How LG's OLED displays will shape the future
來源: 中國電子報
近兩年,顯示技術快速升級,並湧現出4K/8K技術、量子點技術、印刷顯示技術,以及OLED技術等一系列新名詞。
然而,在產業和技術加快轉型升級的同時,也出現了概念不清、技術路線不明等問題,影響行業發展。特圍繞顯示技術推出系列報導,因此邀請業內專家,以及企業高層權威,解讀顯示行業最新技術,探討行業發展面臨的問題,及未來發展趨勢,為產業發展指明可能方向,以饗讀者。
終極目標是實現全印刷顯示器件
徐徵:實際上,印刷顯示技術並非在近幾年才有的新概念。近年來,隨著有機電致發光二極管(OLED)技術和產業的成熟,印刷電子在材料和裝備方面,擁有更好的累積和發展基礎,應用以及技術均獲得了較快的發展。
理論上,QLED的「薄膜化點陣塗覆」,則更適合於印刷技術,成品率也會更高、材料成本,比真空蒸鍍節省九成,且大尺寸化的技術難度增長有限。因此成為當前印刷電子發光器件,研究的新方向。
但是無機材料量子點,存在可印刷技術性較差,製備條件較苛刻,並且較難形成均勻膜層等,所以發展仍然需要一個過程。
胡春明:所謂「印刷顯示技術」,實際上並沒有嚴格的科學定義,應該說是印刷電子(Printed Electronics)技術,在顯示領域的應用,而印刷電子技術是利用傳統的印刷技術,製造電子器件與系統的科學技術。
更具體地說,是以旋塗、絲印或噴墨打印等印刷方法,將金屬、無機材料、有機材料轉移到基板上,製成發光顯示器件。印刷顯示技術的終極目標,是實現全印刷顯示器件,在常溫、常壓下,以按需給料方式,實現低成本製造。
在目前印刷顯示技術中,採用OLED材料來實現顯示,是主流且比較成熟的技術。
目前「印刷顯示技術」僅能實現部分印刷顯示器件,即實現了OLED材料的印刷,但在TFT背板的印刷上,尚未形成突破。因此用印刷技術生產大尺寸OLED,OLED材料的印刷還需要5~10年的時間。而要實現全印刷顯示器件,時間更長。
徐曉光:嚴格意義上說,印刷顯示的定義本身是不準確的,印刷只是顯示工序中的一環。從印刷技術本身來講,其具有生產快速、低成本等優勢,會是未來顯示技術中,很有前景的製程技術。而列印OLED本身,由於設備成熟度還不高,製程穩定性及器件產品的性能,還無法和蒸鍍OLED相比,距其上市還有一段時間。
某種程度上說,列印只能說是技術實現的一種。在OLED領域中,特指替代原有有機材料蒸鍍的技術。
此種方式,確實能大大提升材料利用效率,並且預期未來,將有助於降低顯示螢幕製造的直接成本。但相比蒸鍍方法,列印技術目前在器件最終光效、高分辨率圖形化等方面,還存在差距,需要進一步提升,才能達到生產水準。
付東:印刷顯示是採用可溶液化加工的有機、無機、奈米功能材料(包括金屬、半導體、電介質、光電材料等),透過印刷或塗佈技術,代替傳統半導體技術/真空技術來製作顯示器。目前主要應用方向是印刷OLED/印刷QLED;未來,TFT陣列也可採用印刷技術來製作。
同時,印刷與柔性是一對天生的孿生兄弟,兩者可完美結合,最終實現Roll-To-Roll(卷對卷)的柔性印刷顯示技術,像印報紙一樣製造顯示螢幕。
印刷大尺寸OLED仍需時日
胡春明:「印刷顯示技術」,相較於現在的「半導體顯示技術」,最明顯的優勢是成本,對於顯示器件企業來說,應用創新是今後一段時間的主要課題,無論是在傳統的存量市場,還是在新興的增量市場,而要實現應用創新,製備柔性顯示器件,是業界普遍認可的方向之一,用印刷的方式製備柔性顯示器件,尤其是大尺寸OLED柔性顯示器件,是當前最有前景的市場。
徐曉光:大尺寸OLED上市,面臨的兩大主要困難,一是成本,二是顯示壽命。未來器件中,RGB單獨像素會發光,但通過印刷還是蒸鍍,就要看兩種技術的成熟度哪個更高。比起有機發光部分來說,背板技術的穩定性,和針對畫質劣化的補償電路,也是大尺寸OLED的關鍵。
技術上實現印刷製造OLED,目前已經是事實,而要器件效能達到蒸鍍的水準,還需要材料廠商、面板廠商和設備廠商的通力合作。
付東:用印刷技術生產大尺寸OLED,預計在2020年左右產業化。這需要在G8.5以上噴墨印刷設備、可溶性OLED材料,及墨水、噴墨印刷技術、薄膜封裝技術、氧化物TFT背板技術,以及驅動補償技術等方面,實現全鏈條的突破。
徐徵:目前印刷顯示技術中,採用OLED材料來實現顯示,是主流且比較成熟的技術。
從製備方法來說,一般而言OLED可分為兩種。一是小分子發光材料OLED,用蒸鍍方法制備,另一種是共扼高分子發光材料PLED,用印刷方法制備。
對比目前應用的真空蒸鍍製造OLED顯示螢幕的技術,第一是印刷製程材料利用率高達95%,而真空蒸鍍製程材料利用率僅有20%,印刷顯示製程極大提高了有機材料的利用率;
第二是不受設備與大尺寸精細金屬掩模板的限制,印刷製程可以製備大尺寸顯示面板;
第三是由於印刷製程不需要真空蒸鍍腔體,和精密金屬掩模板等等,再加上節省材料及維護真空蒸鍍設備,可有效降低成本。
一直以來限制著OLED電視發展的高成本、低良率、大面積製備等問題會得到解決。
金起賢:OLED印刷製程相對於典型FMM(精細金屬掩膜板)製程具有以下優勢。第一,製程更加簡單;第二,有機發光材料蒸發效率更高;第三,更容易處理大型基板,尤其是Gen8及以上尺寸面板;第四是製造成本更低。然而,印刷製程也存在一些缺陷,印刷式OLED製程的材料,尚不足以進行大規模生產。
事實上,即使是用於AMOLED大規模生產的固體有機材料,仍有待改進。這意味著開發適合印刷技術的新材料,將需要耗費更多的時間。除此之外,對於印刷製程而言,由於這些材料是液體形態,在印刷後還應進行乾燥處理。這也會造成材料變化,跟良品率的損失。
中國仍處於佈局和研發初期
胡春明:中國「印刷顯示技術」僅處於佈局和研發初期,與國際水準相比相差尚遠。
付東:正是因為看到了印刷顯示,在顯示產業中的革命性作用,中國顯示企業,已紛紛開始了印刷顯示技術的規劃與探索。
對岸中國政府在十三五重點研發計劃「戰略性先進電子材料」重點專項第一批啓動的項目中,就列入了印刷顯示,印刷顯示在中國的發展已邁開了第一步。
其中,廣東聚華印刷顯示技術有限公司,打造了中國印刷顯示技術創新中心。與國際上相比,中國在材料和裝備領域差距尚存。但在印刷QLED技術方面,中國的量子點材料和印刷QLED技術齊頭並進,已處於世界先進水平行列。
徐曉光:京東方早在2012年就開始與知名材料廠商、設備廠商一起致力於打印OLED的研究,並於2013年研制出當時第一塊30英吋的打印OLED面板。在之後的幾年中一直致力於打印OLED器件效能的提升,在全打印器件和hybrid打印器件上都得到了業內領先的成果。
金起賢:印刷OLED還面臨眾多挑戰,包括材料發光效率和使用壽命的改進。眾所周知,印刷材料尤其是藍色發光材料亟待改進。最近韓國跟日本OLED設備商,開發出了「FMM(精細金屬掩膜)與印刷製程相混合」的技術。
到目前為止,只有全球大約五家化學材料製造商,能夠進行印刷OLED材料的研究和生產,如默克公司、杜邦公司、住友化學和日產化學。
韓國是當前唯一大規模生產OLED顯示螢幕的製造商,印刷製程主要針對大尺寸基板蒸鍍的取代。實際上,樂金顯示已經在韓國生產線上,設立了Gen8尺寸OLED印刷製程的測試設備,以便進行研究。
同時,中國面板廠商也在開發印刷OLED。然而,考慮到目前的技術、經驗和材料研發現狀,與預期相比似乎要花費更多的時間,這一目標將在2020年左右實現。
【3S Market】本篇文章引用製自對岸中國網路,印刷顯示幕技術應用,是一個備受重視的趨勢,因此每週一,3S Market 皆會固定報導相關顯示應用的專文報導或探討。以上所提人名為中國相關業者。
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