درباره نسل بعدی فناوری نمایشگرهای رایج - میکرو ال‌ای‌دی - بخوانید

در عصر حاضر، فناوری نمایشگر به یک روش کلیدی برای تبادل اطلاعات تبدیل شده است و تلفن‌های هوشمند، دستگاه‌های واقعیت مجازی/افزوده، محصولات پوشیدنی، نمایشگرهای داخل خودرو، تبلت‌ها/کامپیوترها و پروژکتورهای لیزری را پوشش می‌دهد.

 

میکرو ال‌ای‌دیاین فناوری به عنوان "نسل بعدی فناوری نمایشگرهای رایج" شناخته می‌شود، توسعه و صنعتی شدن آن در حال شتاب گرفتن است و فرصت‌های بازار در حال افزایش است.

طرح شرکت‌های پیشرو داخلی

 

شرکت Tianma Microelectronics از سال ۲۰۱۷ در فناوری Micro-LED سرمایه‌گذاری کرده و بر PPI بالا، روشنایی بالا و ... تمرکز دارد. نمایشگرهای شفافیتاین شرکت تعدادی از محصولات پیشرو در صنعت Micro-LED را عرضه کرده است.

 

در سال ۲۰۲۲، تیانما در ساخت یک خط تولید کامل میکرو ال‌ای‌دی از مرحله انتقال انبوه به ماژول نمایشگر، با استفاده از فرآیند لیزر و تجهیزات سفارشی، در صورت عدم وجود فناوری آماده در جهان، سرمایه‌گذاری کرد تا به تولید کاملاً خودکار دست یابد. این خط تولید با موفقیت اولین تولید خود را در ۲۶ ژوئن ۲۰۲۴ آغاز کرد که طی آن بیش از ۳۰ تجهیزات و مواد تولیدی با همکاری شرکت‌های زنجیره تأمین توسعه داده شد.

در 31 ژانویه، شرکت BOE Huacan Optoelectronics در ژوهای میکرو ال ای دی پروژه آزمایشی تولید و بسته‌بندی ویفر، مساحتی حدود ۲۱۷ هکتار را پوشش می‌دهد، سرمایه‌گذاری حدود ۲ میلیارد یوان، اولین محصول در سپتامبر ۲۰۲۴ روشن خواهد شد، برنامه‌ریزی شده است که در دسامبر امسال به تولید انبوه برسد، در آینده به تولید سالانه ۵۸,۸۰۰ دست خواهد یافت.میکرو ال‌ای‌دیویفرها

طبق داده‌ها، اندازه بازار تراشه‌های میکرو ال‌ای‌دی در سال ۲۰۲۳ حدود ۳۲ میلیون دلار آمریکا است و پیش‌بینی می‌شود که اندازه بازار جهانی میکرو ال‌ای‌دی در سال ۲۰۲۵ از ۳.۵ میلیارد دلار آمریکا فراتر رود و پیش‌بینی می‌شود که در سال ۲۰۲۷ از مرز ۱۰ میلیارد دلار آمریکا نیز فراتر رود.

 

میکرو ال‌ای‌دی - نسل بعدی فناوری نمایشگرهای رایج

 

میکرو ال‌ای‌دی (Micro-LED) که با نام‌های mLED یا μLED نیز شناخته می‌شود، دستگاهی است که از واحدهای الکترولومینسانس در مقیاس میکرون تشکیل شده است. از طریق فناوری انتقال جرم، این واحدها می‌توانند به یک زیرلایه سخت یا انعطاف‌پذیر منتقل شده و سپس با لایه‌های محافظ و الکترودها بسته‌بندی شوند.

اصل نمایشگر میکرو LED

 

هسته فناوری MicroLED در ساختار پیکسلی آن نهفته است، هر پیکسل از زیرپیکسل‌های رنگ اصلی قرمز، سبز و آبی تشکیل شده است. هر زیرپیکسل را می‌توان به طور مستقل کنترل کرد تا روشنایی، رنگ و کنتراست نمایشگر را به طور دقیق تنظیم کند. در سیستم نمایشگر MicroLED، نور ساطع شده توسط هر LED توسط یک لنز و یک آینه پردازش می‌شود و در نهایت پیکسل‌هایی را روی صفحه نمایش تشکیل می‌دهد و توسط یک فیلتر رنگ تنظیم می‌شود تا عملکرد رنگی مطلوب را نشان دهد. مزیت این فناوری، توانایی آن در ارائه روشنایی، کنتراست و دقت رنگ بسیار بالا است.

 

علاوه بر این، میکرو ال ای دیاین آرایه توسط الکترودهای شبکه‌ای مثبت و منفی که به صورت عمودی و متقاطع قرار گرفته‌اند، به قطب‌های مثبت و منفی هر میکرو ال‌ای‌دی متصل شده است. این اتصال باعث می‌شود میکرو ال‌ای‌دی با اسکن کردن و فعال کردن خطوط الکترود در یک توالی خاص، روشن شود و در نتیجه نمایش تصویر حاصل شود.

فرآیند میکرو ال‌ای‌دی

 

میکرو ال‌ای‌دی (Micro-LED) یک ساختار ال‌ای‌دی است که با استفاده از فیلم نازک، کوچک‌سازی و آرایه پردازش می‌شود و اندازه آن حدود ۱ تا ۱۰۰ میکرومتر است. این تکنیک شامل انتقال میکرو ال‌ای‌دی‌ها به صورت دسته‌ای به بردهای مدار است که می‌توانند سخت یا نرم، شفاف یا مات باشند. در مرحله بعد، از یک فرآیند رسوب فیزیکی برای اضافه کردن یک لایه محافظ و الکترود بالایی استفاده می‌شود و در نهایت زیرلایه بالایی برای تشکیل یک نمایشگر میکرو ال‌ای‌دی بسته‌بندی می‌شود.

نمایشگرهای میکرو ال‌ای‌دی از نظر دانه‌بندی، بسته‌بندی، فرآیند ادغام، صفحه پشتی و درایو، اساساً با نمایشگرهای ال‌ای‌دی سنتی متفاوت هستند.

 

فرآیند تولید میکرو ال‌ای‌دی عمدتاً شامل موارد زیر است:

 

اول، کریستال LED از طریق فناوری فرآیند میکروساخت، لایه نازک، کوچک‌سازی و آرایه‌بندی می‌شود.

در حال حاضر، کوچک‌سازی فرآیند نیمه‌هادی‌ها و تراشه‌ها به حد نهایی خود نزدیک می‌شود، اما فرآیند Micro-LED هنوز جای زیادی برای رشد دارد. سه روش اصلی مورد استفاده عبارتند از: جوشکاری در سطح تراشه، جوشکاری در سطح اپیتاکسیال و انتقال فیلم.

 

اتصال تراشه (اتصال در سطح تراشه)

 

جوشکاری در سطح تراشه شامل تقسیم LED به تراشه‌های Micro LED در مقیاس میکرون و اتصال آنها به برد نمایشگر با استفاده از فناوری SMT یا COB است. این روش می‌تواند فاصله انتقال را تنظیم کند، اما نمی‌تواند به صورت دسته‌ای منتقل شود.

 

SMT به طور گسترده در زمینه مونتاژ الکترونیکی، با نصب قطعات تراشه روی PCB یا سایر سطوح زیرلایه، با استفاده از روش‌های جوشکاری جریان برگشتی یا جوشکاری غوطه‌وری مانند مونتاژ جوشکاری، استفاده می‌شود. مراحل شامل بازرسی مواد، چسباندن صفحه، وصله، خشک کردن، لحیم کاری جریان برگشتی، تمیز کردن، اتصال، لحیم کاری موجی، تمیز کردن مجدد، بازرسی و تعمیر است.

 

COB یک فناوری نمایشگر با گام کوچک است که ویفرهای LED را مستقیماً روی PCB کپسوله کرده و آنها را در واحدهای CELL ترکیب می‌کند. در مقایسه با فناوری SMD، فناوری بسته‌بندی COB مزایای منحصر به فرد خود را دارد.

اتصال ویفر (جوشکاری اپیتکسیال)

 

جوشکاری هم‌بافت (Epitaxial) روشی برای ایجاد مستقیم ساختار لایه نازک هم‌بافت میکرو ال‌ای‌دی در سطح میکرومتر بر روی لایه لایه نازک هم‌بافت ال‌ای‌دی با استفاده از فناوری حکاکی یونی پلاسمای جفت‌شده القایی (ICP) است. فاصله ثابت این ساختار، فاصله مورد نیاز پیکسل‌های نمایشگر است.

 

سپس، ویفر LED حاوی لایه اپیتاکسیال و زیرلایه مستقیماً به برد مدار درایو متصل می‌شود و زیرلایه با استفاده از یک مکانیسم فیزیکی یا شیمیایی جدا می‌شود و تنها یک ساختار فیلم اپیتاکسیال میکرو LED با ضخامت 4 تا 5 میکرومتر باقی می‌ماند تا یک پیکسل نمایشگر روی برد مدار درایو تشکیل دهد. مزیت این روش این است که انتقال دسته‌ای قابل تحقق است، اما عیب آن این است که فاصله انتقال قابل تنظیم نیست.

انتقال لایه نازک انتقال لایه نازک

 

زیرلایه LED با روش‌های فیزیکی یا شیمیایی و با استفاده از یک زیرلایه موقت برای نگه داشتن لایه فیلم Micro-LED برداشته می‌شود. سپس، ساختار میکرونی با حکاکی پلاسمای کوپل شده القایی تشکیل می‌شود. روش دیگر این است که ابتدا حکاکی انجام شود و سپس زیرلایه LED جدا شود. با توجه به نیاز فاصله نقاط نمایش مدار درایو، فیلم Micro-LED به صورت دسته‌ای با ابزار انتقال انتخابی به برد درایور منتقل می‌شود تا مونتاژ نقطه نمایش تکمیل شود. این فرآیند کم‌هزینه است، به اندازه برد نمایش محدود نمی‌شود و می‌تواند در مقیاس بزرگ منتقل شود.

 

دوم، انتقال دسته‌ای به برد مدار - فناوری انتقال انبوه

 

نکته کلیدی در فناوری میکرو ال‌ای‌دی، ادغام متراکم لامپ‌های بسیار کوچک روی تراشه است که به یک فرآیند ویژه نیاز دارد - فناوری انتقال میکرو بزرگ (که به آن انتقال بزرگ نیز گفته می‌شود).

این تکنیک شامل لحیم کاری دقیق صدها تا هزاران دانه LED اولیه روی یک برد مدار TFT کوچک است که به نرخ شکست بسیار بالایی نیاز دارد. اگرچه فناوری‌های مختلفی برای دستیابی به این هدف وجود دارد، اما انتقال جرم هنوز فناوری‌ای است که باید به تولید انبوه برسد.

تکنیک‌های انتقال جرم به چهار دسته تقسیم می‌شوند: گرفتن دقیق، خودآرایی، رهاسازی انتخابی و انتقال.

 

در مواجهه با افزایش تقاضای بازار برای صفحه نمایش‌های با رنگ و وضوح بالا، رنگ‌آمیزی میکرو ال‌ای‌دی به یک محور تحقیقاتی تبدیل شده است. در حال حاضر، روش‌های اصلی پیاده‌سازی عبارتند ازروش LED سه رنگ RGB، روش محیط ساطع کننده نور UV/آبی LED و روش سنتز لنز نوری.

با رشد بازار AR/VR، تقاضای فزاینده‌ای برای پنل‌های با کارایی بالا وجود دارد که نمایشگرهای LCD و OLED سنتی دیگر نمی‌توانند پاسخگوی آن باشند. بازار به شدت به فناوری‌های جدید نمایشگر برای بهبود عملکرد و دستیابی به استانداردهای توسعه آینده نیاز دارد. فناوری Micro-LED به عنوان یک راه‌حل نوظهور، ویژگی‌های آن را به یک رقیب قوی برای برآورده کردن این نیازها تبدیل می‌کند.