2020年1月15日

显示面板下一代的王者到底是谁?

作者 云雨

2019年12月12日,第三届“中国(国际)Micro-LED显示高峰论坛”在南京召开。紧接着,12月18日,联建光电发布公告宣布全资子公司深圳市联建光电有限公司与重庆康佳光电技术研究院有限公司将合作成立合资公司,发力Mini LED、Micro LED领域。两则消息除了引发了投资者的广泛关注,还引发了关于何为Mini LED、Micro LED,以及下一代显示技术究竟是OLED、喷墨打印OLED、QOLED,还是Mini LED、Micro LED的深度讨论。

3类LED技术,争夺下一代显示话语权
OLED,又被称为有机发光半导体,属于一种电流型的有机发光器件,是通过载流子的注入和复合而致发光的现象,发光强度与注入的电流成正比。OLED自发光使得可视角度可达170度,天生具有超广视角;OLED成品响应速度更快,在显示动态画面时无拖尾现象等。
Micro LED与OLED有很多相同和不同之处。相同的是,Micro LED技术,即LED微缩化和矩阵化技术。简单来说,就是将LED背光源进行薄膜化、微小化、阵列化,可以让LED单元小于50微米,与OLED一样能够实现每个像素单独寻址,单独驱动发光(自发光)。不同的是,Micro LED和OLED的LED部分使用的材料组成不同。OLED中的“O”代表有机材料,指的是在能够产生光的像素堆中使用有机材料。而Micro LED技术使用的是无机氮化镓材料。这种材料常用于普通的LED照明产品中,这种技术可以降低对极化和封装层的要求,能让显示面板更轻薄。因此,Micro LED的组件都很小,宽度不到100微米。总之,Micro LED既继承了无机LED的高效率、高亮度、高可靠度及反应时间快等特点,又具有OLED自发光无需背光源的特性,体积小、轻薄,还能实现节能的效果。尽管Micro LED有多重优势,但是其劣势在于巨量转移(Mass Transfer,将数量庞大的微米尺寸LED芯片转移到电路基板)、高可靠的设备、量产成本等技术难题还难以解决,这导致Micro LED面板技术要达到量产可能还需要一段时间。
Mini LED是指晶粒尺寸约在100微米左右的LED芯片,是介于传统LED与Micro LED之间的技术,是传统LED背光基础上的改良版本。与Micro LED相比,Mini LED技术难度更低,更容易实现量产,可以大量开发液晶显示背光源市场,产品经济性更佳。据业界估算,若采用Mini LED背光设计的液晶电视面板,价格只有OLED电视面板的60%~80%,亮度、画质与OLED相近,能效水平却更高。同时,一台55英寸的Mini LED背光液晶面板使用4万颗LED,对于LED晶粒厂商去产能化将有助益。不过,Mini LED的缺点也很明显,即显示角度、响应速度都不及OLED。
可以看出,OLED、Micro LED和Mini LED 3种显示面板新技术各有千秋,谁能成为未来的主流显示技术还有待观察。当前OLED面板已经实现量产,拥有先发优势,尽管成本偏高这个问题仍然阻碍着OLED的推广,目前OLED电视面板在整个电视面板市场的占比仅有1.2%,但OLED已经得到创维、康佳、长虹、LG、索尼、飞利浦、海信等主流品牌的认可。
因此,Micro LED和Mini LED想要赶超OLED,与OLED平分秋色,还快马扬鞭。
在技术尚不成熟的当下,为何京东方、TCL华星光电、群创、友达、三星显示器等面板企业,甚至彩电品牌康佳都纷纷选择加大Micro LED和Mini LED的投入。奥维云网有关负责人告诉《电器》记者,Micro LED和Mini LED主要侧重背光技术层面,是和液晶技术结合发展的新技术,能明显提升画面品质,虽然目前还处于技术开发阶段,但一旦取得重大突破,将有效地消耗现有液晶面板产能。这对OLED技术没有完全掌握的液晶面板企业有着巨大的吸引力。

OLED种类多,脱颖而出需突破技术壁垒
不仅Micro LED、Mini LED和OLED在抢夺下一代显示技术话语权,喷墨打印OLED、QD OLED、Micro-OLED也是面板厂的布局方向。
据《电器》记者了解,包括京东方、华星光电、天马微电子在内的中国企业可能会在最近两年逐步建设喷墨打印OLED生产线。何谓喷墨打印OLED,DisplaySearch美商显像资询管理顾问有限公司市场总监张兵对比OLED分析称:“白光OLED面板的生产采用蒸镀工艺,生产过程中材料损耗大、良品率低,因此价格较高。喷墨打印OLED采用喷墨打印工艺,原理是在溶剂中融化OLED材料,使其变成墨水形状,然后含有OLED材料的墨水通过喷墨头的喷嘴,在基板的隔栅之间进行印刷,最后经过干燥工序除去溶剂,就可完成OLED材料的印刷,与白光OLED面板相比,最大优势就是可以有效降低生产成本。”
喷墨打印工艺使OLED面板成本下降的必然是OLED电视价格下降。张兵预计,一旦喷墨打印OLED面板成功规模化应用,那么每台OLED电视的生产成本会下降15%~25%。不过,他坦言:“虽然目前京东方、华星光电、友达等面板企业都已经对外宣布研发出相关的产品,但是喷墨打印OLED面板技术仍然不够成熟,还有很多技术难点需要突破,具体何时能大规模应用还很难说。”
至于QD OLED,也就是量子点OLED,是三星显示器推出的,正在和OLED抢夺市场份额的显示技术。从字面来看,OLED全称为Organic Light Emitting Diode(有机-发光-发光-二极管),QD OLED全称为Quantum Dot Light Emitting Diodes(量子-点-发光-发光-二极管),表面上看,两者的区别就在于“有机”与“量子点”,而实际上两者相差巨大。简单来说,OLED基于有机物电致发光的原理,而QD OLED基于无机物电致发光(或光致发光)的原理。由于无机物的受热稳定性和化学稳定性等指标普遍要高于有机物,因此理论上QD OLED的光源稳定性和寿命等关键指标要强于OLED。不过,与喷墨打印OLED一样的问题,QD OLED要想提上商业化量产进程,仍然有很多技术难关需要克服。
Micro OLED因最近京东方的一则公告走进更多人的视野。2019年12月26日,京东方发布《关于投资建设12英寸OLED微显示器件生产线项目的公告》。公告显示,京东方与云南北方奥雷德光电科技股份有限公司、云南省滇中产业发展集团有限责任公司、高平科技(深圳)有限公司合作,共同投资11.5亿元建设Micro OLED生产线项目,并成立昆明京东方显示技术有限公司,从事Micro OLED的生产、销售及研发。
对于选择布局Micro OLED的原因,京东方在公告中表示,相较于普通OLED显示器件以玻璃为背板,Micro OLED采用单晶硅晶圆(Wafer)为背板,除了具有OLED自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高等特性,还具备更容易实现高PPI(像素密度)、体积小、易于携带、功耗低等优异特性,特别适合应用于头盔显示器、立体显示镜以及眼镜式显示器等AR、VR显示设备,成长空间巨大。不过,Micro OLED因为本身技术的局限性在AR、VR领域具有优势,在更广泛的手机、电脑甚至电视机领域不具优势。
毫无疑问,无论哪一种技术近期取得重大突破,都会对OLED产生颠覆性的影响。不过,在OLED面板LGD一家独大的现状下,多种技术百花齐放的景象是令人向往的,也是有利于推动行业健康发展的。值得关注的是,近日,广州市发布新型显示产业10条政策,主要针对高世代OLED、AMOLED、Mini/Micro LED、QLED、印刷显示等下一代新型显示技术进行政策扶持,这将对推动中国乃至全球显示产业升级换代具有显著的推动作用。