2022年1月份,關于下一代打印顯示技術的發(fā)展,又傳來好消息:國內(nèi)首個新型顯示用打印機產(chǎn)業(yè)化項目,武漢國創(chuàng)科光電設備有限公司“高分辨率電流體噴印成膜設備”制造項目落戶武漢光谷。
這意味著在印刷顯示關鍵設備“專用打印機”上,中國企業(yè)即美日韓之后,進入“設備產(chǎn)業(yè)化”階段。該項目的成功實施,對于我國顯示產(chǎn)業(yè),尤其是平板顯示產(chǎn)業(yè)搶占下一代OLED、QLED和micro LED顯示產(chǎn)品“成膜”次世代工藝制高點,具有補短板、接斷鏈的作用。
“顯示用印刷設備”的紛爭時代
印刷顯示被認為是下一代顯示技術最重要的技術方案之一。其整體工藝在繼承了現(xiàn)有平板顯示技術光刻TFT驅動板技術的基礎上,主要增加印刷成膜工藝(對應于目前OLED顯示屏幕的真空蒸鍍和micro LED 的巨量轉移技術)。
其中,印刷成膜工藝,主要的共性技術和節(jié)點技術是“打印機設備”和“油墨配方”。目前,業(yè)內(nèi)在印刷用顯示材料油墨配方上,成績斐然。不僅是OLED材料有成熟的油墨配方,在QLED和MICRO LED上也開發(fā)出了一定的具有產(chǎn)業(yè)化前景的油墨配方。但是,在“印刷顯示的打印設備上”,行業(yè)還處于“探索的初步”階段。
其中,美國Kateeva公司,是最早將印刷顯示打印機作為核心產(chǎn)品研發(fā)的創(chuàng)新型企業(yè)。包括三星、我國TCL、京東方等面板企業(yè)也曾投資于該公司。但是,其技術研發(fā)的顯示材料印刷設備主要應用在實驗性試產(chǎn)線上。且隨著日韓本土印刷顯示設備廠商的崛起,其受關注程度顯著下降。對于我國顯示面板企業(yè)而言,采購“美國領先的設備”未來可能面臨巨大的美方封鎖風險�!@些變化對于缺乏本土顯示產(chǎn)業(yè)鏈的美國Kateeva公司而言,構成了致命打擊。
韓國三星是目前印刷顯示應用上比較超前的面板企業(yè)。其最新投產(chǎn)的QD-OLED面板,在QD成膜上據(jù)悉采用了印刷顯示技術。這也將成為印刷顯示首次在8.5代線等大尺寸面板線上大規(guī)模應用。關于三星采用的印刷設備,2019年底曾經(jīng)有報道稱美國設備廠Kateeva以價格優(yōu)勢戰(zhàn)勝了韓國本土企業(yè)Semes。2020年初,又有報道稱“三星顯示在QD Display線選定韓國Semes的印刷顯示設備——包含QD CF印刷設備5臺和薄膜封裝2臺均采用Semes”。——這一案例說明印刷顯示的設備之爭已經(jīng)到了一個“可以論論價格”的階段,標志著韓國和美國設備已經(jīng)具有一定可量產(chǎn)成熟性。
同時,日本JOLED是目前實現(xiàn)OLED印刷顯示商業(yè)化出貨的“唯一企業(yè)”,也帶動了日本印刷顯示設備廠商的發(fā)展。新聞報道稱,JOLED大量與Panasonic進行設備合作,我國華星光電也引入過Panasonic試驗線設備,及SCREEN的設備。韓國LG和臺灣友達則采購過TEL的噴墨印刷設備。我國京東方和華星也采購過日本Toray Engineering薄膜封裝噴墨印刷設備(非顯示層印刷)。
由以上分析可以看到,印刷顯示設備的供應目前并不“稀缺”。原因不是印刷顯示設備成熟和產(chǎn)能充足。而是下游面板巨頭的客戶數(shù)量實在有限,除了OLED面板用薄膜封裝印刷設備外,真正的顯示油墨印刷還處于實驗室階段:實驗室當然用不著大量的批量制造的設備。
因此,也可以說三星QD-OLED線的QD印刷過程,是真正顯示級別核心油墨印刷的第一次大規(guī)模應用,也拉開了“設備廠商未來生存之戰(zhàn)”的序幕。顯然這場斗爭中,日韓企業(yè),因為臨近顯示設備制造中心,能夠獲利非常多。例如,三星QD線最終選擇了三星自己的設備公司,而不是美國品牌企業(yè)。我國臺灣地區(qū)顯示面板企業(yè)則長期保持與日系電子產(chǎn)業(yè)鏈緊密聯(lián)系,最終選擇日系企業(yè)設備的概率不小。
但是,作為全球第二大OLED顯示面板基地、以及2022年可能占全球LCD出貨量7成的全球顯示第一陣營,我國大陸地區(qū)顯示面板產(chǎn)業(yè)鏈,卻在核心的下一代顯示印刷機裝備上“后發(fā)后覺”。業(yè)內(nèi)分析認為,考慮到先進光刻機產(chǎn)品上,美國等對我國中下游企業(yè)的封鎖;下一代顯示關鍵的印刷設備上“不得不防”。
這樣就讓武漢國創(chuàng)科光電設備有限公司“高分辨率電流體噴印成膜設備”制造項目不僅具有極大的經(jīng)濟意義,甚至會成為“產(chǎn)業(yè)安全”的一個閥門:我們自己有這樣的設備,就不至于被他人封鎖。我國總投資規(guī)模高達15000億元的顯示面板產(chǎn)業(yè)鏈的核心安全就更有保障。這一項目也讓印刷顯示設備的競爭從此前歐美日韓之爭,日益向日韓中三足鼎立轉變。
新型印刷噴墨設備產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢和進程如何
武漢國創(chuàng)科光電的印刷顯示設備采用“電流體噴印”技術。其主要比較優(yōu)勢是“像素規(guī)格可以更小”——甚至遠小于噴嘴。這就是“電場引力拉伸噴液”與傳統(tǒng)的“噴嘴內(nèi)部加壓擠壓噴液”的巨大原理差異帶來的“革命性”優(yōu)勢。
專家指出“電流體印刷”設備“分辨率最小滴液可達50fL”,這對于高清晰度顯示設備是至關重要的核心指標——也克服了傳統(tǒng)印刷顯示與蒸鍍技術比,在手機等設備需求的小尺寸顯示上的“分辨率”不足問題。同時,這種打印技術,還可以支持“1-10000cPs”粘度范圍內(nèi)的廣泛的墨水配方,極大超過傳統(tǒng)噴墨印刷對墨水粘性的適應范疇,對多種材料的打印都有巨大的共性技術優(yōu)勢,極大拓寬了顯示類印刷油墨的開發(fā)路徑。不過,電流體打印也有一個缺陷,就是其必須采用“電極性墨水”。但是,目前沒有證據(jù)表明,后者會成為印刷顯示的技術障礙。
可以說,電流體印刷技術為國內(nèi)印刷顯示設備企業(yè)開辟了一個嶄新的技術空間,對于我國印刷顯示設備產(chǎn)業(yè)鏈實現(xiàn)彎道超車具有重大戰(zhàn)略機遇意義。
從產(chǎn)業(yè)化進程看,國創(chuàng)科光電已經(jīng)實現(xiàn)200×200型的新型顯示噴印裝備,在試驗線上的應用實踐,證明了理論和工程路徑的可行,產(chǎn)品設計的初步可靠性,并在這一過程中獲得近六十項國家發(fā)明專利、軟件著作權。這一知識產(chǎn)權數(shù)量,也表明該設備自身是“技術密集、創(chuàng)新密集”的先進裝備產(chǎn)品。
此次武漢“高分辨率電流體噴印成膜設備”制造項目的首個目標產(chǎn)品則是“已經(jīng)完成研發(fā)設計的G4.5代OLED顯示面板生產(chǎn)型噴印制造裝備”。相比于200*200毫米型實驗室原理驗證設備,G4.5代生產(chǎn)型設備的工作面將擴大到730*920毫米。如果一切順利,這將意味著國內(nèi)印刷顯示起步生產(chǎn)型工廠,將是4.5代線�!壳拔覈A星光電的印刷顯示全流程試驗線,即采用G4.5代玻璃基板標準。而華星光電母公司TCL是國創(chuàng)科光電的孵化公司之一。
因此分析認為,TCL華星正在進行國產(chǎn)設備的G4.5代OLED印刷生產(chǎn)線的“努力”。G4.5代線可以滿足穿戴、手持、IT類和部分車載類設備的顯示面板尺寸需求。
同時,行業(yè)分析人士多認為,既然“國創(chuàng)科光電完成了4.5代線設備的研發(fā)設計”,那么其下一代產(chǎn)品的研發(fā)創(chuàng)新就應該已經(jīng)在“過程”之中。這很可能是6代線或者8.5代線設備。因為,6代線是OLED產(chǎn)業(yè)鏈目前最主要的生產(chǎn)線,8.5代線是OLED電視需求中的起始世代線,都具有及其重要的行業(yè)節(jié)點意義。
此前,2020年TCL科技曾宣布TCL華星計劃投資460億元,在廣州建設8.5代印刷及可卷繞顯示研發(fā)與生產(chǎn)基地。同年,TCL入股了OLED印刷顯示最接近于大規(guī)模商用的日本JOLED。2021年低,TCL華星展示了全球首款65英寸8K噴墨打印OLED屏�?梢姡琓CL華星已經(jīng)將噴墨打印OLED工藝路線,作為其顯示面板產(chǎn)業(yè)從大到強轉變的關鍵戰(zhàn)略之一。
事實上,對于國內(nèi)顯示產(chǎn)業(yè),特別是面板產(chǎn)業(yè)一直以來有“重終端”“輕前端”,“重應用”“輕基礎和共性研發(fā)”的說法。而武漢電流體印刷顯示設備項目的落地,也意味著國內(nèi)顯示面板產(chǎn)業(yè)鏈進入“從源頭原創(chuàng)開始發(fā)力”的嶄新發(fā)展階段�!皬淖汾s時代,摸著前人過河;到并駕齊驅、以及企圖超越的時代,進入無人之境,類似這樣的項目只會越來越多”,行業(yè)專家指出,突破下一代顯示技術的競爭高地,本土顯示產(chǎn)業(yè)鏈已經(jīng)到了“必須依靠原生創(chuàng)新”的時候。
如果說光刻機、華為等被封鎖事件之前,國內(nèi)面板企業(yè)還企圖靠投資國外關鍵基礎和共性材料與裝備企業(yè),能夠獲得與全球先進技術共進退的能力;那么現(xiàn)在國內(nèi)面板產(chǎn)業(yè)鏈就必須從產(chǎn)業(yè)安全的制高點思考,如何建立全自主的完整產(chǎn)業(yè)鏈了�!痹谶@樣的背景下,武漢國創(chuàng)科光電設備有限公司“高分辨率電流體噴印成膜設備”制造項目落戶武漢光谷,不僅意味著印刷顯示又向前邁出了一大步,更意味著“戰(zhàn)略性自主印刷產(chǎn)業(yè)鏈開始建立”。