uutiset

한어Русский языкEnglishFrançaisIndonesianSanskrit日本語DeutschPortuguêsΕλληνικάespañolItalianoSuomalainenLatina

Fujianin ja Taiwanin välisen yhteistyön siltana Xiamen on luonut vankan perustan optoelektronisten näyttöjen teollisuudelle luottaen ainutlaatuisiin sijaintietuihinsa sekä edistämällä investointeja ja "yksi yritys, yksi politiikka" -politiikkapalveluita. Vuosien kehitystyön jälkeen Xiamen on muodostanut suhteellisen täydellisen teollisen ketjuasetelman, joka kattaa LED-, lasisubstraatit, paneelit, moduulit, LCD-näytöt, kokonaiset koneet jne. Xiamenin optoelektronisen näyttöteollisuuden tärkeänä kantoalueena Huli District ei ainoastaan ​​suoriudu erinomaisesti alueellisen teollisuusketjun asettelusta, vaan on myös varsin tehokas yritysten teknologisessa kehityksessä, mikä ansaitsee perusteellisen havainnoinnin ja tutkimuksen.

Selvittääkseen optoelektronisten näyttöjen alan tekniset vaikeudet ja tulevaisuuden kehityssuunnat The Paper -toimittaja haastatteli Xiamenin yliopiston fysiikan ja teknologian korkeakoulun apulaisdekaania ja Xiamen Future Displayn johtajaa, professori Huang Kaita. Jiagengin innovaatiolaboratorion teknologian tutkimuslaitos. Xiamen Future Display Technology Research Institute, jossa professori Huang Kai työskentelee, on tärkeä lenkki teollisuus-yliopisto-tutkimusyhteistyössä Xiamenin optoelektroniikkateollisuudessa. Tämän alan erinomaisena tutkijana Huang Kai ja hänen tiiminsä ovat sitoutuneet tarjoamaan teknistä tukea Xiamenin optoelektroniselle näyttöteollisuudelle ja toimimaan tärkeässä roolissa viestinnässä ja koordinoinnissa teollisuusketjun alku- ja loppupään välillä.

Paperi: Miksi Xiamenin optoelektroninen näyttöteollisuus voi kehittyä? Mistä vastaava tekniikka alun perin tuli?

Huang Kai: Vuoden 2000 alussa Xiamen alkoi keskittyä optoelektroniikan kehittämiseen. Tuolloin investoitiin paljon energiaa ja resursseja, mukaan lukien eri kansallisten ministeriöiden ja komissioiden tuki LED-teollisuudesta. Tuolloin Japanilla ja Taiwanilla meni paremmin LEDissä, mutta yli kymmenen vuoden kehityksen jälkeen Xiamen on saavuttanut merkittävän edun globaalissa puolijohdevalaistuskentässä. Huipussaan Xiamenin LED-valaistustuotteiden osuus maailmanmarkkinoista oli lähes 40 %. Viime vuosina optoelektroniikka ja näytöt ovat alkaneet jossain määrin sulautua toisiinsa, ja valaistus on vähitellen muuttunut ja integroitunut tiiviisti näyttöihin. Optoelektronisia LEDejä käytetään yhä enemmän näyttöteollisuudessa. Sen lisäksi, että sovellusalue kasvaa, myös arvoketju paranee jatkuvasti.

Xiamenin kehitys optoelektronisten näyttöjen alalla on tietynlaista satunnaisuutta ja väistämättömyyttä. Sen maantieteellinen sijainti on lähellä Taiwania, ja kulttuurien luonnollinen sekoittuminen on vauhdittanut alan kehitystä suuresti. Samaan aikaan Xiamenin alku ei ollut liian myöhäistä. Maailmanlaajuinen optoelektronisten näyttöjen teollistuminen alkoi noin 2000. Kesäkuussa 2003 "National Semiconductor Lighting Project" käynnistettiin, ja Xiamen reagoi nopeasti ja investoi paljon resursseja tukeakseen teollista kehitystä. Tuolloin jopa esikuntatoimiston johtajat, apulaisjohtajat ja jopa päähenkilöstö puhuivat LEDistä tapaaessaan, mikä todella loi ilmapiirin, jossa kaikki olivat huolissaan ja huolissaan LEDin kehityksestä. Teknologialähteiden osalta kotimaiset LCD- ja OLED-tekniikat tulevat pääasiassa Japanista, Etelä-Koreasta ja Taiwanista. Kiina maksoi paljon rahaa näiden tuotantolinjojen käyttöönotosta ja lähetti ryhmän teknisiä runkoja Japaniin opiskelemaan yhden tai kahden vuoden ulkomailla opiskeltuaan takaisin kehittynyttä teknologiaa ja kokemusta.

Manner-Kiinan ja Taiwanin tieteellisten tutkimusjoukkojen tuella Kiina on vähitellen kehittänyt ja laajentanut omaa optoelektronisten näyttöjen teollisuutta. Noin 20 vuoden kovan työn jälkeen Kiina on kasvattanut täydellisen optoelektroniikan alan ekologia- ja lahjakkuustiimin tutkijoista insinööreihin ja yritysjohtajiin.

Paperi: Mikä on tekniikan kehitys?

Huang Kai: Kannettavat tietokoneet alkoivat olla ohuempia ja kevyempiä vuoden 2010 tienoilla. Ennen vuotta 2010 LCD-näytöt olivat pääasiassa käytössä. LCD-näyttö itsessään ei lähetä valoa ja vaatii taustavalon näyttötoiminnon toteuttamiseksi. Sen tehtävänä on saada kuvia selektiivisesti lähettämällä tai estämällä taustavaloa. Näyttö koostuu useista pikseleistä, ja jokainen pikseli on jaettu kolmeen osapikseliin: punainen, vihreä ja sininen. Punaisen valon näyttämiseksi näyttö estää sinisen ja vihreän valon. Siksi "venttiilinä" toimivan nestekidekerroksen lisäksi tarvitaan myös taustavaloa näytön valaisemiseen. Varhaisissa näytöissä käytettiin taustavalaistukseen pieniä loistelamppuja, mikä rajoitti näytön paksuutta. Vuoden 2010 tienoilla loisteputket korvattiin LED-taustavaloilla, mikä pienensi huomattavasti näytön paksuutta. Taustavalaistukseen käytetyt LED-sirut ovat vain muutaman sadan mikronin kokoisia ja erittäin ohuita, joten LED-taustavalot korvasivat nopeasti perinteiset loisteputket. Tämä muutos on myös valtava sysäys LED-teollisuudelle, sillä LED-taustavalon osuus koko LED-tuotannosta on 60 prosenttia.

Sitten tulivat OLED-näytöt (orgaaniset valoa emittoiva diodi), jotka eivät vaatineet taustavaloa. Ostoskeskusten sisäänkäynnit, tapahtumapaikkojen näytöt jne. kaikki käyttävät OLED-tekniikkaa. Esimerkiksi 4K-resoluutioisessa näytössä on 4 000 pikseliä vaakasuunnassa ja 2 000 pikseliä pystysuunnassa, eli yhteensä 8 miljoonaa pikseliä. Jokaisen pikselin on kyettävä näyttämään kolme väriä: punainen, vihreä ja sininen, joten tarvitaan 24 miljoonaa osapikseliä, ja jokaisen pikselin takana on joukko ohjauspiirejä. Koska OLED on pienimolekyylinen materiaali ja hapettuu helposti, luminoivan kerroksen haihtuminen ja myöhempi pakkaus ovat suhteellisen monimutkaisia.

Micro-LED on epäorgaaninen materiaali, joka on vakaampi kuin OLED ja vaatii siksi vähemmän pakkausvaatimuksia. Tekniikat, kuten LED ja LCD, ovat täydentäneet toisiaan kehitysprosessissa, ja niistä on nyt hitaasti tulossa kilpailukykyisiä teknologioita. Vaikka suurin osa kannettavien tietokoneiden näytöistä on edelleen LCD-näyttöjä, lähes kaikki taustavalot käyttävät LED-valoja, ja kaksi taustavalomenetelmää on noussut esiin: toinen on käyttää reunaan asennettuja LED-valoja, jotka on ohjattu optisiin kuituihin valonohjainlevyjen kautta, ja toinen on käyttää useita Mini- LED-sirut toimivat taustavalon lähteinä. Käyttäjien tuotteisiin kohdistuvien odotusten noustessa teknologia kehittyy edelleen ja uusia ratkaisuja syntyy.

LED-epitaksiaalisten sirujen suhteen Xiamen on johtavassa asemassa. Epitaksiaalisen sirun substraatti on yksikidemateriaali kiteessä oleva materiaali Pinta hajoaa, yhdistyy uudelleen ja kasvaa vähitellen nanometrin tarkkuudella. Yleisesti ottaen näyttötekniikan kehitystrendi on, että pikselitiheys jatkaa kasvuaan ja sirun koko pienenee edelleen. LCD- tai OLED- ja Mini-LED- ja Micro-LED-tekniikat ovat kilpailevia tai jossain määrin rinnakkaisia ​​teknologioita. Tällä hetkellä vallitsee yksimielisyys siitä, että ainakaan lyhyellä tai keskipitkällä aikavälillä mikään teknologia ei täysin korvaa muita teknologioita. Jokaisella tekniikalla on soveltuvat skenaariot ja etunsa. Esimerkiksi LCD:n kustannusetu tekee siitä edelleen hyvän markkinakysynnän.

Paperi: Teollisuus näyttää uskovan, että Micro-LED-ratkaisu voi "valloittaa maailman".

Huang Kai: Yleisesti ottaen mitä vaikeampaa jotain on valmistaa, sitä vaikeampaa se on tuhota. Micro-LEDin valmistaminen vaatii tuhannen asteen korkeaa lämpötilaa, ja orgaaniset yhdisteet ovat yleensä vaikeasti kestäviä yli sadan asteen lämpötiloja, joten epäorgaanisia yhdisteitä on käytettävä stabiileiksi. Mikro-LED:ssä käytetään yleensä alle 50 mikronin siruja. Valmistus on erittäin vaikeaa ja vaatii leimaamista tai laseria. Massasiirtotekniikka.

Micro-LED on menestynyt hyvin nykyisessä vaiheessa erinomaisen vakauden ja kattavien suorituskykyindikaattoreiden ansiosta siitä on tullut näyttötekniikka, jolla on parhaat kattavat indikaattorit. Micro-LED vaatii suurta nopeutta, suurta tarkkuutta ja suurta tuottoa, mikä asettaa erittäin korkeat vaatimukset prosesseille ja laitteille. Vertailun vuoksi Mini-LEDin ja tavanomaisen LEDin sirukoko ei yleensä saavuta mikronitasoa, ehkä millimetritasoa, mutta koska se on riittävän kaukana meistä, näyttövaikutus on silti hyvä. Perinteinen näyttöratkaisu on estää kaksi muuta alipikseliä, jotta valoa lähettävän alipikselin on mahdollista säteillä valoa. Micro-LED käyttää itsevalaisevaa tekniikkaa, ja jokainen osapikseli voi lähettää valoa itsenäisesti, mikä saavuttaa korkeamman tason. kontrasti- ja värisuorituskyky Tämä antaa sille suuren potentiaalin näyttösovelluksissa, mutta merkitsee myös suurempia valmistus- ja prosessihaasteita. Anna valoa säteilevien alipikselien lähettää suoraan valoa.

Sovellustasolla tällä hetkellä lähes vain Micro-LED pystyy saavuttamaan suuria yli 100 tuuman näyttöjä. Syynä on se, että Micro-LED voidaan yhdistää saumattomasti. Esimerkiksi OLED ei pysty saavuttamaan laajaa ja yhtenäistä näyttöä haihdutusprosessin rajoitusten vuoksi. Lisäksi OLED-asemapiirissä on myös häviöongelmia. Täydelliselle suurelle näytölle resistiivisten materiaalien vuoksi virta, joka saadaan jännitteen kytkemisen jälkeen vasempaan ja oikeaan päähän. Tämä on ylitsepääsemätön ongelma, kun näytön koko on liian suuri. Mikro-LED voi toteuttaa saumattoman liitoksen ja liittää kaikenkokoisia suuria näyttöjä tarpeiden mukaan. Samalla pikselitiheys voi olla erittäin korkea, mikä on suuri etu. Laboratoriomme äärimmäiset ominaisuudet voivat saavuttaa noin 15 000 PPI (15 000 pikseliä tuumalla).

Lisäksi Micro-LEDin kirkkaus on huomattavasti korkeampi kuin muiden näyttöteknologioiden. Se voi saavuttaa useita miljoonia nittejä, kun taas OLEDin maksimikirkkaus on vain noin 10 000 nitiä. Tämä liittyy pääasiassa sen materiaaliominaisuuksiin. Micro-LED käyttää epäorgaanisia materiaaleja, joilla on korkeampi vakaus ja kestävyys. Sitä vastoin OLED:issä käytetyillä orgaanisilla materiaaleilla on huono stabiilisuus Kun ruiskutetaan suurta virtaa, orgaaniset materiaalit hajoavat helposti ja lämpövaikutus on suhteellisen voimakas, jolloin materiaalit palavat.

Laboratoriomme tällä hetkellä tuottamien näyttöjen pikselitiheys on yli 60 mikronia riippumatta siitä, kuinka lähelle näyttö on sijoitettu, yksittäisiä pikseleitä ei voi nähdä. LED-näyttöjä käytettiin alun perin pääasiassa suunnittelusovelluksissa, mutta nyt ne ovat teknisesti rikkoneet tämän rajoituksen ja voivat siirtyä kohti kulutuselektroniikkamarkkinoita. Teollistumiseen on kuitenkin vielä pitkä matka, ja suurin haaste on, että nykyiset kustannukset ovat edelleen erittäin korkeat.

Paperi: LED-valaistuksesta LED-näyttöön, miten tämä muutos tapahtui?

Huang Kai: Juuri LED-valaistusteollisuuden kehityksen ansiosta tulevaisuuden näyttöteollisuus laajenee ja ulottuu vähitellen arvoketjun huipulle. Ilman Kiinaa LED saattaa lakata palamasta. Kiinalaiset ovat erityisen hyviä saamaan jotain näyttämään edulliselta. Viime vuosisadan lopusta vuoden 2000 alkuun, ennen lokalisointia, LEDin hinta oli 6 dollaria. Nyt LEDin hinta on alle penni.

Puolijohdeteollisuudelle on ominaista tasainen suorituskyvyn paraneminen kustannusten alenemisen myötä. Tärkeä puolijohdeteollisuuden piirre on, että tuotekustannusten aleneessa markkinat laajenevat nopeasti ja tulevat vähitellen tuhansiin kotitalouksiin. Skaalaus ei voi vain vähentää kustannuksia, vaan myös luoda uusia sovelluksia. Alkuperäiset korkeat tuotantokustannukset saivat LEDit käymään korkeintaan vain valaistukseen, mutta nyt LEDejä voidaan käyttää laajasti näyttökentässä.

LEDien osalta näytöissä käytettävien sirujen suorituskykyvaatimukset ovat paljon korkeammat kuin valaistuksessa käytettävien. Esimerkiksi näyttö vaatii värin tasaisuutta. Se ei voi olla kirkkaampi täällä ja punaisempi siellä.

Tällä hetkellä maailman suurin LED-sirutehdas on Sanan Optoelectronics, jota seuraavat Jingyuan Optoelectronics ja Qianzhao Optoelectronics. On syytä huomata, että kaksi kolmesta on Xiamenissa. Xiamenilla on suhteellisen vahvoja etuja tällä alalla, ja se on tutkinut enemmän sovellusskenaarioita. Lisäksi niin kauan kuin teknisiä esteitä muodostuu, näillä yrityksillä voi olla vahvat tuotantomahdollisuudet. Korkean teknologian toimialoilla ei ole selkeitä alueellisia markkinarajoituksia, kuten muilla toimialoilla. Avain on siinä, kuinka suuren osuuden kukin kaupunki voi saada globaaleilla markkinoilla.

Paperi: Mitkä ovat sirujen valmistustekniikan näkökulmasta tärkeimmät erot näyttökentän sirujen ja integroitujen piirien sirujen välillä?

Huang Kai: Optoelektroniset sirut käyttävät höyryfaasiepitaksiprosessia, kun taas integroidut piirit käyttävät nestefaasiepitaksiprosessia. Näyttökentässä olevat sirut luokitellaan niiden toimintojen mukaan. Optoelektronisten laitteiden siruja kutsutaan optoelektronisiksi siruiksi, tehonmuunnoslaitteita kutsutaan tehosiruiksi ja radiotaajuussiruiksi. Integroidut piirisirut vaativat erittäin suurta sivuttaista tarkkuutta, ja piikiekkoon on tehtävä urat, joiden leveys saavuttaa nanometrin tasoa. LED-siruilla on omat erityispiirteensä. Ne vaativat erittäin korkeaa pystysuoraa tarkkuutta. LED-sirut on veistetty substraatille fotolitografialla. Materiaalina kasvatetaan korkeita lämpötiloja, ei yksikidettä. Materiaalia on säädettävä jatkuvasti kasvatusprosessin aikana. Ledin keskellä on yleensä kvanttikuipparakenne. Kerrosten kokonaismäärä voi olla satoja kerroksia, ja jokaisen kerroksen paksuus on säädettävä tarkasti alle yhden nanometri. Äärimmäisissä tapauksissa jopa yksi molekyylikerros on säädettävä noin 0,2 nanometrin tarkkuudella.

Teknisen vaikeuden näkökulmasta valloitimme LED-siruteknologian aiemmin. Integroituihin piiripiireihin verrattuna jokaisella on erilaisia ​​teknisiä vaikeuksia. Kun toimiala valloittaa avainteknologiat ja ottaa johtavan aseman, koko toimialaketju tasapainottuu vähitellen varmistaakseen, että se pysyy eturintamassa. Jos jokin ongelma on jumissa ja jää ratkaisematta pitkäksi aikaa, se tulee yhä alttiimmaksi rajoituksille ja vaikuttaa useisiin eri näkökohtiin, kuten laitteisiin, perusraaka-aineisiin ja prosesseihin.

Myös LED-sirujen koko pienenee jatkuvasti. Samassa epitaksiaalisessa kiekossa Micro-LED-sirujen määrä on kymmenen kertaa enemmän kuin Mini-LEDissä, mutta hinta ei nouse paljon. Kun toimialaketju todella kypsyy, Micro-LED voi itse asiassa vähentää kustannuksia. Suurin kustannukset tulevat siirtoprosessista Micro-LED siirtää sirun pikseliin massasiirron kautta, sitten kapseloi sen, levittää siihen liimaa, peittää sen lasilevyllä ja ajurin taustalevyllä ja sitten se voidaan kytkeä päälle.

Paperi: Mikä on Future Display Technology Research Instituten asema Xiamenin koko optoelektronisten näyttöjen alalla?

Huang Kai: Kun suunniteltiin instituutin perustamista, Xiamen Cityn meille antama tehtävä oli erittäin selkeä: tukea Xiameniin liittyvien toimialojen kehitystä ja auttaa vahvistamaan olemassa olevaa teollisuusketjua. Xiamen Cityllä on erittäin korkea visio, joten koko kehitysprosessin ajan olemme muodostaneet hyviä vuorovaikutuksia yritysten, kuten Sanan Optoelectronicsin ja Tianma Microelectronicsin, kanssa. Instituutti on integroitu Jiageng Laboratoryn integroituun rakenteeseen suhteellisen itsenäisen alustan muodossa.

Kehitämme pääasiassa useita teknologioita, toteutamme teknologian siirtoa sekä inkuboimme ja muunnamme niitä kypsyessään. Olemme ensimmäinen Kiinassa, joka kehittää uuden T&K-laitoksen Micro-LEDille. Viestimme ja vuorovaikutus yritysten kanssa sekä yhteinen tutkimus- ja kehitystyömme ovat suhteellisen kypsiä, ja yhteistyökumppanimme ovat kaikki Kiinan suurimpia LED-valmistajia.

Tutkimuslaitos ei ole massatuotantoyksikkö, mutta monet apumateriaalien toimittajat tekevät yhteistyötä kanssamme, koska meillä on kokeellinen tuotantolinja. Tällä tavalla yritykset voivat myyessään lainata täällä todentamamme tiedot. Tämä on myös yksi alustamme tärkeistä tehtävistä, joka voi edistää keskinäistä luottamusta alku- ja loppupään teollisuudenalojen välillä.

Xiamen jatkaa yhteyksiensä vahvistamista tällä alalla. Vaikka toimiala on nyt kerännyt tiettyyn mittakaavaan, ketju alku- ja loppupään välillä ei ole riittävän täydellinen, ja siihen liittyvien laitteiden ja perusraaka-aineiden kehitys- ja tuotantokapasiteetti on edelleen puutteellinen. Valmistuksen suhteen se on jo suhteellisen erinomainen ja sitä pidetään maan johtavana. Toivomme saavamme jatkossakin olla mukana edistämässä tieteellisten ja teknologisten saavutusten muutosta syvemmällä tasolla, ei vain palvelualalla, vaan myös lisäarvon luomisessa ketjuun.

Oli kyse sitten itsenäisestä tutkimus- ja kehitystyöstä tai asiaankuuluvien tiimien käyttöönotosta tai joidenkin alku- ja loppupään yritysten käyttöönotosta teollisuuden ketjussa, meidän on tehtävä vakavia asioita. Mitä tulee perusraaka-aineiden tuotantoon paikallisesti Xiamenissa, tämä edellyttää erityisten olosuhteiden yksityiskohtaista analyysiä. "Puutarhakaupunkina" siitä, soveltuuko Xiamen kemianteollisuuden kehittämiseen, on keskusteltava paikallishallinnon kanssa. Teemme ehdottomasti vastaavaa tutkimus- ja kehitystyötä, mutta soveltuuko se tutkimus- ja kehitystyön jälkeen toteutettavaksi Xiameniin, vaatii lisäkeskusteluja.

Paperi: Millä tavoin instituutti kannustaa innovaatioihin?

Huang Kai: T&K-tiimimme koostuu Xiamenin yliopiston osa-aikaisista opettajista ja instituutin palkkaamista kokopäiväisistä insinööreistä. Tämä ryhmä insinöörejä on meille erityisen tärkeä.

Yliopistojen tieteellinen tutkimussuuntautuneisuus on usein erilainen kuin teollisuuden. Esimerkiksi insinöörien on keskityttävä tutkimaan tiettyä prosessia, mikä ei todennäköisesti ole asia, jota he voivat kirjoittaa opinnäytetyötä korkeakoulussa.

Instituutin panos-tuotossuhde on tällä hetkellä erittäin hyvä, ja jotkut sirun avainindikaattorit ovat jo kansainvälisen tason edellä. Esimerkiksi kahden mikronin mikro-LED:n valotehokkuus on saavuttanut 41 % sinisellä valolla ja 34 % vihreällä valolla. Paras kansainvälisesti raportoitu taso on noin 12 % sinisellä valolla ja vain 8 % vihreällä valolla. Tämä johtuu pääasiassa Xiamenin yliopiston tieteellisen tutkimuksen vahvuudesta tällä alueella ja institutionaalisista eduistamme, joiden ansiosta insinöörit voivat keskittyä prosessin tutkimiseen, keskittyen yksityiskohtaisten parametrien säätämiseen ja erilaisten indikaattoreiden parantamiseen.

Jos voitto on päätavoite, yrityksen tuotekehitys voi tapahtua pienin askelin, eli sinä olet hieman edellä tänään, ja huomenna teen kovemmin töitä investoimalla juuri sen verran tieteellistä tutkimusresurssia, että ylitän vastustajan. Tällä lähestymistavalla on usein vaikea saavuttaa läpimurtoa. Pystymme myös olemaan huomattavasti edellä kansainvälisiä kollegoitamme joissakin teknologioissa, suurelta osin siksi, että suunnittelutiimimme voi keskittyä tutkimukseen ja kehitykseen.

Kannustamme innovaatioihin ensisijaisesti taloudellisilla palkkioilla ja korkealla kunnioituksella insinöörejämme kohtaan. Suhteellisen puhtaana tieteellisenä tutkimusyksikkönä emme pelkää epäonnistumista ja kannustamme innovaatioihin. Tieteellisillä tutkijoillamme on suhteellisen rikas kokemus ja vahvat tieteelliset perustutkimukset. Monet heidän ehdottamistaan ​​ideoista ovat käyneet läpi teollisen kokemuksen.