显示技术|中国工程院干货好文!我国新型显示关键材料发展战略研究(附权威建议)( 二 )


日本 JOLED 公司完成了 20 in/230 PPI 的样机开发,2018 年开始建设 G5.5 量产线;住友化学株式会社、东京电子株式会社 / 精工爱普生公司、凸版印刷株式分社、大日本印刷株式会社等布局样机和量产工艺研究。韩国乐金电子公司完成了 55 in 印刷 OLED 样机开发,三星电子公司正在实施印刷 OLED/QLED 材料与技术研发。
(二)蒸镀 OLED 显示材料
基于蒸镀工艺的 OLED 显示技术,关键材料包括红绿蓝发光材料、空穴 / 电子传输材料、电极材料等。相关发光材料可分为荧光材料、磷光材料,根据分子量也可分为小分子发光材料、聚合物发光材料,这些关键材料占 OLED 显示屏物料成本的比例约为 30%。
日本、美国和韩国在 OLED 显示材料供应方面具有优势。日本住友化学株式会社、昭和电工株式会社等主要供应 OLED 聚合物发光材料,日本出光兴产株式会社、三井化学株式会社等是小分子发光材料供应的龙头企业,日本出光兴产株式会社、韩国乐金化学公司成为 OLED 电子传输材料的优势供应商,日本德山株式会社、德国默克集团、日本出光兴产株式会社是空穴传输材料的主要供应商,韩国三星 SDI 有限公司、美国环宇显示技术股份有限公司、日本新日铁化学株式会社、德国默克集团主要供应绿光磷光材料,美国陶氏化学公司、日本德山株式会社是红光磷光材料的主要供应商。
(三)激光显示及其关键材料
激光显示是以红、绿、蓝三基色(或多基色)激光为光源的新型显示技术,具有大尺寸 / 超大尺寸、大色域、超高清、高观赏舒适度等优点 ,关键材料包括三基色激光材料、超高清成像材料。
日本、韩国和美国在 20 世纪 90 年代启动了激光显示关键技术研究布局,通过美国能源部计划、日本科技基本计划等国家项目予以引导,支持相关企业开展技术攻关。日本日亚化学株式会社、三菱电机集团等已投入约 32 亿美元研发三基色(半导体激光器)激光显示,其中镓铟磷(GaInP)红光、氮化镓(GaN)蓝绿光激光显示的功率和寿命等关键指标国际领先。美国德州仪器公司、日本索尼集团等基本垄断了 2K/4K 分辨率的反射式数字微镜(DMD)、反射式硅基液晶(LCOS)等激光显示超高清图像处理芯片供应。
(四)Mini/Micro-LED 显示及其关键材料
Mini/Micro-LED 显示是由微米级半导体发光像元阵列组成的新型显示技术,是显示技术与 LED 技术复合集成的综合性技术 [8]。GaN 发光材料与高迁移率的半导体材料、驱动技术、巨量转移技术等是 Mini/Micro-LED 显示的关键材料和技术。
在 10 余年前,Mini/Micro-LED 显示引起了研究人员的关注。法国原子能委员会电子与信息技术实验室(CEA-LETI)推出了面向虚拟现实/ 增强现实显示应用的全彩显示器件,像素点尺寸仅为 10 μm。日本索尼集团在 2012 年发布的 55 in“Crystal LED Display”,对比度可达百万比一,色彩饱和度可达 140% NTSC(美国国家电视标准委员会制定的彩色电视广播标准),响应速度快、使用寿命长;2016 年日本索尼集团推出了“模块化拼接”工艺,即经多片模组拼接成更大尺寸显示屏。2018 年,韩国三星公司发布了大尺寸 MiniLED(LED尺寸约为60~100 μm)显示墙样机和产品。
(五)QD 显示及其关键材料
QD 显示是利用发光 QD 材料的显示技术,根据发光形式的不同可分为光致发光和电致发光。相应的关键材料为纳米尺寸的 QD 材料。
目前生产 QD 材料和 QD 背光源器件的上游企业主要有美国 QD Vison 公司、Nanosys 公司,英国 NANOCO 集团等。QD Vision 公司主要使用硒化镉(CdSe)QD,Nanosys 公司和 NANOCO 集团则使用磷化铟(InP)QD;由于欧盟禁售含镉元素(有毒性)的电子产品,CdSe 已淡出商业应用。韩国的技术研发以三星电子公司为核心单位,联合首尔大学、韩国科学技术研究院等科研单位协作开展;2016 年三星电子公司收购了 QD Vision 公司。其他 QD 材料,如钙钛矿 QD、碳点,属于新兴的 QD 材料研究方向,有关研究正在逐步深化。
(六)反射式显示及其关键材料
反射式显示通常指通过反射环境光实现的类纸型显示技术。目前主流技术分为电泳电子纸、电润湿电子纸、胆甾相液晶电子纸等,相应的应用终端有电子书、移动终端显示、辅助显示屏、智能电子标签等。相关的关键材料有:彩色显示材料(颗粒体系和溶液体系)、介电润湿材料、高透过 / 高反射 TFT 背板材料、像素结构材料等 。
美国亚马逊公司、德国 ADT 集团、荷兰 Etulipa公司是反射式显示技术的优势公司。2017年,美国 CLEARink Display 公司也发布了全彩视频化显示电子纸样机,能以 30 fps 的帧率播放全彩视频。2018 年,Plastic Logic 公司在电子纸像素密度提升方面取得突破,所发布的 10.8 in 显示屏的分辨率达到 500 PPI。