Micro LED هو جيل جديد من تقنية العرض التي هي أكثر إشراقا وأكثر إشراقا من تقنية OLED الحالية ، ولكنها تستهلك طاقة أقل. في مايو 2017 ، بدأت Apple في تطوير جيل جديد من تكنولوجيا العرض. في فبراير 2018 ، أطلقت سامسونج تلفزيونات Micro LED في CES 2018.
ميزات مايكرو ليد
تعد مصابيح LED الصغيرة أكثر إشراقا وكفاءة من تقنيات OLED الحالية ، ولكنها تستهلك طاقة أقل. الخصائص الممتازة ل MicroLED ستجعله متاحا على أجهزة التلفزيون وأجهزة iPhone و iPad.
مايكرو ليد التاريخ
عند الحديث عن Micro LED ، يجب أن نبدأ بتطبيق وحدة الإضاءة الخلفية TFT-LCD للعرض. عندما بدأت TFT-LCD في الازدهار في 1990s ، استخدم بعض الشركات المصنعة مصابيح LED كإضاءة خلفية بسبب تشبعها العالي بالألوان ، وتوفير الطاقة ، والنحافة. ومع ذلك ، نظرا لعوامل مثل التكلفة العالية ، وتبديد الحرارة الضعيف ، وانخفاض الكفاءة الكهروضوئية ، لم يتم استخدامه على نطاق واسع في منتجات TFT-LCD.
حتى عام 2000 ، بدأت عملية وكفاءة وتكلفة تقنية LED البيضاء مع رقائق LED الزرقاء في تحفيز الفوسفور في النضج. عند دخول عام 2008 ، أظهرت وحدات الإضاءة الخلفية LED البيضاء نموا هائلا ، لتحل محل CCFL بالكامل تقريبا في غضون بضع سنوات. يمتد مجال التطبيق من الهواتف المحمولة وأجهزة الكمبيوتر اللوحية وشاشات سطح المكتب إلى أجهزة التلفزيون وما إلى ذلك.
ومع ذلك ، نظرا لمبدأ العرض غير المضيء ذاتيا ل TFT-LCD ، فإن نفاذية الخلايا المفتوحة تبلغ حوالي 7٪ أو أقل ، مما يؤدي إلى انخفاض الكفاءة الكهروضوئية ل TFT-LCD ؛ ولا يزال تشبع اللون الذي يوفره LED الأبيض غير جيد مثل مصابيح LED الأساسية الثلاثة. ، معظم منتجات TFT-LCD هي فقط حوالي 72٪ NTSC؛ بالإضافة إلى ذلك ، في البيئة الخارجية ، لا يمكن زيادة سطوع TFT-LCD إلى أكثر من 1000 شمعة في المتر المربع ، مما يؤدي إلى انخفاض التعرف على الصور والألوان ، وهو عيب رئيسي في التطبيق. لذلك ، هناك تقنية أخرى من شاشة LED أو شاشة Micro LED تستخدم مباشرة ثلاثة مصابيح LED ملونة أساسية كوحدات بكسل نقطة عرض ذاتية الإضاءة.
مبدأ تقنية Micro LED
مبدأ العرض في Micro LED Display هو جعل تصميم هيكل LED رقيقا ومصغرا ومصطفا ، وحجمه حوالي 1 ~ 10 ميكرومتر فقط ؛ ثم يتم نقل Micro LED إلى ركيزة الدائرة على دفعات ، ويمكن أن تكون الركيزة صلبة وناعمة إنها ركيزة شفافة وغير شفافة ذات خصائص جيدة ؛ ثم يتم استخدام عملية الترسيب المادي لإكمال الطبقة الواقية والقطب العلوي ، ومن ثم يمكن تعبئة الركيزة العلوية لإكمال شاشة MicroLED بهيكل بسيط.
من أجل إنشاء شاشة ، يجب أن يكون سطح الرقاقة في بنية صفيف مثل شاشة LED ، ويجب أن يكون كل بكسل نقطة قابلا للعنونة والتحكم فيه ومدفوعا بشكل فردي للإضاءة. إذا كانت مدفوعة بدائرة أشباه الموصلات التكميلية لأكسيد المعادن ، فهي بنية قيادة معالجة نشطة ، ويمكن تمرير تقنية التعبئة والتغليف بين شريحة مصفوفة Micro LED و CMOS.
بعد اكتمال اللصق ، يمكن ل Micro LED تحسين السطوع والتباين من خلال دمج صفيف microlens. يتم توصيل مصفوفة Micro LED بالأقطاب الكهربائية الإيجابية والسلبية لكل Micro LED من خلال أقطاب الشبكة الإيجابية والسلبية المتداخلة عموديا. يتم تنشيط الأقطاب الكهربائية بالتسلسل ، ويتم إضاءة مصابيح Micro LED عن طريق المسح الضوئي لعرض الصور.
الهيكل النموذجي ل Micro LED هو - الصمام الثنائي لتقاطع PN ، والذي يتكون من مادة أشباه الموصلات ذات فجوة الطاقة المباشرة. عندما يتم تطبيق تحيز أمامي على الأقطاب الكهربائية العلوية والسفلية لمصباح Micro LED ، مما يتسبب في مرور التيار ، تتحد الإلكترونات والثقوب في المنطقة النشطة ، مما ينبعث منه لون واحد من الضوء. يبلغ FWHM للطول الموجي المهيمن على طيف Micro LED حوالي 20 نانومتر ، والذي يمكن أن يوفر تشبعا لونا عاليا للغاية ، وعادة ما يصل إلى 120٪ NTSC.
ومنذ عام 2008 ، تم تحسين كفاءة التحويل الكهروضوئي LED بشكل كبير ، وأصبح أكثر من 100lm / W معيارا للإنتاج الضخم. لذلك ، لتطبيق شاشة Micro LED ، نظرا لخصائص العرض ذاتية الإضاءة ، مع بنية بسيطة بدون مكونات مستهلكة للضوء تقريبا ، يمكن بسهولة تحقيق تصميم شاشة باستهلاك منخفض للطاقة أو سطوع عال.
هذا يمكن أن يحل المشكلتين الرئيسيتين لتطبيقات العرض الحالية. أحدهما هو أن أكثر من 80٪ من استهلاك الطاقة للأجهزة القابلة للارتداء والهواتف المحمولة والأجهزة اللوحية وغيرها من الأجهزة معروضة ، ويمكن لتكنولوجيا العرض منخفضة الطاقة أن توفر عمرا أطول للبطارية. والثاني هو الضوء المحيط. المشكلة هي أن الصورة على الشاشة مبيضة والتعرف ضعيف ، ويمكن لتقنية العرض عالية السطوع أن تجعل نطاق تطبيقها أوسع.
مزايا مايكرو ليد
سطوع عال واستهلاك منخفض للطاقة ودقة عالية للغاية وتشبع اللون. تأتي أكبر ميزة ل Micro LED من أكبر ميزة لها ، وهي درجة الصوت على مستوى الميكرون ، ويمكن معالجة كل بكسل والتحكم فيه ودفعه لإصدار الضوء عند نقطة واحدة. بالمقارنة مع مصابيح LED الأخرى ، من حيث الكفاءة المضيئة ، تعد Micro LED حاليا الأعلى ، ولا يزال هناك مجال للتحسين الكبير. من حيث كثافة الطاقة المضيئة ، فإن Micro LED هو أيضا الأعلى ، ولا يزال هناك مجال للتحسين. الأول يفضي إلى توفير الطاقة لأجهزة العرض ، واستهلاكه للطاقة حوالي 10٪ من LCD و 50٪ من OLED ؛ يمكن لهذا الأخير حفظ مساحة السطح المحدودة لأجهزة العرض ونشر المزيد من أجهزة الاستشعار. النتيجة النظرية الحالية هي أن مصابيح LED الصغيرة مقارنة ب OLED ، لتحقيق نفس سطوع الشاشة ، مطلوب حوالي 10٪ فقط من مساحة الطلاء في الأخير. بالمقارنة مع OLED ، وهي أيضا شاشة ذاتية الإضاءة ، فإن السطوع أعلى 30 مرة ، ويمكن أن تصل الدقة إلى 1500PPI (كثافة بكسل) ، وهو ما يعادل 5 أضعاف 300PPI المستخدمة من قبل Apple Watch.
حياة طويلة. نظرا لأن Micro LED يستخدم مواد غير عضوية ، وله بنية بسيطة ، فإنه لا يحتوي على أي استهلاك للضوء تقريبا ، وعمر خدمته طويل جدا. هذه النقطة لا تضاهى ب OLED. كمادة عضوية ومادة عضوية ، فإن OLED لها عيوبها المتأصلة ، وهي العمر والاستقرار ، ومن الصعب مقارنتها ب QLED و MICROLED للمواد غير العضوية.
هناك مجال كبير لخفض التكاليف. في الوقت الحاضر ، تعتمد تقنية الإسقاط الدقيق بشكل أساسي على ثلاث تقنيات: معالجة الضوء الرقمي (DLP) ، وعرض الكريستال السائل العاكس على ركيزة السيليكون (Liquid Crystal Silicon ، LCoS) ، ومسح MEMS ، ولكن هذه التقنيات الثلاث تتطلب جميعها استخدام خارجي مصدر الضوء يجعل من الصعب تقليل حجم الوحدة ، والتكلفة مرتفعة أيضا. في المقابل ، لا تحتاج شاشة Micro LED الدقيقة ذاتية الإضاءة إلى مصدر ضوء خارجي ، كما أن النظام البصري أبسط ، لذلك له مزايا في تصغير حجم الوحدة وخفض التكلفة.
مجموعة واسعة من التطبيقات. مايكرو ليد يحل العديد من المشاكل الرئيسية. أحدهما هو أن 80٪ من استهلاك الطاقة للأجهزة اللوحية الاستهلاكية ، بما في ذلك الهواتف الذكية والأجهزة القابلة للارتداء ، معروضة. ستعمل شاشات Micro LED ذات الاستهلاك المنخفض للطاقة على إطالة عمر البطارية بشكل كبير. لتطبيق شاشة Micro LED ، نظرا لخصائص الشاشة ذاتية الإضاءة ، جنبا إلى جنب مع بنية بسيطة مع عدم وجود مكونات مستهلكة للضوء تقريبا ، يمكن بسهولة تحقيق تصميم شاشة منخفضة الطاقة أو عالية السطوع. ثانيا ، يؤدي الضوء المحيط القوي إلى تبييض الصورة على الشاشة وتدهور درجة التعرف. يمكن لتقنية العرض Micro LED عالية السطوع حل هذه المشكلة بسهولة وجعل نطاق تطبيقها أوسع.
كيف هي سلسلة صناعة Micro LED
بالنسبة لمنتج شاشة Micro LED ، فإن مكوناته الأساسية هي ركيزة TFT ، وقالب LED فائق الصغر ، و IC للسائق. الثلاثة لديهم ميزة مشتركة ، أي عدد كبير من الميراث من صناعات LCD و LED الحالية. لذلك ، يعتقد معهد تايوان للبحوث الصناعية أن لديهم ميزة سلسلة الصناعة بأكملها.
ومع ذلك ، فإن المناطق ذات القاعدة الصناعية نفسها تشمل أيضا كوريا الجنوبية والبر الرئيسي للصين واليابان. ومن بين هذه الإنجازات، فإن ريادة اليابان وإتقانها في المواد والمعدات الأولية تتجاوز بكثير قيادة تايوان في الصين. ومع ذلك ، فإن اهتمام الزملاء اليابانيين ب Micro LED ليس مرتفعا مثل الصناعة التايوانية.
لماذا المناطق الأخرى ذات القواعد الصناعية المماثلة أو الأفضل أقل حماسا ل Micro LED من تايوان؟ تنقسم الإجابة إلى مستويين: الأول هو أن شركات العرض في البر الرئيسي للصين وكوريا الجنوبية واليابان هي حاليا أكثر الأشياء ازدحاما التي يجب القيام بها هي OLED. ثانيا ، لدى Micro LED عملية صعبة نادرا ما تستخدمها صناعات الإلكترونيات الأخرى - النقل الجزئي الجماعي (ويسمى أيضا النقل الشامل). واحدة من أكبر التحركات في صناعة Micro LED في تايوان هي إنشاء تحالف صناعة "النقل الجزئي الضخم" في ديسمبر 2016 مع معهد تايوان لأبحاث التكنولوجيا الصناعية كوحدة رائدة.
ما نوع التكنولوجيا التي هي "النقل الشامل"؟ ببساطة ، على الركيزة الدائرة TFT حجم ظفر الإصبع ، وفقا للمواصفات اللازمة للبصريات والكهربائية ، يتم لحام ثلاثة إلى خمسمائة أو أكثر من الأحمر والأخضر والأزرق ثلاثة قوالب LED صغيرة اللون الأساسي بالتساوي ، ومعدل فشل العملية المسموح به هو فقط بضع مئات من الآلاف. جزء واحد.
بالنسبة لعملية Micro LED ، يعتقد الكثير من الناس أنه يمكن تعلم التجربة من شاشات LED التقليدية. ومع ذلك ، فإن Micro LED يختلف اختلافا كبيرا عن منتجات شاشة LED التقليدية. بالمقارنة مع شاشة LED التقليدية ، فإن الاختلافات الرئيسية في Micro LED هي: 1. يتم تحسين درجة الدقة عشرات المرات. 2. تغيرت عملية التكامل من الإدراج المباشر ، وتركيب السطح ، وتغليف COB ، وما إلى ذلك إلى "النقل الجزئي الشامل" ؛ 3. قابلية إصلاح العيب تكاد تكون صفرا ؛ 4. تغيرت اللوحة الخلفية من لوحة دوائر مطبوعة إلى ركيزة TFT تستخدم في شاشات الكريستال السائل وشاشات OLED ، أو ركيزة سيليكون بلورية واحدة تستخدم في وحدة المعالجة المركزية والذاكرة.
أي بالمقارنة مع شاشات LED التقليدية ، تختلف مصابيح Micro LED في كل جانب ، مثل القالب والتعبئة والتغليف وعملية التكامل والسطح الخلفي والسائق. لذلك ، يمكن ملاحظة أن شعبية منتجات Micro LED لم تكتسب أي شاشة LED كبيرة تقليدية. بيان الشركة المصنعة.
في الواقع ، بالإضافة إلى "مكونات العنصر" مثل القالب ، والسطح الخلفي TFT ، و IC ، والتي يتم توريثها من قوالب LED (مثل Sanan) ، وعرض أشباه الموصلات (مثل BOE) ، وشركات تصميم IC (مثل التراكم ، و Qijing) ، وما إلى ذلك ، فإن الجوهر الحقيقي ل Micro LED هو "كيفية دمج هذه المكونات" ، أي تقنية "النقل الشامل". هذا الأخير هو شريان الحياة للصناعة بأكملها. إذا كانت هناك شركة ترغب في قيادة منتجات Micro LED ، فإن أهم شيء هو البدء من هنا.
في هذا الصدد ، فإن الأخبار الأكثر دقة هي أنه في فبراير من هذا العام ، قام Mikro Mesa و Chongqing Huike ببناء أول مختبر لألواح Micro LED على جانبي مضيق تايوان. ومن المقرر الانتهاء من المختبر بحلول نهاية هذا العام، مع تصنيع عينات Micro LED بالألوان الكاملة في عام 2018. تمتلك Mikro Mesa حاليا تقنية بحث وتطوير رائدة في LED micro-die ، ويشاع أنها تستطيع تحقيق 3UM. قامت Huike ببناء خط إنتاج A-SILCD ولديها موارد تقنية مثل الطائرة الخلفية TFT. والغرض من التعاون بين الاثنين هو استخدام الموارد المتاحة بأكبر قدر ممكن من السهولة لاختراق تكنولوجيا "النقل الشامل".
ومع ذلك ، حتى بالنسبة لمثل هذا المشروع المتعمق نسبيا ، فإن توقعاتها للجدول الزمني لصناعة Micro LED ليست متفائلة: تحقيق عينات بالألوان الكاملة في عام 2018 ، لا يزال من الصعب تحديد مدى بعدها عن التطبيق التجاري الحقيقي. إذا أخذنا OLED كمثال ، فقد استغرق الأمر أكثر من 20 عاما لتحقيق اللون الكامل والاعتراف الحالي على نطاق واسع في صناعة الهواتف المحمولة. بالإضافة إلى ذلك ، يعد كل من Huike و Mikro Mesa من القادمين الجدد إلى دائرة العرض. اهتمامهم ب Micro LED هو محاولة للتجاوز في الزوايا.
باختصار ، من منظور المكونات ، فإن Micro LED ليس بالأمر الصعب في TFT و IC و LED يموت ؛ ومع ذلك ، من منظور التكنولوجيا والعملية الصناعية ، يكمن النقل الهائل بين رؤية وواقع Micro LED ، ومن الصعب نقله بالكامل على المدى القصير. تمتد.
مايكرو ليد لديها آفاق تطبيق واسعة
في الوقت الحاضر ، إذا أخذنا في الاعتبار القدرات التقنية الحالية ، فإن Micro LED لديه اتجاهان رئيسيان للتطبيق. واحد هو السوق القابلة للارتداء ، ممثلة في شركة أبل. يشاع أن شركة آبل ستستخدم تقنية Micro LED على الجيل الجديد من Apple Watch و iPhone ، ومن المتوقع أن تستخدم تقنية Micro LED في عام 2018. أطلقت أجهزة Micro LED القابلة للارتداء. والثاني هو سوق التلفزيون فائق الحجم ، الذي تمثله سوني. يتميز Micro LED cledis الذي عرضته Sony في CES هذا العام بأداء ممتاز من حيث الدقة والسطوع والتباين.
على المدى القصير ، يتركز سوق Micro LED في شاشات صغيرة جدا. على المدى المتوسط والطويل ، يحتوي Micro LED على مجموعة واسعة من التطبيقات ، التي تغطي الأجهزة القابلة للارتداء ، وشاشات العرض الداخلية الكبيرة ، والشاشات المثبتة على الرأس (HUDs) ، والشاشات الأمامية (HUDs) ، والمصابيح الخلفية ، والاتصالات البصرية اللاسلكية Li-Fi ، والواقع المعزز / الواقع الافتراضي ، وأجهزة العرض ، إلخ.
