- Advertisement -
首頁 標籤 噴墨印刷

噴墨印刷

- Advertisment -

降低製造成本 噴墨印刷成OLED普及關鍵

然而,手機面板的面積畢竟有限,無法支撐一個顯示產業,因此,OLED從小尺寸的應用在技術成熟後進入中大尺寸的應用市場是必然的趨勢,也是主流顯示器技術能夠存活的必然途徑。 不過,未來在中大尺寸應用市場以OLED取代LCD的競爭中,目前OLED高成本的真空蒸鍍製程是降低成本的一大障礙,因此開發低成本的OLED製程成為OLED能否取代LCD的關鍵。噴墨印刷不須在真空進行,高世代大型噴墨設備價格比真空設備低廉,採用按需供給(Drop on Demand)的圖案畫方式,材料使用率高,在大尺寸世代設備價格低廉與提高材料使用率的考量下,大尺寸OLED製造採用溶液式的噴墨印刷製程是降低OLED成本的最佳選擇。 本文從顯示器發展的趨勢探討OLED技術勝出的機會,從技術面檢討目前OLED製造成本高昂的問題與噴墨印刷OLED的解決方案,同時深入的回顧噴墨OLED的發展經歷、現況與未來展望。 顯示器發展趨勢與OLED發展瓶頸 每一種新技術要產業化成產品都必須經過市場嚴苛的考驗,新產品進到市場大致可以區分為兩大類:第一類為創新性應用(Innovative Application),另一類為取代性應用(Replacement Application)。 創新性應用產品在市場上尚無參考比較,成功與否常決定於產品功能能否為客戶帶來全新價值感受,因此市場上能夠容許比較高的產品價格。而取代性應用則以現有產品技術為標竿,勝出的機會在於新技術是否能夠帶來比舊技術更高的價值感受,這些比較的標竿包括產品的價格、功能與產業環境。若以此準則來檢視顯示器發展的歷史就可以感受各種顯示技術發展的成敗興衰。 LCD取代CRT技術關鍵在於LCD找到了筆記型電腦的創新型應用,使LCD技術存活下來並且茁壯到取代CRT。已經退出舞台的電漿顯示技術PDP就找不到創新的應用空間,在取代性應用則面臨無法超越CRT、LCD的標竿而黯然下台。 當今顯示技術是LCD當道標竿,OLED技術要存活只有找到一個可以成為創新應用的產品舞台來擺脫LCD的競爭,使技術得以有繼續發展的空間,很幸運的,在LCD生產逐漸過剩與手機通訊改朝換代的產業環境配合機緣下,折疊手機產品為OLED找到一個折疊面板的藍海,OLED將以折疊手機應用為生存基礎,逐漸建立起有競爭力的技術與產業環境。 然而,手機是以攜帶性功能設計的行動裝置,面板尺寸面積畢竟有限,以產能面積來估算,到了2022年全球OLED規劃的產能達到8,300萬平方公尺,若只應用於折疊手機,無法支撐整個OLED產業。因此,OLED從折疊手機的小尺寸應用,在技術成熟後進入中大尺寸的市場是必然的趨勢,以創新性應用為基礎,擴大到取代性應用是主流顯示器技術能夠存活的必然途徑。 因為LCD面板無法彎折,因此OLED在折疊手機的應用,是創新型應用,客戶在意的是折疊面板本身功能能否符合產品需求,產品能否為客戶帶來全新的價值感受。然而,當OLED產品進入到監視器、電視等非折疊的中大尺寸應用時,OLED變成取代型的應用,這些應用就必須以LCD為標竿,來檢視OLED各項技術指標與價格競爭力。 從技術的角度來看,OLED面板可以從輕、薄、省電、反應快、色域廣等勝出沒問題,但是最終還得面臨成本的比較,意即最終產品價格競爭力是否與LCD相當或者更低是能否取代成功的關鍵。在2000年,OLED技術剛萌芽時,我們都認為OLED的結構比LCD簡單很多(圖1),所以理當具有成本競爭力,但是近20年過去了,最終成本競爭力這一部分仍然很模糊,以目前的製程技術、材料使用率的角度來看,有不容樂觀的理由,若是OLED的成本無法與LCD抗衡,即使有諸多影像的技術優勢,要有絕對性的取代仍很困難,因此降低OLED的製造成本是OLED在站穩折疊手機軟性面板的應用基礎上,擴大到中大尺寸應用成功的關鍵。 圖1 OLED與LCD結構比較圖 降低OLED製造成本有三個途徑(圖2): 圖2 OLED降低成本之三大途徑 1.產業規模化:從材料、設備建立完整規模化的產業鏈,並加速生產技術的建立與良率提升,以達到降低成本的目的。這部分目前OLED產業鏈由於面板廠龐大投資的牽引,逐漸建立中,降低成本的效果指日可待。 2.模組元件結構整合優化:過去OLED發展主要著重於面板結構的優化,包括有機材料發光效率與壽命提升、增加封裝製程的生產力等,未來對於包括圓偏光片、觸控與蓋板等功能性膜材的整合優化將有助於進一步降低成本。 3.新製程:開發新製程以取代目前昂貴的真空蒸鍍與薄膜封裝製程。 OLED在2000年左右萌芽時,就有溶液印刷與真空蒸鍍製程方向兩大流派,這兩大製程方向各有其優劣。當時溶液印刷製程僅有荷蘭飛利浦與台達電投資的翰立光電有生產線,在2007年,翰立光電結束後,全世界也就沒有溶液印刷製程的OLED生產線;另一方面,投入真空蒸鍍製程的廠家較多,目前大部分投入OLED生產的廠家也都採用真空蒸鍍方式,因此,真空蒸鍍製程技術相對成熟很多,帶動相對應的材料與設備技術也比較成熟。 成本昂貴為OLED真空蒸鍍製程發展瓶頸 OLED是自我發光的顯示機制,透過電子(Electron)與電洞(Hole)在有機發光材料複合,使發光材料發光,OLED元件是一種將電能轉換成光能的機制。為了增加光電轉換效率,OLED的陽極與陰極分別置入電洞注入層(Hole Injection Layer, HIL)、電洞傳導層(Hole Transporting Layer, HTL)、電子注入層(Electron Injection Layer, EIL),以及電子傳輸層(Electron Transporting Layer, ETL)。彩色主動矩陣有機發光顯示器(Active Matrix OLED, AMOLED)每一個像素(Pixel)都需要有控制驅動電路,這個電路以目前用於高解析度LCD的低溫多晶矽(Low Temperature Polysilicon, LTPS)薄膜電晶體(TFT)技術最適合。其結構與製程如圖3所示: 圖3 典型主動驅動的AMOLED結構 AMOLED的製程可分為三大部分,驅動的LTPS TFT、OLED蒸鍍製程與封裝製程。驅動AMOLED的TFT與驅動LCD結構雖然有些差異,但是基本上都是塗布、顯影、蝕刻的黃光製程,採用的製程與設備與LTPS...
0

由折疊手機看顯示器發展趨勢 群雄競逐印刷式OLED技術為哪樁?

・LG Chem、JOLED、友達,近期紛紛投入印刷式OLED技術布局,引發關注。 ・折疊手機是OLED應用新美地,但能成功跨入大尺寸才是OLED問鼎主流地位的關鍵。 ・目前大尺寸OLED量產最大瓶頸在於蒸鍍段生產成本高昂,而印刷式OLED製造技術則具成本優勢,惟亦有挑戰待解。 ・印刷式OLED是OLED技術能夠真正擴大應用,甚至將來取代LCD成敗的里程碑。 圖片來源:Kateeva 近日,外電報導,LG Chem收購美國杜邦(DuPont)公司「可溶性OLED」材料技術,此次的收購範圍包括杜邦的可溶性OLED材料技術與工程專利等無形資產,以及研發與生產設備等有形資產;日本「JOLED」近日也宣布籌得了 255 億日圓資金,於千葉事業所內開始構築全球首見採用「印刷式OLED」技術製作面板生產線;報載國內面板大廠友達已在林口架設印刷式OLED實驗線,一時間,似乎又有新的顯示技術興起,引起大家的關注。 折疊手機的應用使OLED找的一個可以擺脫LCD競爭的產品空間,不過手機面板的面積畢竟有限,無法支撐一個顯示產業,因此,OLED從小尺寸的應用在技術成熟後進入中大尺寸的市場是必然的趨勢,也是主流顯示器技術能夠存活的必然途徑。然而,以目前OLED的蒸鍍製程工藝推演可以發現,未來中大尺寸OLED與LCD的競爭,成本是一個難以跨越的瓶頸。 目前主流的OLED製程需要非常昂貴的精密真空蒸鍍設備,在大面積的高世代,除了可以預期精密真空蒸鍍設備的昂貴天價以外,在技術上,大面積高精度遮罩技術是否能夠突破仍不確定;此外、遮罩蒸鍍製程的發光有機材料使用率非常低,致使OLED蒸鍍段的生產成本非常的高。 採用溶液型的噴墨圖案化技術是克服材料使用率低落問題最直接有效的解決方案;噴墨印刷不必在真空進行,高世代大型噴墨設備價格比真空設備低廉,採用按需供給(Drop on Demand)的圖案化方式,材料使用率可超過90%。在高世代設備價格與提高材料使用率的考量下,大尺寸OLED的製造採用溶液式的噴墨印刷製程是最佳的選擇。據此,一直都以大尺寸OLED為產品的LG,自然要布局溶液型的製程技術,而日本面板廠商為擺脫中國大陸廠商在顯示產業的纏鬥,自然也選擇開始踏入中國業者著力未深的下世代技術。 溶液型的噴墨OLED圖案化技術發展已經超過15年,台達電投資的翰立光電在2004年即與英國CDT合作,引進噴墨印刷彩色OLED技術,惟當時LCD發展正興盛,彩色OLED成本高,技術不成熟,無法在市場上與LCD相抗衡而黯然退場。然而,噴墨印刷OLED相關的研發並沒有停止,在材料上,有DuPont、Sumitomo、Merck等,在設備上,包括ULVAC、TEL、Kateeva等國際大廠持續投入,致使噴墨印刷OLED技術逐漸產業化。友達在2014年即以噴墨印刷技術展示65吋彩色面板;2017年中JOLED就交予華碩21.6吋噴墨印刷4K OLED的樣機;2018年包括華星光電展示31吋UHD面板、京東方展示55吋面板,這些跡象都顯示,面板廠已開始布局下世代的製程技術以解決未來OLED在大尺寸將面臨的瓶頸。 噴墨印刷OLED製程技術對設備、材料依存度非常高,噴墨印刷雖然已經發展很久,但是應用到具有光電特性需求的薄膜製造仍有許多技術需要克服。過去發展最大的瓶頸在於OLED材料與噴墨設備的搭配無法優化,導致噴墨印刷OLED的量產進展緩慢。近年來,由於面板廠受到未來需求的驅動,加上國際間材料與設備廠的合作,使噴墨印刷OLED的相關技術發展逐漸加快,估計在面板廠積極帶動下,印刷OLED的產品上市時程指日可待。 OLED在折疊手機的應用是OLED技術存活下來的關鍵,而印刷式OLED是OLED技術能夠真正擴大應用,甚至將來取代LCD成敗的里程碑。 (本文作者陳來成博士為艾圖雅科技總經理,專長為柔性光電與柔性顯示技術,在台灣光電業界有數十年資歷) 本文作者其他文章推薦: ・折疊手機引爆新話題 ・軟性基板/薄膜漸成熟 折疊顯示器喜迎新商機 ・(更新)折疊手機是OLED與LCD的分水嶺 ・技術瓶頸逐步攻克 奈米銀線應用路更寬 ・軟性電子產品崛起 軟性透明導電膜躍居關鍵材料 ・奈米壓印技術助力 捲對捲軟性基板製程前景可期 ・軟性電子前景可期 新興材料群雄並起 ・相關計畫/資金前仆後繼投入 軟性電子四大應用商機可期
0
- Advertisement -
- Advertisement -

最新文章

- Advertisement -

熱門文章

- Advertisement -

編輯推薦

- Advertisement -