ความต้องการของตลาดและนโยบายต่างๆ เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมไมโคร LED

ไมโคร LED เทคโนโลยีจอแสดงผลเปรียบเสมือนนักรบหกเหลี่ยมแห่งเทคโนโลยี มากกว่า 80% ของข้อมูลมนุษย์ได้รับผ่านทางสายตา และความต้องการที่สูงขึ้นของมนุษย์ในด้านคุณภาพและรูปร่างของภาพที่แสดงผลได้ผลักดันให้เกิดการพัฒนาและการปรับปรุงเทคโนโลยีจอแสดงผลอย่างต่อเนื่อง เทคโนโลยีจอแสดงผลสีได้ผ่านเทคโนโลยีการเปลี่ยนแปลงมากมาย เช่น CRT นับตั้งแต่เริ่มพัฒนา และปัจจุบันถูกครอบงำโดยเทคโนโลยี LCD และ OLED ในแง่ของประสิทธิภาพ Micro LED ในฐานะเทคโนโลยีจอแสดงผลรุ่นใหม่ เมื่อเทียบกับการผลิตขนาดใหญ่ของเทคโนโลยี LCD (จอแสดงผลคริสตัลเหลว) และเทคโนโลยี OLED (จอแสดงผลไดโอดเปล่งแสงอินทรีย์) แล้ว Micro LED มีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่เหนือกว่ามากในเกือบทุกมิติทางเทคนิค: อายุการใช้งานยาวนาน ความคมชัดสูง สามารถให้ความละเอียดสูง การตอบสนองที่รวดเร็ว มุมมองที่กว้างขึ้น สีสันที่หลากหลาย และได้รับการยกย่องว่าเป็นทางออกที่ดีที่สุดของเทคโนโลยีจอแสดงผล

ประการแรก ต้นทุนและประสิทธิภาพเป็นปัจจัยขับเคลื่อนหลักที่ทำให้อุตสาหกรรมไมโคร LED พัฒนาอย่างต่อเนื่อง

ไมโคร LED เป็นเทคโนโลยีการย่อขนาดและการสร้างเมทริกซ์ LED แบบใหม่ ซึ่งหมายถึงการรวมอาร์เรย์ LED ขนาดเล็กความหนาแน่นสูงไว้บนชิป เทคโนโลยีนี้ทำให้เกิดการส่องสว่างด้วยตัวเองโดยการย่อขนาดหน่วย LED ให้มีขนาดเล็กกว่า 50 ไมครอน ซึ่งเล็กกว่า LED แบบดั้งเดิมประมาณ 100 เท่า และลดระยะห่างระหว่างพิกเซลจากมิลลิเมตรเหลือไมครอน ดังนั้น ไมโคร LED จึงเป็น LED ระดับไมครอนโดยพื้นฐาน และไดโอดเปล่งแสง LED เป็นอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์แบบโซลิดสเตทที่สามารถแปลงพลังงานไฟฟ้าเป็นแสงที่มองเห็นได้

ในแง่ของต้นทุน แผ่นแซฟไฟร์แบบเอพิแท็กเซียลขนาด 4 นิ้ว เมื่อตัดเป็นชิป LED ทั่วไปจะได้ประมาณ 60,000 ชิ้น มินิ LED จากเดิมที่มีชิปประมาณ 600,000 ชิ้น เมื่อนำมาตัดเป็นชิปไมโคร LED จำนวนมากกว่า 2.4 ล้านชิ้นบนแผ่นเวเฟอร์เดียวกัน จำนวนไมโคร LED จึงเพิ่มขึ้นอย่างมาก ในขณะที่ต้นทุนต่อชิปหนึ่งชิ้นก็ต่ำลง ซึ่งเป็นอีกหนึ่งเหตุผลที่ทำให้ไมโคร LED มีศักยภาพในการพัฒนาอย่างมากในแง่ของต้นทุน

ในแง่ของประสิทธิภาพ เมื่อเปรียบเทียบกับเทคโนโลยี LCD และ OLED ที่ผลิตในปริมาณมากแล้ว ไมโคร LED มีข้อได้เปรียบด้านประสิทธิภาพที่เหนือกว่ามากในเกือบทุกมิติทางเทคนิค เช่น อายุการใช้งานยาวนาน ความคมชัดสูง ความละเอียดสูง การตอบสนองรวดเร็ว มุมมองภาพกว้าง สีสันสดใส ความสว่างสูงมาก และการใช้พลังงานต่ำ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง (1) บางและเบา: ขนาดของไมโคร LED มีขนาดประมาณ 1/100 ของ LED แบบดั้งเดิม หรือประมาณ 1/10 ของความกว้างของเส้นผมมนุษย์ (2) การใช้พลังงานต่ำ: ไมโคร LED ใช้โครงสร้างพิกเซลย่อยเรืองแสงด้วยตนเองสามสีหลัก ในขณะที่กระบวนการแสดงผล LCD ต้องใช้แสงพื้นหลัง ตัวกรองโพลาไรซ์ และตัวกรองสี ซึ่งกระบวนการแสดงผลมีการสูญเสียพลังงานมาก เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว การใช้พลังงานของไมโคร LED ในการใช้งานแสดงผลอยู่ที่ประมาณ 10% ของการใช้พลังงานของ LCD ไมโคร LED ใช้วัสดุอนินทรีย์ในการเปล่งแสง ซึ่งมีประสิทธิภาพการส่องสว่างสูงกว่า ในขณะที่ OLED ใช้วัสดุอินทรีย์ในการเปล่งแสง และการใช้พลังงานในการส่องสว่างของทั้งสองนั้นต่ำกว่า OLED ดังนั้น ในการแสดงภาพเดียวกัน การใช้พลังงานของ Micro LED จึงต่ำกว่า OLED และต่ำกว่า LCD มาก (3) ความสว่างสูง: Micro LED ใช้วัสดุอนินทรีย์แกลเลียมไนไตรด์ (GaN) ในส่วนที่เปล่งแสง และความสว่างในทางทฤษฎีสามารถสูงถึง 105 cd/m² ซึ่งสูงกว่า 3,000 cd/m² ของ LCD และ 1,500 cd/m² ของ OLED มาก และอายุการใช้งานของวัสดุอนินทรีย์ก็ยาวนานกว่า (4) ความละเอียดสูง: ภายใต้เทคโนโลยีจอแสดงผล Micro LED แต่ละ Micro LED เป็นพิกเซลที่สามารถเปล่งแสงได้เอง และ Micro LED แต่ละตัวอยู่ในระดับไมครอน ดังนั้นจึงสามารถให้ความละเอียดสูงมาก ความหนาแน่นของพิกเซลของจอแสดงผล Micro LED สามารถมากกว่า 1,500 PPI ในขณะที่ PPI ของหน้าจอ LCD และ OLED อยู่ที่ประมาณ 800 PPI และ 400 PPI ตามลำดับ

โดยสรุปแล้ว ต้นทุนและประสิทธิภาพจะเป็นปัจจัยส่งเสริมการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของอุตสาหกรรมไมโคร LED

ประการที่สอง สถานการณ์การใช้งานไมโคร LED

ไมโคร LED คือสุดยอดเทคโนโลยีจอแสดงผลแห่งอนาคต หากไม่คำนึงถึงต้นทุนและความพร้อมของกระบวนการผลิต แต่พิจารณาเฉพาะประสิทธิภาพและข้อมูลตัวชี้วัดแล้ว ไมโคร LED ก็คือสุดยอดเทคโนโลยีจอแสดงผลอย่างไม่ต้องสงสัย ประสิทธิภาพโดยรวมของไมโคร LED ดีกว่าเทคโนโลยีจอแสดงผลอื่นๆ ในแง่ของสถานการณ์การใช้งาน ไมโคร LED เหมาะสำหรับผลิตภัณฑ์ทุกขนาด จากมุมมองของความเป็นไปได้ทางเทคนิคและความเป็นไปได้ทางเศรษฐกิจ ไมโคร LED จะเป็นเทคโนโลยีแรกที่ถูกนำไปใช้กับจอแสดงผลขนาดเล็กกว่า 3 นิ้ว และจอแสดงผลขนาดใหญ่กว่า 100 นิ้ว
ในแง่ของขนาดจอแสดงผลขนาดเล็กกว่า 3 นิ้ว เทคโนโลยี Micro LED จะเข้ามาแย่งส่วนแบ่งตลาดของ OLED เนื่องจากระยะการรับชมที่ใกล้มาก ความต้องการด้านคุณภาพของภาพสูง และจอแสดงผลขนาดเล็กมักพบในอุปกรณ์พกพา อีกทั้งยังมีความต้องการด้านการใช้พลังงานสูง ดังนั้น OLED จึงกลายเป็นเทคโนโลยีหลักสำหรับจอแสดงผลขนาดเล็ก ด้วยข้อดีด้านการใช้พลังงานต่ำและคุณภาพของภาพที่ดี แต่ส่วนแบ่งตลาดของ OLED ในด้านนี้จะถูก Micro LED แย่งไปในอนาคต ในด้านหนึ่ง Micro LED มีประสิทธิภาพเหนือกว่า OLED ในทุกด้าน เช่น คุณภาพของภาพและการใช้พลังงาน ในอีกด้านหนึ่ง เนื่องจากขนาดหน้าจอเล็กและจำนวนพิกเซลรวมน้อย ต้นทุนของ Micro LED จึงค่อนข้างควบคุมได้ จากมุมมองด้านเทคโนโลยีในปัจจุบัน Micro LED สามารถลดขนาดชิปได้แล้ว แต่ยังมีข้อจำกัดบางประการในการถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก ผลผลิตค่อนข้างจำกัด ปัจจุบัน บริษัทต่างๆ กำลังสำรวจหาแนวทางการปรับปรุงทางเทคนิคบนพื้นฐานของต้นทุนที่ควบคุมได้

ในแง่ของจอแสดงผลขนาด 3-99 นิ้ว เทคโนโลยี Micro LED นั้นยากที่จะแย่งส่วนแบ่งการตลาดจาก LCD และ OLED ได้ในระยะเวลาอันสั้น เนื่องจากระยะการรับชมที่ใกล้ขึ้น ทำให้จอแสดงผลประเภทนี้มีความต้องการขนาดชิปและระยะห่างระหว่างพิกเซลที่สูงขึ้น ในขณะที่ขนาดหน้าจอใหญ่ขึ้นและจำนวนพิกเซลทั้งหมดก็มากขึ้นด้วย ดังนั้นการนำ Micro LED มาใช้กับจอแสดงผลขนาด 3-99 นิ้วจึงมีความยากลำบากทางเทคนิคและต้นทุนการผลิตที่เพิ่มขึ้นอย่างมาก และความก้าวหน้าของเทคโนโลยี Micro LED ในช่วงขนาดนี้ยังต้องได้รับการปรับปรุง และที่สำคัญที่สุดคือ ในช่วงขนาดนี้ ไม่ว่าจะเป็น OLED ขนาดเล็กหรือ LCD ขนาดใหญ่ ข้อได้เปรียบด้านต้นทุนของทั้งสองแบบนั้นแข็งแกร่งและไม่เปลี่ยนแปลง ในอนาคต ด้วยการลดต้นทุนของ Micro LED อย่างต่อเนื่องและการพัฒนาเทคโนโลยีอย่างต่อเนื่อง ช่องว่างระหว่างต้นทุนและความยากลำบากในการผลิตของ Micro LED กับ LCD และ OLED จะแคบลงไปอีก

ในแง่ของจอแสดงผลขนาดใหญ่กว่า 100 นิ้ว ไมโคร LED มีข้อได้เปรียบ ในตลาดจอแสดงผลขนาดมากกว่า 100 นิ้ว จอ LCD จะมีข้อจำกัดด้านผลผลิตและประสิทธิภาพการตัดแผงขนาดใหญ่ และจอ OLED ก็ยากที่จะลดต้นทุนลงได้เนื่องจากกระบวนการระเหยหลังจากการผลิตขนาดใหญ่ ทำให้ผลผลิตต่ำ ดังนั้นในอดีต โปรเจ็กเตอร์และจอ LCD แบบต่อจอจึงครองตำแหน่งที่โดดเด่นในตลาดจอแสดงผลขนาดมากกว่า 100 นิ้ว อย่างไรก็ตาม ด้วยต้นทุนของไมโคร LED ที่ลดลงอย่างมาก จะเร่งการเข้ามาแทนที่ผลิตภัณฑ์จอแสดงผลแบบดั้งเดิม เช่น โปรเจ็กเตอร์และจอ LCD แบบต่อจอ ด้วยข้อดีหลายประการ เช่น การต่อจอแบบเต็มหน้าจอ สีสันสดใส และความสว่างสูง

ขนาดตลาดอุตสาหกรรมไมโคร LED สามประการ

ปัจจุบัน ชิป Micro LED ได้ถูกนำไปผลิตเป็นผลิตภัณฑ์ในอุปกรณ์แสดงผลต่างๆ เช่น แว่นตาและทีวี แต่ผลิตภัณฑ์ส่วนใหญ่ยังอยู่ในขั้นตอนการพัฒนาเนื่องจากข้อจำกัดด้านราคา และยังไม่ประสบความสำเร็จในการวางจำหน่ายในตลาดวงกว้าง ในอนาคต ด้วยความก้าวหน้าและพัฒนาการของเทคโนโลยี Micro LED ที่สำคัญ ต้นทุนการผลิตเชิงพาณิชย์และอุตสาหกรรมจะลดลงอย่างมาก และผลผลิตของชิปจะดีขึ้น คาดว่า Micro LED จะเป็นผู้นำในการใช้งานจอแสดงผลขนาดใหญ่และขนาดเล็ก ในแง่ของการจัดส่ง ข้อมูลการคาดการณ์ของ Omdia ระบุว่า ด้วยแรงหนุนจากความต้องการของตลาดสมาร์ทวอทช์และทีวีระดับไฮเอนด์ การจัดส่งจอแสดงผล Micro LED ทั่วโลกจะพุ่งสูงขึ้นจากระดับที่น้อยมากในปี 2020 ไปสู่มากกว่า 16 ล้านชิ้นในปี 2027 และศักยภาพความต้องการของตลาดนั้นสูงมาก ในแง่ของขนาดตลาด การคาดการณ์ของ Jibang Consulting คาดว่าในสถานการณ์การใช้งานจอแสดงผลขนาดเล็ก ในปี 2026 มูลค่าผลผลิตของชิปจอแสดงผลแว่นตา AR Micro LED จะสูงถึง 41 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ในสถานการณ์จอแสดงผลขนาดใหญ่ มูลค่าผลผลิตของชิปจอแสดงผลขนาดใหญ่ Micro LED จะสูงถึง 54 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2022 และคาดว่าจะเพิ่มขึ้นเป็น 4.5 พันล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2026 โดยมีอัตราการเติบโตเฉลี่ยต่อปีแบบทบต้นที่ 204% ซึ่งยังมีโอกาสเติบโตในตลาดอีกมาก

ประการที่สี่ ความต้องการของตลาดและนโยบายต่างๆ เป็นแรงผลักดันให้เกิดการพัฒนาอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรมนี้

(1) การเปลี่ยนแปลงของความต้องการขั้นสุดท้ายเป็นปัจจัยหลักที่ขับเคลื่อนการพัฒนาอุตสาหกรรม

นับตั้งแต่ปี 2009 อุตสาหกรรมชิป LED ได้ผ่านพ้นสามวัฏจักร โดยทั้งหมดขับเคลื่อนด้วยความต้องการผลิตภัณฑ์ LED ใหม่ๆ ระยะแรกคือช่วงก่อนปี 2013 โทรทัศน์จอแบนและไฟแบ็คไลท์โทรศัพท์มือถือเป็นความต้องการหลักของ LED ซึ่งขับเคลื่อนการพัฒนาของอุตสาหกรรม LED ระยะที่สองคือช่วงปี 2013 ถึง 2014 ในปี 2013 สหภาพยุโรปได้สั่งห้ามใช้ไฟทอสีขาวอย่างเด็ดขาด ทำให้ความต้องการไฟส่องสว่าง LED ระดับมืออาชีพและไฟประดับสวนเพิ่มสูงขึ้น การส่งออก LED ทางทะเลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน ซึ่งขับเคลื่อนการพัฒนาของอุตสาหกรรม LED ระยะที่สามคือช่วงปี 2015 ถึง 2020 การพัฒนาอย่างรวดเร็วของ LED ขนาดเล็ก ทำให้มี LED ขนาดเล็กจำนวนมากเข้ามาแทนที่ LCD และ DLP และถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายในศูนย์บัญชาการของรัฐบาล หน่วยงานรักษาความปลอดภัย การควบคุมโรค ธุรกิจ การเดินทางในเวลากลางคืน และอื่นๆ ซึ่งขับเคลื่อนการพัฒนาของอุตสาหกรรม ระยะที่สี่คือหลังจากปี 2020 ความต้องการจอแสดงผล LED ความละเอียดสูงและการใช้พลังงานต่ำได้เพิ่มอัตราการแทรกซึมของ Micro LED อย่างต่อเนื่อง ในฐานะที่เป็นเทคโนโลยีการแสดงผลขั้นสุดยอด ด้วยการลดต้นทุนและความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี ไมโคร LED จะเร่งกระบวนการพัฒนาอุตสาหกรรมของไมโคร LED ด้วยประสิทธิภาพที่เหนือกว่า เช่น อายุการใช้งานยาวนาน ความคมชัดสูง ความละเอียดสูง สีสันสดใส ความสว่างสูงมาก และการใช้พลังงานต่ำ และคาดว่าจะผลักดันให้อุตสาหกรรมกลับเข้าสู่ช่วงขาขึ้นอีกครั้ง

(2) การสนับสนุนอย่างแข็งแกร่งจากนโยบายระดับชาติจะผลักดันการพัฒนาอุตสาหกรรม

ในฐานะเทคโนโลยีจอแสดงผลรุ่นใหม่ ไมโคร LED ได้รับความสนใจอย่างมาก ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา รัฐบาลได้ออกนโยบายสนับสนุนหลายฉบับ เช่น แผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 14 ปี 2021 ซึ่งระบุไว้อย่างชัดเจนว่าเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามเป็นเนื้อหาสำคัญ และโครงการครอบคลุมเทคโนโลยีหลัก เช่น รถยนต์พลังงานใหม่ แอปพลิเคชันบิ๊กดาต้า การสื่อสาร 5G และจอแสดงผลไมโคร LED กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศและหน่วยงานอื่นๆ อีก 5 หน่วยงานได้ออก "แผนปฏิบัติการพัฒนาการบูรณาการความเป็นจริงเสมือนและการประยุกต์ใช้ในอุตสาหกรรม (2022-2026)" ซึ่งจะมุ่งเน้นการส่งเสริมการยกระดับเทคโนโลยีไมโคร LED และจอแสดงผลขนาดเล็กอื่นๆ กระทรวงอุตสาหกรรมและกระทรวงการคลังได้ออก "แผนปฏิบัติการเติบโตอย่างยั่งยืนของอุตสาหกรรมการผลิตข้อมูลอิเล็กทรอนิกส์ 2023-2024" ซึ่งเสนอให้พัฒนาเทคโนโลยีมินิ LED ไมโคร LED และเทคโนโลยีอื่นๆ อย่างจริงจัง กระทรวงอุตสาหกรรมและเทคโนโลยีสารสนเทศและหน่วยงานอื่นๆ อีกเจ็ดแห่งได้ร่วมกันออก "แนวทางปฏิบัติในการส่งเสริมการพัฒนานวัตกรรมอุตสาหกรรมในอนาคต" ซึ่งเสนอให้มีการพัฒนาเทคโนโลยีไมโคร LED เลเซอร์ การพิมพ์ และเทคโนโลยีการแสดงผลอื่นๆ ให้ก้าวไปสู่การใช้งานในวงกว้าง การออกและบังคับใช้ระเบียบและนโยบายดังกล่าวแสดงให้เห็นถึงทัศนคติเชิงบวกและความมุ่งมั่นแน่วแน่ของรัฐบาลจีนในการพัฒนาอุตสาหกรรมไมโคร LED ซึ่งจะสร้างสภาพแวดล้อมการพัฒนาที่ดีขึ้นสำหรับอุตสาหกรรมนี้ คาดว่าไมโคร LED จะได้รับประโยชน์จากการสนับสนุนด้านนโยบายของรัฐและนำไปสู่การพัฒนาอย่างรวดเร็ว

ประการที่ห้า การพัฒนาอุตสาหกรรมไมโคร LED

(1) สถานะการพัฒนาอุตสาหกรรม

กระบวนการผลิตไมโคร LED คล้ายคลึงกับขั้นตอนทางเทคนิคแบบดั้งเดิม โดยหลักๆ แล้วประกอบด้วยการเติบโตของเวเฟอร์ LED แบบเอพิแท็กเซียล การผลิตชิปไมโคร LED การผลิตแผงวงจรขับ (ไดร์เวอร์ TFT หรือไดร์เวอร์ Micro IC) และการถ่ายโอนขนาดใหญ่ 4 ส่วน เริ่มจากการออกแบบโครงสร้าง LED ในรูปแบบฟิล์มบาง ไมโคร และอาร์เรย์ จากนั้นจึงถ่ายโอนไมโคร LED ไปยังแผงวงจรโดยใช้เทคโนโลยีจำนวนมาก วัสดุรองรับอาจเป็นแบบแข็ง แบบอ่อน โปร่งใส หรือทึบแสง โดยใช้กระบวนการการตกตะกอนทางกายภาพเพื่อสร้างชั้นป้องกันและขั้วไฟฟ้าด้านบน จากนั้นจึงบรรจุวัสดุรองรับด้านบนและประกอบเป็นจอแสดงผลไมโคร LED แบบง่ายๆ อย่างไรก็ตาม เนื่องจากการย่อขนาดของชิป เทคโนโลยีการผลิตไมโคร LED จึงได้นำเสนอตัวชี้วัดและข้อกำหนดทางเทคนิคใหม่ๆ สำหรับแต่ละส่วนของห่วงโซ่อุตสาหกรรมที่มีอยู่ รวมถึงความต้องการด้านการวิจัยและพัฒนาเทคโนโลยีหลักในสาขาต่างๆ เช่น วัสดุ กระบวนการ และอุปกรณ์ และเทคโนโลยีของแต่ละส่วนของห่วงโซ่อุตสาหกรรมไม่สามารถพัฒนาได้อย่างอิสระ จึงเป็นระบบทางเทคนิคที่ซับซ้อนมาก จำเป็นต้องร่วมมืออย่างใกล้ชิดกับส่วนต้นน้ำและปลายน้ำของห่วงโซ่อุตสาหกรรม เช่น แผง ชิป การถ่ายโอนขนาดใหญ่ และไดร์เวอร์ IC ในปัจจุบัน เทคโนโลยีหลักทั้งสี่ด้าน ได้แก่ การปลูกผลึกและการผลิตชิป การถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก การแสดงผลสีเต็มรูปแบบ และการขับเคลื่อนจอแสดงผล ยังคงต้องได้รับการพัฒนาเพิ่มเติม

(2) ภาพรวมนวัตกรรมเทคโนโลยีระดับโลก

จากมุมมองของประวัติการพัฒนาไมโคร LED พบว่า ศาสตราจารย์สองท่านจากมหาวิทยาลัยเท็กซัสเทคเป็นผู้นำในการเสนอแนวคิดไมโคร LED ในปี 2000 และปัจจุบันเทคโนโลยีนี้ได้เข้าสู่ช่วงเวลาแห่งนวัตกรรมระดับโลกแล้ว ตั้งแต่ปี 2017 กิจกรรมด้านนวัตกรรมของเทคโนโลยีไมโคร LED เพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ และปัจจุบันอยู่ในช่วงการเติบโตอย่างรวดเร็ว ปัจจุบัน ไมโคร LED มีสิทธิบัตรทั่วโลกมากกว่า 40,000 รายการ โดยมีสิทธิบัตรที่ใช้งานได้จริงมากกว่า 13,000 รายการ และอัตราส่วนการตรวจสอบและการใช้งานได้จริงใกล้เคียง 80% ซึ่งบ่งชี้ว่าศักยภาพในการยื่นขอสิทธิบัตรในสาขานี้สูงมาก จากมุมมองของพื้นที่ที่มีการพัฒนาเทคโนโลยีไมโคร LED มากที่สุด พบว่า จีน สหรัฐอเมริกา และเกาหลีใต้ เป็นพื้นที่ที่มีการพัฒนาเทคโนโลยีมากที่สุด และจากแผนที่แสดงสิทธิบัตรพบว่า ตลาดที่มีความคึกคักมากที่สุดอยู่ในจีนและสหรัฐอเมริกา จากมุมมองของหน่วยงานนวัตกรรมหลักของโลกและในจีน พบว่า หน่วยงานนวัตกรรมชั้นนำระดับโลกในจีน เกาหลีใต้ และสหรัฐอเมริกา มีความได้เปรียบมากกว่า โดยส่วนใหญ่อยู่ในกลุ่มธุรกิจแผงแสดงผลและอุปกรณ์โฟโตอิเล็กทริก ในบรรดาบริษัทชั้นนำ 15 อันดับแรกของโลก บริษัทจีนครองสัดส่วนมากกว่าครึ่ง โดย BOE และ Huaxing Optoelectronics ติดอยู่ใน 5 อันดับแรกของโลก นอกจากบริษัทชั้นนำของจีนแล้ว Samsung และ LG ของเกาหลีใต้ยังติดอันดับต้นๆ ของโลกในด้านจำนวนสิทธิบัตร จากผลการกระจายจำนวนสิทธิบัตรตามประเภทของสถาบันวิจัยและพัฒนา พบว่าบริษัทสตาร์ทอัพมีจำนวนสิทธิบัตรสูงสุด คิดเป็น 29% ส่วนในด้านประเภทของสิทธิบัตร จำนวนสิทธิบัตรจะกระจายตัวอยู่รอบๆ เทคโนโลยีหลัก 4 อย่าง ได้แก่ การปลูกผลึกและการสร้างโครงสร้างชิป การถ่ายโอนข้อมูลจำนวนมาก จอแสดงผลสีเต็มรูปแบบ และตัวขับจอแสดงผล

(3) การพัฒนาเทคโนโลยีหลักสี่ประการ

การปลูกผลึกและการผลิตชิป: กระบวนการผลิตไมโคร LED ตั้งแต่แผ่นเวเฟอร์จนถึงชิปต้องผ่านขั้นตอนต่างๆ เช่น การปลูกผลึก - การกัดเซาะแบบขั้นบันได - การเตรียมชั้นนำไฟฟ้า - การเตรียมอิเล็กโทรด ในด้านเทคโนโลยีการปลูกผลึกและโครงสร้างชิป สำหรับไมโคร LED ขนาดเล็ก ปัจจุบันอุตสาหกรรมให้ความสำคัญเป็นอย่างมากกับความสม่ำเสมอของความยาวคลื่น ข้อบกพร่องในการปลูกผลึกต่ำ และประสิทธิภาพเชิงควอนตัม: (1) หลังจากที่ชิปมีขนาดเล็กลงแล้ว มีความต้องการสูงสำหรับความสม่ำเสมอของความยาวคลื่นในการปลูกผลึกและอัตราข้อบกพร่องต่ำ LED แบบดั้งเดิมต้องการ 6-12 นาโนเมตร ชิปไมโคร LED ต้องลดขนาดลงเหลือ 2 นาโนเมตร; (2) ขนาดของชิปเล็กลงเรื่อยๆ และผลผลิตจากการตัดชิ้นส่วนลดลง; (3) ประสิทธิภาพของไมโคร LED จะเพิ่มขึ้นเมื่อความหนาแน่นของกระแสเพิ่มขึ้น และลดลงเมื่อความหนาแน่นของกระแสเพิ่มขึ้นหลังจากถึงค่าสูงสุด เมื่อขนาดของไมโคร LED ลดลง ประสิทธิภาพสูงสุดจะเคลื่อนไปในทิศทางของความหนาแน่นของกระแสสูง และประสิทธิภาพสูงสุดจะลดลงอย่างต่อเนื่อง

การถ่ายโอนขนาดใหญ่: เนื่องจากความแตกต่างในกระบวนการเจริญเติบโตของชั้นเรืองแสง Micro LED และพื้นผิวของไดรเวอร์ ทำให้ยากที่จะรวมอาร์เรย์แสดงผลและอุปกรณ์ไดรเวอร์เข้าด้วยกันผ่านกระบวนการเจริญเติบโต ดังนั้นจึงจำเป็นต้องถ่ายโอนเม็ด Micro LED ที่ผลิตแล้วไปยังแผงวงจรไดรเวอร์ ซึ่งเป็นกระบวนการถ่ายโอนขนาดใหญ่ ยกตัวอย่างเช่น ทีวี 4K เม็ดที่ต้องถ่ายโอนมีจำนวนสูงถึง 24 ล้านเหรียญ (คำนวณใน 4,000 x 2,000 x RGB สามสี) แม้ว่าจะถ่ายโอนเพียง 10,000 เม็ด ก็ต้องทำซ้ำถึง 2,400 ครั้ง ดังนั้นการถ่ายโอนขนาดใหญ่จึงเผชิญกับปัญหาหลักสามประการ: (1) ความแม่นยำในการถ่ายโอน: ความแม่นยำในการเคลื่อนย้าย Micro LED ไปยังแผงวงจรไดรเวอร์ต้องควบคุมให้อยู่ภายใน ±0.5μm และอุปกรณ์ถ่ายโอนต้องมีความแม่นยำในการจัดตำแหน่งและความแม่นยำของจุดตกสูง (2) ประสิทธิภาพในการถ่ายโอน: LED แบบดั้งเดิม 2 ชิ้น/วินาที Micro LED ต้องการ 20,000 ชิ้น/วินาที (3) อัตราผลผลิตการถ่ายโอน: ผลิตภัณฑ์แสดงผลสำหรับความคลาดเคลื่อนของพิกเซลนั้นต่ำมาก หากคุณต้องการสร้างจอแสดงผลสีเต็มรูปแบบ 1920*1080 ที่มีพิกเซลน้อยกว่า 5 พิกเซล อัตราผลผลิตการถ่ายโอนต้องสูงถึง 99.9999%

เทคโนโลยีการถ่ายโอนขนาดใหญ่ส่วนใหญ่ประกอบด้วยแรงระดับโมเลกุล (การถ่ายโอนแบบปิดผนึก), ไฟฟ้าสถิต, แม่เหล็ก, เลเซอร์, การประกอบตัวเอง (เทคโนโลยีการประกอบของเหลว) และอื่นๆ การถ่ายโอนขนาดใหญ่ด้วยเลเซอร์สามารถควบคุมขนาดของวัตถุที่มีขนาดค่อนข้างเล็ก ตอบสนองรวดเร็ว ประสิทธิภาพการถ่ายโอนสูง และมีความเลือกสรรสูง การถ่ายโอนด้วยเลเซอร์จึงมีแนวโน้มที่จะกลายเป็นเทคโนโลยีหลักของการถ่ายโอนขนาดใหญ่ ในปัจจุบัน เทคโนโลยีและอุปกรณ์การถ่ายโอนขนาดใหญ่ในประเทศมีความก้าวหน้า ผู้ผลิตเลเซอร์ขนาดใหญ่ (002008), เลเซอร์อัจฉริยะชั้นนำ (300450), เลเซอร์ดาว Haimu และอุปกรณ์การถ่ายโอนขนาดใหญ่อื่นๆ ได้จัดส่งให้กับลูกค้าเรียบร้อยแล้ว แต่การผลิตอุปกรณ์เลเซอร์ขนาดใหญ่ในประเทศยังคงต้องพัฒนาอีกมาก

การแสดงผลสีเต็มรูปแบบ: การสร้างภาพขาวดำด้วยไมโคร LED นั้นค่อนข้างง่าย แต่การสร้างภาพสีเต็มรูปแบบนั้นค่อนข้างซับซ้อน ต้องใช้การแปลงสีแดง เขียว และน้ำเงินทั้งสามสี เนื่องจากเทคโนโลยีไมโคร LED เป็นดัชนีทางเทคนิคที่สำคัญ การวิจัยเทคโนโลยีไมโคร LED สีเต็มรูปแบบจึงกลายเป็นประเด็นวิจัยที่สำคัญและเป็นความยากลำบากในการพัฒนาเทคโนโลยีไมโคร LED วิธีการสร้างภาพสีด้วยไมโคร LED ส่วนใหญ่ได้แก่ วิธีใช้ LED สามสี RGB วิธีใช้ LED สีน้ำเงิน UV + สารเรืองแสง และวิธีใช้เลนส์สังเคราะห์ ซึ่งแต่ละวิธีก็มีข้อเสียที่แตกต่างกัน เมื่อเปรียบเทียบกันแล้ว ในแง่ของกระบวนการและวัสดุ วิธีใช้ LED สีน้ำเงิน UV + สารเรืองแสงนั้นง่ายกว่าวิธีอื่นๆ โดยส่วนใหญ่ใช้ LED สีน้ำเงินแทนแผ่นแบ็คไลท์ ใช้ฟิล์มควอนตัมดอทหรือฟอสฟอร์เป็นสารเรืองแสงแทนตัวกรอง RGB เพื่อสร้างการแสดงผลสีเต็มรูปแบบ

วงจรขับจอแสดงผล: รูปแบบการออกแบบวงจรขับแบบแอคทีฟที่ใช้ CMOS และ TFT ได้กลายเป็นกระแสหลักในการพัฒนาเทคโนโลยี Micro LED Micro LED เป็นอุปกรณ์เปล่งแสงที่ขับเคลื่อนด้วยกระแสไฟฟ้า และโหมดการขับเคลื่อนโดยทั่วไปแบ่งออกเป็น PM (Passive Matrix) แบบพาสซีฟ และ AM (Active Matrix) แบบแอคทีฟ เนื่องจากวงจรขับแบบพาสซีฟ: (1) ไม่เอื้อต่อการผลิตในพื้นที่ขนาดใหญ่ ไม่สามารถตอบสนองความต้องการของการขับเคลื่อนหน้าจอขนาดใหญ่ได้ (2) ลักษณะการขับเคลื่อนแบบสแกนตามแถว ทำให้แสงพิกเซลตามแถวไม่สม่ำเสมอ ส่งผลให้ภาพและความละเอียดของจอแสดงผลมีข้อจำกัด (3) ระยะห่างระหว่างพิกเซลลดลงเรื่อยๆ โหมดการขับเคลื่อนแบบพาสซีฟของแผง PCB แบบดั้งเดิมไม่สามารถตอบสนองความต้องการในการขับเคลื่อนได้ และมีข้อเสียมากมายในการใช้งาน Micro LED ดังนั้น รูปแบบการออกแบบวงจรขับแบบแอคทีฟที่ใช้ CMOS และ TFT จึงจะเป็นส่วนสำคัญในการพัฒนาเทคโนโลยี Micro LED ตัวอย่างเช่น ในเทคโนโลยีวงจรขับ CMOS เพื่อที่จะก้าวข้ามขีดจำกัดของเทคโนโลยีการเชื่อมต่อแบบถ่ายโอน ปัจจุบันอุตสาหกรรมจึงมุ่งเน้นไปที่การสำรวจเทคโนโลยีการเชื่อมต่อของวงจรขับ Micro LED และ CMOS