Терминалната побарувачка и политиките го поттикнуваат брзиот развој на микро LED индустријата
Микро Лед е технологија на дисплеј хексагонален воин. Повеќе од 80% од човечките информации се добиваат преку очите, а повисоките барања на човекот за квалитет на сликата и обликот на дисплејот го поттикнуваат континуираниот развој и итерација на технологијата на дисплеј. Технологијата на дисплеј во боја доживеа транзициски технологии како што е CRT уште од својот развој, а во моментов доминира LCD и OLED технологијата. Во однос на перформансите, Micro LED како технологија за дисплеј од следната генерација, во споредба со големото производство на LCD технологија (екран со течни кристали) и OLED технологија (екран со органски диоди што емитуваат светлина), Micro LED има многу супериорни перформанси во речиси секоја техничка димензија: долг век на траење, висок контраст, може да се постигне висока резолуција, брз одговор, поширок ефект на агол на гледање, богати бои, се смета за врвно решение на технологијата на дисплеј.
Прво, трошоците и перформансите се двигатели на микро LED индустријата што продолжува да се развива.
Микро LED е нова технологија за минијатуризација и матрица на LED диоди, која се однесува на интеграција на низа LED диоди со микро големина со висока густина на чип. Технологијата постигнува самоосветлување во една точка со минијатуризација на LED единицата на ниво помало од 50 микрони, што е ~ 100 пати помало од традиционалните LED диоди и го намалува растојанието на пикселите од милиметар до микрон. Затоа, микро LED е во суштина LED диода на ниво на микрон, а LED диодата што емитува светлина е полупроводнички уред во цврста состојба што може да ја претвори електричната енергија во видлива светлина.
Што се однесува до цената, 4-инчен сафирен епитаксијален лист, исечен на обични LED чипови, околу 60.000, исечен на Мини LED чипови околу 600.000, намалување на микро LED чиповите на повеќе од 2,4 милиони. Истата плочка, бројот на микро LED диоди е значително зголемен, а цената на еден чип е помала, што е исто така една од причините за потенцијалот за развој на микро LED диоди од гледна точка на трошоците.
Во однос на перформансите, во споредба со LCD технологијата и OLED технологијата кои се масовно произведени, Micro LED има многу подобри перформанси во речиси секоја техничка димензија, како што се долг век на траење, висок контраст, висока резолуција, брз одзив, поширок агол на гледање, богати бои, ултра висока осветленост и помала потрошувачка на енергија. Меѓу нив, (1) тенки и лесни: големината на Micro LED е околу 1/100 од традиционалната LED, или околу 1/10 од ширината на човечка коса; (2) Ниска потрошувачка на енергија: Micro LED користи самосветлечка структура со три основни бои под-пиксели, процесот на LCD дисплеј треба да користи позадинско осветлување за поларизатор, а потоа и за филтрирање на бои, процесот на прикажување има голема загуба на енергија, во споредба со двете, потрошувачката на енергија на Micro LED во примената на дисплејот е околу 10% од потрошувачката на енергија на LCD. Micro LED користи неоргански материјали за емитување светлина, што има поголема светлосна ефикасност, а OLED користи органски материјали за емитување светлина, а светлосната потрошувачка на енергија на обете е помала од онаа на OLED. Затоа, при прикажување на истата слика, потрошувачката на енергија на Micro LED е помала од OLED, а многу помала од LCD; (3) Висока осветленост: Micro LED користи неоргански материјал од галиум нитрид (GaN) во светлиот дел, а неговата осветленост теоретски може да достигне 105 cd/m2, многу повисока од 3.000 cd/m2 на LCD и 1.500 cd/m2 на OLED, а работниот век на неорганските материјали е подолг; (4) Висока резолуција: според технологијата на Micro LED дисплеј, секоја Micro LED е пиксел што може да се самоосветли, а една Micro LED е на микронско ниво, така што може да се постигне многу висока резолуција. Густината на пикселите на Micro LED дисплејот може да биде повеќе од 1.500 PPI, додека PPI на LCD и OLED екраните е околу 800 PPI и 400 PPI.
Накратко, цената и перформансите ќе го промовираат континуираниот развој на микро LED индустријата.
Второ, сценарија за примена на микро LED диоди
Микро LED е врвната технологија за прикажување на иднината. Ако не ги земете предвид трошоците и зрелоста на процесот, погледнете ги само податоците за перформансите и индикаторите на екранот, Микро LED е несомнено врвната технологија за прикажување, Микро LED сите индикатори за перформанси се подобри од другите технологии за прикажување. Во однос на сценаријата за примена, Микро LED е погоден за сите големини на апликации на производи. Од перспектива на техничка изводливост и економска изводливост, Микро LED ќе биде првиот што ќе се примени на мали дисплеи под 3 инчи и големи дисплеи над 100 инчи.
Во однос на малите димензии на дисплеите под 3 инчи, Micro LED ќе го еродира OLED пазарот. Малите дисплеи се многу блиску, а барањата за ефектите на дисплејот се високи, а малите дисплеи се вообичаени кај мобилните терминали, а исто така имаат и високи барања за потрошувачка на енергија. Затоа, OLED стана мејнстрим технологија за мали дисплеи со своите предности на ниска потрошувачка на енергија и добар ефект на дисплеј, но пазарниот удел на OLED во оваа област ќе биде еродиран од Micro LED во иднина. Од една страна, Micro LED е супериорен во однос на OLED во сите индикатори за перформанси на дисплејот, како што се ефектот на дисплејот и потрошувачката на енергија; Од друга страна, поради малата големина на екранот и малиот вкупен број на пиксели, цената на Micro LED е исто така релативно контролирана. Од моментална технолошка гледна точка, Micro LED успеа да постигне минијатуризација на чипот, но сè уште има некои тесни грла во огромниот пренос, приносот е релативно ограничен, во моментов, разни компании истражуваат решенија за техничко подобрување врз основа на контролирани трошоци.
Што се однесува до екраните од 3-99 инчи, Micro LED е тешко да го намали пазарниот удел на LCD и OLED за кратко време. Поради малата оддалеченост на гледање, екранот има повисоки барања за големината на чипот и висината, додека големината на екранот станува поголема, а вкупниот број на пиксели исто така станува поголем, па затоа Micro LED применетата на екранот од 3-99 инчи значително ја зголеми техничката тежина и цената на процесот, а зрелоста на Micro LED технологијата во овој опсег треба да се подобри. И најважно е што во оваа област, без разлика дали се работи за мали OLED и големи LCD, нејзините ценовни предности се цврсто непоколебливи. Во иднина, со континуираното намалување на цената на Micro LED и континуираното подобрување на технологијата, јазот помеѓу цената и тежината на процесот на Micro LED, LCD и OLED ќе биде дополнително стеснет.
Во однос на големите дисплеи од над 100 инчи, Micro LED има предност. На пазарот на дисплеи од над 100 инчи, LCD ќе биде ограничен од приносот на производство и ефикасноста на сечење на големите панели, а OLED е исто така тешко да се постигне намалување на трошоците поради процесот на испарување по големите димензии, помал принос, па затоа во минатото, ефектот на дисплејот е поопшт, проекторите и LCD спојувачките екрани заземаат доминантна позиција на пазарот на дисплеи од над 100 инчи. Сепак, со значителното намалување на цената на Micro LED, ќе се забрза замената на традиционалните производи за дисплеи како што се проекторите и LCD спојувањето со многу предности како што се спојување на цел екран, богата боја и висока осветленост.
Големината на пазарот во индустријата за три микро LED диоди
Во моментов, микро LED чиповите се произведуваат во дисплеи како што се очила и телевизори, но повеќето производи се уште се во фаза на концепт поради ценовни ограничувања и сè уште не постигнале промоција на пазарот во голем обем. Во иднина, со пробивот и постепената зрелост на клучната технологија на микро LED, трошоците за комерцијализација и индустријализација се значително намалени, а приносот на чипот е дополнително подобрен. Се очекува микро LED да ја преземе водечката улога во примената на сценарија за големи и мали дисплеи. Од гледна точка на испораката, според податоците од прогнозата на Omdia, под влијание на побарувачката на пазарот за паметни часовници и телевизори од висока класа, глобалните испораки на микро LED дисплеи ќе се зголемат од занемарливото ниво во 2020 година на повеќе од 16 милиони парчиња во 2027 година, а потенцијалот на побарувачката на пазарот е голем. Од големината на пазарот, според прогнозата на Jibang Consulting, во сценариото за примена на микро дисплеи, се очекува дека во 2026 година, вредноста на чипот за дисплеј со микро LED AR очила ќе достигне дури 41 милион американски долари; Во сценариото со голем дисплеј, излезната вредност на Micro LED чиповите за голем дисплеј ќе достигне 54 милиони долари во 2022 година и се очекува да порасне на 4,5 милијарди долари во 2026 година, со сложена годишна стапка на раст од 204%, а има многу простор за раст на пазарот.
Четврто, побарувачката на терминалот и политиката го поттикнуваат брзиот развој на индустријата
(1) Промените во побарувачката на терминали се главните фактори што го движат развојот на индустријата
Од 2009 година, индустријата за LED чипови доживеа три циклуси, сите водени од нова побарувачка за LED производи. Првата фаза е пред 2013 година, позадинското осветлување на телевизорите со рамен екран и мобилните телефони како главна побарувачка за LED диоди за да се поттикне развојот на LED индустријата, втората фаза е од 2013 до 2014 година, во 2013 година, Европската Унија целосно ги забрани белите ткаени светла, побарувачката за професионално LED осветлување и пејзажно осветлување се зголеми, извозот на LED диоди на крајбрежјето се зголеми за да се поттикне развојот на LED индустријата; Третата фаза е од 2015 до 2020 година, брзиот развој на LED диоди со мал ток, голем број на заменски LCD и DLP диоди, широко користени во владини командни центри, безбедност, контрола на болести, бизнис, ноќни патувања и други области, со што се поттикна развојот на индустријата; Четвртата фаза е дека по 2020 година, побарувачката на индустријата за LED дисплеи за дисплеи со висока дефиниција и ниска потрошувачка на енергија постепено ја зголеми стапката на пенетрација на микро LED диодите. Како врвна технологија за прикажување, со намалување на трошоците и технолошки напредок, Micro LED ќе го забрза процесот на индустријализација на Micro LED со супериорни перформанси како што се долг век на траење, висок контраст, висока резолуција, богати бои, ултра висока осветленост и помала потрошувачка на енергија, и се очекува да ја поттикне индустријата повторно да влезе во циклусот на растење.
(2) Силната поддршка од националните политики ќе го поттикне развојот на индустријата
Како следна генерација на нова технологија за прикажување, микро ЛЕД привлече големо внимание. Во последниве години, државата донесе голем број политики за поддршка, како што е „14-тиот петгодишен план“ во 2021 година, во кој јасно се наведува дека полупроводниците од третата генерација се важна содржина, а проектот опфаќа клучни технологии како што се нови енергетски возила, апликации за големи податоци, 5G комуникации и микро ЛЕД дисплеј. Министерството за индустрија и информатичка технологија и други пет оддели го издадоа „Акцискиот план за развој на интеграција на виртуелната реалност и индустриските апликации (2022-2026)“, кој ќе се фокусира на промовирање на микро ЛЕД и други надградби на технологијата за микро дисплеи; Министерството за индустрија и Министерството за финансии го издадоа „Акцискиот план за стабилен раст на индустријата за производство на електронски информации 2023-2024“ со кој се предлага енергичен развој на мини ЛЕД, микро ЛЕД и други технологии; Министерството за индустрија и информатичка технологија и други седум оддели заеднички ги издадоа „Мислењата за имплементација за промовирање на идните индустриски иновации и развој“, со кои се предлага пробивање на микро ЛЕД, ласер, печатење и други технологии за прикажување и постигнување примена во голем обем. Објавувањето и спроведувањето на горенаведените политики и регулативи го покажува позитивниот став и цврстата решеност на кинеската влада да ја развие индустријата за микро ЛЕД светилки, што обезбедува подобра развојна средина за развој на индустријата за микро ЛЕД светилки. Се очекува микро ЛЕД светилките да имаат корист од политичката поддршка од државата и да доведат до брз развој.
Петто, развојот на микро LED индустријата
(1) Статус на развој на индустријата
Процесот на производство на микро LED диоди е сличен на конвенционалните технички чекори, главно вклучувајќи раст на LED епитаксијални плочки, производство на микро LED чип, производство на задна плоча на драјверот (TFT драјвер или микро IC драјвер), голем трансфер на четири дела. Прво, дизајнот на LED структурата е тенок филм, микро, низа, а потоа микро LED диоди се пренесуваат на печатеното коло со користење на голема количина на технологија, подлогата може да биде тврда, мека, транспарентна, непроѕирна подлога; Со користење на физички процес на таложење за да се заврши заштитниот слој и горната електрода, горната подлога може да се спакува и може да се заврши едноставен микро LED дисплеј. Сепак, поради минијатуризацијата на чипот, технологијата за производство на микро LED диоди постави нови технички индикатори и барања за секоја алка од постојниот индустриски синџир, вклучувајќи ги потребите за истражување и развој на клучните технологии во различни области како што се материјали, процеси и опрема, а технологијата на секоја индустриска алка не може да се развива независно, тоа е многу сложен технички систем. Потребна е тесна соработка со предводните и низводните индустриски синџири, како што се панели, чипови, масивни трансфери и драјверски IC. Во моментов, четирите клучни технологии: епитаксија и производство на чипови, масивен трансфер, дисплеј во боја и погон за прикажување сè уште треба да се пробијат.
(2) Преглед на глобалните технолошки иновации
Од перспектива на историјата на развојот на микро LED, двајца професори на Тексашкиот технолошки универзитет ја презедоа водечката улога во предлагањето на концептот на микро LED во 2000 година, и сега тој влезе во висок период на глобални технолошки иновации. Од 2017 година, иновативната активност на микро LED технологијата значително се зголеми и моментално е во период на експлозивен раст. Во моментов, микро LED има глобална патентна резерва од повеќе од 40.000, од кои повеќе од 13.000 се валидни патенти, а збирот на односот на испитување и валидност е близу 80%, што укажува дека потенцијалните патентни бариери во оваа област се високи; Од перспектива на поактивната област на иновации во микро LED технологијата, поактивната област на технолошки иновации е во Кина, САД и Јужна Кореја, а регионот на распоред на патенти покажува дека поактивниот пазар е во Кина и САД. Од перспектива на главните иновативни субјекти во светот и Кина, водечките глобални иновативни субјекти во Кина, Јужна Кореја и САД имаат повеќе предности, главно во панелите за прикажување и фотоелектричните претпријатија. Меѓу 15-те најголеми претпријатија во светот, кинеските претпријатија учествуваат со повеќе од половина, BOE и Huaxing Optoelectronics се рангирани меѓу 5-те најдобри во светот; Покрај водечките кинески претпријатија, јужнокорејските Samsung и LG се на чело на распоредот на патенти во светот. Според резултатите од распределбата на бројот на патенти според видот на институциите за истражување и развој, стартапите се највисоки, достигнувајќи 29%. Од перспектива на видовите патенти, бројот на патенти е распределен околу четирите клучни технологии: епитаксија и структура на чипови, масивен трансфер, дисплеј во боја и драјвер за дисплеј.
(3) Развој на четири клучни технологии
Епитаксија и производство на чипови: Процесот на производство на микро LED диоди од плоча до чип треба да помине низ чекори како што се епитаксија - постепено гравирање - подготовка на спроводлив слој - подготовка на електрода. Во насока на технологијата за епитаксија и структура на чип, за помали микро LED диоди, моменталната индустрија е главно загрижена за униформноста на брановата должина, ниските дефекти на епитаксија и квантната ефикасност: (1) Откако чипот ќе се минијатуризира, постојат високи барања за конзистентност на брановата должина на епитаксија и ниска стапка на дефекти, традиционалните LED диоди бараат 6-12nm, микро LED чипот треба да се намали на 2nm; (2) Големината на чипот станува сè помала и помала, а приносот на сечениот фрагмент се намалува; (3) Ефикасноста на микро LED диодите ќе се зголемува со зголемување на густината на струјата и ќе се намалува со зголемување на густината на струјата по достигнувањето на врвната вредност. Како што се намалува големината на микро LED диодите, врвната ефикасност се движи кон висока густина на струјата, а врвната ефикасност продолжува да се намалува.
Голем пренос: Поради разликата во процесот на раст на микро LED светлечкиот слој и подлогата на драјверот, тешко е да се интегрираат низата на екранот и уредот на драјверот преку процесот на раст, па затоа е потребно да се пренесат направените микро LED зрна на погонската плочка, што е голем процес на пренос. Земајќи 4K телевизор како пример, зрната што треба да се пренесат се високи до 24 милиони (пресметани во 4.000 x 2.000 x RGB три бои), дури и ако преносот е 10.000, треба да се повтори 2.400 пати, па затоа огромниот пренос се соочува со три главни проблеми: (1) точност на пренос: Точноста на поместување на микро LED диодата на погонската плочка мора да се контролира во рамките на ±0,5 μm, а уредот за пренос мора да има висока точност на порамнување и точност на точката на паѓање. (2) Ефикасност на пренос: традиционалната LED диода е 2 парчиња/секунда, микро LED бара 20.000 парчиња/секунда; (3) Принос на пренос: Толеранцијата на пикселни грешки кај производите за прикажување е многу ниска, ако сакате да креирате помалку од 5 пиксели од екранот во боја со резолуција од 1920*1080, приносот на пренос мора да достигне 99,9999%.
Технологијата за голем трансфер главно вклучува молекуларна сила (пренос на заптивки), електростатски, магнетен трансфер, ласерски трансфер, самосклопување (технологија на склопување на флуиди) и така натаму. Ласерскиот голем трансфер може да ја контролира големината на релативно малите, брз одговор, висока ефикасност на пренос и има висок степен на селективност, ласерскиот трансфер ќе стане мејнстрим технологија на голем пренос. Во моментов, домашните технологии за голем пренос и опрема напредуваат, производителите на големи ласери (002008), водечка интелигенција (300450), Haimu star ласер и друга опрема за голем пренос се успешно испорачани и доставени до клиентите, но домашната ласерска опрема од масовно производство на големи размери е сè уште далеку.
Целосен екран во боја: Микро LED за постигнување монохроматски е релативно едноставно, но за да се постигне целосен бои е релативно комплексно, RGB трите бои треба да пренесат црвени, зелени и сини три зрна боја. Како клучен технички индекс на Micro LED технологијата, истражувањето на Micro LED технологијата во целосен бои стана жариште на истражување и тешкотија во развојот на Micro LED технологијата. Методите за реализација на колоризацијата на Micro LED главно вклучуваат RGB метод со три бои на LED, UV сина LED+ метод со луминисцентен медиум и метод со синтеза на леќи, од кои сите имаат соодветни недостатоци. За споредба, во однос на процесот и материјалите, UV сина LED+ методот со светлосно емитувачки медиум е поедноставен од другите шеми, главно користејќи сина LED за замена на плочата со позадинско осветлување, користејќи филм со квантни точки или фосфор како медиум што емитува светлина за замена на RGB филтри, за да се комплетира целосен екран во боја.
Драјвер за дисплеј: Шемата за дизајн на активен драјвер претставена со CMOS и TFT стана мејнстрим во развојот на Micro LED технологијата. Micro LED е уред што емитува светлина управуван од струја, а неговиот режим на работа е генерално поделен на PM (пасивна матрица) пасивен погон и AM (активна матрица) активен погон. Поради пасивниот погон: (1) не е погоден за производство на голема површина, не може да ги задоволи барањата на погонот со голем екран; (2) карактеристиките на погонот за скенирање колони, лесно се создава нерамномерна светлина на пикселите во колоната, што резултира со ограничена слика и резолуција на екранот; (3) чекорот на пикселите постепено се намалува, пасивниот режим на погон на традиционалната PCB плоча не може да ги задоволи барањата на погонот и има многу недостатоци во примената на Micro LED, затоа, шемата за дизајн на активен погон претставена со CMOS и TFT ќе стане добар придружник за развој на Micro LED технологијата. На пример, во технологијата на CMOS драјвери, со цел да се пробие технологијата за преносно поврзување, моменталната индустрија се фокусира на истражување на технологијата за поврзување на Micro LED и CMOS колото на драјвери.
