MicroLED, von vielen als die nächste Generation der Display-Technologie angesehen, wurde von Akteuren in den Bereichen LED, Display, OEM, Materialien usw. verfolgt. Im Unterschied zu LCD und OLED gilt microLED als einzige Displaytechnologie ohne Größenbeschränkung. Welche Anwendungsmöglichkeiten gibt es? Was sind die Hypes und Realitäten? Diesen Fragen widmet sich der brandneue IDTechEx-Bericht „ Micro-LED Displays 2020-2030: Technology, Commercialization, Opportunity, Market and Players“.
Verschiedene Motivationen treiben den Fortschritt von MicroLED-Displays an
Samsung Display hat angekündigt, das LCD-Geschäft zu beenden und sich auf seine QD-LCD- und OLED-Geschäfte zu konzentrieren. LG Display hat seine heimische Produktion von LCD-Panels eingestellt. Koreanische Anbieter neigen dazu, ihre LCD-Panel-Produktion zu reduzieren und auf QLED & OLED umzusteigen. Außerdem steigen Panasonic und JDI auch aus dem LCD-Geschäft aus. AUO, Innolux und einige andere taiwanesische Unternehmen bremsen die Investitionen in LCD oder OLED. Im Vergleich dazu verlagert sich die LCD-Fertigung aufgrund der Kostenkompetenz, der Effizienz neuer Produktionslinien und der Unterstützung der Industriekette auf das chinesische Festland.
Im OLED-Bereich wird die Produktion von OLED-Panels in Bezug auf effektive Produktionskapazität, vorgelagerte Materialien und Ausrüstung, nachgelagerte Anwendung und Vollständigkeit der Lieferkette von koreanischen Unternehmen dominiert. DEZA und LGD haben beispielsweise vorgelagerte Material- und Ausrüstungsunternehmen beim Aufbau guter Ökosysteme unterstützt. Für die nachgelagerten Anwendungen werden die kleinen/mittelgroßen OLED-Panels von Samsung zuerst für Samsung-Smartphones geliefert, während die großformatigen OLED-Panels von LGD zuerst für LG-Fernseher angeboten werden. Ihre Marken können auch genügend Unterstützung und Feedback bieten. Samsung und LG dominieren die kleinen/mittleren bzw. großen OLED-Panels.
Bei den Kernmaterialien und -ausrüstungen vorgelagert sind Japan und Deutschland sehr stark. Ihre Vorteile lassen sich nicht nur auf LCD oder OLED, sondern auch auf andere potenzielle neue Displaytypen übertragen.
Vor diesem Hintergrund könnte der Einstieg in eine neue Displaytechnologie den relevanten Akteuren neue Chancen eröffnen, da eine neue Displaytechnologie die derzeitigen regionalen Cluster und Vorteile durchbrechen und eine neue Branchenstruktur bilden kann.
Dies ist einer der wichtigen Gründe, warum microLED-Displays so viel Interesse geweckt haben. Darüber hinaus bieten microLED-Displays Wertversprechen wie einen großen Farbraum, hohe Luminanz, geringer Stromverbrauch, hervorragende Stabilität und lange Lebensdauer, weiter Betrachtungswinkel, hoher Dynamikbereich, hoher Kontrast, schnelle Bildwiederholfrequenz, Transparenz, nahtlose Verbindung und Sensorintegration Leistungsfähigkeit usw. Einige der Wertversprechen können durch Alternativen wie LCD, OLED und QD bereitgestellt werden, während microLED seine einzigartigen Wertversprechen hat, die von vielen verfolgt werden.
Wertversprechen verschiedener Display-Technologien. Quelle: IDTechEx
Ein weiterer Treiber ist die wachsende Zahl von Akteuren, die der MicroLED-Branche nachgehen. MicroLED ist im Moment vielleicht nicht ihr Hauptaugenmerk, aber sie behalten es genau im Auge, nur für den Fall, dass microLED wirklich durchstartet, können sie schnell aufholen, anstatt abgehängt zu werden.
Zunehmende Aktivitäten mit verschobenen Entwicklungsschwerpunkten
Die zunehmende Zahl der Aktivitäten von Display-Lieferanten lässt sich an den hohen kumulierten Investitionen von ~5 Milliarden US-Dollar, der steigenden Zahl von Patentanmeldungen sowie den von MicroLED-Anbietern eingebrachten Prototypen/Produkten ablesen. Wir können Namen wie AUO, PlayNitrid, RiTdisplay, Samsung, LG, Sony, TCL, Tianma, Konka, Glo, Plessey, JBD, X-Display, VueReal, CSOT, Sharp, Kyocera usw. sehen.
Prototypen zum Nachweis der Technologie-/Wissenschaftsreife im Labor-/Fabrikmaßstab unterscheiden sich jedoch stark von massengefertigten kommerziellen Produkten. Letzteres erfordert Null-Fehler für Konsumgüter. Obwohl die Wissenschaft dort bewiesen ist, sind die technischen und fertigungstechnischen Probleme schwieriger. Herkömmliche LEDs können beispielsweise externe Quanteneffizienzen (EQEs) von ~70 % erreichen, während winzige Mikro-LEDs von weniger als 10 µm Schwierigkeiten haben, 20 % zu erreichen. Rote LEDs stellen bei niedrigen EQEs und spröden Eigenschaften eine besondere Herausforderung dar. Winzige Mikro-LEDs haben eine große Oberfläche, was zu mehr Defekten während des Herstellungsprozesses führen kann. Daher ist es wichtig, die Herausforderungen in der Entwicklung/Herstellung zu lösen, einschließlich der Miniaturisierung der Chipgröße, während die hohe Effizienz, das Chipdesign und die Verbesserung der Chipherstellungstechnik beibehalten werden. Andere Probleme umfassen die Ausbeute bei der Massenübertragung, die Reparatur von Fehlern, das Testen, die Gleichmäßigkeit, die Farbkonvertierung usw.
Um ein MikroLED-Display herzustellen, sind viele Technologien und Prozesse erforderlich, wie Epitaxie, Photolithographie, Chipherstellung, Substratentfernung, Inspektion, Massentransfer, Bonding und Verbindung, Testen, Reparatur, Backplane und Treiber-IC usw. Nach Jahren der Entwicklung, Einige technologische Schwierigkeiten wurden gelöst, während neue Herausforderungen vor uns gestellt werden. Vor einigen Jahren konzentrierten sich die Hauptanstrengungen beispielsweise auf die Miniaturisierung von Chips, das Chipdesign und den Massentransfer usw. In letzter Zeit erkennen immer mehr Akteure, dass ein vollständiges Verständnis aller Prozesse entscheidend ist. Daher bemühen sich immer mehr Menschen auch verstärkt um Technologien wie Inspektion, Reparatur, Fahren, Bildverbesserung, Lichtmanagement und Produktionsanlagen für hohe Stückzahlen.
Angebotsumbildung unter COVID-19
Eine der größten Diskussionen, die derzeit weltweit stattfindet, ist COVID-19. Da immer mehr Länder COVID-19 unter Kontrolle haben, stellt sich nicht nur die Frage nach der öffentlichen Gesundheit, sondern auch nach den längerfristigen Auswirkungen, die es in sozialer, wirtschaftlicher und politischer Hinsicht auf uns hat.
Durch die Einbeziehung mehrerer bestehender Industrien und neuer Industrien können micoLED-Displays die bestehende LED- und Display-Lieferkette prägen, was zu einer langwierigen und komplexen neuen Lieferkette führt. Neue Technologieansätze und neue Produkte können den Akteuren auch neue Möglichkeiten bieten, beispielsweise kann die CMOS-Industrie eine Position in der Mikro-LED-basierten Mikrodisplay-Lieferkette einnehmen.
Erfahrungen mit COVID-19 können die globale Wirtschaft und den Aufbau der Lieferkette beeinflussen.
Die Wahrnehmungen von COVID-19 im Februar und danach sind ganz unterschiedlich. Im Februar war die Situation von COVID-19 in China am schlimmsten. Daher konzentrierten sich viele Analysen auf die Sicherheit der Lieferkette. Das Risiko, die globalen industriellen Lieferketten in China weiter abzustützen, wurde mehrfach diskutiert. Während ab März die globale Pandemie die Menschen aus einem breiteren Blickwinkel betrachten ließ. Erstens wurde das Wachstum der Weltwirtschaft weltweit stark herabgestuft und die Arbeitslosenquoten sind gestiegen, selbst mit der staatlichen Unterstützung einiger Länder. Zweitens ist die Konsumgüterindustrie stark betroffen. Der Einkauf weniger notwendiger Produkte wird sowohl für Verbraucher als auch für Geschäftseinheiten reduziert. Drittens sind die Finanzmärkte betroffen. Als nächstes, aber nicht zuletzt, werden die Auswirkungen auf die globale Lieferkette sowohl jetzt als auch in Zukunft bestehen bleiben.
Viele haben akzeptiert, dass die globale COVID-19-Pandemie die Beziehungen zwischen den USA und China angespannter machen wird. Auch die Globalisierung ist mit geschlossenen Grenzen, Reisebeschränkungen, Exportbedingungen und gelähmten Lieferketten rückläufig. Einerseits hat IDTechEx von einigen kleinen Unternehmen gehört, dass sie sich bewusst für Partnerschaften mit Unternehmen entschieden haben, die weniger wahrscheinlich vom Handelskrieg betroffen sind. Auf der anderen Seite, obwohl Globalisierung immer noch der allgemeine Trend ist, könnten in Zukunft regionale Cluster eine wichtigere Rolle beim Aufbau der Lieferkette spielen als globale Netzwerke. 
Demand and supply of MicroLED displays. Source: IDTechEx
Anwendungsmärkte für MicroLED-Displays
Die Nachfrage nach microLED-Displays kann unter zwei Aspekten analysiert werden:
• Ersatz im bestehenden Display-Markt
• Schaffung eines neuen Display-Marktes
Für erstere werden die unten aufgeführten 8 Anwendungen am häufigsten angesprochen. Dies sind Augmented/Mixed Reality (AR/MR), Virtual Reality (VR), große Videodisplays, Fernseher und Monitore, Automobildisplays, Mobiltelefone, Smartwatches und Wearables, Tablets und Laptops.
Ersatz in bestehenden Anwendungsmärkten
Beispielsweise werden LCD-Displays, die den aktuellen Display-Markt dominieren, in fast allen Displays unter 65″ eingesetzt. LCDs haben ihre intrinsische Beschränkung darauf, größer zu werden. OLED gewinnen vor allem bei Smartphone-Displays einen zunehmenden Marktanteil. QD-LCDs werden als Premium-Fernseher vermarktet und von immer mehr Verbrauchern akzeptiert. LED-Displays werden bereits in riesigen Public Displays eingesetzt. Um mit ihnen zu konkurrieren, sollte microLED ihre einzigartigen Wertversprechen oder Wertversprechenskombinationen identifizieren, um Vorteile zu bieten.
Andererseits setzt das, was in dieser Phase angeboten werden kann, die Grenze. Um beispielsweise wettbewerbsfähig zu sein, sollten Mikro-LEDs in winzigen Größen hergestellt werden. Allerdings haben winzige Mikro-LEDs im Vergleich zu herkömmlichen LEDs, die für Festkörperbeleuchtung verwendet werden, eine viel geringere Effizienz. Die Mikro-LEDs mit niedrigem Wirkungsgrad können möglicherweise nicht das Wertversprechen „geringer Stromverbrauch“ für Anwendungen bieten, die kleine LEDs und einen geringen Stromverbrauch erfordern.
In Bezug auf die Kosten hängen die Kosten der Frontebene eines typischen MicroLED-Displays von der Anzahl der LEDs ab, anstatt von der Fläche, die sich von OLED und LCD unterscheidet. Aus diesem Grund kann die Herstellung eines Smartphones mit der gleichen Auflösung eines Fernsehers zu ähnlichen Kostenprognosen führen, anstatt zu einer um Größenordnungen niedrigeren Erwartung.
Daher ist es wichtig, unterschiedliche Technologieansätze hinter jeder Anwendung zu verstehen und klare Einschätzungen zu deren Möglichkeiten und Chancen zu erhalten.
Um einen neuen Display-Markt zu schaffen, sind Funktionen erforderlich, die durch Alternativen nicht aktiviert werden können. Typische Beispiele sind Displays mit kundenspezifischer Form und Displays mit Sensorintegrationen. Die aufkommenden neuen Displays erweitern unsere Vorstellungskraft über bestehende Displays hinaus und tragen dazu bei, die Welt mit allgegenwärtigen Displays zu erreichen.
Postzeit: 22. Januar 2021