新型顯示器件發(fā)展迅速,是繼電子管、半導體集成電路后,形成的又一個規(guī)模龐大的電子器件產業(yè),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(yè)的產品占到信息產業(yè)總產值的 30% 以上,成為電子信息產業(yè)的基礎支撐產業(yè)之一,其發(fā)展快慢、技術水平高低,直接影響整個電子信息制造業(yè)的發(fā)展。
顯示技術的不斷進步帶動了顯示產業(yè)跨越式的發(fā)展,顯示器市場更加強調輕薄、高畫質、人性化等功能。從傳統(tǒng)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(yè)的規(guī)模日漸壯大。 OLED 技術的飛速發(fā)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(fā)展的較早,因而技術也較為成熟。高分子器件( PLED )的發(fā)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(xiàn)高分辨率全彩色顯示、低電壓直流驅動、低功耗、發(fā)光效率比高、溫度特性寬、耐惡劣環(huán)境能力好等優(yōu)點,而且成本低,制造工藝簡單,所以非常適用于手機、 PDA 、數(shù)碼相機、 DVD 、 GPRS 等小尺寸顯示,其產業(yè)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(fā)光效率已經超過 16 lm/w ;而磷光小分子器件的發(fā)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(fā)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(fā)光顯示技術基本達到了實際應用的要求,特別是在發(fā)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(yōu)勢還沒有發(fā)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(fā)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(fā)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(tǒng)計數(shù)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(yè)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(fā)及產業(yè)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(fā)上都投下不少心力。歐美地區(qū)也有眾多公司投入研發(fā),如: CDT 、 Kodak 、 DuPont 、 UDC 、 eMagin 、 Philips 等,韓國已有三星、 LG 、現(xiàn)代等 10 余家企業(yè)宣布涉足 OLED 產業(yè),臺灣地區(qū)也有來寶、東源激光、友達、勝園等 14 家廠商投入到 OLED 產業(yè)。
近幾年 OLED 發(fā)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(fā)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(fā)出 40 英寸有機電致發(fā)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(fā), 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(fā)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(fā)及性能研究方面開展了深入系統(tǒng)的研究工作,在新型電致發(fā)光配合物材料方面取得了一些有創(chuàng)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(guī)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(yè)化發(fā)展規(guī)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(guī)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(shù)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(fā)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(yè)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(fā)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(tài)磷光材料的性能研究,維信諾和清華大學聯(lián)合開發(fā)的紅光材料獲得很高的發(fā)光亮度;
在 OLED 的彩色化方面,我國也已經開發(fā)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(yè)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(xù)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(xiàn)在已經發(fā)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(fā)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(xiàn)為:有機發(fā)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(fā)光材料;磷光材料的紅綠藍三色實用化材料還沒有開發(fā)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(yè)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(fā)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(fā)方面難度較大,同時也缺乏生產管理人才,這是我國 OLED 產業(yè)化建設的弱點?傊覈 OLED 上下游產業(yè)鏈尚不完備, OLED 高素質的技術和管理人才緊缺,政府和企業(yè)對 OLED 的資金投入不夠等都制約了我國產業(yè)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(fā)展有很大差距;這些環(huán)節(jié)上存在的不足都一定程度地制約了我國有機發(fā)光顯示技術的發(fā)展。
2006 年,大屏幕顯示器件市場將繼續(xù)擴大,競爭將繼續(xù)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(yè)需要抓住機遇,增強自主開發(fā)能力,加速 OLED 本土制造和大規(guī)模生產,完善 OLED 產業(yè)鏈。