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OLED顯示器發展動向
 

【作者: 高士】   2006年03月01日 星期三

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有機LED(以下簡稱為OLED)顯示器屬於主動發光元件,一般認為OLED的特性可望凌駕TFT-LCD與PDP,因此吸引日、台、韓等廠商相繼加入研發行列,目前OLED顯示器已經應用在MP3、行動電話等領域。


事實上OLED顯示器的材料與製作技術仍有諸多問題有待克服,因此相關業者積極開發LCD背光照明模組用OLED與照明用OLED相關技術,試圖藉此填補OLED顯示器應用空窗期,接著本文要介紹OLED的市場規模,同時探討OLED技術動向與應用趨勢。



《圖一 OLED市場動向預測》
《圖一 OLED市場動向預測》

市場規模

(圖一)是OLED市場動向預測,事實上2000年日本經濟部資料室並無OLED市場資料,不過10年內OLED的市場規模卻從2.5兆日圓一舉暴增至5.7兆日圓,因此造成圖一的業界預測值與FPD預測值出現明顯落差。


雖然2000~2001年之間陸續出現東北Pioneer、三洋SK Display、東芝松下Display,以及NEC與三星SDI合資企業,然而實際上2003年只有三洋電機能夠提供下游業者少量的數位相機用主動式OLED量產元件;NEC與三星SDI的合資企業則變成三星SDI的子公司;東北Pioneer搶先量產被動式OLED顯示器,不過主動式OLED顯示器至今尚未進入市場;東芝松下Display於2005年第一季推出低分子OLED顯示器,然而至今尚未接到下游廠商的訂單;SONY的PDA曾經採用Top Emitter Type主動式OLED顯示器,不過SONY今年開始已經正式停止PDA業務。造成上述現象可以歸納下列幾項原因:


  • ‧三洋電機頻繁展示主動式OLED顯示器,造成業界普遍認為OLED接近量產階段強烈印象;


  • ‧諾貝爾獎得主白川氏與SID學會陸續發表OLED與有機TFT技術,引發業界對OLED高度囑目;


  • ‧加入廠商遽增;


  • ‧OLED的壽命特性有待改善;


  • ‧塗佈製程的困難度超過預期;


  • ‧高分子OLED的材料特性有待改善;


  • ‧OLED顯示器尚未尋獲適當的用途。



《圖二 2004年各OLED廠商的市占率》
《圖二 2004年各OLED廠商的市占率》

在此同時,擁有龐大量產實力的TFT-LCD廠商,陸續推出65吋超大型TFTLCD與80吋以上超大型PDP的同時,不斷分食MP3等原本屬於OLED適用領域的大餅,因此造成東北Pioneer 2003年OLED的154億日圓業績,2004年減少39.6%只剩93.11日圓的規模。如(圖二)所示,2004年OLED的業績排名順位分別是:


‧韓國三星SDI→1.7952億美元;


‧台灣RiT Display→1.2億美元;


《圖三 2005年第1季OLED主要應用領域一覽》
《圖三 2005年第1季OLED主要應用領域一覽》

有關全球OLED廠商發展動向,以2004年1月Kyocera併購奇美光電旗下的IDTech(International Display Technology)最受囑目,Kyocera併購IDTech之後立刻成立Kyocera Display研究所正式跨足OLED事業,如(表一),事實上IDTech原本是日本IBM與奇美共同設立的合資企業,該公司擁有a-Si TFT低成本OLED製作技術,Kyocera計劃2006年第一季正式量產行動電話用全彩小型OLED面板,屆時營業額可望突破200億日圓,除此之外該公司預定延長OLED的使用壽命達3萬小時;此外ROHM已經在2004年12月備妥part color低分子OLED的量產架構;台灣AU Optronics與奇美Optronics、Toppoly Electronics等公司則正式進軍OLED領域;Pioneer與日本精機計劃擴大車用OLED顯示器的市場占有率(圖三)。


(表一) 全球主要OLED廠商一覽

國別

廠商

型式

技術來源

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

日本

東北Pioneer

被動

主動

(低分子)

柯達

Universal Display

半導體能源研究所

ELDis

三洋SK Display

主動

(低分子)

柯達

ULVAC

東芝松下Display

主動

 

SONY

主動

(低分子)

Universal Display

日立Display

主動

(低分子)

 

SEIKO EPSON

主動

(高分子)

Cambridge Display

日本精機

被動

 

TDK

 

被動

出光興產

半導體能源研究所

富士

被動

柯達

ROHM

被動

柯達

Kyocera

被動

ID Tech

DENSO

被動

 

豐田自動織機

被動

 

東北DEVICE

被動

 

台灣

RiTDisplay

被動

 

Univision

被動

 

Opto Tech

被動

 

Au Optronics

主動

 

Chi-Mei Optronics

主動

 

Toppoly Electronics

主動

 

中國

Varitonix

被動

 

Truly

被動

 

 

韓國

三星SDI

被動

主動

 

LG Philips

主動

 

三星電子

主動

 


可撓曲式顯示器的發展動向

繼TFT LCD之後次世代超薄型可撓曲顯示器的發展動向成為全球囑目的焦點,例如大日本印刷應用傳統Package用Barrier Film印刷加工技術,以Barrier Film取代傳統玻璃基板挾持OLED有效阻隔水蒸氣與氧氣侵入OLED,成功開發分層塗佈技術並完成全彩可撓曲OLED顯示器的製作,由於Film基板具備可大型化、輕巧可撓曲等革命性特徵,加上發光層的高分子OLED材料還可以利用油墨化與印刷加工技術分層塗佈製作,因此該公司推出全彩可撓曲OLED顯示器之後,立即受到相關業者高度肯定;凸版印刷則與英Cambridge Display Technology(以下簡稱為CDT)共同開發5英吋被動式矩陣驅動QVGA等級全彩高分子OLED顯示器,新開發的印刷技術具備極高的膜厚均勻性與pinhole less等特徵,該印刷技術除了可以製作RGB發光層之外,同時還可以支援大型基板與膜片(film)基板的製作,未來甚至可以支援Roll to Roll製程,初期試作面板的解析度為70ppi(360μm間距),凸版印刷計劃2007年以730×920mm玻璃基板試量產行動電話與30~40吋電視用OLED面板;2005年5月美國Universal Display正式啟用Universal Display與日本TOKKI、日立共同設計的multi chamber OLED蒸鍍設備,該OLED蒸鍍設備可以高精度搬運、操控(handling)可撓式塑膠基板、玻璃基板與非透明金屬foil基板,同時還可以製作各種金屬圖案。


《圖四 日本地區OLED照明市場預測》
《圖四 日本地區OLED照明市場預測》

OLED的照明應用

OLED具備輕巧可撓曲無水銀等特徵,因此適合當作照明光源使用,不過現階段尚未實用化,主要原因是傳統螢光燈的輝度大約是,發光效率則高達,光減半時間超過1萬小時,OLED若要獲得同等光束,以正方的OLED而言,它的輝度必需超過以上,此外目前OLED的發光效率只有,距離取代發光效率為的螢光燈還有待努力,因此OLED目前只能應用步道燈與間接照明等領域。


照明用OLED與一般OLED一樣,可分成使用燐光材料與螢光體兩種型式,使用燐光材料的OLED紅、綠光已經達到實用化水準,不過藍光的發光效率仍然偏低,實際上輝度時綠光燐光材料的發光效率為,04年藍光卻只有,05年NEDO高效率有機元件計劃小組發表的藍光燐光材料發光效率為,該元件具體結構首先在玻璃基板表面製作ITO(Indium Tin Oxidize)透明電極,接著依序堆疊經過化學doping的hole注入層、Aryl-Amine系wide gap hole輸送層、Quarter Phenylen系wide gap hole材料為host,使Indium錯體作5%doping的發光層、Star-Bursts wide gap hole電子輸送層,最後在蒸鍍氟化鋰與鋁兩層薄膜當作陰極,施加5V直流電壓時可以獲得左右的輝度,8V時輝度超過。


白光OLED大多採用2色與3色發光,其中松下電工的白光OLED,輝度時發光效率為,該公司預定將該白光OLED應用在LCD背光照明模組。根據日本經濟部與NEDO的統計資料顯示,日本地區OLED照明市場規模2010年大約是1300億日圓,2020年可望突破6000億日圓。


結語

以上介紹OLED的發展動向,事實上OLED實用化至今只有10年左右的光景,相較之下LCD從摸索到形成巨大產業規模,前後歷經30年以上的歲月,PDP則超過十幾年,由此可知OLED作為全新的顯示元件未來還有待業者諸多努力。


延 伸 閱 讀

經濟全球化,社會資訊化,生活現代化促使資訊技術一直呈蓬勃的發展態勢。資訊顯示在資訊技術中佔有重要地位,尤其在廣告、視頻通訊、電腦網路終端、資訊發佈等方面用途十分廣泛。相關介紹請見「 新穎平板顯示」一文。

VFD是用於小型顯示器(小於5吋的尺寸),提供其明亮的對比。VFD的優點包有較高的亮度,較寬的視角,較寬的操作溫度範圍,以及較低的成本 。你可在「VFD簡介及特性」一文中得到進一步的介紹。

在20世紀,圖像顯示器件中,陰極射線管(CRT)占了絕對統治地位,如電視機、顯示器等絕大多數都採用CRT。但是與此同時,平板顯示器也在飛速地發展著,特別是液晶顯示器的品質大幅度改善,價格又持續下降,不但在中小螢幕顯示中代替了CRT,而且也快速地進入了電腦顯示器領域。在「完全透視平板顯示器」一文為你做了相關的評析。

市場動態
平版顯示器分為主動發光顯示器與被動發光顯示器。前者指顯示媒質本身發光而提供可見輻射的顯示器件,它包括等離子顯示器(PDP)、真空螢光顯示器(VFD)、場發射顯示器(FED)等。相關介紹請見「平板顯示器技術的發展趨勢」一文。
本文回顧應用於各種平面顯示器的玻璃基板。首先從平面陰極射線管顯示器談起,依序介紹與陰極射線管關聯的真空螢光管(VFT)顯示器、場發射顯示器(FED)、電漿放電顯示器(PDD)和這些顯示器所需要的玻璃基板後,再探討固態電子平面顯示器。你可在「玻璃基板在各種平面顯示器中擔負的角色及其發展」一文中得到進一步的介紹。
微顯示(Microdisplay)技術的核心就是把顯示電視圖像或電腦圖像的全部圖元集成到一片積體電路上。從不同的角度出發可以對微顯示器給出好幾個不同的定義。在這?,我們根據微顯示器本身的尺寸,將微顯示器定義為對角線尺寸小於3英寸(7.62釐米)的平面顯示器。在「顯示技術的新亮點--微顯示器」一文為你做了相關的評析。
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