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【芯视野】硅基OLED:技术路线未定型,W-OLED暂时成主流

来源:爱集微

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10-03 07:23

集微网报道(林美炳/文)近日,传索尼硅基OLED通过了苹果的测试认证,将向苹果MR设备供应硅基OLED,使硅基OLED成为新的关注焦点。

作为OLED与半导体技术的结合体,硅基OLED既有OLED本身寿命短、怕水氧、良率低等问题,又遭遇半导体的一些技术难点,导致目前硅基OLED技术路线没有完全确定,硅基W-OLED暂时成为行业主流。

但是随着技术的不断演进,硅基eLEAP OLED、dPd OLED、RGB OLED正在试图挑战硅基WRGB OLED,硅基OLED可能产生新的技术路线。

大量厂商涌入硅基OLED市场

XR设备被认为是继电脑和智能手机之后的下一代计算平台,具有巨大的市场前景。IDC预测,2022年AR/VR头戴设备的出货量将同比增长46.9%,到2026年将达到两位数的增长,届时AR/VR头戴设备的全球出货量将超过5000万台,复合年增长率(CAGR)为35.1%。

硅基OLED特别适合应用于头戴式显示器、AR/VR 等产品,因为其具备自发光、厚度薄、质量轻、视角大、响应时间短、发光效率高、功耗低等优势,而且更容易实现高 PPI。伴随着XR设备市场的不断扩大,硅基OLED将迎来发展的春天。CINNO Research统计数据显示,到2025年全球AR/VR硅基OLED显示面板市场规模将达到14.7亿美元,2021年至2025年年均复合增长率CAGR将达119%。

为了抓住硅基OLED市场机遇,eMagin、云南北方奥雷德、索尼、京东方、视涯科技、熙泰、芯视佳、南京昀光、Kopin、FraunhoferIPMS 、芯视元、清越科技、三星显示器公司、LG Display等厂商纷纷涌入。

其中索尼在硅基OLED领域深耕多年,具有OLED、半导体等垂直整合的优势,一直在硅基OLED技术、市场均处于领先地位,并广泛应用于各类智能眼镜,例如,雷鸟AR智能眼镜、Nreal AR智能眼镜、小米AR眼镜、GOOVIS G3 Max等,将成为苹果MR设备硅基OLED的核心供应商。

京东方、视涯科技、LG Display等厂商虽然在XR设备市场只有少量硅基OLED订单,但是也积极跟随索尼的脚步,尝试突破硅基OLED技术瓶颈。京东方已完成多款 FHD 分辨率硅基 OLED产品开发,展出过0.39英寸5644PPI硅基OLED等,部分关键规格方面达成业界领先。

LGD曾展出过0.42英寸3500 PPI硅基OLED,峰值亮度超过4000尼特,色域值超过97%(DCI)。近期又与SK海力士合作研发硅基OLED,试图进入苹果硅基OLED供应链。

视涯科技还推出了0.72英寸、1.03英寸、0.49英寸硅基OLED,其中1.03英寸硅基OLED分辨率为2560 x 2560(Real RGB),PPI超过3500,亮度达到3000nits。

芯视元研发出0.39英寸和0.26英寸硅基OLED微显示芯片产品,其中0.39英寸产品分辨率为1920x1080,平均亮度大于1000nit。

此外,eMagin、云南北方奥雷德在硅基OLED领域也具有长期的技术积累,主要面向军工市场。

硅基W-OLED技术相对成熟

目前,硅基W-OLED是相对成熟的技术路线,即通过“白色OLED+红色、绿色、蓝色彩色滤光片”实现全彩显示,但是彩色滤光片会大幅降低光的透过率,使亮度成为硅基W-OLED软肋,而且功耗更高。

硅基W-OLED是W-OLED和半导体背板相结合的显示技术,W-OLED存在的寿命短、怕水氧等问题硅基W-OLED仍然存在。行业人士王强(化名)指出,由于OLED材料怕水氧,硅基W-OLED封装存在一定技术挑战,如果封装不够严密,进入水气或者氧气,硅基W-OLED会出现边缘失效的现象。

此外,硅基W-OLED还存在驱动芯片技术不成熟、良率低、价格贵等问题,限制了硅基W-OLED的发展速度。

目前,硅基W-OLED驱动芯片技术不成熟。行业人士张明(化名)表示,由于硅基W-OLED像素电路与驱动芯片集成在一起,但是像素电路、驱动芯片由面板厂商和芯片设计厂商分开设计,协同开发速度较慢,现在有支持2K的硅基W-OLED驱动芯片,但是少有支持4K的硅基W-OLED驱动芯片。索尼内部垂直整合显示、半导体设计,驱动芯片开发效率比其他厂商更高一些。

硅基W-OLED良率较低。原本W-OLED良率就不高,再加上半导体技术问题,特别是晶圆背板良率不高,还存在划痕,影响了显示性能,导致硅基OLED良率更低。行业人士郑兴(化名)透露,硅基W-OLED行业普遍良率50%左右,甚至更低。

硅基W-OLED价格价格较高,一时难以普及。目前一片硅基W-OLED价格几百美元,大幅提高了XR设备的成本,所以大部分XR采用的是价格更低的Fast LCD。

硅基OLED技术路线没有定型

硅基OLED技术方向没有完全定型,还在不断迭代升级当中,不同的厂商都在探索各自的硅基OLED技术路线。

除了硅基W-OLED之外,硅基OLED厂商还在尝试开发硅基RGB OLED。行业研发人员指出,硅基RGB OLED直接蒸镀R、G、B发光像素,不需要彩色滤光片,亮度、色域等显示性能更优,但是受到高精度金属掩模板(FMM)重力下垂等限制,容易出现混色以及像素密度受限等问题。截至目前,视涯科技研发出1.03英寸硅基RGB OLED,PPI超过3500,亮度达到3000nits。三星显示器公司也研发出硅基RGB OLED,PPI超过3000。

为了规避FMM重力下垂技术瓶颈,eMagin、JDI分别开发出了直接图案化(dPd, Direct patterned Display)技术、“eLEAP”技术。其中eMagin dPd OLED无需彩色滤光片或者FMM,是通过单独图案化每种颜色(红绿蓝)发光层材料生产硅基OLED。截至目前,eMagin已经开发出一款像素尺寸小于10微米的高亮度、直接图案化硅基RGB OLED,亮度可以达到7500尼特。

JDI “eLEAP”技术则通过无掩膜方式将有机材料蒸镀在基板上,以光刻方式生成OLED像素。这种方式在保持超薄轻量、高对比度、高速响应等特征的同时,还解决了OLED寿命老化问题,并进一步实现了高孔径比、高峰值亮度和高清晰度。近期,“eLEAP”技术受到业界的关注,三星显示器公司甚至在尝试通过该技术生产OLED。

目前,虽然硅基W-OLED暂时成为主流技术路线,但是硅基OLED各种技术路线也在并行发展,未来随着技术不断突破,硅基OLED技术路线可能会发生改变。(校对/张轶群)

责编: 张轶群

林美炳

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邮箱:linmb@lunion.com.cn

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