在OLED即將迎來爆發(fā)式增長之際,OLED制作工藝上卻走到十字路口。上個(gè)月,日本顯示面板公司JOLED宣布,世界第一條印刷顯示OLED生產(chǎn)線竣工,開始投入運(yùn)營。相比目前較為成熟的真空蒸鍍工藝,印刷顯示能夠顯著提升材料利用率,降低大尺寸OLED屏幕成本。
目前,加入印刷顯示OLED這一陣營的還有TCL華星,搶占未來顯示高地。隨著印刷顯示產(chǎn)業(yè)化落地,中國企業(yè)有望改變之前跟在日韓企業(yè)身后的跟隨路徑,引領(lǐng)整個(gè)顯示面板行業(yè)的進(jìn)程。
韓企領(lǐng)先OLED
OLED是Organic Light-EMItting Diode的縮寫,翻譯為有機(jī)發(fā)光二極管或有機(jī)發(fā)光顯示器。作為一種電流型的有機(jī)發(fā)光元器件,OLED是通過載流子的注入和復(fù)合而致發(fā)光的現(xiàn)象:發(fā)光強(qiáng)度與注入的電流成正比,在電場的作用下,由陽極產(chǎn)生的空穴和陰極產(chǎn)生的電子分別向經(jīng)由傳輸層遷移到光層,而這在光層相遇而產(chǎn)生能量激子,激發(fā)出光分子而最終產(chǎn)生可見光。
因此,與LCD的液晶顯示器不同,OLED本身具備自發(fā)光的特點(diǎn),因其發(fā)光層比較輕,基層可使用富于柔韌性的材料而不必須使用剛性材料。進(jìn)而,OLED顯示屏比LCD更輕薄、亮度高、能耗低、清晰度高,因其未使用液晶而廣角大、不會(huì)透射藍(lán)光,影響視力。
事實(shí)上,OLED的發(fā)光原理早在1936年就為人們所發(fā)現(xiàn)。直到1975年,鄧青云博士加入柯達(dá)公司Rochester實(shí)驗(yàn)室工作,由于一次偶然發(fā)現(xiàn),他開始了對(duì)OLED的研究。1987年,鄧青云博士與其同事汪根樣博士、Steven成功地使用類似半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)PN結(jié)的雙層有機(jī)結(jié)構(gòu),以此做了第一次的低電壓、高效率的光發(fā)射器,為OLED顯示器的發(fā)明奠定了基礎(chǔ)。此后,OLED開始作為一種可商業(yè)化和性能優(yōu)異的平板顯示技術(shù),逐漸進(jìn)入人們的視野。
當(dāng)前,全球已經(jīng)有近100多家的研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)投入到OLED的研發(fā)與生產(chǎn)中,包括目前市場上的顯示巨頭,如京東方、TCL華星、三星,LG,飛利浦,索尼等公司。
整體看來,其中中小尺寸的單色、多色和彩色OLED器件目前已經(jīng)達(dá)到批量生產(chǎn)水平,大尺寸全彩色器件目前尚處在研究開發(fā)階段。其中,LGD成為唯一仍在堅(jiān)持大尺寸OLED面板生產(chǎn)的企業(yè)。
但多年過去,大尺寸OLED依舊面臨許多問題。
比如,LGD的生產(chǎn)線中,大尺寸OLED現(xiàn)有技術(shù)主要是白光OLED,蒸鍍工藝會(huì)造成材料利用率極低,而發(fā)光材料又極其昂貴,因此量產(chǎn)成本居高不下;同時(shí),在長期使用過程中,OLED 顯示屏也可能會(huì)顯現(xiàn)出輕微的視覺變化,若屏幕長時(shí)間顯示某個(gè)靜止圖像會(huì)留下無法消除的殘影,這屬于OLED 圖像殘留和老化的正常現(xiàn)象。
大部分企業(yè)轉(zhuǎn)而采用Mini-LED到Micro-LED技術(shù)。據(jù)了解,Mini-LED背光封裝采用倒裝mini LED芯片直接實(shí)現(xiàn)均勻混光,無需透鏡進(jìn)行二次光學(xué)設(shè)計(jì)。由于本身芯片結(jié)構(gòu)小,利于將調(diào)光分區(qū)數(shù)做的更加細(xì)致,可以達(dá)到更高的動(dòng)態(tài)范圍(HDR),實(shí)現(xiàn)更高對(duì)比度;另一方面,還能縮短光學(xué)混光距離(OD),以降低整機(jī)厚度從而達(dá)到超薄化的目的。總的來說,當(dāng)前利用Mini-LED技術(shù),可生產(chǎn)出接近OLED屏幕的畫質(zhì),但成本將比OLED技術(shù)要低得多,實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)的可能性更高。
但這并不意味著OLED的發(fā)展就此終止。
TCL華星副總裁張鑫曾表示,OLED雖然畫質(zhì)表現(xiàn)非常好,但因成本問題,還有一段路要走,可能會(huì)比Micro-LED稍微快點(diǎn)。在OLED諸多的技術(shù)選擇當(dāng)中,TCL華星認(rèn)為打印式OLED是最先進(jìn)的,因其器件結(jié)構(gòu)更簡單,更具成本優(yōu)勢,有望實(shí)現(xiàn)大批量生產(chǎn)。
TCL華星搶占未來顯示高地
近年來,在新型顯示領(lǐng)域尤其是印刷顯示OLED技術(shù)的研發(fā)中,TCL華星動(dòng)作頻頻。
2015年,在SID Keynote 的演講中,TCL創(chuàng)始人李東生曾說,在大尺寸應(yīng)用上,印刷顯示技術(shù)在OLED工藝上的應(yīng)用有可能開發(fā)出新一代的大尺寸顯示技術(shù)。
李東生認(rèn)為,從技術(shù)的角度看,OLED器件結(jié)構(gòu)簡單,目前采用的真空蒸鍍工藝設(shè)備昂貴,材料消耗很大,且良率難以提高?，F(xiàn)有的OLED工藝生產(chǎn)大尺寸產(chǎn)品實(shí)際上極缺乏競爭力,如果能用印刷顯示技術(shù)取代真空蒸鍍工藝來生產(chǎn)大尺寸的OLED,也許是一個(gè)解決的方向。同時(shí),用印刷顯示取代真空蒸鍍工藝,還有可能實(shí)現(xiàn)柔性和可卷繞的生產(chǎn)工藝,并有可能大幅提高效率和降低成本。
為此,2016年,在廣州科學(xué)城的一片空地上,廣東聚華印刷顯示技術(shù)有限公司(以下簡稱“聚華”)研發(fā)大樓正式開建。TCL華星陸續(xù)將天馬微電子、中電熊貓、華南理工大學(xué)、華中科技大學(xué)、福州大學(xué)、中國科學(xué)院福建物構(gòu)所等國內(nèi)涉足顯示行業(yè)的主要企業(yè)、高校和科研機(jī)構(gòu)聯(lián)合起來,共同發(fā)起成立了廣東聚華這一印刷顯示公共研發(fā)平臺(tái)。這是顯示領(lǐng)域唯一一個(gè)國家級(jí)制造業(yè)創(chuàng)新中心——國家印刷及柔性顯示創(chuàng)新中心。一年后,TCL華星全資子公司——華睿光電成立,專門為聚華研發(fā)蒸鍍及打印用的OLED顯示材料。
2018年3月,聚華陸續(xù)打印出了31英寸OLED 2K屏、4K屏和400ppi的5吋屏,后者由聚華和天馬微電子一起研發(fā)而成,是全球用印刷方式做成的分辨率最高的顯示屏。
2019年1月,在當(dāng)年的美國CES展(國際消費(fèi)類電子產(chǎn)品展覽會(huì))上,聚華和TCL華星聯(lián)合推出了一塊31吋H-QLED屏,這是全球首款結(jié)合量子點(diǎn)與OLED雙重優(yōu)勢的噴墨打印顯示器。
當(dāng)前,對(duì)于印刷OLED技術(shù),全世界的面板企業(yè)都處于探索階段,要真正實(shí)現(xiàn)量產(chǎn),使得印刷型OLED顯示器落地應(yīng)用,仍需時(shí)日。但可以肯定的是,在過往技術(shù)積累的基礎(chǔ)上,TCL華星無疑具有更多的優(yōu)勢。
可以預(yù)見,在未來,通過印刷顯示技術(shù),最終達(dá)到卷對(duì)卷生產(chǎn)技術(shù)(Roll to Roll),大面積、輕、薄、柔性的、“像印報(bào)紙一樣制造顯示器”,將在人們的生活中隨處可見。
