Terminalen eskariak eta politikek Mikro LED industriaren garapen azkarra bultzatzen dute
Mikro LED Pantaila-teknologia hexagonalaren gerlaria da. Gizakiaren informazioaren % 80 baino gehiago begien bidez lortzen da, eta gizakien pantaila-irudiaren kalitateari eta formari buruzko eskakizun handiagoek pantaila-teknologiaren etengabeko garapena eta iterazioa bultzatzen dute. Koloretako pantaila-teknologiak CRT bezalako trantsizio-teknologiak izan ditu garatu zenetik, eta gaur egun LCD eta OLED teknologiak dira nagusi. Errendimenduari dagokionez, Mikro LEDa, hurrengo belaunaldiko pantaila-teknologia gisa, LCD teknologiaren (kristal likidozko pantaila) eta OLED teknologiaren (diodo organiko igorleen pantaila) ekoizpen handiarekin alderatuta, Mikro LEDak errendimendu-abantaila oso handiagoa du ia dimentsio tekniko guztietan: bizitza luzea, kontraste handia, bereizmen handia, erantzun azkarra, ikusmen-angelu efektu zabalagoa, kolore aberatsa, pantaila-teknologiaren azken irtenbidetzat hartzen da.
Lehenik eta behin, kostuak eta errendimenduak bultzatzen dute Mikro LED industria garatzen jarraitzea.
Mikro LEDa LED miniaturizazio eta matrize teknologia berri bat da, eta dentsitate handiko mikro-tamainako LED matrize bat txip batean integratzeari egiten dio erreferentzia. Teknologia honek puntu bakarreko auto-argiztapena lortzen du LED unitatea 50 mikroi baino gutxiagoko mailara miniaturizatuz, hau da, LED tradizionalak baino ~ 100 aldiz txikiagoa, eta pixelen tartea milimetrotik mikroira murrizten du. Beraz, Mikro LEDa funtsean mikroi mailako LED bat da, eta LED argi-igorle diodoa energia elektrikoa argi ikusgai bihur dezakeen egoera solidoko erdieroale gailu bat da.
Kostuari dagokionez, 4 hazbeteko zafiro epitaxial xafla bat, ohiko LED txipetan moztuta 60.000 inguru, moztuta LED txikia 600.000 txip inguru, 2,4 milioi baino gehiagotan moztutako Mikro LED txipak. Oblea berdinarekin, Mikro LED kopurua nabarmen handitu da, eta txip bakar baten kostua txikiagoa da, eta hori da, gainera, Mikro LEDen garapen potentzialaren arrazoietako bat kostuaren ikuspuntutik.
Errendimenduari dagokionez, seriean ekoitzi diren LCD teknologiarekin eta OLED teknologiarekin alderatuta, Mikro LEDek errendimendu abantaila oso hobeak ditu ia alderdi tekniko guztietan, hala nola, iraupen luzea, kontraste handia, bereizmen handia, erantzun azkarra, ikusmen angelu efektu zabalagoa, kolore aberatsa, distira ultra-handia eta energia-kontsumo txikiagoa. Horien artean, (1) mehea eta arina: Mikro LEDaren tamaina LED tradizionalaren 1/100 ingurukoa da, edo giza ile baten zabaleraren 1/10 ingurukoa; (2) Energia-kontsumo txikia: Mikro LEDek hiru kolore primarioko azpipixelen auto-argitasun egitura erabiltzen du, LCD pantaila-prozesuak atzeko argia erabili behar du polarizatzailea izateko eta gero kolore-iragazkia egiteko, pantaila-prozesuak energia-galera handia du, biekin alderatuta, Mikro LEDaren pantaila-aplikazioan energia-kontsumoa LCDaren energia-kontsumoaren % 10 ingurukoa da. Mikro LEDek material ez-organikoak erabiltzen ditu argia igortzeko, eta horrek argi-eraginkortasun handiagoa du, eta OLEDek material organikoak erabiltzen ditu argia igortzeko, eta bien argi-energia-kontsumoa OLEDena baino txikiagoa da. Beraz, irudi beraren bistaratzearekin, Mikro LEDaren energia-kontsumoa OLEDarena baino txikiagoa da, eta LCDarena baino askoz txikiagoa; (3) Distira handia: Mikro LEDak galio nitruro (GaN) material inorganikoa erabiltzen du zati argitsuan, eta bere distirak teorikoki 105cd/m2-ra irits daiteke, LCDaren 3.000cd/m2 eta OLEDaren 1.500cd/m2 baino askoz handiagoa, eta material inorganikoen bizitza erabilgarria luzeagoa da; (4) Bereizmen handia: Mikro LED pantaila-teknologiaren pean, Mikro LED bakoitza bere kabuz argitu daitekeen pixel bat da, eta Mikro LED bakarra mikra-mailan dago, beraz, bereizmen oso handia lor dezake. Mikro LED pantailaren pixel-dentsitatea 1.500PPI baino handiagoa izan daiteke, LCD eta OLED pantailen PPIa, berriz, 800PPI eta 400PPI ingurukoa den bitartean.
Laburbilduz, kostuak eta errendimenduak Mikro LED industriaren etengabeko garapena sustatuko dute.
Bigarrenik, Mikro LED aplikazio eszenarioak
Mikro LED etorkizuneko pantaila-teknologia paregabea da. Kostua eta prozesuaren heldutasuna kontuan hartzen ez badituzu, begiratu pantailaren errendimenduari eta adierazleei soilik. Zalantzarik gabe, Mikro LED da pantaila-teknologia paregabea. Mikro LEDen errendimendu-adierazle guztiak beste pantaila-teknologiak baino hobeak dira. Aplikazio-eszenatokiei dagokienez, Mikro LEDa egokia da produktuen aplikazioen tamaina guztietarako. Bideragarritasun teknikoaren eta bideragarritasun ekonomikoaren ikuspegitik, Mikro LEDa izango da 3 hazbetetik beherako pantailetan eta 100 hazbetetik gorako pantailetan aplikatuko den lehena.
3 hazbetetik beherako pantaila txikiei dagokienez, Mikro LEDak OLED merkatua higatuko du. Tamaina txikiko pantailak dira, ikusteko distantzia oso estua delako, pantaila efektuaren eskakizunak handiak direlako, eta tamaina txikiko pantailak ohikoak direlako terminal mugikorretan, eta energia kontsumoari dagokionez ere eskakizun handiak dituzte. Hori dela eta, OLED tamaina txikiko pantailetarako teknologia nagusia bihurtu da, energia kontsumo txikiaren eta pantaila efektu onaren abantailak dituelako, baina etorkizunean OLEDen merkatu kuota arlo honetan Mikro LEDak higatuko du. Alde batetik, Mikro LEDa OLED baino hobea da pantailaren errendimenduaren adierazle guztietan, hala nola pantaila efektua eta energia kontsumoa; Bestetik, pantailaren tamaina txikia eta pixel kopuru osoa txikia direla eta, Mikro LEDaren kostua ere nahiko kontrolagarria da. Gaur egungo teknologiaren ikuspuntutik, Mikro LEDak txiparen miniaturizazioa lortu ahal izan du, baina oraindik ere oztopo batzuk daude transferentzia handian, errendimendua nahiko mugatua da, eta gaur egun, hainbat enpresak hobekuntza teknikoen irtenbideak aztertzen ari dira kostu kontrolagarrietan oinarrituta.
3-99 hazbeteko pantailei dagokienez, Mikro LEDak zaila du LCD eta OLEDen merkatu-kuota denbora gutxian galtzea. Ikusteko distantzia laburra dela eta, pantailak txiparen tamaina eta tartea handiagoak dira, eta pantailaren tamaina handiagoa da, eta pixel kopuru osoa ere handiagoa. Beraz, 3-99 hazbeteko pantailetan aplikatutako Mikro LEDak prozesuaren zailtasun teknikoa eta kostua nabarmen handitu ditu, eta Mikro LED teknologiaren heldutasuna hobetu behar da tarte honetan. Eta garrantzitsuena da tamaina-eremu honetan, OLED txikia zein LCD handia izan, kostu-abantailak sendo mantentzen direla. Etorkizunean, Mikro LEDen kostua etengabe murrizten eta teknologiaren etengabeko hobekuntzarekin, Mikro LEDen eta LCD eta OLEDen kostuaren eta prozesuaren zailtasunaren arteko aldea are gehiago murriztuko da.
100 hazbete baino gehiagoko pantaila handiei dagokienez, Mikro LEDak abantaila du. 100 hazbete baino gehiagoko pantailen merkatuan, LCDak tamaina handiko panelen ekoizpen-errendimenduak eta ebaketa-eraginkortasunak mugatuko ditu, eta OLEDek kostua murriztea ere zaila du, tamaina handiko errendimendu txikiagoa izan ondoren lurruntze-prozesua dela eta. Beraz, iraganean, pantaila-efektua proiektore eta LCD splicing pantailek posizio nagusia hartzen zuten 100 hazbete baino gehiagoko pantailen merkatuan. Hala ere, Mikro LEDaren kostuaren jaitsiera nabarmenarekin, pantaila-produktu tradizionalen ordezkapena bizkortuko du, hala nola proiektoreak eta LCD splicing-a, abantaila askorekin, hala nola pantaila osoko splicing-a, kolore aberatsa eta distira handia.
Hiru mikro LED industriaren merkatuaren tamaina
Gaur egun, Mikro LED txipak betaurreko eta telebista bezalako pantaila-eszenetan ekoiztu dira, baina produktu gehienak kontzeptu-fasean daude oraindik prezio-murrizketengatik eta ez dute merkatu-sustapen handirik lortu. Etorkizunean, Mikro LEDaren teknologia gakoaren aurrerapen eta heldutasun mailakatuarekin, merkaturatze- eta industrializazio-kostua asko murriztuko da, eta txiparen etekina are gehiago hobetuko da, Mikro LEDak tamaina handiko eta tamaina txikiko pantaila-eszenarioen aplikazioan lidergoa hartuko duela espero da. Bidalketaren ikuspuntutik, Omdia-ren aurreikuspen-datuen arabera, erloju adimendunen eta goi-mailako telebistaren merkatu-eskariak eraginda, Mikro LED pantailen bidalketa globalak 2020ko maila hutsaletik 2027an 16 milioi pieza baino gehiagora igoko dira, eta merkatu-eskariaren potentziala handia da. Merkatu-tamainari dagokionez, Jibang Consulting-en aurreikuspenaren arabera, mikro-pantailen aplikazio-eszenarioan, 2026an Mikro LED AR betaurrekoen pantaila-txiparen irteera-balioa 41 milioi dolar estatubatuarreraino iristea espero da; Tamaina handiko pantailen eszenatokian, Mikro LED pantaila handiko txipen irteera-balioa 54 milioi dolarretara iritsiko da 2022an, eta 4.500 milioi dolarretara igotzea espero da 2026an, % 204ko urteko hazkunde-tasa konposatuarekin, eta merkatuaren hazkunderako tarte handia dago.
Laugarrenik, terminalen eskariak eta politikak bultzatzen dute industriaren garapen azkarra
(1) Terminalen eskariaren aldaketak dira industriaren garapena bultzatzen duten faktore nagusiak
2009az geroztik, LED txiparen industriak hiru ziklo izan ditu, guztiak LED produktuen eskaria berriak bultzatuta. Lehenengo etapa 2013 baino lehen izan zen, telebista lauak eta telefono mugikorren atzeko argiak LEDen eskaria nagusi izanik LED industriaren garapena bultzatuz; bigarren etapa 2013tik 2014ra izan zen, 2013an Europar Batasunak ehundura zuriko argiak erabat debekatu zituen, LED argiztapen profesionalaren eta paisaia-argiztapenaren eskaria handitu zen, kostaldeko LED esportazioak handitu ziren LED industriaren garapena bultzatuz; hirugarren etapa 2015etik 2020ra izan zen, LED txikien garapen azkarra, LCD eta DLP ordezko kopuru handia, gobernuaren aginte-zentroetan, segurtasunean, gaixotasunen kontrolean, negozioetan, gaueko bidaietan eta beste arlo batzuetan oso erabiliak, eta horrela industriaren garapena bultzatu zuen; laugarren etapa 2020tik aurrera, LED pantailen industriaren definizio handiko pantailen eta energia-kontsumo txikiaren eskariak mikro LEDen sartze-tasa pixkanaka handitu zuen. Pantaila-teknologiarik onena den heinean, kostuen murrizketarekin eta aurrerapen teknologikoarekin, Mikro LEDak Mikro LEDaren industrializazio-prozesua bizkortuko du, iraupen luzea, kontraste handia, bereizmen handia, kolore aberatsa, distira ultra-handia eta energia-kontsumo txikiagoa bezalako errendimendu bikainarekin, eta industria berriro goranzko zikloan sartzera bultzatuko duela espero da.
(2) Politika nazionalen laguntza sendoak bultzatuko du industriaren garapena
Hurrengo belaunaldiko pantaila-teknologia berri gisa, Mikro LEDak arreta handia erakarri du. Azken urteotan, estatuak hainbat politika lagungarri onartu ditu, hala nola 2021eko "14. Bost Urteko Plana", non argi eta garbi adierazten den hirugarren belaunaldiko erdieroalea eduki garrantzitsua dela, eta proiektuak energia berriko ibilgailuak, datu handien aplikazioak, 5G komunikazioak eta Mikro LED pantaila bezalako teknologia gakoak hartzen ditu barne. Industria eta Informazio Teknologia Ministerioak eta beste bost sailek "Errealitate Birtualaren eta industria aplikazioen Integrazioaren Garapen Ekintza Plana (2022-2026)" argitaratu zuten, Mikro LEDa eta beste mikro pantaila teknologiaren eguneratzeak sustatzera bideratuko dena; Industria Ministerioak eta Ogasun Ministerioak "Informazio Elektronikoaren Fabrikazio Industria 2023-2024 hazkunde egonkorreko ekintza Plana" argitaratu zuten, Mini LEDa, Mikro LEDa eta beste teknologia batzuk indarrez garatzea proposatuz; Industria eta Informazio Teknologia Ministerioak eta beste zazpi sailek batera "Etorkizuneko Industria Berrikuntza eta Garapena Sustatzeko Inplementazio Iritziak" argitaratu zituzten, Mikro LEDa, laserra, inprimaketa eta beste pantaila teknologiak apurtzea eta eskala handiko aplikazioak lortzea proposatuz. Goian aipatutako politika eta araudien argitalpenak eta ezarpenak Txinako gobernuaren jarrera positiboa eta Mikro LED industria garatzeko erabaki irmoa erakusten du, eta horrek garapen-ingurune hobea eskaintzen du Mikro LED industriaren garapenerako. Mikro LEDak estatuaren politika-laguntzaren onura jasoko duela eta garapen azkarra ekarriko duela espero da.
Bost, Mikro LED industriaren garapena
(1) Industriaren garapen-egoera
Mikro LED fabrikazio prozesua ohiko urrats teknikoen antzekoa da, batez ere LED epitaxial wafer hazkuntza, Mikro LED txiparen ekoizpena, kontrolatzaileen atzeko planoaren (TFT kontrolatzailea edo Mikro IC kontrolatzailea) ekoizpena eta lau zatitan banatutako transferentzia handia barne hartzen ditu. Lehenik eta behin, LED egituraren diseinua film mehea, mikro matrizea da, eta ondoren Mikro LEDa zirkuitu-plakara transferitzen da teknologia kopuru handia erabiliz, substratua gogorra, biguna eta gardena izan daiteke substratu opakoa; babes-geruza eta goiko elektrodoa osatzeko deposizio fisikoaren prozesua erabiliz, goiko substratua ontziratu eta Mikro LED pantaila sinple bat osa daiteke. Hala ere, txiparen miniaturizazioagatik, Mikro LED fabrikazio teknologiak adierazle eta eskakizun tekniko berriak aurkeztu ditu industria-kate bakoitzerako, hainbat arlotako teknologia gakoen ikerketa eta garapen beharrak barne, hala nola materialak, prozesuak eta ekipamenduak, eta industria-kate bakoitzaren teknologia ezin da modu independentean garatu, sistema tekniko oso konplexua da. Industria-katearen goiko eta behekoekin lankidetza estua izan behar da, hala nola panelak, txipak, transferentzia masiboak eta kontrolatzaile ICak. Gaur egun, epitaxia eta txiparen fabrikazioa, transferentzia masiboa, kolore osoko pantaila eta pantailaren unitatea lau teknologia nagusiak oraindik gainditu behar dira.
(2) Mundu mailako berrikuntza teknologikoaren ikuspegi orokorra
Mikro LEDaren garapen-historiaren ikuspegitik, Texas Tech Unibertsitateko bi irakaslek hartu zuten Mikro LEDaren kontzeptua proposatzeko gidaritza 2000. urtean, eta orain berrikuntza teknologiko globalaren aro goren batean sartu da. 2017az geroztik, Mikro LED teknologiaren berrikuntza-jarduera nabarmen handitu da, eta hazkunde lehergarri batean dago. Gaur egun, Mikro LEDek 40.000 patente baino gehiagoko erreserba globala du, eta horietatik 13.000 baino gehiago patente baliodunak dira, eta azterketaren eta baliozkotasun-erlazioaren batura % 80tik gertu dago, eta horrek adierazten du arlo honetako patente-hesi potentzialak handiak direla; Mikro LED teknologiaren berrikuntzaren arlo aktiboagoaren ikuspegitik, teknologiaren berrikuntzaren arlo aktiboena Txinan, Estatu Batuetan eta Hego Korean dago, eta patenteen diseinuaren eskualdeak erakusten du merkatu aktiboena Txinan eta Estatu Batuetan dagoela. Munduko eta Txinako berrikuntza-erakunde nagusien ikuspegitik, Txinako, Hego Korean eta Estatu Batuetako berrikuntza-erakunde lider globalak abantaila gehiago dituzte, batez ere pantaila-paneletan eta enpresa fotoelektrikoetan. Munduko 15 enpresa nagusien artean, Txinako enpresek erdia baino gehiago hartu zuten, BOE eta Huaxing Optoelectronics munduko 5 onenen artean sailkatu ziren; Txinako enpresa nagusiez gain, Hego Koreako Samsung eta LG patenteen banaketa munduko lehen postuan dago. I+G erakunde motaren araberako patente kopuruaren banaketa emaitzetan, startup-ak dira handienak, % 29ra iritsiz. Patente moten ikuspegitik, patente kopurua lau teknologia nagusietan banatzen da: epitaxia eta txiparen egitura, transferentzia masiboa, kolore osoko pantaila eta pantaila kontrolatzailea.
(3) Lau teknologia gakoen garapena
Epitaxia eta txiparen fabrikazioa: Mikro LEDen fabrikazio-prozesuak, obleatik txipara, hainbat urrats igaro behar ditu: epitaxia - urratsez urratseko grabatzea - eroale-geruza prestatzea - elektrodoen prestaketa. Epitaxia eta txiparen egitura teknologiaren norabidean, Mikro LED txikiagoetarako, egungo industriak batez ere uhin-luzeraren uniformetasunaz, epitaxia akats txikiaz eta eraginkortasun kuantikoaren arazoez arduratzen da: (1) Txipa miniaturizatu ondoren, epitaxia uhin-luzeraren koherentzia eta akats-tasa txikia behar dira; LED tradizionalak 6-12nm behar ditu, eta Mikro LED txipa 2nm-ra murriztu behar da; (2) Txiparen tamaina gero eta txikiagoa da, eta ebaketa-zatiaren etekina gutxitzen ari da; (3) Mikro LEDen eraginkortasuna handituko da korronte-dentsitatea handitzen den heinean, eta gutxitu egingo da gailurreko balioa lortu ondoren. Mikro LEDen tamaina gutxitzen den heinean, gailurreko eraginkortasuna korronte-dentsitate handiaren norabidean mugitzen da, eta gailurreko eraginkortasuna gutxitzen jarraitzen du.
Transferentzia handia: Mikro LED geruza argitsuaren eta kontrolatzaile substratuaren hazkuntza-prozesuan dagoen aldeagatik, zaila da pantaila-matrizea eta kontrolatzaile-gailua hazkuntza-prozesuan integratzea, beraz, sortutako Mikro LED aleak zirkuitu-plakara transferitu behar dira, eta hori transferentzia-prozesu handia da. 4K telebista bat adibidetzat hartuta, transferitu behar diren aleak 24 milioi dira (4.000 x 2.000 x RGB hiru koloretan kalkulatuta), 10.000ko transferentzia izan arren, 2.400 aldiz errepikatu behar da, beraz, transferentzia erraldoiak hiru arazo nagusi ditu: (1) transferentziaren zehaztasuna: Mikro LEDa zirkuitu-plakara mugitzeko zehaztasuna ±0,5 μm-ren barruan kontrolatu behar da, eta transferentzia-gailuak lerrokatze-zehaztasun handia eta erortze-puntuaren zehaztasuna izan behar ditu. (2) Transferentzia-eraginkortasuna: LED tradizionala 2 pieza/segundokoa da, Mikro LEDak 20.000 pieza/segundokoa behar ditu; (3) Transferentzia-errendimendua: Pixelen errore-tolerantzia oso baxua da pantaila-produktuetan; 1920*1080 kolore osoko 5 pixel baino gutxiagoko pantaila sortu nahi baduzu, transferentzia-errendimenduak % 99,9999ra iritsi behar du.
Transferentzia handiko teknologiak batez ere indar molekularra (zigilu-transferentzia), elektrostatikoa, transferentzia magnetikoa, laser transferentzia, auto-muntaketa (fluidoen muntaketa-teknologia) eta abar barne hartzen ditu. Laser transferentzia handiak tamaina nahiko txikia kontrola dezake, erantzun azkarra, transferentzia-eraginkortasun handia eta selektibitate-maila handia du, laser transferentzia edo transferentzia handiko teknologia nagusi bihurtuko da. Gaur egun, etxeko transferentzia handiko teknologiak eta ekipamenduak aurrera doaz, laser handien fabrikatzaileek (002008), adimen handiko liderrak (300450), Haimu izar laserrak eta beste transferentzia handiko ekipamendu batzuk arrakastaz bidali eta bezeroei entregatu dituzte, baina etxeko laser ekipamenduak eskala handiko ekoizpen masibotik urrun daude oraindik.
Kolore osoko pantaila: Mikro LEDekin monokromoa lortzeko nahiko erraza da, baina kolore osokoa lortzeko nahiko konplexua da, RGB hiru koloreak hiru kolore ale gorri, berde eta urdin transferitu behar baitituzte. Mikro LED teknologiaren adierazle tekniko gako gisa, Mikro LED kolore osoko teknologiaren ikerketa ikerketa-gune eta zailtasun bihurtu da Mikro LED teknologiaren garapenean. Mikro LED koloreztatzeko gauzatze-metodoen artean, batez ere RGB hiru koloreko LED metodoa, UV urdin LED + euskarri lumineszentearen metodoa eta lenteen sintesi metodoa daude, eta horiek guztiek gabeziak dituzte. Alderatuz gero, prozesu-fluxuari eta materialei dagokienez, UV urdin LED + argi-igorle euskarri metodoa beste eskemak baino sinpleagoa da, batez ere LED urdina erabiltzen baitu atzeko argiztapen-plaka ordezkatzeko, eta puntu kuantikoen filma edo fosforoa erabiltzen ditu argi-igorle euskarri gisa RGB iragazkiak ordezkatzeko, kolore osoko pantaila osatzeko.
Pantaila-kontrolatzailea: CMOS eta TFT bidez irudikatutako kontrolatzaile aktiboaren diseinu-eskema Mikro LED teknologiaren garapenaren nagusi bihurtu da. Mikro LED korronte bidezko argi-igorle gailu bat da, eta bere gidatzeko modua, oro har, PM (Matrize Pasiboa) gidatzeko modu pasiboan eta AM (Matrize Aktiboa) gidatzeko modu aktiboan banatzen da. Gidatzeko modu pasiboaren ondorioz: (1) ez da egokia azalera handiko ekoizpenerako, ezin ditu pantaila handiko gidatzeko eskakizunak bete; (2) Zutabe-eskaneatze gidatzeko ezaugarriak ditu, erraz sortzen da zutabe-pixelen argia irregularra, eta ondorioz, pantaila-irudia eta bereizmena mugatuak dira; (3) Pixelen tartea pixkanaka txikitzen ari da, PCB plaka tradizionalaren gidatzeko modu pasiboak ezin du gidatzeko eskaera ase, eta desabantaila asko ditu Mikro LEDaren aplikazioan, beraz, CMOS eta TFT bidez irudikatutako gidatzeko modu aktiboaren diseinu-eskema lagun ona izango da Mikro LED teknologiaren garapenerako. Adibidez, CMOS gidatzeko teknologian, transferentzia-lotura teknologia hausteko, egungo industriak Mikro LED eta CMOS gidatzeko zirkuituaren lotura-teknologia aztertzen du.
