在显示器市场,印刷OLED的时代即将到来

1989年,溶液可处理的发光有机材料第一次以0.1 EQE(外量子效率)进行了演示。从那时起,在材料合成/生产以及显示器处理方面取得了巨大进步。然而,到目前为止,商业化仍然难以实现,但这种状况可能即将改变。

如果发生大的转变,可能对大面积显示器市场产生重要影响,特别是如果印刷能够显著降低生产成本,将会出现革命性的变化。

目前,生产OLED显示屏主要有两种方法,两者都使用蒸发的有机物。在一个实例中,通过精细金属掩模(FMM)蒸发发光层,以实现patterned的并排R,G和B发射器。这种方法适用于小型和中等尺寸的显示器。实际上,今天,它完全主宰了这类产品的市场。

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然而,该技术难以扩展到大面积应用领域。FMM通常非常薄,以最大限度地减少蒸发过程中的阴影效应。这种薄度的缺点是广域掩模在自身重量下会变得很脆弱,容易下垂或翘曲。这会扭曲掩模图案。根据定义,FMM也会阻塞并因此浪费2/3的材料。被阻挡的材料进一步增加了掩模的重量,从而进一步加剧这种情况,形成了恶性循环。

业界已经提出了许多方法来克服这些缺点,例如在基板上使用扫描器。但是,仍然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。另一种方法是基于白色OLED(WOLED),这里,有机层没有进行图案化处理。相反,它们是被毯式存放的。这样,多个OLED堆叠形成在彼此之上以激发出白色光。在这种方法中,通常有两个蓝色层将驱动电压分成两个堆叠,同时保持亮度水平。

通常,WOLED会涉及多层的沉积。由于RGB颜色效果来自彩色滤镜,因此,该系统效率较低(过滤器会浪费2/3的光)。反过来,就需要更高的亮度,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,迄今为止降低生产成本已经证明是复杂的,尽管它也取得了稳步进展。

两种方法都依赖于蒸发的材料,这就产生了一个问题:为什么不使用打印技术?打印技术可以实现在具有高材料利用率的大区域面积上直接实现RGB图案化处理。本文的后半部分,我们将介绍打印OLED的进展和前景。

印刷OLED的材料足够好吗?

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开发可溶液处理的OLED材料并非易事。首先,只有聚合物材料可以溶解。在早期阶段,这将产生非常低的EQE和寿命。随着时间的推移,业界开发出了聚合物/小分子甚至溶液可处理的小分子OLED材料。仅聚合物产品也得到极大改善。

结果是,全球业界经过三十年的研究和开发努力,溶液可处理的OLED正成为一个可行的解决方案。最后,处于主导地位的可印刷OLED和商业蒸发OLED之间的Cd / A性能差距几乎已经被弥补。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。

以前,从蒸发到溶液处理的任何过渡都会造成严重的性能损失,现在情况发生了改变,这些损失不再是必然的。因此,材料方面的性能进步已经消除,或者说至少极大地削弱了采用印刷的主要障碍。

但是,溶液可处理OLED的寿命仍然需要进一步延长。准确的基准测试很困难,因为供应商并不总是说同一种语言,并且会在“终身”一词中表达不同的含义。每个都可以使用不同的亮度级别或寿命定义(T90,T50等)。尽管如此,仍然存在溶液可处理OLED材料的寿命滞后于蒸发材料的情况。这一差距可能会随着技术的进一步发展而结束。

印刷OLED屏可以实现商业量产吗?

在大面积和商业生产中处理溶液OLED材料一直都不是一件容易的事情。但是,如下图所示,相关社区现在拥有广泛的专业知识。这是因为它一直致力于印刷OLED研发,超过了15年的时间。实际上,早在2004年就出现了第一款带有印刷OLED显示屏的商品,那是一款小型无源矩阵显示器。从那以后,出现了许多原型。这些原型通常针对大面积显示器,例如电视,因为在该尺寸范围内印刷的好处更多。此外,大面积显示器可以实现低PPI水平,从而放宽精细特征打印要求。当然,也有小型高PPI挑战者,但由于其背后的商业动机较弱,所以规模和影响力有限。

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今天,喷墨打印的中型,例如21.6“,204 PPI OLED屏正在由一个日本财团支持实现量产。该联盟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标是将印刷OLED显示屏学习曲线所涉及的早期风险汇集起来。但是,一旦技术障碍得到充分克服,技术成熟,该联合体很可能会向显示器制造商转让或出售这项技术。

不过,对此感兴趣的不仅限于日本和中国制造商。事实上,即使在今天,领先的OLED制造商也在积极开发印刷技术。事实上,有许多强有力的战略动机使印刷OLED牢牢地列入了议程。首先,那些拥有FMM技术的人迫切地希望获得或建立一种大型OLED显示器技术。其次,现有企业担心印刷技术有朝一日会使生产成本发生变化,从而重新配置竞争力图谱以使其滞后。第三,他们认为显示印刷技术对量子点(QD)显示器也是至关重要的。

在后一种情况下,将大量使用印刷技术。它将用于LCD和OLED上的QD滤色器显示器。更重要的是,从长远来看,它将用于开发终极QLED(量子点发光二极管)。我们之所以说终极,因为这种显示技术,尽管目前还不成熟,且存在诸多技术挑战,如提供完整的对比度,极宽的色域,薄度,灵活性等。

一般而言,印刷不再被视为不成熟或未来技术。材料方面的进展已经消除或大大缩小了采用印刷材料时传统上必须支付的EQE费用。加工方的长期稳定进展也使商业化生产成为可能。

当然,要取得更多进展。工艺和TACT需要进一步改进。商用印刷OLED显示屏的尺寸需要从显示器扩大到电视范围。溶液可处理OLED的寿命需要进一步扩展,特别是如果最终产品具有延长的生命周期。打印分辨率需要变得更精细。

然而,这些持续的发展趋势通常是渐进的,并且几乎存在于所有显示技术中。重要的是,印刷OLED已经突破了足够的技术障碍来展示其可行性。因此,印刷OLED已经成为令人兴奋的话题。我们认为这是一个值得在未来几年密切关注的领域。

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