摘要:文章对显示技术的发展和OLED产业链作了简要介绍,并着重对OLED显示和照明两大产业的现状、市场前景、技术发展进行了详细的综述。此外,对当前我国OLED产业存在的问题和OLED未来的发展趋势进行了总结和展望,同时提出了我国OLED产业发展的建议。
关键词:OLED;发展现状;趋势展望;显示;照明
中图分类号:TN312+.8文献标识码:B
The Development Status & Trend of Global OLED Industry
ZHANG Jun-jie, YANG Zhu
(State Key Laboratory of Optical Communication Technologies and Networks
Wuhan Research Institute of Posts and Telecommunications, Wuhan Hubei 430074, China)
Abstract:The development of display technology and OLED industry chain were briefly introduced. The status, market prospects and technological development of the OLED display and lighting industries were described in detail. Moreover, the current problems of China"s OLED industry and OLED"s future development trend were summarized and predicted. Finally the suggestions for the development of china"s OLED industry were proposed.
Keywords:OLED; development status; development trend; display; lighting
引 言
OLED具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作范围宽、易于实现柔性显示和3D显示等诸多优点,将成为未来20年最具“钱景”的新型显示技术。同时,由于OLED具有可大面积成膜、功耗低以及其它优良特性,因此还是一种理想的平面光源,在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。
1OLED概述
1.1显示技术发展
进入21世纪,人们需要性能更好、更能符合未来生活需求的新一代平板显示器,以迎接所谓的“4C”,即计算机(computer)、通信(communication)、消费电子(consumer electronics)、汽车电子(car electronics)以及“3G”时代。尤其未来的趋势是要在轻巧的柔性体上输送大量的信息和影像,而现今的平板显示器显然已不符合需求[1]。
显示技术在经历了CRT、LCD、PDP技术之后,正向大面积、超薄、低成本、柔性等方面发展。OLED因自身多项优点,符合未来平板显示技术的发展方向。显示技术发展历程如图1所示。因此,有专家称二十一世纪最有“钱景”的产业,就是拥有“梦幻显示器”之称的“OLED”。
1.2 OLED产业链构成
根据OLED的技术原理和制备工艺,通常把OLED产业链划分为四个主要部分:设备供应、材料供应、驱动模块开发与供应、面板和器件供应以及下游用户,如图2所示。
全球OLED主要设备生产厂商有Tokki、ULVAC、Aixtron、Litrex、OTB、MicroFab、Doo San、Seiko Epson、Sunic等,表1所示为量产级和研发/试生产级OLED蒸镀设备供应商情况。目前国内只有少数厂家进行OLED生产设备的研发,广东省和东莞市财政共出资3亿元支持东莞宏威数码机械有限公司和广东有机发光显示(OLED)产业技术研究院,形成产、学、研一体的开展OLED关键材料、设备技术项目攻关机构和建设“OLED显示屏示范生产线”,国内第一条自主开发的OLED 370mm × 470mm量产生产线有望在宏威落成。
iSuppli指出,日本的设备供应商利用自己在半导体和LCD制造方面的实力,在OLED制造设备市场取得了早期领先地位。Tokki Corp.和Ulvac Inc.在销售生产级(production-scale)OLED沉积设备的供应商排名中名列前茅。
OLED发光材料通常分为三类:小分子材料、高分子材料和稀土类发光材料。
目前,小分子发光材料以日系厂商为主要供应者(源自美国柯达分子OLED技术,包括出光兴产、新日铁化学、东洋油墨、Toray等,共约占80%的市场份额);欧美厂商则以高分子(PLED)材料的开发居多,主要有Covion(已被美商Merck收购)、英国CDT、美国杜邦及日本住友化学。如表2所示。
我国在有机发光材料的合成方面,已经掌握了部分关键技术并已开始小批量生产,为国内企业进入OLED产业提供了重要基础与保障。如清华大学、吉林大学、华南理工大学、南京邮电大学以及西安瑞联、吉林奥来德等。
2OLED显示产业分析
2.1显示产业现状
依据OLED发光材料的不同,全球OLED面板制造商可以分为两个阵营:小分子OLED,以柯达为代表,还有索尼、三洋、TDK、eMagin、先锋、三星、LG、铼宝、悠景、宏景、NEC等公司;高分子OLED则包括爱普生、DuPont、东芝等公司。
由于小分子材料发展比较快,全球量产的OLED显示面板主要是以小分子材料为主。随着AM-OLED技术的发展,2007年韩国三星SDI投入5亿美元用于在2007年建立起四代线玻璃基板尺寸(730mm×920mm)的AMOLED量产线,与此同时,LG电子也宣布了四代线的AMOLED量产计划。2009年下半年,LG发布了15in EL9500 OLED TV,售价约2,500美元/台,并将于2010年5月在欧洲市场销售。全球OLED量产线建设情况如表3所示。
中国大陆参与OLED面板研发和制造的科研机构和企业约有20多家,包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、东南大学、南京邮电大学、合肥工业大学、长春光机所、中科院化学所、北京维信诺、昆山维信诺、信利半导体、广东宏威数码、上海广电电子集团、京东方等。全球主要OLED厂商动态如表4所示。
2.2显示产业市场分析
据DisplaySearch的报告显示,在2009年一季度有源矩阵AM-OLED收入首次超过PM-OLED,如图3所示。由于各大手机生产商大量使用AM-OLED作为手机主显示屏,如诺基亚、三星和索尼爱立信在2009年上半年大力推广AM-OLED手机。在2009年已经有超过10个型号的手机使用AM-OLED显示屏。报告还预测,到2016年OLED显示产业市场规模将达到62亿美元,其中手机主显示屏将是主要应用,市场规模约30亿美元,OLED TV将是第二大应用,预计将达到20亿美元[3]。
韩国OLED产业研究公司OLEDNet发布报告称,SMD将在2010年生产5.0in和7.0in的AM- OLED面板。LG显示器(LGD)将在2010年生产2.7in和4.3in AM-OLED面板用于数码相机和便携电视,还将生产3.0in WQVGA AM-OLED和3.5in WVGA AM-OLED面板用于手机。日本东芝、松下和日立将于2011年推出20~40in的OLED电视面板[4]。
预计AM-OLED行业2010年移动设备用中小型AM-OLED面板将量产。2010年三星将有能力生产46in以上的OLED面板。
2.3显示产业技术分析
OLED显示器件的制备工艺包括:ITO玻璃清洗→光刻→再清洗→前处理→真空蒸镀有机层→真空蒸镀背电极→真空蒸镀保护层→封装→切割→测试→模块组装→产品检验和老化实验及QC抽检等十几道工序,如图4所示。
当前AM-OLED所采用的TFT技术主要有表5所示几种技术。
目前AM-OLED所需的TFT技术还不成熟,目前国际上几大厂家所使用的TFT技术,几乎都是自已根据LCD的TFT技术自主研发的。因为技术不成熟,导致产品的良率低,成本较高,因此在价格方面,目前暂无法与TFT-LCD形成有效竞争。
3OLED照明产业分析
3.1照明产业现状
目前白光OLED已达到50 lm/W,是普通照明灯光的2倍多,寿命已达到10万小时。而实验室研发的白光发光效率达到120 lm/W,已接近美国能源部对照明材料要求的150 lm/W[5]。三菱重工业、罗姆、凸版印刷及三井物产合资成立的Lumiotec、松下电工以及柯尼卡美能达等公司计划2009～2011年开始供应样品。另据Lumiotec官方最新信息,Lumiotec于2010年2月15日开始在其网站上受理OLED照明面板样品供货事宜,2010年7月将以年4万片的规模开始生产,2013年将开始商业规模的量产供货。
2008年4月,德国欧司朗(OSRAM)公司发布全球第一款OLED灯,同时宣布将放弃OLED显示研发,专注于OLED照明方面,计划在2011~2012年实现商品化;美国通用电器(GE)希望2010年推出OLED照明产品;荷兰飞利浦(Philips)已推出OLED Lighting Kits的样品,期望2009年实现商业化;英国PolPhotonix正在建设一条OLED lighting产品线,目标市场是汽车和建筑照明,预期3年内实现盈利。预计2010~2012年,高分子OLED照明产品将在欧洲实现商品化。
维信诺(Visionox)公司与清华大学合作,采用低成本荧光材料制备的白光OLED器件,在1,000cd/m2初始亮度下,寿命超过100,000小时。
3.2 照明市场分析
研究机构NanoMarkets发布最新报告预测,OLED照明市场规模可望在2016年成长到97亿美元,其中普通OLED照明市场将达到34亿美元,OLED背光市场将达到21亿美元。NanoMarkets还指出,美国能源部预期OLED照明将比原先预期的2014年提早两年,在2012年即达到150 lm/W的效率[6]。
3.3照明技术分析
一般来说,有两大类技术可得到白光OLED:第一类被称之为下转换(down conversion),通过蓝光或紫外光激发光子,每个受激发的单元发出不同的光,混合之后得到白光;第二类被称为色彩混合,这类技术是指通过混合两种互补颜色的光(橘黄+蓝光)或者三原色(红+绿+蓝)来得到白光。各种OLED照明技术对比如表6所示。
欧美和日本在白光OLED研究上处于领先地位。目前白光OLED已达到50 lm/W,是普通照明灯光的2倍多,寿命已达到10万小时。而实验室研发的白光发光效率达到120 lm/W,已接近美国能源部对照明材料要求的150 lm/W。我国白光OLED的研究仍以高校和科研院所为主,技术水平同国外仍有一定差距。清华大学、华南理工大学、中科院长春应用化学所等,在白光OLED技术方面进行技术研究。
4存在的问题及发展趋势
4.1存在的问题
OLED产业存在的主要问题:第一是关键材料不配套,基本依赖进口;第二是高质量、低成本的生产技术还需要进一步开发,大尺寸OLED技术开发和产业化上与国外差距很大;第三是产业配套政策需进一步加强[7]。
4.2 发展趋势
未来OLED产品和技术将向着小尺寸—中尺寸—大尺寸—超大尺寸、单色—多色—全彩色、无源驱动—有源驱动、硬屏—软屏(柔性显示)、高分辨率、透明显示及低成本制作的方向发展,在应用上从显示领域逐步向背光和照明领域拓展。
5 结论及建议
国际上OLED的开发相当热门,当前OLED的研究重点主要集中在大尺寸、柔性及透明技术方面。随着OLED技术的不断成熟,OLED将在显示和照明两大领域逐步成为TFT-LCD和LED的有力竞争对手。
综观全球OLED产业发展态势,当前我国政府还应该加大OLED产业的支持力度,重点加强有机发光材料、装备及面板制备工艺等环节核心技术研发和自主创新,积极参与全球OLED标准的制定,从而为我国在OLED这一新型技术领域抢占一席之地。
参考文献
[1] 陈金鑫,黄孝文. OLED有机电致发光材料与器件[M]. 北京:清华大学出版社, 2007. 1. 7.242.255.
[2] 杨剑. 第三代平板显示新贵OLED产业解读[J]. 电子与电脑,2007年 第05期.
[3] OLED Displays Find Success in Mobile Phones with Q2’09 Revenue at $192M, Up 22% Y/Y[OL]. /cps/rde/xchg/displaysearch/ hs.xsl/090928_oled_displays_find_success_mobile_ ph- ones_with_q2_09_revenue_192m.asp. 2009.9.
[4] An Outlook on 2010!!(Application Reviews)[OL]. /focus/focus_board/focus_list.asp. 2010.3.
[5] Solid-State Lighting Research and Development[R] .U.S. Department of Energy, 2008. 3.
[6] NanoMarkets Publishes New Report on OLED Lighting Markets, Predicts $9.7 Billion ($US) Opportunity in 2016[OL]. .cn。
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