Worden LCD en OLED vervangen door Micro LED?
Vanuit het perspectief van technologische volwassenheid is micro-LED nog steeds een zekere afstand van de echte grootschalige massaproductie en zijn de massaproductiekosten nog steeds hoog. Sterker nog, OLED maakte deze periode in de beginjaren ook mee. Hoewel de kosten van een groot scherm van OLED nog steeds veel hoger zijn dan die van LCD, heeft het het bereik bereikt dat door gewone thuisgebruikers kan worden geaccepteerd. Op basis van ervaringen uit het verleden, naarmate micro-LED-technologie volwassen wordt, zullen OLED en LCD (mini LED behoren tot de LCD-categorie) worden vervangen? Misschien is het antwoord niet eenvoudig.
De industrie definieert verschillende LED-technologieën op basis van de grootte van de LED-chip. Wanneer de grootte van de LED-chip bijvoorbeeld minder dan 150μm is, wordt dit een mini-LED genoemd; wanneer de grootte van de LED-chip minder dan 50μm is, wordt dit een micro-LED genoemd. Naarmate de grootte van led-chips met achtergrondverlichting steeds kleiner wordt, verandert ook de structuur van het displaypaneel dienovereenkomstig.
Wanneer de grootte van de LED-chip zo klein is als het pixelniveau, komt elke pixel overeen met een micro-LED-chip. Omdat de micro-LED zelf licht kan uitstralen, kan deze de helderheid, helderheid en kleur regelen. In vergelijking met het traditionele LCD-scherm kan de micro-LED de vloeibare kristallaag en filterstructuur redden.
De schermstructuur van micro-LED ligt dicht bij die van OLED en beide hebben de kenmerken van pixelzelfverlichting, eenvoudige structuur en hoge lichtefficiëntie. De materiaallevensduur van micro-LED is echter veel hoger dan die van OLED organische lichtgevende diode en de stabiliteit is ook sterker.
Vanuit het perspectief van technologische volwassenheid is micro-LED nog steeds een zekere afstand van de echte grootschalige massaproductie en zijn de massaproductiekosten nog steeds hoog. Sterker nog, OLED maakte deze periode in de beginjaren ook mee. Hoewel de kosten van een groot scherm van OLED nog steeds veel hoger zijn dan die van LCD, heeft het het bereik bereikt dat door gewone thuisgebruikers kan worden geaccepteerd.
Op basis van ervaringen uit het verleden, naarmate micro-LED-technologie volwassen wordt, zullen OLED en LCD (mini LED behoren tot de LCD-categorie) worden vervangen? Misschien is het antwoord niet eenvoudig.
Micro LED is nog een beetje ver verwijderd van de productie van grote schermen
Allereerst moet duidelijk zijn dat het moeilijk is om micro-LED's toe te passen op grote panelen in een vroeg stadium van ontwikkeling. Net als OLED wordt het productieproces van micro LED groot paneel sterk beperkt door opbrengst en kosten.
LED-chips worden kleiner en de waarde die ze met zich meebrengen is groter dan iedereen had verwacht. Als je kijkt naar het productieproces van de micro-LED, groeit deze uit de wafer en moet deze uiteindelijk worden overgebracht naar het achtervlak van het scherm. Als de resolutie van een scherm 1920x1080 is, is het aantal pixels op het scherm groter dan 2 miljoen en bestaat elke pixel uit drie subpixels van rood, groen en blauw. Als dit een micro LED scherm is, betekent dit dat er 6 miljoen micro LED chips op dit scherm zitten.
Met hedendaagse halfgeleiderproductieprocessen is het niet moeilijk om 6 miljoen micro-LED-chips op de wafer te laten groeien, maar de moeilijkheid is om deze 6 miljoen micro-LED-chips over te brengen naar de backplane. De industrie noemt dit overdrachtsproces een massaoverdracht. Zelfs de high-end mini-ledschermen op de markt, zoals de 2021 iPad Pro 12,9", hebben slechts 10.000 mini-leds in de achtergrondverlichtingslaag. Daarom is massaoverdracht een groot probleem bij de productie van micro-LED's.
Er zijn verschillende oplossingen op de markt voor het probleem van massaoverdracht. Onder hen zijn de meer mainstream twee categorieën: overdracht van het hele stuk en batch pick-and-place (pick-and-place). Hele stuk overdracht is geschikt voor kleine schermen, omdat het schermpaneel klein genoeg is, zodat het hele stuk kan worden overgedragen; de technologie van het picken en plaatsen in batches is moeilijker en grote schermen kunnen deze oplossing alleen gebruiken om massaoverdracht te bereiken.
Massaoverdracht is niet de enige technische moeilijkheid bij de vervaardiging van micro-LED-panelen, maar het is een keerpunt dat de productie van micro-LED's met grote en kleine schermen beperkt - natuurlijk hangt hoe groot een groot scherm kan zijn voornamelijk af van de kosten. Samsung en Sony demonstreerden voor het eerst micro-LED-tv's met groot scherm die meer dan een miljoen dollar kostten.
Op de displaytechnologiebeurzen in de afgelopen jaren zijn de micro-LED-producten die door fabrikanten worden getoond pragmatischer geworden. Tijdens de SID Diplay Week van dit jaar zijn de micro-LED-producten van Tianma Microelectronics, AUO en Chitron Technology allemaal gericht op toepassingen met een klein scherm, zoals dashboards voor auto's en elektronisch papier. Natuurlijk, zelfs als het scherm een toepassing met een groot scherm is, hebben de huidige parametervoordelen OLED / LCD niet verpletterd.
Kansen in dit stadium: AR/VR, transparant scherm, vouwscherm
Aanzienlijke structurele voordelen bepalen de kenmerken van micro-LED's met een hoge pixeldichtheid, hoge helderheid, hoog contrast en snelle respons. Hoge pixeldichtheid, hoge helderheid en hoog contrast kunnen aanzienlijk worden waargenomen vanuit de structuur. In eerdere prototype productdemonstraties hebben fabrikanten displays gedemonstreerd met pixeldichtheden van tienduizenden ppi (pixels per inch).
Omdat de micro-LED-chip zo klein is als de pixel, kan deze echt zwart weergeven met een enkele pixel die geen licht uitstraalt. Tegelijkertijd zijn de ultrakleine LED's in micro-LED-displays efficiënter in het omzetten van elektriciteit in fotonen, en micro-LED's zijn helderder dan OLED's en LCD's; op basis van hogere elektronenmobiliteit kunnen micro-LED's op nanosecondeniveau schakelen.
Door de beperkingen van het productieproces zijn micro-LED's alleen geschikt voor kleine schermen in een vroeg stadium, ze zijn bijvoorbeeld vooral geschikt voor AR/VR (augmented reality/virtual reality) toepassingen, waaronder brillen voor entertainment.
Ar / VR's eisen voor schermhelderheid, contrast, pixeldichtheid en respons zijn veel hoger dan die van consumentenelektronicaproducten voor mobiele telefoons. Het is technisch moeilijk voor LCD en OLED om aan de behoeften van dergelijke toepassingen te voldoen. Veel consumenten hebben gemeld dat de huidige AR / VR-toepassingen gevoelig zijn voor duizeligheid en gebrek aan onderdompeling. In feite wordt dit grotendeels beperkt door de technologie zelf van LCD en OLED. De toepassing van micro LED op het gebied van AR/VR heeft dit probleem aanzienlijk overwonnen. Misschien hangt de sleutel tot de toekomstige ontwikkeling van AR / VR af van de doorbraak van micro-LED-technologie.
Bovendien is de miniaturisatie van de micro-LED-chip bevorderlijk voor de flexibiliteit en transparantie van het paneel. Chitron Technology heeft een flexibel + transparant scherm gedemonstreerd. "Flexibel", "transparant" en "opvouwbaar" zijn de hotspots van schermweergavetechnologie in de afgelopen twee jaar en zijn tot op zekere hoogte de sleutels tot het bereiken van doorbraken in de industrie.
Analisten van "International Electronics Business" leerden van LED-chipfabrikanten stroomopwaarts van de panel supply chain dat de vroege toepassing van micro LED zich zal richten op draagbare apparaten, AR, VR en kleine autoschermproducten, wat vanuit technisch oogpunt een logische zaak is.
Het is vermeldenswaard dat hoewel micro-LED veel technische voordelen heeft ten opzichte van LCD / OLED, sommige van deze voordelen zich nog in de theoretische fase bevinden. Een meer representatieve is EQE (externe kwantumefficiëntie) - het kan worden begrepen als lichtefficiëntie. In vergelijking met LCD verwijdert de schermstructuur van micro-LED-display vloeibaar kristal, kleurenfilter en polarisator. In vergelijking met OLED vereist het geen complexe verpakkingstechnologie. In theorie is de lichtopbrengst van micro LED-display veel hoger dan de laatste twee.
Het extreem kleine formaat van micro-LED's maakt de chip echter sterk beïnvloed door zijwandeffecten - een technisch probleem dat optreedt tijdens het productieproces, dus de werkelijke EQE van micro-LED's is extreem laag en kan zelfs inferieur zijn aan LCD en OLED. Het bestaan van bijwerkingen maakt het ook moeilijker voor micro-LED's om ideale toepassingen met een groot scherm te produceren. Daarom weerspiegelen de bestaande micro-LED-oplossingen op de markt verre van de technische voordelen van micro-LED zelf.
Aanvulling op toepassingen tussen LCD/OLED
Verschillende technische uitdagingen van micro LED zijn moeilijke problemen die veel marktspelers proberen op te lossen. De technische kenmerken van micro-LED's bepalen ook de veranderingen in de structuur van de display-industrieketen in de toekomst. De miniaturisatie van micro-LED's kantelt de productie van panelen verder naar halfgeleidertechnologie.
Als een eenvoudig voorbeeld, als gevolg van de miniaturisatie van micro-LED's, is het backplane-gedeelte van het scherm begonnen over te schakelen van amorf silicium of lage temperatuur polysilicium TFT (dunne film transistor) naar CMOS-technologie. In het bijzonder is de backplane een circuitlaag die wordt gebruikt om de verlichting, het blussen en de grijsniveaus van elke pixel te regelen. Vergeleken met amorf silicium en polysilicium met lage temperatuur, heeft silicium met één kristal een hogere kristallijne kwaliteit en elektrische eigenschappen, en CMOS begint een optie te worden. Daarom kan het algemene IC-productieproces worden gebruikt om de backplane te vervaardigen, wat een van de opmerkelijke manifestaties is van de verdere integratie van de display-industrie en de halfgeleiderindustrie.
CMOS is beperkt tot kleine schermen. CMOS kampt ook met kostenproblemen bij het produceren van grote schermen. Daarom zijn amorf silicium en lage temperatuur polysilicium TFT's nog steeds noodzakelijke technologieën voor micro-LED-fabricage met groot scherm.
Vroege waarnemingen van micro-LED's van Hendy Consulting suggereren dat er een waardeverschuiving kan plaatsvinden in de micro-LED-toeleveringsketen. Dit wordt bepaald door de technische kenmerken. Naarmate micro-LED's geleidelijk dichter bij IC-productie komen, daagt het de status van traditionele paneelfabrikanten uit.
De verwachting is dat er vier mogelijkheden zullen zijn in de toekomstige industrieketen: de eerste is dat traditionele spelers in de display-industrie (zoals Samsung, LG, BOE) nog steeds in het midden staan, maar de waarde zal worden verwaterd; de tweede is dat fabrikanten met verticale integratiemogelijkheden, bijvoorbeeld LuxVue overgenomen door Apple en Glo AB geïnvesteerd door Google, een dominante positie zullen innemen in de micro-LED-wereld; de derde is de samenstelling van de nieuwe industriestructuur en de industriewaarde kan worden overgedragen aan LED-chipfabrikanten, halfgeleiderfabrikanten en belangrijke IP-houders. Overdracht van ondernemingen (of samenwerking tussen meerdere partijen); de vierde is dat micro-LED mogelijk niet de mainstream van de markt wordt.
Afgaande op de markttrends op het vasteland van China, Taiwan en Zuid-Korea in de afgelopen twee jaar, nemen de investeringen in micro-LED's op grote schaal toe en werken ook upstream- en downstream-bedrijven in de industrieketen actief samen. Vóór 2018 waren de marktspelers van micro-LED onafhankelijk en hadden verschillende bedrijven verschillende technische richtingen, en deze technische richtingen waren heel verschillend.
Gezien het feit dat micro LED-productietechnologie mogelijk toepassingsgericht moet zijn om het systematische productieproces aan te passen, is dit heel anders dan LCD / OLED. De situatie van onafhankelijk beheer is niet bevorderlijk voor de marktontwikkeling van micro-LED, en er zijn verschillende technische richtingen en geen gemeenschappelijke normen voor een bepaald type technologie, wat slechts de prestaties van de industrie in het vroege stadium van ontwikkeling is. Vanaf 2020 is er veel samenwerking in de industrie, wat een teken is dat micro-LED volwassen wordt.
De marktvariabelen zijn erg groot. Analisten van "International Electronic Business" zijn van mening dat de ontwikkelingsrichting van de industrie geanalyseerd door Hendy Consulting misschien te simplistisch is. Naar onze mening niet alleen de veranderingen in marktinvesteringen en samenwerkingstrends in de afgelopen 1-2 jaar, maar ook de mogelijkheid van langetermijnontwikkeling van micro-LED's in de toekomst.
Net zoals OLED LCD in het verleden niet volledig heeft vervangen, als een technologie met ontwikkelingspotentieel in kleine schermen en AR / VR in een vroeg stadium, zal micro-LED zeer waarschijnlijk lang naast OLED en LCD bestaan. Het is alleen dat de toepassingsrichtingen van de drie verschillend zijn. Micro LED richt zich bijvoorbeeld op de markt voor kleine schermen en AR/VR en vreet een deel van de waarde van OLED en LCD in de high-end markt op. Hoewel de marktomvang van OLED en LCD zal krimpen, zullen de drie een subtiele complementaire relatie vormen in termen van technologie en markt, in plaats van micro-LED die OLED of LCD vervangt.
