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新興顯示技術崛起 OLED與SED競逐主流地位

發布時間:2018-04-20 熱度:

移動生活時代的來臨、數字電視的風起雲湧,使得顯示器市場更加強調輕薄、高清晰度、人性化等功能的需求。從傳統的黑白、彩色、超平、純平CRT顯示器,到如今大放異彩的LCD、PDP平面顯示器,顯示産業的規模日漸壯大。顯示技術的不斷進步帶動了顯示産業跨越式的發展,OLED與SED技術的突飛猛進已威脅到LCD與PDP的霸主地位,成為未來顯示領域競争實力頗強的兩顆新星。
    目前,LCD與PDP被公認為是盤踞平面顯示技術的兩股主流技術,市場調研公司iSuppli表示,LCD TV正在迅速取代CRT TV,2009年LCD電視将占總體電視出貨量的31%,而2004年則僅占5%。與此同時,在2004~2008年間,PDP也将有 42%的年複合增長率。
  依目前市場分布看來,PDP以20英寸以上的大型顯示器為主,LCD則是大小通吃。然而盡管LCD與PDP在顯示器市場中各據山頭,且有排山倒海的增長氣勢,但終究仍須面對其技術發展上的弱點。PDP面臨的首要缺點是發光效率及面闆壽命的問題;而LCD則需加強反應速度、克服視角不夠寬廣及背光模塊所帶來的厚度及耗電問題。這些有待突破的瓶頸自然也就成了新興顯示技術伺機而起的關鍵切入點。
OLED出擊下一代顯示技術
    目前發展較為成熟的OLED(Organic Light Emitting Display)顯示技術成為中小尺寸顯示面闆市場新寵。由于其具有自發光、重量輕、厚度薄、低驅動電壓、廣視角、高亮度、對比高等特性,并且器件構造簡單、成本低廉,适合配合用戶需求制作開發各式産品應用顯示模塊,無論是小尺寸或中等尺寸顯示器,均可展現淋漓盡緻的視覺效果。
  OLED發光原理與LCD相似,不過使用的材料有所不同。OLED以有機物質為主,其優點是被有機材料吸收的光子,頻率大部分落在可見光的頻譜之外,因此,OLED顯示器在運作時可以産生比LCD更高效率的光。當然,OLED與LCD的顯示方式也有所區别,OLED不需要背光源,而采用有機材料塗層和玻璃基闆,一旦感應電流通過時,這些有機材料就會發光,讓OLED可以做得比LCD更輕更薄,适合用在強調輕薄短小的手持式消費性産品(如MP3、手機、PDA)上。從工藝的角度來看,TFT-LCD工藝與IC複雜的工藝相類似,所需投資金額較大,必須靠大量生産才能發揮經濟效益,降低平均成本。而OLED的構造簡單,工藝較為容易,投資金額較低,與LCD動辄上百億元以上的投資節省許多,由表1可對OLED的顯示技術特性窺探一二。
  市調公司iSuppli指出,OLED市場初期以無源OLED為主,2003年OLED在手機方面的出貨量約為1,800萬片,估計到2007年全球OLED的出貨總量将可達到1億 2,700萬片。
  市調公司DisplaySearch也指出,2005年第二季度OLED銷售額為1.248億美元,比去年同期上升18%;預計到2008年,全球OLED市場将增長到45.5億美元。
  DisplaySearch調查顯示,在衆多OLED供應商中,三星SDI表現亮眼,出貨量和銷售額均名列前茅,分别為380萬個和3,720萬美元。RiTdisplay的出貨量和銷售額居三星SDI之後。在五大供應商中,LGE的增長速度最快,出貨量比2005年第一季度增長111%,達到74萬個,銷售額比第一季度增長92%,達650萬美元(表2)。
  三星SDI在2002年開始生産無源矩陣OLED,目前正計劃投資逾4.5億美元興建一條第四代OLED生産線,預計将于2007年1月開始批量生産,年産2,000萬個手機顯示屏。三星SDI指出,第四代OLED将首次使用低溫多晶矽(Low-Temperature Polysilicon)作為基礎材料,随着移動電視電話推動對高清晰移動顯示屏的需求,三星計劃在2008年把年産能提高到5,000萬個。

    光電廠商競逐OLED市場
  盡管OLED市場增長很快,但目前已經真正實現量産的企業隻不過三四家。除了日本的先鋒電子率先實現了量産外,我國台灣地區铼寶科技公司在OLED開發和量産方面也進展神速,目前已經得到不少手機制造商發來的訂單。
  铼寶科技行銷協理張金燕指出,铼寶科技2004年取得了全球33%的第二名市占率的耀眼佳績,至今已有超過百餘項專利技術取得及申請中。張金燕表示,铼寶将與材料及元器件廠商積極進行合作開發,并會投入更多研發經費來進行工藝能力的改善。未來發展策略會緻力于将OLED和LCD的價格差距逐步縮小,并向高分辨率、低耗電的全彩化小尺寸面闆發展,随着2005年年底1.8英寸、128×160全彩OLED面闆的推出,将大量拓展OLED在手機主屏上的運用。
  我國大陸地區也有30多家科研機構和企業正從事OLED的研發和産業化工作,其中維信諾公司與清華大學一起建立了國内完善的OLED科研開發體系,并建立了聯合實驗室,通過該實驗室開發了大量的專利技術,積累了大量有關OLED研發和産品開發的Know-how技術。
  日前清華大學和北京維信諾公司在昆山建立了我國内地首條OLED生産線,投資金額預計達 7.5億元人民币。維信諾科技公司副總裁萬博泉表示,清華大學和維信諾的OLED産業化發展規劃包括兩個階段:第一階段建設兩條中小尺寸OLED生産線,2005~2006年建設第一條OLED大規模生産線,2008年前後再建設第二條生産線,産品主要用于手機、MP3播放器、車載顯示器和數碼相機上,兩條生産線産能開辟後,年産中小尺寸OLED器件将達2,000萬件左右,年産值約為12億元人民币。第二階段将根據市場和技術發展情況,在2008年後投資建設1條大尺寸OLED生産線,産品拓展至10英寸以上的全彩顯示器。

    手機面闆、MP3播放器 主導OLED應用市場
  在用于手機以及MP3播放器的小尺寸顯示屏市場,TFT LCD技術目前占據着超過50%的份額,高清晰度、低功耗的有源矩陣OLED正成為其主要競争對手。DisplaySearch表示,2005年第二季度OLED總出貨量比去年同期增長了82%,達到1,420萬個,其中手機副面闆和MP3播放器為OLED顯示屏的主要應用,出貨量分别增長了710萬個和610萬個(表3)。預計到2008年全球OLED總體出貨量将超過3億個,市場對于OLED的需求将會十分龐大。
  铼寶科技張金燕表示,目前铼寶已量産的面闆尺寸達到1.5英寸,128×128 RGB全彩OLED主要應用于手機主面闆及高端MP3播放器,未來除擴大其市場占有率外,更将其技術提升至QVGA,以提升高分辨率的全彩OLED量産技術,将OLED高清晰度、高亮度、厚度薄等優質特性廣泛應用于消費性産品,使人們可享受高品質的視覺效果。
  OLED在大尺寸市場是否有機會異軍突起?張金燕認為,從技術和産品總的發展趨勢來看,OLED将會逐漸向有源、全彩和大尺寸方向發展。萬博泉則指出,2008年後将開始導入量産,從目前的預測看,大尺寸OLED應用前景廣闊,主要應用領域有筆記本計算機、顯示器、電視等等,而三星于今年初推出的40英寸OLED顯示器更證實了大尺寸OLED的發展前景。三星透露,該原型機分辨率為1,280×800,最大亮度能夠達到600流明左右,其黑白對比度為5,000:1,顯示器厚度僅2.2厘米,用它可以生産出厚度不到3厘米的平闆電視。
  但張金燕同時也指出,目前OLED工藝設備仍限于以二代線370mm×470mm尺寸為主,即使生産技術上可以切割較大尺寸的OLED面闆,但若OLED無法完全發揮其技術成熟度,還是無法達到最大的經濟效益。張金燕表示,OLED的結構看似簡單,但開發過程卻不容易。首先,OLED的材料就是一大問題。材料進步了OLED表現才會更好,例如在同樣的電流通過時,亮度會增加,但耗電量會降低,還可以延長使用壽命。OLED的材料使用如何最佳化、如何提升産品合格率并提高生産率,都是OLED開發與生産時重要的議題。
SED後來居上 目标直指PDP與LCD
  在高度競争的大尺寸顯示技術領域,平面發射顯示器SED(Surface-conduction Electron-emitter Display)技術成為顯示技術領域的又一顆新星。2004年9月佳能(Canon)與東芝(Toshiba)合資約2,000億日元設立合資公司——SED公司,攜手研發SED面闆技術,雙方期望以新的技術競逐具增長潛力的薄型電視市場。
  SED沿用CRT技術作為基礎進行研發,由電子撞擊熒光粉發光,隻是電子發射陰極不同而已,圖3所示為SED與CRT發光原理的比較。絕大多數人都認為CRT的圖像效果要優于等離子或液晶電視,而SED正式利用微電子管光源成功地創造數千個微型CRT,這也就意味着SED屏幕的厚度将隻有幾厘米,而圖像能夠保證中間與邊角一樣銳利清晰。另外再加上其高精細度、反應快等高清晰度特性,以及東芝和佳能共同宣稱的其制造成本僅PDP和LCD的1/2~1/3,使得SED的呼聲日益高漲。
  東芝研發的50英寸SED電視在東京Display 2005展覽中首次亮相,引起了業界一陣轟動。東芝平面顯示元器件材料中心總監福間和則(Kazunnori Fukuma)表示,SED不論在動畫顯示效果或電力消耗上,都有亮眼的表現,由于它具備自發光特性,耗電量相對PDP及LCD都低,同時SED在畫面暗處的顯示效果也明顯優于兩者。SED具有的高對比度及省電特性,将是它搶占40英寸以上平面電視市場的利器。福間和則還透露,SED電視将于2006年3月正式 問世。
  東芝表示,目前SED産品開發仍以50英寸為主,未來主要先搶攻日本市場,接下來再計劃朝歐美市場邁進。未來SED成本逐漸降低之後,有機會跟LCD及PDP電視相互競争。
SED量産技術待提升
  盡管佳能和東芝已于2004年興建了首條SED生産線,并具備了産業群聚的能量,但相較于LCD、PDP已有相當成熟的量産技術與良率,以及完整産業供應鍊所帶來的成本效益,SED此時切入,時間上恐怕心有餘而力不足,未來在市場上仍須面對LCD TV的挑戰,如何迎頭趕上,有待時間的考驗。
  另外,雖然SED的制造成本要低于LCD和PDP,但總成本裡還應加入研發成本。從佳能1986年研究陰極發射開始算起,已連續投入了20年,這可說是一筆不小的數目。按照佳能和東芝的計劃,SED真正量産要到2007年,屆時LCD和PDP廠商可能不但已經賺回了研發費用,甚至連生産線的折舊費都已攤提完畢,因此SED一開始在價格上可能并不占優勢。由此來看,SED現在歡呼還為時尚早,是否能真正掌握量産技術将是SED能否跻身一線地位的觀察重點。

    市場接受度考驗技術存在價值
  目前在市場紅火發展的OLED産業仍處于萌芽階段,必須經過一段陣痛期,待材料壽命、工藝技術與生産設備等瓶頸一一克服後,勢必将為顯示器産業刮起一陣旋風,成為廠商拓展商機的試金石。SED在佳能和東芝雙手力捧下,是否能順利在大尺寸面闆市場撐起一片天、量産計劃是否如期成型将是重要的觀察指标。
  然而,技術存在的價值依賴市場接受的程度。在顯示技術百家争鳴的時代,如何突出顯示技術自身價值,創造新興應用的盈利空間市場,避免有行無市的窘境将是各家廠商在全力沖刺的同時,需要冷靜思考的重要課題。


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