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噴墨印刷技術QD發光層:三星QD-OLED的新武器

來源:投影時代 更新日期:2021-11-05 作者:那山那水

    11月份,三星8.5代線QD-OLED面板將正式量產。在此基礎上,2022年至少包括三星和索尼等品牌將推出采用QD-OLED面板的大尺寸彩電產品。預計三星將在未來至少投入百億美元在這一新技術產品上。這也將打破LG對大尺寸彩電面板的供給壟斷。

    近日,更多的關于三星QD-OLED面板的制造細節被曝光出來。其中,QD轉換膜將采用“噴墨印刷”工藝制造。這也將成為印刷顯示首次在8.5代線等大尺寸面板線上大規模應用。其制造規模將超過日本JOLED的印刷OLED顯示產品。

    對此,行業分析認為,或許一個屬于印刷技術的顯示時代已經到來。而未來隨著更多的“顯示材料”成膜過程可以采用印刷工藝,下一代顯示面板制造效率必將顯著提升。

    三星的新武器,OLED彩色化新路

    目前,OLED顯示面板的彩色化主要分為兩種:第一是大多數中小尺寸OLED面板,比如6代線采用的三原色RGB OLED發光材料——即通過蒸鍍技術,在玻璃基板上形成紅綠藍三種不同基色的OLED材料亞像素結構。這種技術,顯然需要更多、更精準的蒸鍍技術支持,也需要消耗更多的“輔助材料”。

噴墨印刷技術QD發光層:三星QD-OLED的新武器

    第二種OLED顯示彩色化方案是LG大尺寸彩電顯示面板采用的技術——白光OLED+彩色濾光膜技術。即在玻璃基板上形成的OLED亞像素結構都是“白色”的,但是通過其上覆蓋彩色濾光膜,實現三原色分離,進而構成彩色亞像素。這種技術,對OLED蒸鍍過程的復雜度、輔料使用量都有降低,同時彩色濾光膜的制造和貼合等工藝,來自于液晶顯示產業鏈高度成熟的產能。

    而三星QD-OLED面板則“另辟蹊徑”。其采用的彩色化方案是“藍光OLED+QD轉化膜”技術。即這種顯示面板的亞像素結構都是藍色的OLED材料,這可以進一步降低OLED層大尺寸蒸鍍的成本和復雜度。同時,在OLED層上使用QD材料的轉換膜,利用紅色和綠色的光致發光QD材料,通過OLED層的藍色光線激發,形成綠色和紅色的亞像素,并配合oeld的藍色構成“RGB三原色”。

    三星QD-OLED技術,雖然在藍色OLED蒸鍍這一層更為“工藝簡潔”,但是顯然QD轉換膜是新的問題:此前,顯示產業只是在液晶電視的背光層,使用過紅色和綠色的光致發光QD材料膜,實現藍色LED背光變成白色背光的轉化。這種液晶QD背光技術的QD材料顯然與QD-OLED顯示的QD材料是相通的;但是,液晶背光源的轉換膜卻不需要“像素結構”。

    因此,三星QD-OLED的彩色化,比較此前OLED產業鏈最大的差異就在于,如何制造含有RGB像素結構的QD轉換膜。對此,三星采用的技術是“噴墨印刷”QD材料技術。

    打開印刷顯示市場化新路徑

    目前“噴墨印刷”顯示技術是顯示行業“大力開發”的嶄新工藝技術。從已經量產的產品看,這一技術僅有日本JOLED在中等尺寸屏幕、5.5代線LTPS背板每月2萬片基板產品線上使用過。

    日本JOLED的噴墨印刷顯示技術是基于直接的RGB三種材料的噴墨印刷形成亞像素結構。其彩色化方案與傳統的RGB OLED一致,不需要特殊的彩色濾光層或者轉化層(當然,直接的OLED材料印刷也可以用于其它彩色化方案的OLED顯示產品)。不過,目前,JOLED的印刷顯示產品也有問題:1.目前只是實現了LTPS背板產品,沒有實現非晶硅和金屬氧化物等大尺寸顯示面板背板技術上的應用;2.僅實現了有限產能的5.5代線基板制造,在更大規模制造和更大尺寸基板上還需要經驗積累和技術進步。

    即,JOLED的印刷顯示技術不能直接拿過來支持“彩電OLED”市場需求的產能增長。大尺寸印刷OLED技術的最新成果是,TCL華星聯合JOLED產線成功研發出65英寸8K印刷OLED樣品。

    不過,印刷顯示不僅僅是著眼于OLED材料的成膜突破。海內外部分企業也實現了電致發光QD材料的單色和三原色印刷噴墨顯示小尺寸樣品的制備;甚至有企業實現了基于印刷技術的micro LED顯示單色產品的制備。

    而,三星將噴墨印刷用于光致發光QD的像素化成膜,正在成為一個“嶄新的印刷顯示的嘗試點”。三星的嘗試幾乎是將目前顯示行業“最具成熟性”的下一代技術整合成一個獨特的QD-OLED顯示方案。

    比如,QD-OLED方案的OLED材料成膜上采用更為成熟的蒸鍍工藝。對比噴墨印刷顯示而言,蒸鍍OLED技術LG已經有大尺寸面板線上有成功先例,且OLED材料的油墨化要比蒸鍍升華操作的“配方”復雜度、難度更高。采用蒸鍍OLED工藝顯然比大尺寸印刷OLED方案,成熟度更高。

    再例如,QD材料自身不適合于蒸鍍,但是極其適合于油墨化印刷。事實上,QD顯示產業鏈一直以來的主要工藝方向就是印刷。三星沒有直接采用印刷工藝的電致發光QD面板方案的理由則是,電致發光QD材料沒有大規模制造和商業化應用先例——但是,光致發光QD材料則有在液晶高品質背光系統上有大規模制造和應用經驗。

    所以藍色蒸鍍OLED+彩色光致發光QD印刷成膜的QD-OLED幾乎是將“具有一定成熟度的最先進顯示工藝和材料技術”“集大成”。這既可以避免過度超前技術方案的風險,也可以實現面向未來的最優“顯示效果突破”。

    印刷顯示實用化的大門終于打開

    三星QD-OLED初期產品線的規模是8.5代線每月3萬片基板。這一規模無疑對于彩電產業而言是“螢火之光”,但是對于印刷顯示技術的應用而言,其規模遠超此前的JOLED:三星正在創造印刷顯示真正大規模應用的“全球首個案例”。這充分代表了三星顯示技術和工藝上的創新性。

    據三星表示,QD-OLED提供明亮純凈的色彩,BT.2020 色彩空間超過 80%;并提供0.0005尼特黑色和1000尼特峰值白色。其中,0.0005尼特黑色是指現有測量技術的“極限”,而非是說這是QD-OLED的最黑顏色。同時1000尼特峰值白色則可以創造現有任何OLED顯示技術的亮度新高,這對于HDR效果的提升將有巨大幫助。

    而三星QD-OLED整體效果的提升,很大程度上得益于QD薄膜在彩色化上的優勢。某種角度看QD-OLED顯示方案,最大的突破就是印刷技術的QD薄膜方案。

    同時,行業分析認為,在QD薄膜上噴墨印刷技術的發展會成為整個印刷顯示產業鏈的“龍頭”。通過這一應用的實踐經驗積累,不排除未來印刷顯示在更多的領域,如直接OLED印刷顯示、電致發光QD直接印刷顯示、甚至是micro LED印刷顯示上“不斷攀上新高峰”。

    無論是第二家大尺寸OLED供應商,還是印刷顯示技術的大規模應用,三星QD-OLED都將成為創造歷史的新嘗試!毙袠I人士認為,現在是所有彩電面板企業都應該考慮液晶之后的“下一代”問題的時候了。

特別提醒:本文為原創作品,轉載請注明來源,翻版/抄襲必究!
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