Terminal talebi ve politikaları Mikro LED endüstrisinin hızlı gelişimini yönlendiriyor

Mikro LED, ekran teknolojisinin altıgen savaşçısıdır. İnsan bilgisinin %80'inden fazlası gözler yoluyla elde edilir ve insanın ekran görüntü kalitesi ve şekline yönelik daha yüksek gereksinimleri, ekran teknolojisinin sürekli gelişimini ve yinelenmesini yönlendirir. Renkli ekran teknolojisi, geliştirilmesinden bu yana CRT gibi geçiş teknolojilerini deneyimlemiştir ve şu anda LCD ve OLED teknolojisinin hakimiyetindedir. Performans açısından, yeni nesil ekran teknolojisi olan Micro LED, büyük ölçekli LCD teknolojisi (sıvı kristal ekran) ve OLED teknolojisi (organik ışık yayan diyot ekran) üretimi ile karşılaştırıldığında, Mikro LED, çok üstün bir performans avantajına sahiptir. hemen hemen her teknik boyutta: Uzun ömür, yüksek kontrast, yüksek çözünürlük elde edebilme, hızlı yanıt, daha geniş görüş açısı etkisi, zengin renk, ekran teknolojisinin nihai çözümü olarak kabul edilmektedir.

Birincisi, maliyet ve performans, Mikro LED endüstrisinin gelişmeye devam etmesini sağlıyor

Mikro LED, yüksek yoğunluklu mikro boyutlu LED dizisinin bir çip üzerinde entegrasyonunu ifade eden yeni bir LED minyatürleştirme ve matris teknolojisidir. Teknoloji, LED ünitesini geleneksel LED'lerden ~ 100 kat daha küçük olan ve piksel aralığını milimetreden mikrona düşüren 50 mikrondan daha düşük bir düzeye küçülterek tek nokta sürücülü kendi kendine aydınlatmayı sağlıyor. Bu nedenle, Mikro LED esasen mikron düzeyinde bir LED'dir ve LED ışık yayan diyot, elektrik enerjisini görünür ışığa dönüştürebilen katı hal yarı iletken bir cihazdır.

Maliyet açısından, 4 inçlik bir safir epitaksiyel levha, yaklaşık 60.000 adet sıradan LED çipi halinde kesilir, yaklaşık 600.000 adet Mini LED çipi halinde kesilir ve 2,4 milyondan fazla Mikro LED çipi kesilir. Aynı levhada Mikro LED sayısı önemli ölçüde artırıldı ve tek çipin maliyeti daha düşük, bu da maliyet açısından Mikro LED'in gelişme potansiyelinin nedenlerinden biri.

Performans açısından seri üretilen LCD teknolojisi ve OLED teknolojisi ile karşılaştırıldığında Mikro LED, uzun ömür, yüksek kontrast, yüksek çözünürlük, hızlı tepki, daha geniş görüş açısı etkisi gibi hemen hemen her teknik boyutta çok üstün performans avantajlarına sahiptir. , zengin renk, ultra yüksek parlaklık ve daha düşük güç tüketimi. Bunlar arasında (1) ince ve hafif: Mikro LED'in boyutu, geleneksel LED'in yaklaşık 1/100'ü veya insan saçı genişliğinin yaklaşık 1/10'u kadardır; (2) Düşük güç tüketimi: Mikro LED, üç ana renk alt piksel kendinden aydınlatmalı yapı kullanır, LCD ekran işleminin polarizöre ve ardından renk filtresine arka ışık kullanması gerekir, görüntüleme işlemi ikisine kıyasla çok fazla enerji kaybına sahiptir. Mikro LED'in ekran uygulamasındaki güç tüketimi, LCD güç tüketiminin yaklaşık %10'udur. Mikro LED, ışık yaymak için daha yüksek ışık verimliliğine sahip inorganik malzemeler kullanır ve OLED, ışık yaymak için organik malzemeler kullanır ve her ikisinin de ışık gücü tüketimi OLED'inkinden daha düşüktür. Bu nedenle aynı resmin görüntülenmesinde Mikro LED'in güç tüketimi OLED'den daha düşük, LCD'den ise çok daha düşüktür; (3) Yüksek parlaklık: Mikro LED, ışıklı kısımda galyum nitrür (GaN) inorganik malzeme kullanır ve parlaklığı teorik olarak 105cd/m2'ye ulaşabilir; bu, 3.000cd/m2 LCD ve 1.500cd/m2 OLED'den çok daha yüksektir, inorganik malzemelerin kullanım ömrü daha uzundur; (4) Yüksek çözünürlük: Mikro LED ekran teknolojisi altında, her Mikro LED, kendi kendini aydınlatabilen bir pikseldir ve tek bir Mikro LED, mikron düzeyindedir, bu nedenle çok yüksek çözünürlük elde edebilir. Mikro LED ekranın piksel yoğunluğu 1.500PPI'den fazla olabilirken, LCD ve OLED ekranın PPI'sı yaklaşık 800PPI ve 400PPI'dir.

Özetle, maliyet ve performans Mikro LED endüstrisinin sürekli gelişimini destekleyecektir.

İkincisi, Mikro LED uygulama senaryoları

Mikro LED geleceğin en üstün ekran teknolojisidir. Maliyet ve süreç olgunluğunu dikkate almıyorsanız, ekranın sadece performans ve gösterge verilerine bakın, Micro LED tartışmasız en üst düzey ekran teknolojisidir, Micro LED tüm performans göstergeleri diğer ekran teknolojilerinden daha iyidir. Uygulama senaryoları açısından Mikro LED, her boyuttaki ürün uygulamasına uygundur. Teknik fizibilite ve ekonomik fizibilite açısından Mikro LED, 3 inç'in altındaki küçük boyutlu ekranlarda ve 100 inç'in üzerindeki büyük boyutlu ekranlarda ilk kez uygulanacak.
3 inçin altındaki küçük ekran boyutları açısından Mikro LED, OLED pazarını aşındıracak. Küçük boyutlu ekran, izleme mesafesinin çok yakın olması, görüntü efekti gereksinimlerinin yüksek olması ve mobil terminallerde küçük boyutlu ekranın yaygın olması ve ayrıca güç tüketimi açısından yüksek gereksinimlere sahip olması nedeniyle küçük boyutlu ekran. Bu nedenle OLED, düşük güç tüketimi ve iyi görüntü etkisi avantajlarıyla küçük boyutlu ekranlar için ana teknoloji haline geldi, ancak OLED'in bu alandaki pazar payı gelecekte Mikro LED tarafından aşındırılacak. Bir yandan Mikro LED, ekran efekti ve güç tüketimi gibi tüm ekran performansı göstergelerinde OLED'den üstündür; Öte yandan, küçük ekran boyutu ve toplam piksel sayısının az olması nedeniyle Mikro LED'in maliyeti de nispeten kontrol edilebilir. Mevcut teknoloji bakış açısına göre, Mikro LED çip minyatürleştirmeyi başarabilmiştir, ancak büyük transferde hala bazı darboğazlar vardır, verim nispeten sınırlıdır; şu anda çeşitli şirketler kontrol edilebilirlik temelinde teknik iyileştirme çözümleri araştırmaktadır. maliyetler.

3-99 inç ekran açısından Mikro LED'in LCD ve OLED'in pazar payını kısa sürede aşındırması zor. Yakın görüş mesafesi nedeniyle ekranın çip boyutu ve aralığı açısından daha yüksek gereksinimleri vardır, ekran boyutu büyür ve toplam piksel sayısı da artar, bu nedenle 3-99 inç ekrana uygulanan Mikro LED, görüntüyü önemli ölçüde artırdı. sürecin teknik zorluğu ve maliyeti ile bu aralıktaki Mikro LED teknolojisi olgunluğunun iyileştirilmesi gerekmektedir. Ve en önemlisi, bu boyuttaki alanın, ister küçük boyutlu OLED ister büyük boyutlu LCD olsun, maliyet avantajlarının kesinlikle sarsılmaz olmasıdır. Gelecekte Mikro LED'in maliyetinin sürekli azalması ve teknolojinin sürekli gelişmesiyle birlikte Mikro LED ile LCD ve OLED'in maliyeti ve işlem zorluğu arasındaki fark daha da daralacak.

100 inçten büyük ekranlar açısından Mikro LED avantajlıdır. 100 inçten büyük ekran pazarında LCD, büyük boyutlu panellerin üretim verimi ve kesme verimliliği nedeniyle sınırlı olacak ve OLED'in büyük boyutlu, daha düşük verimden sonra buharlaşma süreci nedeniyle maliyette bir düşüş sağlaması da zor olacak. Yani geçmişte görüntü efekti daha genel projektörlerdi ve LCD ekleme ekranları 100 inçten fazla görüntü pazarında baskın bir konuma sahipti. Ancak Mikro LED'in maliyetinin önemli ölçüde azalmasıyla birlikte, tam ekran birleştirme, zengin renk ve yüksek parlaklık gibi birçok avantajla projektör ve LCD birleştirme gibi geleneksel görüntüleme ürünlerinin yerini alması hızlanacak.

Üç Mikro LED sektörü pazar büyüklüğü

Şu anda Mikro LED çipler gözlük ve TV gibi ekran sahnelerinde üretiliyor ancak çoğu ürün fiyat kısıtlamaları nedeniyle hala konsept aşamasında ve henüz büyük ölçekli pazar tanıtımını gerçekleştiremedi. Gelecekte, Mikro LED'in temel teknolojisinin atılımı ve kademeli olarak olgunlaşması ile ticarileştirme ve sanayileşme maliyeti büyük ölçüde azalacak ve çip verimi daha da artacak, Mikro LED'in büyük boyutlu uygulamalarda lider olması bekleniyor ve küçük boyutlu ekran senaryoları. Sevkiyat açısından bakıldığında, akıllı saatler ve üst düzey TV pazarı talebinden etkilenen Omdia tahmin verilerine göre, küresel Mikro LED ekran sevkiyatları 2020'deki ihmal edilebilir seviyeden 2027'de 16 milyon parçanın üzerine çıkacak ve Pazar talep potansiyeli büyüktür. Jibang Consulting'in tahminine göre pazar büyüklüğüne bakıldığında, mikro ekran uygulama senaryosunda, 2026 yılında Mikro LED AR gözlük ekran çipinin çıktı değerinin 41 milyon ABD dolarına kadar çıkması bekleniyor; Büyük boyutlu ekran senaryosunda, Mikro LED büyük ekran çiplerinin çıktı değeri 2022'de 54 milyon dolara ulaşacak ve 2026'da %204'lük bileşik yıllık büyüme oranıyla 4,5 milyar dolara yükselmesi bekleniyor. Pazarın büyümesi için yer var.

Dördüncüsü, terminal talebi ve politikası endüstrinin hızlı gelişimini yönlendiriyor

(1) Terminal talebindeki değişiklikler endüstrinin gelişimini yönlendiren ana faktörlerdir

2009'dan bu yana LED çip endüstrisi, tamamı LED ürünlerine yönelik yeni talebin yönlendirdiği üç döngü yaşadı. İlk aşama, 2013'ten önce, LED endüstrisinin gelişimini desteklemek için LED'e yönelik ana talep olarak düz panel TV ve cep telefonu arka aydınlatması, ikinci aşama ise 2013 - 2014, 2013, Avrupa Birliği beyaz dokuma ışıkları tamamen yasakladı, talep LED profesyonel aydınlatma ve peyzaj aydınlatması artıyor, kıyı LED ihracatı LED endüstrisinin gelişimini destekleyecek şekilde artıyor; Üçüncü aşama, 2015'ten 2020'ye kadar, hükümet komuta merkezlerinde, güvenlik, hastalık kontrolü, iş, gece yolculuğu ve diğer alanlarda yaygın olarak kullanılan küçük aralıklı LED'in, çok sayıda yedek LCD ve DLP'nin hızlı gelişimi, böylece sürüş endüstrinin gelişimi; Dördüncü aşama, 2020'den sonra LED ekran sektörünün yüksek çözünürlüklü ekrana ve düşük güç tüketimine olan talebinin Mikro LED'in penetrasyon oranını giderek arttırmasıdır. Maliyetlerin düşürülmesi ve teknolojik ilerleme ile en üst düzey ekran teknolojisi olan Mikro LED, uzun ömür, yüksek kontrast, yüksek çözünürlük, zengin renk, ultra yüksek parlaklık ve daha düşük güç tüketimi gibi üstün performansıyla Mikro LED'in sanayileşme sürecini hızlandıracak, sektörün yeniden yükseliş döngüsüne girmesine yol açması bekleniyor.

(2) Ulusal politikaların güçlü desteği sektörün gelişimini destekleyecektir

Yeni nesil ekran teknolojisinin yeni nesli olan Mikro LED, büyük ilgi gördü. Son yıllarda devlet, üçüncü nesil yarı iletkenin önemli bir içerik olduğunu açıkça belirten 2021'deki "14. Beş Yıllık Plan" gibi bir dizi destekleyici politika yayımladı ve proje, yeni teknolojiler gibi temel teknolojileri kapsıyor. enerji araçları, büyük veri uygulamaları, 5G iletişimleri ve Mikro LED ekran. Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı ve diğer beş daire, Mikro LED ve diğer mikro ekran teknolojisi yükseltmelerinin desteklenmesine odaklanacak olan "Sanal gerçeklik ve endüstri uygulaması Entegrasyon Geliştirme Eylem Planı (2022-2026)"nı yayınladı; Sanayi Bakanlığı ve Maliye Bakanlığı, Mini LED, Mikro LED ve diğer teknolojilerin güçlü bir şekilde geliştirilmesi; Sanayi ve Bilgi Teknolojileri Bakanlığı ve diğer yedi daire, Mikro LED, lazer, baskı ve diğer görüntü teknolojilerinde çığır açmayı ve geniş ölçekli uygulamaya ulaşmayı öneren "Gelecekteki Endüstriyel Yenilik ve Gelişimin Teşvik Edilmesine İlişkin Uygulama Görüşleri"ni ortaklaşa yayınladı. Yukarıdaki politika ve düzenlemelerin yayınlanması ve uygulanması, Çin hükümetinin Mikro LED endüstrisinin gelişimi için daha iyi bir gelişme ortamı sağlayan Mikro LED endüstrisini geliştirme konusundaki olumlu tutumunu ve kararlılığını göstermektedir. Mikro LED'in devletin politika desteğinden faydalanarak hızlı bir gelişime öncülük etmesi bekleniyor.

Beş, Mikro LED endüstrisinin gelişimi

(1) Sanayinin gelişme durumu

Mikro LED üretim süreci, temel olarak LED epitaksiyel levha büyütme, Mikro LED çip üretimi, sürücü arka paneli (TFT sürücüsü veya Mikro IC sürücüsü) üretimi, dört parçanın büyük aktarımını içeren geleneksel teknik adımlara benzer. Her şeyden önce, LED yapı tasarımı ince film, Mikro, dizidir ve ardından Mikro LED, büyük miktarda teknoloji kullanılarak devre kartına aktarılır, alt tabaka sert, yumuşak şeffaf, opak alt tabaka olabilir; Koruyucu tabakayı ve üst elektrodu tamamlamak için fiziksel biriktirme prosesi kullanılarak üst alt tabaka paketlenebilir ve basit bir Mikro LED ekran tamamlanabilir. Ancak çipin minyatürleştirilmesi nedeniyle Mikro LED üretim teknolojisi, malzeme, süreç ve teknoloji gibi çeşitli alanlardaki anahtar teknolojilerin araştırma ve geliştirme ihtiyaçları da dahil olmak üzere mevcut endüstriyel zincirin her bağlantısı için yeni teknik göstergeler ve gereksinimler ortaya koydu. ekipman ve her endüstriyel bağlantının teknolojisi bağımsız olarak geliştirilemez, çok karmaşık bir teknik sistemdir. Endüstriyel zincirin paneller, çipler, büyük transferler ve sürücü ic'leri gibi üst ve alt kısımlarıyla yakın iş birliği yapmak gerekiyor. Şu anda epitaksi ve çip üretimi, büyük aktarım, tam renkli ekran ve görüntü sürücüsü gibi dört temel teknolojinin hâlâ aşılması gerekiyor.

(2) Küresel teknolojik yeniliğe genel bakış

Mikro LED'in gelişim tarihi açısından bakıldığında, Texas Tech Üniversitesi'nden iki profesör, 2000 yılında Mikro LED konseptinin önerilmesine öncülük etti ve şimdi, küresel teknolojik inovasyonun yüksek bir dönemine girmiştir. 2017'den bu yana Mikro LED teknolojisinin inovasyon faaliyeti önemli ölçüde arttı ve şu anda patlayıcı bir büyüme döneminde. Şu anda Micro LED'in 13.000'den fazlası geçerli patent olmak üzere 40.000'den fazla küresel patent rezervi vardır ve inceleme ve geçerlilik oranının toplamı %80'e yakındır, bu da bu alandaki potansiyel patent engellerinin yüksek olduğunu göstermektedir. ; Mikro LED teknolojisi inovasyonunun daha aktif alanı açısından bakıldığında, teknoloji inovasyonunun daha aktif alanı Çin, Amerika Birleşik Devletleri ve Güney Kore'dedir ve patent düzeni bölgesi, daha aktif pazarın Çin ve Amerika'da olduğunu göstermektedir. Devletler. Dünyadaki ve Çin'deki büyük inovasyon kuruluşlarının perspektifinden bakıldığında, Çin, Güney Kore ve Amerika Birleşik Devletleri'ndeki küresel lider inovasyon kuruluşlarının, özellikle ekran paneli ve fotoelektrik işletmelerde daha fazla avantajı var. Dünyanın en büyük 15 kuruluşu arasında yarıdan fazlasını Çinli şirketler oluşturuyor; BOE ve Huaxing Optoelectronics dünyanın ilk 5'inde yer alıyor; Çin'in önde gelen kuruluşlarının yanı sıra Güney Kore'nin Samsung ve LG patent düzeni de dünyada ön sıralarda yer alıyor. Patent sayılarının Ar-Ge kurumu türlerine göre dağılım sonuçlarında, start-up'lar %29 ile en yüksek sırada yer alıyor. Patent türleri açısından bakıldığında, patentlerin sayısı dört temel teknoloji olan epitaksi ve çip yapısı, büyük aktarım, tam renkli ekran ve ekran sürücüsü etrafında dağılmıştır.

(3) Dört temel teknolojinin geliştirilmesi

Epitaksi ve çip üretimi: Plakadan çipe kadar Mikro LED üretim sürecinin epitaksi - adım aşındırma - iletken katman hazırlığı - elektrot hazırlığı gibi adımlardan geçmesi gerekir. Epitaksi ve çip yapısı teknolojisi doğrultusunda, daha küçük Mikro LED'ler için mevcut endüstri esas olarak dalga boyu bütünlüğü, düşük epitaksi kusuru ve kuantum verimliliği sorunlarıyla ilgilenmektedir: (1) Çip minyatürleştirildikten sonra, epitaksi dalga boyu tutarlılığı için yüksek gereksinimler vardır. ve düşük kusur oranı, geleneksel LED'in 6-12 nm'ye ihtiyacı vardır, Mikro LED çipinin 2 nm'ye düşürülmesi gerekir; (2) Talaş boyutu gittikçe küçülüyor ve kesme parçası verimi azalıyor; (3) Mikro LED'in verimliliği, akım yoğunluğunun artmasıyla artacak, tepe değerine ulaştıktan sonra akım yoğunluğunun artmasıyla azalacaktır. Mikro LED'in boyutu küçüldükçe tepe verimliliği yüksek akım yoğunluğu yönüne doğru hareket eder ve tepe verimliliği azalmaya devam eder.

Büyük aktarım: Mikro LED ışıklı katmanın ve sürücü alt katmanının büyüme sürecindeki farklılık nedeniyle, ekran dizisini ve sürücü cihazını büyüme süreci boyunca entegre etmek zordur, bu nedenle yapılan Mikro LED taneciklerinin aktarılması gerekir büyük bir aktarım işlemi olan sürücü devre kartına. Örnek olarak 4K TV'yi ele alırsak, aktarılması gereken gren sayısı 24 milyon kadardır (4.000 x 2.000 x RGB üç renk olarak hesaplanır), 10.000 aktarım olsa bile 2.400 kez tekrarlanması gerekir, yani büyük aktarım üç büyük sorunla karşı karşıyadır: (1) aktarım doğruluğu: Mikro LED'i sürücü devre kartına taşımanın doğruluğu ±0,5μm dahilinde kontrol edilmeli ve aktarım cihazı yüksek hizalama doğruluğuna ve düşme noktası doğruluğuna sahip olmalıdır. (2) Aktarım verimliliği: geleneksel LED 2 parça/saniye, Mikro LED 20.000 parça/saniye gerektirir; (3) Aktarım verimi: Ekran ürünlerinin piksel hata toleransı çok düşüktür, tam renkli 1920*1080 ekranın 5 pikselinden daha azını oluşturmak istiyorsanız aktarım veriminin %99,9999'a ulaşması gerekir.

Büyük transfer teknolojisi esas olarak moleküler kuvvet (mühür transferi), elektrostatik, manyetik transfer, lazer transferi, kendi kendine montaj (akışkan montaj teknolojisi) vb. içerir. Lazer büyük transfer, nispeten küçük, hızlı yanıt, yüksek transfer verimliliği boyutunu kontrol edebilir ve yüksek derecede seçiciliğe, lazer transferine sahiptir veya büyük transferin ana teknolojisi haline gelecektir. Şu anda, yerli büyük transfer teknolojisi ve ekipman ilerlemesi, büyük lazer üreticileri (002008), önde gelen istihbarat (300450), Haimu yıldız lazeri ve diğer büyük transfer ekipmanları başarıyla sevk edildi, müşterilere teslim edildi, ancak büyüklerden yerli lazer ekipmanı - ölçekli seri üretim hâlâ çok uzakta.

Tam renkli ekran: Mikro LED'in monokrom elde etmesi nispeten basittir, ancak tam rengi elde etmek nispeten karmaşıktır; RGB'nin üç renginin kırmızı, yeşil ve mavi üç renkli taneleri aktarması gerekir. Mikro LED teknolojisinin temel teknik indeksi olan Mikro LED tam renkli teknolojisi araştırması, Mikro LED teknolojisinin geliştirilmesinde bir araştırma noktası ve zorluk haline geldi. Mikro LED renklendirmenin gerçekleştirilme yöntemleri temel olarak RGB üç renkli LED yöntemini, UV mavi LED+ ışıldayan ortam yöntemini ve lens sentezi yöntemini içerir ve bunların hepsi ilgili eksikliklere sahiptir. Karşılaştırıldığında, proses akışı ve malzemeler açısından, UV mavi LED+ ışık yayan ortam yöntemi diğer şemalardan daha basittir; esas olarak arka ışık plakasını değiştirmek için mavi LED kullanır, ışık yayan ortam olarak kuantum nokta film veya fosfor kullanır. Tam renkli ekranı tamamlamak için RGB filtreleri.

Ekran sürücüsü: CMOS ve TFT tarafından temsil edilen aktif sürücü tasarım şeması, Mikro LED teknolojisi gelişiminin ana akımı haline geldi. Mikro LED, akımla çalışan ışık yayan bir cihazdır ve sürüş modu genellikle PM (Pasif Matris) pasif sürücü ve AM (Aktif Matris) aktif sürücüye bölünmüştür. Pasif sürücü nedeniyle: (1) geniş alanlı üretime elverişli değildir, geniş ekran sürücünün gereksinimlerini karşılayamaz; (2) Sütun tarama sürücüsü özellikleri, sütun piksel ışığının düzensiz üretilmesi kolaydır, bu da ekran görüntüsü ve çözünürlüğün sınırlı olmasına neden olur; (3) Piksel aralığı giderek küçülüyor, geleneksel PCB kartının pasif sürücü modu sürücü talebini karşılayamıyor ve Mikro LED uygulamasında birçok dezavantaja sahip, bu nedenle CMOS ve TFT tarafından temsil edilen aktif sürücü tasarım şeması Mikro LED teknolojisinin geliştirilmesi için iyi bir arkadaş olun. Örneğin, CMOS sürücü teknolojisinde, transfer bağlama teknolojisini aşmak için mevcut endüstri, Mikro LED ve CMOS sürücü devresinin bağlama teknolojisini keşfetmeye odaklanmaktadır.