A dumanda è e pulitiche di i terminali guidanu u rapidu sviluppu di l'industria Micro LED

Micro LED A tecnulugia di visualizazione hè un guerrieru esagonale. Più di l'80% di l'infurmazioni umane sò ottenute per mezu di l'ochji, è i requisiti più elevati di l'omu per a qualità è a forma di l'imagine di visualizazione guidanu u sviluppu è l'iterazione cuntinua di a tecnulugia di visualizazione. A tecnulugia di visualizazione à culori hà sperimentatu tecnulugie di transizione cum'è CRT dapoi u so sviluppu, è hè attualmente duminata da a tecnulugia LCD è OLED. In termini di prestazioni, Micro LED cum'è a tecnulugia di visualizazione di prossima generazione, paragunatu à a pruduzzione à grande scala di a tecnulugia LCD (display à cristalli liquidi) è a tecnulugia OLED (display à diodi emettitori di luce organica), Micro LED hà un vantaghju di prestazioni assai superiore in quasi ogni dimensione tecnica: longa durata, altu cuntrastu, pò ottene alta risoluzione, risposta rapida, effettu di angulu di visualizazione più largu, culore riccu, hè cunsideratu cum'è a suluzione definitiva di a tecnulugia di visualizazione.

Prima, u costu è e prestazioni sò i mutori chì l'industria Micro LED cuntinueghja à sviluppassi.

Micro LED hè una nova tecnulugia di miniaturizazione è di matrice di LED, chì si riferisce à l'integrazione di una matrice di LED di micro-dimensione d'alta densità nantu à un chip. A tecnulugia permette l'autoilluminazione à puntu unicu miniaturizendu l'unità LED à un livellu inferiore à 50 micron, chì hè circa 100 volte più chjucu cà i LED tradiziunali è riduce u pitch di i pixel da millimetru à micron. Dunque, u Micro LED hè essenzialmente un LED di livellu micron, è u diodu emettitore di luce LED hè un dispositivu semiconduttore à statu solidu chì pò cunvertisce l'energia elettrica in luce visibile.

In termini di costu, una foglia epitassiale di zaffiro di 4 pollici, tagliata in chip LED ordinari circa 60.000, tagliata in Mini LED chips circa 600 000, chips Micro LED tagliati in più di 2,4 milioni. A listessa cialda, u numeru di Micro LED hè statu aumentatu significativamente, è u costu di un unicu chip hè più bassu, chì hè ancu una di e ragioni di u putenziale di sviluppu di Micro LED da u puntu di vista di u costu.

In termini di prestazioni, paragunatu à a tecnulugia LCD è a tecnulugia OLED chì sò state prodotte in massa, Micro LED hà vantaghji di prestazioni assai superiori in quasi ogni dimensione tecnica, cum'è una longa durata, un altu cuntrastu, una alta risoluzione, una risposta rapida, un effettu di angulu di visualizazione più largu, culori ricchi, una luminosità ultra-alta è un cunsumu energeticu più bassu. Frà questi, (1) sottile è leggeru: a dimensione di u Micro LED hè circa 1/100 di u LED tradiziunale, o circa 1/10 di a larghezza di un capellu umanu; (2) Bassu cunsumu energeticu: Micro LED usa una struttura autoluminosa di trè sub-pixel di culori primari, u prucessu di visualizazione LCD hà bisognu di utilizà a retroilluminazione per polarizà è dopu per filtrà u culore, u prucessu di visualizazione hà assai perdita di energia, paragunatu à i dui, in l'applicazione di visualizazione di Micro LED u cunsumu energeticu hè circa u 10% di u cunsumu energeticu LCD. Micro LED usa materiali inorganici per emette luce, chì hà una maggiore efficienza luminosa, è OLED usa materiali organici per emette luce, è u cunsumu energeticu luminosu di tramindui hè più bassu di quellu di OLED. Dunque, in a visualizazione di a listessa maghjina, u cunsumu energeticu di Micro LED hè più bassu di OLED, è assai più bassu di LCD; (3) Alta luminosità: u Micro LED usa materiale inorganicu di nitruro di galliu (GaN) in a parte luminosa, è a so luminosità pò teoricamente ghjunghje à 105cd/m2, assai più altu di i 3.000cd/m2 di LCD è 1.500cd/m2 di OLED, è a durata di serviziu di i materiali inorganici hè più longa; (4) Alta risoluzione: sottu à a tecnulugia di visualizazione Micro LED, ogni Micro LED hè un pixel chì pò autoilluminassi, è un unicu Micro LED hè à u livellu di micron, dunque pò ottene una risoluzione assai alta. A densità di pixel di u display Micro LED pò esse più di 1.500PPI, mentre chì u PPI di u schermu LCD è OLED hè di circa 800PPI è 400PPI.

In riassuntu, u costu è e prestazioni prumoveranu u sviluppu cuntinuu di l'industria Micro LED.

Siconda, scenarii d'applicazione Micro LED

Micro LED hè a tecnulugia di visualizazione definitiva di u futuru. Sè ùn cunsiderate micca u costu è a maturità di u prucessu, basta à fighjà i dati di prestazione è di l'indicatori di u display, Micro LED hè senza dubbitu a tecnulugia di visualizazione definitiva, tutti l'indicatori di prestazione di Micro LED sò megliu cà altre tecnulugie di visualizazione. In termini di scenarii d'applicazione, Micro LED hè adattatu per tutte e dimensioni di applicazioni di produttu. Da u puntu di vista di a fattibilità tecnica è di a fattibilità ecunomica, Micro LED serà u primu à esse applicatu à display di piccula dimensione sottu à 3 pollici è display di grande dimensione sopra à 100 pollici.
In termini di piccule dimensioni di display sottu à 3 pollici, Micro LED eroderà u mercatu OLED. Display di piccula dimensione perchè a distanza di visualizazione hè assai corta, i requisiti di effettu di visualizazione sò alti, è display di piccula dimensione hè cumunu in i terminali mobili, è hà ancu requisiti elevati per u cunsumu energeticu. Dunque, OLED hè diventatu a tecnulugia mainstream per display di piccula dimensione cù i so vantaghji di bassu cunsumu energeticu è bon effettu di visualizazione, ma a quota di mercatu di OLED in questu campu serà erosa da Micro LED in u futuru. Da una parte, Micro LED hè superiore à OLED in tutti l'indicatori di prestazioni di visualizazione cum'è l'effettu di visualizazione è u cunsumu energeticu; D’altra parte, per via di a piccula dimensione di u schermu è u picculu numeru tutale di pixel, u costu di Micro LED hè ancu relativamente cuntrollabile. Da u puntu di vista di a tecnulugia attuale, Micro LED hè statu capace di ottene a miniaturizazione di chip, ma ci sò sempre alcuni colli di buttiglia in u trasferimentu enormu, u rendimentu hè relativamente limitatu, à u mumentu, diverse cumpagnie stanu esplorendu suluzioni di miglioramentu tecnicu nantu à a basa di costi cuntrollabili.

In termini di display 3-99 pollici, Micro LED hè difficiule d'erode a quota di mercatu di LCD è OLED in pocu tempu. A causa di a distanza di visualizazione corta, u display hà esigenze più elevate per a dimensione di u chip è u pitch, mentre chì a dimensione di u schermu diventa più grande è ancu u numeru tutale di pixel diventa più grande, dunque u Micro LED applicatu à u display 3-99 pollici hà aumentatu significativamente a difficultà tecnica è u costu di u prucessu, è a maturità di a tecnulugia Micro LED in questa gamma deve esse migliorata. È u più criticu hè chì in questa zona di dimensione, sia OLED di piccula dimensione sia LCD di grande dimensione, i so vantaghji di costu sò fermamente incrollabili. In u futuru, cù a riduzione cuntinua di u costu di Micro LED è u miglioramentu cuntinuu di a tecnulugia, a differenza trà u costu è a difficultà di prucessu di Micro LED è LCD è OLED serà ulteriormente ridutta.

In termini di schermi grandi di più di 100 pollici, Micro LED hà u vantaghju. In u mercatu di i schermi di più di 100 pollici, LCD serà limitatu da u rendimentu di pruduzzione è l'efficienza di tagliu di i pannelli di grande dimensione, è OLED hè ancu difficiule da ottene una riduzione di u costu per via di u prucessu di evaporazione dopu à grande dimensione, rendimentu più bassu, dunque in u passatu, l'effettu di visualizazione hè più generale i prughjettori è i schermi LCD di splicing occupanu una pusizione dominante in u mercatu di i schermi di più di 100 pollici. Tuttavia, cù a significativa diminuzione di u costu di Micro LED, accelererà a sustituzione di i prudutti di visualizazione tradiziunali cum'è i prughjettori è u splicing LCD cù parechji vantaghji cum'è u splicing à schermu pienu, culori ricchi è alta luminosità.

Trè dimensioni di u mercatu di l'industria Micro LED

Attualmente, i chip Micro LED sò stati prudutti in scene di visualizazione cum'è occhiali è TV, ma a maiò parte di i prudutti sò sempre in a fase di cuncettu per via di restrizioni di prezzu è ùn anu ancu ottenutu una prumuzione di u mercatu à grande scala. In u futuru, cù a scuperta è a maturità graduale di a tecnulugia chjave di Micro LED, u costu di cummercializazione è industrializazione hè assai riduttu, è u rendimentu di u chip hè ulteriormente migliuratu, Micro LED si prevede di piglià a guida in l'applicazione di scenarii di visualizazione di grande è piccula dimensione. Da u puntu di vista di a spedizione, secondu i dati di previsione Omdia, influenzati da a dumanda di u mercatu di smartwatch è TV high-end, e spedizioni mundiali di display Micro LED aumenteranu da u livellu trascurabile in u 2020 à più di 16 milioni di pezzi in u 2027, è u putenziale di dumanda di u mercatu hè grande. Da a dimensione di u mercatu, secondu a previsione di Jibang Consulting, in u scenariu di applicazione di micro-display, si prevede chì in u 2026, u valore di pruduzzione di u chip di visualizazione di occhiali Micro LED AR hè altu finu à 41 milioni di dollari americani; In u scenariu di display di grande dimensione, u valore di pruduzzione di i chip di display Micro LED di grande dimensione righjungerà $ 54 milioni in u 2022, è si prevede chì aumenterà à $ 4,5 miliardi in u 2026, cù un tassu di crescita annuale cumpostu di 204%, è ci hè assai spaziu per a crescita di u mercatu.

Quartu, a dumanda di terminali è a pulitica guidanu u rapidu sviluppu di l'industria

(1) I cambiamenti in a dumanda di terminali sò i principali fattori chì guidanu u sviluppu di l'industria

Dapoi u 2009, l'industria di i chip LED hà cunnisciutu trè cicli, tutti guidati da una nova dumanda di prudutti LED. A prima tappa hè prima di u 2013, TV à schermu pianu è retroilluminazione di telefoni cellulari cum'è a principale dumanda di LED per guidà u sviluppu di l'industria LED, a seconda tappa hè 2013-2014, 2013, l'Unione Europea hà cumpletamente pruibitu luci bianche intrecciate, a dumanda di illuminazione prufessiunale LED è illuminazione di paisaghju aumenta, l'esportazioni di LED custieri aumentanu per guidà u sviluppu di l'industria LED; A terza tappa hè da u 2015 à u 2020, u rapidu sviluppu di LED à picculu passu, un gran numeru di LCD è DLP di rimpiazzamentu, largamente utilizati in centri di cummandu guvernamentali, sicurezza, cuntrollu di e malatie, affari, viaghji di notte è altri campi, cusì stimulendu u sviluppu di l'industria; A quarta tappa hè chì dopu à u 2020, a dumanda di l'industria di i display LED per display ad alta definizione è bassu cunsumu energeticu hà aumentatu gradualmente u tassu di penetrazione di Micro LED. Cum'è a tecnulugia di visualizazione definitiva, cù a riduzione di i costi è u prugressu tecnologicu, Micro LED accelererà u prucessu di industrializazione di Micro LED cù prestazioni superiori cum'è longa durata, altu cuntrastu, alta risoluzione, culori ricchi, luminosità ultra-alta è cunsumu energeticu più bassu, è si prevede chì spingerà l'industria à entre di novu in u ciclu ascendente.

(2) Un forte sustegnu da e pulitiche naziunali stimulerà u sviluppu di l'industria

Cum'è a prossima generazione di nova tecnulugia di visualizazione, Micro LED hà attiratu assai attenzione. In l'ultimi anni, u statu hà promulgatu una quantità di pulitiche di sustegnu, cum'è u "14esimu Pianu Quinquennale" in u 2021, chì dichjara chjaramente chì u semiconduttore di terza generazione hè un cuntenutu impurtante, è u prughjettu copre tecnulugie chjave cum'è i veiculi di nova energia, l'applicazioni di big data, e cumunicazioni 5G è u display Micro LED. U Ministeru di l'Industria è di e Tecnulugie di l'Informazione è altri cinque dipartimenti anu publicatu u "Pianu d'Azione per u Sviluppu di l'Integrazione di a Realtà Virtuale è di l'Applicazione Industriale (2022-2026)", chì si cuncentrerà nantu à a prumuzione di Micro LED è altri aghjurnamenti di a tecnulugia di micro display; U Ministeru di l'Industria è u Ministeru di e Finanze anu publicatu u "Pianu d'Azione per a Crescita Stabile di l'Industria di a Fabbricazione di l'Informazione Elettronica 2023-2024" hà prupostu di sviluppà vigorosamente Mini LED, Micro LED è altre tecnulugie; U Ministeru di l'Industria è di e Tecnulugie di l'Informazione è altri sette dipartimenti anu publicatu inseme l'"Opinioni d'Implementazione nantu à a Prumuzione di l'Innuvazione è di u Sviluppu Industriale Futuru", chì anu prupostu di rompe e tecnulugie di Micro LED, laser, stampa è altre tecnulugie di visualizazione è di ottene applicazioni à grande scala. A publicazione è l'implementazione di e pulitiche è regulamenti sopra citati mostranu l'attitudine pusitiva è a ferma determinazione di u guvernu cinese per sviluppà l'industria Micro LED, chì furnisce un megliu ambiente di sviluppu per u sviluppu di l'industria Micro LED. Si prevede chì Micro LED prufitterà di u sustegnu puliticu di u statu è inaugurerà un sviluppu rapidu.

Cinque, u sviluppu di l'industria Micro LED

(1) Statu di sviluppu di l'industria

U prucessu di fabricazione di Micro LED hè simile à i passi tecnichi cunvinziunali, cumprese principalmente a crescita di wafer epitaxiali LED, a pruduzzione di chip Micro LED, a pruduzzione di backplane di driver (driver TFT o driver Micro IC), un grande trasferimentu di quattru parti. Prima di tuttu, u disignu di a struttura LED hè film sottile, Micro, array, è dopu u Micro LED hè trasferitu à a scheda di circuitu utilizendu una grande quantità di tecnulugia, u substratu pò esse duru, dolce trasparente, substratu opaco; Utilizendu u prucessu di deposizione fisica per cumpletà u stratu protettivu è l'elettrodu superiore, u substratu superiore pò esse imballatu è un display Micro LED simplice pò esse cumpletatu. Tuttavia, per via di a miniaturizazione di u chip, a tecnulugia di fabricazione di Micro LED hà messu in avanti novi indicatori tecnichi è requisiti per ogni ligame di a catena industriale esistente, cumprese i bisogni di ricerca è sviluppu di tecnulugie chjave in vari campi cum'è materiali, prucessi è equipaggiamenti, è a tecnulugia di ogni ligame industriale ùn pò esse sviluppata indipindentamente, hè un sistema tecnicu assai cumplessu. Hè necessariu cooperà strettamente cù l'upstream è l'downstream di a catena industriale cum'è pannelli, chip, trasferimenti massivi è circuiti integrati di driver. Attualmente, e quattru tecnulugie chjave di epitaxia è fabricazione di chip, trasferimentu massivu, display à culori è unità di display anu ancu bisognu di esse superate.

(2) Panoramica di l'innuvazione tecnologica mundiale

Da a perspettiva di a storia di u sviluppu di Micro LED, dui prufessori di l'Università Texas Tech anu pigliatu l'iniziativa in a pruposta di u cuncettu di Micro LED in u 2000, è avà hè entratu in un periodu altu d'innuvazione tecnologica mundiale. Dapoi u 2017, l'attività d'innuvazione di a tecnulugia Micro LED hè aumentata significativamente, è hè attualmente in un periodu di crescita esplusiva. Attualmente, Micro LED hà una riserva di brevetti mundiale di più di 40.000, di i quali più di 13.000 sò brevetti validi, è a somma di u rapportu d'esame è di validità hè vicinu à l'80%, ciò chì indica chì e barriere potenziali di brevetti in questu campu sò elevate; Da a perspettiva di l'area più attiva di l'innuvazione di a tecnulugia Micro LED, l'area più attiva di l'innuvazione tecnologica hè in Cina, Stati Uniti è Corea di u Sud, è a regione di a struttura di i brevetti mostra chì u mercatu più attivu hè in Cina è Stati Uniti. Da a perspettiva di e principali entità d'innuvazione in u mondu è in Cina, l'entità d'innuvazione mundiale leader in Cina, Corea di u Sud è Stati Uniti anu più vantaghji, principalmente in l'imprese di pannelli di visualizazione è fotoelettriche. Trà e 15 imprese principali di u mondu, l'imprese cinesi rapprisentavanu più di a mità, BOE, Huaxing Optoelectronics classificata trà e prime 5 mundiali; In più di l'imprese principali di a Cina, a distribuzione di brevetti Samsung è LG di a Corea di u Sud hè à l'avanguardia mundiale. Da i risultati di distribuzione di u numeru di brevetti per tipu d'istituzioni di R&S, e start-up sò e più alte, righjunghjendu u 29%. Da a perspettiva di i tipi di brevetti, u numeru di brevetti hè distribuitu intornu à e quattru tecnulugie chjave di epitaxia è struttura di chip, trasferimentu massivu, display à culori è driver di display.

(3) U sviluppu di quattru tecnulugie chjave

Epitaxia è fabricazione di chip: U prucessu di fabricazione di Micro LED da u wafer à u chip deve passà per tappe cum'è l'epitaxia - incisione à tappe - preparazione di u stratu conduttivu - preparazione di l'elettrodu. In a direzzione di l'epitaxia è di a tecnulugia di a struttura di u chip, per i Micro LED più chjuchi, l'industria attuale hè principalmente preoccupata per l'uniformità di a lunghezza d'onda, i difetti di epitaxia bassi è i prublemi di efficienza quantica: (1) Dopu chì u chip hè miniaturizatu, ci sò esigenze elevate per a consistenza di a lunghezza d'onda di l'epitaxia è u bassu tassu di difetti, u LED tradiziunale richiede 6-12 nm, u chip Micro LED deve esse riduttu à 2 nm; (2) A dimensione di u chip diventa sempre più chjuca, è u rendimentu di i frammenti di taglio diminuisce; (3) L'efficienza di u Micro LED aumenterà cù l'aumentu di a densità di corrente, è diminuirà cù l'aumentu di a densità di corrente dopu avè righjuntu u valore di piccu. Cù a diminuzione di a dimensione di u Micro LED, l'efficienza di piccu si move versu a direzzione di l'alta densità di corrente, è l'efficienza di piccu cuntinueghja à diminuisce.

Trasferimentu grande: A causa di a differenza in u prucessu di crescita di u stratu luminosu Micro LED è u substratu di u driver, hè difficiule d'integrà a matrice di visualizazione è u dispusitivu di driver attraversu u prucessu di crescita, dunque hè necessariu trasferisce i grani Micro LED fatti à a scheda di circuitu di guida, chì hè un grande prucessu di trasferimentu. Pigliendu una TV 4K cum'è esempiu, i grani chì devenu esse trasferiti sò alti finu à 24 milioni (calculati in 4.000 x 2.000 x RGB trè culori), ancu s'ellu ci hè un trasferimentu di 10.000, deve esse ripetutu 2.400 volte, dunque u trasferimentu enormu si trova di fronte à trè prublemi maiò: (1) precisione di trasferimentu: a precisione di u muvimentu di u Micro LED à a scheda di circuitu di guida deve esse cuntrullata in ± 0,5 μm, è u dispusitivu di trasferimentu deve avè una alta precisione di allineamentu è precisione di u puntu di caduta. (2) Efficienza di trasferimentu: LED tradiziunale 2 pezzi / secondu, Micro LED richiede 20.000 pezzi / secondu; (3) Rendimentu di trasferimentu: I prudutti di visualizazione per a tolleranza à l'errore di pixel sò assai bassi, sè vo vulete creà menu di 5 pixel di u display à culori cumpleti 1920 * 1080, u rendimentu di trasferimentu deve ghjunghje à 99,9999%.

A tecnulugia di trasferimentu di grande dimensione include principalmente a forza moleculare (trasferimentu di sigillatura), l'elettrostaticu, u trasferimentu magneticu, u trasferimentu laser, l'autoassemblaggio (tecnologia di assemblaggio fluidu) è cusì. U grande trasferimentu laser pò cuntrullà a dimensione di a dimensione relativamente chjuca, hà una risposta rapida, una alta efficienza di trasferimentu è hà un altu gradu di selettività, u trasferimentu laser diventerà o diventerà a tecnulugia principale di grande trasferimentu. Attualmente, a tecnulugia è l'equipaggiamenti di grande trasferimentu domesticu avanzanu, i pruduttori di grandi laser (002008), l'intelligenza principale (300450), u laser stella Haimu è altri grandi equipaggiamenti di trasferimentu sò stati spediti cù successu è cunsegnati à i clienti, ma l'equipaggiamenti laser domestichi sò sempre assai luntani da a pruduzzione di massa à grande scala.

Display à culori cumpleti: Per ottene u monocromu cù i Micro LED hè relativamente simplice, ma per ottene u culore cumpletu hè relativamente cumplessu. I trè culori RGB devenu trasferisce i grani di trè culori rossi, verdi è blu. Cum'è indice tecnicu chjave di a tecnulugia Micro LED, a ricerca di a tecnulugia Micro LED à culori cumpleti hè diventata un puntu caldu di ricerca è una difficultà in u sviluppu di a tecnulugia Micro LED. I metudi di realizazione di a culurizazione di i Micro LED includenu principalmente u metudu LED RGB à trè culori, u metudu di u mediu luminescente UV blu LED + è u metudu di sintesi di lenti, chì anu tutti difetti currispondenti. In paragone, in termini di flussu di prucessu è materiali, u metudu di u mediu luminescente UV blu LED + hè più simplice di altri schemi, utilizendu principalmente LED blu per rimpiazzà a piastra di retroilluminazione, utilizendu film di punti quantichi o fosforu cum'è mediu luminescente per rimpiazzà i filtri RGB, per cumpletà u display à culori cumpleti.

Driver di visualizazione: U schema di cuncepimentu di driver attivu rapprisintatu da CMOS è TFT hè diventatu u principale sviluppu di a tecnulugia Micro LED. Micro LED hè un dispositivu emettitore di luce pilotatu da corrente, è a so modalità di guida hè generalmente divisa in PM (Passive Matrix) drive passive è AM (Active Matrix) drive attivu. A causa di l'azionamentu passivu: (1) ùn hè micca favurevule à a pruduzzione di grande superficia, ùn pò micca risponde à i requisiti di l'azionamentu di grande schermu; (2) Caratteristiche di l'azionamentu di scansione di colonna, faciule da pruduce luce di pixel di colonna irregulare, risultendu in una maghjina di visualizazione è risoluzione limitata; (3) U pitch di pixel si riduce gradualmente, a modalità di guida passiva di a scheda PCB tradiziunale ùn pò micca risponde à a dumanda di guida, è hà parechji svantaghji in l'applicazione di Micro LED, dunque, u schema di cuncepimentu di driver attivu rapprisintatu da CMOS è TFT diventerà un bon cumpagnu per u sviluppu di a tecnulugia Micro LED. Per esempiu, in a tecnulugia di driver CMOS, per rompe a tecnulugia di trasferimentu di ligame, l'industria attuale si concentra nantu à l'esplorazione di a tecnulugia di ligame di Micro LED è circuitu di driver CMOS.