Innovazione nell’ambito delle tecnologie dei LED video display

di Vittorio Dalerci

Nel 6° articolo abbiamo parlato del “nuovo” mondo dei LED Display (e non solo) che andrà sempre più a utilizzare le nuove tipologie di lampade LED: MiniLED e MicroLED. In particolar modo gli investimenti nella tecnologia MicroLED sono sempre più massicci perché l’obbiettivo è il mercato consumer e automotive.

Piccolo memo: qual è la differenza tra Micro LED Display e Mini LED Display? Come già scritto, la tecnologia del MicroLED richiede notevoli investimenti per risolvere alcune problematiche di semplificazione della produzione e affidabilità del prodotto finale. Quindi i tempi non sono brevissimi, ma tutto fa pensare che lì si andrà a parare.

Quindi riassumeremo qui l’attuale tendenza, purtroppo rallentata dall’attuale situazione di crisi pandemica mondiale dovuta al COVID-19.
Come già segnalato, con il MicroLED avremo nei display molte caratteristiche migliorative rispetto alle altre tecnologie (LCD, Plasma, QLED, etc.) che possono riassumersi in luminosità, contrasto, tempi di risposta, modularità, durata nel tempo e, non ultimo, risparmio energetico.

Il MicroLED, ad esempio, garantirebbe tutti i benefit dell’OLED (nero perfetto, colori realistici, indipendenza dall’angolo di visione), ma senza quelle controindicazioni che hanno molto penalizzato la diffusione di massa della tecnologia OLED, cioè i costi innanzitutto, ma anche la luminosità limitata e la tendenza a formare immagini fantasma (il cosiddetto fenomeno del burn-in).
Inoltre, rispetto agli OLED, la tecnologia dei MicroLED potrà offrire una luminosità massima fino a 30 volte superiore.

Ci soffermeremo qui solo sulle novità che possono, oltre che incuriosire, dare il segno di quanto sta rapidamente accadendo nel mondo dei MicroLED con una rapida carrellata di notizie. 

PlayNitride – Taiwan (con Tianma – China) ha mostrato in occasione della fiera Display Week 2019 tenutasi a San Jose (California) in maggio, alcuni display MicroLED trasparenti e flessibili.
PlayNitride già da tempo produce circa 1000 wafer di microLED da 6” al mese e pensa di aumentare la produzione almeno fino a 10.000 al mese.

Plessey ha firmato un accordo con Facebook per l’utilizzo dei propri MicroLED in progetti di realtà virtuale e/o aumentata (AR/VR).
Le applicazioni di realtà aumentata e realtà virtuale non sono da sottovalutare anche nel settore dell’intrattenimento, fieristico e congressuale, oltre che in quello didattico e medico.

Plessey ha già prodotto il suo primo prototipo MicroLED che riesce a contenere un FHD in un display monocromatico con LED nativi di colore verde di soli 0,26” (cioè circa 6 mm di diagonale con aspect ratio 16/9). Cioè 2.073.600 MicroLED per un display Full HD, in solo 6 mm di diagonale! Pensate quanto piccoli sono questi LED!
Plessey pensava di poterlo commercializzare completo di elettronica di controllo già nell’estate del 2020.

eLux (USA) è nata nel 2016 come spin-off dalla Sharp Labs of America, per commercializzare MicroLED prodotti col loro particolare metodo fluidic microLED technology. Ha lavorato in sordina per un po’ di anni. Nel 2017 Foxconn ha finanziato parte dello sviluppo della loro particolare tecnologia.
La tecnologia di eLux si basa su un approccio unico che sposta i microLED dal wafer al substrato di destinazione senza la necessità di un processo di prelievo e posizionamento (pick-and-place). Il processo “fluidico” utilizza microLED dispersi in liquidi e utilizza “buche” integrate nel substrato. La dispersione microLED si sviluppa sul substrato e i LED si mettono semplicemente in posizione, una sorta di processo di autoassemblaggio.

Samsung: come non parlare del colosso sudcoreano che aveva annunciato di cominciare a produrre vere TV a MicroLED già da quest’anno (2020), in partnership con Epistar e PlayNitride, entrambe di Taiwan?
Samsung sta già producendo TV microLED giganti (“The Wall”, di cui abbiamo già parlato in altri articoli) viste ad Amsterdam in occasione di ISE 2019 e ISE 2020. Questi schermi utilizzano però in realtà dei mini-LED (o “quasi microLED”) ma non esattamente dei microLED. Passando a utilizzare dei veri microLED, Samsung sarà in grado di produrre display più piccoli ma con risoluzioni molto alte, vista la miniaturizzazione dei microLED.

Attualmente il fornitore di Samsung è la cinese San’an Optoelectronics che sta sviluppando buone tecnologie microLED e mira ad diventare il secondo fornitore di microLED per Samsung.

Ma veniamo alla “realtà”. In questi tempi le uniche tecnologie LED che stanno diffondendosi realmente, direi a partire dallo scorso anno, sono quelle dei LED a passo ridotto, cioè con distanze da LED a LED sotto i 2 mm. O meglio: con distanze da pixel a pixel sotto i 2 mm. Un pixel, come sapete, è composto da tre LED, rosso verde e blu, incapsulati in un unico componente.

Sono stati definiti NPP (Narrow Pixel Pitch) o FPP (Fine Pixel Pitch), con identico significato.

In questo campo si stanno affermando due soluzioni: singoli pixel SMD piccoli, molto ravvicinati tra di loro (fino a 0,8 mm di distanza tra i pixel); pixel SMD 4-in-1, cioè quattro pixel in un’unica capsula, a forma di quadrotto molto compatto.

La tecnologia SMD con incapsulamento di tre LED in una sola cella è molto stabile e ormai di antica memoria; rappresenta quindi la soluzione costo/prestazione ancora migliore, con un’unica problematica difficile da risolvere: la delicatezza del prodotto finale soprattutto per i passi più ridotti.

La tecnologia SMD 4-in-1 è più affidabile; non c’è quasi distanza tra quadrotto e quadrotto ed è quindi molto difficile che qualche corpo estraneo si inserisca tra di essi causandone la rottura o la fuoriuscita, evento invece estremamente comune nella tecnologia precedentemente descritta.

Esiste però ora una nuova soluzione che risolve la problematica dell’affidabilità nell’utilizzo dei display con pixel LED standard SMD molto ravvicinati tra di loro: la tecnologia GOB, cioè Glue On Board.

Fasi di montaggio dei moduli LED GOB 1,5 mm.

Si tratta di “pannelli LED” formati da tanti pixel SMD molto vicini tra loro, rivestiti con materiale siliconico trasparente che li rende inattaccabili e praticamente impermeabili.

Sono già in commercio: in occasione di ISE 2020, ne ho presentato un modello che, avendo per l’appunto la sua superficie totalmente protetta, poteva montare una cornice touch infrared per renderlo un vero monitor touch 130” all-in-one! Il pixel pitch di 1,5 mm garantiva una risoluzione full HD (1920 x 1080 pixel) su una superficie di 130”. Dimenticavo: incorporava anche l’audio.

E tutti potevano toccarlo senza paura di rotture, pur essendo un pixel pitch di 1,5 mm.

Le applicazioni presenti nel computer incorporato garantivano un pieno utilizzo delle risorse internet, anche se in fiera le applicazioni più utilizzate sono state inevitabilmente quelle “game”. Vedere, ad esempio,
https://youtu.be/w-vx0FKYeW0. 

La squadra Acronn a ISE 2020.