2011年中国大陆把OLED产业纳入了国家“十二五”计划中。根据《规划》,新型显示器件领域中的发展重点包括液晶显示器件、等离子显示器件、有机发光显示器件等方面。针对有机发光显示器件,《规划》提出将“推进中小尺寸OLED的技术开发和产业化应用,研究大尺寸OLED相关技术和工艺集成。”中国OLED技术经过10余年的研究和发展,已经取得了一系列重大技术成果,并成功实现了产业化——国内维信诺、上海天马、京东方、彩虹、虹视等企业都在大力推进OLED特别是AMOLED的发展进程。
LED电视、智能电视、云电视、3D电视已经进入普及化阶段,对更新换代速度飞快的平板电视而言,自然不会仅仅停留在智能电视、3D电视等产品上。从2012年彩电发展趋势看来,OLED电视或将迎来发展元年。
在2012年CES上,韩国的三星率先展示了一款55英寸OLED电视;LG也展示了一款55寸OLED电视,吸引了不少消费者的关注。作为新一代显示技术,OLED在市场上真正“热”起来得益于三星的大力推动。进入2012年,三星天津滨海新区的OLED新工厂竣工投产。新工厂竣工投产后,2012年天津三星OLED产量将扩大至5700万片,销售额将超过180亿元,三星OLED产品的全球市场占有率达90%以上。LGD也加快大尺寸OLED生产线的投资步伐,计划将旧LCD生产线转换为AMOLED生产线。
未来全球OLED产业发展的趋势是大尺寸AMOLED产品,目前这项技术仍处于产业发展的初期,只有韩国三星具备真正的大规模生产能力,但日本、台湾等在大尺寸OLED显示屏方面都跃跃欲试。
据NPDDisplaySearch报告,OLED技术在2011年得到了快速发展,并预计在十年内持续这种发展势头。估计2011年OLED显示器的销售收入将超过40亿美元(约4%为平板显示器销售收入),并将在2018年达到200亿美元(约占显示行业总额的16%)。
可见,面对丰厚的市场,2012年在OLED领域的争夺将进入白炽化,也预示着元年的到来。
大陆OLED产业概况
中国大陆在OLED方面主要集中在中小尺寸,并且在PMOLED和AMOLED面板两方面都有进展,下图是2011-2015年中国大陆在PMOLED与AMOLED产值对比。
经过多年的技术积累和创新,大陆京东方、维信诺、彩虹、天马等企业均已建立OLED实验线或中试线。在全球面板企业都在加速布局OLED时,中国大陆企业也希望借助新技术占据战略高地。然而,我国高世代液晶面板生产线才刚刚起步,OLED的研发也大多集中在中小尺寸(如图),在大尺寸OLED方面还没有涉及。
纳入国家“十二五”计划的OLED产业,在发改委、工信部的支持下,得到长足的发展,产业布局逐步形成。除了清华维信诺之外,还有汕尾信利、上海天马、佛山彩虹等多家企业从事小尺寸PMOLED的研发和生产。此外,维信诺、京东方、长虹等显示终端厂商也开始涉足AMOLED产业。如京东方开始筹建的内蒙古鄂尔多斯5.5代AMOLED生产线,TCL、创维与华南理工大学合作研发和产业化,电子科技大学和京东方也共同建立了OLED联合实验室。
2010年,国内19家OLED企事业单位在广东惠州共同发起成立了中国OLED产业联盟,包括:彩虹、维信诺、虹视、上海微电子、北方奥雷德、中显、宏威、吉林奥来德、TCL、阿格蕾雅、长虹、京东方、南京第壹有机光电等企业和研究机构。
近期,南京正试图在紫金(新港)科技创业特别社区建立OLED产业孵化区。社区内已成立了一个光电技术研究院,地方准备把它建成战略性新兴产业平板显示的创新中心,主要功能就是进行OLED项目的孵化。依托南京经济技术开发区的国家显示器件产业园和液晶谷,围绕OLED显示和OLED照明,重点发展OLED材料、面板、模组、终端等,打造OLED全产业链。现时,OLED孵化园大楼已经打桩,明年年底即能建成。为了推动孵化出来的成果尽快实现产业化,南京政府还规划了300亩的OLED产业基地,把OLED相关领域产业集中在一起。
这两年,京东方、天马等企业积极布局AMOLED新型显示,特别是京东方在内蒙古鄂尔多斯投资兴建了中国大陆首条第5.5代AMOLED生产线,也是全球第二条5.5代AMOLED生产线。与此同时,京东方宣布已经生产出4英寸WQVGA分辨率Oxide AMOLED面板,此前其曾经官方表态已经取得Oxide TFT基质技术的一些专利,可用来生产AMOLED面板。
长虹对OLED显示屏进行自主研发,已经攻克并掌握全套的PMOLED量产技术、AMOLED蒸镀封装核心技术、AMOLED基板关键技术等完整OLED量产技术。同时,还建立了国内最完整的PMOLED显示屏及模组生产线,成功开发了2.6、3.2、4.3、7.6英寸的AMOLED显示屏,目前正对大面积有机材料真空成膜、薄膜封装等技术进行研究。长虹已成为中国OLED产业中唯一掌握AMOLED研发技术的企业。
业界传闻,中国内地的京东方以及华星光电已经做好准备,开始研发AMOLED面板。TCL旗下的华星光电已经建立了一条4.5代LTPS/OLED面板试验性生产线,和该公司的8.5代液晶面板线同样位于深圳工厂内,预计2012年底开始量产。
不能忽视的是,目前OLED市场中,不说大尺寸AMOLED面板,就连中小尺寸市场几乎都被SMD独占,中国厂商虽发力AMOLED产业,但技术研发能力仍不足。在设备方面,中国尚无法自制AMOLED面板的重要制程设备,厂商必须采购昂贵的外国设备及其零组件进行生产,成本很难下降。
有机发光层材料是影响AMOLED面板性能的关键,也是决定生产成本的另一重要指标。早期只有欧洲、美国与日本的少数公司销售相关材料,且价格偏高。国内面板厂商,至今仍依赖国外进口材料。
从世界范围的专利情况来看,日本和韩国在OLED产业方面拥有很强的实力,且发展步伐较快。中国企业在专利领域的积累仍处于最初阶段,需在相对较长的一段时间内投入更多精力做好OLED产业基础研发工作,同时应注重全球范围专利布局研究,并慎重考虑中国自身在该领域内的专利布局情况,以取得长足发展。国内面板厂商应在专利方面相互支持,共同发展。
OLED材料主要掌握在日本出光兴产、堡土谷化学、美国UDC公司以及一些韩国公司的手中。中国大陆还没有一家能够提供稳定量产供货OLED材料的厂商,所以目前OLED材料需要全面进口。目前,国外厂商对部分核心OLED材料因担心泄密,不愿在中国大陆地区销售,部分国内外OLED材料厂商更拒绝《化审法》的检测。这一举动一方面是为了防止材料信息泄露,另一方面,一种材料要想通过《化审法》的审核一般需要几个月的时间,而且费用比较昂贵,目前OLED材料在国内的销售额较小,还没有形成规模,这在一定程度上延缓了国内OLED产业的发展。
AMOLED产业发展正处于初期阶段
虽然韩国企业在大尺寸AMOLED面板领域有了大的发展,也推出了大尺寸的OLED电视,但总体上而言,AMOLED市场正处于产业化初期阶段,因技术、生产工艺及成本等问题影响,目前AMOLED仅在小尺寸显示市场表现十分抢眼,行业巨头三星也以小尺寸AMOLED产品为主。
尽管AMOLED代表新型平板显示技术的发展方向逐渐清晰,但市场主流应用技术仍是TFT-LCD。调查分析资料显示,TFT-LCD显示产品占有市场90%以上的份额,并且仍有较大的发展前景。国际专业研究机构Displaybank的数据显示,OLED的市场渗透率按应用分类,预期2015年小尺寸为18%,中尺寸为 6.6%,TV为1.8%。
AMOLED技术的产业化目前面临着三大挑战。首先是AMOLED面板良品率过低,目前生产的大尺寸AMOLED面板的良品率不到30%,而液晶面板则达到90%以上。由此AMOLED电视的制造成本高昂,这也是大尺寸AMOLED面板不能量产的关键所在。其次是材料成本问题,由于AMOLED需要较高的电流驱动,因此需要LTPS-TFT基板。应用LTPS就注定了AMOLED的成本将居高不下。第三是巨额投资问题。投资新的AMOLED生产线所需投资是同产能TFT-LCD的2.5~3倍以上,所以韩日企业的AMOLED量产产线均以转换现有TFT-LCD生产线为优先选项。
总而言之,AMOLED距离大规模应用和大尺寸量产尚有很长的一段路要走。
OLED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1所示。
全球OLED主要设备生产厂商有Tokki、ULVAC、Aixtron、Litrex、OTB、MicroFab、DooSan、Seiko Epson、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。
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。Tokki Corp.和Ulvac Inc.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。
OLED面板市场规模
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15英寸EL 9500 OLEDTV,售价约2500 美元,2011年6月,三星5.5代OLED面板生产线在量产,同时,三星宣布建设8.5代OLED生产线,LG随后宣布跟进OLED8.5代线建设。全球OLED量产线建设情况如表3所示。
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、深圳天马、京东方、彩虹集团、中山新诺、广州新视界等。全球主要OLED厂商动态如表4 所示。
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,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,OLED TV将是第二大应用,预计将达到20亿美元。
OLED产业未来发展
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。
成本高昂,一直是OLED难以克服的难题。以索尼为例,早在1994年,索尼就已经致力于研究如何把 OLED技术用于实际应用。2004年,索尼首次量产小型号、全色彩的OLED面板,使其成功应用于移动设备。2007年10月,索尼更是率先在全球推出 11英寸的OLED电视XEL-1。但由于索尼一直没有找到降低成本的解决方案,近年逐渐放缓了研发步伐,并于今年3月正式宣布停止生产销售OLED电视。“从1990年以来,全球有160家公司加入到发展OLED产业的行列中,然而到最近几年,却只剩下三星和友达等少数几家公司了。除了资金原因外,这是因为要真正量产大尺寸OLED面板,还是需要TFT技术的基础。”中国科学院院士欧阳钟灿表示。
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。
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。OLED产业是一项技术密集、资金密集的产业,如果不加以规范,必将出现重复投资但规模较小的局面,也不容易形成合力。国家还需采取产业宏观调控措施,加大产业扶持力度和密度,建立上下游产业链的联动机制,争取在短时间内建成一两个具有自主创新能力和产业竞争力的OLED产业基地。此外还需要积极参与全球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。
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