近兩年,,顯示技術快速升級,,并涌現出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(yè)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(yè)發(fā)展,。
《中國電子報》邀請業(yè)內北京交通大學教授徐征,中國光學光電子行業(yè)協會液晶分會副秘書長胡春明,,京東方集團副總裁,、技術戰(zhàn)略與全球合作中心負責人徐曉光,,廣東聚華印刷顯示技術有限公司總經理付東,IHS Markit資深分析師金起賢,,權威解讀顯示行業(yè)最新技術,,探討行業(yè)發(fā)展面臨的問題及未來發(fā)展趨勢,為產業(yè)發(fā)展指明方向,,以饗讀者。
終極目標是實現全印刷顯示器件
徐征:實際上,,印刷顯示技術并非在近幾年才有的新概念,。近年來,隨著有機電致發(fā)光二極管(OLED)技術和產業(yè)的成熟,,印刷電子在材料和裝備方面擁有更好的積累和發(fā)展基礎,,應用以及工藝均獲得了較快的發(fā)展。
理論上,,QLED的“薄膜化點陣涂覆”則更適合于印刷技術,,成品率也會更高、材料成本比真空蒸鍍節(jié)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致發(fā)光器件研究的新方向。但是無機材料量子點存在可印刷工藝性較差,,制備條件較苛刻,,并且較難形成均勻膜層等,所以發(fā)展仍然需要一個過程,。
胡春明:所謂“印刷顯示技術”實際上并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(tǒng)的印刷技術制造電子器件與系統(tǒng)的科學技術,。更具體地說,,是以旋涂、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,,制成發(fā)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制造,。在目前印刷顯示技術中,采用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(huán),。從印刷工藝本身來講,,其具有生產快速、低成本等優(yōu)勢,,會是未來顯示工藝中很有前景的工藝技術,。而打印OLED本身由于設備成熟度還不高,工藝穩(wěn)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,打印只能說是工藝實現的一種,。在OLED領域中,,特指替代原有有機材料蒸鍍的工藝。此種方式確實能大大提升材料利用效率,,并且預期未來將有助于降低顯示屏制造的直接成本,。但相比蒸鍍方法,打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平。
付東:印刷顯示是采用可溶液化加工的有機,、無機,、納米功能材料(包括金屬、半導體,、電介質,、光電材料等),通過印刷或涂布技術,,代替?zhèn)鹘y(tǒng)半導體工藝/真空工藝來制作顯示器,。目前主要應用方向是印刷OLED/印刷QLED;未來,TFT陣列也可采用印刷工藝來制作,。
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,,像印報紙一樣制造顯示屏,。
印刷大尺寸OLED仍需時日
胡春明:“印刷顯示技術”相較于現在的“半導體顯示技術”最明顯的優(yōu)勢是成本,對于顯示器件企業(yè)來說,,應用創(chuàng)新是今后一段時間的主要課題,,無論是在傳統(tǒng)的存量市場還是在新興的增量市場,而要實現應用創(chuàng)新,,制備柔性顯示器件是業(yè)界普遍認可的方向之一,,用印刷的方式制備柔性顯示器件,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(fā)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(fā)光部分來說,,背板工藝的穩(wěn)定性和針對畫質劣化的補償電路也是大尺寸OLED的關鍵。
工藝上實現印刷制造OLED目前已經是事實,,而要器件效能達到蒸鍍的水平還需要材料廠商,、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(yè)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,。
徐征:目前印刷顯示技術中,,采用OLED材料來實現顯示是主流且比較成熟的技術。從制備方法來說,,一般而言OLED可分為兩種,。一是小分子發(fā)光材料OLED,用蒸鍍方法制備,,另一種是共扼高分子發(fā)光材料PLED,,用印刷方法制備。對比目前應用的真空蒸鍍制造OLED顯示屏的工藝,,第一是印刷工藝材料利用率高達95%,,而真空蒸鍍工藝材料利用率僅有20%,,印刷顯示工藝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,印刷工藝可以制備大尺寸顯示面板;第三是由于印刷工藝不需要真空蒸鍍腔體和精密金屬掩模板等等,,再加上節(jié)省材料及維護真空蒸鍍設備,,可有效降低成本。一直以來制約著OLED電視發(fā)展的高成本,、低良率,、大面積制備等問題會得到解決。
金起賢:OLED印刷工藝相對于典型FMM(精細金屬掩膜板)工藝具有以下優(yōu)勢,。第一,,工藝更加簡單;第二,有機發(fā)光材料蒸發(fā)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;第四是制造成本更低。然而,,印刷工藝也存在一些缺陷,,印刷式OLED工藝的材料尚不足以進行大規(guī)模生產。
事實上,,即使是用于AMOLED大規(guī)模生產的固體有機材料仍有待改進,。這意味著開發(fā)適合印刷技術的新材料將需要耗費更多的時間。除此之外,,對于印刷工藝而言,,由于這些材料是液體形態(tài),在印刷后還應進行干燥處理,。這也會造成材料變化跟良品率的損失,。
我國仍處于布局和研發(fā)初期
胡春明:國內“印刷顯示技術”僅處于布局和研發(fā)初期,與國際水平相比相差尚遠,。
付東:正是因為看到了印刷顯示在顯示產業(yè)中的革命性作用,,我國顯示企業(yè)已紛紛開始了印刷顯示技術的規(guī)劃與探索。我國政府在十三五重點研發(fā)計劃“戰(zhàn)略性先進電子材料”重點專項第一批啟動的項目中就列入了印刷顯示,,印刷顯示在我國的發(fā)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我國印刷顯示技術創(chuàng)新中心,。與國際上相比,,我國在材料和裝備領域差距尚存。
但在印刷QLED技術方面,,我國的量子點材料和印刷QLED技術齊頭并進,,已處于世界先進水平行列。
徐曉光:京東方早在2012年就開始與知名材料廠商,、設備廠商一起致力于打印OLED的研究,,并于2013年研制出當時第一塊30英寸的打印OLED面板,。在之后的幾年中一直致力于打印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(yè)內領先的成果,。
金起賢:印刷OLED還面臨眾多挑戰(zhàn),,包括材料發(fā)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(fā)光材料亟待改進,。最近韓國跟日本OLED設備商開發(fā)出了“FMM(精細金屬掩膜)與印刷工藝相混合”的技術。到目前為止只有全球大約五家化學材料制造商能夠進行印刷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(guī)模生產OLED顯示屏的制造商,,印刷工藝主要面向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印刷工藝的測試設備以便進行研究,。
同時,中國面板廠商也在開發(fā)印刷OLED,。然而,,考慮到目前的技術,、經驗和材料研發(fā)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,。