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显示照明跨领域革命 OLED优势完全燃烧
最具钱景的光电技术

【作者: 王岫晨】2019年12月13日 星期五

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OLED(Organic Light Emitting Diode)是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下,通过载流子注入和复合导致发光的现象。OLED依照发光层材料的不同,分为小分子发光二极管(organic light emittingdiode;OLED)和高分子发光二极管(polymer light emitting diode;PLED)两种。


最具钱景的显示技术

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、易於实现软性显示和3D显示等诸多优点,可??成为近几年最具『钱景』的新型显示技术。同时,由於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。



图一 : OLED具有自发光、结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗及可实现软性显示等优点。
图一 : OLED具有自发光、结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗及可实现软性显示等优点。

OLED(有机发光显示器)是继CRT、LCD、LED 及PDP(电浆显示器)之後的新一代平板显示技术,具有显着的新兴产业特徵。OLED是利用有机半导体材料在电场作用下发光的显示技术,是一种新型的纯固体显示技术(CRT和PDP电浆显示器都属於真空技术,LCD液晶则属於液态技术),兼具CRT和LCD两种显示技术的优势,具有自发光(无需背光源)、结构简单、超轻薄、响应速度快、宽视角、低功耗及可实现软性显示等优点。


OLED被视为是可超越LCD之平面显示技术。其特性集轻薄短小、精致灵敏、色彩鲜艳、省电等特性於一身,在不久的将来,跟纸张一样厚度的电视萤幕,卷轴式电子书刊(e-paper)等将不再是梦想。现在也有业者已经推出可折叠的手机,采用的正是OLED显示技术。


OLED作为未来最重要的平面显示技术之一,在照明领域和背景光源显示有着巨大的发展潜力和应用前景,成为当今研究的热门领域。OLED产业也吸引着全世界的目光,极具发展潜力。目前包括欧洲、美国与日本等国家,都已有厂商投入大量资金研发OLED照明技术。全球如韩国、日本政府纷纷推出相关政策来协助推动OLED技术和产业的发展。


加速研发知识产权

全球OLED材料主要掌握在日本、美国以及一些韩国厂商的手中。目前,小分子发光材料以日系厂商为主要供应者(源自美国柯达分子的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等。



图二 : Samsung公布首款15.6寸4K OLED面板
图二 : Samsung公布首款15.6寸4K OLED面板

而依据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SONY、三洋、TDK、eMagin、先锋、三星、LG、??宝、悠景、宏景、NEC等厂商。至於高分子OLED则包括爱普生、DuPont、东芝等厂商。


全球OLED重点设备制造商,主要有日本Tokki、Ulvac、Evatech公司、Anelva Technix、Shimadzu、Seiko Epson、Toppan Printing、大日本印刷(DNP);韩国包括ANS、DOV、Viatron科技、STI公司、周星工程、McScience、Sunic system;另外还有美国的Rolltronics、Integral Vision、MicroFab,以及德国Aixtron AG、Mbraun,与荷兰OTBv等厂商。


至於中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,这也为中国国内企业跨入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。


由於中国OLED材料的研发和生产脱节,导致研发机构虽有很多,但是OLED材料的生产厂商却极少,更缺少OLED材料的下游厂商,材料评估和产业化有明显障碍。与欧美日相比,中国OLED材料方面拥有的知识产权还是较少,需要加快研发进程。


中韩均为国家重点支持产业

OLED照明市场将有六种主要应用,包括车用照明、显示器背光、装饰/普通照明、医疗保健与工业、号志与广告等市场。与传统LCD相比较,OLED具有抗冲击性能好、工作电流电压小、寿命长、高效率等工作特点,符合超薄、低成本、环保节能等硬体的要求,在制造制程简单、材料消耗少的基础上,易进行大规模的生产。近年来,OLED技术及产业的快速发展已引起相关国家的高度重视,包括韩国与中国等,都已将OLED技术列为国家重点支持的产业。


中国市场是目前全球最大的OLED应用市场,其中45%以上的IT产品与显示元件有关。中国内地的手机产量占全球产量的50%以上。此外,未来大尺寸显示器也将逐步量产,AMOLED面板在NB、上网设备、显示器以及电视领域的应用也将逐步增加。


目前中国国内面板厂商如北京京东方科技(BOE)、香港信利光电(Truly Optoelectronics)、山东天一光电科技,以及许多其他公司,都在计划运行AMOLED的实验生产线。从总体上看,中国正处於OLED产业发展的关键时期,目前已经具备了一定的技术研发及产业配套能力,而多条AMOLED生产线也已进入建设的关键时期。


OLED照明欧美厂商专利领先

整体来看,OLED照明的优势在於具备高发光效率,适用於大面积面光源、切换速度快、而且针对不同地区的用户,能调整其颜色符合各种色温需求。其次,OLED照明可以做到材质柔软、易於裁切、造型轻薄,及低驱动电压等特性,相当符合当前流行的绿色环保要求。


在固体照明领域,更新一代的照明技术OLED已经飞快地发展起来。OLED作为平面光源,无论是在结构上还是在光源质量、产品特色等方面,都具有传统LED照明无法比拟的优势。OLED照明的价格虽然比较高昂,但是却能透过後期不断改进的使用寿命和效率得到平衡。且由於其薄平面和柔软的特性,可以考虑往高阶消费领域和建筑市场发展,与LED照明在使用上互补,共同成为未来的绿色照明光源。



图三 : 工研院展示以OLED光源发出柔软的光亮,配合规格及模组化系统所开发出的广视角照明,照明视觉效果隹。
图三 : 工研院展示以OLED光源发出柔软的光亮,配合规格及模组化系统所开发出的广视角照明,照明视觉效果隹。

2020年OLED照明全球销售额将达24亿美元,到2025年预计将达55亿美元。在全球能源资源相当有限,和保护环境发展可持续能源的需求日益成长的双重背景下,固态照明将引发一场划时代的照明革命,可??成为继白炽灯和日光灯之後,进入千家万户的新一代光源。


就目前而言,OLED照明技术在研发层面已经可以比得上成熟的LED照明,随着研究的不断深入,OLED照明的效率、寿命以及亮度等性能都将进一步提高,必将更快地进入照明市场。综上所述,欧美厂商在OLED照明方面的专利和创意等方面具备了巨大优势,其他亚洲国家若想突围,则必须要打破密布的专利大墙,快速提升各方面的创新能力。


结语

近期以来,受到需求不振以及面板产能过剩的冲击,大尺寸面板市场正在经历一波不小的低潮。韩系面板厂陆续弃守TFT-LCD TV面板市场,转往更高阶的OLED TV与QD-OLED TV发展;台系面板厂则持续往更高阶的产品市场移动,两个区域的厂商都试图减缓中国面板厂在规模与价格上的竞争压力。


而中国面板厂在持续扩大产能下,预期将会逐渐取得TFT-LCD市场的主导权。小尺寸市场中,AMOLED机种透过屏下指纹辨识方案的搭载提升产品价值,确立在高阶旗舰市场的地位,挤压了部分的LTPS机种往中阶市场移动。


就市场来看,中国已经成为全球OLED最大的应用市场,主要包括了手机、行动显示设备及其他消费电子产品的产量,都超过全球产量的一半以上。



图四 : 「OLED车用先进环保车灯」省去导光板,组合简单,不但轻量化,且轻薄短小、防炫光,可节省尾灯的尺寸厚度。
图四 : 「OLED车用先进环保车灯」省去导光板,组合简单,不但轻量化,且轻薄短小、防炫光,可节省尾灯的尺寸厚度。

未来几年,OLED技术将持续蓬勃发展,尤其在有机发光材料、有机材料镀膜、电路驱动方式与封装等技术上都有很好进展。虽然目前OLED最大量产玻璃基板完5.5代,而5.5代以上的量产成本结构尚不明确,但随着AMOLED技术的逐渐成熟稳定,不久的未来AMOLED面板制造商也将开始导入量产於大尺寸应用上。


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