打印OLED显示器的时代终于到来了?

作者:IDTechEx

1989年,溶液加工型有机电致发光材料第一次以微小的0.1 EQE(外量子效率)进行演示。从那时起,在材料合成/生产以及显示器工艺方面取得了巨大的进步。然而,到目前为止,商业化仍然难以实现。

IDTechEx Research公司认为,这种状况可能即将改变。这可能会对大面积显示器市场产生重要影响,尤其是如果打印能够大幅降低生产成本。这将会出现另一番景象。

要了解OLED行业的详细信息,请参阅IDTechEx Research报告《OLED显示器预测与技术2019-2029:全球柔性和可折叠显示器的崛起》。本报告包括按市场细分和显示类型进行的技术分析和详细预测,以及对打印OLED、量子点显示器、电子纸显示器和其他柔性显示器的额外评估。

现有技术的局限性

目前OLED显示器的生产主要有两种方法。两者都采用蒸镀有机物方法。其中一种是,通过一个精细的金属掩模(FMM)蒸镀发射层,以实现图形并排的R、G和B发射极。这种方法适用于中小型显示器。事实上,今天,它已完全主导了这类产品市场。

然而,事实证明,这项技术很难扩展到大面积应用领域。FMM通常做得很薄,以减少蒸镀过程中的阴影影响。这种薄的缺点是,大面积掩模会变得脆弱,在自身重量的作用下容易下垂或翘曲。这会扭曲掩模图形。明显地,FMM还会是障碍物,阻挡并浪费了2/3的材料。被阻挡的材料进一步增加了掩模的重量,从而使情况进一步复杂化。

为了克服这些缺点,人们提出了许多方法,例如,在基板上使用扫描仪。然而,没有人能完全解决这些问题。因此,FMM未能过渡到大面积显示器应用。要了解更多关于OLED显示器按技术、设备和柔性类型分类的市场动态,请参阅《OLED显示器预测与技术2019-2029:全球柔性和可折叠显示器的崛起》。

另一种方法是基于白色OLED(WOLED)。这里的有机层没有进行图案化处理。相反,它们是覆盖层沉积。通过这种方式,多个OLED堆叠在一起,以实现白色发光。在这种方法中,通常使用两个蓝色层来将驱动电压分成两组,同时保持亮度水平。

通常,WOLED涉及到多层沉积。RGB颜色效果来自于颜色过滤器。因此,该系统的效率很低(过滤掉2/3的光)。反过来,这就要求更高的亮度,导致更苛刻的驱动条件和更短的寿命。这种方法的主要优点是可以扩展到大面积。这就是为什么它是OLED电视的首选技术。然而,到目前为止,在降低生产成本方面,尽管正在稳步取得进展,但被证明是非常复杂的。了解更多关于WOLED技术和OLED行业的信息,请查阅《OLED显示器预测与技术2019-2029:全球柔性和可折叠显示器的崛起》。

这两种方法都是采用蒸镀材料。那么,一个直接的问题就是为什么不使用打印技术。这种方法直接将RGB图案应用于大面积上,材料利用率高。

打印OLED显示器:材料是否足够好?

开发溶液加工型OLED材料并不容易。首先,只有聚合物材料可以被溶解。在早期,这将产生非常低的EQE和寿命。随着时间的推移,聚合物/小分子甚至可溶小分子OLED材料得到了发展。纯聚合物产品也得到了极大的改善。

其结果是,经过30年的全球研发工作,如今溶液加工型OLED已成为一个可行的方案。终于,领先的可打印OLED与商用蒸镀式OLED在CD/A性能上的差距已基本消除。对于绿色和红色材料,情况也是如此,对于通常在显示器中使用的适当颜色坐标的蓝色也是如此。

在此之前,从蒸镀到溶液加工的任何过渡都会带来显著的性能损失。现在的情况不一定如此了。因此,材料方面的性能进步,消除或至少大大削弱了反对采用打印的主要障碍。

溶液OLED的寿命需要进一步延长。准确的基准测试是困难的,因为供应商并不总是说同一种语言,“寿命”的含义也不尽相同。各自都可以使用不同的亮度级别或寿命定义(T90、T50等)。尽管如此,溶液OLED材料的寿命仍然落后于蒸镀材料的。随着进一步的发展,这一差距可能会缩小。

要了解包括性能比较图表在内的最新进展的更多信息,请访问www.IDTechEx.com/display

打印OLED显示器:可以实现商业化生产吗?

溶液OLED材料的大面积加工和商业化生产一直都不容易。然而,正如文中插图所示,相关团体现在已经积累了广泛的知识。这是因为它从事OLED打印已经超过15年。事实上,早在2004年就出现了第一个打印OLED显示屏的商业产品。当然,那是一款小型无源矩阵显示器。从那时起,已经有了许多原型。这些原型通常针对大面积显示器,例如电视,因为在这个尺寸范围内打印的好处更多。此外,大面积显示可以用较低的PPI水平,从而放宽了精细特征的打印要求。当然,也有小尺寸的高PPI示范者,但由于他们背后的商业动机较弱,所以规模和影响力有限。

今天,一家日本财团正在将喷墨打印中型显示器(如21.6英寸、204 ppi OLEDS显示器)投入生产。这个财团汇集了日本的材料供应商、设备制造商和显示器制造商。我们认为,该联盟的目的是共担打印OLED显示器学习曲线的早期风险。但一旦技术障碍被充分克服,技术也足够成熟,就可能会有技术转移,从财团转移到显示器制造商。

不过,对此感兴趣的并不仅限于日本和中国制造商。事实上,即使是今天领先的OLED制造商也在积极开发打印技术。的确,有许多强有力的战略动机使打印OLED牢牢地留在议程上。首先,那些拥有FMM技术的人迫切希望获得或建立一种面向大型OLED显示器的技术。其次,现有企业担心,有一天,打印可能会带来生产成本的一个阶跃变化,从而重新配置竞争力地图,使其落后。第三,他们认为掌握显示打印技术对量子点(QD)显示器至关重要。

在后一种情况下,打印将被大量使用。它将用于LCD和OLED上的QD彩色滤光片。更重要的是,从长远来看,它将被用于开发最终的QLED(量子点发光二极管)。我们说最终是因为这种显示技术,尽管目前还不成熟技术也面临挑战,但它提供了全面的对比度、非常宽的色域、薄度和柔性等。

一般来说,打印不能再被当作不成熟的或未来的技术。材料方面的进展已经消除或大大缩小了传统上采用打印材料时必须支付的EQE罚款。在加工方面的长期稳定进展也使商业化生产成为可能。

当然,还需要取得更多进展。该工艺的成品率和技术有待进一步提高。商用打印OLED显示器的尺寸需要从显示器扩大到电视领域。溶液OLED的寿命需要进一步延长,特别是如果终端产品要延长寿命的话。打印分辨率需要变得更高。

然而,这正在进行的发展趋势往往是渐进式的,并且几乎存在于所有的显示技术中。重要的是,打印OLED已经突破了足够的技术障碍,证明了其可行性。因此,打印OLED已经成为一个令人兴奋的主题。我们认为,未来几年这是一个值得密切关注的领域。

《OLED显示器预测与技术2019-2029:全球柔性和可折叠显示器的崛起》提供了OLED行业的详细信息。该报告包括按市场细分和显示类型进行的技术分析和详细预测,以及对打印OLED、量子点显示器、电子纸显示器和其他柔性显示器的额外评估。更多信息请联系或访问www.IDTechEx.com/display

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