Permintaan dan dasar terminal memacu perkembangan pesat industri LED Mikro

LED mikro ialah pahlawan heksagon teknologi paparan. Lebih daripada 80% maklumat manusia diperoleh melalui mata, dan keperluan manusia yang lebih tinggi untuk kualiti dan bentuk imej paparan memacu pembangunan berterusan dan lelaran teknologi paparan. Teknologi paparan warna telah mengalami teknologi peralihan seperti CRT sejak pembangunannya, dan kini didominasi oleh teknologi LCD dan OLED. Dari segi prestasi, Micro LED sebagai teknologi paparan generasi akan datang, berbanding dengan pengeluaran besar-besaran teknologi LCD (paparan kristal cecair) dan teknologi OLED (paparan diod pemancar cahaya organik), Micro LED mempunyai kelebihan prestasi yang sangat unggul dalam hampir setiap dimensi teknikal: Jangka hayat yang panjang, kontras yang tinggi, boleh mencapai resolusi tinggi, tindak balas pantas, kesan Sudut tontonan yang lebih luas, warna yang kaya, dianggap sebagai penyelesaian muktamad teknologi paparan.

Pertama, kos dan prestasi memacu industri LED Mikro terus berkembang

LED Mikro ialah teknologi pengecilan dan matriks LED baharu, yang merujuk kepada penyepaduan tatasusunan LED bersaiz mikro berketumpatan tinggi pada cip. Teknologi ini mencapai pencahayaan kendiri pemacu titik tunggal dengan mengecilkan unit LED ke tahap kurang daripada 50 mikron, iaitu ~ 100 kali lebih kecil daripada led tradisional dan mengurangkan pic piksel dari milimeter kepada mikron. Oleh itu, LED Mikro pada asasnya ialah LED tahap mikron, dan diod pemancar cahaya LED ialah peranti semikonduktor keadaan pepejal yang boleh menukar tenaga elektrik kepada cahaya yang boleh dilihat.

Dari segi kos, kepingan epitaxial nilam 4 inci, dipotong menjadi cip LED biasa kira-kira 60,000, dipotong menjadi cip LED Mini kira-kira 600,000, memotong cip LED Mikro dalam lebih daripada 2.4 juta. Wafer yang sama, bilangan LED Mikro telah meningkat dengan ketara, dan kos cip tunggal adalah lebih rendah, yang juga merupakan salah satu sebab potensi pembangunan LED Mikro dari sudut pandangan kos.

Dari segi prestasi, berbanding dengan teknologi LCD dan teknologi OLED yang telah dihasilkan secara besar-besaran, LED Mikro mempunyai kelebihan prestasi yang sangat unggul dalam hampir setiap dimensi teknikal, seperti jangka hayat, kontras tinggi, resolusi tinggi, tindak balas pantas, kesan Sudut tontonan yang lebih luas. , warna yang kaya, kecerahan ultra tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah. Antaranya, (1) nipis dan ringan: saiz LED Mikro ialah kira-kira 1/100 daripada LED tradisional, atau kira-kira 1/10 daripada lebar rambut manusia; (2) Penggunaan kuasa yang rendah: LED mikro menggunakan tiga struktur bercahaya sendiri sub-piksel warna utama, proses paparan LCD perlu menggunakan lampu latar untuk polarizer dan kemudian untuk penapis warna, proses paparan mempunyai banyak kehilangan tenaga, berbanding dengan kedua-dua , dalam aplikasi paparan penggunaan kuasa LED Mikro adalah kira-kira 10% daripada penggunaan kuasa LCD. LED Mikro menggunakan bahan bukan organik untuk memancarkan cahaya, yang mempunyai kecekapan bercahaya yang lebih tinggi, dan OLED menggunakan bahan organik untuk memancarkan cahaya, dan penggunaan kuasa bercahaya kedua-duanya lebih rendah daripada OLED. Oleh itu, dalam paparan gambar yang sama, penggunaan kuasa LED Mikro adalah lebih rendah daripada OLED, dan jauh lebih rendah daripada LCD; (3) Kecerahan tinggi: LED Mikro menggunakan bahan bukan organik galium nitrida (GaN) di bahagian bercahaya, dan kecerahannya secara teori boleh mencapai 105cd/m2, jauh lebih tinggi daripada 3,000cd/m2 LCD dan 1,500cd/m2 OLED, dan hayat perkhidmatan bahan bukan organik lebih lama; (4) Resolusi tinggi: di bawah teknologi paparan LED Mikro, setiap LED Mikro ialah piksel yang boleh menyala sendiri, dan satu LED Mikro berada pada tahap mikron, jadi ia boleh mencapai resolusi yang sangat tinggi. Ketumpatan piksel paparan LED Mikro boleh melebihi 1,500PPI, manakala PPI skrin LCD dan OLED adalah kira-kira 800PPI dan 400PPI.

Ringkasnya, kos dan prestasi akan menggalakkan pembangunan berterusan industri LED Mikro.

Kedua, senario aplikasi LED Mikro

LED mikro ialah teknologi paparan muktamad masa hadapan. Jika anda tidak mengambil kira kos dan kematangan proses, hanya lihat pada prestasi dan data penunjuk paparan, LED Mikro sudah pasti teknologi paparan muktamad, LED Mikro semua penunjuk prestasi lebih baik daripada teknologi paparan lain. Dari segi senario aplikasi, LED Mikro sesuai untuk semua saiz aplikasi produk. Dari perspektif kebolehlaksanaan teknikal dan kebolehlaksanaan ekonomi, LED Mikro akan menjadi yang pertama digunakan pada paparan saiz kecil di bawah 3 inci dan paparan saiz besar melebihi 100 inci.
Dari segi saiz paparan kecil di bawah 3 inci, LED Mikro akan menghakis pasaran OLED. Paparan saiz kecil kerana jarak tontonan sangat dekat, keperluan kesan paparan adalah tinggi, dan paparan saiz kecil adalah biasa di terminal mudah alih, dan ia juga mempunyai keperluan tinggi untuk penggunaan kuasa. Oleh itu, OLED telah menjadi teknologi arus perdana untuk paparan bersaiz kecil dengan kelebihan penggunaan kuasa yang rendah dan kesan paparan yang baik, tetapi bahagian pasaran OLED dalam bidang ini akan dihakis oleh LED Mikro pada masa hadapan. Di satu pihak, LED Mikro lebih unggul daripada OLED dalam semua penunjuk prestasi paparan seperti kesan paparan dan penggunaan kuasa; Sebaliknya, disebabkan saiz skrin yang kecil dan jumlah piksel yang kecil, kos LED Mikro juga boleh dikawal secara relatif. Dari sudut pandangan teknologi semasa, LED Mikro telah dapat mencapai pengecilan cip, tetapi masih terdapat beberapa kesesakan dalam pemindahan besar, hasil yang agak terhad, pada masa ini, pelbagai syarikat sedang meneroka penyelesaian penambahbaikan teknikal berdasarkan kawalan yang boleh dikawal. kos.

Dari segi paparan 3-99 inci, Micro LED sukar menghakis bahagian pasaran LCD dan OLED dalam masa yang singkat. Oleh kerana jarak tontonan yang dekat, paparan mempunyai keperluan yang lebih tinggi untuk saiz cip dan pic, manakala saiz skrin menjadi lebih besar dan jumlah piksel juga menjadi lebih banyak, jadi LED Mikro yang digunakan pada paparan 3-99 inci telah meningkatkan dengan ketara kesukaran teknikal dan kos proses, dan kematangan teknologi LED Mikro dalam julat ini perlu dipertingkatkan. Dan yang paling kritikal ialah kawasan saiz ini, sama ada saiz kecil OLED dan LCD saiz besar, kelebihan kosnya tidak tergoyahkan. Pada masa hadapan, dengan pengurangan berterusan kos LED Mikro dan penambahbaikan teknologi yang berterusan, jurang antara kos dan kesukaran proses LED Mikro dan LCD dan OLED akan terus dikecilkan.

Dari segi paparan besar lebih daripada 100 inci, LED Mikro mempunyai kelebihan. Dalam pasaran paparan lebih daripada 100 inci, LCD akan dihadkan oleh hasil pengeluaran dan kecekapan pemotongan panel bersaiz besar, dan OLED juga sukar untuk mencapai pengurangan kos kerana proses penyejatan selepas bersaiz besar, hasil yang lebih rendah. , jadi pada masa lalu, kesan paparan adalah projektor yang lebih umum dan skrin splicing LCD menduduki kedudukan dominan dalam pasaran paparan lebih daripada 100 inci. Walau bagaimanapun, dengan penurunan ketara dalam kos LED Mikro, ia akan mempercepatkan penggantian produk paparan tradisional seperti projektor dan penyambungan LCD dengan banyak kelebihan seperti penyambungan skrin penuh, warna yang kaya dan kecerahan yang tinggi.

Tiga saiz pasaran industri LED Mikro

Pada masa ini, cip LED Mikro telah dihasilkan dalam adegan paparan seperti cermin mata dan TVS, tetapi kebanyakan produk masih dalam peringkat konsep kerana sekatan harga dan masih belum mencapai promosi pasaran berskala besar. Pada masa hadapan, dengan kemajuan dan kematangan beransur-ansur teknologi utama LED Mikro, kos pengkomersilan dan perindustrian dikurangkan dengan banyak, dan hasil cip dipertingkatkan lagi, LED Mikro dijangka menerajui penggunaan saiz besar dan senario paparan saiz kecil. Dari sudut pandangan penghantaran, menurut data ramalan Omdia, terjejas oleh jam tangan pintar dan permintaan pasaran TV mewah, penghantaran paparan LED Mikro global akan melonjak daripada paras yang boleh diabaikan pada 2020 kepada lebih daripada 16 juta keping pada 2027, dan potensi permintaan pasaran adalah besar. Daripada saiz pasaran, menurut ramalan Jibang Consulting, dalam senario aplikasi paparan mikro, dijangka pada tahun 2026, nilai keluaran cip paparan cermin mata AR Mikro LED adalah setinggi 41 juta dolar AS; Dalam senario paparan bersaiz besar, nilai keluaran cip paparan besar LED Mikro akan mencecah $54 juta pada tahun 2022, dan dijangka meningkat kepada $4.5 bilion pada tahun 2026, dengan kadar pertumbuhan tahunan kompaun sebanyak 204%, dan terdapat banyak ruang untuk pertumbuhan pasaran.

Keempat, permintaan terminal dan dasar memacu pembangunan pesat industri

(1) Perubahan dalam permintaan terminal adalah faktor utama yang mendorong pembangunan industri

Sejak 2009, industri cip LED telah mengalami tiga kitaran, semuanya didorong oleh permintaan baharu untuk produk LED. Peringkat pertama adalah sebelum 2013, TV panel rata dan lampu latar telefon mudah alih sebagai permintaan utama untuk LED untuk memacu pembangunan industri LED, peringkat kedua ialah 2013 hingga 2014, 2013, Kesatuan Eropah sepenuhnya mengharamkan lampu tenunan putih, permintaan untuk Pencahayaan profesional LED dan pencahayaan landskap meningkat, eksport LED pantai meningkat untuk memacu pembangunan industri LED; Peringkat ketiga adalah dari 2015 hingga 2020, pembangunan pesat LED nada kecil, sejumlah besar penggantian LCD dan DLP, digunakan secara meluas di pusat arahan kerajaan, keselamatan, kawalan penyakit, perniagaan, perjalanan malam dan bidang lain, dengan itu memacu pembangunan industri; Peringkat keempat ialah selepas 2020, permintaan industri paparan LED untuk paparan definisi tinggi dan penggunaan kuasa rendah secara beransur-ansur meningkatkan kadar penembusan LED Mikro. Sebagai teknologi paparan muktamad, dengan pengurangan kos dan kemajuan teknologi, LED Mikro akan mempercepatkan proses perindustrian LED Mikro dengan prestasi unggul seperti hayat yang panjang, kontras tinggi, resolusi tinggi, warna yang kaya, kecerahan ultra tinggi dan penggunaan kuasa yang lebih rendah, dan dijangka memacu industri untuk memasuki kitaran yang semakin meningkat semula.

(2) Sokongan padu daripada dasar negara akan memacu pembangunan industri

Sebagai teknologi paparan baharu generasi akan datang, LED Mikro telah menarik banyak perhatian. Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, negeri ini telah mengisytiharkan beberapa dasar sokongan, seperti "Rancangan Lima Tahun ke-14" pada 2021, yang dengan jelas menyatakan bahawa semikonduktor generasi ketiga adalah kandungan penting, dan projek itu meliputi teknologi utama seperti teknologi baharu. kenderaan tenaga, aplikasi data besar, komunikasi 5G dan paparan LED Mikro. Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat dan lima jabatan lain mengeluarkan "Pelan Tindakan Pembangunan Penyepaduan Realiti maya dan aplikasi industri (2022-2026)", yang akan memberi tumpuan kepada mempromosikan LED Mikro dan peningkatan teknologi paparan mikro yang lain; Kementerian Perindustrian dan Kementerian Kewangan mengeluarkan "Pelan tindakan pertumbuhan stabil Industri Pembuatan Maklumat Elektronik 2023-2024" yang dicadangkan untuk membangunkan LED Mini, LED Mikro dan teknologi lain secara bersungguh-sungguh; Kementerian Perindustrian dan Teknologi Maklumat dan tujuh jabatan lain bersama-sama mengeluarkan "Pendapat Pelaksanaan Mengenai Menggalakkan Inovasi dan Pembangunan Perindustrian Masa Depan", yang mencadangkan untuk menembusi LED Mikro, laser, percetakan dan teknologi paparan lain dan mencapai aplikasi berskala besar. Pelepasan dan pelaksanaan dasar dan peraturan di atas menunjukkan sikap positif dan keazaman tegas kerajaan China untuk membangunkan industri LED Mikro, yang menyediakan persekitaran pembangunan yang lebih baik untuk pembangunan industri LED Mikro. LED mikro dijangka mendapat manfaat daripada sokongan dasar negeri dan mengantar pembangunan pesat.

Lima, pembangunan industri LED Mikro

(1) Status pembangunan industri

Proses pembuatan LED Mikro adalah serupa dengan langkah teknikal konvensional, terutamanya termasuk pertumbuhan wafer epitaxial LED, pengeluaran cip LED Mikro, pengeluaran backplane pemandu (pemacu TFT atau pemandu IC Mikro), pemindahan besar empat bahagian. Pertama sekali, reka bentuk struktur LED adalah filem nipis, Mikro, tatasusunan, dan kemudian LED Mikro dipindahkan ke papan litar menggunakan sejumlah besar teknologi, substrat boleh menjadi keras, lembut telus, substrat legap; Dengan menggunakan proses pemendapan fizikal untuk melengkapkan lapisan pelindung dan elektrod atas, substrat atas boleh dibungkus dan paparan LED Mikro yang ringkas boleh disiapkan. Walau bagaimanapun, disebabkan pengecilan cip, teknologi pembuatan LED Mikro telah mengemukakan petunjuk dan keperluan teknikal baharu bagi setiap pautan rantaian industri sedia ada, termasuk keperluan penyelidikan dan pembangunan teknologi utama dalam pelbagai bidang seperti bahan, proses dan peralatan, dan teknologi setiap pautan perindustrian tidak boleh dibangunkan secara bebas, ia adalah sistem teknikal yang sangat kompleks. Adalah perlu untuk bekerjasama rapat dengan huluan dan hiliran rantaian industri seperti panel, kerepek, pemindahan besar-besaran dan pemandu. Pada masa ini, empat teknologi utama pembuatan epitaksi & cip, pemindahan besar-besaran, paparan warna penuh dan pemacu paparan masih perlu dipecahkan.

(2) Gambaran keseluruhan inovasi teknologi global

Dari perspektif sejarah pembangunan LED Mikro, dua profesor di Texas Tech University telah menerajui dalam mencadangkan konsep LED Mikro pada tahun 2000, dan kini telah memasuki tempoh tinggi inovasi teknologi global. Sejak 2017, aktiviti inovasi teknologi LED Mikro telah meningkat dengan ketara, dan ia kini berada dalam tempoh pertumbuhan yang meletup. Pada masa ini, LED Mikro mempunyai rizab paten global lebih daripada 40,000, di mana lebih daripada 13,000 adalah paten yang sah, dan jumlah nisbah pemeriksaan dan kesahan adalah hampir 80%, menunjukkan bahawa halangan paten yang berpotensi dalam bidang ini adalah tinggi. ; Dari perspektif kawasan inovasi teknologi LED Mikro yang lebih aktif, kawasan inovasi teknologi yang lebih aktif adalah di China, Amerika Syarikat dan Korea Selatan, dan wilayah susun atur paten menunjukkan bahawa pasaran yang lebih aktif adalah di China dan Amerika. negeri. Dari perspektif entiti inovasi utama di dunia dan China, entiti inovasi terkemuka global di China, Korea Selatan dan Amerika Syarikat mempunyai lebih banyak kelebihan, terutamanya dalam panel paparan dan perusahaan fotoelektrik. Di antara 15 perusahaan teratas dunia, perusahaan China menyumbang lebih daripada separuh, BOE, Huaxing Optoelektronik berada dalam 5 teratas dunia; Sebagai tambahan kepada perusahaan terkemuka China, susun atur paten Samsung dan LG Korea Selatan berada di barisan hadapan dunia. Daripada hasil pengedaran bilangan paten mengikut jenis institusi R&D, syarikat permulaan adalah yang tertinggi iaitu mencecah 29%. Daripada perspektif jenis paten, bilangan paten diedarkan di sekitar empat teknologi utama iaitu struktur epitaksi dan cip, pemindahan besar-besaran, paparan penuh warna dan pemacu paparan.

(3) Pembangunan empat teknologi utama

Pembuatan epitaksi dan cip: Proses pembuatan LED Mikro daripada wafer ke cip perlu melalui langkah-langkah seperti epitaksi - langkah etsa - penyediaan lapisan konduktif - penyediaan elektrod. Dalam arah teknologi struktur epitaksi & cip, untuk LED Mikro yang lebih kecil, industri semasa terutamanya mengambil berat tentang keseragaman panjang gelombang, kecacatan epitaksi rendah dan isu kecekapan kuantum: (1) Selepas cip dikecilkan, terdapat keperluan yang tinggi untuk konsistensi panjang gelombang epitaksi dan kadar kecacatan yang rendah, LED tradisional memerlukan 6-12nm, cip LED Mikro diperlukan untuk dikurangkan kepada 2nm; (2) Saiz cip semakin kecil, dan hasil serpihan pemotongan semakin berkurangan; (3) Kecekapan LED Mikro akan meningkat dengan peningkatan ketumpatan arus, dan berkurangan dengan peningkatan ketumpatan arus selepas mencapai nilai puncak. Apabila saiz LED Mikro berkurangan, kecekapan puncak bergerak ke arah ketumpatan arus tinggi, dan kecekapan puncak terus berkurangan.

Pemindahan besar: Oleh kerana perbezaan dalam proses pertumbuhan lapisan bercahaya LED Mikro dan substrat pemacu, sukar untuk mengintegrasikan tatasusunan paparan dan peranti pemacu melalui proses pertumbuhan, jadi perlu untuk memindahkan bijirin LED Mikro yang dibuat ke papan litar pemacu, yang merupakan proses pemindahan yang besar. Mengambil TV 4K sebagai contoh, butiran yang perlu dipindahkan adalah setinggi 24 juta (dikira dalam 4,000 x 2,000 x RGB tiga warna), walaupun pemindahan 10,000, ia perlu diulang 2,400 kali, jadi pemindahan besar menghadapi tiga masalah utama: (1) ketepatan pemindahan: Ketepatan menggerakkan LED Mikro ke papan litar pemacu mesti dikawal dalam ±0.5μm, dan peranti pemindahan mesti mempunyai ketepatan penjajaran yang tinggi dan ketepatan titik jatuh. (2) Kecekapan pemindahan: LED tradisional 2 keping/saat, LED Mikro memerlukan 20,000 keping/saat; (3) Hasil pemindahan: Paparan produk untuk toleransi ralat piksel adalah sangat rendah, jika anda ingin mencipta kurang daripada 5 piksel paparan warna penuh 1920*1080, hasil pemindahan mesti mencapai 99.9999%.

Teknologi pemindahan besar terutamanya termasuk daya molekul (pemindahan meterai), elektrostatik, pemindahan magnet, pemindahan laser, pemasangan sendiri (teknologi pemasangan cecair) dan sebagainya. Pemindahan besar laser boleh mengawal saiz yang agak kecil, tindak balas pantas, kecekapan pemindahan yang tinggi, dan mempunyai tahap selektiviti yang tinggi, pemindahan laser atau akan menjadi teknologi arus perdana pemindahan besar. Pada masa ini, teknologi pemindahan besar domestik dan kemajuan peralatan, pengeluar laser besar (002008), perisikan terkemuka (300450), laser bintang Haimu dan peralatan pemindahan besar lain telah berjaya dihantar, dihantar kepada pelanggan, tetapi peralatan laser domestik dari besar- pengeluaran besar-besaran skala masih jauh lagi.

Paparan warna penuh: LED mikro untuk mencapai monokrom adalah agak mudah, tetapi untuk mencapai warna penuh adalah agak kompleks, RGB tiga warna perlu memindahkan merah, hijau dan biru tiga bijian warna. Sebagai indeks teknikal utama teknologi LED Mikro, penyelidikan teknologi warna penuh LED Mikro telah menjadi tumpuan penyelidikan dan kesukaran dalam pembangunan teknologi LED Mikro. Kaedah realisasi pewarnaan LED Mikro terutamanya termasuk kaedah LED tiga warna RGB, kaedah sederhana bercahaya LED + biru UV dan kaedah sintesis kanta, yang semuanya mempunyai kekurangan yang sepadan. Sebagai perbandingan, dari segi aliran proses dan bahan, kaedah medium pemancar cahaya UV biru LED+ adalah lebih mudah daripada skema lain, terutamanya menggunakan LED biru untuk menggantikan plat lampu latar, menggunakan filem titik kuantum atau fosfor sebagai medium pemancar cahaya untuk menggantikan. Penapis RGB, untuk melengkapkan paparan warna penuh.

Pemacu paparan: Skim reka bentuk pemacu aktif yang diwakili oleh CMOS dan TFT telah menjadi arus perdana pembangunan teknologi LED Mikro. LED Mikro ialah peranti pemancar cahaya dipacu semasa, dan mod pemanduannya biasanya dibahagikan kepada pemacu pasif PM(Matriks Pasif) dan pemacu aktif AM(Matriks Aktif). Kerana pemacu pasif: (1) tidak kondusif untuk pengeluaran kawasan besar, tidak dapat memenuhi keperluan pemacu skrin besar; (2) Ciri pemacu pengimbasan lajur, mudah untuk menghasilkan cahaya piksel lajur tidak sekata, menyebabkan imej paparan dan resolusi terhad; (3) Padang piksel secara beransur-ansur mengecut, mod pemacu pasif papan PCB tradisional tidak dapat memenuhi permintaan pemacu, dan mempunyai banyak kelemahan dalam penggunaan LED Mikro, oleh itu, skema reka bentuk pemacu aktif yang diwakili oleh CMOS dan TFT akan menjadi teman yang baik untuk pembangunan teknologi LED Mikro. Sebagai contoh, dalam teknologi pemacu CMOS, untuk menembusi teknologi ikatan pemindahan, industri semasa memberi tumpuan kepada penerokaan teknologi ikatan bagi litar pemacu LED Mikro dan CMOS.