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【中玻網(wǎng)】已經(jīng)有確鑿的消息證明,2017年的下一代蘋果手機將采用OLED屏幕的背景下,似乎有關(guān)下一代平板顯示技術(shù)的爭論可以暫時告一段落。但是,作為競爭技術(shù),QLED和MicroLED都不甘于寂寞,前者迎來了三星的大力追捧,后者則有今年蘋果與索尼的加強合作。
信息化——顯示才是非常大的問題
一臺蘋果手機,它大部分的電池電量被用在哪里?或者,一個三星智能手表為何幾乎每天都要充電?這些較影響當代智能設(shè)備體驗的“待機”問題的元兇,都是顯示設(shè)備。
以上這個問題也是2014年蘋果收購低功耗micro-LED顯示器開發(fā)商LuxVue的原因所在——蘋果需要匹敵三星OLED,并在視覺和功耗性能上有重大打破的顯示技術(shù)。甚至,這一次收購還被人們與蘋果數(shù)年前對芯片廠商P.A.Semi的收購對比:正是那次收購,讓在設(shè)計微處理器方面毫無經(jīng)驗的蘋果,掌握了后來蘋果手機核心處理器設(shè)計技術(shù)?,F(xiàn)在,蘋果領(lǐng)頭的micro-LED陣營,又迎來了索尼的關(guān)注。
而在QLED顯示項目上,中國某大學的科研團隊,以及大部分國家顯示霸主三星都“情有獨鐘”。三星甚至認為,大尺寸電視機,應(yīng)該直接跳過OLED的階段,開發(fā)采用印刷技術(shù)制備的QLED面板。后者,目前在壽命指標上的優(yōu)勢非常明顯。雖然,輿論認為三星在QLED上的強勢,更多的是為了平衡LG在大尺寸OLED上的優(yōu)異,但是另一些專注QLED的團隊,他們只有QLED技術(shù),沒有任何理由被懷疑“對QLED的支持,是出自‘平衡’對手的OLED”的考慮。
當然,作為下一代顯示技術(shù),OLED的成績是較好的——至少大部分國家手機市場,OLED已經(jīng)拿下三分之一型號;而且大尺寸電視應(yīng)用方面也“打破連連”。產(chǎn)業(yè)化進程上的優(yōu)勢,或許是人們對OLED在對陣MICROLED/QLED的戰(zhàn)爭中能夠獲勝,抱有更大信心。
但是,平板顯示有前車之鑒:直到2006年之前,等離子PDP在彩電應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)化方面,都一直優(yōu)異液晶技術(shù)。不過,等離子并沒有運氣笑道較后,液晶成了較終贏家。而下一代平板顯示之爭,會不會有新技術(shù)后來居上呢?如果會,那么是MICROLED還是QLED呢?
OLED/MICROLED/QLED的相似之處
與液晶顯示技術(shù)相比,OLED/MICROLED/QLED可以說是很相似的東西。后者的共同性是不需要液晶的背光源。
液晶顯示之所以耗電量比較巨大,一個核心原因在于系統(tǒng)結(jié)構(gòu)上的“光效率”低下。例如,液晶顯示呈現(xiàn)彩色效果,要使用彩色濾光膜:這一層薄膜直接導致整體光效率下降超過67%;同時液晶的光閥門作用又必須以偏振光為前提,這一點再次損失了50%以上的亮度。所以,液晶顯示,對背光源亮度的利用效率理論上不會超過15%。即,85%的能量是被浪費的。
而對于OLED/MICROLED/QLED這個三個技術(shù),由于可以采用三原色亞像素自發(fā)光的結(jié)構(gòu),其光效率理論上可以達到95%。即只要不斷改善發(fā)光材料的電光轉(zhuǎn)化率,這些技術(shù)的節(jié)能水平就可以遠超過液晶——這一點對于移動設(shè)備、穿戴設(shè)備意義非比尋常。
如果將視角從產(chǎn)品體驗上,轉(zhuǎn)移到制造過程上,OLED/MICROLED/QLED也非常具有相似點。
首先,這三個技術(shù)離不開電流驅(qū)動TFT結(jié)構(gòu),即現(xiàn)在顯示行業(yè)常常言之的“低溫多晶硅”、“金屬氧化物”和“高溫多晶硅”TFT驅(qū)動結(jié)構(gòu)技術(shù)——從這個角度上,OLED/MICROLED/QLED與液晶技術(shù)都屬于“半導體顯示”行業(yè)。OLED/MICROLED/QLED的核心區(qū)別主要在于,在TFT結(jié)構(gòu)之中封裝的發(fā)光材料是OLED、QLED還是MicroLED。
第二,在將OLED/MICROLED/QLED三種材料移植(涂覆)到TFT結(jié)構(gòu)之上的過程中,所采用的基本技術(shù)形式主要有蒸渡工藝、印刷工藝兩大類。且印刷工藝是未來主要的研究方向。對于OLED/MICROLED/QLED三種發(fā)光材料而言,其移植工藝很可能具有巨大的通用性。即,如果噴墨印刷的OLED技術(shù)完全成熟,QLED則可以很大程度上直接“拿來”應(yīng)用。MICROLED發(fā)光物質(zhì)遷移更困難,但是也會從成熟的蒸渡與打印顯示工藝中獲得很多工程支持。
正是因為在制造工藝上,OLED/MICROLED/QLED這些技術(shù)的相似性,業(yè)內(nèi)才認為:下一代顯示技術(shù)路線之爭,遠沒有當年液晶和等離子“你死我活”般的激烈,畢竟OLED/MICROLED/QLED等顯示技術(shù),通用設(shè)備與工藝的比例在7成左右。
OLED/MICROLED/QLED的不同之處
從較終顯示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上看,OLED/MICROLED/QLED都是TFT結(jié)構(gòu)上排列電光轉(zhuǎn)化材料。這個結(jié)構(gòu)上的一致性,決定了OLED/MICROLED/QLED三種顯示技術(shù)的不同之處,主要由這三種顯示技術(shù)所用到的電光轉(zhuǎn)化材料的差異決定。
OLED/MICROLED/QLED作為下一代顯示技術(shù)核心材料,其主要特點為發(fā)光波長集中度比較高,即作為顯示產(chǎn)品色彩水平高;電光控制便捷,即顯示畫面的反應(yīng)速度快;電流驅(qū)動具有開閉狀態(tài)和發(fā)光功率的較高可調(diào)性,即顯示畫面的灰度效果好、較終對比度接近無窮大;材料自身的技術(shù)進步空間巨大,較終產(chǎn)品節(jié)能性將比較高?!@四個優(yōu)勢幾乎完全和液晶顯示的劣勢對應(yīng),所以,無論那個技術(shù)贏得較終市場的勝利,液晶都是被替代的命運。
但是,OLED/MICROLED/QLED三種技術(shù)也有不同之處。從缺點看,OLED作為農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系材料、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)體系物質(zhì),有其固有缺點——即壽命和穩(wěn)定性,難以媲美無機材料的QLED和MICROLED;QLED產(chǎn)品,雖然性能品質(zhì)優(yōu)異,但產(chǎn)業(yè)化進程不佳,或者說規(guī)模制備的難度不小。
MICROLED產(chǎn)品,發(fā)光器件是固體化的微型LED燈珠(微米量級),雖然其制備與傳統(tǒng)LED燈珠差異非常大,但是也可很好繼承傳統(tǒng)LED產(chǎn)業(yè)的巨大產(chǎn)能和技術(shù)積累,不存在規(guī)模化生產(chǎn)的問題,但是MICROLED燈珠是一種正負電較性的微結(jié)構(gòu),不像OLED和QLED是一種單純材料,其產(chǎn)品在TFT基板上的遷移過程、移植工藝難度較高,工藝可靠性也較低。
或者說,在理想工藝條件下,MicroLED具有微結(jié)構(gòu)制備比QLED和OLED復雜、產(chǎn)品電較性導致移植涂覆工藝復雜、MicroLED的微結(jié)構(gòu)和電較性特點使得成膜的缺點控制難度更高、MicroLED自身是剛性結(jié)構(gòu),不利于全透明或者柔性產(chǎn)品制造(OLED則是較利于柔性顯示的發(fā)光材料)。(尤其在大型化顯示中,如電視機,MicroLED以上的缺點會進一步被放大。)
但是,MICROLED也有其獨特優(yōu)勢:1.發(fā)光效率上,目前MICROLED較高,且還在大幅提升空間;2.發(fā)光能量密度上,MICROLED較高,且還有提升空間。——前者,有利于顯示設(shè)備的節(jié)能;后者則可以節(jié)約顯示設(shè)備有限的表面積,并部署更多的傳感器。目前的理論結(jié)果是,MICROLED和OLED比較,達到同等顯示器亮度,只需要后者10%左右的涂覆面積。
雖然,OLED/MICROLED/QLED的各自的特點如此鮮明,但是更大的一個問題是,從應(yīng)用角度看,這三者幾乎不具有“對手完全不具備的”優(yōu)勢。例如,OLED的核心問題“壽命”不及后兩者,但是卻也足以滿足家用電視機10年以上的使用需求——至于QLED理論上三五十年的使用其,則不具有實踐上的意義。
所以,OLED/MICROLED/QLED這些技術(shù)哪一個能夠較終成為贏家,更多的不是取決于技術(shù)性能的對比,而是工程實踐、規(guī)模制造下的成本性、可靠性。
OLED/MICROLED/QLED的各自優(yōu)勢和發(fā)展階段
從工業(yè)實踐角度看,OLED/MICROLED/QLED三者的差距不小,但是卻沒有“生死之憂”。
首先,OLED較為成熟,中小尺寸市場已經(jīng)大規(guī)模普及,大尺寸產(chǎn)品上LG也已經(jīng)打破量產(chǎn)瓶頸,達到規(guī)模供應(yīng)的水平。尤其是2016年以來手機市場對OLED爆發(fā)式的需求增長,大大促進了整個產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展,所以在材料制備和成膜工藝上,OLED處于一個非常優(yōu)異的地位。2017年三星和LG還要開展OLED噴墨打印規(guī)?;a(chǎn)的示范線建設(shè),將進一步加強OLED顯示整條產(chǎn)業(yè)鏈的成熟度。
其次,QLED顯示技術(shù),還處于起跑階段。尤其是,用于下一代顯示面板的電致發(fā)光QLED材料,還沒有打破規(guī)模制造的難題。但是,從另一個角度看,在噴墨打印成膜方面,QLED與OLED幾乎具有一樣的工藝過程,或者說OLED在前進的工藝方向,直接就是為QLED“做嫁衣”。
第三,MICROLED顯示技術(shù),與QLED的處境還不一樣。QLED主要瓶頸是材料制造。MICROLED在這部分反而有比較好的基礎(chǔ):因為,工業(yè)上已經(jīng)有大量的LED產(chǎn)能和制造經(jīng)驗?,F(xiàn)有LED燈珠產(chǎn)品1010規(guī)格產(chǎn)品已經(jīng)普及,0505規(guī)格產(chǎn)品量產(chǎn)打破成功——這距離MICROLED所采用的微米級別產(chǎn)品大規(guī)模量產(chǎn)已經(jīng)是只是兩三年時間的問題。甚至可以說,MICROLED材料端的歷史支撐比OLED都要好。但是,在成膜移植工藝上,MICROLED微米燈珠結(jié)構(gòu)的要求較高——即,MICROLED從OLED涂覆技術(shù)進步中得到的經(jīng)驗,要比QLED低很多。
當然,除了以上這些產(chǎn)業(yè)化的不同之外,OLED/MICROLED/QLED還有一個共同的優(yōu)勢:即都能從液晶顯示技術(shù)中繼承已經(jīng)高度成熟的電流驅(qū)動TFT技術(shù)(IGZO、LTPS、Oxide)——這一點上文已經(jīng)有交代。
綜上所述,OLED/MICROLED/QLED三者的產(chǎn)業(yè)化進程可以如此概括:1.OLED基本成熟,正在開發(fā)更好的技術(shù);2.QLED幾乎完全處于實驗室階段,但是能從OLED發(fā)展中得到大部分工藝經(jīng)驗;3.MICROLED幾乎完全處于實驗室階段,成膜移植上有獨特的技術(shù)難點,但是上游方面能從傳統(tǒng)LED行業(yè)得到很多經(jīng)驗和產(chǎn)能支撐。
所以,未來平板顯示技術(shù)幾乎分成了兩大陣營:靠前是OLED已經(jīng)在進行的真金貨品的大舉投入資金,第二是人們對QLED和MICROLED美妙性能的憧憬。就如2017年蘋果手機即將進入OLED時代一樣,先用上OLED,在看能不能換更好的,已經(jīng)成為行業(yè)共同選擇。這姑且可以說是“OLED”靠前階段完勝。
關(guān)于下一代平板顯示技術(shù)路線,剩下的問題則是,OLED顯示的全部技術(shù),至少有7成上下,可以被QLED和MICROLED公用或者吸收。也就是說,如果后兩者足夠好,整個產(chǎn)業(yè)掉頭并不太困難。這一點上,當初等離子和液晶的競爭,則是“連廠房規(guī)劃”都不一樣,幾乎很少有共同技術(shù)。所以筆者的結(jié)論是,OLED/MICROLED/QLED三者之間或許是“合作大于競爭”的關(guān)系。
2024-10-22
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