印刷OLED的時代即將到來|半導體行業觀察

來源：本文由公眾號 半導體行業觀察（ID：icbank）翻譯自「eenews」，作者 Khasha Ghaffarzadeh，謝謝。

1989年，溶液可處理的發光有機材料第一次以0.1 EQE（外量子效率）進行了演示。從那時起，在材料合成/生產以及顯示器處理方面取得了巨大進步。然而，到目前為止，商業化仍然難以實現，但這種狀況可能即將改變。

如果發生大的轉變，可能對大面積顯示器市場產生重要影響，特別是如果印刷能夠顯著降低生產成本，將會出現革命性的變化。

目前，生產OLED顯示屏主要有兩種方法，兩者都使用蒸發的有機物。在一個例項中，通過精細金屬掩模（FMM）蒸發發光層，以實現patterned的並排R，G和B發射器。這種方法適用於小型和中等尺寸的顯示器。實際上，今天，它完全主宰了這類產品的市場。

然而，該技術難以擴充套件到大面積應用領域。FMM通常非常薄，以最大限度地減少蒸發過程中的陰影效應。這種薄度的缺點是廣域掩模在自身重量下會變得很脆弱，容易下垂或翹曲。這會扭曲掩模圖案。根據定義，FMM也會阻塞並因此浪費2/3的材料。被阻擋的材料進一步增加了掩模的重量，從而進一步加劇這種情況，形成了惡性迴圈。

業界已經提出了許多方法來克服這些缺點，例如在基板上使用掃描器。但是，仍然沒有人能完全解決這些問題。因此，FMM未能過渡到大面積顯示器應用。另一種方法是基於白色OLED（WOLED），這裡，有機層沒有進行圖案化處理。相反，它們是被毯式存放的。這樣，多個OLED堆疊形成在彼此之上以激發出白色光。在這種方法中，通常有兩個藍色層將驅動電壓分成兩個堆疊，同時保持亮度水平。

通常，WOLED會涉及多層的沉積。由於RGB顏色效果來自彩色濾鏡，因此，該系統效率較低（過濾器會浪費2/3的光）。反過來，就需要更高的亮度，導致更苛刻的驅動條件和更短的壽命。這種方法的主要優點是可以擴充套件到大面積。這就是為什麼它是OLED電視的首選技術。然而，迄今為止降低生產成本已經證明是複雜的，儘管它也取得了穩步進展。

兩種方法都依賴於蒸發的材料，這就產生了一個問題：為什麼不使用列印技術？列印技術可以實現在具有高材料利用率的大區域面積上直接實現RGB圖案化處理。本文的後半部分，我們將介紹列印OLED的進展和前景。

印刷OLED的材料足夠好嗎？

開發可溶液處理的OLED材料並非易事。首先，只有聚合物材料可以溶解。在早期階段，這將產生非常低的EQE和壽命。隨著時間的推移，業界開發出了聚合物/小分子甚至溶液可處理的小分子OLED材料。僅聚合物產品也得到極大改善。

結果是，全球業界經過三十年的研究和開發努力，溶液可處理的OLED正成為一個可行的解決方案。最後，處於主導地位的可印刷OLED和商業蒸發OLED之間的Cd / A效能差距幾乎已經被彌補。對於綠色和紅色材料，情況也是如此，對於通常在顯示器中使用的適當顏色座標的藍色也是如此。

以前，從蒸發到溶液處理的任何過渡都會造成嚴重的效能損失，現在情況發生了改變，這些損失不再是必然的。因此，材料方面的效能進步已經消除，或者說至少極大地削弱了採用印刷的主要障礙。

但是，溶液可處理OLED的壽命仍然需要進一步延長。準確的基準測試很困難，因為供應商並不總是說同一種語言，並且會在“終身”一詞中表達不同的含義。每個都可以使用不同的亮度級別或壽命定義（T90，T50等）。儘管如此，仍然存在溶液可處理OLED材料的壽命滯後於蒸發材料的情況。這一差距可能會隨著技術的進一步發展而結束。

印刷OLED屏可以實現商業量產嗎？

在大面積和商業生產中處理溶液OLED材料一直都不是一件容易的事情。但是，如下圖所示，相關社群現在擁有廣泛的專業知識。這是因為它一直致力於印刷OLED研發，超過了15年的時間。實際上，早在2004年就出現了第一款帶有印刷OLED顯示屏的商品，那是一款小型無源矩陣顯示器。從那以後，出現了許多原型。這些原型通常針對大面積顯示器，例如電視，因為在該尺寸範圍內印刷的好處更多。此外，大面積顯示器可以實現低PPI水平，從而放寬精細特徵列印要求。當然，也有小型高PPI挑戰者，但由於其背後的商業動機較弱，所以規模和影響力有限。

今天，噴墨列印的中型，例如21.6“，204 PPI OLED屏正在由一個日本財團支援實現量產。該聯盟彙集了日本的材料供應商、裝置製造商和顯示器製造商。我們認為該聯盟的目標是將印刷OLED顯示屏學習曲線所涉及的早期風險彙集起來。但是，一旦技術障礙得到充分克服，技術成熟，該聯合體很可能會向顯示器製造商轉讓或出售這項技術。

不過，對此感興趣的不僅限於日本和中國製造商。事實上，即使在今天，領先的OLED製造商也在積極開發印刷技術。事實上，有許多強有力的戰略動機使印刷OLED牢牢地列入了議程。首先，那些擁有FMM技術的人迫切地希望獲得或建立一種大型OLED顯示器技術。其次，現有企業擔心印刷技術有朝一日會使生產成本發生變化，從而重新配置競爭力圖譜以使其滯後。第三，他們認為顯示印刷技術對量子點（QD）顯示器也是至關重要的。

在後一種情況下，將大量使用印刷技術。它將用於LCD和OLED上的QD濾色器顯示器。更重要的是，從長遠來看，它將用於開發終極QLED（量子點發光二極體）。我們之所以說終極，因為這種顯示技術，儘管目前還不成熟，且存在諸多技術挑戰，如提供完整的對比度，極寬的色域，薄度，靈活性等。

一般而言，印刷不再被視為不成熟或未來技術。材料方面的進展已經消除或大大縮小了採用印刷材料時傳統上必須支付的EQE費用。加工方的長期穩定進展也使商業化生產成為可能。

當然，要取得更多進展。工藝和TACT需要進一步改進。商用印刷OLED顯示屏的尺寸需要從顯示器擴大到電視範圍。溶液可處理OLED的壽命需要進一步擴充套件，特別是如果最終產品具有延長的生命週期。列印解析度需要變得更精細。

然而，這些持續的發展趨勢通常是漸進的，並且幾乎存在於所有顯示技術中。重要的是，印刷OLED已經突破了足夠的技術障礙來展示其可行性。因此，印刷OLED已經成為令人興奮的話題。我們認為這是一個值得在未來幾年密切關注的領域。