجل إلى تقنيات عرض جديدة لتحسين الأداء ومواكبة معايير التطوير المستقبلية. تُعد تقنية Micro-LED حلاً واعداً، وتجعلها خصائصها منافساً قوياً لتلبية هذه الاحتياجات.