噴墨印刷技術(shù)QD發(fā)光層：三星QD-OLED的新武器

    11月份，三星8.5代線QD-OLED面板將正式量產(chǎn)。在此基礎(chǔ)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(chǎn)品。預(yù)計三星將在未來至少投入百億美元在這一新技術(shù)產(chǎn)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(guān)于三星QD-OLED面板的制造細節(jié)被曝光出來。其中，QD轉(zhuǎn)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(guī)模應(yīng)用。其制造規(guī)模將超過日本JOLED的印刷OLED顯示產(chǎn)品。

    對此，行業(yè)分析認為，或許一個屬于印刷技術(shù)的顯示時代已經(jīng)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(shù)中小尺寸OLED面板，比如6代線采用的三原色RGB OLED發(fā)光材料——即通過蒸鍍技術(shù)，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(jié)構(gòu)。這種技術(shù)，顯然需要更多、更精準(zhǔn)的蒸鍍技術(shù)支持，也需要消耗更多的“輔助材料”。

    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(shù)——白光OLED+彩色濾光膜技術(shù)。即在玻璃基板上形成的OLED亞像素結(jié)構(gòu)都是“白色”的，但是通過其上覆蓋彩色濾光膜，實現(xiàn)三原色分離，進而構(gòu)成彩色亞像素。這種技術(shù)，對OLED蒸鍍過程的復(fù)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(chǎn)業(yè)鏈高度成熟的產(chǎn)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(zhuǎn)化膜”技術(shù)。即這種顯示面板的亞像素結(jié)構(gòu)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(fù)雜度。同時，在OLED層上使用QD材料的轉(zhuǎn)換膜，利用紅色和綠色的光致發(fā)光QD材料，通過OLED層的藍色光線激發(fā)，形成綠色和紅色的亞像素，并配合oeld的藍色構(gòu)成“RGB三原色”。

    三星QD-OLED技術(shù)，雖然在藍色OLED蒸鍍這一層更為“工藝簡潔”，但是顯然QD轉(zhuǎn)換膜是新的問題：此前，顯示產(chǎn)業(yè)只是在液晶電視的背光層，使用過紅色和綠色的光致發(fā)光QD材料膜，實現(xiàn)藍色LED背光變成白色背光的轉(zhuǎn)化。這種液晶QD背光技術(shù)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(zhuǎn)換膜卻不需要“像素結(jié)構(gòu)”。

    因此，三星QD-OLED的彩色化，比較此前OLED產(chǎn)業(yè)鏈最大的差異就在于，如何制造含有RGB像素結(jié)構(gòu)的QD轉(zhuǎn)換膜。對此，三星采用的技術(shù)是“噴墨印刷”QD材料技術(shù)。

    打開印刷顯示市場化新路徑

    目前“噴墨印刷”顯示技術(shù)是顯示行業(yè)“大力開發(fā)”的嶄新工藝技術(shù)。從已經(jīng)量產(chǎn)的產(chǎn)品看，這一技術(shù)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(chǎn)品線上使用過。

    日本JOLED的噴墨印刷顯示技術(shù)是基于直接的RGB三種材料的噴墨印刷形成亞像素結(jié)構(gòu)。其彩色化方案與傳統(tǒng)的RGB OLED一致，不需要特殊的彩色濾光層或者轉(zhuǎn)化層（當(dāng)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(chǎn)品）。不過，目前，JOLED的印刷顯示產(chǎn)品也有問題：1.目前只是實現(xiàn)了LTPS背板產(chǎn)品，沒有實現(xiàn)非晶硅和金屬氧化物等大尺寸顯示面板背板技術(shù)上的應(yīng)用；2.僅實現(xiàn)了有限產(chǎn)能的5.5代線基板制造，在更大規(guī)模制造和更大尺寸基板上還需要經(jīng)驗積累和技術(shù)進步。

    即，JOLED的印刷顯示技術(shù)不能直接拿過來支持“彩電OLED”市場需求的產(chǎn)能增長。大尺寸印刷OLED技術(shù)的最新成果是，TCL華星聯(lián)合JOLED產(chǎn)線成功研發(fā)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(nèi)外部分企業(yè)也實現(xiàn)了電致發(fā)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(yè)實現(xiàn)了基于印刷技術(shù)的micro LED顯示單色產(chǎn)品的制備。

    而，三星將噴墨印刷用于光致發(fā)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(yè)“最具成熟性”的下一代技術(shù)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(shù)LG已經(jīng)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(fù)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(chǎn)業(yè)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(fā)光QD面板方案的理由則是，電致發(fā)光QD材料沒有大規(guī)模制造和商業(yè)化應(yīng)用先例——但是，光致發(fā)光QD材料則有在液晶高品質(zhì)背光系統(tǒng)上有大規(guī)模制造和應(yīng)用經(jīng)驗。

    所以藍色蒸鍍OLED+彩色光致發(fā)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(shù)”“集大成”。這既可以避免過度超前技術(shù)方案的風(fēng)險，也可以實現(xiàn)面向未來的最優(yōu)“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(chǎn)品線的規(guī)模是8.5代線每月3萬片基板。這一規(guī)模無疑對于彩電產(chǎn)業(yè)而言是“螢火之光”，但是對于印刷顯示技術(shù)的應(yīng)用而言，其規(guī)模遠超此前的JOLED：三星正在創(chuàng)造印刷顯示真正大規(guī)模應(yīng)用的“全球首個案例”。這充分代表了三星顯示技術(shù)和工藝上的創(chuàng)新性。

    據(jù)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(xiàn)有測量技術(shù)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(chuàng)造現(xiàn)有任何OLED顯示技術(shù)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(yōu)勢。某種角度看QD-OLED顯示方案，最大的突破就是印刷技術(shù)的QD薄膜方案。

    同時，行業(yè)分析認為，在QD薄膜上噴墨印刷技術(shù)的發(fā)展會成為整個印刷顯示產(chǎn)業(yè)鏈的“龍頭”。通過這一應(yīng)用的實踐經(jīng)驗積累，不排除未來印刷顯示在更多的領(lǐng)域，如直接OLED印刷顯示、電致發(fā)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(yīng)商，還是印刷顯示技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用，三星QD-OLED都將成為創(chuàng)造歷史的新嘗試�！毙袠I(yè)人士認為，現(xiàn)在是所有彩電面板企業(yè)都應(yīng)該考慮液晶之后的“下一代”問題的時候了。