液晶顯示器替代CRT(陰極射線管)的過程,實質是半導體工藝戰(zhàn)勝電真空工藝的過程。盡管印刷顯示技術已嶄露頭角,但其產業(yè)生態(tài)鏈的建設還有待時日。正如在“2015中國平板顯示會議上”眾多嘉賓所提及的,無論顯示技術如何發(fā)展,業(yè)界將更加越來越關注生產過程的高效節(jié)能和顯示產品對人體健康的影響。
目前,LCD(液晶顯示器)產業(yè)已發(fā)展到第10代線,隨著基板尺寸不斷擴大,生產線建設的門檻越來越高,資源消耗量也越來越大。據測算,1條具備量產規(guī)模的LCD第8.5代線的耗電量為每天250萬千瓦時,耗水量為每天2萬噸。可以說,LCD的生產已逐漸偏離了綠色制造的理念。
與LCD相比,作為下一代顯示技術的OLED核心競爭力是低成本,目前OLED手機模組的成本已等于甚至低于同等規(guī)格的LCD模組。但在大尺寸OLED領域,傳統(tǒng)的真空蒸鍍工藝無法克服效率、良品率等一系列問題,難以實現(xiàn)低成本。
從應用角度來看,大尺寸、可卷繞、穿戴式、柔性和低成本顯示產品市場前景廣闊,F(xiàn)有的LCD無法實現(xiàn)柔性,OLED雖可以實現(xiàn)柔性,卻無法實現(xiàn)大尺寸顯示器的低成本化。
因此,新型顯示產業(yè)亟須制造模式的突破,用一種新的、具有高的投入產出效率的工藝路線,代替現(xiàn)有半導體/真空工藝?扇芤杭庸さ男》肿覱LED材料的突破為印刷OLED的發(fā)展提供了良好的機遇。
新型顯示產業(yè)對可溶液化加工的有機、無機以及納米功能性材料(包括金屬、半導體、電介質、光電材料等)的應用研究開發(fā),誕生了印刷顯示。它用印刷或涂布 技術,代替?zhèn)鹘y(tǒng)半導體工藝/真空工藝,是一次產業(yè)技術的革命,具有輕薄、柔性、大面積、低成本、綠色制造等特點,將引領未來新型顯示產業(yè)的方向。
與使用半導體/真空工藝的LCD和OLED相比,印刷顯示技術能夠大幅簡化工藝步驟,最終實現(xiàn)卷對卷生產(Roll to Roll),同時降低設備投資,縮短生產運行周期,實現(xiàn)小批量、多品種的生產。印刷顯示工藝適用于塑料薄膜基板,便于實現(xiàn)大面積、輕、薄、柔性的顯示應 用。
在節(jié)能環(huán)保方面,印刷顯示技術采用增材制造,大大提高材料利用率,減少資源消耗和環(huán)境污染;同時,由于使用低溫的印刷工藝,不需要 真空工藝環(huán)境,能夠顯著的降低能耗,減少碳排放。此外,印刷顯示技術通過采用具有良好降解性的有機功能材料與基板,可以解決日益嚴重的電子產品垃圾帶來的 環(huán)境污染問題。
追求高效節(jié)能已成“新常態(tài)”
近5年來,全球液晶面板產業(yè)競爭格局發(fā)生了巨大變化,中國大陸TFT-LCD生產能力大幅提升,成為可以挑戰(zhàn)日本、韓國和我國臺灣地區(qū)的新生力量。2015年底我國液晶面板產能在全球份額將超過17%。目前,中國大陸已建成和在建的TFT-LCD生產線約30條,按年投入玻璃基板面積計,總產能已達到6600萬平方米,約合10條月產能10萬片的第8.5代生產線(100K/m)。
與迅速提升的產能相對應的是巨額的投資和高企的能耗。據統(tǒng)計,中國大陸面板生產線建設總投資超過3500億元,其中86%以上都是在近3~4年間形成的;平板顯示行業(yè)每年電力消耗約140億千瓦時,每年耗水量約1億噸,每年綜合能耗約210萬噸標準煤。因此,綠色、高效、節(jié)能已成為TFT-LCD、OLED生產線建設的基本要求。
建設高效、節(jié)能的工廠首先應著力于設計高效的生產工藝系統(tǒng)。從統(tǒng)計數(shù)據看,在TFT-LCD生產項目投資構成中,工藝設備投資所占比例高達70%,生產 成本構成中設備折舊所占比例也達到20%。因此,在工程設計階段對生產能力配置進行均衡化和單元化、瓶頸工序前后設置足夠緩沖暫存能力、優(yōu)化工廠的自動化 搬運系統(tǒng)、利用仿真工具輔助生產線規(guī)劃和排產計劃等一系列生產優(yōu)化措施,已成為建設新型顯示器件生產線的必要步驟。
LCD、OLED工廠還應建立完善的能源管理和節(jié)水管理體系。世源科技根據自身參與的項目經驗和調研成果,在實例研究的基礎上,引入“工藝生產效率 (TUE, Tool Usage Efective)、能源使用效率(EUE,Energy Usage Effectiveness)、水資源利用率(WUE,Water Usage Effectiveness)”等新概念,并提出了建立“高科技工廠設施效率評價系統(tǒng)(FUE,F(xiàn)acility Usage Effective)”的建議。
此外,建設高效、節(jié)能的工廠,還需應用先進的潔凈室環(huán)境空氣控制技術。利用專業(yè)的氣流模擬軟件,可以對潔凈室內的溫度、濕度、潔凈度進行仿真。尤其是LTPS(低溫多晶硅)液晶顯示面板的生產,還需要設置化學過濾器,以避免生產空間內的分子污染對成品率造成不利影響。
平板顯示健康優(yōu)先
如今,越來越多的手機使用AMOLED屏,包括蘋果iWatch、華為智能手表在內的諸多可穿戴電子產品更是將AMOLED屏作為首選。
從分辨率、色飽和度、對比度等技術參數(shù)來看,AMOLED比LCD更 勝一籌。AMOLED高對比的特性,使其即使在強烈的陽光照射下,依然清晰可讀。AMOLED的固態(tài)自發(fā)光原理使其發(fā)光效果不受外界環(huán)境的影響,與LCD 相比,在低溫下反應速度更快,高溫下對比度更高。AMOLED每個子像素獨立控制,功耗因“畫面”而異,加權功耗僅為LCD的60%。
除了上述技術參數(shù)的優(yōu)勢之外,業(yè)界看好AMOLED更重要的原因,源于AMOLED在健康方面給人們的呵護。
手機使用日趨高頻化、低齡化。成人使用手機時間越來越長,38%的用戶每天使用時間超過5小時;兒童使用手機比例越來越高,72%的8歲以下兒童玩手機游戲,38%的2歲以下兒童玩移動設備。
過度的藍光照射不僅會造成視覺損傷,而且會對全身帶來不利影響。人眼對藍光的感知亮度遠低于黃綠光,生活中及使用3C產品中,人眼易不自覺受到高能量可 見藍光傷害,造成視網膜損傷,黃斑部病變。藍光的波長短,容易造成散射炫光,眼睛必須更用力聚焦。長時間下來,睫狀肌緊繃,眼睛疲勞、酸疼,造成假性近 視。夜晚照射藍光會降低體內的褪黑激素,造成生物鐘混亂,引起夜間失眠,內分泌失調,增加罹患疾病的風險。
盡管市面上有很多抗藍光產品,但效果并不理想。大部分抗藍光產品會導致屏的顯示亮度下降,色彩失調偏黃。AMOLED可以在低亮度下維持高對比度及高色彩飽和度,在暗室使用,可以調低顯示亮度,避免強光對眼睛的傷害;同時,可以保護視網膜,避免黃斑部病變,以及褪黑激素下降導致的內分泌失調。
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