新型顯示器件發展迅速,是繼電子管、半導體集成電路后,形成的又一個規模龐大的電子器件產業,其應用范圍涵蓋彩電、計算機、計算器、游戲機、 PDA 、手機及室外大屏幕顯示等方面。新型顯示技術及相關產業的產品占到信息產業總產值的 30% 以上,成為電子信息產業的基礎支撐產業之一,其發展快慢、技術水平高低,直接影響整個電子信息制造業的發展。
顯示技術的不斷進步帶動了顯示產業跨越式的發展,顯示器市場更加強調輕薄、高畫質、人性化等功能。從傳統的黑白、彩色、超平、純平 CRT 顯示器,到如今大放異彩的 LCD、PDP 平面顯示器,顯示產業的規模日漸壯大。 OLED 技術的飛速發展已經動搖了 LCD 與 PDP 的霸主地位,成為未來顯示領域極具競爭力的新星。
OLED 顯示技術是一門相當年輕的顯示技術,依其所使用的有機半導體材料大致可分為小分子器件和高分子器件( PLED )兩種。小分子 OLED 技術發展的較早,因而技術也較為成熟。高分子器件( PLED )的發展始于 1990 年,由于聚合物可以采用旋涂、噴墨印刷等方法制備薄膜,從而有可能大大地降低器件生產成本,但目前該技術遠未成熟。
由于 OLED 具有高亮度、寬視角、響應速度快、易于實現高分辨率全彩色顯示、低電壓直流驅動、低功耗、發光效率比高、溫度特性寬、耐惡劣環境能力好等優點,而且成本低,制造工藝簡單,所以非常適用于手機、 PDA 、數碼相機、 DVD 、 GPRS 等小尺寸顯示,其產業前景正受到世界各國的普遍關注。 OLED 顯示技術在過去 10 多年的時間里取得了巨大的進展。目前熒光小分子器件發光效率已經超過 16 lm/w ;而磷光小分子器件的發光效率則已接近 30 lm/w。;能夠推出全彩色 OLED 的公司和研究單位越來越多,采用低溫多晶硅 TFT 驅動的全彩色器件也已經被開發了出來;白光 OLED 得到了廣泛的重視,已制成的白光器件可以在 100cd/m2 亮度下保持較長時間。有機發光顯示技術基本達到了實際應用的要求,特別是在發光效率方面, OLED 遠遠高于 PDP 的水平。
目前,OLED 技術能夠滿足實用化的要求,但技術的優勢還沒有發揮出來,在材料、彩色化、大尺寸、柔軟顯示 IC 、封裝和生產工藝等方面都還有改進的余地。從長遠來看, OLED 未來的發展將沿著小尺寸、中尺寸、大尺寸、超大尺寸,單色、多色、彩色,無源、有源硬屏、軟屏的方向進行發展,最理想的顯示器應該是 TFT-AM-OLED。
隨著 OLED 顯示屏越來越多地用于替代手機中的 LCD 顯示屏, 2003 年全球 OLED 的顯示屏面板市場的銷售收入達到 2.51 億美元,而到 2004 年全球 OLED 顯示屏面板市場的銷售收入就突破了 4.08 億美元,同比增長了 63%。 iSuppli 預測,全球 OLED 顯示屏面板市場 2005 年的銷售收入將達到 6.15 億美元,比 2004 年增長 50.7%。
2004 年全球 OLED 顯示屏面板的銷售量為 3100 萬塊,幾乎比 2003 年的 1680 萬塊的銷售量增加了一倍。
2004 年,三星 SDI 在全球 OLED 顯示屏面板市場排名第一位,占市場份額的 44%,超過了日本的先鋒公司。
2004 年,全球 OLED 顯示屏面板市場的銷售收入有 89% 來自于手機市場。在未來 10 年內,手機將一直是 OLED 顯示屏的最大的應用市場。
根據 Display Search 最新的統計數據, 2005 年第三季全球 OLED 出貨量為 1670 萬片,產值達到 1.309 億美元,較去年同期增長 144%。預測到 2008 年,全球 OLED 產業有望快速增長到 22 億美元以上。
目前全球已經量產的 OLED 生產線至少有多條,中試線也有幾十條之多。國際上從事 OLED 研究開發及產業化的公司有一百家以上,其中一部分公司已開始進行批量生產。日本廠商在 OLED 的技術上起步較早,以東北先鋒為首, TDK 、三洋電機、索尼、精工 - 愛普生、 NEC 等大廠在 OLED 技術的開發上都投下不少心力。歐美地區也有眾多公司投入研發,如: CDT 、 Kodak 、 DuPont 、 UDC 、 eMagin 、 Philips 等,韓國已有三星、 LG 、現代等 10 余家企業宣布涉足 OLED 產業,臺灣地區也有來寶、東源激光、友達、勝園等 14 家廠商投入到 OLED 產業。
近幾年 OLED 發展很快, 2001 年索尼和三星分別研制成功 13 和 15.1 英寸有源有機發光顯示屏, 2002 年東芝研制成功 17 英寸 TFT OLED 樣機, 2003 年索尼推出了 24 英寸 TFT OLED 樣品, 2004 年精工愛普生開發出 40 英寸有機電致發光顯示器面板。
2003 年,國內信利半導體引進了一條小批量 OLED 生產線,目前正在進行產品及市場方面的開發, 2005 年 10 月份投產,主要生產無源 OLED。
清華大學于 1996 年成立 OLED 項目組從事 OLED 技術研究,建成了中國大陸第一個 OLED 中試線。上海廣電從事多年 OLED 技術研究,在 2005 年一季度建成中試線,進行小批量生產。上海大學于 1990 年開始 OLED 研究工作,研制出白色發光器件和綠色矩陣顯示器件。吉林大學從 1994 年開始在新型 OLED 材料開發及性能研究方面開展了深入系統的研究工作,在新型電致發光配合物材料方面取得了一些有創新性的成果。
2005 年 11 月 6 日,清華大學和北京維信諾公司在昆山建立了我國內地首條 OLED 大規模生產線,投資金額預計達 7.5 億元人民幣。清華大學和維信諾的 OLED 產業化發展規劃包括兩個階段:第一階段建設兩條中小尺寸 OLED 生產線, 2005 ~ 2006 年建設第一條 OLED 大規模生產線, 2008 年前后再建設第二條生產線,產品主要用于手機、 MP3 播放器、車載顯示器和數碼相機上,兩條生產線產能開辟后,年產中小尺寸 OLED 器件將達 2000 萬件左右,年產值約為 12 億元人民幣。第二階段將根據市場和技術發展情況,在 2008 年后投資建設 1 條大尺寸 OLED 生產線,產品拓展至 10 英寸以上的全彩顯示器。
核心技術已經有所突破
目前我國 OLED 的技術和產業化整體水平與國外仍有兩年左右的差距,但是在部分核心技術上已經具有國際先進水平,并取得了一定的研究成果。
在器件結構方面,我國開發的單層結構器件減少了材料、設備和工藝過程,降低了成本;
在材料方面,吉林大學開展了三線態磷光材料的性能研究,維信諾和清華大學聯合開發的紅光材料獲得很高的發光亮度;
在 OLED 的彩色化方面,我國也已經開發出 26 萬色全彩 OLED 樣品,已經追上世界水平。
盡管取得了很大進展,但與國際水平相比,我國在 OLED 的技術和產業化方面仍然存在一定差距:
在知識產權方面
低分子 OLED 材料和結構的基本專利主要掌握在美國柯達公司手里,有些專利將要過期,但其一系列后續專利,仍然形成了比較完整的專利體系。高分子 PLED 材料和結構的基本專利主要掌握在英國 CDT 公司和美國 DuPont 等公司手中。在有源驅動方面,日本的三洋、 Sharp 、 SEL 、 Eldis 韓國的三星、 LG 、臺灣的工研院都掌握一定量的核心專利。我國清華大學和維信諾已申請了 42 項國內外 OLED 專利,吉林大學和長春光機所各申請了 10 項。這些專利涉及 OLED 材料、器件結構、工藝技術以及驅動技術等。國際上, OLED 專利持有者在 80 年代末的不超過 5 家,現在已經發展到了 200 多家,核心技術的不斷突破,使得各專利持有者的互補性越來越強,沒有一家公司能夠僅憑自身的專利技術就能生產出最先進的產品,知識產權方面的合作不可避免。
在技術方面
同國際前沿有機發光顯示技術比較,我國還存在明顯的一些技術差距。突出表現為:有機發光紅綠藍三色材料解決方案不完善,無法提供具備實用性的藍光發光材料;磷光材料的紅綠藍三色實用化材料還沒有開發成功。
在生產設備方面
我國沒有 OLED 生產設備的制造廠商,關鍵設備在日本、韓國、歐洲企業手中。除此之外 ITO 玻璃、光刻膠等原材料,也都存在類似的問題。
在生產方面
由于我國 TFT 技術發展滯后,面板的制備技術薄弱,生產管理經驗積累不足,因此在有源 OLED 的生產工藝開發方面難度較大,同時也缺乏生產管理人才,這是我國 OLED 產業化建設的弱點。總之我國 OLED 上下游產業鏈尚不完備, OLED 高素質的技術和管理人才緊缺,政府和企業對 OLED 的資金投入不夠等都制約了我國產業化的進展。
在驅動 IC 方面
全球已經有多家公司在從事 OLED 驅動 IC 的設計和生產,而我國只能從國外引進驅動 IC ;在大尺寸和彩屏技術上由于設備條件相對落后,資金投入相對缺乏,目前與國外發展有很大差距;這些環節上存在的不足都一定程度地制約了我國有機發光顯示技術的發展。
2006 年,大屏幕顯示器件市場將繼續擴大,競爭將繼續升溫,隨著在材料研究、工藝技術、生產設備、成本控制、半導體技術和市場應用等方面的不斷進步,今后 3-5 年將是 OLED 技術走向成熟并迎來市場高速增長的階段。我國 OLED 企業需要抓住機遇,增強自主開發能力,加速 OLED 本土制造和大規模生產,完善 OLED 產業鏈。