تحديات تقنية شاشة العرض LED الصغيرة

في عصر الذكاء الاصطناعي والبيانات الضخمة ، لم تعد أجهزة العرض مجرد عروض معلومات بسيطة ، بل محطات تفاعلية عالية الدقة وغامرة لتفاعل المعلومات ، والتي طرحت متطلبات أجهزة العرض مثل الصور المكانية ثلاثية الأبعاد ، والتفاعلية ، والطاقة - موفر ، رفيع ، مرن ، قابل للطي ، مجعد ، وكبير الحجم. ولدت تقنية عرض Micro-LED. مع استمرار اللاعبين في الصناعة في زيادة التصميم ، من الضروري تطوير تقنية جديدة.

شاشة LED صغيرة ، شاشة LED صغيرة

ما هو Micro LED؟

تقنية شاشة العرض المصغرة LED هي تقنية عرض ذاتية الإضاءة ، من خلال مجموعة من أجهزة انبعاث الضوء LED ذات المستوى الجزئي (μLED) المدمجة في ركيزة السائق النشطة القابلة للتوجيه ، من أجل تحقيق التحكم الفردي والإضاءة ، وذلك لإخراج هذه الصورة ليست للعرض. تتميز شاشة LED الصغيرة بالعديد من المزايا مثل الإضاءة الذاتية والدقة العالية ووقت الاستجابة المنخفض والتكامل العالي والموثوقية العالية وما إلى ذلك ، ويمكن استخدام الحجم الصغير والمرونة العالية وسهولة الفك والدمج في أي شاشة موجودة التطبيقات من صغيرة إلى كبيرة الحجم. في العديد من سيناريوهات التطبيقات ، مقارنةً بشاشات الكريستال السائل (LCD) وشاشات الصمام الثنائي الباعث للضوء العضوية (OLED) ، يمكن لشاشات Micro LED أن تلعب تأثير عرض أكثر تميزًا.

تحديات تقنية Micro LED فوق المحورية

على الرغم من أن تقنية عرض Micro-LED تتطور بسرعة ، فإن التحول من تطبيقات الإضاءة إلى تطبيقات العرض يجعلها أكثر تطلبًا وتحديًا بالنسبة إلى epitaxy LED.

  • اختيار المواد الركيزة

اختيار مادة الركيزة والتكنولوجيا فوق المحورية له تأثير حاسم على أداء أجهزة Micro-LED. نظرًا لأن شريحة micro-LED أصغر من الشريحة التقليدية التي يقل حجمها عن 50 ميكرومتر ، فإن متطلبات الإنتاجية والتوحيد العالية للغاية تطرح متطلبات وتحديات أعلى لاختيار الركيزة وتكنولوجيا epitaxy. عند تطبيقها على شاشات عالية الدقة ، تكون كثافة تيار الحقن لـ Micro-LED منخفضة للغاية ، ويكون المركب غير الإشعاعي الناجم عن العيوب بارزًا بشكل خاص ، مما يقلل بشكل كبير من كفاءة خرج الضوء لـ Micro-LED ، وبالتالي Micro-LED يتطلب رقائق فوقية ذات كثافة عيب أقل.
الركائز التي يمكن استخدامها تجاريًا على نطاق واسع تشمل الياقوت ، SiC ، وركائز Si ، ولكن يتم استخدام هذه الركائز كنصب GaN للتضخم غير المتجانسة ، والتي تتميز بكثافة تفكك عالية بسبب عدم تطابق الشبكة وعدم التطابق الحراري بين الركيزة غير المتجانسة وطبقة الجاليوم الفوقي. بالمقارنة مع الركائز غير المتجانسة مثل الياقوت ، SiC ، و Si ، فإن اختيار مواد GaN كركائز يمكن أن يحسن بشكل كبير من جودة الكريستال للرقائق فوق المحور ، ويقلل من كثافة الخلع ، ويحسن عمر تشغيل الجهاز ، وكفاءة الإضاءة ، وكثافة تشغيل الجهاز الحالية . ومع ذلك ، فإن تحضير الركيزة البلورية الأحادية GaN أمر صعب للغاية ، وركيزة GaN باهظة الثمن ، والحجم الأقصى هو 4 بوصات (10.16 سم) فقط ، لذلك من الصعب تلبية احتياجات التسويق.

  • التحكم في انتظام الطول الموجي

تقنية عرض Micro-LED هي تقنية عرض ذاتية الانبعاث. في تطبيقات العرض عالية الدقة ، يمكن أن يؤثر الاختلاف في تجسيد اللون الناجم عن الطول الموجي غير المتكافئ للانبعاث المصغر لـ Micro-LEDs بشكل كبير على تأثير العرض. لضمان تأثير العرض ، يجب التحكم في الانحراف المعياري لتغير الطول الموجي لرقائق Micro-LED فوق المحور عند 0.8 نانومتر أو أقل. لذلك ، فإن التحكم في تدفق الهواء وتوحيد درجة الحرارة مهم بشكل خاص في النمو الفوقي للآبار الكمومية InGaN / GaN عن طريق ترسيب البخار الكيميائي العضوي المعدني (MOCVD).

يلعب تحسين انتظام تدفق الهواء في عملية النمو فوق المحور MOCVD دورًا مهمًا في تحسين توحيد الطول الموجي LED. في الوقت الحاضر ، تعتمد Prismo UniMax ، وهي أحدث معدات MOCVD الصغيرة المحلية ، تقنية التحكم في درجة حرارة المنطقة لضمان توازن مجال درجة الحرارة في جميع أنحاء النمو الفوقي وتستخدم سلسلة من تقنيات التحكم في الإجهاد مثل مصدر MO وتوحيد تدفق الهواء لتعزيز اتساق الطول الموجي لمصابيح LED رقائق فوقية لتلبية الطلب على شاشة العرض LED الصغيرة. بالنسبة لتطبيقات LED المصغرة ذات المتطلبات العالية لتوحيد الطول الموجي ، يمكن تحسين تصميم صينية الجرافيت لجعلها ذات انحناء معين لتتناسب بشكل أفضل مع غلاف رقاقة الويفر الفوقي أثناء عملية النمو فوق المحور لتحقيق مزيد من التحسين في التحكم في درجة الحرارة.

  • السيطرة على الخلل

يمكن أن تؤثر الاضطرابات مثل المراكز المركبة غير الإشعاعية وقنوات التسرب بشكل كبير على أداء Micro-LED للرقاقة. نظرًا لصغر حجم Micro-LED وكثافة تيار الحقن المنخفض ، فإن أدائها الإلكتروني البصري حساس جدًا لكثافة الخلع. حاليًا ، يتم تطبيق تقنية الركيزة المنقوشة وتقنية الطبقة العازلة في كثير من الأحيان على النمو الفوقي غير المتجانس لـ GaN على ركائز الياقوت أو السيليكون لتقليل كثافة الخلع وتحسين جودة البلورات. يمكن لتقنية epitaxy المتجانسة على ركيزة GaN عالية الجودة أن تقلل بشكل فعال من كثافة إزاحة رقائق LED الفوقية.

من إضاءة LED العامة إلى شاشة Mini-LED ثم إلى شاشة Micro-LED ، يتقلص حجم الشريحة وتتزايد الصعوبات. لا يحتاج micro-LED إلى اختراقات في التكنولوجيا الفوقية فحسب ، بل يحتاج أيضًا إلى تجديد معدات MOCVD بنفس القدر من الأهمية. في الوقت الحالي ، يخضع Micro-LED للتكلفة والعائد ، بالنظر إلى المستقبل ، لا يزال أمام تسويق Micro-LED على نطاق واسع طريق طويل لنقطعه.