全球OLED产业发展现状及趋势

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。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。1、OLED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(consumerelectronics)、汽车电子(carelectronics)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。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”。图1显示技术发展历程1.2OLED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。图2OLED产业链全球OLED主要设备生产厂商有Tokki、ULVAC、Aixtron、Litrex、OTB、MicroFab、DooSan、SeikoEpson、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OLED370mm×470mm量产生产线有望在宏威落成。表1量产级和研发/试生产级OLED蒸镀设备供应商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。TokkiCorp.和UlvacInc.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。表2OLED材料提供商2、OLED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15inEL9500OLEDTV，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。表3全球主要OLED量产线建设情况（点击图片查看原图）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。表4全球主要OLED厂商动态（点击图片查看原图）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，OLEDTV将是第二大应用，预计将达到20亿美元[3]。图3OLED显示市场规模预测（数据来源：DisplaySearch第三季度OLED出货量和预测报告2009.09）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AMOLED面板。LG显示器(LGD)将在2010年生产2.7in和4.3inAM-OLED面板用于数码相机和便携电视，还将生产3.0inWQVGAAM-OLED和3.5inWVGAAM-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。图4OLED显示器件制备工艺流程当前AM-OLED所采用的TFT技术主要有表5所示几种技术。表5主流AM-OLEDTFT技术比较（点击图片查看原图）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。3、OLED照明产业分析3.1照明产业现状目前白光OLED已达到50lm/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120lm/W，已接近美国能源部对照明材料要求的150lm/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OLEDLightingKits的样品，期望2009年实现商业化；英国PolPhotonix正在建设一条OLEDlighting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150lm/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（downconversion），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。表6OLED照明技术对比表（点击图片查看原图）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50lm/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120lm/W，已接近美国能源部对照明材料要求的150lm/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。作者简介：张军杰（1977－），男，湖北武汉人，硕士，工程师，现任光纤通信技术和网络国家重点实验室（筹）武汉邮电科学研究院项目经理，主要从事新技术、新业务研究工作。