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已經(jīng)有確鑿的消息證明,2017年的下一代蘋果手機(jī)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(shí)告一段落。但是,作為競爭技術(shù),QLED和Micro LED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(qiáng)合作。
信息化——顯示才是最大的問題
一臺蘋果手機(jī),它大部分的電池電量被用在哪里?或者,一個(gè)三星智能手表為何幾乎每天都要充電?這些最影響當(dāng)代智能設(shè)備體驗(yàn)的“待機(jī)”問題的元兇,都是顯示設(shè)備。
以上這個(gè)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突破的顯示技術(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(jì)微處理器方面毫無經(jīng)驗(yàn)的蘋果,掌握了后來蘋果手機(jī)核心處理器設(shè)計(jì)技術(shù)。現(xiàn)在,蘋果領(lǐng)頭的micro-LED陣營,又迎來了索尼的關(guān)注。下一代平板顯示:OLED/MICRO LED/QLED誰將勝出 而在QLED顯示項(xiàng)目上,中國某大學(xué)的科研團(tuán)隊(duì),以及全球顯示霸主三星都“情有獨(dú)鐘”。三星甚至認(rèn)為,大尺寸電視機(jī),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(biāo)上的優(yōu)勢非常明顯。雖然,輿論認(rèn)為三星在QLED上的強(qiáng)勢,更多的是為了平衡LG在大尺寸OLED上的領(lǐng)先,但是另一些專注QLED的團(tuán)隊(duì),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(dāng)然,作為下一代顯示技術(shù),OLED的成績是最好的——至少全球手機(jī)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“突破連連”。產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程上的優(yōu)勢,或許是人們對OLED在對陣MICRO LED/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,都一直領(lǐng)先液晶技術(shù)。不過,等離子并沒有運(yùn)氣笑道最后,液晶成了最終贏家。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MICRO LED還是QLED呢?
OLED/MICRO LED/QLED的相似之處
與液晶顯示技術(shù)相比,OLED/MICRO LED/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(gè)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(dǎo)致整體光效率下降超過67%;同時(shí)液晶的光閥門作用又必須以偏振光為前提,這一點(diǎn)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(fèi)的。
而對于OLED/MICRO LED/QLED這個(gè)三個(gè)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(dá)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(yuǎn)超過液晶——這一點(diǎn)對于移動(dòng)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(yàn)上,轉(zhuǎn)移到制造過程上,OLED/MICRO LED/QLED也非常具有相似點(diǎn)。
首先,這三個(gè)技術(shù)離不開電流驅(qū)動(dòng)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(dòng)結(jié)構(gòu)技術(shù)——從這個(gè)角度上,OLED/MICRO LED/QLED與液晶技術(shù)都屬于“半導(dǎo)體顯示”行業(yè)。OLED/MICRO LED/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Micro LED。
第二,在將OLED/MICRO LED/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/MICRO LED/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。MICRO LED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?yàn)樵谥圃旃に嚿希琌LED/MICRO LED/QLED這些技術(shù)的相似性,業(yè)內(nèi)才認(rèn)為:下一代顯示技術(shù)路線之爭,遠(yuǎn)沒有當(dāng)年液晶和等離子“你死我活”般的激烈,畢竟OLED/MICRO LED/QLED等顯示技術(shù),通用設(shè)備與工藝的比例在7成左右。
OLED/MICRO LED/QLED的不同之處
從最終顯示產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)上看,OLED/MICRO LED/QLED都是TFT結(jié)構(gòu)上排列電光轉(zhuǎn)化材料。這個(gè)結(jié)構(gòu)上的一致性,決定了OLED/MICRO LED/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/MICRO LED/QLED作為下一代顯示技術(shù)核心材料,其主要特點(diǎn)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(dòng)具有開閉狀態(tài)和發(fā)光功率的極高可調(diào)性,即顯示畫面的灰度效果好、最終對比度接近無窮大;材料自身的技術(shù)進(jìn)步空間巨大,最終產(chǎn)品節(jié)能性將比較高。——這四個(gè)優(yōu)勢幾乎完全和液晶顯示的劣勢對應(yīng),所以,無論那個(gè)技術(shù)贏得最終市場的勝利,液晶都是被替代的命運(yùn)。
但是, OLED/MICRO LED/QLED三種技術(shù)也有不同之處。從缺點(diǎn)看,OLED作為有機(jī)材料、有機(jī)物質(zhì),有其固有缺陷——即壽命和穩(wěn)定性,難以媲美無機(jī)材料的QLED和MICRO LED;QLED產(chǎn)品,雖然性能品質(zhì)出色,但產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程不佳,或者說規(guī)模制備的難度不小。
MICRO LED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燈珠差異較大,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);a(chǎn)的問題,但是MICRO LED燈珠是一種正負(fù)電極性的微結(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、移植工藝難度最高,工藝可靠性也最低。
或者說,在理想工藝條件下,Micro LED具有微結(jié)構(gòu)制備比QLED和OLED復(fù)雜、產(chǎn)品電極性導(dǎo)致移植涂覆工藝復(fù)雜、Micro LED的微結(jié)構(gòu)和電極性特點(diǎn)使得成膜的缺陷控制難度更高、Micro LED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則是最利于柔性顯示的發(fā)光材料)。(尤其在大型化顯示中,如電視機(jī),Micro LED以上的缺陷會進(jìn)一步被放大。)
但是,MICRO LED也有其獨(dú)特優(yōu)勢:1.發(fā)光效率上,目前MICRO LED最高,且還在大幅提升空間;2.發(fā)光能量密度上,MICRO LED最高,且還有提升空間!罢,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,MICRO LED和OLED比較,達(dá)到同等顯示器亮度,只需要后者10%左右的涂覆面積。
雖然,OLED/MICRO LED/QLED的各自的特點(diǎn)如此鮮明,但是更大的一個(gè)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(jī)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(shí)踐上的意義。
所以,OLED/MICRO LED/QLED這些技術(shù)哪一個(gè)能夠最終成為贏家,更多的不是取決于技術(shù)性能的對比,而是工程實(shí)踐、規(guī)模制造下的成本性、可靠性。
OLED/MICRO LED/QLED的各自優(yōu)勢和發(fā)展階段 從工業(yè)實(shí)踐角度看,OLED/MICRO LED/QLED三者的差距不小,但是卻沒有“生死之憂”。
首先,OLED最為成熟,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)突破量產(chǎn)瓶頸,達(dá)到規(guī)模供應(yīng)的水平。尤其是2016年以來手機(jī)市場對OLED爆發(fā)式的需求增長,大大促進(jìn)了整個(gè)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(gè)非常領(lǐng)先的地位。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(jìn)一步加強(qiáng)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,還沒有突破規(guī)模制造的難題。但是,從另一個(gè)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(jìn)的工藝方向,直接就是為QLED“做嫁衣”。
第三,MICRO LED顯示技術(shù),與QLED的處境還不一樣。QLED主要瓶頸是材料制造。MICRO LED在這部分反而有比較好的基礎(chǔ):因?yàn),工業(yè)上已經(jīng)有大量的LED產(chǎn)能和制造經(jīng)驗(yàn),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)突破成功——這距離MICRO LED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(shí)間的問題。甚至可以說,MICRO LED材料端的歷史支撐比OLED都要好。但是,在成膜移植工藝上,MICRO LED微米燈珠結(jié)構(gòu)的要求最高——即,MICRO LED從OLED涂覆技術(shù)進(jìn)步中得到的經(jīng)驗(yàn),要比QLED低很多。
當(dāng)然,除了以上這些產(chǎn)業(yè)化的不同之外,OLED/MICRO LED/QLED還有一個(gè)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(dòng)TFT技術(shù)(IGZO、LTPS、Oxide)——這一點(diǎn)上文已經(jīng)有交代。
綜上所述,OLED/MICRO LED/QLED三者的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)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(shí)驗(yàn)室階段,但是能從OLED發(fā)展中得到大部分工藝經(jīng)驗(yàn);3.MICRO LED幾乎完全處于實(shí)驗(yàn)室階段,成膜移植上有獨(dú)特的技術(shù)難點(diǎn),但是上游方面能從傳統(tǒng)LED行業(yè)得到很多經(jīng)驗(yàn)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:第一是OLED已經(jīng)在進(jìn)行的真金白銀的大舉投資,第二是人們對QLED和MICRO LED美妙性能的憧憬。就如2017年蘋果手機(jī)即將進(jìn)入OLED時(shí)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”第一階段完勝。
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MICRO LED公用或者吸收。也就是說,如果后兩者足夠好,整個(gè)產(chǎn)業(yè)掉頭并不太困難。這一點(diǎn)上,當(dāng)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/MICRO LED/QLED三者之間或許是“合作大于競爭”的關(guān)系。
(來源:投影時(shí)代)
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