حل گلوگاه انتقال انبوه MicroLED توسط شرکت نوپای دانشگاهی، نوید نمایشگرهای ارزان‌تر و روشن‌تر برای گجت‌ها

یک شرکت نوپای (اسپین‌اوت) علوم مواد با موفقیت یک روش جدید مونتاژ سیالاتی را به نمایش گذاشته است که بر گلوگاه «انتقال انبوه» در تولید MicroLED غلبه می‌کند. این فرآیند با بهره‌گیری از دینامیک سیالات و نیروهای مویینگی، میلیون‌ها دیود ساطع‌کننده نور میکروسکوپی را با نرخ بازده ۹۹.۹۹٪ روی بک‌پلین‌های نمایشگر قرار می‌دهد و به طور بالقوه راه را برای نسل بعدی نمایشگرهای گجت‌های مصرفی هموار می‌کند.[2]

سال‌هاست که MicroLED به عنوان جام مقدس فناوری نمایشگر در نظر گرفته می‌شود. برخلاف صفحه‌نمایش‌های OLED که از ترکیبات آلی استفاده می‌کنند که به مرور زمان تخریب شده و دچار پدیده سوختگی (burn-in) می‌شوند، MicroLEDها متکی بر نیترید گالیوم غیرآلی هستند. این امر به آن‌ها اجازه می‌دهد تا ده برابر روشنایی اوج گوشی‌های هوشمند پرچمدار کنونی را داشته باشند، در حالی که انرژی بسیار کمتری مصرف می‌کنند.[4]

با این حال، تولید آن‌ها یک کابوس لجستیکی بوده است. یک نمایشگر استاندارد 4K تقریباً ۲۵ میلیون زیرپیکسل مجزا دارد. از آنجا که MicroLEDها روی ویفرهای یاقوت کبود (sapphire) یا سیلیکونی رشد داده می‌شوند، باید به صورت فیزیکی جدا شده و به یک زیرلایه نمایشگر شیشه‌ای یا پلاستیکی منتقل شوند. بازوهای رباتیک سنتی «بردار و بگذار» (pick-and-place)، یا حتی روش‌های پیشرفته انتقال رو به جلو با لیزر، در ایجاد تعادل بین سرعت و دقت تقریباً کاملی که لوازم الکترونیکی مصرفی نیاز دارند، با مشکل مواجه بوده‌اند.[1]

حتی نرخ موفقیت ۹۹.۹٪ در جایگذاری – که در بسیاری از بخش‌های تولید یک پیروزی محسوب می‌شود – ۲۵,۰۰۰ پیکسل مرده را روی یک مانیتور 4K باقی می‌گذارد. تعمیر تک تک این پیکسل‌های معیوب، توجیه اقتصادی نمایشگر را از بین می‌برد، به همین دلیل MicroLEDها عمدتاً به تلویزیون‌های فوق‌العاده گران‌قیمت و شش رقمی محدود شده‌اند.[3]

رویکرد جدید به طور کامل جایگذاری مکانیکی را کنار می‌گذارد. در عوض، تراشه‌های LED میکروسکوپی در یک سیال تخصصی معلق شده و روی یک زیرلایه که با چاهک‌های گیرنده با شکل دقیق الگوبرداری شده، جریان می‌یابند. این LEDها که توسط نیروی جاذبه، عمل مویینگی و طراحی هندسی خاص تراشه‌ها هدایت می‌شوند، به صورت خودکار در شکاف‌های صحیح مونتاژ می‌شوند.[1][2]

محققان گزارش می‌دهند که این روش مونتاژ خودکار سیالاتی می‌تواند یک نمایشگر به اندازه ساعت هوشمند را در کمتر از پانزده دقیقه پر کند و به بازده ۹۹.۹۹٪ دست یابد. تعداد اندک پیکسل‌های معیوب یا از دست رفته باقی‌مانده را می‌توان به سرعت از طریق بازرسی نوری خودکار شناسایی کرد و با استفاده از یک مرحله ثانویه انتقال لیزری هدفمند، آن‌ها را ترمیم نمود.[1][4]

این پیشرفت در زمان حساسی برای صنعت لوازم الکترونیکی مصرفی رخ می‌دهد. در اوایل این دهه، شرکت‌های بزرگ فناوری گزارشاً پروژه‌های داخلی ساعت هوشمند MicroLED خود را به دلیل مشکلات غیرقابل حل بازده و افزایش هزینه‌های سرمایه‌ای به تعویق انداخته یا کاهش داده بودند.[2][3]

با کاهش چشمگیر زمان و ماشین‌آلات تخصصی مورد نیاز برای مرحله انتقال انبوه، مالکیت فکری این شرکت نوپا می‌تواند جدول زمانی تجاری‌سازی آن پروژه‌ها را دوباره فعال کند. تحلیلگران صنعت اشاره می‌کنند که کاهش موانع ورود می‌تواند به تولیدکنندگان کوچک‌تر نمایشگر اجازه دهد تا با شرکت‌های بزرگ در کره جنوبی و چین رقابت کنند.[4]

فراتر از ساعت‌های هوشمند و تلویزیون‌ها، این فناوری در بخش واقعیت افزوده (AR) نیز بسیار مورد انتظار است. عینک‌های AR به نمایشگرهای شفافی نیاز دارند که بتوانند تصاویری به اندازه کافی روشن را نمایش دهند تا در برابر نور مستقیم خورشید قابل مشاهده باشند – آستانه‌ای که OLED برای رسیدن به آن بدون تخلیه سریع باتری کوچک دستگاه پوشیدنی، با مشکل مواجه است.[3]

این شرکت نوپا در حال حاضر در حال مذاکره برای اعطای مجوز فرآیند انتقال سیالاتی خود به کارخانه‌های بزرگ تولید نمایشگر در آسیا است. اگرچه مقیاس‌دهی از یک نمونه اولیه آزمایشگاهی به یک خط تولید با حجم بالا چالش‌های مهندسی خاص خود را دارد، انتظار می‌رود تولید آزمایشی با استفاده از این تکنیک جدید تا اواخر سال ۲۰۲۷ آغاز شود.[2]