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三星布局这么多XED,次世代显示谁能称王

来源:投影时代 更新日期:2021-07-09 作者:那山那水

    下一代彩电的主流技术是什么?2003-2004年的时候,对这个问题行业给出过超薄背投、PDP等离子、LCD液晶显示、佳能等的SED等诸多完全不同的路线选择。

    今天,行业再次面临这样一个问题。比如:TCL华星光电已经在推进印刷显示8.5代线的设计和建设计划、LG则在韩国正在建设10.5代蒸镀W-OLED生产线。

三星布局这么多XED,次世代显示谁能称王

    虽然,行业预计激光电视也是一个不错的大尺寸技术。但是,基于其可能的成本瓶颈和显示效果限制,激光电视被认为更可能是一种主流之外的补充技术。而苹果带头投资的micro-led技术,也看不到在主流彩电显示尺寸上和现有的液晶、W-OLED技术对抗的竞争力。

    因此,似乎OLED最可能成为下一代电视主流技术——除了三星还有更多的想法。作为全球十余年来的彩电市场第一品牌,三星正在尝试“尽可能”多的技术选项,以此避免和全球彩电第二品牌LG的“同质冲突”。

    三星的路线选择,看似多,却未必强大

    首先,三星布局了一种叫做QD-OLED的显示屏幕技术。三星电子的相关负责人,一直表示“LGD的白光OLED(WOLED)不是我们电视技术进化方向”。甚至三星电子VD事业部负责人在今年4月21日与IT朝鲜的电话访谈中表示: “我们并无计划购买品质更低的产品。”——其中,品质更低的产品,就是指LG的W-OLED。

    与LG的w-OLED不同,三星QD-OLED技术,采用蓝光OLED阵列,并配合QD材料的转化膜,实现彩色化。LG的技术则采用白光OLED阵列,用传统彩色虑光膜实现彩色化。理论上,QD-OLED至少要比LG的技术色彩上占优势,同时单一蓝光OLED阵列的蒸镀成型和材料结构一致性也会更容易保障。不过额外增加的QD材料转化薄膜,要比传统彩色虑光膜,更缺乏工程与材料经验。

三星布局这么多XED,次世代显示谁能称王

    第二,三星还布局了一种叫做量子点nanorod LED(Quantum dot Nanorod LED,QNED)的显示新技术。市场调研机构UBI Research表示,通过分析三星显示申请的160项专利得出一个结论:三星显示已经完成了QNED结构的开发工作。

    QNED采用氧化物TFT和量子点彩色滤光片技术——后者与QD-OLED技术的滤光转化膜技术一致。同时,QNED不再用蓝色OLED作为基本发光阵列,而是采用nanorod LED,即纳米量子点LED技术。后者是一种全新的材料产品。三星现有技术路线是用喷墨打印技术,帮助nanorod LED形成膜结构阵列。

    理论上,nanorod LED的寿命表现会远好于OLED材料。其技术难点是如何保障每一个亚像素结构中,含有相同的nanorod LED;或者可以有效调节含有不同数量nanorod LED结构的亚像素点,处于相同效能的工作状态。目前,三星专利表明,三星Nanorod LED成膜矩阵技术上,是以上两个方向同时发力,实现均匀的亚像素发光能力。

    值得一提的是,LG也在研发Nanorod LED显示技术的产品。纳米量子点LED渴望成为一个行业发光新材料的研发新中心。

    第三,三星也进行了另一些新技术的尝试。比如,2020年推出的激光电视产品;此前三年努力实践的micro-led直接显示产品“THE wall”;以及在蓝色micro-led薄膜阵列上使用QD量子点转化膜的彩色显示技术方案;甚至三星还在研发用印刷技术制造QD量子点电致发光材料的显示面板技术。这些技术中,除了激光电视,名字里总是带有一个“ED”标签,即半导体发光的含义。三星一系列新技术彩电显示方向,可统称为“XED”。

    由此可见,三星在下一代彩电面板技术上还没有“最终实现决定性的战略决策”,而是在尝试各种不同技术路线的选择。但是,采用自发光结构和半导体发光技术(不管是OLED有机半导体、LED无机半导体、QD量子点半导体、micro等微型半导体,还是nanorod等纳米半导体),并需要应用到氧化物TFT技术,以及蒸镀、印刷或者巨量转移等成膜工艺。

    材料和工艺两座高山,挡在下一代彩电面前

    作为全球彩电第一的三星,迟迟不能决定下一代技术的路线,本质反映的是下一代产品技术“没有一个达到理想状态”:仅仅是节能、高对比度、自发光这种优势,下一代技术无法挑战今天液晶平板的规模制造和成熟度竞争力。

三星布局这么多XED,次世代显示谁能称王

    从材料角度看,OLED技术最为成熟。但是,作为彩电应用其依然面临寿命均匀性、尤其是亮度水平上的一定限制。Micro LED技术的LED晶体材料,继承整个LED产业链,虽然是新型技术,却“上游高度成熟”,理论上可以迅速实现大量、高品质供应:但是,其在彩电这种高密度应用中,缺陷率是否达到极限化的需求,还需要实践检验。而QD材料技术,现在相对成熟的是光致发光——即液晶QD背光源或者是三星QD转换虑光膜那种材料技术;同时,电致发光的QD材料还高度不成熟,且无论那种QD材料成本都不菲。Nanorod LED材料是一种新的产品,全新的产品自然面临一系列可知、未知的材料性技术难题。

    以上这些材料技术上,QD和OLED国内已经实现基本的技术积累,研发进度与国际巨头差距不是很大;但是OLED的量产方面差距依然巨大。Micro LED产品,国内产业界拥有全球的产业链和研发优势。Nanorod LED作为新型材料,全球主要研发国家之间的进度,不具有直观可比性。

    从工艺角度看,氧化物TFT技术是高度成熟的。已经在液晶显示上拥有10年的大规模应用和制造经验。几乎全球主流液晶面板企业都掌握有氧化物TFT技术。

    相对氧化物TFT没有悬念的成熟性;喷墨印刷技术则处于“实验”阶段——即有小规模的试验线试产,也缺乏大尺寸玻璃基板上的大规模工程实践。喷墨印刷技术是OLED、QD、nanorod LED等三大材料像素画成膜的主要技术方向之一。喷墨印刷显示技术的成熟,同时离不开“油墨”设计技术,后者是另一大系列的材料技术工艺。

    另一方面,巨量转移对应micro-led技术。转移速度和可靠率是主要的技术难点。现在实验室路线方向不少,但是真正能够实现彩电级分辨率大规模低成本制造的技术,还没有出现。目前的巨量转移主要支持液晶背光源或者极高售价的商用LED大屏产品应用。

    在工艺技术上,另一个比较成熟的是“蒸镀技术”。这一技术主要用于OLED显示。全球中小尺寸OLED面板,如手机屏幕都采用这一技术。LG的W-OLED大尺寸面板也采用这一技术;三星计划中的QD-OLED技术也应用蒸镀技术。这种技术在中小尺寸线上高度成熟。但是,蒸镀工艺天然的对大尺寸玻璃基板不够友好,同时昂贵的OLED材料浪费严重。这是导致大尺寸OLED显示发展缓慢的核心因素。我国的TCL和日系OLED厂商,相对更看好喷墨印刷技术在大尺寸OLED上的应用可行性。

    以上这些关键工艺技术,必然会涉及到众多专用设备:蒸镀机、喷墨印刷机、巨量转移设备等,现在主要是日韩企业在研发上优势明显。欧美企业因为其整体显示产业链的缺失,相关设备研发进度拥有一定产业实践上的困难。我国的国内企业则在相应技术装备上处于起步阶段,甚至尚未起步。——次世代显示核心工艺设备上,我国企业只是在光刻和蚀刻这一金属氧化物TFT工艺的核心设备上能够自给自足。

    综上所述,可以看到无论是材料还是工艺上,一个堪称完美的次世代显示方案现在还是难以组合出来。尤其是随着研发创新的深入,哪些难点会被迅速突破、哪些难点可能成为一个技术的生死劫,未为可知。这是三星多个技术路线,广泛布局各种XED的核心理由。这也决定了本土面板企业可能不会急于推出下一代面板产品,而是将长期以技术研发储备为核心。液晶电视的主流地位再战10年毫无压力。

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