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新兴显示技术崛起 OLED与SED竞逐主流地位

发布时间:2018-04-20 热度:

移动生活时代的来临、数字电视的风起云涌,使得显示器市场更加强调轻薄、高清晰度、人性化等功能的需求。从传统的黑白、彩色、超平、纯平CRT显示器,到如今大放异彩的LCD、PDP平面显示器,显示产业的规模日渐壮大。显示技术的不断进步带动了显示产业跨越式的发展,OLED与SED技术的突飞猛进已威胁到LCD与PDP的霸主地位,成为未来显示领域竞争实力颇强的两颗新星。
    目前,LCD与PDP被公认为是盘踞平面显示技术的两股主流技术,市场调研公司iSuppli表示,LCD TV正在迅速取代CRT TV,2009年LCD电视将占总体电视出货量的31%,而2004年则仅占5%。与此同时,在2004~2008年间,PDP也将有 42%的年复合增长率。
  依目前市场分布看来,PDP以20英寸以上的大型显示器为主,LCD则是大小通吃。然而尽管LCD与PDP在显示器市场中各据山头,且有排山倒海的增长气势,但终究仍须面对其技术发展上的弱点。PDP面临的首要缺点是发光效率及面板寿命的问题;而LCD则需加强反应速度、克服视角不够宽广及背光模块所带来的厚度及耗电问题。这些有待突破的瓶颈自然也就成了新兴显示技术伺机而起的关键切入点。
OLED出击下一代显示技术
    目前发展较为成熟的OLED(Organic Light Emitting Display)显示技术成为中小尺寸显示面板市场新宠。由于其具有自发光、重量轻、厚度薄、低驱动电压、广视角、高亮度、对比高等特性,并且器件构造简单、成本低廉,适合配合用户需求制作开发各式产品应用显示模块,无论是小尺寸或中等尺寸显示器,均可展现淋漓尽致的视觉效果。
  OLED发光原理与LCD相似,不过使用的材料有所不同。OLED以有机物质为主,其优点是被有机材料吸收的光子,频率大部分落在可见光的频谱之外,因此,OLED显示器在运作时可以产生比LCD更高效率的光。当然,OLED与LCD的显示方式也有所区别,OLED不需要背光源,而采用有机材料涂层和玻璃基板,一旦感应电流通过时,这些有机材料就会发光,让OLED可以做得比LCD更轻更薄,适合用在强调轻薄短小的手持式消费性产品(如MP3、手机、PDA)上。从工艺的角度来看,TFT-LCD工艺与IC复杂的工艺相类似,所需投资金额较大,必须靠大量生产才能发挥经济效益,降低平均成本。而OLED的构造简单,工艺较为容易,投资金额较低,与LCD动辄上百亿元以上的投资节省许多,由表1可对OLED的显示技术特性窥探一二。
  市调公司iSuppli指出,OLED市场初期以无源OLED为主,2003年OLED在手机方面的出货量约为1,800万片,估计到2007年全球OLED的出货总量将可达到1亿 2,700万片。
  市调公司DisplaySearch也指出,2005年第二季度OLED销售额为1.248亿美元,比去年同期上升18%;预计到2008年,全球OLED市场将增长到45.5亿美元。
  DisplaySearch调查显示,在众多OLED供应商中,三星SDI表现亮眼,出货量和销售额均名列前茅,分别为380万个和3,720万美元。RiTdisplay的出货量和销售额居三星SDI之后。在五大供应商中,LGE的增长速度最快,出货量比2005年第一季度增长111%,达到74万个,销售额比第一季度增长92%,达650万美元(表2)。
  三星SDI在2002年开始生产无源矩阵OLED,目前正计划投资逾4.5亿美元兴建一条第四代OLED生产线,预计将于2007年1月开始批量生产,年产2,000万个手机显示屏。三星SDI指出,第四代OLED将首次使用低温多晶硅(Low-Temperature Polysilicon)作为基础材料,随着移动电视电话推动对高清晰移动显示屏的需求,三星计划在2008年把年产能提高到5,000万个。

    光电厂商竞逐OLED市场
  尽管OLED市场增长很快,但目前已经真正实现量产的企业只不过三四家。除了日本的先锋电子率先实现了量产外,我国台湾地区铼宝科技公司在OLED开发和量产方面也进展神速,目前已经得到不少手机制造商发来的订单。
  铼宝科技行销协理张金燕指出,铼宝科技2004年取得了全球33%的第二名市占率的耀眼佳绩,至今已有超过百余项专利技术取得及申请中。张金燕表示,铼宝将与材料及元器件厂商积极进行合作开发,并会投入更多研发经费来进行工艺能力的改善。未来发展策略会致力于将OLED和LCD的价格差距逐步缩小,并向高分辨率、低耗电的全彩化小尺寸面板发展,随着2005年年底1.8英寸、128×160全彩OLED面板的推出,将大量拓展OLED在手机主屏上的运用。
  我国大陆地区也有30多家科研机构和企业正从事OLED的研发和产业化工作,其中维信诺公司与清华大学一起建立了国内完善的OLED科研开发体系,并建立了联合实验室,通过该实验室开发了大量的专利技术,积累了大量有关OLED研发和产品开发的Know-how技术。
  日前清华大学和北京维信诺公司在昆山建立了我国内地首条OLED生产线,投资金额预计达 7.5亿元人民币。维信诺科技公司副总裁万博泉表示,清华大学和维信诺的OLED产业化发展规划包括两个阶段:第一阶段建设两条中小尺寸OLED生产线,2005~2006年建设第一条OLED大规模生产线,2008年前后再建设第二条生产线,产品主要用于手机、MP3播放器、车载显示器和数码相机上,两条生产线产能开辟后,年产中小尺寸OLED器件将达2,000万件左右,年产值约为12亿元人民币。第二阶段将根据市场和技术发展情况,在2008年后投资建设1条大尺寸OLED生产线,产品拓展至10英寸以上的全彩显示器。

    手机面板、MP3播放器 主导OLED应用市场
  在用于手机以及MP3播放器的小尺寸显示屏市场,TFT LCD技术目前占据着超过50%的份额,高清晰度、低功耗的有源矩阵OLED正成为其主要竞争对手。DisplaySearch表示,2005年第二季度OLED总出货量比去年同期增长了82%,达到1,420万个,其中手机副面板和MP3播放器为OLED显示屏的主要应用,出货量分别增长了710万个和610万个(表3)。预计到2008年全球OLED总体出货量将超过3亿个,市场对于OLED的需求将会十分庞大。
  铼宝科技张金燕表示,目前铼宝已量产的面板尺寸达到1.5英寸,128×128 RGB全彩OLED主要应用于手机主面板及高端MP3播放器,未来除扩大其市场占有率外,更将其技术提升至QVGA,以提升高分辨率的全彩OLED量产技术,将OLED高清晰度、高亮度、厚度薄等优质特性广泛应用于消费性产品,使人们可享受高品质的视觉效果。
  OLED在大尺寸市场是否有机会异军突起?张金燕认为,从技术和产品总的发展趋势来看,OLED将会逐渐向有源、全彩和大尺寸方向发展。万博泉则指出,2008年后将开始导入量产,从目前的预测看,大尺寸OLED应用前景广阔,主要应用领域有笔记本计算机、显示器、电视等等,而三星于今年初推出的40英寸OLED显示器更证实了大尺寸OLED的发展前景。三星透露,该原型机分辨率为1,280×800,最大亮度能够达到600流明左右,其黑白对比度为5,000:1,显示器厚度仅2.2厘米,用它可以生产出厚度不到3厘米的平板电视。
  但张金燕同时也指出,目前OLED工艺设备仍限于以二代线370mm×470mm尺寸为主,即使生产技术上可以切割较大尺寸的OLED面板,但若OLED无法完全发挥其技术成熟度,还是无法达到最大的经济效益。张金燕表示,OLED的结构看似简单,但开发过程却不容易。首先,OLED的材料就是一大问题。材料进步了OLED表现才会更好,例如在同样的电流通过时,亮度会增加,但耗电量会降低,还可以延长使用寿命。OLED的材料使用如何最佳化、如何提升产品合格率并提高生产率,都是OLED开发与生产时重要的议题。
SED后来居上 目标直指PDP与LCD
  在高度竞争的大尺寸显示技术领域,平面发射显示器SED(Surface-conduction Electron-emitter Display)技术成为显示技术领域的又一颗新星。2004年9月佳能(Canon)与东芝(Toshiba)合资约2,000亿日元设立合资公司——SED公司,携手研发SED面板技术,双方期望以新的技术竞逐具增长潜力的薄型电视市场。
  SED沿用CRT技术作为基础进行研发,由电子撞击荧光粉发光,只是电子发射阴极不同而已,图3所示为SED与CRT发光原理的比较。绝大多数人都认为CRT的图像效果要优于等离子或液晶电视,而SED正式利用微电子管光源成功地创造数千个微型CRT,这也就意味着SED屏幕的厚度将只有几厘米,而图像能够保证中间与边角一样锐利清晰。另外再加上其高精细度、反应快等高清晰度特性,以及东芝和佳能共同宣称的其制造成本仅PDP和LCD的1/2~1/3,使得SED的呼声日益高涨。
  东芝研发的50英寸SED电视在东京Display 2005展览中首次亮相,引起了业界一阵轰动。东芝平面显示元器件材料中心总监福间和则(Kazunnori Fukuma)表示,SED不论在动画显示效果或电力消耗上,都有亮眼的表现,由于它具备自发光特性,耗电量相对PDP及LCD都低,同时SED在画面暗处的显示效果也明显优于两者。SED具有的高对比度及省电特性,将是它抢占40英寸以上平面电视市场的利器。福间和则还透露,SED电视将于2006年3月正式 问世。
  东芝表示,目前SED产品开发仍以50英寸为主,未来主要先抢攻日本市场,接下来再计划朝欧美市场迈进。未来SED成本逐渐降低之后,有机会跟LCD及PDP电视相互竞争。
SED量产技术待提升
  尽管佳能和东芝已于2004年兴建了首条SED生产线,并具备了产业群聚的能量,但相较于LCD、PDP已有相当成熟的量产技术与良率,以及完整产业供应链所带来的成本效益,SED此时切入,时间上恐怕心有余而力不足,未来在市场上仍须面对LCD TV的挑战,如何迎头赶上,有待时间的考验。
  另外,虽然SED的制造成本要低于LCD和PDP,但总成本里还应加入研发成本。从佳能1986年研究阴极发射开始算起,已连续投入了20年,这可说是一笔不小的数目。按照佳能和东芝的计划,SED真正量产要到2007年,届时LCD和PDP厂商可能不但已经赚回了研发费用,甚至连生产线的折旧费都已摊提完毕,因此SED一开始在价格上可能并不占优势。由此来看,SED现在欢呼还为时尚早,是否能真正掌握量产技术将是SED能否跻身一线地位的观察重点。

    市场接受度考验技术存在价值
  目前在市场红火发展的OLED产业仍处于萌芽阶段,必须经过一段阵痛期,待材料寿命、工艺技术与生产设备等瓶颈一一克服后,势必将为显示器产业刮起一阵旋风,成为厂商拓展商机的试金石。SED在佳能和东芝双手力捧下,是否能顺利在大尺寸面板市场撑起一片天、量产计划是否如期成型将是重要的观察指标。
  然而,技术存在的价值依赖市场接受的程度。在显示技术百家争鸣的时代,如何突出显示技术自身价值,创造新兴应用的盈利空间市场,避免有行无市的窘境将是各家厂商在全力冲刺的同时,需要冷静思考的重要课题。


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