一种多快好省的发明——混合多层显示面板的特点及应用（1）
本帖最后由 方位 于 2024-2-20 22:35 编辑我是业余电子爱好者，平时帮单位同事及亲友维修了大量家用电器，并在电子报刊发表技术维修稿件。电子报，家电维修杂志2015——2017，2019——2023上有我署名方位 施伟强的不少稿子，欢迎指正。我的发明有2个，我第一次申请的发明专利是：一种多语种环绕立体声的低码率编解码方案。专利申请号是：200610137032.1。虽然没有申请到专利，但是被杜比公司免费借鉴运用到ATMOS杜比全景声，可以说为他人做了嫁衣啊。
而介绍的专利（专利号：ZL201710968141.6）申请成功。影音设备巨头日本索尼感兴趣，曾经通过求职网站大街网给我来信留言十几次，我均未回复。因为我不想第一次发明那样重蹈覆辙，被国外公司掌握专利权，使得国内公司缴纳专利费。我的愿望是由国内行业主管部门牵头开发，惠及国内面板和整机厂商。但是，有关部门的领导专家我根本联系不上，而去信有关部门大多没有回音。
去信外单位，不信任我的专利，估计有3个原因：
1.由于我想免费转让或许可，在当今物质利益至上的现实情况下，可能被认为是骗子，不受信任。
2.由于我的学历只是浙西电力技术学校。我一个低学历者能想到本发明这样“多快好省”的方法，这么多生产厂家，高学历的专家学者怎么没想到，他们必然会反对本发明，以维护他们的技术权威。
3.由于我的ZL201710968141.6，多层混合显示面板发明是颠覆性技术，使得单层OLED,QLED蓝色发光材料的不足，单层MICROLED红色发光材料的不足，MICROLED巨量转移的困难，以简单的方法得到减轻或化解。另外，显示面板功耗的降低，生产工艺的简化，成本的降低也有利于绿色，低碳，环保。
但是对一般OLED,QLED，MICROLED 单层显示面板来说，有关单位致力于OLED,QLED蓝色发光材料改进的研究，以及MICROLED巨量转移方法改进的研究，本发明会降低这些研究的重要性。为了维护其既得利益，他们必然会反对本发明。
4.我们知道OLED,QLED技术相对比较成熟，MICROLED技术则是更佳的技术。我的专利就是对这几种技术扬长避短，优势互补。但是OLED,QLED的企业为了维护其既得利益，反对MICROLED企业的发展。而MICROLED的企业为了维护其既得利益，反对OLED,QLED企业的发展。也造成他们不支持本专利。
他们没有换位思考，混合多层显示面板专利可以使得OLED,QLED,MICROLED企业由市场竞争变为合作，大家都可以分得一杯羹啊。OLED企业的前期研发投入不会一下子因为MICROLED而丢弃，MICROLED企业的产能可以尽早有利润，不用再等漫长的巨量转移工艺的改进周期。用本专利，可以使得OLED,QLED,MICROLED企业由市场竞争变为合作，大家能尽快提高产能，收回研发投入及盈利。
正文 背景技术（现有技术的不足）
1. 经过业界几年的发展，目前显示效果优于LCD显示面板的OLED、QLED主动发光显示面板的生产工艺及良品率较前几年来说已经有大幅改善。
但是由于OLED、QLED蓝色发光材料发光效率不高、易老化的不足尚未做到全面攻克，显示面板会由于蓝色发光材料的早期老化而使得其在短期里偏色。故目前在国内量产的OLED显示面板大多数用在更新换代较快的手机产品（即使手机屏幕早期老化偏色，用户也可能对手机弃旧换新了）。
上述偏色的原因造成三基色直接显示这种最佳显示方式的OLED面板在大屏显示器和电视机运用不多。使用WOLED(白光OLED)加滤色板方案已经大规模量产的LG公司的 OLED面板，由于红绿蓝滤色板的滤色原因会降低亮度，提高能耗。
三星公司的QD-OLED面板，使用蓝色OLED为发光材料，其红绿色是由蓝色OLED发出的光通过激发QLED材料转化而得到的，所以，三星的QD-OLED面板寿命受限于蓝色OLED的相对比较短的发光寿命。
2.晶圆制造工艺使得每个晶圆只能做一种颜色（一种半导体发光材料）的MICROLED发光芯片。（每个晶圆同时做红绿蓝三种颜色的MICROLED芯片的工艺复杂，成本过高）。所以做三基色显示面板的话，要将红绿蓝三种颜色的MICROLED芯片从各自所在晶圆分别转移到显示面板的基板上与驱动电路连接，在基板上需要对三种颜色的MICROLED芯片进行精确对位，工艺难度较大。
而RGB三基色直接显示的MICRO LED显示面板由于巨量转移的工艺不够完善，使得MICRO LED显示面板目前的良品率还不是太高。所以，不少面板厂商借鉴大间距LED显示屏的拼接屏做法，一个MICRO LED大屏面板由若干个像素数量较低的MICRO LED小屏面板拼接而成。以像素数量较低的小屏面板来降低巨量转移的难度，提高良品率。
对于监控，会议，演播，商用等场合，大间距LED屏幕往往由数个至数十个乃至数百个LED小屏（ 模块）组成，彼此与主控板之间的连接线较多较复杂，故障发生机率较高。但是，这种场合由于维修保障人员相对充足，维护也能跟上。
而MICRO LED拼接屏的像素间距较小，一般用于家用场合。对于用户众多的家用场合，因为对每个用户维护保障的人员相对较少，则希望拼接的小屏面板的数量少些，小屏与主控板之间的连接线路少些简单些，降低故障机率，以方便检修维护。
在大屏像素分辨率一定的情况下，组成拼接大屏的小屏面板（模块）的数量与每块小屏的分辨率成反比。即小屏面板的分辨率越高，整个大屏所需的小屏面板的数量越少。而希望小屏的数量少些，则要求每块小屏的分辨率要较高。而每块小屏较高的分辨率则又使得MICRO LED芯片的巨量转移工作量仍较大，对高良品率仍有阻碍。
3.MICROLED在VR/AR等头戴显示微型屏幕应用场合，MICROLED面板由于显示面积小，可以直接在硅基晶圆上制作MICROLED发光芯片，能避免良品率不太高的巨量转移工艺。但是由于小屏面板的分辨率也在向4K,8K高清晰度方向发展，造成显示面板上MICROLED发光芯片数量庞大，又使得每个MICROLED芯片的尺寸和间距很小，增加了制作难度。另外，由于目前材料性能的制约，使得红光MICROLED在小到一定尺寸（数纳米及以下）时，其发光效率锐减，无法正常显示。
所以，目前的做法是：小屏面板使用的是蓝色MICROLED芯片发光，再利用QLED等光致发光的光转化材料将蓝色发光转为红色，绿色发光，以实现三基色显示。不过，由于专利壁垒，这种方法在其他厂商的应用受到限制。
发明的特点及原理
2021年已经授权的专利ＺＬ２０１７１０９６８１４１.６，其独立权利要求（权利要求1）早在2017年就提出了单块显示面板由多层混合基板叠放组成的思路，其所述每个显示面板可以由ＯＬＥＤ，ＱＬＥＤ及其他主动发光材料基板叠层组成。
1.本发明的结构对混合采用的其他主动发光材料提供了借鉴和启示
各个面板开发厂家对蓝色发光材料性能的改善能力不一样，蓝色发光基板就可以混合采用其他主动发光材料的基板。举例：有的厂家在红绿色OLED面板开发擅长，但是蓝色OLED开发不擅长。就可以购买其他厂家质量较好的蓝色QLED单色基板，和自己开发的红绿OLED单色基板叠合，做出性能互补的OLED/QLED三基色混合面板。又如:有的厂家在红黄，绿青QLED面板开发擅长，但是蓝紫QLED开发不擅长。就可以购买其他厂家质量较好的蓝紫OLED基板，和自己开发的红黄，绿青QLED基板叠合，做出性能互补的OLED/QLED六基色混合面板。降低研发生产成本。
本发明还可降低整个面板的维修成本 。受限于目前可选用的蓝色OLED、QLED器件材料的寿命，目前OLED、QLED面板一两年的屏幕使用寿命的确偏短（国内家庭电视机的平均更新周期在三、五年以上）。维修更换整个屏幕的成本过高，用户很难接受，一定程度上阻碍了OLED、QLED电视机的销售及普及。本发明由于使用多层基板上下叠放构成一个面板。比如面板采用三层基板时，红绿蓝三基色发光器件各自覆盖在一个基板上。在维修时，只需更换掉寿命短、易早期老化的覆盖某色发光器件的一个基板即可，大大降低更换三基色整个面板的成本。可以延长整个面板的使用寿命，符合绿色低碳环保的理念。厂家可以在保修范围里免费或优惠更换。本发明也利于打消用户对OLED、QLED电视机维修成本的担忧，促进OLED、QLED电视机的销量及降低售价。
在OLED或QLED蓝色发光材料发光效率和寿命的改进缓慢，未来的蓝色发光效率和寿命较好的主动发光材料所需研发周期可能较长的情况下。可以用技术成熟的旧技术：将蓝色发光效率和寿命很好的等离子显示基板作为蓝色发光基板，或将MICRO LED（缩小的LED）发光基板作为蓝色发光基板与现有技术（OLED与QLED）混合，则因为技术成熟，实现简单，以简单低成本的办法来解决技术难题远比以复杂高成本的办法来解决同样技术难题更好，就是所谓“多快好省”。在MICRO LED单层屏发光材料巨量转移工艺复杂，生产成本过高的情况下，多层混合显示面板则可以简化每层等离子或MICRO LED单色基板的生产工艺。降低其生产难度，使得生产效率更高，生产成本更低。而混合面板显示效果更好，混合面板寿命更长。易老化的蓝色材料层用长寿实用的其他主动发光材料：包括QLED, 等离子， micro led，红绿色层可以用oled或qled，四两拨千斤就可以使得国内企业短期内生产出画质优寿命高的混合多层显示面板，突破国外企业SONY 、三星、LG的单层OLED、QLED显示面板技术壁垒。
2. 本发明的结构使得制作工艺得以简化，面板生产更为容易
对于蒸镀法制作OLED面板：制作红、绿、蓝三个子像素的发光层时，要在不同的掩模板遮盖下蒸镀三次，形成三个基色的OLED发光层。由于要蒸镀三次，对不同掩模板的对位要求较高，工艺变得复杂，特别是大面板制作难度加大。
印刷法制作OLED面板或QLED面板的发光层时，可以用滚筒印刷或喷墨打印。对于一次印刷工艺：滚筒上或介质上要有三色墨水溶液同时压印到面板上；喷墨打印头要同时打印三色墨水溶液到面板上。对打印精度和墨水用量的控制工艺要求较高。对于三次印刷工艺：滚筒上或介质上有一色墨水溶液压印到面板上；喷墨打印头要打印一色墨水溶液到面板上。但是一个面板要制作红、绿、蓝三个子像素的发光层，滚筒要分别压印三次；喷墨打印头要分别打印三次，对印刷或打印精度的控制工艺要求也较高。
本发明对于蒸镀法制作OLED面板：本发明由于使用多层基板构成一个面板。比如面板采用三层基板时，每层基板（一种基色的发光层）只需要在掩模板遮盖下蒸镀一次，掩模板的对位要求工艺变得简单。
本发明印刷法制作OLED面板或QLED面板的发光层时，可以用滚筒印刷或喷墨打印。对于一次印刷工艺：本发明由于使用多层基板构成一个面板。比如面板采用三层基板时。滚筒上或介质上只要有单色墨水溶液压印到一个基板上；喷墨打印头只要打印单色墨水溶液到一个基板上。相对于同时印刷或打印三色墨水溶液，单色印刷打印降低了对打印精度和墨水用量的控制工艺要求。若仍用三个喷墨打印头同时打印三个位置的像素的话，则可提高单色打印速度。
对于三次印刷工艺：本发明由于使用多层基板构成一个面板。比如面板采用三层基板时。滚筒上或介质上只要有单色墨水溶液压印到一个基板上；喷墨打印头只要打印单色墨水溶液到一个基板上。制作三层基板的子像素发光层时，滚筒只要分别压印一次；喷墨打印头只要分别打印一次。相对于目前制作单层面板红、绿、蓝三个子像素的发光层时，滚筒要分别压印三次，喷墨打印头要分别打印三次的方法，本发明能降低对印刷或打印精度的控制工艺要求。
对于制作单层MICRO-LED面板，由于三基色MICRO-LED发光器件制作在一个面板上，三基色MICRO-LED材料巨量转移的工艺复杂，成本居高不下。对于制作单层等离子显示面板，由于三基色等离子发光器件制作在一个面板上，三基色等离子材料的工艺复杂，成本居高不下。本发明由于使用多层基板构成一个面板：蓝色发光层的发光器件选用MICRO LED时，单层MICRO-LED面板上只有蓝色单色发光材料，使得MICRO-LED转移工艺简化。蓝色发光层的发光器件选用等离子发光器件时，单层等离子面板上只有蓝色单色发光材料，使得等离子生产工艺简化。
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