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OLED面板應用日廣 顯示新技術競逐市場

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JOLED已發表以噴墨印刷方式打造的OLED面板。來源:JOLED

受到車用面板、虛擬實境(VR)及下一代手機需求的帶動,OLED需求逐漸增高,全球各大顯示技術廠商紛紛布局。根據積極投入OLED領域的美商應用材料公司的預估,未來全球將新增15至22座OLED廠房,以滿足市場需求。除了OLED聲勢日盛外,量子點、QLED等技術也相當值得注意。

首先來看看OLED的發展,此技術愈來愈受到矚目,尤其是蘋果iPhone將採用OLED面板,對於OLED取代LCD的趨勢無異是如虎添翼。蘋果即將於9月推出三iPhone,其中一款高階款機種iPhone 8將搭載OLED面板,另兩款則持續使用LCD面板,且明年(2018年)推出的3款iPhone可能全數搭載OLED面板。

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三星已推出QLED電視。來源:Samsung

不只是蘋果,三星及大陸手機品牌廠也已布局推出OLED面板手機。根據市調機構Display Supply Chain Consultants (DSCC)預估,OLED智慧型手機將於2019年超過LCD面板手機。

智慧型手機助攻  OLED面板需求增

究竟OLED面板有何好處,促使各家業者前仆後繼地投入?基本上,相較於LCD液晶顯示器,OLED模組可以更薄、重量更輕、功耗更低,且具有對比高、色域廣等優點,此外,OLED可以在不同材質的基板上製造,所以能實現可彎曲的軟性顯示器,例如三星就於去年(2016)發表全球首款採用軟性螢幕的智慧型手機。

在智慧型手機及其他各種應用的帶動下,DSCC預估OLED面板於2021年將成長至1,340億片,年複合成長率為36%。面對OLED面板的商機可期,各大顯示器廠商紛紛布局LED產能,根據DSCC報告,2016年至2021年,全球共有62個OLED投資計畫。

事實上,為迎接智慧型手機廠對OLED面板的需求成長,鴻海夏普已規劃於大陸新設OLED工廠,預計2019年量產,可望打破南韓三星及LG在全球中小尺寸OLED面板市場的霸佔局面。全球中小尺寸OLED面板市場目前約有九成是掌握在南韓三星及LG手中。根據日經新聞的報導,鴻海夏普投資OLED面板廠金額約新台幣300億元。

替換藍色磷光材料  延長OLED面板壽命

備戰OLED面板需求,上游材料廠商也積極擴增產能,例如德國材料大廠默克(Merck)規劃將OLED材料產能擴大5倍。該公司並指出,OLED在多元材料、製程、製造技術方面仍存在許多問題,其中藍色磷光材料的壽命過短是一大挑戰,對此,默克預期將在3年內推出可確保面板壽命週期的產品。

相較於紅色磷光與綠色磷光材料,藍色磷光材料的壽命特別短,導致OLED面板整體壽命與可靠性降低。針對藍色磷光材料問題,目前的研究方向之一,是利用熱活化型延遲螢光(Thermally Activated Delayed Fluorescence;TADF)藍色物質,取代有壽命與發光問題的藍色磷光材料。

縮短OLED製程時間,也是各家業者的研發方向之一。南韓NRF研究團隊甫於日前公布已成功研發可將製成時間縮短十分之一的技術,預估並能大幅降低OLED的製造成本。

噴墨印刷技術  大幅節省原材料成本

此外,特別值得注意的是OLED 噴墨印刷技術的進展。相較於目前OLED的製造技術主流技術 - 蒸鍍(Evaporation),OLED 噴墨印刷只需在基板上噴灑鍍膜材料,毋需昂貴繁複的程序,因此,噴墨印刷技術更簡單、更快速,並且更能節省原材料。鑑於噴墨印刷OLED的種種優勢,南韓、大陸及日本面板廠都已積極投入研發。

就在2017年4月,日本面板業者 JOLED已發表全球首款以噴墨印刷方式打造的OLED面板;大陸京東方也於5月在洛杉磯國際資訊顯示學會(SID)面板週上展示一款採用噴墨印刷技術製造的OLED,京東方並且計劃將一部分10.5代LCD產線做為研發噴墨列印的RGB OLED TV測試產線 (Pilot Line)。

此外,TCL並聯合多家企業成立「廣東聚華印刷顯示技術公司」,於2016年6月與全球最大的液晶材料提供商德國默克集團簽訂戰略合作協議,雙方將共同發展噴墨印刷的OLED材料及噴墨印刷技術。

為確保在OLED的領先地位,三星及LG也致力投入噴墨印刷製程並已於2017年啟動示範產線。三星、LG是與Kateeva、東京威力(Tokyo Electron)等設備廠,以及默克、出光興產等材料業者合作。各家業者積極投入噴墨印刷技術,不過,由於仍有許多技術問題待克服,因此一般認為噴墨印刷OLED面板的量產時間點將落在4年之後。

QLED攻入電視領域  OLED面臨威脅

隨著OLED技術的進展,相關應用持續拓展,不只是智慧型手機,電視機對於OLED面板的採用也逐漸增多,包括南韓的LG、日本的Sony、Panasonic及許多中國電視品牌都已推出OLED電視。然而OLED電視仍存在價格高昂等問題。

因此,電視機業者也針對傳統LCD面板進行改善,其中採用的方法包括將量子點技術導入LCD面板。據了解目前OLED電視價格較一般液晶電視還高出3倍,比高階的量子點液晶電視也貴上2倍。

基本上,所謂的量子點技術是一種新型的液晶螢幕背光技術,主要是透過在LED光源中集成量子點材質,來中和液晶螢幕特有的藍色光,藉以提供更好的對比度和黑色水平。IHS報告指出,量子點面板將於2017年開始主導50吋以上的規格,高階面板市場在量子點技術推出後,成長動能可期。

然而,量子點背光技術的表現雖較LED背光技術佳,仍遜於OLED,因此目前有Nanosys及QDVision等業者正積極開發QLED技術。QLED (Quantum Dots Light Emitting Diode Display)的中文名稱是「量子點發光二極體」。

與前述量子點背光源技術的不同之處,在於QLED就如同OLED一般具有自發光的特性,但是它的自發光物體不是有機二極體,而是量子點。

簡而言之,該技術是透過電驅動量子點本身發光產生圖像,不再需要液晶、背光,堪稱是全新的螢幕類型。根據三星宣稱,QLED具有更佳的對比度、更寬廣的色域等優點,且廠商可藉由軟體控制每個像素,可以更靈活地呈現顯示效果。在2017年1月的CES大展上,三星已正式發表採用Nanosys技術的QLED電視。

顯示新技術多元  後勢待觀察

除了上述技術外,其他新顯示技術,包括有機發光晶體顯示器(OLET)、干涉儀調節器顯示技術(IMOD)、雷射螢光體顯示(LPD)等也值得關注。其中的OLET顯示器是由三層材料組成,底層是傳導電力的物質、中間層在電力通過時會發光,最上層則是控制光通過的量,整組材料厚度僅62nm,此技術上目前還有一些電壓問題待解決。據悉OLET的效率高出OLED甚多,未來可廣泛用於顯示螢幕。

IMOD顯示技術屬於反射式顯示技術,是以微機電(MEMS)系統為基礎,可製作出反射直視的平面顯示器,具備低功耗、高反射特性,且可以利用環境光,不需要背景光,因此耗電量可降低,並可根據周圍的光照條件自動調節,使用者可在明亮的陽光下閱讀。

據悉此技術的研發靈感來自蝴蝶翅膀在陽光下閃亮發光的現象。LPD則是由雷射引擎、雷射處理器及螢光面板所組成的顯示器。整體而言,顯示技術不斷推陳新出,雖然各有擅場,卻也存在競爭取代的關係,誰勝誰敗?市場態勢仍待觀察。

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