دیود نورافشان میکرو ال ای دی (Micro LED)، در مدارهای الکتریکی (Electrical Circuit)
انواع دیودها (Diode) را در آموزش زیر شرح دادیم :
دیود نورافشان میکرو ال ای دی (Micro LED) :
دیود نورافشان میکرو ال ای دی (Micro LED) نسل جدیدی از فناوری نمایشگر است که در آن هر پیکسل از یک LED بسیار کوچک (کمتر از ۱۰۰ میکرومتر و اغلب کمتر از ۵۰ میکرومتر) ساخته شده است. در واقع در یک نمایشگر MicroLED، میلیون ها LED کوچک مستقیما بر روی زیرلایه قرار می گیرند و هر کدام به عنوان یک پیکسل یا زیرپیکسل (Sub-pixel) عمل می کنند. این ساختار مزایای بی نظیری نسبت به سایر فناوری های نمایشگر دارد.
مهم ترین مزیت MicroLED، خودنوری بودن (Self-Emissive) مانند OLED است، اما با استفاده از مواد معدنی (Inorganic) به جای مواد آلی. این بدان معناست که MicroLEDها کیفیت تصویر عالی شامل سیاهی مطلق، کنتراست بی نهایت، زاویه دید وسیع و زمان پاسخ بسیار سریع را دارند، اما در عین حال از پایداری، طول عمر و روشنایی بالاتر مواد معدنی بهره می برند. MicroLEDها در برابر سوختگی پیکسل (Burn-in) که مشکل اصلی OLEDهاست، بسیار مقاوم هستند.
از نظر روشنایی، MicroLEDها قادر به دستیابی به سطوح روشنایی بسیار بالا (چند هزار تا ده ها هزار نیت) هستند که OLEDها قادر به رقابت با آن نیستند. این ویژگی آنها را برای کاربردهایی مانند نمایشگرهای قابل حمل در فضای باز (Outdoor), واقعیت افزوده (AR) و واقعیت مجازی (VR) که نیاز به روشنایی بالا دارند، ایده آل می سازد. همچنین بازده انرژی MicroLEDها بالاتر از OLEDها است، زیرا مواد معدنی بازده کوانتومی بالاتری دارند و نور کمتری در ساختار نمایشگر تلف می شود.
چالش اصلی فناوری MicroLED، فرآیند ساخت و مونتاژ (Assembly) این LEDهای بسیار ریز است. انتقال میلیون ها LED میکروسکوپی از ویفر رشد (Growth Wafer) به زیرلایه نهایی نمایشگر (Backplane) یک فرآیند بسیار پیچیده و دقیق است. این فرآیند که "Mass Transfer" نامیده می شود، باید با سرعت بالا، دقت بسیار زیاد (در حد میکرون) و بازده بالا (بیش از ۹۹.۹۹٪) انجام شود تا تولید در مقیاس تجاری مقرون به صرفه باشد.
روش های مختلفی برای Mass Transfer در حال توسعه است، از جمله: برداشت و قرارگیری الاستیک (Elastomer Stamp Pick-and-Place)، انتقال با لیزر (Laser-Induced Forward Transfer)، خود-چیدمان (Self-Assembly) در سیال، و چاپ با رول (Roll-to-Roll Printing). هر یک از این روش ها مزایا و معایب خاص خود را دارند و هنوز یک روش استاندارد و غالب در صنعت شکل نگرفته است.
چالش دیگر، یکپارچگی و رانندگی (Integration and Driving) میلیون ها LED کوچک است. هر LED به یک مدار راننده (Driver Circuitry) نیاز دارد تا جریان آن کنترل شود. در نمایشگرهای MicroLED، این مدارها معمولا بر روی یک زیرلایه سیلیکونی یا ترانزیستورهای لایه نازک (TFT) روی شیشه یا پلاستیک ساخته می شوند و سپس LEDها به آنها متصل می شوند. طراحی این مدارها برای پشتیبانی از جریان های بسیار کم (چون هر LED کوچک است) و کنترل دقیق روشنایی و رنگ، چالش های خاص خود را دارد.
کیفیت رنگ در MicroLEDها به دلیل خلوص طیفی LEDهای معدنی، بسیار عالی است و می تواند طیف رنگی بسیار گسترده ای (Wide Color Gamut) را پوشش دهد. همچنین با استفاده از LEDهای مجزا برای رنگ های قرمز، سبز و آبی (RGB LEDs)، هیچ افت نوری ناشی از فیلترهای رنگی وجود ندارد و بازده کلی افزایش می یابد. این ویژگی برای کاربردهای حرفه ای که نیاز به دقت رنگ بالا دارند (مانند مسترینگ ویدئو) بسیار حائز اهمیت است.
کاربردهای MicroLED بسیار متنوع است و از نمایشگرهای بسیار کوچک برای ساعت های هوشمند و عینک های واقعیت افزوده (AR) تا نمایشگرهای غول پیکر برای سینماها و فضاهای عمومی را شامل می شود. در مقیاس کوچک، چگالی پیکسلی بسیار بالا (بیش از ۳۰۰۰ پیکسل در اینچ) قابل دستیابی است که برای AR/VR ایده آل است. در مقیاس بزرگ، MicroLEDها می توانند ویدئووال های بدون درز (Seamless) با کیفیت بی نظیر ایجاد کنند.
سامسونگ و الجی پیشتازان تجاری سازی نمایشگرهای MicroLED در اندازه بزرگ (The Wall و MAGNIT) هستند که برای مصارف لوکس خانگی و تجاری عرضه شده اند. این نمایشگرها از پنل های مدولار (Modular Panels) تشکیل شده اند که امکان ساخت صفحه نمایش با هر اندازه و نسبتی را فراهم می کنند. با این حال، قیمت این نمایشگرها هنوز بسیار بالاست.
اپل نیز سرمایه گذاری زیادی روی فناوری MicroLED انجام داده و قصد دارد در آینده از آن در محصولات خود مانند اپل واچ و آیفون استفاده کند. استفاده از MicroLED در ساعت هوشمند به دلیل مصرف انرژی پایین و روشنایی بالا، بسیار منطقی به نظر می رسد و می تواند عمر باتری را به طور قابل توجهی افزایش دهد.
از نظر مواد، LEDهای قرمز بر پایه AlGaInP و LEDهای سبز و آبی بر پایه GaN (InGaN) ساخته می شوند. یکپارچه سازی این مواد مختلف بر روی یک زیرلایه واحد، چالش دیگری است که محققان با روش هایی مانند رشد بر روی زیرلایه های مشترک یا انتقال جداگانه هر رنگ در حال حل آن هستند. LEDهای سبز معمولا کم بازده ترین رنگ در MicroLEDها هستند و بهبود بازده آنها یک زمینه تحقیقاتی فعال است.
در نهایت، MicroLEDها به عنوان "فناوری نهایی نمایشگر" (The Ultimate Display Technology) شناخته می شوند که می تواند بهترین ویژگی های LCD و OLED را بدون معایب آنها ارائه دهد. هرچند چالش های تولید و هزینه ها هنوز بزرگ هستند، اما پیشرفت های سریع در سال های اخیر نویدبخش ورود تدریجی این فناوری به بازار مصرف کننده در دهه آینده است. MicroLEDها آینده صنعت نمایشگر را متحول خواهند کرد.
