الاتجاه المستقبلي لشاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة
في السنوات الثلاث الماضية، حافظ توريد ومبيعات شاشات LED الكبيرة ذات درجة البكسل الصغيرة على معدل نمو سنوي مركب يزيد عن 80٪. هذا المستوى من النمو لا يحتل مرتبة بين أفضل التقنيات في صناعة الشاشات الكبيرة اليوم فحسب، بل يحتل أيضًا معدل النمو المرتفع لصناعة الشاشات الكبيرة. يوضح النمو السريع للسوق الحيوية الكبيرة لتقنية LED ذات درجة البكسل الصغيرة.
COB: صعود منتجات "الجيل الثاني"
تسمى شاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة التي تستخدم تقنية التغليف COB بشاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة "الجيل الثاني". منذ العام الماضي، أظهر هذا النوع من المنتجات اتجاهًا نحو النمو السريع في السوق وأصبح "الخيار الأفضل" لخريطة الطريق لبعض العلامات التجارية التي تركز على مراكز القيادة والإرسال المتطورة.
SMD و COB إلى MicroLED، الاتجاهات المستقبلية لشاشات LED ذات درجة البكسل الكبيرة
COB هو اختصار لـ ChipsonBoard باللغة الإنجليزية. نشأت التقنية الأولى في الستينيات. إنه "تصميم كهربائي" يهدف إلى تبسيط هيكل حزمة المكونات الإلكترونية فائقة الدقة وتحسين استقرار المنتج النهائي. ببساطة، هيكل حزمة COB هو أن الشريحة الأصلية أو المكون الإلكتروني العاري يتم لحامه مباشرة على لوحة الدائرة ومغطى براتنج خاص.
في تطبيقات LED، يتم استخدام حزمة COB بشكل أساسي في أنظمة الإضاءة عالية الطاقة وشاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة. يأخذ الأول في الاعتبار مزايا التبريد التي توفرها تقنية COB، بينما لا يستفيد الأخير فقط من مزايا استقرار COB في تبريد المنتج، ولكنه يحقق أيضًا التفرد في سلسلة من "تأثيرات الأداء".
تشمل فوائد تغليف COB على شاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة ما يلي: 1. توفير منصة تبريد أفضل. نظرًا لأن حزمة COB عبارة عن بلورة جسيمات على اتصال وثيق بلوحة PCB، فيمكنها الاستفادة الكاملة من "منطقة الركيزة" لتحقيق توصيل الحرارة وتبديد الحرارة. مستوى تبديد الحرارة هو العامل الأساسي الذي يحدد الاستقرار ومعدل عيوب النقاط وعمر خدمة شاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة. تعني بنية تبديد الحرارة الأفضل بطبيعة الحال استقرارًا عامًا أفضل.
2. حزمة COB عبارة عن هيكل محكم الإغلاق حقًا. بما في ذلك لوحة الدائرة PCB، وجسيمات الكريستال، وأقدام اللحام، والأسلاك، وما إلى ذلك، كلها مغلقة بالكامل. فوائد الهيكل المغلق واضحة - على سبيل المثال، الرطوبة، والاصطدام، وتلف التلوث، وسهولة تنظيف سطح الجهاز.
3. يمكن تصميم حزمة COB بميزات "بصريات العرض" الفريدة. على سبيل المثال، يمكن تغطية هيكل الحزمة، وتشكيل المنطقة غير المتبلورة، بمادة سوداء ماصة للضوء. هذا يجعل منتج حزمة COB أفضل في التباين. على سبيل المثال آخر، يمكن لحزمة COB إجراء تعديلات جديدة على التصميم البصري فوق البلورة لتحقيق طبيعة جسيمات البكسل وتحسين عيوب حجم الجسيمات الحادة والسطوع المبهر لشاشات LED التقليدية ذات درجة البكسل الصغيرة.
4. لا يستخدم لحام بلورات تغليف COB عملية لحام إعادة التدفق SMT للتركيب السطحي. بدلاً من ذلك، يمكنه استخدام "عملية اللحام ذات درجة الحرارة المنخفضة" بما في ذلك اللحام بالضغط الحراري، واللحام بالموجات فوق الصوتية، والترابط السلكي الذهبي. هذا يجعل جسيمات بلورات LED شبه الموصلة الهشة لا تخضع لدرجات حرارة عالية تتجاوز 240 درجة. تعد عملية درجة الحرارة المرتفعة هي النقطة الأساسية لبقع LED الميتة والأضواء الميتة ذات الفجوات الصغيرة، وخاصة الأضواء الميتة المجمعة. عندما تظهر عملية ربط القالب أضواء ميتة وتحتاج إلى الإصلاح، ستحدث أيضًا "عملية لحام إعادة التدفق ذات درجة الحرارة المرتفعة الثانوية". تقضي عملية COB على هذا تمامًا. هذا هو أيضًا مفتاح معدل البقع السيئة لعملية COB الذي يمثل عُشر منتجات التركيب السطحي فقط.
بالطبع، لعملية COB أيضًا "نقاط ضعفها". الأول هو مسألة التكلفة. تكلف عملية COB أكثر من عملية التركيب السطحي. هذا لأن عملية COB هي في الواقع مرحلة تغليف، والتركيب السطحي هو التكامل النهائي. قبل تنفيذ عملية التركيب السطحي، تكون جسيمات بلورات LED قد خضعت بالفعل لعملية التغليف. تسبب هذا الاختلاف في أن يكون لدى COB عتبات استثمار أعلى، وعتبات تكلفة، وعتبات فنية من منظور أعمال شاشة LED. ومع ذلك، إذا تمت مقارنة "حزمة المصباح والتكامل النهائي" لعملية التركيب السطحي بعملية COB، فإن تغيير التكلفة مقبول بدرجة كافية، وهناك ميل لانخفاض التكلفة مع استقرار العملية وتطوير نطاق التطبيق.
ثانيًا، تتطلب الاتساق المرئي لمنتجات تغليف COB تعديلات فنية متأخرة. بما في ذلك الاتساق الرمادي للغراء المغلف نفسه واتساق مستوى سطوع البلورة المنبعثة للضوء، فإنه يختبر مراقبة الجودة لسلسلة الصناعة بأكملها ومستوى التعديل اللاحق. ومع ذلك، فإن هذه العيب هو أكثر مسألة "خبرة ناعمة". من خلال سلسلة من التطورات التكنولوجية، أتقنت معظم الشركات في الصناعة التقنيات الأساسية للحفاظ على الاتساق المرئي للإنتاج على نطاق واسع.
ثالثًا، يزيد تغليف COB على المنتجات ذات التباعد الكبير بين البكسل من "تعقيد الإنتاج" للمنتج. بمعنى آخر، تقنية COB ليست أفضل، فهي لا تنطبق على المنتجات ذات تباعد P1.8. لأنه على مسافة أكبر، ستجلب COB زيادات كبيرة في التكلفة. - هذا تمامًا مثل عملية التركيب السطحي التي لا يمكن أن تحل محل شاشة LED تمامًا، لأنه في منتجات p5 أو أكثر، يؤدي تعقيد عملية التركيب السطحي إلى زيادة التكاليف. سيتم أيضًا استخدام عملية COB المستقبلية بشكل أساسي في منتجات درجة P1.2 وما دون.
بسبب المزايا والعيوب المذكورة أعلاه لتغليف COB لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة: 1. COB ليس هو الاختيار الأولي للطريق لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة. نظرًا لأن LED ذات درجة البكسل الصغيرة تتقدم تدريجياً من منتج درجة البكسل الكبيرة، فسوف ترث حتماً التكنولوجيا الناضجة والقدرة الإنتاجية لعملية التركيب السطحي. هذا أيضًا شكل النمط الذي تشغله مصابيح LED ذات درجة البكسل الصغيرة المثبتة على السطح اليوم غالبية السوق لشاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة.
2. COB هو "اتجاه لا مفر منه" لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة للانتقال إلى درجات أصغر وإلى تطبيقات داخلية متطورة. لأنه، في كثافات البكسل الأعلى، يصبح معدل الضوء الميت لعملية التركيب السطحي "مشكلة عيب المنتج النهائي". يمكن لتقنية COB أن تحسن بشكل كبير ظاهرة المصباح الميت لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة. في الوقت نفسه، في سوق مراكز القيادة والإرسال المتطورة، فإن جوهر تأثير العرض ليس "السطوع" بل "الراحة والموثوقية" التي تسود. هذه هي بالضبط ميزة تقنية COB.
لذلك، منذ عام 2016، يمكن اعتبار التطور المتسارع لتغليف COB لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة بمثابة مزيج من "درجة أصغر" و "سوق أعلى". أداء السوق لهذا القانون هو أن شركات شاشات LED التي لا تشارك في سوق مراكز القيادة والإرسال لديها اهتمام ضئيل بتقنية COB؛ شركات شاشات LED التي تركز بشكل أساسي على سوق مراكز القيادة والإرسال مهتمة بشكل خاص بتطوير تقنية COB.
التكنولوجيا لا نهاية لها، وشاشة MicroLED الكبيرة على الطريق أيضًا
شهد التغيير الفني لمنتجات شاشة LED ثلاث مراحل: في الخط، والتركيب السطحي، و COB، وثورتين. من في الخط، والتركيب السطحي، إلى COB يعني درجة أصغر ودقة أعلى. هذه العملية التطورية هي تقدم شاشة LED، وقد طورت أيضًا المزيد والمزيد من أسواق التطبيقات المتطورة. فهل سيستمر هذا النوع من التطور التكنولوجي في المستقبل؟ الجواب نعم.
شاشة LED من الخط إلى سطح التغييرات، بشكل أساسي عمليات متكاملة وتغييرات في مواصفات حزمة حبات المصباح. الفوائد التي تعود على هذا التغيير هي بشكل أساسي قدرات تكامل سطحية أعلى. شاشة LED في مرحلة درجة البكسل الصغيرة، من عملية التركيب السطحي إلى تغييرات عملية COB، بالإضافة إلى عملية التكامل وتغييرات مواصفات الحزمة، فإن تكامل COB وعملية تكامل التغليف هي عملية إعادة تقسيم سلسلة الصناعة بأكملها. في الوقت نفسه، لا تجلب عملية COB فقط قدرة التحكم في درجة البكسل الأصغر، ولكنها توفر أيضًا تجربة راحة وموثوقية بصرية أفضل.
في الوقت الحاضر، أصبحت تقنية MicroLED محورًا آخر لبحوث شاشات LED الكبيرة ذات التوجه المستقبلي. بالمقارنة مع الجيل السابق من مصابيح LED ذات درجة البكسل الصغيرة لعملية COB، فإن مفهوم MicroLED ليس تغييرًا في تقنية التكامل أو التغليف، ولكنه يؤكد على "التصغير" لبلورات حبات المصباح.
في منتجات شاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة ذات كثافة البكسل العالية جدًا، هناك متطلبان فنيان فريدان: أولاً، كثافة البكسل العالية، تتطلب في حد ذاتها حجم مصباح أصغر. تقوم تقنية COB بتغليف جسيمات البلورات مباشرة. بالمقارنة مع تقنية التركيب السطحي، فإن منتجات حبات المصباح التي خضعت بالفعل لعملية التغليف يتم لحامها. بطبيعة الحال، لديهم ميزة الأبعاد الهندسية. هذا أحد الأسباب التي تجعل COB أكثر ملاءمة لمنتجات شاشة LED ذات درجة البكسل الأصغر. ثانيًا، تعني كثافة البكسل الأعلى أيضًا أنه يتم تقليل مستوى السطوع المطلوب لكل بكسل. شاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة جدًا، والتي تُستخدم في الغالب للمسافات الداخلية والقريبة، لها متطلباتها الخاصة للسطوع، والتي انخفضت من آلاف اللومن في الشاشات الخارجية إلى أقل من ألف، أو حتى مئات اللومن. بالإضافة إلى ذلك، فإن الزيادة في عدد وحدات البكسل لكل وحدة مساحة، والسعي لتحقيق سطوع مضيء لبلورة واحدة سينخفض.
إن استخدام هيكل البلورات الدقيقة لـ MicroLED، أي تلبية الهندسة الأصغر (في التطبيقات النموذجية، يمكن أن يكون حجم بلورات MicroLED واحدًا إلى واحد من عشرة آلاف من نطاق مصباح LED الحالي ذي درجة البكسل الصغيرة السائد)، يلبي أيضًا خصائص جسيمات البلورات ذات السطوع المنخفض مع متطلبات كثافة البكسل الأعلى. في الوقت نفسه، يتكون جزء كبير من تكلفة شاشة LED من جزأين: العملية والركيزة. تعني شاشة LED البلورية الدقيقة الأصغر استهلاكًا أقل لمواد الركيزة. أو، عندما يمكن تلبية هيكل البكسل لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة في وقت واحد بواسطة بلورات LED كبيرة الحجم وصغيرة الحجم، فإن اعتماد الأخير يعني تكلفة أقل.
باختصار، تشمل الفوائد المباشرة لـ MicroLEDs لشاشات LED الكبيرة ذات درجة البكسل الصغيرة انخفاض تكلفة المواد، وأداء أفضل للون الرمادي المنخفض السطوع والعالي، وهندسة أصغر.
في الوقت نفسه، تتمتع MicroLEDs ببعض المزايا الإضافية لشاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة: 1. تعني الحبيبات البلورية الأصغر أن المنطقة العاكسة للمواد البلورية قد انخفضت بشكل كبير. يمكن لشاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة استخدام مواد وتقنيات ماصة للضوء على مساحة سطح أكبر لتعزيز تأثيرات اللون الرمادي الأسود والداكن لشاشة LED. 2. تترك الجسيمات البلورية الأصغر مساحة أكبر لهيكل شاشة LED. يمكن ترتيب هذه المساحات الهيكلية مع مكونات استشعار أخرى، وهياكل بصرية، وهياكل تبديد الحرارة، وما شابه ذلك. 3. ترث شاشة LED ذات درجة البكسل الصغيرة لتقنية MicroLED عملية تغليف COB ككل ولها جميع مزايا منتجات تقنية COB.
بالطبع، لا توجد تقنية مثالية. MicroLED ليست استثناءً. بالمقارنة مع شاشة LED التقليدية ذات درجة البكسل الصغيرة وشاشة LED شائعة التغليف COB، فإن العيب الرئيسي لـ MicroLED هو "عملية تغليف أكثر تفصيلاً". تطلق الصناعة على هذا اسم "كمية هائلة من تقنية النقل". أي أن ملايين بلورات LED على رقاقة، وعملية البلورة الواحدة بعد التقسيم، لا يمكن إكمالها بطريقة ميكانيكية بسيطة، ولكنها تتطلب معدات وعمليات متخصصة.
هذا الأخير هو أيضًا "لا يوجد عنق الزجاجة" في صناعة MicroLED الحالية. ومع ذلك، على عكس شاشات MicroLED فائقة الدقة وعالية الكثافة جدًا المستخدمة في شاشات الواقع الافتراضي أو شاشات الهواتف المحمولة، يتم استخدام MicroLEDs لأول مرة لشاشات LED ذات درجة البكسل الكبيرة دون حد "كثافة البكسل". على سبيل المثال، مساحة البكسل من مستوى P1.2 أو P0.5 هي منتج مستهدف يسهل "تحقيقه" لتقنية "النقل العملاقة".
استجابة لمشكلة الكميات الهائلة من تقنية النقل، أنشأت مجموعة شركات تايوانية حلاً وسطًا، أي الجيلين 2.5 من شاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة: MiniLED. جسيمات بلورات MiniLED أكبر من MicroLED التقليدية، ولكنها لا تزال تمثل عُشر بلورات شاشة LED التقليدية ذات درجة البكسل الصغيرة، أو بضعة عشرات. مع منتج MiNILED المخفض لهذه التكنولوجيا، تعتقد Innotec أنها ستكون قادرة على تحقيق "نضج العملية" والإنتاج الضخم في غضون 1-2 سنوات.
بشكل عام، يتم استخدام تقنية MicroLED في سوق شاشات LED ذات درجة البكسل الصغيرة والكبيرة، والتي يمكن أن تخلق "تحفة فنية مثالية" لأداء العرض، والتباين، ومقاييس الألوان، ومستويات توفير الطاقة التي تتجاوز المنتجات الحالية. ومع ذلك، من التركيب السطحي إلى COB إلى MicroLED، سيتم ترقية صناعة LED ذات درجة البكسل الصغيرة من جيل إلى جيل، وستتطلب أيضًا ابتكارًا مستمرًا في تكنولوجيا العمليات.
اختبار احتياطي الحرفية "للتجربة النهائية" لمصنعي صناعة LED ذات درجة البكسل الصغيرة
منتجات شاشة LED من الخط، والسطح إلى COB، وتحسينها المستمر في مستوى التكامل، ومستقبل منتجات شاشة MicroLED الكبيرة، فإن تقنية "النقل العملاقة" أكثر صعوبة.
إذا كانت العملية في الخط هي تقنية أصلية يمكن إكمالها يدويًا، فإن عملية التركيب السطحي هي عملية يجب إنتاجها ميكانيكيًا، وتحتاج تقنية COB إلى أن تكتمل في بيئة نظيفة، ونظام آلي بالكامل، ومتحكم رقميًا. لا تتمتع عملية MicroLED المستقبلية بجميع ميزات COB فحسب، بل إنها تصمم أيضًا عددًا كبيرًا من عمليات نقل الأجهزة الإلكترونية "الصغرى". يتم رفع الصعوبة إلى أبعد من ذلك، مما يستلزم خبرة تصنيع صناعة أشباه الموصلات الأكثر تعقيدًا.
في الوقت الحاضر، تمثل الكمية الهائلة من تقنية النقل التي تمثلها MicroLED اهتمام وبحث وتطوير عمالقة دوليين مثل Apple و Sony و AUO و Samsung. لدى Apple شاشة عرض نموذجية لمنتجات العرض القابلة للارتداء، وحققت Sony الإنتاج الضخم لشاشات LED الكبيرة ذات درجة P1.2. الهدف من الشركة التايوانية هو تعزيز نضج الكميات الهائلة من تقنية النقل وتصبح منافسًا لمنتجات عرض OLED.
في هذا التقدم من جيل إلى جيل لشاشات LED، فإن اتجاه زيادة صعوبة العملية تدريجياً له مزاياه: على سبيل المثال، زيادة عتبة الصناعة، ومنع المزيد من المنافسين عديمي الجدوى في الأسعار، وزيادة تركيز الصناعة، وجعل شركات الصناعة الأساسية "تنافسية". المزايا "تعزز بشكل كبير وتنتج منتجات أفضل. ومع ذلك، فإن هذا النوع من الترقية الصناعية له أيضًا عيوبه. أي أن عتبة الأجيال الجديدة من ترقية التكنولوجيا، وعتبة التمويل، وعتبة قدرات البحث والتطوير أعلى، ودورة تكوين التعميم تحتاج إلى وقت أطول، كما تزداد مخاطر الاستثمار بشكل كبير. ستكون التغييرات الأخيرة أكثر ملاءمة لاحتكار العمالقة الدوليين من تطوير الشركات المبتكرة المحلية.
مهما كان شكل منتج LED النهائي ذي درجة البكسل الصغيرة، فإن التطورات التكنولوجية الجديدة تستحق الانتظار دائمًا. هناك العديد من التقنيات التي يمكن الاستفادة منها في كنوز تكنولوجيا صناعة LED: ليس فقط COB ولكن أيضًا تقنية flip-chip؛ ليس فقط يمكن أن تكون MicroLEDs بلورات QLED أو مواد أخرى.
باختصار، صناعة شاشات LED الكبيرة ذات درجة البكسل الصغيرة هي صناعة تواصل الابتكار والتقدم التكنولوجي.