Eftirspurn og stefnur eftir tengistöðvum knýja áfram hraða þróun ör-LED iðnaðarins

Ör-LED er sexhyrndur stríðsmaður skjátækni. Meira en 80% af upplýsingum manna berast í gegnum augun og hærri kröfur manna um myndgæði og lögun skjáa knýja áfram stöðuga þróun og endurtekningu skjátækni. Litskjátækni hefur gengið í gegnum tæknibreytingar eins og CRT frá þróun sinni og er nú ráðandi af LCD og OLED tækni. Hvað varðar afköst er Micro LED sem næsta kynslóð skjátækni, samanborið við stórfellda framleiðslu á LCD tækni (fljótandi kristalskjá) og OLED tækni (lífrænum ljósdíóðuskjá), og hefur Micro LED mjög betri afköst á nánast öllum tæknilegum sviðum: Langur endingartími, mikil birtuskil, getur náð mikilli upplausn, hraðri svörun, breiðara sjónarhorni og ríkur litur, og er talin fullkomin lausn skjátækni.

Í fyrsta lagi eru það kostnaður og afköst sem knýja áfram þróun ör-LED iðnaðarins.

Ör-LED er ný smámyndunar- og fylkistækni fyrir LED ljós, sem vísar til samþættingar ör-stórra LED fylkinga með mikilli þéttleika á flís. Tæknin nær fram sjálflýsingu með einum punkti með því að smækka LED eininguna niður í minna en 50 míkron, sem er ~ 100 sinnum minna en hefðbundnar LED ljós og minnkar pixlabilið úr millimetrum í míkron. Þess vegna er ör-LED í raun míkron LED og LED ljósdíóða er hálfleiðari í föstu formi sem getur breytt raforku í sýnilegt ljós.

Hvað varðar kostnað, þá er 4 tommu safírplata, skorin í venjulegar LED-flísar, um 60.000, skorin í Lítill LED-skjár Flísar um 600.000, ör-LED flísar eru meira en 2,4 milljónir. Fjöldi ör-LED flísanna hefur aukist verulega með sömu skífunni og kostnaður við hverja flís er lægri, sem er einnig ein af ástæðunum fyrir þróunarmöguleikum ör-LED frá kostnaðarsjónarmiði.

Hvað varðar afköst, samanborið við fjöldaframleiddar LCD-tækni og OLED-tækni, hefur Micro LED mjög yfirburða afköst á nánast öllum tæknilegum sviðum, svo sem langan líftíma, mikla birtuskil, mikla upplausn, hraðvirka svörun, breiðara sjónarhorn, ríka liti, afar mikla birtu og minni orkunotkun. Meðal þeirra eru (1) þunn og létt: stærð Micro LED er um 1/100 af hefðbundinni LED, eða um 1/10 af breidd mannshárs; (2) Lítil orkunotkun: Micro LED notar þrjá aðallit undirpixla sjálflýsandi uppbyggingu, LCD skjáferlið þarf að nota baklýsingu til að skauta og síðan litasíu, skjáferlið hefur mikið orkutap, samanborið við báðar þessar tvær, er orkunotkun Micro LED í skjáforritum um 10% af orkunotkun LCD. Micro LED notar ólífræn efni til að gefa frá sér ljós, sem hefur meiri ljósnýtni, og OLED notar lífræn efni til að gefa frá sér ljós, og ljósnotkun beggja er minni en OLED. Þess vegna er orkunotkun Micro LED lægri en OLED skjásins, og mun lægri en LCD skjásins; (3) Mikil birta: Micro LED notar ólífrænt efni úr gallíumnítríði (GaN) í lýsandi hlutanum og birta þess getur fræðilega náð 105 cd/m2, sem er mun hærra en 3.000 cd/m2 LCD skjásins og 1.500 cd/m2 OLED skjásins, og endingartími ólífrænna efna er lengri; (4) Mikil upplausn: Með Micro LED skjátækni er hver Micro LED skjár sjálflýsandi pixla og einn Micro LED skjár er á míkronstigi, þannig að hægt er að ná mjög mikilli upplausn. Pixlaþéttleiki Micro LED skjásins getur verið meira en 1.500PPI, en LCD og OLED skjár PPI er um 800PPI og 400PPI.

Í stuttu máli munu kostnaður og afköst stuðla að áframhaldandi þróun ör-LED iðnaðarins.

Í öðru lagi, notkunarsviðsmyndir af ör-LED

Micro LED er fullkomin skjátækni framtíðarinnar. Ef þú tekur ekki tillit til kostnaðar og þroska ferla, skoðaðu aðeins afköst og vísitölur skjásins. Micro LED er án efa fullkomin skjátækni. Allir afköst Micro LED eru betri en aðrar skjátækni. Hvað varðar notkunarsvið hentar Micro LED fyrir allar stærðir af vörum. Frá sjónarhóli tæknilegrar hagkvæmni og efnahagslegrar hagkvæmni verður Micro LED fyrst notað á litla skjái undir 3 tommur og stóra skjái yfir 100 tommur.
Hvað varðar litla skjástærð undir 3 tommur mun Micro LED grafa undan OLED markaðnum. Lítill skjár er mjög stuttur og kröfur um skjááhrif eru miklar. Lítill skjár er algengur í farsímum, og kröfur um orkunotkun eru miklar. Þess vegna hefur OLED orðið aðaltækni fyrir litla skjái með kosti eins og lága orkunotkun og góð skjááhrif. En markaðshlutdeild OLED á þessu sviði mun minnka vegna Micro LED í framtíðinni. Annars vegar er Micro LED betri en OLED í öllum skjáafköstum eins og skjááhrifum og orkunotkun. Hins vegar, vegna lítillar skjástærðar og lítils heildarfjölda pixla, er kostnaður við Micro LED einnig tiltölulega stjórnanlegur. Frá núverandi tæknilegu sjónarmiði hefur Micro LED tekist að ná fram smávægi flísanna, en það eru enn nokkrir flöskuhálsar í miklum flutningi og ávöxtunin er tiltölulega takmörkuð. Sem stendur eru ýmis fyrirtæki að kanna tæknilegar lausnir til að bæta kostnaðinn á grundvelli stjórnanlegs kostnaðar.

Hvað varðar 3-99 tommu skjái er erfitt að minnka markaðshlutdeild Micro LED á stuttum tíma miðað við LCD og OLED. Vegna lítillar skoðunarfjarlægðar eru kröfur um stærð og hæð flísanna hærri, en skjástærðin stækkar og heildarfjöldi pixla eykst einnig. Þess vegna hefur notkun Micro LED á 3-99 tommu skjái aukið tæknilega erfiðleika og kostnað ferlisins verulega. Þroski Micro LED tækninnar á þessu sviði þarf að bæta. Og það sem mikilvægast er, hvort sem um er að ræða litla OLED eða stóra LCD skjái, þá er kostnaðarkosturinn óhagganlegur. Í framtíðinni, með sífelldri lækkun á kostnaði Micro LED og sífelldum framförum í tækni, mun bilið á milli kostnaðar og erfiðleika Micro LED, LCD og OLED minnka enn frekar.

Hvað varðar stóra skjái sem eru stærri en 100 tommur, þá hefur Micro LED yfirburði. Á skjámarkaði sem er stærri en 100 tommur, verður LCD takmarkað af framleiðslugetu og skurðarhagkvæmni stórra skjáa, og það er einnig erfitt að ná fram kostnaðarlækkun með OLED vegna uppgufunarferlisins eftir stóra skjái, sem hefur minni framleiðslugetu, þannig að áður fyrr voru skjááhrifin algengari en skjávarpar og LCD-skjáir á skjámarkaði sem eru stærri en 100 tommur. Hins vegar, með verulegri lækkun á verði Micro LED, mun það flýta fyrir því að hefðbundnar skjávörur eins og skjávarpar og LCD-skjáir skipta út mörgum kostum, svo sem fullskjás, ríkum litum og mikilli birtu.

Stærð þriggja ör-LED iðnaðarins á markaði

Eins og er hafa ör-LED flísar verið framleiddar í skjáum eins og gleraugu og sjónvörp, en flestar vörur eru enn á hugmyndastigi vegna verðtakmarkana og hafa ekki enn náð stórfelldri markaðskynningu. Í framtíðinni, með byltingu og smám saman þroska lykiltækni ör-LED, mun kostnaður við markaðssetningu og iðnvæðingu lækka verulega og afköst flísanna aukast enn frekar. Búist er við að ör-LED taki forystuna í notkun stórra og smárra skjáa. Samkvæmt spám Omdia, sem varðar sendingar, munu alþjóðlegar sendingar ör-LED skjáa aukast úr hverfandi stigi árið 2020 í meira en 16 milljónir eininga árið 2027, samkvæmt spám Jibang Consulting. Miðað við markaðsstærðina, samkvæmt spám Jibang Consulting, er gert ráð fyrir að framleiðslugildi ör-LED AR gleraugu skjáflísa árið 2026 verði allt að 41 milljón Bandaríkjadala. Í stórum skjám mun framleiðsluvirði stórra ör-LED skjáflísanna ná 54 milljónum dala árið 2022 og er gert ráð fyrir að það hækki í 4,5 milljarða dala árið 2026, með 204% árlegum vexti, og það er mikið svigrúm fyrir markaðsvöxt.

Í fjórða lagi knýr eftirspurn og stefna frá höfnum hraða þróun iðnaðarins áfram.

(1) Breytingar á eftirspurn eftir höfnum eru helstu þættirnir sem knýja þróun iðnaðarins áfram.

Frá árinu 2009 hefur LED-flísariðnaðurinn gengið í gegnum þrjár lotur, allar knúnar áfram af nýrri eftirspurn eftir LED-vörum. Fyrsta stigið er frá 2013 til 2013 þegar baklýsing flatskjáa og farsíma er aðal eftirspurnin eftir LED-ljósum, sem hefur knúið áfram þróun LED-iðnaðarins. Annað stigið er frá 2013 til 2014, frá 2013 til 2013 þegar Evrópusambandið bannaði hvít ofin ljós alveg, eftirspurn eftir LED-ljósum í atvinnuskyni og landslagslýsingu jókst, og útflutningur á LED-ljósum við ströndina jókst, sem hefur knúið áfram þróun LED-iðnaðarins. Þriðja stigið er frá 2015 til 2020, þar sem smá LED-ljós þróast hratt og fjöldi LCD- og DLP-ljósa hefur verið notaður í stjórnstöðvum stjórnvalda, öryggisgæslu, sjúkdómavarna, viðskipta, næturferða og öðrum sviðum, sem hefur knúið áfram þróun iðnaðarins. Fjórða stigið er frá 2020 að eftirspurn LED-skjáiðnaðarins eftir háskerpuskjám og lágum orkunotkun hefur smám saman aukið útbreiðsluhlutfall Micro LED-ljósa. Sem fullkomin skjátækni, með kostnaðarlækkun og tækniframförum, mun Micro LED flýta fyrir iðnvæðingarferli Micro LED með framúrskarandi afköstum eins og langri líftíma, mikilli birtuskilum, mikilli upplausn, ríkum litum, afar mikilli birtu og minni orkunotkun, og er búist við að það muni knýja iðnaðinn inn í vaxandi hringrásina á ný.

(2) Sterkur stuðningur frá innlendum stefnumótunum mun knýja áfram þróun greinarinnar.

Sem næsta kynslóð nýrrar skjátækni hefur Micro LED vakið mikla athygli. Á undanförnum árum hefur ríkið kynnt fjölda stuðningsstefnu, svo sem „14. fimm ára áætlunina“ frá 2021, sem segir skýrt að þriðju kynslóð hálfleiðara sé mikilvægt efni og verkefnið nær yfir lykiltækni eins og nýja orkugjafa, stór gagnaforrit, 5G samskipti og Micro LED skjái. Iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneytið og fimm aðrar ráðuneyti gáfu út „Sýndarveruleika- og iðnaðarforritasamþættingarþróunaráætlun (2022-2026)“, sem mun einbeita sér að því að efla Micro LED og aðra uppfærslu á örskjátækni; Iðnaðarráðuneytið og fjármálaráðuneytið gáfu út „Símaáætlun um stöðugan vöxt rafrænna upplýsingaiðnaðar 2023-2024“ sem lagði til að þróa Mini LED, Micro LED og aðra tækni af krafti; Iðnaðar- og upplýsingatækniráðuneytið og sjö aðrar ráðuneyti gáfu sameiginlega út „Innleiðingarálit um að efla framtíðar iðnaðarnýsköpun og þróun“ sem lagði til að brjótast í gegnum Micro LED, leysigeisla, prentun og aðra skjátækni og ná stórfelldum notkunum. Birting og innleiðing ofangreindra stefnu og reglugerða sýnir jákvætt viðhorf og staðfasta ákvörðun kínversku ríkisstjórnarinnar um að þróa ör-LED iðnaðinn, sem skapar betra þróunarumhverfi fyrir þróun ör-LED iðnaðarins. Búist er við að ör-LED muni njóta góðs af stefnumótandi stuðningi ríkisins og stuðla að hraðri þróun.

Fimm, þróun ör-LED iðnaðarins

(1) Staða iðnaðarþróunar

Framleiðsluferlið fyrir ör-LED er svipað og hefðbundin tæknileg skref, aðallega með því að rækta LED-flísar með epitaxial-skífum, framleiða ör-LED-flögur, framleiða bakplötu drifsins (TFT-drif eða ör-IC-drif) og flytja stóran hluta í fjóra hluta. Fyrst og fremst er LED-uppbyggingin hönnuð með þunnfilmu, ör-fylkingu, og síðan er ör-LED flutt á rafrásarborðið með mikilli tækni. Undirlagið getur verið hart, mjúkt, gegnsætt og ógegnsætt undirlag. Með því að nota líkamlega útfellingaraðferð til að klára verndarlagið og efri rafskautið er hægt að pakka efri undirlaginu og klára einfalda ör-LED-skjá. Hins vegar, vegna smækkunar örflögunnar, hefur ör-LED-framleiðslutæknin sett fram nýjar tæknilegar vísbendingar og kröfur fyrir hvern hlekk í núverandi iðnaðarkeðju, þar á meðal rannsóknar- og þróunarþarfir lykiltækni á ýmsum sviðum eins og efnum, ferlum og búnaði. Ekki er hægt að þróa tækni hvers iðnaðarhlekks sjálfstætt, þetta er mjög flókið tæknilegt kerfi. Nauðsynlegt er að vinna náið með uppstreymis og niðurstreymis iðnaðarkeðjunnar, svo sem spjöldum, flögum, stórum flutningum og drif-IC. Eins og er þarf enn að brjóta niður fjórar lykiltækni: epitaxi og flísframleiðslu, massiver flutning, full-color skjá og skjádrif.

(2) Yfirlit yfir alþjóðlega tækninýjungar

Frá sjónarhóli þróunarsögu Micro LED tóku tveir prófessorar við Texas Tech University forystuna í að leggja til hugmyndina um Micro LED árið 2000 og hefur hún nú gengið inn í hámarkstímabil alþjóðlegrar tækninýjungar. Frá árinu 2017 hefur nýsköpunarvirkni Micro LED tækni aukist verulega og er nú í sprengilegu vaxtarskeiði. Eins og er hefur Micro LED alþjóðlegt einkaleyfaforða upp á meira en 40.000, þar af eru meira en 13.000 gild einkaleyfi, og summa prófunar- og gildishlutfallsins er nálægt 80%, sem bendir til þess að mögulegar einkaleyfahindranir á þessu sviði séu miklar. Frá sjónarhóli virkra sviða Micro LED tækninýjunga eru virkari svið tækninýjunga í Kína, Bandaríkjunum og Suður-Kóreu, og svæðið þar sem einkaleyfi eru skipulögð sýnir að virkasti markaðurinn er í Kína og Bandaríkjunum. Frá sjónarhóli helstu nýsköpunaraðila í heiminum og Kína hafa leiðandi nýsköpunaraðilar í heiminum í Kína, Suður-Kóreu og Bandaríkjunum fleiri kosti, aðallega í skjáborðs- og ljósraffyrirtækjum. Af 15 efstu fyrirtækjum heims voru kínversk fyrirtæki með meira en helming, BOE og Huaxing Optoelectronics voru í efstu 5. Auk leiðandi fyrirtækja Kína eru einkaleyfafyrirtæki Samsung og LG frá Suður-Kóreu í fararbroddi í heiminum. Miðað við dreifingu einkaleyfa eftir tegundum rannsóknar- og þróunarstofnana eru sprotafyrirtæki hæst, eða 29%. Frá sjónarhóli einkaleyfategunda skiptist fjöldi einkaleyfa eftir fjórum lykiltækni: epitaxí og flísbyggingu, massiver transfer, full-color skjá og skjárekli.

(3) Þróun fjögurra lykiltækni

Epípulagning og flísframleiðsla: Framleiðsluferlið fyrir ör-LED ljós, frá skífu til flísar, þarf að fara í gegnum skref eins og epípulagningu - skrefetsun - undirbúning leiðandi lags - undirbúning rafskauts. Hvað varðar epípulagningu og flísarbyggingartækni, fyrir minni ör-LED ljós, hefur núverandi iðnaður aðallega áhyggjur af bylgjulengdarsamræmi, litlum epípulagningagöllum og skammtafræðilegri skilvirkni: (1) Eftir að flísin er smækkuð eru miklar kröfur um samræmi í epípulagningabylgjulengd og lágt gallahlutfall, hefðbundin LED ljós þurfa 6-12nm, ör-LED flís þarf að minnka í 2nm; (2) Stærð flísarinnar er að minnka og minnka og skurðarbrotaframleiðslan er að minnka; (3) Skilvirkni ör-LED ljósa eykst með aukinni straumþéttleika og minnkar með aukinni straumþéttleika eftir að hámarksgildi er náð. Þegar stærð ör-LED ljósa minnkar færist hámarksskilvirknin í átt að mikilli straumþéttleika og hámarksskilvirknin heldur áfram að minnka.

Mikil flutningur: Vegna mismunar á vaxtarferli ljóslags Micro LED og undirlags drifsins er erfitt að samþætta skjáfylkinguna og drifbúnaðinn í gegnum vaxtarferlið, þannig að það er nauðsynlegt að flytja myndaða Micro LED agnir yfir á drifrásarborðið, sem er stór flutningsferli. Ef við tökum 4K sjónvarp sem dæmi, þá þarf að flytja agnir allt að 24 milljónir (reiknað í 4.000 x 2.000 x RGB þremur litum), jafnvel þótt flutningurinn sé 10.000 þarf að endurtaka hann 2.400 sinnum, þannig að stór flutningur stendur frammi fyrir þremur meginvandamálum: (1) nákvæmni flutnings: Nákvæmni flutnings Micro LED á drifrásarborðið verður að vera stjórnað innan ±0,5 μm, og flutningsbúnaðurinn verður að hafa mikla nákvæmni í röðun og dropapunkti. (2) Flutningshagkvæmni: hefðbundin LED 2 stykki/sekúndu, Micro LED þarf 20.000 stykki/sekúndu; (3) Flutningsafköst: Skjávörur hafa mjög lágt þol fyrir pixlavillur. Ef þú vilt búa til færri en 5 pixla í fullum lit 1920 * 1080 skjá, verður flutningsafköstin að ná 99,9999%.

Stórflutningstækni felur aðallega í sér sameindaafl (þéttiflutning), rafstöðuflutning, segulflutning, leysiflutning, sjálfsamsetningu (vökvasamsetningartækni) og svo framvegis. Stórflutningur með leysigeislum getur stjórnað stærð með tiltölulega litlum viðbrögðum, mikilli skilvirkni og mikilli sértækni. Leysiflutningur mun líklega verða aðalstraumstækni fyrir stórflutninga. Eins og er, þróast innlend stórflutningstækni og búnaður, og framleiðendur stórra leysigeisla (002008), leiðandi upplýsingaöflunar (300450), Haimu stjörnuleysigeisla og annarra stórra flutningsbúnaða hafa verið fluttir með góðum árangri til viðskiptavina, en stórframleiðsla innanlands á leysigeislabúnaðar er enn langt í land með að framleiða stórfellda leysigeislabúnað.

Fulllitaskjár: Það er tiltölulega einfalt að ná fram einlita lýsingu með Micro LED, en til að ná fullum lit er það tiltölulega flókið. Þrír RGB litir þurfa að flytja rauða, græna og bláa þrjá lita korna. Rannsóknir á Micro LED fulllitatækni sem lykil tæknileg vísbending í Micro LED tækni hafa orðið rannsóknarheitt og erfiðleikastig í þróun Micro LED tækni. Aðferðir til að útfæra Micro LED litun fela aðallega í sér RGB þriggja lita LED aðferðina, UV bláa LED+ ljósgeislunarmiðil aðferðina og linsumyndunaraðferðina, sem allar hafa samsvarandi galla. Í samanburði við ferlisflæði og efni er UV bláa LED+ ljósgeislunarmiðil aðferðin einfaldari en aðrar aðferðir, aðallega með því að nota bláa LED til að skipta út baklýsingunni, með því að nota skammtapunktafilmu eða fosfór sem ljósgeislunarmiðil til að skipta út RGB síum, til að ljúka fulllitaskjánum.

Skjádrif: Virkur drifbúnaður sem CMOS og TFT eru, hefur orðið aðalstraumur þróunar Micro LED tækni. Micro LED er straumknúið ljósgjafatæki og drifstilling þess er almennt skipt í PM (Passive Matrix) óvirkan drif og AM (Active Matrix) virkan drif. Vegna óvirks drifsins: (1) hentar ekki stórum framleiðslusvæðum og uppfyllir ekki kröfur stórskjádrifs; (2) eiginleikar dálkskönnunardrifsins eru auðveldari en ójafnvægi í dálksljósi, sem leiðir til takmarkaðrar myndar og upplausnar á skjánum; (3) pixlahæðin minnkar smám saman og óvirkur drifstilling hefðbundinna prentplata getur ekki uppfyllt kröfur drifsins og hefur marga galla við notkun Micro LED. Þess vegna mun virkur drifbúnaður sem CMOS og TFT eru góður förunautur fyrir þróun Micro LED tækni. Til dæmis, í CMOS driftækni, til að brjóta í gegn flutningstengitækni, einbeitir núverandi iðnaður sér að því að kanna tengitækni Micro LED og CMOS drifrása.