อ่านเกี่ยวกับเทคโนโลยีการแสดงผลกระแสหลักเจเนอเรชันถัดไป - Micro-LED

ในยุคปัจจุบัน เทคโนโลยีการแสดงผลกลายเป็นวิธีสำคัญในการแลกเปลี่ยนข้อมูล ครอบคลุมสมาร์ทโฟน อุปกรณ์ VR/AR ผลิตภัณฑ์ที่สวมใส่ได้ จอแสดงผลในรถยนต์ แท็บเล็ต/คอมพิวเตอร์ และการฉายภาพด้วยเลเซอร์

 

ไมโครแอลอีดีเทคโนโลยีเป็นที่รู้จักในนาม "เทคโนโลยีการแสดงผลกระแสหลักรุ่นต่อไป" การพัฒนาและการพัฒนาอุตสาหกรรมกำลังเร่งตัวขึ้น และโอกาสทางการตลาดก็เพิ่มขึ้น

เค้าโครงของวิสาหกิจชั้นนำในประเทศ

 

Tianma Microelectronics ลงทุนในเทคโนโลยี Micro-LED มาตั้งแต่ปี 2560 โดยมุ่งเน้นไปที่ PPI สูง ความสว่างสูง และสูงแสดงความโปร่งใส- บริษัทได้เปิดตัวผลิตภัณฑ์ Micro-LED ชั้นนำของอุตสาหกรรมจำนวนหนึ่ง

 

ในปี 2022 Tianma ลงทุนในการก่อสร้างสายการผลิต Micro-LED เต็มรูปแบบตั้งแต่การถ่ายโอนจำนวนมากไปยังโมดูลจอแสดงผล โดยใช้กระบวนการเลเซอร์และอุปกรณ์ที่ปรับแต่งได้ ในกรณีที่ไม่มีเทคโนโลยีที่มีจำหน่ายทั่วไปในโลก เพื่อให้ได้การผลิตแบบอัตโนมัติเต็มรูปแบบ สายการผลิตประสบความสำเร็จในการเริ่มการผลิตครั้งแรกเมื่อวันที่ 26 มิถุนายน พ.ศ. 2567 โดยมีการพัฒนาอุปกรณ์และวัสดุการผลิตมากกว่า 30 รายการโดยร่วมมือกับบริษัทห่วงโซ่อุปทาน

เมื่อวันที่ 31 มกราคม โครงการฐานการผลิตเวเฟอร์การผลิตเวเฟอร์และบรรจุภัณฑ์ของ BOE Huacan Optoelectronics Zhuhai Micro LED ต่อยอด โครงการครอบคลุมพื้นที่ประมาณ 217 เอเคอร์ การลงทุนประมาณ 2 พันล้านหยวน จะจุดไฟผลิตภัณฑ์แรกในเดือนกันยายน 2024 ซึ่งวางแผนที่จะมีขนาดใหญ่ ผลิตในเดือนธันวาคมปีนี้ อนาคตจะมีผลผลิตปีละ 58,800ไมโครแอลอีดีเวเฟอร์

จากข้อมูลขนาดตลาดของชิป Micro LED ในปี 2566 อยู่ที่ประมาณ 32 ล้านดอลลาร์สหรัฐ และคาดว่าขนาดตลาดไมโคร LED ทั่วโลกในปี 2568 จะเกิน 3.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐภายในปี 2568 และคาดว่าจะทำลายสถิติต่อไป มีมูลค่า 10 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2570

 

Micro-LED- เทคโนโลยีการแสดงผลกระแสหลักรุ่นต่อไป

 

Micro-LED หรือที่รู้จักกันในชื่อ mLED หรือ μLED เป็นอุปกรณ์ที่ประกอบด้วยหน่วยอิเล็กโทรลูมิเนสเซนซ์ขนาดไมครอน ด้วยเทคโนโลยีการถ่ายโอนมวล หน่วยเหล่านี้สามารถถ่ายโอนไปยังพื้นผิวที่แข็งหรือยืดหยุ่นได้ จากนั้นจึงบรรจุด้วยชั้นป้องกันและอิเล็กโทรด

หลักการแสดงผลไมโคร LED

 

แกนหลักของเทคโนโลยี MicroLED อยู่ที่โครงสร้างพิกเซล แต่ละพิกเซลประกอบด้วยพิกเซลย่อยสีหลักสีแดง เขียว และน้ำเงิน แต่ละพิกเซลย่อยสามารถควบคุมได้อย่างอิสระเพื่อปรับความสว่าง สี และคอนทราสต์ของจอแสดงผลได้อย่างแม่นยำ ในระบบการแสดงผล MicroLED แสงที่ปล่อยออกมาจาก LED แต่ละตัวจะถูกประมวลผลโดยเลนส์และกระจก และสุดท้ายจะก่อตัวเป็นพิกเซลบนหน้าจอแสดงผล และจะถูกปรับโดยฟิลเตอร์สีเพื่อแสดงประสิทธิภาพของสีที่ต้องการ ข้อดีของเทคโนโลยีนี้คือความสามารถในการให้ความสว่าง คอนทราสต์ และความแม่นยำของสีที่สูงมาก

 

นอกจากนี้ ไมโครนำอาร์เรย์เชื่อมต่อกับขั้วบวกและขั้วลบของ Micro LED แต่ละตัวโดยขั้วไฟฟ้ากริดบวกและลบที่จัดเรียงขวางในแนวตั้ง การเชื่อมต่อนี้ช่วยให้ Micro LED สามารถติดสว่างได้โดยการสแกนโดยการเปิดใช้งานเส้นอิเล็กโทรดในลำดับเฉพาะ จึงสามารถแสดงภาพได้

กระบวนการไมโคร LED

 

Micro-LED เป็นโครงสร้าง LED ที่ประมวลผลโดยฟิล์มบาง การย่อขนาด และอาร์เรย์ และขนาดของมันจะอยู่ที่ประมาณ 1-100μm เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการถ่ายโอนไมโครไฟ LED เป็นชุดไปยังแผงวงจร ซึ่งอาจเป็นแบบแข็งหรืออ่อน โปร่งใสหรือทึบแสง ถัดไป กระบวนการสะสมทางกายภาพจะใช้เพื่อเพิ่มชั้นป้องกันและอิเล็กโทรดด้านบน และสุดท้ายพื้นผิวด้านบนจะถูกบรรจุเพื่อสร้างเป็นจอแสดงผล Micro-LED

จอแสดงผล Micro-LED โดยพื้นฐานแล้วจะแตกต่างจากจอแสดงผล LED แบบดั้งเดิมในแง่ของเกรน บรรจุภัณฑ์ กระบวนการบูรณาการ แบ็คเพลน และไดรฟ์

 

กระบวนการผลิต Micro-LED ส่วนใหญ่ประกอบด้วย:

 

ประการแรก คริสตัล LED นั้นเป็นฟิล์มบาง การย่อขนาด และจัดเรียงผ่านเทคโนโลยีกระบวนการผลิตแบบไมโครแฟบริเคชัน

ปัจจุบัน กระบวนการย่อขนาดของเซมิคอนดักเตอร์และชิปกำลังใกล้ถึงขีดจำกัดแล้ว แต่กระบวนการ Micro-LED ยังมีพื้นที่สำหรับการเติบโตอีกมาก มีวิธีหลักสามวิธีที่ใช้: การเชื่อมระดับเศษ การเชื่อมระดับเอปิแทกเซียล และการถ่ายโอนฟิล์ม

 

การติดชิป (การติดระดับชิป)

 

การเชื่อมระดับชิปเกี่ยวข้องกับการแยก LED ออกเป็นชิป Micro LED ขนาดไมครอน และเชื่อมเข้ากับบอร์ดแสดงผลโดยใช้เทคโนโลยี SMT หรือ COB วิธีการนี้สามารถปรับระยะห่างในการถ่ายโอนได้ แต่ไม่สามารถถ่ายโอนเป็นชุดได้

 

SMT ถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการประกอบอิเล็กทรอนิกส์ โดยการติดตั้งส่วนประกอบชิปบน PCB หรือพื้นผิวพื้นผิวอื่นๆ โดยใช้การเชื่อมแบบรีโฟลว์หรือวิธีการเชื่อมแบบจุ่ม เช่น การประกอบการเชื่อม ขั้นตอนต่างๆ ได้แก่ การตรวจสอบวัสดุ การวางหน้าจอ แพทช์ การอบแห้ง การบัดกรีแบบรีโฟลว์ การทำความสะอาด การเสียบปลั๊ก การบัดกรีแบบคลื่น การทำความสะอาดซ้ำ การตรวจสอบ และการซ่อมแซม

 

COB เป็นเทคโนโลยีการแสดงผลขนาดเล็กที่ห่อหุ้มเวเฟอร์ LED บน PCB โดยตรงและรวมเข้ากับหน่วย CELL เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยี SMD เทคโนโลยีบรรจุภัณฑ์แบบ COB มีข้อดีเฉพาะตัว

การเชื่อมแผ่นเวเฟอร์ (การเชื่อมแบบ epitaxis)

 

การเชื่อมระดับอีพิแอกเซียลเป็นวิธีการในการสร้างโครงสร้างฟิล์มบางอีพิแทกเซียลแบบ Micro-LED ระดับไมโครมิเตอร์โดยตรงบนชั้นฟิล์มบางอีพิแอกเซียล LED โดยเทคโนโลยีการกัดพลาสม่าไอออน (ICP) แบบเหนี่ยวนำคู่กัน ระยะห่างคงที่ของโครงสร้างนี้คือระยะห่างที่จำเป็นของพิกเซลที่แสดง

 

จากนั้น แผ่นเวเฟอร์ LED ที่มีชั้น epitaxis และวัสดุพิมพ์จะเชื่อมต่อโดยตรงกับแผงวงจรไดรฟ์ และวัสดุพิมพ์จะถูกลอกออกโดยใช้กลไกทางกายภาพหรือทางเคมี เหลือเพียงโครงสร้างฟิล์ม epitaxis แบบ Micro-LED ขนาด 4 ถึง 5μm เท่านั้นเพื่อสร้างพิกเซลในการแสดงผล บนแผงวงจรไดรฟ์ ข้อดีของวิธีนี้คือสามารถรับรู้ถึงการถ่ายโอนแบบแบตช์ได้ แต่ข้อเสียคือไม่สามารถปรับเปลี่ยนช่วงเวลาการถ่ายโอนได้

การถ่ายโอนฟิล์มบาง การถ่ายโอนฟิล์มบาง

 

พื้นผิว LED จะถูกกำจัดออกโดยวิธีทางกายภาพหรือทางเคมี โดยใช้วัสดุพิมพ์ชั่วคราวเพื่อยึดชั้นฟิล์ม Micro-LED จากนั้น โครงสร้างไมครอนจะถูกสร้างขึ้นโดยการกัดพลาสมาควบคู่แบบเหนี่ยวนำ อีกวิธีหนึ่งคือการกัดกรดก่อนแล้วจึงลอกซับสเตรต LED ออก ตามความต้องการของระยะห่างจุดแสดงผลของวงจรขับเคลื่อน ฟิล์ม Micro-LED จะถูกย้ายไปยังบอร์ดไดรเวอร์เป็นชุดโดยใช้เครื่องมือถ่ายโอนแบบเลือกเพื่อทำให้การประกอบจุดแสดงผลเสร็จสมบูรณ์ กระบวนการนี้มีต้นทุนต่ำ ไม่ถูกจำกัดด้วยขนาดของบอร์ดแสดงผล และสามารถถ่ายโอนในขนาดใหญ่ได้

 

ประการที่สอง การถ่ายโอนแบบแบตช์ไปยังแผงวงจร - เทคโนโลยีการถ่ายโอนขนาดใหญ่

 

กุญแจสำคัญของเทคโนโลยี Micro-LED คือการผสานรวมโคมไฟขนาดเล็กมากบนชิปอย่างหนาแน่น ซึ่งต้องใช้กระบวนการพิเศษ นั่นคือเทคโนโลยีการถ่ายโอนระดับไมโครขนาดใหญ่ (หรือที่เรียกว่าการถ่ายโอนข้อมูลขนาดใหญ่)

เทคนิคนี้เกี่ยวข้องกับการบัดกรีเกรน LED หลักหลายร้อยถึงหลายพันบนแผงวงจร TFT ขนาดเล็กอย่างแม่นยำ ซึ่งต้องใช้อัตราความล้มเหลวที่สูงมาก แม้ว่าจะมีเทคโนโลยีที่แตกต่างกันที่พยายามบรรลุเป้าหมายนี้ แต่การถ่ายโอนมวลยังคงเป็นเทคโนโลยีที่ต้องผลิตในปริมาณมาก

เทคนิคการถ่ายโอนมวลแบ่งออกเป็นสี่ประเภท: การคว้าที่แม่นยำ การประกอบตัวเอง การปล่อยแบบเลือก และการถ่ายโอน

 

เมื่อเผชิญกับความต้องการของตลาดที่เพิ่มขึ้นสำหรับหน้าจอสีสูงและความละเอียดสูง การเปลี่ยนสีของ Micro-LED ได้กลายเป็นจุดสนใจในการวิจัย ปัจจุบันมีแนวทางปฏิบัติหลักๆ ได้แก่วิธี RGB LED สามสี วิธีสื่อแสง UV/Blue LED และวิธีการสังเคราะห์เลนส์ออปติคอล-

ในขณะที่ตลาด AR/VR ยังคงเติบโต ความต้องการแผงประสิทธิภาพสูงก็เพิ่มขึ้น ซึ่งจอ LCD และ OLED แบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองได้อีกต่อไป ตลาดมีความต้องการเทคโนโลยีการแสดงผลใหม่อย่างเร่งด่วนเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและตรงตามมาตรฐานการพัฒนาในอนาคต เทคโนโลยี Micro-LED เป็นโซลูชันที่เกิดขึ้นใหม่ โดยมีลักษณะเฉพาะทำให้เป็นคู่แข่งที่แข็งแกร่งในการตอบสนองความต้องการเหล่านี้