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用印刷工藝生產大尺寸OLED仍需時日

d時間:2016-12-15   點擊量:1003

OFweek顯示網訊,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。筆者特圍繞顯示技術推出系列報道,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,為產業發展指明方向,以饗讀者。

  終極目標是實現全印刷顯示器

  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積累和發展基礎,應用以及工藝均獲得了較快的發展。

  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的印刷技術制造電子器件與系統的科學技術。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。從印刷工藝本身來講,其具有生產快速、低成本等優勢,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,代替傳統半導體工藝/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”最明顯的優勢是成本,對于顯示器件企業來說,應用創新是今后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,制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,背板工藝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。

  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)工藝具有以下優勢。第一,工藝更加簡單;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模生產。

  事實上,即使是用于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,對于印刷工藝而言,由于這些材料是液體形態,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初期

  胡春明:國內“印刷顯示技術”僅處于布局和研發初期,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中的革命性作用,我國顯示企業已紛紛開始了印刷顯示技術的規劃與探索。我國政府在十三五重點研發計劃“戰略性先進電子材料”重點專項第一批啟動的項目中就列入了印刷顯示,印刷顯示在我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我國印刷顯示技術創新中心。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。


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