隨著智能手機(jī)、智能手環(huán)、電視、電腦等消費(fèi)電子產(chǎn)品向著輕薄、便攜、智能等方向快速發(fā)展，其顯示屏幕也經(jīng)歷著“球面屏—平面屏—柔性屏”的快速演化和迭代。在球面屏?xí)r代，CRT是唯一的選擇;在平面屏?xí)r代，LCD成為當(dāng)之無(wú)愧的王者;在未來(lái)的柔性屏?xí)r代，OLED由于具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、超輕薄、色飽和度和對(duì)比度高、功耗低、容易實(shí)現(xiàn)柔性顯示等優(yōu)勢(shì)，成為產(chǎn)業(yè)界和學(xué)術(shù)界投資與研究的重點(diǎn)。
未來(lái)5年柔性O(shè)LED面板將快速增長(zhǎng)
近年來(lái)，采用OLED作為屏幕的智能手機(jī)、智能手環(huán)、智能手表、電視等產(chǎn)品呈現(xiàn)快速增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)。在智能手機(jī)主戰(zhàn)場(chǎng)，越來(lái)越多的高端機(jī)采用OLED顯示屏，特別是柔性O(shè)LED屏幕。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)vivo、魅族、OPPO等品牌開(kāi)始大規(guī)模采用OLED屏幕，2016年這些品牌的智能手機(jī)中OLED屏幕滲透率達(dá)到12%以上。隨著蘋果公司計(jì)劃在2017——2018年將其LCD屏幕升級(jí)為OLED屏幕，國(guó)內(nèi)外的產(chǎn)業(yè)鏈上下游也都在積極進(jìn)行相關(guān)的產(chǎn)業(yè)布局，整個(gè)OLED市場(chǎng)呈現(xiàn)蓬勃發(fā)展的態(tài)勢(shì)。柔性O(shè)LED顯示面板將在未來(lái)5年保持快速增長(zhǎng)的勢(shì)頭，年復(fù)合增長(zhǎng)率將高達(dá)30%以上，其市場(chǎng)規(guī)模也將在2020年左右達(dá)到400億美元以上，OLED屏幕在智能手機(jī)市場(chǎng)的滲透率將超過(guò)50%。
面對(duì)著龐大的市場(chǎng)需求和光明的市場(chǎng)前景，我國(guó)京東方、天馬、維信諾、和輝光電、華星光電、信利等企業(yè)近年來(lái)陸續(xù)投入巨資建設(shè)多條G4.5——G6代OLED生產(chǎn)線，2016年已經(jīng)開(kāi)始有基于玻璃的OLED顯示屏在智能手機(jī)中開(kāi)始獲得小規(guī)模應(yīng)用。但由于我國(guó)對(duì)OLED產(chǎn)品的技術(shù)掌握不夠成熟、投資較晚，產(chǎn)能的充分釋放需要到2018年左右。當(dāng)前，韓企處于絕對(duì)的市場(chǎng)壟斷地位，其中三星占據(jù)了中小尺寸OLED面板市場(chǎng)份額的95%以上，LG則壟斷了整個(gè)大尺寸OLED電視面板市場(chǎng)。
主流OLED生產(chǎn)技術(shù)路線有兩種
從技術(shù)來(lái)看，主流OLED生產(chǎn)技術(shù)路線可分為兩種：低溫多晶硅薄膜晶體管(LTPS-TFT)驅(qū)動(dòng)紅綠藍(lán)(RGB)OLED發(fā)光像素，以及氧化物薄膜晶體管(Oxide-TFT)驅(qū)動(dòng)白光OLED像素發(fā)光并透過(guò)濾色片(Color Filter)獲得RGB像素。前者主要用于小尺寸顯示，代表企業(yè)為三星;后者主要用于大尺寸顯示，代表企業(yè)為L(zhǎng)G。
三星采用LTPS技術(shù)，主要是圍繞著智能手機(jī)用的小尺寸OLED屏幕技術(shù)在發(fā)力，從Galaxy S到Galaxy S7，屏幕解析度已經(jīng)從218ppi提升到2K(577ppi)，預(yù)計(jì)未來(lái)OLED手機(jī)解析度可能達(dá)到800ppi左右。
LTPS技術(shù)優(yōu)勢(shì)在于遷移率高，可以實(shí)現(xiàn)低功耗，有利于應(yīng)用在電池進(jìn)行供電的智能手機(jī)等移動(dòng)終端設(shè)備;但LTPS本身為多晶結(jié)構(gòu)，均勻性較差，且必須采用激光退火和離子注入等高成本工藝，造成產(chǎn)品的成本居高不下，并且難以應(yīng)用于大尺寸面板生產(chǎn)。
LG采用Oxide技術(shù)，主要是因?yàn)镺xide為非晶結(jié)構(gòu)，容易實(shí)現(xiàn)大面積、低成本制備，可以用在大尺寸OLED電視領(lǐng)域;但目前LG采用的IGZO(Oxide材料)技術(shù)TFT背板的遷移率偏低(——10cm2/Vs)，導(dǎo)致功耗較高，如能大幅度提高Oxide TFT的遷移率，則可以扭轉(zhuǎn)其功耗偏高的劣勢(shì)，并有望在智能手機(jī)等小尺寸市場(chǎng)取得競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。特別是在柔性O(shè)LED顯示領(lǐng)域，LTPS的生產(chǎn)溫度高達(dá)450℃以上，對(duì)柔性襯底材料和制造工藝都是嚴(yán)苛的考驗(yàn)，成本居高不下;而Oxide的生產(chǎn)溫度可以低至350℃以下，工藝簡(jiǎn)單，成本低，對(duì)原材料的要求大幅度降低，有利于擴(kuò)大原材料及關(guān)鍵裝備的國(guó)產(chǎn)化率，是我國(guó)實(shí)現(xiàn)趕超的一條有效思路。
封裝和耐彎折可靠性問(wèn)題需要解決
在高遷移率Oxide TFT技術(shù)領(lǐng)域，我國(guó)部分高校/科研機(jī)構(gòu)(華南理工大學(xué)、上海大學(xué)、復(fù)旦大學(xué)、北京大學(xué)、中科院蘇州納米所等)和企業(yè)都在進(jìn)行積極地探索。廣州新視界光電科技有限公司(下稱：新視界)致力于突破國(guó)外對(duì)于IGZO類Oxide材料的限制，致力于開(kāi)發(fā)基于鑭系稀土摻雜的In-Zn-O(Ln-IZO)新型Oxide半導(dǎo)體材料，結(jié)合自主研制的Nano-Barrier BCE結(jié)構(gòu)工藝路線(5次光刻，與s-Si TFT生產(chǎn)線兼容)，實(shí)現(xiàn)了電子遷移率接近40cm2/Vs的高遷移率Oxide TFT技術(shù)，可以有效降低OLED顯示屏的整體功耗。目前，新視界正在與國(guó)內(nèi)面板廠商積極開(kāi)展合作，探討將高遷移率Ln-IZO TFT技術(shù)在智能手機(jī)等小尺寸OLED顯示領(lǐng)域的大規(guī)模應(yīng)用的可能性。
未來(lái)的柔性O(shè)LED顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展，除了需要考慮TFT技術(shù)的低成本化替代，還需要考慮封裝、耐彎折和可靠性等問(wèn)題。
從柔性O(shè)LED器件的封裝角度來(lái)看，OLED器件中的有機(jī)材料和電極等對(duì)環(huán)境中的水汽、氧氣敏感，因此OLED器件制作完成后必須原位進(jìn)行封裝，達(dá)到阻水阻氧的效果，封裝薄膜的水汽阻隔能力需達(dá)到10-6g/m2/day才能保證器件的壽命。目前比較有效的封裝方式是采用薄膜封裝技術(shù)。所謂薄膜封裝，并不是事先做好封裝用的薄膜，再貼附于OLED器件上，而是需要在OLED電極制作完成后，在真空狀態(tài)下采用PECVD、ALD等方法原位在OLED電極上生長(zhǎng)具有水氧阻隔特性的納米級(jí)薄膜，以達(dá)到封裝的目的，技術(shù)要求非常高。特別是對(duì)于柔性O(shè)LED而言，因?yàn)樾枰媾R多次的自由彎折，對(duì)封裝性能必然提出更苛刻的要求。
從柔性O(shè)LED顯示屏的抗彎折特性角度來(lái)看，現(xiàn)在市面上的柔性O(shè)LED全部都是固定曲面的，用戶不能根據(jù)自己的喜好自由彎折，主要是因?yàn)槿嵝設(shè)LED顯示屏彎折次數(shù)或者彎折曲率半徑超過(guò)一定限度，就會(huì)出現(xiàn)器件老化問(wèn)題，導(dǎo)致亮度下降、產(chǎn)生黑點(diǎn)、暗線等損傷，使用壽命急速衰退。這需要從“材料—薄膜—器件—工藝”等角度出發(fā)，通過(guò)系統(tǒng)研究來(lái)不斷解決。
總之，柔性O(shè)LED顯示產(chǎn)業(yè)正處在快速發(fā)展期，產(chǎn)業(yè)前景一片光明。但我國(guó)產(chǎn)業(yè)發(fā)展仍面臨技術(shù)積累不足、生產(chǎn)線建設(shè)起步較晚、設(shè)備及材料配套依賴進(jìn)口等問(wèn)題。這需要國(guó)內(nèi)上下游產(chǎn)業(yè)之間緊密協(xié)作，爭(zhēng)取在新一輪的柔性O(shè)LED產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)中掌握主動(dòng)。