三星电子上月初宣布将于今年年底前停产LCD(液晶)面板,转而投资110亿美元到QD-OLED显示上,且使用磷化铟无重金属材料,使新型OLED使用寿命可以长达100万小时。这对液晶面板产能已居全球首位的中国显示产业来说,是挑战与机遇并存,以“自发光”为特点的新一轮显示技术竞争正在升温。
在OLED、量子点(QD,即quantum dot)材料及相关印刷显示的工艺设备上,中国企业如果能实现突破,就可以在新一轮竞争中实现追赶、与韩国企业“并跑”,把握住新的发展机遇;反之很可能会在液晶被新技术替代时陷入被动。
1.QD-OLED瞄准柔性大尺寸显示
群智咨询TV研究总监张虹表示,三星加速布局QD-OLED,有利于推动大尺寸显示的技术革新,带动大尺寸OLED产品规模及渗透率提升,并形成一定的规模效应。当前LCD市场需求疲软,厂商经营和获利均面临较大压力,需要通过技术创新赋予电视等大尺寸产品的更高价值。
“在大尺寸OLED领域,之前LG的WOLED(白光OLED)使用类似液晶的滤过式彩膜,对OLED发出的白光进行过滤,得到RGB(红绿蓝)三原色光,而三星QD-OLED采用量子点彩膜,使用效率更高的激发方式,将OLED发出的蓝光转换为红绿光得到三原色光,理论上色彩纯度比WOLED更高,画面更鲜艳。”另一调研机构CINNOResearch称。
TCL科技(000100.SZ)旗下华星光电(又称TCL华星)在给第一财经的书面回复中表示,由于QD-OLED采用OLED和QD的组合光发射原理,OLED只需发蓝光,大幅削减了制造难度以及生产成本,同时也能拥有比OLED更广的色域覆盖以及更高的亮度表现,并且可以大幅减少烧屏现象的出现。因此,全球参与量子点阵营的企业越来越多。
“QD-OLED与LGD的白光OLED技术相比,都具有自发光的优势,但量子点材料在色彩上更具优势。此外QD-OLED技术也可应用在柔性基板上,实现与白光OLED同样的可卷曲的物理特性。”奥维睿沃的副总经理卞铮说,三星之前的QLED量子点背光技术采用了含镉材料来提升显示效果,但因为健康安全性的问题,最新的QD-OLED技术选择了更加安全的磷化铟材料(InP)。
“InP和含镉材料均是指QD-OLED中的QD,也就是量子点材料。但是,量子点材料寿命100万小时不代表OLED的寿命也是100万小时。使用InP材料的主要原因是环保法规要求。镉受到欧盟RoHS等标准的严格限制,完全禁用只是时间问题,因此开发无镉量子点材料是大势所趋,但无镉量子点材料的效率与含镉材料差距较大,需要大量研发投入。” CINNO Research认为。
值得关注的是,量子点在显示产品上的应用,无论是“光致发光”(用于背光)还是“电致发光”(自发光),都需使用印刷显示(喷墨打印)的工艺技术,有别于OLED的真空蒸镀工艺技术。
“三星QD-OLED是电致发光和光致发光、有机材料和无机材料的结合。”华南理工大学材料学院教授彭俊彪向第一财经记者分析说,量子点是无机材料,OLED是有机材料。现在中小尺寸OLED面板是用真空蒸镀的工艺,把红绿蓝三色OLED材料蒸镀到器件上,工艺复杂、成本高。所以,在大尺寸OLED领域,LG、三星都选择蒸镀一整面的一种OLED颜色,LG是“OLED白光+普通CF彩膜”,三星是“OLED蓝光+QD CF彩膜”,生产过程中不需要“掩膜(shadowmask)”,可降低成本。”
同时,三星过去发展OLED量子点背光技术,在QD上已经积累了很多知识产权和专利。“三星希望在大尺寸OLED领域走出与LG的WOLED不同的新技术路线。”彭俊彪分析说。
2.中国产业的挑战与机遇
“三星的技术转型,对中国面板厂而言,短期可以缓解LCD产能过剩的风险、改善经营状况,但长期看,中国企业也必须加大研发投入,避免丧失竞争力。对上游厂商来说,大尺寸OLED是未来显示技术的方向,应在相关材料等方面突破,才能抢占先机。”张虹提醒说。
彭俊彪认为,无论OLED还是QD(量子点),蓝光都是短板。蓝光OLED材料的寿命和性能能否进一步提升以及成本能否降低,是其是否能产业化关键的因素。而目前,国内能够真正量产OLED材料的企业还不够多。
据了解,QD-OLED目前主要有两种技术方案。
一种是三星提出使用的“有机蓝光OLED+QD/CF”方案,三星电子、TCL华星都正在研发,三星曾预计2020年底量产,OLED用蒸镀工艺,QD彩膜可选择打印或光刻的方式制备。
另一种是由TCL科技控股的广东聚华印刷显示技术有限公司提出使用的“蓝光organic+红绿QD”方案,广东聚华有专利和样机,但未提及量产时间,红绿QD用打印工艺,蓝光OLED或QD也用打印工艺。
在谈及国内在量子点材料上的发展上,彭俊彪说,纳晶科技据说已经在绿光、红光量子点技术取得了突破,在蓝光量子点上也取得很大进展。此外,广东普加福光电公司及江苏一些企业也在做量子点材料。
“量子点是核壳结构。”彭俊彪打比方说,如果把量子点看成一个“鸡蛋”,那么具有核壳结构的硒化镉、磷化铟量子点就好比是“蛋黄”,起发光作用;发光核外面的保护层就好比是“蛋白”和“蛋壳”。镉是重金属,业界想用磷化铟来替代含镉的发光核。替代镉是方向,何时突破还不清楚,目前替代材料尚未成熟。
中国企业是否能在新一轮显示技术竞争中打破上游材料瓶颈?彭俊彪认为比较难。“做电子材料不是投资三五年就马上能见成效的。国内在量产OLED材料方面拥有自己结构、自己专利的凤毛麟角,许多企业是做中间体,做完交给日韩企业深加工,再卖回到国内,高附加值的部分被国外赚去了。”
“电子化学品,品种多、销量少、投资大、风险高,虽然产值不大,但是利润丰厚。”彭俊彪说,量子点材料不仅可以用于液晶电视背光的量子点膜,未来还可以用于QD-OLED或QD显示。但目前绿光、红光OLED磷光材料主要向美国UDC等跨国公司购买。国内量子点要突破,最关键是材料、器件、工艺的有机配合。
国内的量子点材料,还需要在材料寿命、可靠性、发光效率和无镉化上突破。同时,材料需和工艺结合,相比OLED,量子点不耐热,一般用溶剂溶解后、以喷墨打印的方式,印到量子点膜或屏幕上。“中国制造业要团结起来,这些技术难点突破了,挑战就可以转变为机会。”
总结:
目前在适合柔性大尺寸的技术主要有:
1、LG大尺寸白光WOLED技术;
2、Sumsung提出的OD-CF技术;
3、国内研究的喷墨印刷QD/OLED技术;
以上只是针对TFT驱动的显示技术,因为要实现大尺寸的柔性显示,还有Micro-LED技术等等。有兴趣的业内人士也欢迎下方留言介绍相关新技术!