Kommer LCD och OLED att ersättas av Micro LED?
Ur ett tekniskt mognadsperspektiv är mikro-LED fortfarande ett visst avstånd från den verkliga storskaliga massproduktionen, och dess massproduktionskostnader är fortfarande höga. Faktum är att OLED också upplevde denna period under de första åren. Även om kostnaden för stor skärm av OLED fortfarande är mycket högre än för LCD, har den nått det intervall som kan accepteras av vanliga hemanvändare. Baserat på tidigare erfarenheter, när mikro-LED-tekniken mognar, kommer OLED och LCD (mini LED tillhör LCD-kategorin) att bytas ut? Kanske är svaret inte enkelt.
Branschen definierar olika LED-tekniker beroende på storleken på LED-chipet. Till exempel, när storleken på LED-chipet är mindre än 150μm, kallas det en mini LED; när storleken på LED-chipet är mindre än 50 μm kallas det en mikro-LED. När storleken på bakgrundsbelysnings LED-chips blir mindre och mindre ändras displaypanelens struktur också i enlighet därmed.
När storleken på LED-chipet är lika liten som pixelnivån motsvarar varje pixel ett mikro-LED-chip. Eftersom mikro-LED kan avge ljus av sig själv kan den styra ljusstyrkan, ljusstyrkan och färgen. Jämfört med den traditionella LCD-skärmen kan mikro-lysdioden spara det flytande kristallskiktet och filterstrukturen.
Skärmstrukturen hos mikro-LED ligger nära OLED, och båda har egenskaperna pixel självbelysning, enkel struktur och hög ljuseffektivitet. Men mikro-LED:s materiallivslängd är mycket högre än för OLED:s organiska lysdiod, och dess stabilitet är också starkare.
Ur ett tekniskt mognadsperspektiv är mikro-LED fortfarande ett visst avstånd från den verkliga storskaliga massproduktionen, och dess massproduktionskostnader är fortfarande höga. Faktum är att OLED också upplevde denna period under de första åren. Även om kostnaden för stor skärm av OLED fortfarande är mycket högre än för LCD, har den nått det intervall som kan accepteras av vanliga hemanvändare.
Baserat på tidigare erfarenheter, när mikro-LED-tekniken mognar, kommer OLED och LCD (mini LED tillhör LCD-kategorin) att bytas ut? Kanske är svaret inte enkelt.
Micro LED är fortfarande lite långt ifrån storbildstillverkning
För det första måste det stå klart att det är svårt att tillämpa mikrolampor på stora paneler i ett tidigt utvecklingsstadium. Precis som OLED är tillverkningsprocessen för mikro LED stor panel kraftigt begränsad av utbyte och kostnad.
LED-chips blir mindre, och värdet som de medför är större än alla förväntade sig. Om du tittar på tillverkningsprocessen för mikro-LED växer den från skivan och måste så småningom överföras till skärmens bakre plan. Om upplösningen på en skärm är 1920x1080 överstiger antalet pixlar på skärmen 2 miljoner och varje pixel består av tre underpixlar av rött, grönt och blått. Om detta är en mikro LED-skärm betyder det att det finns 6 miljoner mikro LED-chips på den här skärmen.
Med moderna halvledartillverkningsprocesser är det inte svårt att växa 6 miljoner mikro LED-chips på skivan, men svårigheten är att överföra dessa 6 miljoner mikro LED-chips till bakplanet. Branschen kallar denna överföringsprocess en massöverföring. Även de avancerade mini LED-skärmarna på marknaden, till exempel 2021 iPad Pro 12.9", har bara 10 000 mini-lysdioder i bakgrundsbelysningsskiktet. Därför är massöverföring en stor svårighet i mikro LED-tillverkning.
Det finns olika lösningar på marknaden för massöverföringsproblemet. Bland dem är de mer mainstream två kategorierna: överföring i hela stycket och batchplockning och plats (pick-and-place). Överföring av hela delar är lämplig för små skärmar, eftersom skärmpanelen är tillräckligt liten, så hela stycket kan överföras; Tekniken för plockning och placering i partier är svårare, och stora skärmar kan bara använda denna lösning för att uppnå massöverföring.
Massöverföring är inte den enda tekniska svårigheten vid tillverkning av mikro LED-paneler, men det är en vattendelare som begränsar tillverkningen av mikrolampor med stora och små skärmar - naturligtvis hur stor en stor skärm kan vara beror främst på kostnaden. Samsung och Sony demonstrerade först mikro LED storbilds-TV-apparater som kostar mer än en miljon dollar.
På displayteknikutställningarna de senaste åren har de mikro LED-produkter som tillverkarna visat blivit mer pragmatiska. På årets SID Diplay Week riktar sig de mikro LED-produkter som visas av Tianma Microelectronics, AUO och Chitron Technology alla till småskärmsapplikationer som instrumentpaneler för bilar och elektroniskt papper. Naturligtvis, även om skärmen är en storskärmsapplikation, har de nuvarande parameterfördelarna inte krossat OLED / LCD.
Möjligheter i detta skede: AR/VR, transparent skärm, vikbar skärm
Betydande strukturella fördelar bestämmer egenskaperna hos mikrolampor med hög pixeltäthet, hög ljusstyrka, hög kontrast och snabb respons. Hög pixeltäthet, hög ljusstyrka och hög kontrast kan uppfattas avsevärt från strukturen. I tidigare prototypproduktdemonstrationer har tillverkare demonstrerat skärmar med pixeltätheter på tiotusentals ppi (pixlar per tum).
Eftersom mikro-LED-chipet är lika litet som pixeln kan det visa äkta svart med en enda pixel som inte avger ljus. Samtidigt är de ultrasmrena lysdioderna i mikro-LED-skärmar effektivare när det gäller att omvandla el till fotoner, och mikrolampor är ljusare än OLEDs och LCD-skärmar; baserat på högre elektronrörlighet kan mikrolampor växla på nanosekunders nivåer.
På grund av begränsningarna i tillverkningsprocessen är mikrolampor endast lämpliga för små skärmar i det tidiga skedet, till exempel är de särskilt lämpliga för AR / VR -applikationer (augmented reality / virtual reality), inklusive skyddsglasögon för underhållning.
AR/VR:s krav på skärmens ljusstyrka, kontrast, pixeltäthet och respons är mycket högre än för mobiltelefonens hemelektronikprodukter. Det är tekniskt svårt för LCD och OLED att uppfylla behoven hos sådana applikationer. Många konsumenter har rapporterat att de nuvarande AR / VR-applikationerna är benägna att yrsel och brist på nedsänkning. Faktum är att detta till stor del begränsas av själva tekniken för LCD och OLED. Tillämpningen av mikro-LED inom området AR / VR har avsevärt övervunnit detta problem. Kanske är nyckeln till den framtida utvecklingen av AR / VR beroende av genombrottet för mikro LED-teknik.
Dessutom bidrar miniatyriseringen av mikro-LED-chipet till panelens flexibilitet och transparens. Chitron Technology har visat en flexibel + transparent skärm. "Flexibel", "transparent" och "vikbar" är hotspots för skärmvisningsteknik under de senaste två åren, och är i viss utsträckning nycklarna till att uppnå branschens genombrott.
Analytiker av "International Electronics Business" lärde sig av LED-chiptillverkare uppströms panelförsörjningskedjan att den tidiga tillämpningen av mikro-LED kommer att fokusera på bärbara enheter, AR, VR och små bilskärmsprodukter, vilket är en logisk sak ur teknisk synvinkel.
Det är värt att nämna att även om mikro-LED har många tekniska fördelar jämfört med LCD / OLED, är några av dessa fördelar fortfarande i det teoretiska stadiet. En mer representativ är EQE (extern kvanteffektivitet) - det kan förstås som ljuseffektivitet. Jämfört med LCD tar skärmstrukturen på mikro LED-skärmen bort flytande kristall, färgfilter och polarisator. Jämfört med OLED kräver det inte komplex förpackningsteknik. I teorin är ljusstyrkan hos mikro LED-displayen mycket högre än de två senare.
Den extremt lilla storleken på mikrolampor gör dock chipet mycket påverkat av sidoväggseffekter - ett tekniskt problem som uppstår under tillverkningsprocessen, så den faktiska EQE av mikrolampor är extremt låg och kan till och med vara sämre än LCD och OLED. Förekomsten av sidoväggseffekter gör det också svårare för mikrolampor att producera idealiska storskärmsapplikationer. Därför återspeglar de befintliga mikro LED-lösningarna på marknaden långt ifrån de tekniska fördelarna med mikro-LED själv.
Komplement till applikationer mellan LCD/OLED
Olika tekniska utmaningar med mikro-LED är svåra problem som många marknadsaktörer försöker lösa. De tekniska egenskaperna hos mikrolampor bestämmer också förändringarna i strukturen i displayindustrins kedja i framtiden. Miniatyriseringen av mikrolampor lutar ytterligare paneltillverkningen till halvledarteknik.
Som ett enkelt exempel, på grund av miniatyriseringen av mikrolampor, har backplansdelen av bildskärmen börjat övergå från amorf kisel eller lågtemperatur polykisel TFT (tunnfilmstransistor) till CMOS-teknik. Specifikt är bakplanet ett kretsskikt som används för att styra belysning, släckning och grå nivåer för varje pixel. Jämfört med amorf kisel och lågtemperaturpolykisel har enkristallsilikon högre kristallint kvalitet och elektriska egenskaper, och CMOS börjar bli ett alternativ. Därför kan den allmänna IC-tillverkningsprocessen användas för att tillverka bakplanet, vilket är en av de anmärkningsvärda manifestationerna av den fortsatta integrationen av displayindustrin och halvledarindustrin.
CMOS är begränsat till små skärmar. CMOS står också inför kostnadsproblem när man producerar stora skärmar. Därför är amorf kisel och lågtemperatur polykisel TFT fortfarande nödvändiga tekniker för storskärmsmikro LED-tillverkning.
Tidiga observationer av mikrolampor från Hendy Consulting tyder på att det kan finnas en värdeförändring i mikro-LED-leveranskedjan. Detta bestäms av dess tekniska egenskaper. När mikrolampor gradvis närmar sig IC-tillverkning utmanar det statusen för traditionella paneltillverkare.
Det förväntas att det kommer att finnas fyra möjligheter i den framtida branschkedjan: den första är att traditionella displayindustriaktörer (som Samsung, LG, BOE) fortfarande är i centrum, men värdet kommer att spädas ut; den andra är att tillverkare med vertikal integrationskapacitet, Till exempel, LuxVue förvärvas av Apple och Glo AB investerade av Google kommer att uppta en dominerande ställning i mikro LED-världen; Den tredje är sammansättningen av den nya industristrukturen, och industrivärdet kan överföras till tillverkare av LED-chip, halvledartillverkare och viktiga IP-innehavare. Överföring av företag (eller flerpartssamarbete). Den fjärde är att mikro-LED kanske inte blir marknadens huvudfåra.
Att döma av marknadstrenderna i Kina, Taiwan och Sydkorea under de senaste två åren ökar investeringarna i mikrolampor i stor skala, och uppströms och nedströms företag i industrikedjan samarbetar också aktivt. Före 2018 var marknadsaktörerna för mikro-LED oberoende, och olika företag hade olika tekniska riktningar, och dessa tekniska riktningar var mycket olika.
Med tanke på att mikro LED-tillverkningsteknik kan behöva vara applikationsorienterad för att anpassa den systematiska tillverkningsprocessen - detta skiljer sig mycket från LCD / OLED. Situationen med oberoende förvaltning bidrar inte till marknadsutvecklingen av mikro-LED, och det finns olika tekniska riktningar och inga gemensamma standarder för en viss typ av teknik, vilket bara är industrins prestanda i ett tidigt utvecklingsstadium. Från och med 2020 har det varit mycket samarbete i branschen, vilket är ett tecken på att mikro-LED mognar.
Marknadsvariablerna är mycket stora. Analytiker av "International Electronic Business" anser att utvecklingsriktningen för den bransch som analyseras av Hendy Consulting kan vara för förenklad. Enligt vår mening är det inte bara förändringarna i marknadsinvesteringar och samarbetstrender under de senaste 1-2 åren, utan också möjligheten till långsiktig utveckling av mikrolampor i framtiden.
Precis som OLED inte helt ersatte LCD tidigare, som en teknik med utvecklingspotential i små skärmar och AR / VR i det tidiga skedet, är mikro LED mycket sannolikt att samexistera med OLED och LCD under lång tid. Det är bara det att tillämpningsanvisningarna för de tre är olika. Till exempel fokuserar mikro-LED på den lilla skärmen och AR / VR-marknaden och äter upp en del av värdet på OLED och LCD på high-end-marknaden. Även om marknadsstorleken på OLED och LCD kommer att krympa, kommer de tre att bilda ett subtilt kompletterande förhållande när det gäller teknik och marknad, snarare än mikro-LED som ersätter OLED eller LCD.
