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En tant que pont de coopération entre le Fujian et Taiwan, Xiamen a jeté une base solide pour l'industrie de l'affichage optoélectronique en s'appuyant sur ses avantages géographiques uniques et grâce à la promotion des investissements et aux services politiques « une entreprise, une politique ». Après des années de développement, Xiamen a formé une chaîne industrielle relativement complète couvrant les LED, les substrats en verre, les panneaux, les modules, les moniteurs LCD, les machines complètes, etc. En tant que zone porteuse importante pour l'industrie de l'affichage optoélectronique de Xiamen, le district de Huli affiche non seulement des résultats remarquables dans la configuration de la chaîne industrielle régionale, mais est également très efficace dans l'évolution technologique des entreprises, qui mérite une observation et une recherche approfondies.

Afin de mieux comprendre les difficultés techniques et les orientations de développement futures dans le domaine de l'affichage optoélectronique, le journaliste du Paper a interviewé le professeur Huang Kai, doyen adjoint de l'École des sciences physiques et technologiques de l'Université de Xiamen et directeur exécutif de Xiamen Future Display. Institut de recherche technologique du Laboratoire d'innovation de Jiageng. L'Institut de recherche sur les technologies d'affichage du futur de Xiamen, où travaille le professeur Huang Kai, constitue un lien important dans la coopération industrie-université-recherche dans l'industrie optoélectronique de Xiamen. En tant que scientifique exceptionnel dans ce domaine, Huang Kai et son équipe s'engagent à fournir un soutien technique à l'industrie des écrans optoélectroniques de Xiamen et à jouer un rôle important dans la communication et la coordination entre l'amont et l'aval de la chaîne industrielle.

The Paper : Pourquoi l’industrie de l’affichage optoélectronique de Xiamen peut-elle se développer ? D’où vient la technologie pertinente ?

Huang Kai : Au début des années 2000, Xiamen a commencé à se concentrer sur le développement de l'industrie optoélectronique. À cette époque, beaucoup d'énergie et de ressources ont été investies, notamment le soutien de divers ministères et commissions nationaux. La ville de Xiamen a également introduit une série de politiques pour soutenir le développement. de l'industrie LED. À cette époque, le Japon et Taiwan faisaient mieux dans le domaine des LED, mais après plus de dix ans de développement, Xiamen a acquis un avantage significatif dans le domaine mondial de l'éclairage à semi-conducteurs. À son apogée, les produits d'éclairage LED de Xiamen représentaient près de 40 % du marché mondial. Ces dernières années, l'optoélectronique et les écrans ont commencé à fusionner dans une certaine mesure, et l'éclairage s'est progressivement transformé et a été étroitement intégré aux écrans. Les LED optoélectroniques sont de plus en plus utilisées dans l'industrie de l'affichage. Non seulement le domaine d'application augmente, mais la chaîne de valeur s'améliore également constamment.

Le développement de Xiamen dans le domaine de l'affichage optoélectronique présente un certain degré de contingence et d'inévitabilité. Sa situation géographique est proche de Taiwan et le mélange naturel des cultures a considérablement stimulé le développement de l'industrie. Dans le même temps, le démarrage de Xiamen n’était pas trop tard. L’industrialisation mondiale des écrans optoélectroniques a commencé vers 2000. En juin 2003, le « Projet national d'éclairage à semi-conducteurs » a été lancé, et Xiamen a réagi rapidement et a investi beaucoup de ressources pour soutenir le développement industriel. A cette époque, même les directeurs, directeurs adjoints et même le personnel général du bureau de sous-district parlaient de LED lorsqu'ils se réunissaient, ce qui créait en effet une atmosphère dans laquelle tout le monde était préoccupé et préoccupé par le développement du LED. En termes de sources technologiques, les technologies nationales LCD et OLED proviennent principalement du Japon, de la Corée du Sud et de Taiwan. La Chine a payé beaucoup d'argent pour introduire ces lignes de production et a envoyé un groupe de techniciens au Japon pour étudier. Après avoir étudié à l'étranger pendant un ou deux ans, ils ont ramené une technologie et une expérience de pointe.

Avec le soutien des forces de recherche scientifique de Chine continentale et de Taiwan, la Chine a progressivement développé et étendu sa propre industrie d'affichage optoélectronique. Après environ 20 ans de travail acharné, la Chine a formé une écologie complète de l'industrie optoélectronique et une équipe de talents allant des scientifiques aux ingénieurs en passant par les chefs d'entreprise.

The Paper : Quelle est l’évolution de la technologie ?

Huang Kai : Les ordinateurs portables ont commencé à devenir plus fins et plus légers vers 2010. Avant 2010, les écrans LCD étaient majoritairement utilisés. L'écran LCD lui-même n'émet pas de lumière et nécessite un rétroéclairage pour réaliser la fonction d'affichage. Sa fonction est d'obtenir des images en transmettant ou en bloquant sélectivement le rétroéclairage. L'écran est composé de nombreux pixels et chaque pixel est divisé en trois sous-pixels : rouge, vert et bleu. Pour afficher la lumière rouge, l'écran bloque la lumière bleue et verte. Par conséquent, en plus de la couche de cristaux liquides agissant comme une « valve », un rétroéclairage est également nécessaire pour éclairer l'écran. Les premiers moniteurs utilisaient de petites lampes fluorescentes pour le rétroéclairage, ce qui limitait l'épaisseur de l'écran. Vers 2010, les tubes fluorescents ont été remplacés par des rétroéclairages LED, ce qui a considérablement réduit l'épaisseur de l'écran. Les puces LED utilisées pour le rétroéclairage ne mesurent que quelques centaines de microns et sont très fines, de sorte que les rétroéclairages LED ont rapidement remplacé les rétroéclairages fluorescents traditionnels. Ce changement constitue également un énorme coup de pouce pour l’industrie des LED, le rétroéclairage LED représentant 60 % de la production totale des LED.

Puis sont arrivés les écrans OLED (diodes électroluminescentes organiques), qui ne nécessitaient pas de rétroéclairage. Les entrées des centres commerciaux, les écrans des sites, etc. utilisent tous la technologie OLED. Par exemple, un écran de résolution 4K comporte 4 000 pixels horizontalement et 2 000 pixels verticalement, pour un total de 8 millions de pixels. Chaque pixel doit pouvoir afficher trois couleurs : rouge, vert et bleu, donc 24 millions de sous-pixels sont nécessaires et il y a un ensemble de circuits de commande derrière chaque pixel. Étant donné que l'OLED est un matériau à petites molécules et qu'il s'oxyde facilement, l'évaporation de la couche luminescente et l'emballage ultérieur sont relativement complexes.

La micro-LED est un matériau inorganique plus stable que l'OLED et nécessite donc moins d'emballage. Les technologies telles que les LED et les LCD se sont complétées au cours du processus de développement et deviennent désormais peu à peu des technologies compétitives. Bien que la plupart des écrans d'ordinateurs portables soient encore des écrans LCD, presque tous les rétroéclairages utilisent des LED, et deux méthodes de rétroéclairage ont émergé : l'une consiste à utiliser des LED montées sur les bords et guidées dans des fibres optiques via des plaques de guidage de lumière, et l'autre consiste à utiliser plusieurs mini-écrans. Les puces LED servent de sources de rétroéclairage. Alors que les attentes des utilisateurs à l’égard des produits continuent d’augmenter, la technologie continue de progresser et de nouvelles solutions émergent.

En termes de puces épitaxiales LED, Xiamen occupe une position de leader. Le substrat de la puce épitaxiale est un matériau monocristallin. Le matériau épitaxial se développe couche par couche pour former différentes couches fonctionnelles. Les principaux composants et dopages de chaque couche fonctionnelle sont différents. Il est nécessaire de contrôler avec précision l'entrée de gaz à haute température. faire le matériau dans le cristal. La surface se décompose, se recombine et se développe progressivement avec une précision contrôlée au niveau nanométrique. D'une manière générale, la tendance de développement de la technologie d'affichage est que la densité des pixels continue d'augmenter et que la taille des puces continue de diminuer. Les technologies LCD ou OLED et Mini-LED et Micro-LED sont des technologies concurrentes ou parallèles dans une certaine mesure. Il existe actuellement un consensus selon lequel, du moins à court et moyen terme, aucune technologie ne remplacera complètement les autres technologies. Chaque technologie a ses scénarios et avantages applicables. Par exemple, l'avantage en termes de coût de l'écran LCD bénéficie toujours d'une bonne demande sur le marché.

The Paper : L'industrie semble croire que la solution Micro-LED peut « conquérir le monde ». Existe-t-il vraiment une solution pour « conquérir le monde » ?

Huang Kai : D’une manière générale, plus quelque chose est difficile à préparer, plus il est difficile à détruire. La préparation des micro-LED nécessite une température élevée de mille degrés, et les composés organiques sont généralement difficiles à résister à des températures supérieures à cent degrés, les composés inorganiques doivent donc être plus stables. Micro-LED utilise généralement des puces inférieures à 50 microns. 5 à 6 puces peuvent être placées dans le sens du diamètre d'un cheveu. La technologie de transfert mécanique précédente ne peut plus répondre aux exigences et nécessite l'utilisation d'un estampage ou d'un laser. . Technologie de transfert de masse.

Micro-LED a bien fonctionné au stade actuel. Avec son excellente stabilité et ses indicateurs de performance complets, elle est devenue une technologie d'affichage avec les meilleurs indicateurs complets. Les micro-LED nécessitent une vitesse élevée, une précision élevée et un rendement élevé, ce qui impose des exigences extrêmement élevées aux processus et aux équipements. En comparaison, la taille de la puce des Mini-LED et des LED conventionnelles n'atteint généralement pas le niveau du micron, peut-être le niveau du millimètre, mais comme elle est suffisamment éloignée de nous, l'effet d'affichage est toujours bon. La solution d'affichage traditionnelle consiste à bloquer les deux autres sous-pixels pour permettre au sous-pixel qui doit émettre de la lumière d'utiliser une technologie auto-lumineuse, et chaque sous-pixel peut émettre de la lumière indépendamment, obtenant ainsi un contraste et une couleur plus élevés. Cela lui confère un grand potentiel dans les applications d'affichage, mais implique également de plus grands défis de fabrication et de processus. Laissez directement les sous-pixels qui doivent émettre de la lumière émettre de la lumière.

Au niveau des applications, actuellement, presque seule la Micro-LED peut réaliser de grands écrans de plus de 100 pouces. La raison en est que les Micro-LED peuvent être épissées de manière transparente. Par exemple, l’OLED ne peut pas obtenir un affichage uniforme et sur une grande surface en raison des limitations du processus d’évaporation. De plus, le circuit de pilotage OLED présente également des problèmes de perte. Pour un grand écran complet, en raison de la présence de matériaux résistifs, le courant obtenu après application d'une tension aux extrémités gauche et droite sera différent. C'est un problème insurmontable lorsque la taille de l'écran est trop grande. Les micro-LED peuvent réaliser un épissage transparent et épisser de grands écrans de n'importe quelle taille en fonction des besoins. Dans le même temps, la densité de pixels peut être très élevée, ce qui constitue un avantage majeur. Les capacités extrêmes de notre laboratoire peuvent atteindre environ 15 000 PPI (15 000 pixels par pouce).

De plus, la luminosité du Micro-LED est également nettement supérieure à celle des autres technologies d'affichage. Elle peut atteindre plusieurs millions de nits, tandis que la luminosité maximale de l'OLED n'est que d'environ 10 000 nits. Ceci est principalement lié à ses propriétés matérielles. Micro-LED utilise des matériaux inorganiques, qui ont une stabilité et une durabilité plus élevées. En revanche, les matériaux organiques utilisés dans les OLED ont une faible stabilité. Lorsqu'un courant important est injecté, les matériaux organiques se décomposent facilement et l'effet thermique est relativement fort, provoquant la combustion des matériaux.

Les écrans d'affichage que notre laboratoire est actuellement en mesure de produire ont une densité de pixels supérieure à 60 microns, quelle que soit la distance entre l'écran et l'écran, aucun pixel individuel n'est visible. Cela est déjà comparable à l'effet d'affichage d'un écran de téléphone portable. Les écrans LED étaient à l'origine principalement utilisés pour des applications d'ingénierie, mais ils ont désormais dépassé techniquement cette limitation et peuvent s'orienter vers le marché de l'électronique grand public. Cependant, le chemin à parcourir en termes d’industrialisation est encore long et le principal défi réside dans le fait que le coût actuel reste très élevé.

The Paper : De l’éclairage LED à l’affichage LED, comment ce changement s’est-il produit ?

Huang Kai : C'est précisément grâce au développement de l'industrie de l'éclairage LED que la future industrie de l'affichage sera étendue et s'étendra progressivement jusqu'au haut de la chaîne de valeur. Sans la Chine, les LED pourraient s’arrêter à l’éclairage. Les Chinois sont particulièrement doués pour faire passer quelque chose pour une bonne affaire. De la fin du siècle dernier au début des années 2000, avant la localisation, le prix d'une LED était de 6 dollars américains. Aujourd'hui, le prix d'une LED est inférieur à un centime.

L’industrie des semi-conducteurs se caractérise par une amélioration constante des performances à mesure que les coûts diminuent. Une caractéristique importante de l'industrie des semi-conducteurs est qu'à mesure que les coûts des produits diminuent, l'échelle du marché s'étendra rapidement et touchera progressivement des milliers de foyers. Une fois étendu, il peut non seulement réduire les coûts, mais également générer de nouvelles applications. Le coût de production élevé d'origine faisait que les LED n'étaient utilisées que pour l'éclairage, mais les LED peuvent désormais être largement utilisées dans le domaine de l'affichage.

Pour les LED, les exigences de performance des puces utilisées dans les écrans sont bien plus élevées que celles utilisées dans l’éclairage. Par exemple, l’écran d’affichage nécessite une uniformité de chromaticité. Il ne peut pas être plus clair ici et plus rouge là.

Actuellement, la plus grande usine de puces LED au monde est Sanan Optoelectronics, suivie de Jingyuan Optoelectronics et Qianzhao Optoelectronics. Il convient de noter que deux des trois se trouvent à Xiamen. Xiamen dispose d'avantages relativement importants dans ce secteur et a exploré davantage de scénarios d'application. En outre, tant que des barrières techniques subsistent, ces entreprises peuvent disposer de fortes capacités de production. Les industries de haute technologie ne sont pas soumises à des restrictions de marché régionales évidentes comme les autres industries. Elles sont confrontées au marché mondial. La clé réside dans la part que chaque ville peut obtenir sur le marché mondial.

The Paper : Du point de vue de la technologie de préparation des puces, quelles sont les principales différences entre les puces dans le domaine de l'affichage et les puces dans les circuits intégrés ?

Huang Kai : Les puces optoélectroniques utilisent le procédé d'épitaxie en phase vapeur, tandis que les puces de circuits intégrés utilisent le procédé d'épitaxie en phase liquide. Les puces dans le champ d'affichage sont classées en fonction de leurs fonctions. Les puces des dispositifs optoélectroniques sont appelées puces optoélectroniques, les dispositifs de conversion de puissance sont appelés puces de puissance et les puces radiofréquence. Les puces de circuits intégrés nécessitent une très grande précision latérale et des rainures doivent être gravées sur une plaquette de silicium, la largeur des rainures atteignant des niveaux nanométriques. Les puces LED ont leurs propres caractéristiques particulières. Elles nécessitent une très grande précision verticale. Les puces LED sont gravées sur un substrat par photolithographie. L'arséniure de gallium ou le saphir est généralement utilisé comme matériau de substrat. Le matériau est cultivé à haute température, plutôt que par un seul cristal. Pendant le processus de croissance du matériau, des ajustements constants sont nécessaires. Il existe généralement une structure de puits quantique au milieu de la LED. Le nombre total de couches peut atteindre des centaines de couches et l'épaisseur de chaque couche doit être contrôlée avec précision. moins d'un nanomètre. Dans les cas extrêmes, même une seule couche moléculaire doit être contrôlée avec une précision d’environ 0,2 nanomètre.

Du point de vue des difficultés techniques, nous avons conquis la technologie des puces LED plus tôt. Par rapport aux puces de circuits intégrés, chacune présente des difficultés techniques différentes. Une fois qu’une industrie conquiert des technologies clés et occupe une position de leader, l’ensemble de la chaîne industrielle s’équilibrera progressivement pour garantir qu’elle reste à l’avant-garde. Si un certain problème reste bloqué et non résolu pendant une longue période, il deviendra de plus en plus sensible aux contraintes et affectera divers aspects tels que les équipements, les matières premières de base et les processus.

La taille des puces LED diminue également constamment. Sur une même plaquette épitaxiale, le nombre de puces Micro-LED est dix fois supérieur à celui des Mini-LED, mais le coût n'augmentera pas beaucoup. Lorsque la chaîne industrielle arrive à maturité, les micro-LED peuvent réellement réduire les coûts. Le coût principal provient du processus de transfert. Micro-LED transfère la puce au pixel par transfert de masse, puis l'encapsule, applique de la colle dessus, la recouvre d'une plaque de verre et d'un fond de panier de pilote, puis elle peut être allumée.

The Paper : Quel est le positionnement du Future Display Technology Research Institute dans l’ensemble de l’industrie des écrans optoélectroniques de Xiamen ?

Huang Kai : Lors de la planification de la création de l'institut, la mission qui nous a été confiée par la ville de Xiamen était très claire : soutenir le développement des industries connexes de Xiamen et contribuer à renforcer la chaîne industrielle existante. La ville de Xiamen a une vision très élevée, c'est pourquoi tout au long du processus de développement, nous avons noué de bonnes interactions avec des sociétés telles que Sanan Optoelectronics et Tianma Microelectronics. L'institut est intégré à la construction intégrée du Laboratoire de Jiageng sous la forme d'une plateforme relativement indépendante.

Nous développons principalement une série de technologies, effectuons des transferts de technologie, puis les incubons et les transformons lorsqu'elles sont matures. Nous sommes les premiers en Chine à développer une nouvelle institution de R&D pour les Micro-LED. Notre communication et notre interaction avec les entreprises ainsi que notre recherche et développement conjoints sont relativement matures, et nos partenaires de coopération sont tous les plus grands fabricants de LED en Chine.

L'institut de recherche n'est pas une unité de production de masse, mais de nombreux fournisseurs de matériaux auxiliaires coopèrent avec nous car nous disposons d'une ligne expérimentale. Les nouveaux matériaux développés par diverses sociétés peuvent nous envoyer des échantillons pour vérification. De cette façon, lorsque les entreprises vendent, elles peuvent citer les données que nous avons vérifiées ici. C'est également l'une des fonctions importantes de notre plateforme, qui peut favoriser la confiance mutuelle entre les industries en amont et en aval.

Xiamen continue de renforcer ses liens dans ce domaine. Bien que l'industrie ait désormais atteint une certaine échelle, la chaîne entre l'amont et l'aval n'est pas suffisamment complète et les capacités de développement et de production des équipements et des matières premières de base associés font encore défaut. En termes de fabrication, elle est déjà relativement remarquable et est considérée comme un leader dans le pays. Nous espérons jouer davantage un rôle dans la promotion de la transformation des réalisations scientifiques et technologiques à un niveau plus profond, non seulement dans le secteur des services, mais également dans la création de plus de valeur dans la chaîne.

Qu'il s'agisse de recherche et de développement indépendants, ou d'aider à la mise en place d'équipes compétentes ou à l'introduction de certaines entreprises en amont et en aval dans la chaîne industrielle, ce que nous devons faire, ce sont des choses solides. Quant à savoir si les matières premières de base sont produites localement à Xiamen, cela nécessite une analyse détaillée des circonstances spécifiques. En tant que « ville-jardin », la question de savoir si Xiamen est adaptée au développement de l'industrie chimique doit être discutée avec le gouvernement local. Nous mènerons certainement la recherche et le développement correspondants, mais la question de savoir si elle peut être mise en œuvre à Xiamen après la recherche et le développement nécessite une discussion plus approfondie.

The Paper : De quelles manières l’institut encourage-t-il l’innovation ?

Huang Kai : Notre équipe R&D est composée d'enseignants à temps partiel de l'Université de Xiamen et d'ingénieurs à temps plein embauchés par l'institut. Ce groupe d'ingénieurs est particulièrement important pour nous. Ils ont grandement contribué à nos réalisations actuelles.

L'orientation de la recherche scientifique des universités est souvent différente de celle de l'industrie. Trop d'attention accordée aux indicateurs d'évaluation des universités peut nuire au développement technologique et aux services industriels. Par exemple, les ingénieurs doivent se concentrer sur l’exploration d’un certain processus, ce qui n’est probablement pas quelque chose sur lequel ils peuvent rédiger une thèse à l’université.

L'institut dispose actuellement d'un très bon rapport entrées-sorties et certains indicateurs clés de la puce sont déjà en avance sur le niveau international. Par exemple, l’efficacité lumineuse des Micro-LED de deux microns a atteint 41 % pour la lumière bleue et 34 % pour la lumière verte. Cependant, le meilleur niveau signalé au niveau international est d’environ 12 % pour la lumière bleue et seulement 8 % pour la lumière verte. Cela est principalement dû à la force de recherche scientifique de l’Université de Xiamen dans ce domaine et à nos avantages institutionnels, qui permettent aux ingénieurs de se concentrer sur l’exploration du processus, sur l’ajustement des paramètres détaillés et sur l’amélioration de divers indicateurs.

Si le profit est l'objectif principal, les progrès de la R&D de l'entreprise peuvent se faire par petites étapes, c'est-à-dire que vous êtes légèrement en avance aujourd'hui, et je travaillerai plus dur demain et investirai plus de ressources dans la recherche scientifique que l'adversaire. Cette approche est souvent difficile à réaliser des progrès décisifs. Et nous sommes en mesure d'être nettement en avance sur nos pairs internationaux dans certaines technologies, en grande partie parce que notre équipe d'ingénierie peut se concentrer sur la recherche et le développement.

Nous encourageons l'innovation principalement par des récompenses financières et un haut niveau de respect pour nos ingénieurs. En tant qu'unité de recherche scientifique relativement pure, nous n'avons pas peur de l'échec et encourageons l'innovation. Nos chercheurs scientifiques ont une expérience relativement riche et de solides capacités de recherche scientifique fondamentale. Bon nombre des idées qu'ils avancent sont passées par l'expérience industrielle. En filtrant et en jugeant la faisabilité de ces idées, nous pouvons élaborer de meilleures orientations de recherche.