صفحه نمایش COB ال ای دی چیست؟ نحوه ساخت صفحه نمایش ال ای دی چگونه است؟

تکنولوژی COB LED دیسپلی چیست و چگونه کار می‌کند؟

تعریف و اصول اساسی COB LED دیسپلی

تکنولوژی LED COB یا Chip on Board به این صورت کار می‌کند که تراشه‌های خام LED را مستقیما روی برد مدار چاپی قرار می‌دهند، به جای اینکه از تمام مراحل اضافی بسته‌بندی که معمولاً مشاهده می‌کنیم، عبور کنند. در این نمایشگرها، چندین قطعه ریز LED به یک ماده پایه‌ای با چسب رسانای خاصی چسبانده می‌شوند و سپس با لایه ضخیمی از رزین سیلیکونی پوشانده می‌شوند که مانند یک زره در برابر ضربه و عوامل جوی مقاومت می‌کند. چون همه چیز به شکل بسیار محکمی با هم ساخته می‌شود، تولیدکنندگان می‌توانند نمایشگرهایی با فاصله پیکسلی کمتر از 1 میلی‌متر ایجاد کنند، که تصاویر بسیار شارپ و دقیقی را فراهم می‌کنند و برای مکان‌هایی مانند اتاق‌های کنترل که هر جزئی اهمیت دارد، ایده‌آل هستند. طبق گزارش استانداردهای صنعتی از سال گذشته، این روش واقعاً چیزهای ممکن در تکنولوژی صفحه‌های نمایش با رزولوشن بالا را تغییر داده است.

چگونگی متمایز بودن ادغام COB از بسته‌بندی سنتی LED

فناوری COB به‌گونه‌ای متفاوت از دیودهای نوری SMD سنتی کار می‌کند که در آن هر نور کوچک جداگانه در بسته‌بندی قرار می‌گیرد و سپس به برد مداری متصل می‌شود. در روش COB، تولیدکنندگان تراشه‌های خام LED را مستقیماً روی سطح برد قرار می‌دهند و سپس تمامی قطعه را با یک لایه حفاظتی یکپارچه می‌پوشانند. این روش از وجود نقاط لحیم‌کاری بیرون‌زده و فضاهای خالی هوا بین قطعات می‌کاهد. بر اساس تحقیق منتشرشده در مطالعه نوآوری نمایشگر سال گذشته، این طراحی حدود 40 درصد از خرابی‌ها را در مقایسه با سیستم‌های استاندارد SMD کاهش داده است. یک مزیت دیگر این است که کل بسته‌بندی امکان چیدمان نزدیک‌تر پیکسل‌ها را فراهم می‌کند، بنابراین تصاویر صاف‌تر به نظر می‌رسند و اثر دانه‌داری ناخوشایندی که گاهی در نمایشگرهای ارزان‌تر دیده می‌شود، وجود ندارد.

نقش زیرلایه و طراحی مدار در عملکرد COB

عملکرد یک نمایشگر COB به شدت به مدیریت حرارتی و نحوه چیدمان مدارها بستگی دارد. برد PCB هسته‌ای فلزی با مسیرهای مسی آن، به خوبی می‌توانند گرما را زمانی که با خوشه‌های فشرده از دیودهای نوری (LED) سروکار داریم، دفع کنند. این امر به حفظ ثبات سیستم حتی در شرایطی که روشنایی بیش از 1500 نیت باشد، کمک می‌کند. طراحی بهتر مدارها همچنین باعث کاهش تداخل بین میکرو LEDهای جداگانه می‌شود، که این اجازه را می‌دهد تا نمایشگرهایی با رزولوشن 4K واقعی با گام پیکسلی کمتر از یک میلی‌متر تولید شوند. نتیجه چیست؟ دقت رنگ‌ها از هر نقطه‌ای که شخص به صفحه نگاه کند، حتی در زوایای دید بیش از 160 درجه، حفظ می‌شود. این همان دلیلی است که امروزه نمایشگرهای مبتنی بر تکنولوژی COB را از فضاهای اداری گرفته تا سیستم‌های نمایش دیجیتال در مراکز خرید می‌بینیم.

فرآیند تولید LEDهای COB: از تراشه تا ماژول کامل

مروری گام به گام بر تولید LEDهای COB

فرآیند تولید ال ای دی سی او بی شامل چند مرحله کلیدی است که با آماده‌سازی زیرلایه شروع شده، سپس به اتصال چیپ (دای باندینگ)، اتصال سیمی (وایر باندینگ)، و در نهایت پوشش‌دهی (انکپسولاسیون) انجام می‌شود. در ابتدا، سازندگان به تمیز کردن دقیق زیرلایه‌های آلومینیومی یا سرامیکی می‌پردازند و سپس لایه‌ای از چسب رسانا اعمال می‌کنند. مرحله بعدی قرارگیری خودکار چیپ‌هاست که در آن ماشین‌ها قادر به قرار دادن صدها چیپ ال ای دی بسیار کوچک در هر اینچ مربع سطح با دقت بسیار بالا در سطح میکرونی هستند. برای اتصالات الکتریکی از سیم‌های بسیار نازک طلا یا مس استفاده می‌شود. پس از آن، دو لایه در فرآیند پوشش‌دهی اعمال می‌شود: یک لایه حاوی ماده فسفر و لایه دیگر از جنس سیلیکون. این لایه‌ها با هم کار می‌کنند تا هم روشنایی و هم طول عمر محصول را افزایش دهند. این روش به‌طور کلی منجر به کاهش قابل توجهی در عیوب تولید می‌شود، حدود 32 درصد کمتر از آنچه در تکنیک‌های SMD مرسوم است، مطابق با معیارهای صنعتی اخیر از سال 2023.

اتصال چیپ (Die Bonding): قرار دادن دقیق چیپ‌های ال ای دی

دستگاه‌های قرار دادن سریع LED چیپ‌ها را با دقتی کمتر از 15 میکرون در محل قرار می‌دهند. اپوکسی هادی به صورت میکرو تزریق شده (حداقل 0/01 میکرولیتر به ازای هر چیپ) هر دی را بدون ریزش محکم می‌کند. سیستم‌های دید تلفیقی قبل از پخت، ترازبندی را تأیید کرده و انتقال حرارت بهینه و قابلیت اطمینان بلندمدت را تضمین می‌کنند.

اتصال سیمی: ایجاد اتصالات الکتریکی مطمئن

اتصال سیمی اولتراسونیک، اتصالات 25 تا 50 میکرونی مقاوم در برابر بیش از 10,000 سیکل حرارتی ایجاد می‌کند. سیم‌های طلا به دلیل 58 درصد عملکرد بهتر در حفظ یکپارچگی سیگنال در مقایسه با آلومینیوم، در کاربردهای فرکانس بالا ترجیح داده می‌شوند. این مرحله 92 درصد از خرابی‌های رایج در اتصالات الکتریکی ناشی از بسته‌بندی معمول LED را (بر اساس مطالعه 2024 از قابلیت اطمینان میکروالکترونیک) حذف می‌کند.

ضدعفونی کردن: حفاظت از آرایه و افزایش خروجی نور

فرآیند انسپولیت در دو مرحله انجام می‌شود. اولین مرحله، پوشش فسفر است که به حفظ رنگ‌های یکنواخت در سطح کمک می‌کند. سپس یک لایه گنبدی از سیلیکون در بالای آن قرار می‌گیرد که در واقع زاویه دید را تا حدود 170 درجه گسترش می‌دهد و در عین حال میزان بازتاب را تقریباً 40 درصد کاهش می‌دهد. علاوه بر این مزایای نوری، این پوشش محافظ در برابر تجمع گرد و غبار، نفوذ رطوبت و ضربه‌های فیزیکی ناشی از استفاده روزمره مقاومت خوبی دارد. سازندگان خودرو این سیستم مقاوم را برای سیستم چراغ‌های پیشرفته خودروهایشان به کار گرفته‌اند. ماژول‌های COB کارایی بسیار خوبی دارند و تقریباً 220 لومن بر وات از کارایی بهره می‌برند، و مهم‌تر از همه، این سیستم از بین بردن لکه‌های تاریکی است که معمولاً بین تراشه‌های جداگانه در روش‌های سنتی روشنایی ایجاد می‌شدند.

مزایای نمایشگرهای LED COB: روشنایی، دوام و طراحی

روشنایی، کنتراست و چگالی پیکسل بالا برای تصاویر شفاف

نمايشگرهاي COB داراي چگالي پيكسلي بسيار بالايي هستند، گاهي اوقات بيش از 150,000 پيكسل در متر مربع که اين ويژگي آنها را براي تماشاي در فاصله نزديک بدون ديدن نقاط منفرد بسيار مناسب مي‌کند. اين فناوري با حذف شکاف‌هاي ناخوشايند ميان لنزها و نصب مستقيم تراشه‌ها روي برد، کار مي‌کند. در نتيجه، اين نمايشگرها قادر به دستيابي به روشنائي در حدود 1,200 cd/m² هستند و رنگ‌هايي را نمايش مي‌دهند که بيش از 110% محدوده استاندارد NTSC را پوشش مي‌دهند. براي افرادي که در زمينه‌هايي کار مي‌کنند که هر جزئي اهميت دارد، اين موضوع بسيار مهم است. به عنوان مثال دکترهاي که در حال بررسي اشعه اشتباه هستند يا سرپرستان نمايشگاه‌هاي هنري. وقتي تصاوير بايد بسيار شارپ و واقعي باشند، استفاده از نمايشگرهاي COB در چنين محيط‌هايي کاملاً منطقي است.

مديريت حرارتي بهتر و کاهش نرخ خرابي

پیوند مستقیم بین چیپ‌های LED و برد مداری هسته‌ای مسی امکان دفع گرما را 40% بیشتر از طراحی‌های SMD فراهم می‌کند. بر اساس مطالعه 2023 AVIXA، این کارایی گرمایی میزان تخریب نوری را در طول 10,000 ساعت کارکرد به کمتر از 2% محدود می‌کند و نرخ خرابی سالانه را در محیط‌های کاری پیوسته مانند نمایشگرهای بورس به میزان 63% کاهش می‌دهد.

تجربه بصری بدون وقفه با طراحی فوق‌العاده نازک و با فاصله کمینه

با فواصل پیکسلی به اندازه 0.4 میلی‌متر و ضخامت پنل زیر 20 میلی‌متر، نمایشگرهای COB در دیوارهای تصویری تقریباً بی‌درز ایجاد می‌کنند. عدم وجود نقاط لحیم‌کاری دیده‌شونده امکان نصب در محیط‌های منحنی را در استودیوهای پخش و سایر محیط‌های با ارتعاش بالا فراهم می‌کند که در آن‌ها پنل‌های SMD سنتی دچار شکست می‌شوند.

هزینه نگهداری کمتر و طول عمر بهره‌برداری بیشتر

اجزای مدولار کمتر و بسته‌بندی هرمیتیک نیاز به نگهداری را نسبت به سیستم‌های SMD تا 70٪ کاهش می‌دهد. نمایشگرهای COB معمولاً بیش از 100000 ساعت کار می‌کنند با کاهش کمتر از 5٪ در روشنایی، و در کاربردهای سنگین مانند صفحات نمایش فرودگاهی، سه برابر مقرون‌به‌صرفه‌تر هستند.

COB در مقابل SMD LED: تفاوت‌های کلیدی در عملکرد و کاربرد

تفاوت‌های ساختاری و تولیدی بین COB و SMD

با استفاده از تکنولوژی COB، تولیدکنندگان در واقع تراشه‌های LED خام را مستقیماً روی زیرلایه‌ها از طریق تکنیک‌های اتصال دای (Die Bonding) نصب می‌کنند، که این امر منجر به چگالی بسته‌بندی تراشه‌ای می‌شود که از ۱۰ تا حتی ۱۰۰ برابر بیشتر از ماژول‌های SMD سنتی است. مزیت بزرگ این روش این است که تمامی پوشش‌های نوری جداگانه حذف می‌شوند و در عین حال انتقال حرارت از اجزا بهتر می‌شود، چون این اجزا مستقیماً روی برد مداری با هسته فلزی قرار دارند. از سوی دیگر، سیستم‌های استاندارد SMD شامل نصب LEDهایی است که قبلاً بسته‌بندی شده‌اند روی برد مداری، اما این کار فضاهای کوچک هوا بین اجزا ایجاد می‌کند که خنک‌کنندگی را به شدت کند می‌کند. این شکاف‌ها نه تنها باعث کاهش کارایی خنک‌کنندگی می‌شوند، بلکه مانع چگالی بیشتر پیکسل‌ها روی سطح نمایشگر می‌گردند، چیزی که سال‌هاست تولیدکنندگان با آن دست و پنجه نرم می‌کنند.

تحلیل مقایسه‌ای: وضوح، روشنایی و قابلیت اطمینان

با فناوری COB، تولیدکنندگان می‌توانند به فواصل پیکسلی تا P0.4 دست یابند که این امر حتی با نزدیک بودن تماشاگران به صفحه نمایش، امکان دستیابی به کیفیت واقعی 4K را فراهم می‌کند. بر اساس آزمایش‌های شتاب‌دهنده‌ی عمرگذاری که اخیرا انجام شده، ماژول‌های COB پس از 30,000 ساعت کار مداوم حدود 90 درصد از روشنایی اولیه خود را حفظ می‌کنند. این میزان در مقایسه با گزینه‌های استاندارد SMD قابل توجه است که معمولاً در شرایط مشابه آزمایشی به حدود 70 درصد روشنایی اولیه سقوط می‌کنند، بر اساس تحقیقات LED شرکت Signlite از سال گذشته. همچنین از نظر مدیریت حرارت، تصویربرداری گرمایی نشان می‌دهد که نمایشگرهای COB در حین عملکرد صنعتی معمول در حدود 45 درجه سانتی‌گراد کار می‌کنند. این دما در واقع 23 درجه سانتی‌گراد خنک‌تر از آنچه در سیستم‌های سنتی SMD مشاهده می‌شود، است. دمای کاری پایین‌تر به طور واقعی به بهبود قابلیت اطمینان کلی سیستم کمک می‌کند، که این موضوع به ویژه برای نصب‌هایی که نیاز است روزها به طور مداوم آنلاین بمانند، اهمیت زیادی دارد.

زمان مناسب برای انتخاب COB به جای SMD در کاربردهای B2B

در مکان‌هایی که هر پیکسل اهمیت دارد، مانند اتاق‌های کنترل و استودیوهای پخش، تصاویر روان نمایشگرهای COB حتی با هزینه اولیه بیشتر، منطقی به نظر می‌رسد. این صفحه‌ها معمولاً بیش از 70 هزار ساعت دوام می‌آورند قبل از اینکه نیاز به تعویض داشته باشند و همچنین تقریباً هیچ نیازی به نگهداری ندارند. این موضوع آن‌ها را برای مناطق پرکاربرد اداری یا تابلوهای بزرگ بیرونی که باید در برابر هرگونه شرایط جوی مقاومت کنند، ایده‌آل می‌کند. البته تکنولوژی SMD هنوز هم برای تابلوهای اطلاعاتی ساده در سطح شهر کاربرد دارد، اما زمانی که کیفیت تصویر و عملکرد قابل اعتماد واقعاً مهم است، بیشتر حرفه‌ای‌ها به COB روی می‌آورند. ما این موضوع را دوباره و دوباره در صنعت خود مشاهده کرده‌ایم، به خصوص زمانی که مشتریان به چیزی نیاز دارند که در لحظات حیاتی از کار نیفتد.

کاربردهای نمایشگرهای LED COB در محیط‌های تجاری با رزولوشن بالا

نمایشگرهای داخلی با گام فاصله‌ای کم برای اتاق‌های کنترل و استودیوهای پخش

با رسیدن تکنولوژی COB به فاصله پیکسلی P0.4 بسیار کوچک، این تکنولوژی به راه‌حلی ایده‌آل برای مکان‌هایی که نیاز به نمایشگرهای فوق‌العاده با وضوح بالا دارند، مانند اتاق‌های کنترل ترافیک هوایی و استودیوهای پخش تبدیل شده است. آنچه این تکنولوژی را متمایز می‌کند، ظاهر بسیار یکنواخت و بدون لکه‌های دانه‌ای صفحه از هر زاویه‌ای است که در مواقعی که فرد باید ساعت‌ها به آن خیره شود بسیار اهمیت دارد. برخی از مطالعات اخیر نشان می‌دهند که شرکت‌هایی که به این نمایشگرها منتقل شده‌اند، گزارش‌هایی از کاهش خطاها در عملیات ارائه می‌دهند، گاهی اوقات تا حدود 40 درصد در برخی شرایط خاص. این موضوع کاملاً منطقی است چون دیگر هیچ چیزی وجود ندارد که توجه چشم را منحرف کند.

فروشگاه‌ها، مراکز فرماندهی و دیوارهای تصویری شرکتی

خرده‌فروشان از نمایشگرهای COB برای ارائه‌های جذاب محصول استفاده می‌کنند و از زوایای دید 160° و نسبت کنتراست 1,000,000:1 بهره می‌برند. سالن‌های هیئت مدیره از دیوارهای تصویری فوق‌العاده نازک برای بصری‌سازی داده‌های در زمان واقعی استفاده می‌کنند، در حالی که مراکز فرمان از میزان تولید گرمای 20 تا 30 درصدی کمتری نسبت به سیستم‌های SMD بهره مند می‌شوند و این امر عملکردی پایدار و بلندمدت را تضمین می‌کند.

روند آینده: گسترش استفاده در صنعت تابلوهای دیجیتال و فضاهای هوشمند

بهبودهای اخیر در ساخت COB امکان همکاری با سیستم‌های محاسبات لبه‌ای (edge computing) را فراهم کرده است، که این امر موجب ایجاد محتوای پویا روی آن داشبوردهای هوشمند در ادارات و مکان‌های مختلف شده است. همچنین نمایشگرهای تعاملی جذاب در موزه‌ها که باعث جذبه‌کننده‌تر شدن نمایشگاه‌ها می‌شوند. اگر به آینده نزدیک نگاه کنیم، پیشرفت‌های بسیار جالبی در حال رخ دادن است. فروشگاه‌های خرده‌فروشی شروع به آزمایش با نمایشگرهای محرک با هوش مصنوعی کرده‌اند که به حرکات دست افراد واکنش نشان می‌دهند، در حالی که برخی شرکت‌ها از لایه‌های تصویری AR در جلسات آموزشی کارکنان استفاده می‌کنند. سازگاری خوب COB با شبکه‌های IoT موجود به این معنی است که این فناوری می‌تواند یکی از بلوک‌های سازنده در توسعه زیرساخت‌های هوشمند شهری در سال‌های آینده باشد. البته فقط زمان نشان خواهد داد که آیا این فناوری واقعاً موفق می‌شود یا خیر.

‫سوالات متداول‬

چیست فناوری نمایشگر LED COB؟

COB یا فناوری LED Chip on Board شامل قرار دادن تراشه‌های خام LED به طور مستقیم روی برد مدار چاپی است که مراحل سنتی بسته‌بندی را دور می‌زند.

COB LED چگونه با بسته‌بندی سنتی LED متفاوت است؟

برخلاف LEDهای SMD، تکنولوژی COB تراشه‌های خام LED را مستقیماً روی سطح برد قرار می‌دهد و این امر باعث کاهش حفره‌های هوا و بهبود آرایش پیکسلی می‌شود.

مزایای نمایشگرهای COB چیست؟

نمایشگرهای COB دارای روشنایی بالا، مدیریت حرارتی بهتر، نرخ خرابی کمتر، تصاویر بدون درز، هزینه نگهداری پایین‌تر و عمر مفید طولانی‌تری هستند.

نمایشگرهای LED COB معمولاً در کجاها استفاده می‌شوند؟

نمایشگرهای LED COB در اتاق‌های کنترل، استودیوهای پخش، کاربردهای خرده‌فروشی، محیط‌های شرکتی استفاده می‌شوند و همچنین در فضاهای هوشمند و نمایشگرهای دیجیتالی در حال گسترش هستند.

چرا در برخی کاربردها COB نسبت به SMD انتخاب می‌شود؟

COB در کاربردهای با رزولوشن بالا که نیازمند تصاویر روان و قابلیت اطمینان هستند، انتخاب می‌شود، هرچند هزینه اولیه آن بیشتر باشد.