روند آینده نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم

روند آینده نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم

در سه سال گذشته، عرضه و فروش نمایشگرهای بزرگ LED با تراکم پیکسلی کم، نرخ رشد مرکب سالانه بیش از 80 درصد را حفظ کرده است. این سطح از رشد نه تنها در میان فناوری‌های برتر در صنعت نمایشگرهای بزرگ امروزی قرار دارد، بلکه در نرخ رشد بالای صنعت نمایشگرهای بزرگ نیز قرار دارد. رشد سریع بازار، پویایی زیاد فناوری LED با تراکم پیکسلی کم را نشان می‌دهد.

COB: ظهور محصولات "نسل دوم"

نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم که از فناوری بسته‌بندی COB استفاده می‌کنند، نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم "نسل دوم" نامیده می‌شوند. از سال گذشته، این نوع محصول روند رشد سریع بازار را نشان داده و به عنوان نقشه راه "بهترین انتخاب" برای برخی از برندهایی که بر مراکز فرماندهی و اعزام سطح بالا تمرکز دارند، تبدیل شده است.

SMD، COB به MicroLED، روندهای آینده برای نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی بالا

COB مخفف عبارت انگلیسی ChipsonBoard است. این فناوری اولین بار در دهه 1960 ظهور کرد. این یک "طراحی الکتریکی" است که هدف آن ساده‌سازی ساختار بسته‌بندی اجزای الکترونیکی فوق‌العاده ظریف و بهبود پایداری محصول نهایی است. به زبان ساده، ساختار بسته‌بندی COB به این صورت است که تراشه یا قطعه الکترونیکی اصلی و بدون پوشش، مستقیماً روی برد مدار لحیم می‌شود و با رزین مخصوص پوشانده می‌شود.

در کاربردهای LED، بسته‌بندی COB عمدتاً در سیستم‌های روشنایی پرقدرت و نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم استفاده می‌شود. مورد اول مزایای خنک‌کنندگی ناشی از فناوری COB را در نظر می‌گیرد، در حالی که مورد دوم نه تنها از مزایای پایداری COB در خنک‌سازی محصول به طور کامل استفاده می‌کند، بلکه در مجموعه‌ای از "عملکردهای عملکردی" نیز منحصربه‌فرد است.

مزایای بسته‌بندی COB در نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم عبارتند از: 1. ارائه یک پلتفرم خنک‌کننده بهتر. از آنجایی که بسته‌بندی COB یک کریستال ذره‌ای است که مستقیماً با برد PCB در تماس نزدیک است، می‌تواند از "ناحیه زیرلایه" برای دستیابی به هدایت حرارت و اتلاف حرارت به طور کامل استفاده کند. سطح اتلاف حرارت عامل اصلی است که پایداری، نرخ نقص نقطه‌ای و عمر مفید نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم را تعیین می‌کند. یک ساختار اتلاف حرارت بهتر به طور طبیعی به معنای پایداری کلی بهتر است.

2. بسته‌بندی COB یک ساختار کاملاً مهر و موم شده است. از جمله برد مدار PCB، ذرات کریستالی، پایه‌های لحیم‌کاری و سیم‌ها و غیره، همگی کاملاً مهر و موم شده‌اند. مزایای یک ساختار مهر و موم شده آشکار است - به عنوان مثال، رطوبت، ضربه، آسیب ناشی از آلودگی و تمیز کردن آسان‌تر سطح دستگاه.

3. بسته‌بندی COB را می‌توان با ویژگی‌های "نوری نمایشگر" منحصربه‌فردتری طراحی کرد. به عنوان مثال، ساختار بسته‌بندی آن، تشکیل ناحیه بی‌شکل، می‌تواند با مواد جاذب نور سیاه پوشانده شود. این باعث می‌شود که محصول بسته‌بندی COB حتی در کنتراست بهتر باشد. به عنوان مثال دیگر، بسته‌بندی COB می‌تواند تنظیمات جدیدی را در طراحی نوری بالای کریستال انجام دهد تا طبیعی‌سازی ذرات پیکسل را درک کند و معایب اندازه ذرات تیز و روشنایی خیره‌کننده نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم معمولی را بهبود بخشد.

4. لحیم‌کاری کریستال بسته‌بندی COB از فرآیند لحیم‌کاری مجدد SMT نصب سطحی استفاده نمی‌کند. در عوض، می‌تواند از "فرآیند لحیم‌کاری با دمای پایین" از جمله جوشکاری حرارتی فشاری، جوشکاری اولتراسونیک و اتصال سیم طلا استفاده کند. این باعث می‌شود که ذرات کریستالی LED نیمه‌رسانا که شکننده هستند، در معرض دمای بالا بیش از 240 درجه قرار نگیرند. فرآیند دمای بالا نقطه کلیدی نقاط مرده و چراغ‌های مرده LED با فاصله کم است، به خصوص چراغ‌های مرده دسته‌ای. هنگامی که فرآیند اتصال قالب، چراغ‌های مرده را نشان می‌دهد و نیاز به تعمیر دارد، "لحیم‌کاری مجدد با دمای بالا ثانویه" نیز رخ خواهد داد. فرآیند COB این مورد را به طور کامل حذف می‌کند. این نیز کلید نرخ نقطه بد فرآیند COB است که تنها یک دهم محصولات نصب سطحی است.

البته، فرآیند COB نیز "ضعف" خود را دارد. اولین مورد، مسئله هزینه است. فرآیند COB نسبت به فرآیند نصب سطحی هزینه بیشتری دارد. این به این دلیل است که فرآیند COB در واقع یک مرحله بسته‌بندی است و نصب سطحی، ادغام ترمینال است. قبل از اجرای فرآیند نصب سطحی، ذرات کریستالی LED قبلاً فرآیند بسته‌بندی را پشت سر گذاشته‌اند. این تفاوت باعث شده است که COB از دیدگاه کسب‌وکار نمایشگر LED، آستانه‌های سرمایه‌گذاری، آستانه‌های هزینه و آستانه‌های فنی بالاتری داشته باشد. با این حال، اگر "بسته‌بندی لامپ و ادغام ترمینال" فرآیند نصب سطحی با فرآیند COB مقایسه شود، تغییر هزینه به اندازه کافی قابل قبول است و گرایشی برای کاهش هزینه با پایداری فرآیند و توسعه مقیاس کاربرد وجود دارد.

دوم، سازگاری بصری محصولات بسته‌بندی COB نیاز به تنظیمات فنی بعدی دارد. از جمله سازگاری خاکستری خود چسب بسته‌بندی و سازگاری سطح روشنایی کریستال ساطع‌کننده نور، کنترل کیفیت کل زنجیره صنعتی و سطح تنظیمات بعدی را آزمایش می‌کند. با این حال، این عیب بیشتر یک موضوع "تجربه نرم" است. از طریق یک سری پیشرفت‌های تکنولوژیکی، اکثر شرکت‌های این صنعت، فناوری‌های کلیدی برای حفظ سازگاری بصری تولید انبوه را در اختیار دارند.

سوم، بسته‌بندی COB روی محصولاتی با فاصله پیکسلی زیاد، "پیچیدگی تولید" محصول را به شدت افزایش می‌دهد. به عبارت دیگر، فناوری COB بهتر نیست، برای محصولاتی با فاصله P1.8 اعمال نمی‌شود. زیرا در فاصله بیشتر، COB باعث افزایش هزینه‌های قابل توجه‌تری می‌شود. - این درست مانند فرآیند نصب سطحی است که نمی‌تواند به طور کامل جایگزین نمایشگر LED شود، زیرا در محصولات p5 یا بیشتر، پیچیدگی فرآیند نصب سطحی منجر به افزایش هزینه‌ها می‌شود. فرآیند COB در آینده نیز عمدتاً در محصولات با فاصله P1.2 و کمتر استفاده خواهد شد.

دقیقاً به دلیل مزایا و معایب فوق‌الذکر بسته‌بندی COB نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم است که: 1. COB اولین انتخاب مسیر برای نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم نیست. از آنجایی که LED با تراکم پیکسلی کم به تدریج از محصول با فاصله زیاد پیشرفت می‌کند، ناگزیر فناوری و ظرفیت تولید بالغ فرآیند نصب سطحی را به ارث می‌برد. این نیز الگویی را تشکیل داد که امروزه LEDهای با تراکم پیکسلی کم نصب سطحی، اکثریت بازار نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم را اشغال کرده‌اند.

2. COB یک "روند اجتناب‌ناپذیر" برای نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم است تا بیشتر به سمت فواصل کوچکتر و کاربردهای داخلی سطح بالا منتقل شود. زیرا در تراکم‌های پیکسلی بالاتر، نرخ چراغ مرده فرآیند نصب سطحی به یک "مشکل نقص محصول نهایی" تبدیل می‌شود. فناوری COB می‌تواند پدیده چراغ مرده نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم را به طور قابل توجهی بهبود بخشد. در عین حال، در بازار مراکز فرماندهی و اعزام سطح بالاتر، هسته اصلی جلوه نمایشگر، "روشنایی" نیست، بلکه "راحتی و قابلیت اطمینان" است که غالب است. این دقیقاً مزیت فناوری COB است.

بنابراین، از سال 2016، توسعه شتاب‌زده بسته‌بندی COB نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم را می‌توان ترکیبی از "فاصله کوچکتر" و "بازار سطح بالاتر" در نظر گرفت. عملکرد بازار این قانون این است که شرکت‌های نمایشگر LED که در بازار مراکز فرماندهی و اعزام فعالیت نمی‌کنند، علاقه کمی به فناوری COB دارند. شرکت‌های نمایشگر LED که عمدتاً بر بازار مراکز فرماندهی و اعزام تمرکز دارند، به ویژه به توسعه فناوری COB علاقه‌مند هستند.

فناوری بی‌پایان است، MicroLED با صفحه نمایش بزرگ نیز در راه است

تغییر فنی محصولات نمایشگر LED سه مرحله را تجربه کرده است: درون خطی، نصب سطحی، COB و دو انقلاب. از درون خطی، نصب سطحی، تا COB به معنای فاصله کوچکتر و وضوح بالاتر است. این فرآیند تکاملی، پیشرفت نمایشگر LED است و همچنین بازارهای کاربردی بیشتری را توسعه داده است. بنابراین آیا این نوع تکامل تکنولوژیکی در آینده ادامه خواهد داشت؟ پاسخ مثبت است.

صفحه نمایش LED از خطی به سطح تغییر می‌کند، عمدتاً فرآیند یکپارچه‌سازی و مشخصات بسته‌بندی مهره‌های لامپ تغییر می‌کند. مزایای این تغییر عمدتاً قابلیت‌های یکپارچه‌سازی سطح بالاتر است. صفحه نمایش LED در فاز تراکم پیکسلی کم، از فرآیند نصب سطحی به تغییرات فرآیند COB، علاوه بر فرآیند یکپارچه‌سازی و تغییرات مشخصات بسته‌بندی، فرآیند یکپارچه‌سازی و بسته‌بندی COB، فرآیند تقسیم مجدد کل زنجیره صنعتی است. در عین حال، فرآیند COB نه تنها قابلیت کنترل فاصله کوچکتر را به ارمغان می‌آورد، بلکه تجربه راحتی بصری و قابلیت اطمینان بهتری را نیز به ارمغان می‌آورد.

در حال حاضر، فناوری MicroLED به کانون دیگری از تحقیقات پیشرو در نمایشگرهای بزرگ LED تبدیل شده است. در مقایسه با نسل قبلی خود، LEDهای COB با تراکم پیکسلی کم، مفهوم MicroLED تغییری در فناوری یکپارچه‌سازی یا بسته‌بندی نیست، بلکه بر "کوچک‌سازی" کریستال‌های مهره‌های لامپ تأکید دارد.

در محصولات نمایشگر LED با تراکم پیکسلی فوق‌العاده بالا، دو نیاز فنی منحصربه‌فرد وجود دارد: اول، تراکم پیکسلی بالا، خود به اندازه لامپ کوچکتری نیاز دارد. فناوری COB مستقیماً ذرات کریستالی را کپسوله می‌کند. در مقایسه با فناوری نصب سطحی، محصولات مهره‌های لامپ که قبلاً بسته‌بندی شده‌اند، لحیم می‌شوند. به طور طبیعی، آنها از مزیت ابعاد هندسی برخوردار هستند. این یکی از دلایلی است که COB برای محصولات نمایشگر LED با فاصله کوچکتر مناسب‌تر است. دوم، تراکم پیکسلی بالاتر نیز به این معنی است که سطح روشنایی مورد نیاز هر پیکسل کاهش می‌یابد. نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی فوق‌العاده کم، بیشتر برای فواصل دید داخلی و نزدیک استفاده می‌شوند، الزامات خاص خود را برای روشنایی دارند که از هزاران لومن در نمایشگرهای فضای باز به کمتر از هزار یا حتی صدها لومن کاهش یافته است. علاوه بر این، افزایش تعداد پیکسل‌ها در واحد سطح، پیگیری روشنایی درخشان یک کریستال واحد کاهش می‌یابد.

استفاده از ساختار میکروکریستالی MicroLED، یعنی برآورده کردن هندسه کوچکتر (در کاربردهای معمولی، اندازه کریستال MicroLED می‌تواند یک تا یک ده هزارم محدوده لامپ LED با تراکم پیکسلی کم فعلی باشد)، همچنین ویژگی‌های ذرات کریستالی با روشنایی کمتر را با الزامات تراکم پیکسلی بالاتر برآورده می‌کند. در عین حال، هزینه نمایشگر LED تا حد زیادی از دو بخش تشکیل شده است: فرآیند و زیرلایه. نمایشگر LED میکروکریستالی کوچکتر به معنای مصرف مواد زیرلایه کمتر است. یا، هنگامی که ساختار پیکسل یک صفحه نمایش LED با تراکم پیکسلی کم را می‌توان همزمان توسط کریستال‌های LED با اندازه بزرگ و کوچک برآورده کرد، اتخاذ دومی به معنای هزینه کمتر است.

به طور خلاصه، مزایای مستقیم MicroLEDها برای نمایشگرهای بزرگ LED با تراکم پیکسلی کم شامل هزینه مواد کمتر، عملکرد بهتر روشنایی کم، مقیاس خاکستری بالا و هندسه کوچکتر است.

در عین حال، MicroLEDها دارای مزایای اضافی برای نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم هستند: 1. دانه‌های کریستالی کوچکتر به این معنی است که سطح بازتابنده مواد کریستالی به طور چشمگیری کاهش یافته است. چنین نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم می‌تواند از مواد و تکنیک‌های جاذب نور در یک سطح بزرگتر برای افزایش جلوه‌های خاکستری سیاه و تیره صفحه نمایش LED استفاده کند. 2. ذرات کریستالی کوچکتر فضای بیشتری را برای بدنه صفحه نمایش LED باقی می‌گذارند. این فضاهای ساختاری را می‌توان با سایر اجزای حسگر، ساختارهای نوری، ساختارهای اتلاف حرارت و موارد مشابه مرتب کرد. 3. نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم فناوری MicroLED، فرآیند بسته‌بندی COB را به طور کلی به ارث می‌برد و تمام مزایای محصولات فناوری COB را دارد.

البته، هیچ فناوری کاملی وجود ندارد. MicroLED نیز از این قاعده مستثنی نیست. در مقایسه با نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم معمولی و نمایشگر LED با بسته‌بندی COB رایج، عیب اصلی MicroLED "فرآیند بسته‌بندی دقیق‌تری" است. صنعت این را "مقدار زیادی فناوری انتقال" می‌نامد. یعنی میلیون‌ها کریستال LED روی یک ویفر و عملکرد تک کریستالی پس از تقسیم، نمی‌تواند به روشی ساده مکانیکی تکمیل شود، بلکه به تجهیزات و فرآیندهای تخصصی نیاز دارد.

دومی نیز "هیچ گلوگاهی" در صنعت MicroLED فعلی است. با این حال، برخلاف نمایشگرهای MicroLED فوق‌العاده ظریف و با تراکم فوق‌العاده بالا که در VR یا صفحه نمایش تلفن همراه استفاده می‌شوند، MicroLEDها ابتدا برای نمایشگرهای LED با فاصله زیاد و بدون محدودیت "تراکم پیکسلی" استفاده می‌شوند. به عنوان مثال، فضای پیکسل سطح P1.2 یا P0.5 یک محصول هدف است که برای فناوری "انتقال غول‌پیکر" آسان‌تر است.

در پاسخ به مشکل مقدار زیادی فناوری انتقال، گروه شرکت تایوانی یک راه‌حل مصالحه‌ای ایجاد کرد، یعنی 2.5 نسل از نمایشگرهای LED با تراکم پیکسلی کم: MiniLED. ذرات کریستالی MiniLED بزرگتر از MicroLED سنتی هستند، اما هنوز تنها یک دهم کریستال‌های نمایشگر LED با تراکم پیکسلی کم معمولی یا چند ده هستند. با این محصول MiNILED با فناوری کاهش‌یافته، Innotec معتقد است که می‌تواند در 1-2 سال به "بلوغ فرآیند" و تولید انبوه دست یابد.

در کل، فناوری MicroLED در بازار LED با تراکم پیکسلی کم و صفحه نمایش بزرگ استفاده می‌شود، که می‌تواند یک "شاهکار کامل" از عملکرد نمایشگر، کنتراست، معیارهای رنگ و سطوح صرفه‌جویی در انرژی ایجاد کند که بسیار فراتر از محصولات موجود است. با این حال، از نصب سطحی تا COB تا MicroLED، صنعت LED با تراکم پیکسلی کم از نسلی به نسل دیگر ارتقا می‌یابد و همچنین به نوآوری مداوم در فناوری فرآیند نیاز دارد.

ذخیره مهارت، "آزمون نهایی" تولیدکنندگان صنعت LED با تراکم پیکسلی کم را آزمایش می‌کند

محصولات صفحه نمایش LED از خط، سطح به COB، بهبود مستمر آن در سطح یکپارچه‌سازی، آینده محصولات صفحه نمایش بزرگ MicroLED، فناوری "انتقال غول‌پیکر" حتی دشوارتر است.

اگر فرآیند درون خطی یک فناوری اصلی است که می‌تواند با دست تکمیل شود، پس فرآیند نصب سطحی فرآیندی است که باید به صورت مکانیکی تولید شود و فناوری COB باید در یک محیط تمیز، یک سیستم کاملاً خودکار و کنترل عددی تکمیل شود. فرآیند MicroLED در آینده نه تنها تمام ویژگی‌های COB را دارد، بلکه تعداد زیادی از عملیات انتقال دستگاه الکترونیکی "حداقلی" را نیز طراحی می‌کند. دشواری بیشتر ارتقا یافته است و شامل تجربه تولید صنعت نیمه‌رسانا پیچیده‌تری است.

در حال حاضر، مقدار زیادی فناوری انتقال که MicroLED نشان می‌دهد، نشان‌دهنده توجه و تحقیق و توسعه غول‌های بین‌المللی مانند اپل، سونی، AUO و سامسونگ است. اپل یک نمونه نمایشگر از محصولات نمایشگر پوشیدنی دارد و سونی تولید انبوه نمایشگرهای بزرگ LED با فاصله P1.2 را به دست آورده است. هدف شرکت تایوانی ترویج بلوغ مقدار زیادی فناوری انتقال و تبدیل شدن به یک رقیب محصولات نمایشگر OLED است.

در این پیشرفت نسلی از نمایشگرهای LED، روند افزایش تدریجی دشواری فرآیند مزایای خود را دارد: به عنوان مثال، افزایش آستانه صنعت، جلوگیری از رقبای قیمت بی‌معنی بیشتر، افزایش تمرکز صنعت و ایجاد شرکت‌های اصلی صنعت "رقابتی". مزایای "به طور قابل توجهی تقویت و ایجاد محصولات بهتر. با این حال، این نوع ارتقای صنعتی نیز معایب خود را دارد. یعنی آستانه نسل‌های جدید ارتقای فناوری، آستانه بودجه، آستانه قابلیت‌های تحقیق و توسعه بالاتر است، چرخه شکل‌گیری تعمیم نیاز به زمان بیشتری دارد و خطر سرمایه‌گذاری نیز بسیار افزایش یافته است. تغییرات اخیر بیشتر به انحصار غول‌های بین‌المللی کمک می‌کند تا توسعه شرکت‌های نوآور محلی.

صرف نظر از اینکه محصول نهایی LED با تراکم پیکسلی کم چگونه می‌تواند به نظر برسد، پیشرفت‌های تکنولوژیکی جدید همیشه ارزش انتظار را دارند. فناوری‌های زیادی وجود دارد که می‌توان در گنجینه فناوری صنعت LED از آنها استفاده کرد: نه تنها COB بلکه فناوری flip-chip؛ نه تنها MicroLEDها بلکه کریستال‌های QLED یا مواد دیگر.

به طور خلاصه، صنعت نمایشگر بزرگ LED با تراکم پیکسلی کم، صنعتی است که به نوآوری و پیشرفت فناوری ادامه می‌دهد.