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OLED产品技术路线图国际研究(2)

LED之家  于2009-01-06 20:58:57  http://www.ledjia.com/ledhangye/viewarticle.php?id=159

文章摘要:1)、发光材料OLED发光材料主要有小分子发光材料和高分子发光材料,小分子发光材料可以分为荧光材料、磷光材料。目前美国柯达、UDC和日本的出光兴产等公司在小分子材料方面有出色的表现。CDT、日本住友化学、NHK...

1)、发光材料
OLED发光材料主要有小分子发光材料和高分子发光材料,小分子发光材料可以分为荧光材料、磷光材料。目前美国柯达、UDC和日本的出光兴产等公司在小分子材料方面有出色的表现。CDT、日本住友化学、NHK、DOW、COVION等公司在高分子发光材料方面比较出色。
OLED发光材料未来开发方向是,高效率化(提高发光效率)、改善荧光材料、引入磷光材料。磷光材料(三线态材料)充分利用了激发三线态的能量,可以明显提高器件的外量子效率,是一类比较看好的发光材料。
2)、彩色化实现
彩色技术的突破是OLED发展的关键。OLED的彩色化方案主要有“RGB三色发光法”、以蓝光材料为基础的“色变换法”和以白光发光层搭配彩色滤光片的“白光法”等。目前主要采用三色发光法和白光加滤光片法。
3)、柔软显示
OLED柔软显示器(又称为可卷曲显示器)是显示技术领域的最热趋势之一,OLED以其独有的特性为这个目标的实现带来了极大希望。要实现柔软显示需要解决的主要问题是电极层以及有机层的附着性能、基板的气密性和封装技术。近来,OLED柔软显示器引起全球的高度关注。
随着OLED技术的进步,全球许多研发机构和企业加大了对OLED柔软显示器的研发,但目前世界只有美国的UDC、日本的东北先锋等为数不多的研发机构或公司推出了柔软OLED样品,我国维信诺公司于2003年11月23日推出国内首款单色点阵柔软OLED显示屏。
4)、大尺寸面板制作
大尺寸技术被认为是OLED能否用于电视机的关键技术,是全球研究开发的又一热点。制约其发展的关键技术是驱动IC和面板制备技术。目前还没有很适合大尺寸OLED驱动的IC,而且大尺寸面板成品率低,生产工艺不成熟,仍处于研发阶段,预计2008年才能够达到实用化水平。
5)、驱动IC开发
集成电路(IC)是OLED器件的重要组成部分,一般占器件成本的20%-30%。国内还没有能设计OLED专用IC的公司,国际上实力比较强的是美国的Clair公司和我国香港的Solomon公司,我国台湾和韩国也有很多公司在从事OLED专用IC的设计工作。
IC作为OLED器件的上游原材料,其发展是与器件的发展相一致的。目前情况看,OLED控制IC与LCD的控制IC比较相似,不存在技术难度;单色、多色驱动IC已经比较成熟,但款式有限,一般只有通用的几款;彩色驱动IC难度较大,仍需要改进。
6)、AMOLED技术
AMOLED采用的基板业界有三个方向,一个是对传统的a-Si TFT进行改进,二是开发载流子迁移率高的LTPS TFT技术,三是开发OTFT。
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。
图6、OLED产品发展趋势
资料来源:Universal Display
1)、发光材料
OLED发光材料主要有小分子发光材料和高分子发光材料,小分子发光材料可以分为荧光材料、磷光材料。目前美国柯达、UDC和日本的出光兴产等公司在小分子材料方面有出色的表现。CDT、日本住友化学、NHK、DOW、COVION等公司在高分子发光材料方面比较出色。
OLED发光材料未来开发方向是,高效率化(提高发光效率)、改善荧光材料、引入磷光材料。磷光材料(三线态材料)充分利用了激发三线态的能量,可以明显提高器件的外量子效率,是一类比较看好的发光材料。
2)、彩色化实现
彩色技术的突破是OLED发展的关键。OLED的彩色化方案主要有“RGB三色发光法”、以蓝光材料为基础的“色变换法”和以白光发光层搭配彩色滤光片的“白光法”等。目前主要采用三色发光法和白光加滤光片法。
3)、柔软显示
OLED柔软显示器(又称为可卷曲显示器)是显示技术领域的最热趋势之一,OLED以其独有的特性为这个目标的实现带来了极大希望。要实现柔软显示需要解决的主要问题是电极层以及有机层的附着性能、基板的气密性和封装技术。近来,OLED柔软显示器引起全球的高度关注。
随着OLED技术的进步,全球许多研发机构和企业加大了对OLED柔软显示器的研发,但目前世界只有美国的UDC、日本的东北先锋等为数不多的研发机构或公司推出了柔软OLED样品,我国维信诺公司于2003年11月23日推出国内首款单色点阵柔软OLED显示屏。
4)、大尺寸面板制作
大尺寸技术被认为是OLED能否用于电视机的关键技术,是全球研究开发的又一热点。制约其发展的关键技术是驱动IC和面板制备技术。目前还没有很适合大尺寸OLED驱动的IC,而且大尺寸面板成品率低,生产工艺不成熟,仍处于研发阶段,预计2008年才能够达到实用化水平。
5)、驱动IC开发
集成电路(IC)是OLED器件的重要组成部分,一般占器件成本的20%-30%。国内还没有能设计OLED专用IC的公司,国际上实力比较强的是美国的Clair公司和我国香港的Solomon公司,我国台湾和韩国也有很多公司在从事OLED专用IC的设计工作。
IC作为OLED器件的上游原材料,其发展是与器件的发展相一致的。目前情况看,OLED控制IC与LCD的控制IC比较相似,不存在技术难度;单色、多色驱动IC已经比较成熟,但款式有限,一般只有通用的几款;彩色驱动IC难度较大,仍需要改进。
6)、AMOLED技术
AMOLED采用的基板业界有三个方向,一个是对传统的a-Si TFT进行改进,二是开发载流子迁移率高的LTPS TFT技术,三是开发OTFT。

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