近來OLED領域炙手可熱,全球各巨頭廠商三星、LG、夏普、友達等爭奪戰也甚器塵上,國內的企業如京東方等也躍躍欲試,大展拳腳;OLED產業也如同CRT、LCD產業一樣,起于日韓臺,后傳入大陸。那么我們對日韓臺OLED產業發展現狀做一下淺析。
利潤豐厚的OLED產業引起國家間的競爭
OLED作為未來新一代顯示器件,將在全球領引顯示和照明兩個領域,OLED產值以萬億計不為過,對如此回報豐厚的行業,世界各國和地區爭相趨之,以分去最大蛋糕。
OLED產業在國際范圍內的競爭已不單是企業間的競爭,而體現為國家和地區之間的競爭。
日韓臺及歐美均已制定了OLED產業戰略規劃。
早在1979年開始,日本通產省經光電產業技術振興協會聯合16家企業資助8.2億美元為期10年的液晶顯示產業化基礎研究計劃,受助企業要匹配70%研究經費。2011年年底,為搶占蘋果iPadiPhone引發的中小尺寸平板顯示突破性的需求,又在《企業創新聯盟》框架下投資25億美元(占股70%到80%)組織日立索尼與東芝成立世界最大的中小尺寸LCD觸摸屏及OLED顯示屏新公司。日本三菱化學、松下電工、出光興產、堡土谷化學、柯尼卡美能達、住友化學、NHK、DOW、COVION等企業以及東北先鋒、日本山形大學、大日本印刷與日本有機電子研究所等研究機構都積極開展OLED材料、顯示等方面的研究,布局全球OLED市場。
韓國在1990年起組成大專院校100多家企業參加的“平面顯示器研究聯盟”,每年政府投入30億韓元支持經費。在韓國政府在2010年5月19日推出的《顯示器產業動向及應對方案》中,已經將OLED產業列為中長期發展目標。為配合這個目標,政府投資85萬億韓元,進行5.5代AMOLED面板的工藝轉換和核心有機材料的開發。近期協助三星與LG興建8.5代AMOLED面板產線。
臺灣地區:在“兩兆雙星”計劃框架中,從1991年到2002年,“政府”投入70億新臺幣支持顯示產業研發與產業化,2004年又投入17億。近期,臺“經濟部”也仿照三星的一條龍模式,號召友達、奇美電、聯發科、宏碁、華碩、宏達電等業者,組成主動有機發光顯示器(AMOLED)聯盟,除了由官方、供應商及客戶三方共同投入研發外,也藉此整合上下游廠商,共同搶攻OLED市場。
歐美以默克化工、柯達、UDC、康寧為代表的行業巨頭早已涉足OLED產業,并在OLED產業上游材料方面的研究多年,擁有了眾多專利,形成了OLED專利網,以阻擊其他國家的介入。
中國大陸把OLED產業也納入了國家“十二五”計劃。根據《規劃》,新型顯示器件領域中的發展重點包括液晶顯示器件、等離子顯示器件,以及有機發光顯示器件方面。對于有機發光顯示器件,《規劃》提出將“推進中小尺寸OLED的技術開發和產業化應用,研究大尺寸OLED相關技術和工藝集成。”中國OLED技術研究經過10余年的發展,取得了一系列重大技術成果,并成功實現了產業化。
認識OLED顯示技術
OLED可分為顯示和照明,這里我們主要了解顯示領域方面的情況。
OLED(有機發光二極管)依據驅動方式不同,又分為PMOLED(無源驅動OLED)和AMOLED(有源驅動OLED)兩種,與PMOLED相比,通常說的新型顯示指的是AMOLED,其具有反應速度較快、視角較廣等特點,有更大的應用領域。相比于傳統的TFT-LCD液晶面板而言,AMOLED面板有著機體薄、對比度高、色彩豐富、分辨率高、視角寬廣、耗電量低等諸多優點。另外,由于OLED面板內沒有液體分子,其抗震性能更好、耐低溫、結實耐用。同時,與毫秒級響應的TFT-LCD面板相比,AMOLED面板的響應時間是其幾千分之一,不會出現拖尾和動態畫面抖動的問題。因此,AMOLED已被業內共識為“新型平板顯示技術”。
OLED是一種新型的純固體(CRT和PDP等離子都擁有真空技術、LCD液晶則擁有液態技術)顯示技術,也是一種有機顯示技術,還是一種半導體顯示技術:具有顯示性能卓越、器件穩定、易于超薄和大型化,甚至柔化的特點、同時也是最節能的顯示技術。另一方面,與現有顯示技術比較,OLED還具有理論上的最低成本:同尺寸LCD的成本已經低于CRT技術(主要由于CRT必須采用銅線圈加速和偏轉電子流,銅的成本較高);OLED技術不需要LCD的光源和導光板等組件,同時其它工藝具有相似之處。因此,OLED被認為是未來顯示技術的必然方向。
從平板顯示技術的演進及關聯看,AMOLED與LCD雖然有較大差別,但都要用到TFT技術,兩者具有極大的產業共通性和承接性。AMOLED關鍵的驅動背板仍需要TFT進行驅動,其制造過程與現有的TFT陣列工藝和模組工藝在大部分的設備與技術方面均可共用,通過對現有TFT-LCD生產線少量的改造和設備的增添就能滿足未來AMOLED產品的開發與生產。因此,AMOLED與TFT-LCD不是一種技術替代關系,現有的TFT-LCD生產線通過技術升級即可改造為AMOLED生產線。三星、LG在AM OLED產業化的路徑上,就采用的是將現有的TFT-LCD生產線轉換為AMOLED生產線。
在技術方面,OLED和LCD在面板階段(不包括LCD的后段模組工藝)是非常的相似:以至于任何一條LCD生產線都可以經濟的改造、轉產OLED面板。這種轉產的投資只是興建新生產線的不足一半,甚至可能更低。換句話說,今天的液晶之王,則很可能就是明天的OLED之王。
綜合以上方面,替代TFT-LCD的OLED并非顛覆性技術。
日本的OLED發展現狀
說起日本的OLED發展現狀,就要從OLED的基礎研發說起,在OLED發光材料的研發上走在了世界的前沿。日本Idemitsu Kosan公司不僅和友達、LG合作,還有索尼和松下,它提供了OLED面板生產原料,擁有超過2000項OLED方面的專利技術。在2003-2007年,據調查日本在這方面的專利申請全球排名第一。
在OLED電視發展方面,2007年,索尼就率先推出全球首款11英寸的OLED電視,由于LCD的產業鏈形成和成本降低,直至普及化,再加上OLED電視成本高昂,索尼就中斷了OLED電視方面業務。
2011年,日本索尼、東芝和日立制作所于8月宣布合并中小尺寸顯示器業務,并將以官民共同基金日本產業革新機構為中心成立新公司,名為日本顯示器(Japan Display)的新公司已經具備OLED技術基礎。社長大塚周一表示:“日本顯示器一方面有Sony技術與專利授權加持,另一方面日立與Canon之間也有OLED面板的合作關系?,F時,已有客戶要求2013年量產OLED顯示器,日本顯示器將配合在2012年春季合并前訂立具體發展方針,確定2013年之前的第一階段任務,并決定2013年之后應該鎖定哪些技術進行深入研發。”
索尼已計劃將部分OLED面板產能轉至JapanDisplay。索尼握有開發OLED的核心技術,再加上日本廠商在材料與設備技術實力堅強,未來仍可望在OLED面板生產上奮力一搏。松下位于茂原的LCD工廠也與Japan Display達成轉讓協議,預計今年4月內完成轉讓。屆時Japan Display在LTPS TFT基板的產能將大幅度增長,未來AMOLED面板的成本有望降低。
東芝、日立、Sony在整合之前,因受限于資金不足,只好縮小OLED技術的研發規模,而從目前OLED面板技術水準而言,中小尺寸面板很難凌駕于液晶之上,不管是畫質、耗電量、產品壽命方面都有待突破,為此,必須在制程、材料多方面投入大量研發心血。日本顯示器的成立無疑加強了日本生產裝置制造商、材料業者間的合作,新一代技術創新即將到來。
韓國的OLED發展現狀
韓國的OLED發展主要以三星和LGD為主導。近期三星和LG已經宣布將投資重點放在OLED技術上。LG已為OLED技術的發展投資了大約35.6億美元,而三星僅2012年的OLED投資將超過40億美元。根據最新的OLED-Info newsletter March 2012發布的消息,三星在4月1日成立投資65億美元的“三星顯示”新公司以加快OLED超越LCD進程。
三星已經剝離了LCD業務,單獨成立子公司在OLED面板上進行投資,除了2011年5月投產的5.5代OLED面板生產線,三星2012年的8.5代OLED面板生產試驗線將投產。LGD投資AMOLED產業不如三星積極,但由于電視事業持續虧損,LGD也鎖定AMOLED電視作為新的贏利點,并計劃于2012年興建8.5代OLED量產線。為了超越SMD,LGD的策略是跳過中、小尺寸面板,全力發展大尺寸AMOLED產業。
三星也是全球最大的中小型OLED屏幕材質制造商,三星宣布將在2012年全年投資7萬億韓元(約合6.2億美元)建造OLED生產線。2012年三星在電視業務上的總體投資規劃是47.8萬億韓元(約合41.1億美元)。此次三星將15%的投資金額單獨使用到OLED技術的投資,包括研發新技術以及生產線、勞動力的購買,這也成為了公司歷年來最大的單筆項目投資。
LGD將部分8.5代液晶面板生產線由韓國轉移至廣州,騰出空間生產OLED(有機發光二極管)面板。LGD投資了3.5代可撓式OLED生產線,并在今(2012)年上半年確定對8.5代OLED生產線的投資規模與方式,并透過這項計劃大量生產55吋OLED電視面板,借以取得大尺寸OLED市場的領先地位。
為提升自制率能有效降低生產成本,韓國AMOLED產業在生產線、材料和設備方面全面發展。除了SMD、LGD大幅擴產外,韓國政府與面板廠商共同推動了設備與材料的國產化,不僅降低了生產成本,還形成了龐大的產業鏈,推動AMOLED產業持續增長,整體競爭力遠遠超過其他國家。當前,韓國仍主導全球AMOLED產業,日本與中國無法與之抗衡。
材料與設備的自制能力對于發展AMOLED產業也相當重要。除了擴增LTPS TFT基板產能外,材料與設備的自制能力對于發展AMOLED產業也相當重要。設備折舊占AMOLED成本的比例高,因此,SMD與LGD積極培養韓國國內的設備廠商,協助開發和測試新設備。近幾年,韓國政府與面板廠商共同扶植其國內化工廠研制有機發光層材料,并收到良好成效,SMD與LGD都盡量采用較便宜的國產材料來降低面板生產成本。
臺灣的OLED發展現狀
臺灣為在OLED領域為戰有一席之地,臺“經濟部”也仿照三星的一條龍模式,號召友達、奇美電、聯發科、宏碁、華碩、宏達電等業者,組成主動有機發光顯示器(AMOLED)聯盟,除了由官方、供應商及客戶三方共同投入研發外,也藉此整合上下游廠商,讓廠商開發出來的新產品,在品牌業者的支持采用下,提高產能,共同搶攻AMOLED市場。
為抗衡三星在OLED方面的咄咄逼人之勢,臺聯合日本業者,希望聯手搶占中小尺寸AMOLED市場,日前和日本出光興產株式會社聯盟。其中,臺廠以友達布局速度最為迅速,舉辦2012年企業征才活動,打算全年招募2500名工程師,主要鎖定在AMOLED等前瞻技術開發人才。并且從2012年第二季度開始量產智能手機用AMOLED面板,計劃用于高端智能手機,目標尺寸為4~5英寸,分辨率為250~300ppi。并計劃首先在臺灣新竹的第3.5代AMOLED生產線上量產。2013年下半年,新加坡的第4.5代生產線也可以開始量產,進一步推出下一代OLED面板,甚至擴大到大尺寸OLED平板電視面板。
據傳,宏達電、華碩、宏碁將可能包下友達AMOLED廠產能,友達也計劃在第二季量產5寸以下的智能手機AMOLED面板。
目前,臺灣廠商當務之急是擴充LTPS TFT基板產能,加速量產市場需求量最高的中、小尺寸AMOLED面板,并請當地政府協助,提升制程材料與設備的自制率以降低成本。至于大尺寸AMOLED面板,因為制程技術尚未成熟,且AMOLED電視單價昂貴、現階段市場接受度低,短期內不必急于投入量產。
歐美OLED發展現狀
對于歐美OLED領域的發展現狀,主要集中在微觀研究領域,可分為小分子OLED陣營和大分子OLED陣營。
1、小分子OLED陣營
美國Eastern Kodak公司是小分子OLED陣營的領導廠商,掌握了大部分OLED材料和器件設計的核心技術,擁有300多項專利,迄今為止有近20家公司得到了Eastern Kodak公司的專利授權。
從地域上看,Eastern Kodak公司的專利許可對象開始以日本廠商為主,之后Eastern Kodak公司逐步將其許可范圍轉向中國臺灣省和香港的廠商,包括臺灣的錸寶、東元激光、光磊、聯宗光電以及香港的Truly International與精電國際等。Eastern Kodak公司并沒有把歐洲和美國的廠商作為重點合作對象,直到2001年Eastern Kodak公司才首次將其專利授權給歐洲的廠商(英國Opsys Ltd.),而得到Eastern Kodak公司專利許可的美國公司也寥寥可數。這些得到Eastern Kodak公司OLED專利許可的亞洲廠商大多具有LCD產業背景,如三洋、三星等,因而在產品開發和市場渠道方面具有相當的優勢。Eastern Kodak公司選擇這些廠商作為專利許可對象,很好地促進了小分子OLED技術的商品化。
目前小分子OLED比高分子OLED的技術和工藝都更加成熟,并已進入市場化階段。因而市場上的OLED絕大多數是小分子、中小尺寸的產品,主要用于MP3、手機、車載設備、儀器儀表上
2、高分子OLED陣營
英國劍橋大學利用分子聚合物作為OLED發光材料開發出高分子OLED技術(POLED),由于頗具發展潛力,于1992年另成立CDT(Cambridge Display Technology)公司,高分子OLED的基礎專利主要由該公司和DuPont公司所有。
由于小分子OLED技術已經占領了相當一部分市場,而CDT公司自身也缺乏配套資金、利用專利技術能力,為推動高分子OLED技術產業化的步伐,CDT公司始終以非常積極的態度進行專利許可。自從1996年首次將其專利授權給荷蘭Philips公司以來,CDT公司先后在全球對Uniax、Philips、翰立光電等十余家廠商提供專利許可。圖表2是CDT公司所提供專利許可的廠商,從中顯示出高分子陣營主要以歐美廠商為主,而高分子陣營擁有的日本及中國臺灣廠商數量遠少于小分子陣營。
值得注意的是,為了加速高分子OLED產品商業化生產的進程并降低制造成本,CDT公司在積極尋找合作伙伴的同時也注意到了挑選供應鏈上不同類型的廠商進行專利許可,從表2可以看出,其許可對象不僅包括OLED面板與器件制造商,還包括了一些OLED材料供應商,如美國的Dow Chemical以及日本的Sumitomo Chemical都是世界著名的化學材料公司,通過這種合作,CDT公司加強了與OLED供應鏈上游廠商的聯系。推動了高分子OLED技術的發展,從而增強了高分子OLED在顯示市場上的競爭能力。
2012年2月康寧和三星移動顯示成立一家新的股權合資企業,為迅速擴張的有機發光二極管(OLED)設備市場制造特種玻璃基板。結合了康寧Lotus玻璃基板技術與三星OLED顯示技術,這一新的運營實體將占據優勢地位,為當前和未來的用于手持設備、IT設備以及大尺寸電視等的OLED技術提供出色的產品解決方案。
德國默克以成為OLED顯示屏用材料領頭羊為目標,持續設計、開發和生產各種特殊材料包括OLED用的高性能發光材料。