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中國式創(chuàng)新:TCL華星印刷OLED技術(shù),破解卡脖子難題

中國式創(chuàng)新:TCL華星印刷OLED技術(shù),破解卡脖子難題

Napoleon Chan / 2024-12-18 15:52201628

如今高端顯示器產(chǎn)品可分為兩類,一是采用Mini LED技術(shù)的LCD顯示器,二是采用WOLED、QD-OLED技術(shù)的OLED顯示器,后者由于具備更鮮艷的色彩,更快的響應(yīng)速度相對更受玩家喜愛,但也有其一時難以克服的缺點,例如像素密度低、售價高昂等,這便催生了以TCL華星為代表的印刷OLED技術(shù)。

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傳統(tǒng)中大尺寸OLED技術(shù)問題多,難以普及

想要搞清楚什么是印刷OLED技術(shù),首先還得從OLED技術(shù)本身聊起。 

與傳統(tǒng)的LCD技術(shù)不同,OLED不需要背光層和液晶層,每一顆像素均能獨立發(fā)光,可以獨立關(guān)閉而不影響其他像素的正常顯示,從而使得對比度可以“無限大”,較之LCD色彩更加鮮艷通透。中大尺寸OLED顯示器面板所采用的技術(shù)無外乎WOLED、QD-OLED,但二者均有著上述的低像素密度和高昂售價的問題,一時難以飛入尋常百姓家。

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WOLED,是LG Display所主導的一種OLED技術(shù),主要應(yīng)用于電視機、顯示器領(lǐng)域。其基本原理是將一個像素單元的發(fā)光材料產(chǎn)生出的白光,通過紅綠藍三色濾光片過濾出三原色,并保留一定的白光不進行過濾,用以在高亮度場景下增加白色像素的亮度以提高畫面亮度,因此WOLED面板并非由三個子像素所組成,而是由四個,即紅綠藍白所組成。這種技術(shù)在一定程度上有利于緩解OLED亮度普遍較低的情況,但在高亮度場景下卻會造成畫面泛白,鮮艷色彩被白光“沖淡”。不過由于其相對規(guī)則的像素排列,在文字顯示清晰度方面較之QD-OLED仍有優(yōu)勢。

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QD-OLED,是三星電子所主導的一種OLED技術(shù),其原理和WOLED有些許相似,但在細節(jié)上卻大有不同,QD-OLED單位像素的光源并非是白色而是藍色,同時覆著于光源之上的“濾光片”實為能激發(fā)出紅色和綠色的量子點涂層,在量子點技術(shù)的加持之下,QD-OLED既避免了濾光片所導致的亮度折損 ,又因為量子點特性而擁有了更純凈的三原色,從而在整體上色彩更鮮艷、亮度更高。

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但QD-OLED也并非盡善盡美,由于制造工藝限制,QD-OLED的像素排列呈現(xiàn)出“品”字形,在顯示邊緣銳利的文字和圖形時,會出現(xiàn)“彩邊”的現(xiàn)象,從而影響使用體驗。這也是大多數(shù)游戲玩家對QD-OLED顯示器津津樂道,而文字工作者卻無動于衷的原因之一。

蒸鍍工藝限制面板發(fā)展,精密金屬掩膜版是關(guān)鍵原因?

除了上述的色彩、亮度、清晰度的問題,像素密度也一直困擾著OLED在顯示器領(lǐng)域的發(fā)展,歸根結(jié)底是傳統(tǒng)的OLED蒸鍍工藝所導致。 

OLED蒸鍍工藝又稱FMM OLED,是目前采用最為廣泛的一種OLED制造技術(shù)。OLED蒸鍍工藝是指,在高溫真空環(huán)境下,通過蒸鍍機將有機材料進行加熱蒸發(fā),使有機材料透過FMM(Fine Metal Mask)精密金屬掩膜版沉積到上方的基板中,經(jīng)過多次蒸鍍最終形成一顆顆像素。

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該工藝對于FMM精密金屬掩膜版的精度要求極高,像素密度越高,那么金屬掩膜版的開孔精度也就越高,面板尺寸越大,金屬掩膜版的尺寸也就越大,但是加工精度、材料強度終究是有極限的,當尺寸大到一定程度時地心引力的作用便凸顯出來,使得金屬掩膜版發(fā)生形變。

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同時,蒸鍍工藝的材料利用率也十分低下,僅有30%,大部分有機材料在蒸鍍過程中并不能附著到基板上,在清洗金屬掩膜版的過程中被白白浪費掉,成本陡增且并不環(huán)保。

TCL華星選擇彎道超車,突破工藝發(fā)展和自主化瓶頸

從一定意義上講,正是傳統(tǒng)的OLED蒸鍍工藝中的金屬掩膜版限制了OLED顯示器分辨率的提高及顯示器價格的降低。

那么能不能丟掉精密金屬掩膜版,直接在基板上加工像素呢?

以華星光電為代表的印刷OLED技術(shù)給出了答案——將有機材料直接噴涂到基板上! 

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所謂印刷OLED(IJP OLED),是指將有機材料先配置成溶液,然后通過極高精度的噴墨印刷設(shè)備直接噴涂于基板上,基板則是預(yù)先進行制備,上面充滿了密密麻麻的像素孔,以確保每一滴有機材料可以精準“著陸”,從而使得有機材料的利用率高達90%,較之蒸鍍工藝提高了200%。同時,由于印刷OLED不需要十分苛刻的高溫真空環(huán)境,使得綜合制造成本更低。

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在清晰度問題上,由于不再有金屬掩膜版的限制,使得像素密度可以提高到300ppi以上。正如TCL華星首席技術(shù)官閆曉林所說:“IJP技術(shù)是OLED技術(shù)里面唯一一個技術(shù),可以從TV一直覆蓋到手機。”

此外,印刷OLED在像素排列以及發(fā)光效率方面也有很大優(yōu)勢,和常規(guī)LCD面板相同,印刷OLED也是采用了標準RGB排列,使其清晰度方面不輸LCD,遠超QD-OLED。在發(fā)光效率方面,與QD-OLED和WOLED相比,在相同的亮度下能耗可以做到更低。

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值得一提的是,TCL華星并非是印刷OLED的唯一的開創(chuàng)者,早在華星之前,日本面板廠商JOLED就一直深耕該領(lǐng)域,華星一度對其進行注資合作。JOLED在2021年年末量產(chǎn)的27寸4K OLED面板一度讓LG放棄自家WOLED技術(shù)轉(zhuǎn)投印刷OLED的懷抱,代表產(chǎn)品便是27EP950。作為OLED巨頭的三星也未止步于蒸鍍工藝,準備在第三代QD-OLED產(chǎn)品上采用超精密微噴墨工藝,使量子點墨水更加準確的沉積到基板上,以提高像素密度。可見,印刷噴墨工藝將是OLED工藝下一個發(fā)展方向。

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印刷OLED技術(shù)本身的發(fā)展可謂困難重重但又充滿機遇,原本一直在印刷OLED賽道領(lǐng)跑的JOLED由于自身財政問題于2023年3月27日宣布破產(chǎn)清算,一時彷佛宣告了印刷OLED路線的死亡。但TCL華星不但沒有感到絕望反而一舉抓住了這一機遇,買下了JOLED的產(chǎn)線設(shè)備,并將其整體搬遷至武漢,依托引進的JOLED產(chǎn)線和自身十余年的印刷OLED研究經(jīng)驗,重建全球唯一一條印刷OLED 5.5代量產(chǎn)線。2024年11月16日,TCL華星宣布印刷OLED正式量產(chǎn)并發(fā)布全新技術(shù)品牌——APEX。同時,維信諾也宣布其在合肥的8.6代OLED產(chǎn)線也將首次搭載無FMM技術(shù),但與TCL華星不同,其采用的是光刻OLED而非印刷OLED。

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驅(qū)使國內(nèi)廠商發(fā)力無FMM技術(shù)的原因,不僅僅在于提升產(chǎn)品質(zhì)量的需求,同時還有日韓企業(yè)對于傳統(tǒng)OLED制造產(chǎn)業(yè)鏈的控制。在傳統(tǒng)的OLED蒸鍍技術(shù)中,無論是蒸鍍機還是掩膜版的金屬材料,都由日韓企業(yè)所壟斷。例如日本佳能的TOKKI,一年僅僅生產(chǎn)十幾臺真空蒸鍍機,但卻操縱著全球的蒸鍍機市場。再如掩膜版的金屬材料Invar合金的生產(chǎn)為日本日立金屬所壟斷。TCL華星選擇更換賽道進行彎道超車,無疑有助于從源頭上解決“卡脖子”難題。

總而言之,中國人的聲音在OLED領(lǐng)域?qū)⒃絹碓酱螅劣诘降资钦翦僌LED還是印刷OLED,抑或是光刻OLED贏得未來,讓我們拭目以待。




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