目前各大面板厂商以及产业链企业均从技术路线、材料、设备等各种角度,试图提升大尺寸OLED技术性能、良率,进一步降低OLED成本。未来大尺寸OLED技术竞争将逐渐激烈化,类似三星显示与LG Display“掐架”大尺寸OLED专利的“攻防战”将越来越多。

近年来,因基本退出LCD面板市场,三星显示和LG Display两大韩系面板厂就加大了大尺寸OLED技术研发,也在不断积累相关的专利技术。然而,三星却通过一纸专利诉讼,直接“废”了2021年发布的一项与同位素氘有关的大尺寸OLED显示技术。

实际上,生产大尺寸OLED面板的技术路线一直难以有定论。为此,各大面板厂商以及产业链企业均从技术路线、材料、设备等各种角度,试图提升大尺寸OLED技术性能、良率,进一步降低OLED成本。

图片来源:LG Display官网

从显示面板技术来看,LG Display以WOLED技术路线主导了全球大尺寸OLED的生产,但色彩表现力、寿命期、亮度等是其主要限制因素,加上高昂的成本,使其市场应用一直未能实现较大突破。

然而,在推出专有的OLED.EX品牌之后,LG Display便大力推广这项面板技术,似乎找到一条解决大尺寸OLED技术难题的方案,但不曾想被三星“截胡”。不过,这个与同位素氘有关的大尺寸OLED显示技术被限制之后,LG Display似乎仍不甘心,还在推进另一批家族专利的申报。

什么是OLED.EX面板技术

在讨论OLED.EX面板技术之前,我们先看一下大尺寸OLED的技术难点。

OLED因采用有机发光材料,其发光点非常脆弱,亮度越高,发光材料的衰减就越严重,不仅会导致出现“色偏”,还会影响到显示面板的寿命期。比如,OLED电视某一区域长期显示固定的图案会导致图像残留,原因是小范围的有机磷发光点老化过快。

相对而言,大尺寸OLED电视其实比OLED手机更容易烧屏的。一些OLED厂商为降低烧屏的风险,甚至对OLED的亮度进行了限制。这也是LCD仍然是主流电视面板技术的重要原因,特别是增加MiniLED背光源的LCD电视已大大缩小了与OLED电视的差距,甚至很多性能指标上“有过之而不及”。

尽管LG Display在WOLED技术上具有很厚的技术沉淀,但无论技术性能、产品成本均非“理想中的OLED面板”。2021年12月,LG Display在位于韩国首尔的LG科技园发布画质升级的次世代OLED电视面板“OLED.EX”。据悉,“OLED.EX”面板搭载自发光有机发光元件上结合重氢技术(Deuterium)和个性化算法(Personalized Algorithm)的EX技术。这种创新产品比目前OLED面板的画面亮度高出30%,且可生动地呈现自然色彩。

今年4月, LG Display Life Display李炫雨专务在2022 OLED韩国峰会上特别介绍了OLED.EX面板的技术创新。LG Display将“氘技术”和“个性化算法”应用于画质核心的有机发光器件,将屏幕亮度提高30%,再现自然色彩。该技术的“绝技”在于它可以防止像素退化。

据称,OLED.EX面板在提升亮度的同时,带来更接近自然色彩的显示,大大减少了对眼睛有害的蓝光排放量,在满足视频内容要求呈现准确亮度的同时,也将进一步提高了HDR性能。

图片来源:LG Display官网

同时,“个性化算法”是在电视中集成额外控制系统,一旦屏幕打开并且从那一刻起,它将首先负责分析像素的初始状态,并记录多年来观众的使用模式。有了这些信息,系统可控制每个像素的能量,并且借助人工智能算法,系统能够研究和预测屏幕不同区域的使用情况,从而相应地调整每个像素的功率,防止其损坏或燃烧,以防止或至少最大限度地减少面板退化。

仍不放弃含“”OLED技术

据悉,OLED.EX面板技术在画质的核心即有机发光元件上使用了重氢技术和个性化算法,在此技术的加持下,发光元件更加强韧及可精准驱动。比如,阳光照射在湖面产生的闪烁粒子图像以及树叶的每一根纹理特征,均可由OLED.EX面板技术清晰逼真地呈现。

图片来源:LG Display官网

其中,该技术涉及氘(是氢的两种稳定同位素之一,又称重氢,化学符号为 D 或 ²H,常温下氘气是一种无色、无味可燃性气体,在地球上丰度为 0.015%),是一种用于增加 OLED 设备寿命的材料。重氢比普通的氢元素原子质量重两倍,6000个氢原子中仅有一个重氢原子,它在自然界中极少存在。LG Display从水中提取重氢原子,将其应用到有机发光元件上。使用重氢的元件比原有的元件稳定性更强,即使提高亮度也能维持较高发光效率,并且可以支持长时间稳定工作。

原本LG Display计划从今年第二季度起就把“OLED.EX”技术应用于韩国坡州工厂和中国广州工厂生产的全系列OLED电视面板,以进一步夯实其大尺寸OLED主导地位。然而,不曾想三星显示和日本化学公司 Hodogaya 的合资公司SFC已经在韩国成功使得一项与OLED中使用的氘有关的专利失效。

据韩媒The Elec报道,该专利由LG显示和Material Science共同拥有,在6月份的韩国知识产权审判上诉委员会的判决中被取消。SFC曾在今年1月向该委员会提出请求,要求取消这项名为2277303的专利,该专利涉及有机场效应发射装置。

不过,2277303 家族的一项名为2136806的专利仍在注册,该专利也与氘有关。该专利的所有者也是LG Display和Material Science,并早在2020年7月就已注册。目前,LG Display已经在美国和中国地区申请了在韩国被取消的2277303专利。

大尺寸OLED专利战激烈

尽管LG Display推出了含“氘”OLED技术,但大尺寸OLED技术路线仍然不明朗。主要原因在于大尺寸OLED受其结构所限制。传统LCD是在玻璃基板上做制程,一般是两块玻璃基板对组起来,坏一块不会影响另外一块,顶多换一片对组玻璃,同时玻璃基板上返工和修补难度也相对较低。而OLED是在一片PI薄膜上做出所有制程,发生异常的概率和修补的难度更大,异常就可能导致坏点亮点乃至亮暗线各种Mura,也就是不良。

目前针对大尺寸OLED主要分为三个技术路线:一是LG Display主导的WOLED蒸镀技术,也是目前大尺寸OLED的市场主流技术;二是三星主导的QD-OLED技术;三是JDI和华星光电主导的OLED印刷技术。不过,三条技术路线都不完美,要么显示性能不佳,要么良率过低,导致成本过高。

有专业人士表示,目前无论是从技术优劣的对比上,还是从与LCD比较优势权衡上,以及从市场需求和厂商盈利方面的考量上来看,今年各大面板厂商确定大尺寸OLED投资计划和具体路线的可行性不大。

不过,值得关注的是,三星正积极拓展其OLED专利库。今年5月,三星显示公司从德国Cynora购买了81项美国专利,并在6月购买了57项韩国专利、81项美国专利。预计,三星显示从Cynora购买的专利数量达到300至400项。

据悉,Cynora一直在开发高效的蓝色OLED材料。目前,市场上主要使用发光效率100%的红色和绿色OLED磷光材料,而蓝色OLED荧光材料发光效率为25%。出于这个原因,一些公司正在研究磷光或热激活延迟荧光(TADF) OLED 材料,以提高蓝色OLED材料的发光效率。Cynora就一直在开发TADF材料。而三星显示购买Cynora专利,将主要用于未来将战略性地使用,而不是直接使用。三星显示未来可能会对使用TADF材料的OLED面板制造商构成威胁。

11月初,三星显示又从日本富士胶片购买了42项专利,其中OxideTFT(氧化物薄膜晶体管)占比较大。业内人士分析称,三星显示此举意在对Oxide TFT技术进行补充与强化,将用于QD-OLED技术,且可能利用从富士中获得的专利进行QD-OLED的第二次投资。

而在印刷OLED技术上,TCL华星与日本JOLED早已展开联合研发,特别是TCL华星在2020年以300亿日元战略入股JOLED,通过联合研发、专利合作等,从材料、设备、工艺、产品等全环节进一步加速推动印刷OLED实现工业化量产。而国内另外一大面板巨头京东方也进行了印刷OLED专利布局。

由此可见,未来大尺寸OLED技术竞争将逐渐激烈化,类似三星显示与LG Display“掐架”大尺寸OLED专利的“攻防战”将越来越多。

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