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材料设备

印刷OLED终于要来了?产业链有话说

屏幕能够像照片一样被“打印”出来,一直以来,这种印刷显示屏幕都只在各大展览中短暂亮相,并没有真正走向应用市场。

近日,TCL集团宣布将建设5.5代印刷OLED显示面板试产线,产业链对于印刷显示的商业化进程越发期待。业内人士表示,实现印刷OLED大规模商业化应用的关键在于喷墨印刷设备和印刷有机发光材料。

图为:TCL华星17英寸IGZO印刷OLED折叠屏产品

与时间赛跑

1月23日,TCL集团宣布将在武汉建设5.5代印刷OLED显示面板试产线。据TCL科技CTO、TCL华星CTO闫晓林透露,这条5.5代印刷OLED试产线有望在2024年下半年实现印刷OLED面板的量产。

对此,麦吉洛咨询研究总监司马秋表示,TCL华星印刷OLED计划量产时间明确,意味着印刷OLED商业化进程正在提速。

在此过程中,印刷OLED不仅要和已经相对成熟的蒸镀技术较量,还要和时间赛跑。

根据TCL华星的计划,其5.5代印刷OLED产品将率先应用在IT(平板、笔记本电脑、显示器)产品中。业内人士认为,随着IT用中大尺寸RGB OLED显示面板热度大增,预计最快2026年,三星显示、京东方的蒸镀8代RGB OLED便可实现量产,之后产品将全面冲向IT显示市场。

光电材料企业阿格蕾雅董事长蔡丽菲在接受《中国电子报》记者采访时表示,在蒸镀OLED尚未在IT面板领域全面铺开前,印刷OLED将有两年的时间筹谋发展,而这两年其实是印刷OLED的窗口期。“如果印刷OLED能在这段时间内让IT市场接受印刷OLED显示的价格与品质,将可实现突围。”

多年来,各大企业徘徊犹豫,不敢轻易涉足中大尺寸RGB OLED的关键,不仅是因为蒸镀技术路线的量产不确定性,还有投资规模巨大的因素。而喷墨印刷技术被业内认为是实现大面积、低成本OLED显示的最有前途的技术之一。

“近年来,喷墨印刷OLED的呼声越发高涨,其中最重要的一个因素就是喷墨印刷设备极具成本优势。”喷墨印刷设备厂商——武汉国创科光电装备有限公司(以下简称“国创科”)市场部负责人韩宏伟对《中国电子报》记者指出,一台制造OLED面板的G6型真空蒸镀设备预计需要1亿美元,而一台G6型喷墨打印设备只需要约1亿元人民币。

“从材料成本来看,喷墨印刷技术可定点喷印发光材料,其材料利用率高达90%,而蒸镀技术的材料利用率大概在5%~20%,仅这一项可以节省2/3以上的材料成本。”广东聚华印刷显示技术有限公司总经理付东分析称,而且,喷墨印刷技术不需要使用大尺寸精细金属掩膜板(FMM),长期来看,这更是为企业节省一大笔制备成本。

业内人士指出,一旦生产成本降低,OLED面板的价格也就有望降低,由此加速印刷OLED的市场渗透。

IHS Markit预测数据指出,全球喷墨打印OLED面板的产量将从2020年的10.5万片增长到2024年的130万片,单位面积产能将从20.9万平方米增加到730万平方米。

图为:TCL华星全球首款65英寸8K印刷OLED产品

设备端有话说

随着产业对OLED的需求越来越大,无论是面板的发光效率还是成本都被提出了更高要求,喷墨印刷技术的产业化进程备受关注。

“如果印刷OLED工艺路线能够被打通,就有机会在中大尺寸OLED市场发挥更大价值,其产品竞争力将更强。”司马秋对记者分析称。

事实上,不仅是TCL华星,三星显示、LGD、京东方、天马等也一直在关注印刷显示,但是多数企业还没有发布确切的大规模量产时间表。究其原因,业内人士分析称,印刷OLED在喷墨印刷设备、印刷有机发光材料和印刷成膜工艺等方面还存在技术问题。

武汉国创科光电装备有限公司总经理陈建魁曾对记者这样描述喷墨印刷工艺的量产挑战:“例如,若要实现0.2微米的喷印精度,就需要将上亿个像素均匀、稳定地喷印在基板上,这就相当于在下雪时,拿一个筛子筛雪花,还要保证让每朵雪花都通过筛孔落到指定位置一样难。”

由于技术难度大,此前,在喷墨印刷设备和制程方面,只有日本厂商JOLED拥有量产5.5代印刷OLED的能力,而此次TCL华星上马的5.5代印刷OLED产线正是使用了JOLED的技术和设备。

我国印刷显示的产业化序幕正在拉开。

据悉,TCL华星、天马、中电熊猫等多家显示企业共同投资成立的聚华平台,已研制出全球最高分辨率600 PPI的印刷显示AM-OLED样机。国创科研发的国内首台G4.5高分辨率新型显示喷印装备已经进入TCL华星中试生产线,其新一代G6喷墨打印设备也正在开发中。

图为国创科研发的国内首台G4.5高分辨率喷印装备

不过,据韩宏伟透露,研发G6代喷墨打印设备的难度比G4.5代大得多,投入也越来越多,而未来的G8代更甚。

群智咨询副总经理李亚琴表示,除关键设备喷墨打印机外,还存在大型真空干燥机等配套设备缺失问题。

材料端有话讲

印刷OLED屏幕质量好坏,墨水很关键。同样是OLED材料,适用喷墨印刷的OLED墨水与蒸镀OLED发光材料的开发差别却很大。

华南理工大学新型显示技术研究院院长、发光材料与器件国家重点实验室副主任彭俊彪介绍,不同于真空蒸镀技术,打印墨水的粘度、表面张力、沸点以及蒸气压等都会影响印刷成膜的质量,对器件性能起决定性影响,喷墨印刷对有机发光材料的墨水要求很高。

蔡丽菲进一步解释道:“蒸镀型OLED材料是将材料直接升华在玻璃基板上成膜,而喷墨印刷OLED材料需要利用墨水溶剂将材料溶解后通过喷墨打印机打印后干燥成膜。相较于蒸镀OLED材料,喷墨印刷的发光材料除了考虑电压、效率、寿命等方面外,还需要额外关注材料的玻璃化转移温度、溶解度与成膜性等,因而印刷OLED材料的开发难度比蒸镀OLED材料更大。”

正是由于技术和专利门槛条件比较高,在当前产业中,进行印刷OLED墨水材料开发的厂商寥寥无几。

蔡丽菲介绍称,目前,国外布局印刷OLED墨水材料的只有两家日本厂商——住友化学与三菱化学,两者的材料性能虽然达到产业化的规格,但仍有进步的空间。德国默克与韩国LG化学也有相关业务,但具体应用、供给情况并不明朗。而国内大多数材料厂商的开发生产重点都在蒸镀材料上。

据记者了解,我国如今正在开发印刷OLED墨水材料的企业包括聚华、阿格蕾雅、鼎材等,但材料开发进度相对较慢。

据业内人士透露,目前,阿格蕾雅在印刷OLED发光层的主客体材料,高分子空穴传输材料(HTL)以及特高纯度的墨水溶剂开发等领域积累了较多的经验。鼎材科技正在开发印刷OLED HTL材料,但产品还不具备应用条件。聚华的打印墨水样品效果不错,但不确定良率情况能否支撑量产需求,如果良率不高,打印缺陷比较多,会大大影响成本。

蔡丽菲指出,印刷OLED大规模商业化应用需要材料特性的不断进步来做支撑,因此需要更多的材料开发商积极投入印刷OLED墨水材料的开发队伍,开启良性的循环。印刷路线一旦走通,将为产业注入强心针,对于材料厂商而言更是重要发展机遇。

付东强调,当前,我国印刷显示的产业化序幕即将开启,健全我国印刷显示产业链,加快印刷OLED墨水材料和装备国产供给进程是产业成功的重要保障。

责任编辑:谷月


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