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OLED产品技术路线图国际研究（1）

LED之家于2009-01-06 20:58:57 http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=158

文章摘要：1、与其它平板显示器的比较优势有机电致发光的英文名称为Organic Electro luminescence，做成器件后在欧美称为有机发光二极管(Organic Light Emitting Display，OLED)，在日、韩被称为有机电致发光显示器（OELD）是...

1、与其它平板显示器的比较优势

有机电致发光的英文名称为Organic Electro luminescence，做成器件后在欧美称为有机发光二极管(Organic Light Emitting Display，OLED)，在日、韩被称为有机电致发光显示器（OELD）是一种在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致有机材料发光的显示器件。与其他平板显示器相比，OLED具有成本低、全固态、主动发光、亮度高、对比度高、视角宽、响应速度快、厚度薄、低电压直流驱动、功耗低、工作温度范围宽、可实现软屏显示等特点，被称为“梦幻显示器”。

图1、平板显示器性能对比图

资料来源：Universal Display

注：雷达图1中，每一个坐标代表一种性能指标。坐标上，越是远离雷达图的中心，表示性能越佳（并不是代表实际数值）。

首先，OLED视野角度宽、轻薄、便于携带。作为自发光器件，OLED的视角上下、左右一般可以达到160度以上，没有视角范围限制。因为OLED是薄膜层叠结构，包括封装在内总厚度仅为2毫米左右，因此可以说是世界上最轻便的显示器。

其次，它亮度高、对比度高、色彩丰富、响应速度快。与LCD相比，OLED的亮度和色彩具有明显的优势。OLED显示器件单个像素的响应速度在10微秒左右，而LCD显示器的响应速度通常是几千至几万微秒，两者相差悬殊。因此，OLED显示器更适合于显示各种活动图像，如用于便携电视和游戏机等领域。

更加独特的是，OLED产品可实现软屏。OLED的生产更近似于精细化工产品，因此可以在塑料、树脂等不同的材料上生产。如果将有机层蒸镀或涂布在塑料基衬上，就可以实现软屏。一旦该技术成熟并加以应用，将彻底改变目前很多电器的外观形态，使得令人神往的可折叠电视、电脑的制造成为可能。

OLED还有工作温度范围宽、低压驱动、工艺简单、成本低等优点。OLED的工作温度在-40℃～70℃之间，因此可以运用在很多具有特殊要求的工作场合。同时，OLED的驱动电压仅需2V～10V，而且安全、噪声低，容易实现低功率。与LCD工艺相比，其量产成本比LCD至少低20％。

在制造上，由于采用有机材料，可以通过有机合成方法获得，与无机材料相比较，不仅不耗费自然资源，而且还可以通过合成新的更好性能的有机材料，使OLED的性能不断地向前发展。

OLED技术发展至今仅二十多年，可以说还不成熟，其显示器件尚存在一些缺点，目前最突出的缺陷是其使用寿命较短，一般为5000小时左右。这样的使用寿命比较适合应用在像手机、MP3、数码相机、车载DVD等生命周期较短或不经常使用的显示设备上。但如果应用在电视机上却是不够的。电视机要求显示屏的寿命最少为1.5万小时，这使得OLED想全面取代LCD尚需要一段时间。

表1、OLED与其它平板、CRT显示器的性能对比

	CRT	PDP	TFT-LCD	OLED	FED	DLP	LCOS
视角	佳	佳	一般	佳	佳	差	差
亮度 cd/m²	约350	约350	约250	约200	约250	约250	约250
对比度	佳	佳	最佳	佳	佳	一般	一般
分辨率	一般	一般	佳	佳	一般	佳	佳
色饱和度	最佳	佳	一般	一般	佳	一般	一般
响应时间	1μs	1-20μs	25ms	≤10μs	≤10μs	佳	一般
驱动电压	1-30KV	120-300V AC	3-15V DC	3-9V DC	30-80V DC	≤12V	≤12V
电力消耗	一般	较大	较大	较小	较小	一般	一般
面板厚度	很大	约10mm	约8mm	约2mm	约10mm	较大	较大
重量	最大	一般	较小	最小	较小	一般	一般
使用温度	-20-70℃	-40-75℃	0-50℃	-40-80℃	-40-80℃	-40-80℃	0-50℃
目前屏幕大小	8-40 英寸	33-103 英寸	1-82 英寸	0.8-40 英寸	5-36 英寸	42-100 英寸	42-100 英寸
寿命	长	长	长，取决于光源	待提高	较长	长，取决于光源	长，取决于光源
价格	低	高	最高	一般	高	较高	较高

2、技术分类

OLED按发光材料可分两种：小分子OLED和高分子OLED（也可称为PLED），小分子OLED器件制备采用蒸镀工艺，PLED则采用旋转涂覆活喷涂印刷工艺；按驱动方式不同可分为被动矩阵驱动OLED（Passive Matrix OLED，PM OLED）及主动矩阵驱动OLED（Active Matrix OLED，AM OLED)。色彩上，OLED分为单色、区彩和全彩，并且随着技术的进步OLED的色彩也越来越丰富，目前已开发出1600万色产品；按基板材料，OLED的衬底材料可分为玻璃、塑料以及金属薄膜等，塑料和金属薄膜主要用于制造柔性OLED；按应用来分，OLED主要用于显示，随着白光OLED技术的突破，其应用范围也可以拓展到背光和照明上。

1、OLED两大技术阵营形成

材料是OLED技术发展的关键，根据使用有机功能材料的不同，OLED可以分为两种不同的技术类型：一是以有机染料和颜料等为发光材料的小分子基OLED（Small Molecular Organic Lisht Emitting Diode，简称SMOLED）；另一是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED（Polymer Organic Light Emitting Diode，简称PLED）。目前OLED以这两种材料为主要特征，分为两大技术阵营：

1）、小分子OLED阵营

美国Eastern Kodak公司是小分子OLED阵营的领导厂商，掌握了大部分OLED材料和器件设计的核心技术，拥有300多项专利，迄今为止有近20家公司得到了Eastern Kodak公司的专利授权，见表4。

从地域上看，Eastern Kodak公司的专利许可对象开始以日本厂商为主，之后Eastern Kodak公司逐步将其许可范围转向中国台湾省和香港的厂商，包括台湾的铼宝、东元激光、光磊、联宗光电以及香港的Truly International与精电国际等。Eastern Kodak公司并没有把欧洲和美国的厂商作为重点合作对象，直到2001年Eastern Kodak公司才首次将其专利授权给欧洲的厂商（英国Opsys Ltd．），而得到Eastern Kodak公司专利许可的美国公司也寥寥可数。这些得到Eastern Kodak公司OLED专利许可的亚洲厂商大多具有LCD产业背景，如三洋、三星等，因而在产品开发和市场渠道方面具有相当的优势。Eastern Kodak公司选择这些厂商作为专利许可对象，很好地促进了小分子OLED技术的商品化。

目前小分子OLED比高分子OLED的技术和工艺都更加成熟，并已进入市场化阶段。因而市场上的OLED绝大多数是小分子、中小尺寸的产品，主要用于MP3、手机、车载设备、仪器仪表上。

表4&&& 小分子OLED基础专利许可情况

序号	公司名称	国家	公司类型
1	Denso Corp.	日本	面板与器件制造商
2	eMagin Corp.	美国	面板与器件制造商
3	Lite Array Inc.	美国	面板与器件制造商
4	Lightronik Technology联宗光电	中国香港	面板与器件制造商
5	Nippon Seiki Co., Ltd精机	日本	面板与器件制造商
6	Opsys Ltd.	英国	面板与器件制造商
7	Opto Tech Corp.光磊科技	中国台湾	面板与器件制造商
8	OPTEX Corp.	日本	面板与器件制造商
9	Pioneer Electronics Corp.先锋	日本	面板与器件制造商
10	Ritek Corp.铼宝	中国台湾	面板与器件制造商
11	Rohm Ltd.罗姆	日本	面板与器件制造商
12	Samsung NEC Mobile Display Co.三星	韩国	面板与器件制造商
13	Sanyo Electric Co.,Ltd.三洋	日本	面板与器件制造商
14	TDK Corp.	日本	面板与器件制造商
15	东元激光	中国台湾	面板与器件制造商
16	Truly International	中国香港	面板与器件制造商
17	Varitronix International Ltd. 精电国际	中国香港	面板与器件制造商

2）、高分子OLED阵营

英国剑桥大学利用分子聚合物作为OLED发光材料开发出高分子OLED技术（POLED），由于颇具发展潜力，于1992年另成立CDT（Cambridge Display Technology）公司，高分子OLED的基础专利主要由该公司和DuPont公司所有。

由于小分子OLED技术已经占领了相当一部分市场，而CDT公司自身也缺乏配套资金、利用专利技术能力，为推动高分子OLED技术产业化的步伐，CDT公司始终以非常积极的态度进行专利许可。自从1996年首次将其专利授权给荷兰Philips公司以来，CDT公司先后在全球对Uniax、Philips、翰立光电等十余家厂商提供专利许可。表5是CDT公司所提供专利许可的厂商，从中显示出高分子阵营主要以欧美厂商为主，而高分子阵营拥有的日本及中国台湾厂商数量远少于小分子阵营。

值得注意的是，为了加速高分子OLED产品商业化生产的进程并降低制造成本，CDT公司在积极寻找合作伙伴的同时也注意到了挑选供应链上不同类型的厂商进行专利许可，从表5可以看出，其许可对象不仅包括OLED面板与器件制造商，还包括了一些OLED材料供应商，如美国的Dow Chemical以及日本的Sumitomo Chemical都是世界著名的化学材料公司，通过这种合作，CDT公司加强了与OLED供应链上游厂商的联系。推动了高分子OLED技术的发展，从而增强了高分子OLED在显示市场上的竞争能力。

表5 高分子OLED基础专利许可情况

序号	公司名称	国家	公司类型
1	Delta Electronics Inc.翰立光电	中国台湾	面板与器件制造商
2	Dupont Displays	美国	面板与器件制造商
3	Dai Noppon Printing	日本	面板与器件制造商
4	Eastgate Technology	新加坡	面板与器件制造商
5	Micromissive Display Ltd.	英国	面板与器件制造商
6	Osram Opto Semiconductor	德国	面板与器件制造商
7	Philips	荷兰	面板与器件制造商
8	Seiko-Epson精工爱普生	日本	面板与器件制造商
9	Bayer	德国	材料供应商
10	Covion	德国	材料供应商
11	Dow Chemical Company	美国	材料供应商
12	Sumitomo Chemical	日本	材料供应商

2、OLED产业现状及预测

图5、OLED面板市场销售&&& 单位：亿美元

资料来源：DisplaySearch，由上海科技情报所整理

根据市场调研机构DisplaySearch 2006年发表全球有机发光二极管（OLED）出货与预测统计报告（更新版），2005年全球OLED面板出货量达5580万片，产值则达4.86亿美元，较2004年分别增长72%和8%。值得注意的是2005年第四季，中国台湾厂商的OLED出货量占全球的41.7%，超越韩国的34.7%，与日本的22.1%，成为全球OLED面板最大的生产基地。

表6、OLED应用领域分布预测 (单位：百万美元)

应用	2005	2006	2007	2008	2009	2010
手机主屏	10.7	64.3	455.4	1580.9	2701.8	3189.1
手机副屏	245.6	230.5	224.7	216.4	211.2	206.8
MP3	155.5	182.1	299.5	357.1	350.1	459.8
汽车音响	58.7	61.2	71.1	82.5	96.4	104.4
数码相机	0.0	2.0	14.1	39.9	61.7	80.4
穿戴式	5.3	14.1	33.6	77.2	111.2	153.1
其他	10.2	-	-	-	-	-
总计	486.0	554.2	1,098.4	2,354.0	3,532.4	4,193.6
年增长率	8%	13%	98%	114%	50%	19%

注：2006-2010年数据为预测值。

从应用面来看，增长最快速的是MP3播放机应用市场，2004年MP3用OLED面板出货量为600万片，但2005年大幅增长四倍达到2900万片，而MP3播放机用OLED面板的产值也增加三倍到1.6亿美元。

从出货厂商来看，中国台湾的铼宝以25.9%市占率居冠，其次为韩国Samsung SDI 的25.8%，而中国台湾悠景、日本先锋与TDK则分别以13.3%、11.7%、6.2%的市占率紧接在后，总计前六大厂商市占率达83%。

从产量上看，全球已建成21条PLED生产线，台湾铼宝400*400（mm）月达产能30，000片，居业界首位。此外，有7条AM OLED生产线和40多条中试线。

从产品上看，OLED做的比较好的厂商有：先锋（AM+PM，全彩）、三星（PM，全彩40＂）、铼宝（PM单、多色，AM’2005下半年）、三洋柯达（AM）、友达（AM）。PLED做的比较好的厂商有：CDT（专利最多）、东芝松下（17＂16:9，喷墨）、飞利浦（中试线）、精工-EPSON（中试产品、喷墨）、OSRAM、翰立。目前OSRAM、翰立和飞利浦均有低档次的产品上市。

展望未来的OLED市场，DisplaySearch预估，2006年全球OLED出货量将可达8300万片，较2005年增长50%，而全球OLED产值则将增长14%，达到5.54亿美元。而2006年OLED市场的主要增长动能来自于被动矩阵式OLED，应用面增长动力则来自于MP3以及手机次面板。

随着越来越多的主动矩阵式OLED制造商如Samsung SDI、三星电子、三洋爱普生、日立，以及铼宝、统宝、友达、奇美等将在2006年逐渐量产，预计2007年主动矩阵式OLED增长可期，尤其体现在手机主屏上应用的激增。DisplaySearch预测，2007年全球OLED的市场规模将倍增至到11亿美元，其中主动矩阵式OLED面板出货比重将可达到30%。远期至2010年，OLED的市场规模更是达到42亿美元。

3、OLED产品技术的未来发展趋势

目前，国际上众多国家的研究机构和公司投入巨资自立于OLED的研发， OLED产品逐渐进入了实用化的阶段，并在小尺寸的应用（如手机外屏和MP3）上与LCD形成了有力的竞争。但OLED的技术优势远未体现出来，其产业化进程也远低于人们的预期。其原因主要是在该领域研究中许多关键问题尚未得到真正解决，主要在OLED的发光材料的优化、彩色化技术、制膜技术、高分辨显示技术、有源驱动技术、封装技术等方面存在应用的“瓶颈”。

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-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，最理想的OLED显示器应该是TFT OLED。并随着白光OLED技术的突破，OLED的的应用将不局限于显示领域，向着背光、照明等应用领域发展。