دليل شامل للمواد المستخدمة في تصنيع شاشات LED

المكونات الأساسية لشاشات LED

يجب أن يكون لدى المتخصصين في تصنيع الإلكترونيات وتكنولوجيا العرض فهم للمكونات الأساسية لشاشات LED. يمكنك العثور على المكونات الرئيسية أدناه:

الثنائيات الباعثة للضوء (LED)

مصادر الضوء الأساسية في شاشات LED هي مصابيح LED. عندما يمر التيار الكهربائي من خلالها، فإنها تصدر ضوءًا وبالتالي ترى الألوان على الشاشة. يتم تحديد سطوع الشاشة ودقة الألوان وكفاءة الطاقة من خلال جودة وكفاءة مصابيح LED. 

وحدات LED

يتم ترتيب عدة مصابيح LED على لوحة واحدة في وحدات LED. هذه الوحدات هي شاشة LED (أو مكونات الشاشة) ويمكن تغيير حجمها وتخصيصها بناءً على حجم الشاشة المستخدمة. 

لوحات العرض

تسمى الوحدات المجمعة لوحات العرض وتحتوي على وحدات LED. وهي توفر الإطار الهيكلي والغلاف الواقي لمصابيح LED والأجهزة الإلكترونية الأخرى المرفقة بها. تحدد مواد اللوحة كيفية تصنيع الشاشة من أجل المتانة والحرارة والأغراض الجمالية. 

المواد المستخدمة في تصنيع شاشات LED

مواد أشباه الموصلات في مصابيح LED

المركبات القائمة على الجاليوم

تعتمد كيمياء LED النموذجية على مركبات الغاليوم مثل زرنيخيد الغاليوم (GaAs) ونتريد الغاليوم (GaN). باستخدام GaN، يمكن إنتاج مصابيح LED زرقاء وبيضاء، بينما يستخدم GaAs في مصابيح LED بالأشعة تحت الحمراء. كما أن لها خصائص فجوة طيفية مباشرة تتيح انبعاث ضوء فعال. 

أكسيد الإنديوم والغاليوم والزنك (IGZO)

أكسيد الإنديوم والغاليوم والزنك (IGZO) هو زجاج شبه موصل بلوري غير عضوي. يوفر حركة إلكترونية عالية عند تيار تسرب منخفض، وهو مناسب للترانزستورات الرقيقة المستخدمة في تقنيات العرض. يساعد IGZO أيضًا في تحسين دقة العرض وتقليل استهلاك الطاقة للحصول على شاشات LED أكثر كفاءة وموثوقية.

مواد الركيزة

الياقوت

تكمن تفرده في حقيقة أن الياقوت يستخدم بشكل شائع لكونه صلبًا ومستقرًا كيميائيًا. كما أنه يوفر بنية داعمة مستقرة تدعم الطبقة الفوقية. ومع ذلك، فإن موصلته الحرارية ضعيفة نوعًا ما، مما يؤثر على تبديد الحرارة في أجهزة LED. 

كربيد السيليكون (SiC)

تساعد الموصلية الحرارية الممتازة لـ SiC على تحسين تبديد الحرارة في أجهزة LED. بالإضافة إلى ذلك، فإن ثابت الشبكة للطبقة الفوقية مناسب لثابت شبكة نيتريد الغاليوم (GaN)، مما ينتج عنه جودة أعلى للطبقة.

السيليكون

يتطلب حجم الحشرات ركيزة فعالة من حيث التكلفة من هذا المستوى تستخدم على نطاق واسع في صناعة أشباه الموصلات. على الرغم من أن العيوب في الطبقة الفوقية الناتجة عن عدم تطابق الشبكة بين السيليكون و GaN يمكن أن تؤدي إلى تدهور أداء LED. 

مواد التغليف والعدسات

راتنجات الإيبوكسي

تستخدم راتنجات الإيبوكسي في الغالب في تغليف مصابيح LED بسبب قوة التصاقها الممتازة وشفافيتها العالية. فهي توفر قوة التصاق جيدة لرقاقة LED والمكونات الأخرى. 

مواد السيليكون

يتطلب تغليف مصابيح LED مواد منخفضة الإجهاد وذات مقاومة عالية للأشعة فوق البنفسجية ومقاومة للشيخوخة، وهي مواد السيليكون. تتميز راتنجات السيليكون بنفاذية ضوئية تتناسب مع شدة الإضاءة وكفاءة أجهزة LED. 

العدسات البصرية

العدسات البصرية مصنوعة من البلاستيك أو الزجاج البصري وتقوم بتركيز أو نشر الضوء. الشموع الجدارية مهمة لتنظيم توزيع الضوء وإنتاج التأثير البصري المطلوب. 

المواد الموصلة

معادن للأقطاب الكهربائية

تعتبر المواد الموصلة مهمة في تصنيع شاشات LED من أجل الأداء الكهربائي. غالبًا ما يستخدم الذهب والنحاس كأقطاب كهربائية نظرًا لموصليةهما الممتازة. يتمتع الذهب بموثوقية عالية في البيئات غير المستقرة، ولكن النحاس أكثر فعالية من حيث التكلفة. ومع ذلك، فإن النحاس يتميز بمستوى أكسدة أعلى مما يقلل من عمره في ظروف معينة. 

أكاسيد موصلة شفافة

كما أن الأكاسيد الموصلة الشفافة (TCOs) لها أهمية كبيرة. يستخدم كل من ITO و FTO على نطاق واسع بسبب شفافيتهما وموصلتهما الكهربائية. ونظرًا لأن هذه الأكاسيد الموصلة الشفافة تسمح بانبعاث الضوء والتوصيل الكهربائي في آن واحد، أصبح من الممكن استخدام أقطاب كهربائية شفافة. 

مواد الفوسفور لتحويل الألوان

فوسفور الإيتريوم والألومنيوم والجرانيت (YAG)

ومع ذلك، غالبًا ما يستخدم الفوسفور YAG في إنتاج مصابيح LED بيضاء. يتم امتصاص الضوء الأزرق من رقاقة LED ويتم إصدار ضوء أصفر. سيؤدي الضوء الأزرق المتبقي الممزوج باللون الأصفر إلى تكوين الضوء الأبيض. يمكن تغيير كمية الفوسفور YAG المستخدمة لتغيير درجة حرارة لون الضوء الأبيض. 

النقاط الكمومية

تسمى بلورات النانو شبه الموصلة التي تصدر ضوءًا عند تحفيزها بالنقاط الكمومية. وهي تستخدم في شاشات LED لتحسين دقة الألوان والسطوع. النقاط الكمومية تصدر ضوءًا أحمر وأخضر نقيًا عندما يثيرها الضوء الأزرق الصادر من شريحة LED. والنتيجة هي نطاق ألوان موسع وألوان أكثر حيوية على الشاشة. 

مواد تبديد الحرارة

مواد الواجهة الحرارية (TIMs)

يمكنك استخدام مواد الواجهة الحرارية (TIM) لربط الفجوات المجهرية بين مكونات LED ومبددات الحرارة لزيادة الموصلية الحرارية. هناك العديد من الأشكال، مثل المعاجين أو الوسادات أو الأشرطة. يؤدي اختيار TIM المناسب إلى نقل الحرارة بشكل فعال لتجنب ارتفاع درجة الحرارة وتلف شاشة LED.

مبددات الحرارة

تم تصميم المبددات الحرارية لامتصاص وتبديد حرارة مكونات LED. الألومنيوم والنحاس وبعض المواد الأخرى جيدة جدًا في التوصيل الحراري. تزيد المبددات الحرارية من مساحة سطح LED مما يساعدك على نقل الحرارة بعيدًا عن LED إلى النقطة التي تكون فيها درجة الحرارة في مستواها الأمثل للاستخدام المستمر وإطالة عمر شاشة LED. 

المواد الواقية والهيكلية

مواد التغليف

السيليكون وراتنجات الإيبوكسي هي المواد الرئيسية المستخدمة في تغليف رقائق LED. يتميز السيليكون باستقرار حراري جيد ومقاومة للرطوبة، مما يجعله مناسبًا لمصابيح LED عالية الطاقة. هناك نوع من راتنجات الإيبوكسي يتميز بقدرة جيدة على الالتصاق وبتكلفة اقتصادية، ويستخدم عادة في إضاءة LED الخارجية. 

الإسكان والإطارات

يمكنك استخدام سبائك الألومنيوم بشكل أساسي في الهيكل والإطارات نظرًا لخفة وزنها وخصائصها الفريدة. فهي توفر إطارًا ممتازًا لشاشات LED: آمنة وجميلة من الناحية الجمالية. اختيار المادة أمر بالغ الأهمية لتحقيق أقصى أداء وعمر افتراضي لشاشات LED. 

مواد البيروفسكايت

نظرًا لخصائص الإضاءة الممتازة لمواد البيروفسكايت، ستجدها مثيرة للاهتمام ومفيدة في تطوير شاشات LED. تسمح نقاء الألوان العالي وكفاءة هذه المواد باستخدامها في تقنيات العرض المتقدمة. هذه الحلول قابلة للمعالجة وتسمح لك باستخدامها بطرق إنتاج سهلة ورخيصة. جذبت مصابيح LED القائمة على البيروفسكايت (PeLEDs) انتباه الباحثين لدراسة تطبيقاتها في شاشات العرض وأجهزة الاستشعار والإضاءة. 

تسمح فجوة الطاقة القابلة للضبط في البيروفسكايت بعرض ألوان زاهية وسطوع عالٍ. وتجري حالياً أبحاث لتحسين استقرار وأداء مواد البيروفسكايت ووضعها في تطبيقات تجارية. 

المواد ثنائية الأبعاد

لقد أحدثت المواد ثنائية الأبعاد الجديدة، بما في ذلك الجرافين و TMDs، تغييرًا جذريًا في تصنيع شاشات LED. وبفضل خصائصها الفريدة، يمكن تصنيع شاشات فائقة النحافة ومرنة وفعالة. على سبيل المثال، تم تطوير شاشات LED صغيرة تعتمد على مواد ثنائية الأبعاد يمكنها تحقيق كثافة بكسل عالية وأحجام صغيرة. وبالتالي، تتيح هذه التطورات تصنيع شاشات LED خفيفة الوزن ومتينة مع أداء أفضل وتجربة مستخدم أفضل. وهذا يمثل خطوة مهمة للغاية في ابتكار الشاشات مع تغليف المواد ثنائية الأبعاد بتقنية LED.

الأسئلة الشائعة 

كيف تساهم مواد الواجهة الحرارية ومبددات الحرارة في إطالة عمر شاشات LED وزيادة كفاءتها؟

تعد معدات إدارة الحرارة (مبددات الحرارة، مواد الواجهة الحرارية (TIMs)، أنابيب الحرارة، إلخ) مهمة في شاشات LED. يمكن تحسين نقل الحرارة بواسطة مواد الواجهة الحرارية (TIMs) عن طريق ملء الفجوات المجهرية بين المكونات. غالبًا ما تعمل وصلة LED في بيئة مبدد الحرارة حيث يتم امتصاص الحرارة وتوزيعها من وصلة LED. 

كيف تختلف مصابيح MicroLED عن مصابيح LED التقليدية من حيث المواد والأداء؟

MicroLEDs هي مصابيح LED مجهرية تصدر ضوءها مباشرة، وبالتالي لا حاجة إلى إضاءة خلفية. عادةً ما يتم تصنيعها من مواد غير عضوية مثل نيتريد الغاليوم (GaN)، حيث تتمتع هذه المواد بدرجة سطوع وكفاءة أعلى من المواد العضوية المستخدمة في مصابيح LED التقليدية. وتؤدي هذه التركيبة إلى إطالة العمر الافتراضي وتقليل احتراق الشاشة.

الخاتمة

بالنسبة للمتخصصين في مجال الإلكترونيات وتكنولوجيا العرض، من المهم فهم النهج المطلوب لتصنيع شاشات LED. يلعب كل جزء دورًا في تحسين أداء الشاشة وكفاءتها واستدامتها. إذا كنت تبحث عن شاشة LED عالية الجودة، ففكر في إيفانليد. اتصل بنا الآن لأننا نقدم مجموعة واسعة من المنتجات التي تلبي احتياجاتك.