هل سيتم استبدال شاشات LCD و OLED ب Micro LED؟
من منظور النضج التكنولوجي ، لا يزال الصمام الصغير على مسافة معينة من الإنتاج الضخم الحقيقي على نطاق واسع ، ولا تزال تكلفة الإنتاج الضخم مرتفعة. في الواقع ، شهدت OLED أيضا هذه الفترة في السنوات الأولى. على الرغم من أن تكلفة الشاشة الكبيرة من OLED لا تزال أعلى بكثير من تكلفة شاشة LCD ، إلا أنها وصلت إلى النطاق الذي يمكن قبوله من قبل المستخدمين المنزليين العاديين. استنادا إلى الخبرة السابقة ، مع نضوج تقنية micro LED ، هل سيتم استبدال OLED و LCD (LED صغير ينتمي إلى فئة LCD)؟ ربما الجواب ليس بسيطا.
تحدد الصناعة تقنيات LED المختلفة وفقا لحجم شريحة LED. على سبيل المثال ، عندما يكون حجم شريحة LED أقل من 150 ميكرومتر ، يطلق عليه LED صغير ؛ عندما يكون حجم شريحة LED أقل من 50 ميكرومتر ، يطلق عليه اسم micro LED. عندما يصبح حجم رقائق LED ذات الإضاءة الخلفية أصغر وأصغر ، يتغير هيكل لوحة العرض أيضا وفقا لذلك.
عندما يكون حجم شريحة LED صغيرا مثل مستوى البكسل ، يتوافق كل بكسل مع شريحة LED صغيرة. نظرا لأن مصباح LED الصغير يمكن أن ينبعث منه الضوء من تلقاء نفسه ، فيمكنه التحكم في السطوع والسطوع واللون. بالمقارنة مع شاشة LCD التقليدية ، يمكن ل micro LED حفظ طبقة الكريستال السائل وهيكل المرشح.
هيكل شاشة micro LED قريب من هيكل OLED ، وكلاهما له خصائص الإضاءة الذاتية للبكسل ، والهيكل البسيط والكفاءة العالية للإضاءة. ومع ذلك ، فإن العمر المادي ل micro LED أعلى بكثير من عمر الصمام الثنائي العضوي الباعث للضوء OLED ، كما أن استقراره أقوى أيضا.
من منظور النضج التكنولوجي ، لا يزال الصمام الصغير على مسافة معينة من الإنتاج الضخم الحقيقي على نطاق واسع ، ولا تزال تكلفة الإنتاج الضخم مرتفعة. في الواقع ، شهدت OLED أيضا هذه الفترة في السنوات الأولى. على الرغم من أن تكلفة الشاشة الكبيرة من OLED لا تزال أعلى بكثير من تكلفة شاشة LCD ، إلا أنها وصلت إلى النطاق الذي يمكن قبوله من قبل المستخدمين المنزليين العاديين.
استنادا إلى الخبرة السابقة ، مع نضوج تقنية micro LED ، هل سيتم استبدال OLED و LCD (LED صغير ينتمي إلى فئة LCD)؟ ربما الجواب ليس بسيطا.
مايكرو ليد لا يزال بعيدا قليلا عن تصنيع الشاشة الكبيرة
بادئ ذي بدء ، يجب أن يكون من الواضح أنه من الصعب تطبيق مصابيح LED الصغيرة على الألواح الكبيرة في المرحلة المبكرة من التطوير. تماما مثل OLED ، فإن عملية تصنيع لوحة micro LED الكبيرة محدودة إلى حد كبير بالعائد والتكلفة.
تصبح رقائق LED أصغر ، والقيمة التي تجلبها أكبر مما توقعه الجميع. إذا نظرت إلى عملية تصنيع الصمام الصغير ، فإنه ينمو من الرقاقة ويحتاج في النهاية إلى نقله إلى المستوى الخلفي للشاشة. إذا كانت دقة الشاشة 1920x1080 ، فإن عدد وحدات البكسل على الشاشة يتجاوز 2 مليون ، ويتكون كل بكسل من ثلاثة بكسل فرعية من الأحمر والأخضر والأزرق. إذا كانت هذه شاشة micro LED ، فهذا يعني أن هناك 6 ملايين شريحة micro LED على هذه الشاشة.
مع عمليات تصنيع أشباه الموصلات المعاصرة ، ليس من الصعب زراعة 6 ملايين شريحة LED صغيرة على الرقاقة ، ولكن الصعوبة تكمن في نقل هذه الرقائق LED الدقيقة البالغ عددها 6 ملايين إلى السطح الخلفي. وتطلق الصناعة على عملية النقل هذه اسم النقل الجماعي. حتى شاشات LED المصغرة الراقية في السوق ، مثل iPad Pro 2021 مقاس 12.9 بوصة ، تحتوي على 10000 مصباح LED صغير فقط في طبقة الإضاءة الخلفية. لذلك ، يعد النقل الجماعي صعوبة كبيرة في تصنيع LED الصغير.
توجد حلول مختلفة في السوق لمشكلة النقل الجماعي. من بينها ، الفئتان الأكثر شيوعا هما: نقل القطعة الكاملة واختيار الدفعات ومكانها (الانتقاء والمكان). نقل القطعة الكاملة مناسب للشاشات الصغيرة الحجم ، لأن لوحة الشاشة صغيرة بما فيه الكفاية ، لذلك يمكن نقل القطعة بأكملها ؛ تكنولوجيا الانتقاء والوضع على دفعات أكثر صعوبة ، ولا يمكن للشاشات الكبيرة استخدام هذا الحل إلا لتحقيق نقل الكتلة.
النقل الشامل ليس هو الصعوبة التقنية الوحيدة في تصنيع لوحات LED الصغيرة ، ولكنه نقطة تحول تقيد تصنيع مصابيح LED الصغيرة ذات الشاشات الكبيرة والصغيرة - بالطبع ، يعتمد حجم الشاشة الكبيرة بشكل أساسي على التكلفة. عرضت سامسونج وسوني لأول مرة أجهزة تلفزيون صغيرة LED ذات شاشات كبيرة تكلف أكثر من مليون دولار.
في معارض تكنولوجيا العرض في السنوات الأخيرة ، أصبحت منتجات LED الصغيرة التي يعرضها المصنعون أكثر براغماتية. في أسبوع SID Diplay لهذا العام ، تهدف منتجات LED الصغيرة التي تعرضها Tianma Microelectronics و AUO و Chitron Technology إلى تطبيقات الشاشة الصغيرة مثل لوحات معلومات السيارات والورق الإلكتروني. بالطبع ، حتى لو كانت الشاشة عبارة عن تطبيق بشاشة كبيرة ، فإن مزايا المعلمة الحالية لم تسحق OLED / LCD.
الفرص المتاحة في هذه المرحلة: AR / VR ، شاشة شفافة ، شاشة قابلة للطي
تحدد المزايا الهيكلية الهامة خصائص مصابيح LED الصغيرة ذات كثافة البكسل العالية والسطوع العالي والتباين العالي والاستجابة السريعة. يمكن إدراك كثافة البكسل العالية والسطوع العالي والتباين العالي بشكل كبير من الهيكل. في العروض التوضيحية السابقة لمنتجات النماذج الأولية ، أظهر المصنعون شاشات بكثافات بكسل تبلغ عشرات الآلاف من ppi (بكسل لكل بوصة).
نظرا لأن شريحة micro LED صغيرة مثل البكسل ، فيمكنها عرض اللون الأسود الحقيقي ببكسل واحد لا ينبعث منه ضوء. في الوقت نفسه ، فإن مصابيح LED الصغيرة جدا في شاشات LED الصغيرة أكثر كفاءة في تحويل الكهرباء إلى فوتونات ، ومصابيح LED الصغيرة أكثر إشراقا من OLEDs و LCD ؛ استنادا إلى حركة الإلكترون الأعلى ، يمكن لمصابيح LED الدقيقة التبديل عند مستويات نانوثانية.
نظرا لقيود عملية التصنيع ، فإن مصابيح LED الصغيرة مناسبة فقط للشاشات الصغيرة في المرحلة المبكرة ، على سبيل المثال ، فهي مناسبة بشكل خاص لتطبيقات AR / VR (الواقع المعزز / الواقع الافتراضي) ، بما في ذلك نظارات للترفيه.
متطلبات AR / VR لسطوع الشاشة والتباين وكثافة البكسل والاستجابة أعلى بكثير من تلك الخاصة بمنتجات الإلكترونيات الاستهلاكية للهواتف المحمولة. من الصعب تقنيا على شاشات LCD و OLED تلبية احتياجات هذه التطبيقات. أبلغ العديد من المستهلكين أن تطبيقات AR / VR الحالية عرضة للدوخة وعدم الغمر. في الواقع ، هذا مقيد إلى حد كبير بالتكنولوجيا نفسها من LCD و OLED. لقد تغلب تطبيق micro LED في مجال AR / VR بشكل كبير على هذه المشكلة. ربما يعتمد مفتاح التطوير المستقبلي للواقع المعزز / الواقع الافتراضي على اختراق تقنية LED الصغيرة.
بالإضافة إلى ذلك ، فإن تصغير شريحة LED الصغيرة يفضي إلى مرونة وشفافية اللوحة. أظهرت تقنية Chitron شاشة مرنة + شفافة. "المرنة" و "الشفافة" و "القابلة للطي" هي النقاط الساخنة لتكنولوجيا عرض الشاشة في العامين الماضيين ، وهي إلى حد ما مفاتيح تحقيق اختراقات في الصناعة.
تعلم محللو "International Electronics Business" من الشركات المصنعة لرقائق LED في المنبع من سلسلة توريد الألواح أن التطبيق المبكر ل micro LED سيركز على الأجهزة القابلة للارتداء ، AR ، VR ومنتجات شاشات السيارات الصغيرة ، وهو أمر منطقي من وجهة نظر تقنية.
تجدر الإشارة إلى أنه على الرغم من أن micro LED له العديد من المزايا التقنية على LCD / OLED ، إلا أن بعض هذه المزايا لا تزال في المرحلة النظرية. واحد أكثر تمثيلا هو EQE (الكفاءة الكمومية الخارجية) - يمكن فهمه على أنه كفاءة مضيئة. بالمقارنة مع شاشة LCD ، فإن بنية شاشة شاشة micro LED تزيل الكريستال السائل وفلتر الألوان والمستقطب. بالمقارنة مع OLED ، فإنه لا يتطلب تقنية تغليف معقدة. من الناحية النظرية ، فإن الكفاءة المضيئة لشاشة micro LED أعلى بكثير من الأخيرين.
ومع ذلك ، فإن الحجم الصغير للغاية لمصابيح LED الدقيقة يجعل الشريحة تتأثر بشدة بتأثيرات الجدار الجانبي - وهي مشكلة هندسية تحدث أثناء عملية التصنيع ، وبالتالي فإن EQE الفعلي لمصابيح LED الصغيرة منخفض للغاية ، وقد يكون أقل شأنا من LCD و OLED. كما أن وجود آثار جانبية يجعل من الصعب على مصابيح LED الصغيرة إنتاج تطبيقات مثالية للشاشة الكبيرة. لذلك ، فإن حلول micro LED الحالية في السوق بعيدة كل البعد عن أن تعكس المزايا التقنية ل micro LED نفسها.
مكملة للتطبيقات بين شاشات LCD / OLED
التحديات التقنية المختلفة ل micro LED هي مشاكل صعبة يحاول العديد من اللاعبين في السوق حلها. تحدد الخصائص التقنية لمصابيح LED الصغيرة أيضا التغييرات في هيكل سلسلة صناعة العرض في المستقبل. إن تصغير مصابيح LED الصغيرة يزيد من إمالة تصنيع الألواح إلى تقنية أشباه الموصلات.
كمثال بسيط ، بسبب تصغير مصابيح LED الصغيرة ، بدأ الجزء الخلفي من شاشة العرض في الانتقال من السيليكون غير المتبلور أو البولي سيليكون TFT منخفض الحرارة (ترانزستور الأغشية الرقيقة) إلى تقنية CMOS. على وجه التحديد ، السطح الخلفي هو طبقة دائرة تستخدم للتحكم في مستويات الإضاءة والإطفاء والرمادي لكل بكسل. بالمقارنة مع السيليكون غير المتبلور والبولي سيليكون منخفض الحرارة ، فإن السيليكون البلوري الواحد له جودة بلورية أعلى وخصائص كهربائية أعلى ، وقد بدأ CMOS يصبح خيارا. لذلك ، يمكن استخدام عملية تصنيع IC العامة لتصنيع السطح الخلفي ، وهو أحد المظاهر الرائعة لمزيد من التكامل بين صناعة العرض وصناعة أشباه الموصلات.
يقتصر CMOS على الشاشات صغيرة الحجم. تواجه CMOS أيضا مشكلات في التكلفة عند إنتاج شاشات كبيرة الحجم. لذلك ، لا يزال السيليكون غير المتبلور والبولي سيليكون TFTs منخفض الحرارة من التقنيات الضرورية لتصنيع LED الصغير على الشاشة الكبيرة.
تشير الملاحظات المبكرة لمصابيح LED الصغيرة من Hendy Consulting إلى أنه قد يكون هناك تحول في القيمة في سلسلة توريد LED الدقيقة. يتم تحديد ذلك من خلال خصائصه التقنية. مع اقتراب مصابيح LED الصغيرة تدريجيا من تصنيع IC ، فإنها تتحدى حالة الشركات المصنعة للألواح التقليدية.
من المتوقع أن يكون هناك أربعة احتمالات في سلسلة الصناعة المستقبلية: الأول هو أن اللاعبين التقليديين في صناعة العرض (مثل Samsung و LG و BOE) ما زالوا في المركز ، ولكن سيتم تخفيف القيمة ؛ والثاني هو أن الشركات المصنعة التي تتمتع بقدرات التكامل الرأسي ، على سبيل المثال ، LuxVue التي استحوذت عليها Apple و Glo AB التي استثمرتها Google ستحتل موقعا مهيمنا في عالم micro LED ؛ والثالث هو تكوين هيكل الصناعة الجديد ، ويمكن نقل قيمة الصناعة إلى مصنعي رقائق LED ومصنعي أشباه الموصلات وأصحاب الملكية الفكرية الرئيسيين. نقل المشاريع (أو التعاون المتعدد الأطراف) ؛ والرابع هو أن الصمام الصغير قد لا يصبح التيار الرئيسي للسوق.
انطلاقا من اتجاهات السوق في البر الرئيسي للصين وتايوان وكوريا الجنوبية في العامين الماضيين ، يتزايد الاستثمار في مصابيح LED الصغيرة على نطاق واسع ، كما تتعاون شركات المنبع والمصب في سلسلة الصناعة بنشاط. قبل عام 2018 ، كان اللاعبون في السوق من micro LED مستقلين ، وكان للشركات المختلفة اتجاهات فنية مختلفة ، وكانت هذه الاتجاهات الفنية مختلفة تماما.
بالنظر إلى أن تقنية تصنيع LED الصغيرة قد تحتاج إلى أن تكون موجهة نحو التطبيق لتخصيص عملية التصنيع المنهجية - وهذا يختلف اختلافا كبيرا عن LCD / OLED. لا يفضي وضع الإدارة المستقلة إلى تطوير سوق مصابيح LED الصغيرة ، وهناك اتجاهات تقنية مختلفة ولا توجد معايير مشتركة لنوع معين من التكنولوجيا ، وهو مجرد أداء الصناعة في المرحلة المبكرة من التطوير. بدءا من عام 2020 ، كان هناك الكثير من التعاون في الصناعة ، وهي علامة على أن مصابيح LED الصغيرة تنضج.
متغيرات السوق كبيرة جدا. يعتقد محللو "الأعمال الإلكترونية الدولية" أن اتجاه تطوير الصناعة الذي تم تحليله بواسطة Hendy Consulting قد يكون مبسطا للغاية. في رأينا ، ليس فقط التغيرات في اتجاهات الاستثمار والتعاون في السوق في السنوات 1-2 الماضية ، ولكن أيضا إمكانية التطوير طويل الأجل لمصابيح LED الصغيرة في المستقبل.
تماما كما لم تحل OLED محل LCD بالكامل في الماضي ، كتقنية ذات إمكانات تطوير في الشاشات الصغيرة والواقع المعزز / الواقع الافتراضي في المرحلة المبكرة ، من المرجح جدا أن تتعايش تقنية LED الصغيرة مع OLED و LCD لفترة طويلة. كل ما في الأمر أن اتجاهات التطبيق الثلاثة مختلفة. على سبيل المثال ، يركز micro LED على الشاشة الصغيرة وسوق AR / VR ، ويأكل جزءا من قيمة OLED و LCD في السوق الراقية. على الرغم من أن حجم السوق من OLED و LCD سوف يتقلص ، فإن الثلاثة سيشكلون علاقة تكميلية خفية من حيث التكنولوجيا والسوق ، بدلا من استبدال LED الصغير ب OLED أو LCD.
