近日,三星显示从日本富士胶片购买了42项专利,其中OxideTFT(氧化物薄膜晶体管)占比较大。Oxide TFT技术在AMOLED有巨大的应用价值,尤其是在大尺寸、超高清、3D显示、高像素密度和低功耗等领域都有显著优势。业内人士分析称,三星显示此举意在对Oxide TFT技术进行补充与强化。
近年来,三星显示在OLED专利方面的布局不可谓不频繁。三星显示曾于今年5月从德国OLED材料制造商Cynorra购买了85项专利。去年11月,从日本松下购买了115项专利。三星显示近年来从各地采购了约1500-2000项专利。从频繁收购OLED相关的技术专利可以看出,特别在大尺寸OLED技术路线未定的情况下,三星意图进一步强化其OLED技术垄断地位的野心“昭然若揭”。
意在强化大尺寸QD-OLED
近年来,随着半导体显示技术的不断更新,消费者对电子产品的显示性能也提出了更高的要求,需求的倒逼加速了面板技术的发展,Oxide TFT技术由此应运而生。
当前,主流的TFT技术有a-Si、LTPS及Oxide三种。其中,Oxide技术以其高迁移率、低功耗(漏电流低)及大面积均一性好等优势,越来越受到业界的关注。
氧化物薄膜晶体管(Oxide TFT)是利用场效应原理工作的一种半导体器件,其核心结构为半导体有源层/栅极绝缘层/栅极金属层薄膜叠层。目前大部分Oxide TFT中的半导体层采用的都是铟镓锌氧化物(即IGZO),它是一种In/Ga/Zn/O(即IGZO)四种化学元素按一定比例形成的化合物。相比a-Si材料,IGZO凭借独特的载流子传导机制,可在非晶的状态下获得高的电子迁移率。
与传统a-Si TFT显示屏对比,Oxide TFT显示屏解决了a-Si方案现阶段稳定性与迁移率的技术瓶颈,显示性能得到提升;而LTPS受限于设备以及良率等问题主要应用于小尺寸OLED,其在大尺寸OLED上的应用还有一定困难。
据业内人士分析称,三星显示这次从富士胶片手中买下了该专利可以作为其对Oxide TFT技术的补充与强化。目前,三星显示的业务结构主要以生产智能手机用的第6代中小尺寸OLED面板为主,而用于中大型OLED的Oxide TFT方面确是三星显示相对薄弱的环节。从去年年底开始,三星显示才量产带有Oxide TFT的QD-OLED。值得一提的是,其竞争对手LG Display将Oxide TFT应用于大尺寸W-OLED 已有近10年的时间。
因此,业内人士认为,三星显示这次购买Oxide TFT专利主要是用于生产其第8代QD-OLED面板。此外,三星显示目前计划投资的第8代IT产品中大尺寸OLED面板也很有可能用到Oxide TFT技术。
“多边押注”大尺寸OLED技术路线
目前,在大尺寸OLED显示领域的主要技术路线有三条:第一,LGD相对成熟的蒸镀白光OLED+彩膜技术(WOLED);第二,三星显示的蒸镀蓝光OLED+QD彩膜技术;第三,以华星光电为代表的的中国厂商推出的喷墨印刷方式。
LGD的蒸镀白光OLED+彩膜技术(WOLED)比较成熟,但是由于主要生产材料精密金属掩膜版(FMM)极薄,在重力的作用下FMM中间与边缘易形成偏移,且偏移幅度随着FMM尺寸的加大而加大,混色现象越发明显,良率随之降低。良品率不高的情况下使得制造成本也非常高。
三星显示的蒸镀蓝光OLED+QD彩膜技术的表现非常出色,相比传统OLED具有高分辨率、高色域等优势,而且三星QD-OLED面板已经实现量产,是OLED的头号竞争对手。但是,QD-OLED的技术硬伤是良品率仅75%,由此可推断成本非常高。
以华星光电为代表的的国产喷墨印刷方式则有许多优点,无需使用FMM,显示材料利用率超过90%,可以降低产品制造成本。但是,印刷OLED制程中对平坦层材料、bank材料、OLED发光材料、阻隔封装材料的要求很高。所以,目前还处于研发试验阶段。
目前来看,大尺寸OLED面板还是以LGD的W-OLED为主,三星的QD-OLED紧随其后,印刷OLED也将在2024年实现量产。但目前大尺寸OLED技术路线仍然不明朗,主要受限于良率和性价比。
目前,面板巨头京东方在WOLED和印刷OLED两边“押注”。京东方曾表示:“无论是WOLED,还是印刷OLED,两大技术路线京东方一直在持续投入,不过通过在合肥的实验线上进行技术、工艺、量产效率、成本对比等多方面评估,从目前结果来看,还无法判断优选哪一种技术路线。”
实际上,三星、LGD、TCL华星除了各自比较明确的技术路线之外,也同样在探索其他技术路线的可能性,“多边押注”并不是京东方这一家。
三星QD-OLED技术强在哪里?
目前,三星在大尺寸OLED上主要倾向于QD-OLED,这主要跟其技术沉淀有关。
近日,据产业链消息,三星显示公司(SDI)预计明年将扩大QD-OLED面板产能,从现有的每月3万张提升至4万片。
市场研究机构Omdia总经理Jung Yun-seong也在近日举行的研讨会上指出,由于产量的增加,三星显示将能够在其产品组合中增加49英寸和77英寸QD-OLED面板。据估计,三星显示2023年QD-OLED显示器的产量为60万至80万片,QD-OLED电视产量为140万至160万台,预计2023年面板年总产量为200万至240万片。
尽管目前WOLED是最成熟的大尺寸OLED技术路线,但其他面板厂商毫无疑问要面临LGD的WOLED技术专利限制,而且其在性能表现上仍然没有发挥出OLED技术原本拥有的显示性能,只能算是一种妥协的大尺寸OLED解决方案。
LGD之所以选择WOLED技术,主要在于其在OLED面板颜色方面存在一些不足。然而,三星选择技术难度更大、显示性能更优越的QD-OLED技术,就在于其在蓝色量子点上的自信。目前,三星在量子点材料上具有深厚的技术沉淀,通过蓝光OLED+量子点的方式,使QD-OLED在颜色、寿命、亮度上更具优势。
据三星介绍,QD-OLED烧屏老化风险更小,主要原因在于三星在自家的QD-OLED面板中,加入了一项名为“实时图像残留校正”的技术,可以实时监控和维修电视每个像素,如果发现有图像残留的风险,那么就会自动校正。同时,三星的QD-OLED面板不含镉。
不过,三星在大尺寸OLED用的Oxide TFT上相对是一个弱点。竞争对手LG Display在大尺寸WOLED上应用了近10年的Oxide TFT,三星显示器公司量产了采用Oxide TFT的QD-OLED是从去年年末开始的。由此可以推测,三星此次从富士胶片上购买专利也是对Oxide TFT技术的补充。同时,三星也希望借此强化其在OLED技术上垄断地位。