LCD、OLED、Mini/Micro LED面板后的技術差異
你知道LCD、OLED、Mini/Micro LED面板后的技術差異嗎?當然顯示技術也不只LCD一種,近年來有機發(fā)光二極管(Organic Light-Emitting Diode,OLED)顯示技術,雖然互有優(yōu)缺點,但被認為是新主流。
基本上LCD與OLED的工作原理就已完全不同,OLED擁有自發(fā)光的特性,不需要背光板及彩色濾光片,結構更加輕薄,所以受到業(yè)界青睞。OLED跟LED一樣,同樣是利用傳導帶以及價電帶之間電子電洞的復合,將能量以光的形式激發(fā)出來,只不過在使用的材料上,是用高分子有機薄膜,不需要復雜的磊晶制程,且發(fā)光更有效率。
以上諸多特性使OLED在業(yè)界深受期望,且目前也已被廣泛應用。自2018年,蘋果公司的iPhone產品開始采用后,OLED屏幕逐漸興起。與LCD相較,OLED在可視角、對比、色域及亮度上都有相當大的優(yōu)勢,但由于成本及技術問題,在大尺寸產品上,OLED仍難以與LCD競爭。
OLED與LCD的差別
OLED的基本結構是在銦錫氧化物(ITO)玻璃上制作一層有機材料發(fā)光層,并在發(fā)光層上再覆蓋一層低功函數(shù)的金屬電極。透過外界電壓的驅動下,正極電洞與陰極電子便會在發(fā)光層中結合并釋放出光子,因材料特性不同而產生紅、綠和藍三原色,來構成基本色彩。
且為增強電子和空穴的注入和傳輸能力,通常還會在ITO與發(fā)光層之間再增加一層空穴傳輸層,在發(fā)光層與金屬電極之間增加一層電子傳輸層,從而提高發(fā)光性能。事實上,現(xiàn)在常被提及的主動式矩陣OLED(AM-OLED)背后也同樣是薄膜晶體管,與TFT-LCD一樣,依晶體管接到的指令來發(fā)光。還有一點差別在于AM-OLED常用圓偏光片,來降低顯示干擾,而非線性偏光片。
當然也有被動式矩陣OLED(PM-OLED),但有明顯的缺點。OLED屏幕最令人詬病的就是其像素點受限于材料,有明顯的壽命限制,用久了就會產生色衰、烙印等問題。而PM-OLED在高脈沖電流下操作,使像素壽命更短,且分辨率也有限,只適合用在小尺寸產品上,所以雖然成本更低廉,但不受青睞,基本上市場對于AM-OLED接受度更高。
OLED在制程流程一樣分前中后段,與LCD最大的差異在于Cell制程,主要是采用真空蒸鍍法。在高度真空的條件下,以加熱升華的方式,將有機材料氣化并透過精密金屬屏蔽(Fine Metal Mask,F(xiàn)MM)使其碰撞在基板表面,并凝結成RGB像素點。由于用此法生成的材料純度高,令器件壽命更長,所以成為主流。但也因這樣講求高精密度的制程,令原本構造簡單的OLED面板,成本反而降不下來。
半導體與面板業(yè)
先回過頭來講,面板業(yè)與半導體業(yè)的相似性。無論是制程或是大規(guī)模資本支出,都令人想把面板業(yè)貼上半導體業(yè)的標簽。然而實際上,兩者還是有很大的差別,重點在于產品「標準化」的程度,因應不同功能,半導體芯片設計有成千上萬種,但對于面板而言,相對就沒有那么多的差異性,在這樣的情境下,產能跟成本控制就會變成主要追求。就像前文所述,面板業(yè)走向Open Cell就是如此。
先不論好壞,亦即若要有競爭力,垂直整合(IDM)或許會是更適合面板業(yè)的模式,且可能將走向大者恒大。因為所謂的產能要建構出來也并沒有那么容易,如OLED蒸鍍機等關鍵設備難以取得,也成為了門檻。導致目前OLED主要是被韓廠壟斷,光三星就占有近9成的市場。
所以目前業(yè)界新進正積極追求成本更低的噴墨印刷制程。近期,國內大廠如京東方開始被認為有挑戰(zhàn)三星的潛力,重點就在于有望實現(xiàn)噴墨印刷OLED的量產。OLED屏幕目前是小型智能移動裝置的首選,在性能表現(xiàn)上更勝LCD一籌,尤其柔性基板在新興折疊應用上不可或缺。不過要等實現(xiàn)噴墨印刷制程后,OLED才有可能在大尺寸上也徹底打敗LCD成為真正的市場主流。
噴墨印刷難點
若用蒸鍍制程,大尺寸面板的曲翹及精密金屬屏蔽等問題容易造成不良,但噴墨印刷就可克服這些困難,且成本更低,其生產不需要真空環(huán)境,也不用FMM,材料利用率也更高,更適合大面積生產。但這并不代表就更容易,噴墨印刷主要是使用溶劑將OLED有機材料融化,并直接噴印在基板表面形成像素,但要制成可用的陰極墨水及大面積均勻成膜,都是技術難點。
還有為了生產足以媲美蒸鍍法的高分辨率面板,其噴墨頭的定位及噴墨液滴體積等精準控制都是挑戰(zhàn),尤其同時還要兼顧印刷錯誤及生產速度。這不只是需要能進行非常精密操作的機械平臺,還要優(yōu)化墨水的化學組成,才能更好的控制蒸發(fā)及成膜的過程,甚至對基板的結構設計都有要求,才能讓墨水在其表面的鋪展?jié)櫇裼型昝辣憩F(xiàn),這些都需要設備及工藝等達到一定門檻。
但無論如何,噴墨印刷制程會是國內業(yè)者實現(xiàn)彎道超車的機會,以繞過韓廠在設備和材料上提前設下的壁壘,由國內業(yè)者如華星及天馬微等,合作成立的廣東聚華,就是為了更好的實現(xiàn)這項技術。當然三星也不會眼睜睜的看著競爭者后來追上,近年來也積極的投入噴墨印刷制程及專利布局,以上就是LCD、OLED、Mini/Micro LED面板后的技術差異解析,希望能給大家參考。