未來新星 淺談 OLED 顯示技術(shù)

OLED 前景正受到世界各國(guó)普遍關(guān)注

    新型顯示器件發(fā)展迅速，是繼電子管、半導(dǎo)體集成電路后，形成的又一個(gè)規(guī)模龐大的電子器件產(chǎn)業(yè)，其應(yīng)用范圍涵蓋彩電、計(jì)算機(jī)、計(jì)算器、游戲機(jī)、 PDA 、手機(jī)及室外大屏幕顯示等方面。新型顯示技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的產(chǎn)品占到信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的 30% 以上，成為電子信息產(chǎn)業(yè)的基礎(chǔ)支撐產(chǎn)業(yè)之一，其發(fā)展快慢、技術(shù)水平高低，直接影響整個(gè)電子信息制造業(yè)的發(fā)展。

　　 顯示技術(shù)的不斷進(jìn)步帶動(dòng)了顯示產(chǎn)業(yè)跨越式的發(fā)展，顯示器市場(chǎng)更加強(qiáng)調(diào)輕薄、高畫質(zhì)、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(chǎn)業(yè)的規(guī)模日漸壯大。 OLED 技術(shù)的飛速發(fā)展已經(jīng)動(dòng)搖了 LCD 與 PDP 的霸主地位，成為未來顯示領(lǐng)域極具競(jìng)爭(zhēng)力的新星。

　　 OLED 顯示技術(shù)是一門相當(dāng)年輕的顯示技術(shù)，依其所使用的有機(jī)半導(dǎo)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(shù)發(fā)展的較早，因而技術(shù)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(chǎn)成本，但目前該技術(shù)遠(yuǎn)未成熟。

　　 由于 OLED 具有高亮度、寬視角、響應(yīng)速度快、易于實(shí)現(xiàn)高分辨率全彩色顯示、低電壓直流驅(qū)動(dòng)、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(diǎn)，而且成本低，制造工藝簡(jiǎn)單，所以非常適用于手機(jī)、 PDA 、數(shù)碼相機(jī)、 DVD 、 GPRS 等小尺寸顯示，其產(chǎn)業(yè)前景正受到世界各國(guó)的普遍關(guān)注。 OLED 顯示技術(shù)在過去 10 多年的時(shí)間里取得了巨大的進(jìn)展。目前熒光小分子器件發(fā)光效率已經(jīng)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(qū)動(dòng)的全彩色器件也已經(jīng)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(zhǎng)時(shí)間。有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)基本達(dá)到了實(shí)際應(yīng)用的要求，特別是在發(fā)光效率方面， OLED 遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于 PDP 的水平。

　　 目前，OLED 技術(shù)能夠滿足實(shí)用化的要求，但技術(shù)的優(yōu)勢(shì)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(chǎn)工藝等方面都還有改進(jìn)的余地。從長(zhǎng)遠(yuǎn)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(jìn)行發(fā)展，最理想的顯示器應(yīng)該是 TFT-AM-OLED。

全球 OLED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速

　　 隨著 OLED 顯示屏越來越多地用于替代手機(jī)中的 LCD 顯示屏， 2003 年全球 OLED 的顯示屏面板市場(chǎng)的銷售收入達(dá)到 2.51 億美元，而到 2004 年全球 OLED 顯示屏面板市場(chǎng)的銷售收入就突破了 4.08 億美元，同比增長(zhǎng)了 63%。 iSuppli 預(yù)測(cè)，全球 OLED 顯示屏面板市場(chǎng) 2005 年的銷售收入將達(dá)到 6.15 億美元，比 2004 年增長(zhǎng) 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(chǎng)排名第一位，占市場(chǎng)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(chǎng)的銷售收入有 89% 來自于手機(jī)市場(chǎng)。在未來 10 年內(nèi)，手機(jī)將一直是 OLED 顯示屏的最大的應(yīng)用市場(chǎng)。

　 根據(jù) Display Search 最新的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)， 2005 年第三季全球 OLED 出貨量為 1670 萬片，產(chǎn)值達(dá)到 1.309 億美元，較去年同期增長(zhǎng) 144%。預(yù)測(cè)到 2008 年，全球 OLED 產(chǎn)業(yè)有望快速增長(zhǎng)到 22 億美元以上。

　 目前全球已經(jīng)量產(chǎn)的 OLED 生產(chǎn)線至少有多條，中試線也有幾十條之多。國(guó)際上從事 OLED 研究開發(fā)及產(chǎn)業(yè)化的公司有一百家以上，其中一部分公司已開始進(jìn)行批量生產(chǎn)。日本廠商在 OLED 的技術(shù)上起步較早，以東北先鋒為首， TDK 、三洋電機(jī)、索尼、精工 - 愛普生、 NEC 等大廠在 OLED 技術(shù)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(guó)已有三星、 LG 、現(xiàn)代等 10 余家企業(yè)宣布涉足 OLED 產(chǎn)業(yè)，臺(tái)灣地區(qū)也有來寶、東源激光、友達(dá)、勝園等 14 家廠商投入到 OLED 產(chǎn)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(jī)發(fā)光顯示屏， 2002 年東芝研制成功 17 英寸 TFT OLED 樣機(jī)， 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(jī)電致發(fā)光顯示器面板。

我國(guó) OLED 產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

    2003 年，國(guó)內(nèi)信利半導(dǎo)體引進(jìn)了一條小批量 OLED 生產(chǎn)線，目前正在進(jìn)行產(chǎn)品及市場(chǎng)方面的開發(fā)， 2005 年 10 月份投產(chǎn)，主要生產(chǎn)無源 OLED。
　　 清華大學(xué)于 1996 年成立 OLED 項(xiàng)目組從事 OLED 技術(shù)研究，建成了中國(guó)大陸第一個(gè) OLED 中試線。上海廣電從事多年 OLED 技術(shù)研究，在 2005 年一季度建成中試線，進(jìn)行小批量生產(chǎn)。上海大學(xué)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(xué)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(xué)和北京維信諾公司在昆山建立了我國(guó)內(nèi)地首條 OLED 大規(guī)模生產(chǎn)線，投資金額預(yù)計(jì)達(dá) 7.5 億元人民幣。清華大學(xué)和維信諾的 OLED 產(chǎn)業(yè)化發(fā)展規(guī)劃包括兩個(gè)階段：第一階段建設(shè)兩條中小尺寸 OLED 生產(chǎn)線， 2005 ～ 2006 年建設(shè)第一條 OLED 大規(guī)模生產(chǎn)線， 2008 年前后再建設(shè)第二條生產(chǎn)線，產(chǎn)品主要用于手機(jī)、 MP3 播放器、車載顯示器和數(shù)碼相機(jī)上，兩條生產(chǎn)線產(chǎn)能開辟后，年產(chǎn)中小尺寸 OLED 器件將達(dá) 2000 萬件左右，年產(chǎn)值約為 12 億元人民幣。第二階段將根據(jù)市場(chǎng)和技術(shù)發(fā)展情況，在 2008 年后投資建設(shè) 1 條大尺寸 OLED 生產(chǎn)線，產(chǎn)品拓展至 10 英寸以上的全彩顯示器。

核心技術(shù)已經(jīng)有所突破
　　 目前我國(guó) OLED 的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化整體水平與國(guó)外仍有兩年左右的差距，但是在部分核心技術(shù)上已經(jīng)具有國(guó)際先進(jìn)水平，并取得了一定的研究成果。
　　 在器件結(jié)構(gòu)方面，我國(guó)開發(fā)的單層結(jié)構(gòu)器件減少了材料、設(shè)備和工藝過程，降低了成本；
　　 在材料方面，吉林大學(xué)開展了三線態(tài)磷光材料的性能研究，維信諾和清華大學(xué)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(guó)也已經(jīng)開發(fā)出 26 萬色全彩 OLED 樣品，已經(jīng)追上世界水平。

與國(guó)際水平的差距

　　 盡管取得了很大進(jìn)展，但與國(guó)際水平相比，我國(guó)在 OLED 的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化方面仍然存在一定差距：
在知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面
　　 低分子 OLED 材料和結(jié)構(gòu)的基本專利主要掌握在美國(guó)柯達(dá)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(jié)構(gòu)的基本專利主要掌握在英國(guó) CDT 公司和美國(guó) DuPont 等公司手中。在有源驅(qū)動(dòng)方面，日本的三洋、 Sharp 、 SEL 、 Eldis 韓國(guó)的三星、 LG 、臺(tái)灣的工研院都掌握一定量的核心專利。我國(guó)清華大學(xué)和維信諾已申請(qǐng)了 42 項(xiàng)國(guó)內(nèi)外 OLED 專利，吉林大學(xué)和長(zhǎng)春光機(jī)所各申請(qǐng)了 10 項(xiàng)。這些專利涉及 OLED 材料、器件結(jié)構(gòu)、工藝技術(shù)以及驅(qū)動(dòng)技術(shù)等。國(guó)際上， OLED 專利持有者在 80 年代末的不超過 5 家，現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)展到了 200 多家，核心技術(shù)的不斷突破，使得各專利持有者的互補(bǔ)性越來越強(qiáng)，沒有一家公司能夠僅憑自身的專利技術(shù)就能生產(chǎn)出最先進(jìn)的產(chǎn)品，知識(shí)產(chǎn)權(quán)方面的合作不可避免。
在技術(shù)方面
　　 同國(guó)際前沿有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)比較，我國(guó)還存在明顯的一些技術(shù)差距。突出表現(xiàn)為：有機(jī)發(fā)光紅綠藍(lán)三色材料解決方案不完善，無法提供具備實(shí)用性的藍(lán)光發(fā)光材料；磷光材料的紅綠藍(lán)三色實(shí)用化材料還沒有開發(fā)成功。
在生產(chǎn)設(shè)備方面
　　 我國(guó)沒有 OLED 生產(chǎn)設(shè)備的制造廠商，關(guān)鍵設(shè)備在日本、韓國(guó)、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(chǎn)方面
　　 由于我國(guó) TFT 技術(shù)發(fā)展滯后，面板的制備技術(shù)薄弱，生產(chǎn)管理經(jīng)驗(yàn)積累不足，因此在有源 OLED 的生產(chǎn)工藝開發(fā)方面難度較大，同時(shí)也缺乏生產(chǎn)管理人才，這是我國(guó) OLED 產(chǎn)業(yè)化建設(shè)的弱點(diǎn)�？傊�我國(guó) OLED 上下游產(chǎn)業(yè)鏈尚不完備， OLED 高素質(zhì)的技術(shù)和管理人才緊缺，政府和企業(yè)對(duì) OLED 的資金投入不夠等都制約了我國(guó)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)展。
在驅(qū)動(dòng) IC 方面
　　 全球已經(jīng)有多家公司在從事 OLED 驅(qū)動(dòng) IC 的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，而我國(guó)只能從國(guó)外引進(jìn)驅(qū)動(dòng) IC ；在大尺寸和彩屏技術(shù)上由于設(shè)備條件相對(duì)落后，資金投入相對(duì)缺乏，目前與國(guó)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(guó)有機(jī)發(fā)光顯示技術(shù)的發(fā)展。
　　 2006 年，大屏幕顯示器件市場(chǎng)將繼續(xù)擴(kuò)大，競(jìng)爭(zhēng)將繼續(xù)升溫，隨著在材料研究、工藝技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備、成本控制、半導(dǎo)體技術(shù)和市場(chǎng)應(yīng)用等方面的不斷進(jìn)步，今后 3-5 年將是 OLED 技術(shù)走向成熟并迎來市場(chǎng)高速增長(zhǎng)的階段。我國(guó) OLED 企業(yè)需要抓住機(jī)遇，增強(qiáng)自主開發(fā)能力，加速 OLED 本土制造和大規(guī)模生產(chǎn)，完善 OLED 產(chǎn)業(yè)鏈。