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OLED技術可以作為一半的照明光源技術應用，亦可以作為一種“矩陣排列”的緊密顯示產品應用，被譽為人類未來光源和顯示技術的“夢幻”科技。文中將解析OLED顯示方面的幾個“最”，代表了OLED顯示產品、產業和市場的一系列發展方向，可以作為思考OLED產業發展問題的基本切入點。 一、OLED優點比你想到的多 OLED顯示技術的優點可以這樣形容：把液晶顯示技術、等離子PDP顯示技術、CRT顯示技術，這三個已經在民用和消費市場貸規模普及的顯示技術的所有優點集中在一起，并拋棄大多數的缺點，就成了OLED顯示技術的主要特點！ 具體說，OLED顯示技術包括：可以實現迄今為止最薄的顯示器；最容易與各種觸摸屏技術整合；最高的發光效率、節能水平極高；可實現任意形狀的顯示、柔性器件、彎曲顯示；可最佳效果實現現有和未來的3D顯示技術；可視角巨大；色彩表現非常出色、隨著技術進步足以超越以往任何顯示技術；適應使用環境的變化、溫度、壓力等環境指標要求寬松；畫面反應速度迅速；使用壽命長；制備結構簡單、材料消耗少、制造可主要繼承TFT-LCD技術和生產線；理論上每單位顯示畫面尺寸成本最低…… 目前，OLED顯示技術的主要缺點主要集中在產業成熟度較低和三原色不均勻老化這兩點上。但是前者會隨著時間的流逝自然解決，后者也不是不可以解決的技術問題。 二、OLED是在最不經意間發現的“夢幻”科技 1979年的一天晚上，在柯達公司從事科學研究工作的華裔科學家鄧青云博士在回家的路上忽然想起有東西忘記在實驗室。回到實驗室，他發現黑暗中有個亮的東西。打開燈，原來是一塊做實驗的有機蓄電池在發光。 OLED研究就由此開始。鄧博士也因此被稱為“OLED之父”。 OLED技術是一種特殊的半導體技術、二極管技術。晶體二極管是一種特殊的電子開關器件，能夠實現單方向的導電通路。在二極管內導電粒子只能從一個方向另一個方向移動。因此，二極管可以作為一種特殊的“開關”使用，例如電腦CPU中的眾多部件就是由這種電子開關組成。 OLED技術與傳統晶體二極管技術不同的地方在于，電子在二極管內部有一側向另一側移動的時候，會出現“能級”的躍遷——即電子從一側的原子表面脫離，在另一側的另一種原子表面被捕獲的過程中，電子的能量會降低，多余的能量則以光子的形式發射出去。由于兩側原子的不同，電子遷移中發射能量的大小也就不同，表現上就是光波的波長頻率不同，也就是我們肉眼看到的顏色不同。OLED技術就是采用特殊的有機材料實現上述特殊的二極管構造的技術。 三、OLED是目前唯一的高分辨率純固體顯示技術 OLED顯示設備的一大特點就是在結構上是全部固體緊密接觸的結構，其本身對大氣壓力等并不敏感，同時器件也更為結實。 傳統CRT顯像管技術必須依賴于一個體積不小的真空環境做電子流的加速和便宜。這不僅使得CRT產品的體積巨大，也是部分CRT電視發生“爆炸”的原因。同時，即便CRT電視采用的較厚的玻璃和金屬結構保護顯像管的安全，但是由于其真空結構必須承受大氣壓的巨大壓力，因此，其“并沒有看上出那么結實”。 PDP等離子技術可以說是CRT技術極致發展的結果：等離子顯示技術的每一個顯示發光單元就類似于一個小的CRT顯像管——只不過這個單元里面發射的不是電子束，而是紫外線，同時這種紫外線也不再需要加速和偏轉，而是直接轟擊其表面的熒光粉發光。PDP這種結構特點使其不能擺脫“真空氣泡”的結構設計。雖然可以在里面填充惰性氣體，以平衡大氣壓力的作用，但是在高原環境低氣壓作用下，這些填充的惰性氣體卻會“主動沖破”PDP的顯示單元的玻璃結構——因此，PDP的使用對氣壓有一定的要求。 LCD液晶電視的特點自然就是必須采用“液態晶體”材料了。這種會流動的液態物質的物理狀態和位置穩定性也不好，特別是低溫環境下回“凍冰”。所以，液晶顯示不適合于低溫、高溫等特殊溫度條件下的顯示。 綜合比較，OLED顯示技術則采用全部固態的物理結構，在適用環境上最為寬廣！ 四、OLED顯示器件的核心結構最為簡單 OLED顯示技術不僅顯示優勢明顯，而且其自身結構也較為簡單，尤其是和目前流行的TFT-lcd液晶顯示技術比較起來，其結構異常“精簡”。 傳統的CRT顯示設備大多數體型巨大，必須包括高壓變壓電路、陰極射線發射裝置、陰極射線偏轉裝置、射線偏轉所需要的巨大空間、熒光屏幕。這些必須的結構也是的CRT電視體積過大，同時顯示畫面又難以突破38英寸的主要原因。 與之相比，雖然PDP等離子顯示技術的顯示結構比較簡單：驅動電路、紫外線發生層、熒光層等主要結構。但是其在制作上，卻需要熒光層和紫外線發生層之間的“粘連”，二者共同組成一個充滿惰性氣體的空間網格的密集陣列，工藝上的復雜性使得其最小結構單位不能做的很小——這是等離子電視、等離子顯示器不能做成小尺寸的根本原因。 而現在最流行的薄膜晶體管液晶顯示技術TFT-lcd則被稱為歷史上最復雜的顯示技術之一：背光源是這種被動顯示技術特有的結構，包括背光的驅動、控制、供電、光源體和最終形成白色平行光源的導光板結構，都是其他顯示技術沒有的。同時，液晶光閥部分又包括光閥矩陣和TFT驅動結構。由于采用液態晶體技術，光閥矩陣平面除了需要像素隔離結構，還需要內部的支撐結構。 與以上顯示技術線比較，OLED的結構更類似于等離子，或者液晶顯示產品扣除背光源之后的部分，但是又有著比起更簡單的組成：上下玻璃基本，上下電極，中間發光裝置等分層結構，配合TFT驅動電路就構成了OLED的基本結構。這一結構中既沒有液晶顯示技術的液態物質，也沒有等離子顯示技術的惰性氣體物質，結構也更為穩定。 五、OLED顯示器件的理論成本最低 OLED顯示技術是一種結構上顯著比現有產品，特別是液晶顯示技術要簡單、簡練的顯示技術。結構的簡單本身就決定了該技術一旦大規模應用，必然會在成本上表現出一定的優勢。事實上，OLED顯示技術在理論上，也可能是目前為止成本最低的顯示器件。 LCD顯示產品目前已經成為PC和彩電領域的主導者。產生這種市場轉變的原因，不僅在于LCD顯示技術比較傳統的CRT所具有的一系列優勢：超薄、輕便、低輻射等等，更在于其更低的成本。Crt顯示技術必須依賴于陰極射線的偏轉電路，而這個電路主要的構成是金屬“銅”。這鐘金屬材料的成本，使得CRT顯示產品哪怕在小尺寸上的成本也不會很低，而在大尺寸上成本上升非常顯著。目前，液晶顯示產品已經在價格上完全低于CRT產品鼎盛期、甚至衰退期的市場價格。 而與OLED線比較，液晶產品的價格卻還是高的：第一，液晶顯示需要一個光源系統，包括發光器件、驅動電路和導光板，而OLED則完全不需要這些；第二液晶和OLED的像素驅動方面都采用TFT或者類似結構，成本和工藝相同；第三，液晶的封裝需要考慮液體材料的特點，例如流動性、不可支撐性，但是OLED沒有這些問題；第四液晶材料的涂布、OLED材料的涂布，以及材料本身的成本是目前二者成本上差異和爭議最大的方面——但是隨著OLED技術和材料應用方面的發展，其成本絕不會顯著高于液晶產品。 因此，從各種綜合因素來看，OLED產品有望在大規模普及的時候，在成本上，擁有一定優勢。當然，這種理論上最低的成本，還需要實踐上的技術進步來實現！ 六、OLED生產線最貴，但產業投資最低 OLED顯示技術的另一個“最”是生產線投資最貴，不僅高于PDP等離子、傳統CRT顯示技術，甚至還高于已經屬于天價投資的LCD液晶顯示技術。 據研究，一條月投入7萬片基板的8.5代液晶面板生產線的投資在35-45億美元以上。但是同等規模的OLED生產線投資則可能高達50億美元以上。這些多出來的投資主要是由OLED技術中主要由固體材料構成，而這些材料的涂布必須在液態、溶解態或者氣化太下進行——這一工藝難點是導致其生產線最“貴”的主要原因。 不過，消費者也不需要因此擔心OLED的普及進程會受到金錢因素的阻礙：OLED的生產線雖然最貴，但整體產業投資卻幾乎最低——因為OLED生產線可以由LCD液晶面板生產線改造而來。 一條已經提計了所有建設成本的8.5代LCD生產線，如果轉產OLED面板，他的投資通常在20億美元多一些，遠低于一條新的8.5代液晶面板線或者OLED面板線的投資。現在，全球液晶面板線的建設高 潮已經過去，半數以上的生產線已經或者接近收回成本，具有很大的向OLED生產線過度的物質基礎。 以早期一條8.5代液晶面板生產線的前期建設投入需要5年左右收回計算，液晶面板線改造OLED的投資則只需要接下來的3年就基本收回。整體改造過程也會比單獨的新建液晶或者OLED面板線要“迅速”。因此，從整個產業的發展和過度的角度看，全球企業在OLED面板線上的投資一定是小于此前在LCD面板線上的投資總和的因為，可以利用舊LCD生產線快速改造成OLED生產線。 七、OLED產業化發展步伐絕對最快 如果理解了上面介紹的OLED生產線為什么自身最貴，但是又投資低于當初大舉投資液晶面板的理由，那么也就會對所謂的OLED產業發展步伐最“快”有了基本的理解！ 首先是，由于LCD面板線可以快速的改造成OLED面板線，這會使得OLED面板線的大規模建設周期獲得一個比較lcd或者PDP明顯的縮短。 同時，由于OLED面板顯示的優秀效果，企業也更愿意大舉推動OLED產業的發展。例如，三星最早規劃中的全球第一條5.5代線OLED面板廠會在2012年投產，但是這條線不僅早已經投產，更為重要的是頂替這條5.5代線“出名”位置的，三星第一條8代OLED線即將在2012投產。 從5.5代到8或者8.5代，LCD液晶產業用了4-5年的時間，但是OLED卻只用了2年的時間。同時，OLED產業直接跳過了6代、7代，直接上升到了8代線——8代和8.5代線也是液晶產業大規模建設的最大的尺寸線（比起更高的十代線之建設了一條）。 未來五年內韓國政府已經作出一個近200億美元的投資計劃，用于下一代液晶和OLED生產線的建設——分析界認為，這些投資主要將花在OLED面板上。這些投資，以及三星等企業的動作表明，如果沒有重大的難以解決的技術障礙，僅僅是韓國今后最多每1.5年就會有條新的OLED大尺寸面板線投入應用。這樣的速度足以使OLED顯示技術以遠遠超過當初液晶顯示技術普及的速度快速發展！ 八、OLED顯示屏幕分類最“多” 相比較OLED自身在結構上的“簡約”，OLED顯示技術的分類則不那么簡單，或者可以用最多來形容。OLED按發光材料可分兩種： 小分子OLED和高分子OLED也可稱為PLED，小分子OLED器件制備采用蒸鍍工藝，PLED則采用旋轉涂覆活噴涂印刷工藝；按驅動方式不同可分為被動矩陣驅動OLED（Passive Matrix OLED，PMOLED）及主動矩陣驅動OLED（Active Matrix OLED，AMOLED）。色彩上，OLED分為單色、區彩和全彩，并且隨著技術的進步OLED的色彩也越來越豐富，目前已開發出1600萬色產品；按基板材料，OLED的襯底材料可分為玻璃、塑料以及金屬薄膜等，塑料和金屬薄膜主要用于制造柔性OLED；按應用來分，OLED主要用于顯示，隨著白光OLED技術的突破，其應用范圍也可以拓展到背光和照明上。——其中，最主要的分類方法之一是按驅動技術不同分類。 OLED顯示技術按驅動方式分為主動式驅動和被動式驅動。 無源驅動（PMOLED）又分為靜態驅動電路和動態驅動電路。⑴靜態驅動方式：在靜態驅動的有機發光顯示器件上，一般各有機電致發光像素的陰極是連在一起引出的，各像素的陽極是分立引出的，這就是共陰的連接方式。⑵動態驅動方式：在動態驅動的有機發光顯示器件上人們把像素的兩個電極做成了矩陣型結構，即水平一組顯示像素的同一性質的電極是共用的，縱向一組顯示像素的相同性質的另一電極是共用的。如果像素可分為N行和M列，就可有N個行電極和M個列電極。行和列分別對應發光像素的兩個電極。即陰極和陽極。在實際電路驅動的過程中，要逐行點亮或者要逐列點亮像素，通常采用逐行掃描的方式，行掃描，列電極為數據電極。 有源驅動（AMOLED）的每個像素都備具有開關功能的低溫多晶硅薄膜晶體管（Low Temperature Poly-Si Thin Film Transistor，LTP-SiTFT）控制，而且每個像素配備一個電荷存儲電容，外圍驅動電路和顯示陣列整個系統集成在同一玻璃基板上。有源驅動，或者是主動驅動OLED是大尺寸彩色OLED顯示技術的主要發展方向。 AMOLED采用的基板業界有三個方向，一個是對傳統的a-SiTFT進行改進，二是開發載流子遷移率高的LTPSTFT技術，三是開發OTFT。 九、OLED技術彩色顯示實現方法最多 傳統顯示技術實現彩色顯示的方法都比較單一：例如PDP等離子顯示技術和CRT陰極射線管顯示技術色彩表現主要有熒光粉的種類決定，采用多個種類的熒光粉，加上色彩混合原理就可以顯示多種顏色。而液晶顯示技術，無論采用什么光源技術，得到的都是的單一顏色的平行光源和單一顏色的像素點——如果想要顯示彩色，那么就必須救助與濾光片才能實現，采用多少種類的濾光片就會有多少的基色，并借助于色彩混合原理顯示彩色圖像。 但是OLED顯示技術則主流的至少有三種色彩顯示方案：三原色獨立像素發光，色彩轉換發光以及白色發光與濾光片結合的方式。 RGB象素獨立發光是利用發光材料獨立發出彩色光的彩色模式。它是利用精密的金屬蔭罩與CCD象素對位技術，首先制備紅、綠、藍三基色發光中心，然后調節三種顏色組合的混色比，產生真彩色，使三色OLED元件獨立發光構成一個像素。三原色獨立發光的技術又可以分為垂直三原色排列和水平三原色排列兩種方式，其中后者雖然結構更復雜，但是制備過程更簡潔，應用也較多。三星公司在美國2012年CES展上展示的55寸OLED電視采用這種技術。 光色轉換是以藍光OLED結合光色轉換膜陣列實現彩色發光的技術。首先制備發藍光OLED的器件，然后利用其藍光激發光色轉換材料得到紅光和綠光，從而獲得全彩色。該項技術的關鍵在于提高光色轉換材料的色純度及效率。這種技術不需要金屬蔭罩對位技術，只需蒸鍍藍光OLED元件。 彩色濾光膜技術是利用白光OLED結合 彩色濾光膜形成彩色光的技術，原理上和液晶的彩色光很類似，其所需要的彩色濾光膜技術最為成熟。首先制備發白光OLED的器件，然后通過彩色濾光膜得到三基色，再組合三基色實現彩色顯示。該項技術的關鍵在于獲得高效率和高純度的白光。它的制作過程不需要金屬蔭罩對位技術，可采用成熟的液晶顯示器LCD的彩色濾光膜制作技術。LG公司在美國2012年CES展上展示的55寸OLED電視采用這種技術。 RGB像素獨立發光，光色轉換和彩色濾光膜三種制造OLED顯示器全彩色化技術，各有優缺點。可根據工藝結構及有機材料決定。通常RGB像素獨立發光技術的效果最好，彩色濾光膜技術成熟度、技術風險最低。同時，RGB像素獨立發光也是最節能的彩色實現技術。 十、OLED產業的東西方技術之最 OLED顯示產業是一個技術密集型的產業——技術密集也就對應著專利密集。 材料是OLED技術發展的關鍵，根據使用有機功能材料的不同，OLED可以分為兩種不同的技術類型：一是以有機染料和顏料等為發光材料的小分子基OLED（Small Molecular Organic Lisht Emitting Diode，簡稱SMOLED）；另一是以共軛高分子為發光材料的高分子基OLED（Polymer Organic Light Emitting Diode，簡稱PLED）。 美國伊斯曼柯達公司是小分子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。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杜邦公司所有。 以上提到的企業掌握的是OLED材料方面的最核心技術。其中柯達公司在OLED專利技術的最核心領域擁有者不可忽略的優勢，占據最受關注、全球科技文獻檢索和引用中OLED領域排名前10位中70%的專利權，是絕對的技術大佬。 但是，OLED產業的技術不僅包括核心材料方面的技術，還包括驅動控制以及制備流程方面的額技術。在這個方面，日本精工愛普生擁有最多的專利數目，排在其后的則是韓國三星集團的多個權益人的總和。事實上，按地域持有專利數量計算，日本機會占據了半壁江上，此后是韓國和美國。不過、日本企業的技術專利持有較為分散，而韓國的專利權則主要由三星、LG兩家把持。 在非專利技術方面，東亞地區具有絕對主導性地位。這與該地區是全球顯示產業核心器件的主要制造商所在地有關系。可以說OLED技術是興起于歐美，但是發揚光大于東亞。 值得一提的是，我國雖然在全球OLED產業中起步并不是很晚，但是在技術儲備和產業資金準備上嚴重落后于日本、韓國和臺灣，尤其是企業資金實力方面的障礙，將成為我國OLED產業未來發展的主要瓶頸。 |
