OLED行业专利分析

OLED行业专利分析摘要：有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode,OLED)不需背光源、省电、亮度更高、成本更低的特点,使其得到了国内外众多企业的广泛关注。本报告主要针对OLED市场现状与专利状况进行探讨,并通过专利引证分析找出该领域内的重要专利。关键词：有机发光二极管;OLED;专利分析PatentAnalysisofOLEDIndustryYANGFei,LIANGHai-long(MinistryofIndustryandInformationTechnologySoftwareandIntegratedCircuitPromotionCenter,Beijing100038,China)Abstract:OLED,translatedasOrganicLightEmittingDiode,donotneedbacklight,andhavelowpowerconsumption,higherbrightnessandlowercost.Ithasbeenwidespreadconcerninmanyenterprisesathomeandabroad.ThispapaermainlyinvestigatethemarketsituationandpatentstatusofOLED,andthroughpatentcitationanalysistoidentifyingtheimportantpatentsinthisfield.Keywords:OrganicLightEmittingDiode;OLED;PatentAnalysis1引言有机发光二极管(OrganicLightEmittingDiode,OLED)不需背光源、省电、亮度更高、成本更低的特点,使其得到了国内外众多企业的广泛关注。自2003年开始,陆续有厂家把OLED技术应用在数码相机、手机、MP3等数字产品的显示屏幕上,从此OLED显示器的制造和生产呈现出如火如荼、方兴未艾之势。随着OLED技术难点不断被攻克,成本和价格也逐年下降,市场需求也随之迅速升温,应用OLED的终端产品也越来越多,可以预见,OLED必将成为继LCD之后的最火的显示屏。本文首先对OLED技术进行了简单介绍,接着从技术分类、专利分析出发对国际市场、发展现状、发展趋势、我国OLED市场及产业发展现状及未来趋势进行总结和分析,其中对国内重点OLED厂商进行了较为详尽的介绍。2OLED技术分析2.1有机电致发光器件的基本结构如图1所示,OLED的基本结构是将层状的有机材料夹于以透明的铟锡氧化物(IndiumTinOxide,ITO)为阳极(Anode)和以金属为阴极(Cathode)的两层电极之间;有机材料薄膜包括空穴传输层(HoleTransportingLayer,HTL)、发光层(EmissionLayer,EML)、与电子传输层(ElectronTransportingLayer,ETL)。2.2有机电致发光的基本原理有机电致发光就是指有机材料在电流或电场的激发作用下发光的现象。整个发光过程可以很简单地用三个步骤说明。如图1(右)所示:第一个步骤,当施加一正向外加偏压,空穴和电子克服界面势垒后,由阳极和阴极注入,分别进入空穴传输层的HOMO能级(类似于半导体中所谓的价带)和电子传输层的LUMO能级(类似于半导体中所谓的导带);第二步骤是电荷在外部电场的驱动下,传递至发光层,使得界面会有电荷的累积;第三步骤,当电子、空穴在有发光特性的有机物质内复合,形成处于激发态的激子,此激子在一般的环境中是不稳定的,能量将以光或热的形式释放出来而回到稳定的基态。2.4有机电致发光的发展历史有机电致发光的历史比无机材料电致发光(LED)要晚。1936年,Destriau将有机荧光化合物分散在聚合物中制成薄膜,得到最早的电致发光器件。20世纪50年代人们就开始用有机材料制作电致发光器件的探索,A.Bernanose等人在蒽单芯片的两侧加上400V的直流电压观测到发光现象,由于单晶厚10mm～20mm,所以驱动电压较高。1963年M.Pope等人也获得了蒽单晶的电致发光。1987年Kodak公司的邓青云首次研制出具有实用价值的低驱动电压(10V,1000cd/m2)OLED器件(Alq3作为发光层)。1990年,英国剑桥大学的Burroughes及其合作者研究成功第一个高分子有机电致发光器件(PLED)(PPV作为发光层),更为有机电致发光显示器件实用化进一步奠定了基础。1998年Forrest课题组采用掺杂重金属化合物的方法获得了电致磷光,及利用了激发态的三线态激子使电致发光的内量子效率得到很大提高。目前,全球已经有100多家的研究单位和企业投入到OLED的研发和生产中,包括目前市场上的显示巨头,如三星、LG、飞利浦、索尼等公司。整体上讲,OLED的产业化目前已经开始,其中单色、多色和彩色器件已经达到批量生产水平,大尺寸全彩色器件量产仍存在困难。2.3有机电致发光的分类根据所使用有机电致发光材料的不同,人们有时将利用有机小分子材料作为发光材料制成的器件称为有机电致发光器件,简称OLED;而将利用高分子材料作为电致发光材料制成的器件称为高分子电致发光器件,简称PLED。但通常将两者笼统的称为有机电致发光器件。小分子OLED和高分子OLED的差异主要表现在器件的制备工艺不同:小分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。另外,就其驱动方式分类,又可分为被动式矩阵(PassiveMatrix,PM)与主动式矩阵(ActiveMatrix,AM)两种。3OLED产业及市场分析3.1OLED市场现状根据DisplaySearch发表的季度OLED显示面板最近出货调查显示,全球OLED出货金额在2009年第三季破纪录高达2亿5千2百万美元,较上一季成长31%;另外,出货量达到2千170万片,较上一季成长19%(如图2)。尽管经济不佳对产业产生一定的影响,然而由于智能手机(SmartPhones)出货增长,使得对AMOLED面板需求提高;同时三星电信持续积极地推广、宣传采用AMOLED面板手机的好处,也增加了消费者的接受度。在AMOLED供货商中,SMD为主要领导厂商,无论是出货量或出货金额均遥遥领先其它厂商;2009年第三季SMD更以73%市场占有率(以出货金额计算)称霸市场;而RiTdisplay(铼宝科技)以12%市占率位居第二,如图3所示。另LGDisplay也宣布15寸AMOLEDTV在2009年第三季进入量产阶段。相较于AMOLED无论出货量与出货金额成长的情况,PMOLED在2008到2009年间并没有成长,主要是因为翻盖手机与使用PMOLED的高阶智能型手机的市场转换并不成功。尽管如此,PMOLED在车载方面需求因为MercedesBenz与Lexus的使用而有所增加;以第三季出货情况来看,PMOLED在车载应用领域的出货量达42万7千片,较上一季成长19%,并较去年同期成长22%。(主要数据来源:DisplaySearch)3.2全球OLED产业分布目前,OLED面板的生产厂商主要集中于日本、韩国、中国台湾这三个地区。随着三星SDI推出全球首款主动有机电激发光二极管(AMOLED)面板,以及Sony推出11英寸AMOLEDTV后,日本、韩国、中国台湾等厂商在OLED的市场竞争实力越来越强,同时也在AMOLED方面取得了更好的竞争地位。此外,包括LGDisplay、奇晶、TMD及三星电子等厂商,也都加快了AMOLED技术开发的脚步。OLED产业已形成了一定的规模,今后5年～10年将会是发展的关键时期。虽然OLED技术起源于欧美,但因为成本和产业链的关系,最终实现大规模产业化的国家和地区却集中在东亚,主要是日本、韩国、中国大陆和中国台湾。3.3中国OLED产业发展概况OLED产业发展受到了中国政府的高度关注,在工业和信息化部支持下,中国内地的OLED研发取得了突破性进展。2008年10月,由清华大学组建的维信诺公司在昆山成功建成中国内地第一条OLED大规模生产线,实现了小尺寸OLED显示屏的量产。截止到2008年年底,中国内地主要有昆山维信诺、汕尾信利、四川虹视等企业从事小尺寸OLED生产。而中国第一个AMOLED产业化项目已于2008年11月7日在广东佛山南海正式启动。该项目首期投资5亿港元,建设多条AMOLED显示屏生产线,计划年产5000万块2英寸全彩OLED显示屏。该项目二、三期将逐步增资,建设第五代生产线,生产26英寸以下的中尺寸全彩AMOLED显示屏;未来还将建设第八代TFT-AMOLED显示屏生产线,可制造大中尺寸的AMOLED电视机。该项目计划2009年9月调试,第一条生产15英寸OLED显示屏的生产线投产。除此之外,彩虹位于佛山顺德的2.5代AMOLED生产线,有望在2010年第四季投产,成为国内最先投产AMOLED的生产线。中国已有维信诺、信利、彩虹、长虹、中显科技、东莞宏威投身到OLED产业,总投资额超过30亿元人民币。核心专利少、技术欠缺、产业链缺失及设备自制化程度低等,都是摆在中国OLED产业面前的拦路虎。处于相对落后的不利形势下,政府于内与外,都将扮演推进国内OLED产业前进极为重要的角色。由于中国在CRT和LCD的发展早期没有能够及时进入,使其缺乏核心技术和竞争能力,中国因此只能依靠低廉劳力及强大的代工等方式参与产业链上利润较低的组装及测试。而OLED的出现,为中国显示产业提供了一个难得的发展机遇。同时,中国目前是全球最大的OLED应用市场,其中45%以上的IT产品与显示器件有关;中国内地的手机产量占全球产量的50%以上;中国内地的MP3/MP4产量占全球产量的90%以上;而其他消费电子产品的产量占全球产量的一半以上。随着OLED面板成本的进一步下降和产能的进一步提升,未来在其他消费电子产品的应用水平也会有所提升。因此,中国发展OLED产业潜力巨大。目前中国还没有形成完整的OLED产业链。概括地看,中国OLED产业链主要具有以下特征:(1)产业链不完善,上游产品竞争力不强。在中国,已进入和即将进入OLED领域的企业众多,但主要集中在产业链下游面板制造环节,上游设备和原材料环节薄弱。大多数中国OLED厂商还处于初级阶段,大规模生产还远没实现。中国OLED企业所需要的制造设备和原材料较多依赖从日本和韩国进口。(2)中国定位于加工制造环节的趋势初步明朗。中国劳动力成本低,市场前景巨大,技术发展相对落后,使得中国参与OLED产业国际分工时只能集中在劳动力密集的生产制造环节。(3)缺乏综合配套能力较强的领导型企业。韩国三星是目前全球OLED行业出货量最大的企业,支撑其全球地位的不仅有其强大的在显示领域的研发实力,还有下游手机、MP3、高端电视等产品的巨大需求。在中国OLED行业中,目前还没有规模大、产品全、协同效应高的企业。4OLED技术专利分析4.1OLED专利现状简介按照所采用的有机发光材料的不同,OLED可区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(SmallMolecularOrganicLightEmittingDiode,SMOLED),厂商以日、韩和中国台湾地区为主。这些亚洲厂商的一个优势和特点是大都具有LCD产业背景,如三星、三洋、索尼等,在产品开发和市场渠道方面具有相当的优势。●一是以共轭高分子为发光材料的高分子基OLED(PolymerOrganicLightEmittingDiode,PLED)。主要以欧美企业为主,包括飞利浦、杜邦(DuPont)、DowChemicals和西门子等大公司。在专利方面,小分子OLED材料和结构的基本专利主要掌握在美国柯达公司以及日本出光兴产等公司手里;高分子PLED材料和结构的基本专利主要掌握在英国CDT公司和美国杜邦等公司手中;在有源(主动式)驱动方面,日本的三洋、Sharp、SEL、Eldis,韩国的三星