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DisplaySearch公司預(yù)測，到2015年，OLED顯示屏市場收入將從2008年的5.91億美元增長到60億美元，年復(fù)合增長率(CAGR)將達到40%。屆時，OLED電視市場容量總計達26億美元。作為最近幾年炙手可熱的顯示技術(shù)，OLED憑借其輕薄、省電等諸多優(yōu)勢，吸引了不少市場眼球，業(yè)界人士均對OLED抱有巨大期望，并稱OLED將成為取代目前主流LCD顯示技術(shù)的下一代技術(shù)，一時間，OLED成為了平面顯示器大廠投注大量資源的新領(lǐng)域。
OLED的優(yōu)勢得益于其自身的發(fā)光原理，在外界電壓的驅(qū)動下，由電極注入的電子和空穴在有機材料中復(fù)合而釋放出能量，并將能量傳遞給有機發(fā)光物質(zhì)的分子，后者受到激發(fā)，從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)，當(dāng)受激分子回到基態(tài)時輻射躍遷而產(chǎn)生發(fā)光現(xiàn)象，屬于自發(fā)光顯示技術(shù)，對耗電量要求不高，成為許多高亮度環(huán)境下理想的顯示設(shè)備技術(shù)，同時，OLED還具備更廣的色域范圍和視覺角度。似乎，這些優(yōu)勢足以讓OLED的“下一代顯示技術(shù)”頭銜名副其實。
但是，OLED成為“下一代顯示技術(shù)”的口號已經(jīng)喊了太久，以至于其壽命周期、生產(chǎn)過程以及材料都開始遭到了大家的質(zhì)疑，專業(yè)AV人士也在思考OLED是否真的能夠成為主流產(chǎn)品。盡管質(zhì)疑聲一片，仍然沒有阻止大量的公司為OLED顯示設(shè)備的研發(fā)而大手筆地“燒錢”，而且，大多數(shù)公司似乎更鐘情于在一些重要的消費電子展會上展出一些外形小巧精致的OLED產(chǎn)品，如手持電視設(shè)備等。
OLED的發(fā)現(xiàn)
我們先從OLED的研究發(fā)現(xiàn)說起，20多年前在柯達研究實驗室里，科學(xué)家在研究一種新型光電技術(shù)時，無意中發(fā)現(xiàn)了一種可以發(fā)光的有機化合物質(zhì)。并在1987年申請了小分子有機發(fā)光二極管(SM-OLED)專利。
兩年之后，劍橋大學(xué)卡文迪什實驗室的研究人員發(fā)現(xiàn)，OLED可以提出共軛聚合物，也就是眾所周知的聚苯乙炔化合物。這一發(fā)現(xiàn)后劍橋顯示技術(shù)公司(CDT)成立了，該公司現(xiàn)在是住友化學(xué)公司的一個部門。真正讓CDT聞名的是其研究發(fā)現(xiàn)，在P-OLED中使用的磷化合物可以被印刷于矩陣顯示器上。
這一研究發(fā)現(xiàn)最重要的意義在于兩家公司的方法都可以應(yīng)用于柔性顯示器上，也就是顯示器可以彎曲到限定的角度，而不會折斷。而且，顯示器本身也是超薄，只有不到四分之一英寸的防護玻璃基板的厚度。從本質(zhì)上講，可以將OLED顯示屏用在手機、PDA或小電視上，還具備較強的防震性。OLED的柔性和靈活性促進了曲面顯示器的發(fā)展，如汽車虛擬儀表板。
悲喜交加的市場
在電子書的應(yīng)用上，OLED似乎有無與倫比的優(yōu)越性。不幸的是，仍然有些問題無法解決，首先是有機化合物相對較短的壽命問題，即在起初的1,000小時黃色和綠色都還比較鮮艷，但藍色OLED就不夠明亮，并且時間越長色彩越差，紅色也面臨同樣挑戰(zhàn)。
另一個問題就是一致性，早期的原型在色彩變化和像素亮度變化時存在著嚴重的問題，在電視上很難得以應(yīng)用。那么采用驅(qū)動像素陣列的方法是否行之有效呢，要獲得快速的動態(tài)運動和轉(zhuǎn)換速度，必須采用TFT的主動矩陣顯示屏。然而，OLED可能需要兩倍于液晶顯示器(LCD)多芯片驅(qū)動程序。
進入新世紀后，有近40家公司開始加大OLED投資，努力使OLED從實驗室走向生產(chǎn)線。這些公司中很多都是我們耳熟能詳?shù)钠放迫缍虐睢|芝、LG、日立、三星、索尼等，也有一些相對較為陌生的面孔如Optrex、eMagin、奇美和住友等。
早在1999年，三洋與柯達公司制定了共同研究與開發(fā)有機發(fā)光二極管顯示器的計劃，2001 年在日本建立了合資企業(yè) “SK 顯示器公司”，生產(chǎn)類似于LCD顯示器的具有彩色過濾器的白色OLED顯示屏。劍橋顯示技術(shù)公司 (CDT)則在有機聚合物方面取得了進一步的發(fā)展，并開始研究P-OLED的噴墨打印機，將紅、綠、藍自動沉積到OLED中。
經(jīng)歷了幾年的投入，OLED卻未能像市場當(dāng)初預(yù)測的那樣成熟起來，始終沒有進入主流市場，一些公司開始淡出這個市場，柯達和三洋以分手告終。先鋒也在利潤出現(xiàn)兩年連續(xù)虧損之后，關(guān)閉一個制造主動矩陣OLED(有機發(fā)光二極管)面板合資企業(yè)。
盡管市場充滿了悲觀的情緒，但也有不少好消息。三星于2001年開始推行OLED開發(fā)計劃，分別在2004年和2005年1月開發(fā)了14.1英寸和21英寸面板，之后又推出40英寸面板。愛普生最早拉開OLED大屏幕應(yīng)用序幕，2004年5月發(fā)布了世界最大的40英寸OLED顯示器模型。CDT也繼續(xù)發(fā)展其專有的噴墨P-OLED打印系統(tǒng)。汽巴最近也推出了一項新的紅色磷光材料提供給德國德累斯頓Novaled，并宣稱壽命可達5萬小時�，F(xiàn)在，藍色OLED材料的壽命有望在亮度衰減一半之前比以前超出2萬小時。
總部在新澤西州特倫頓的美國環(huán)宇顯示技術(shù)(Universal Display)公司也在SM-OLED技術(shù)發(fā)展的推動上做了大量工作。在2008年5月的DisplayWeek展會上，UDC和合作伙伴LG公司共同展出了4英寸的QVGA全彩色主動陣列OLED顯示器原型，非晶背板融合了UDC公司專有的PHOLED(磷光)技術(shù)和TOLED(透明復(fù)合陰極硅底板)技術(shù)，該顯示器的研發(fā)得到了美國國防部的支持。
索尼公司推出的XEL-1也在OLED市場上引起了不小的轟動，這是市場上第一款商用的OLED電視。這款11英寸大小，1024×600像素分辨率的顯示屏僅為3毫米厚，并采用了SM-OLED技術(shù)，它的峰值功率消耗約為45瓦。那么這款OLED電視機在價格上是否具有優(yōu)勢呢，這個問題就比較難。2,500美金的價格，無論是買50英寸等離子或52英寸的液晶電視都足夠了。XEL-1高昂的成本對早期購買的用戶來說，堪稱代價較大的價格代價，但它也反映了當(dāng)前OLED制造工藝的低收益率。我們這樣來計算，XEL-1每英寸的零售價格約為227美金，一臺42英寸的價格為9,545美金，如此昂貴的價格是等離子顯示器在10年前的賣價。
索尼公司也展出過27英寸SM-OLED，該款產(chǎn)品厚度為9毫米，具有1920×1080像素分辨率。它和XEL-1的平均亮度都為200尼特，峰值亮度為600流明。(由于OLED是自發(fā)光，其亮度隨著內(nèi)容一起動態(tài)變化，這與CRT和等離子顯示器一樣)。
在2009年CES上，三星也展示了OLED電視產(chǎn)品，其中包括14英寸和31英寸的原型電視，但并未準(zhǔn)備面向市場商用。三星的SDI(同時也負責(zé)等離子顯示器的生產(chǎn))，積極參與主動陣列OLED的生產(chǎn)，并計劃將OLED顯示器推向市場。
OLED發(fā)展的艱難險阻
OLED進入主流市場面臨著諸多障礙，前面我們已經(jīng)提到了低收益率和亮度和色彩一致性等。另一方面則是經(jīng)濟原因，OLED面臨著來自HDTV市場主流的液晶和等離子技術(shù)的激烈競爭。在此，我們要提及另一顯示技術(shù)，即佳能的SED技術(shù)。它結(jié)合了傳統(tǒng)CRT顯示和平板顯示的優(yōu)點，其原理相當(dāng)于在一塊平板上安裝數(shù)以萬計的超微型電子槍。該技術(shù)擁有CRT在亮度、色彩、可視角度、響應(yīng)時間等方面的優(yōu)勢，但在高清分辨率上并不輸于液晶，在功耗上對比液晶和等離子也擁有很大優(yōu)勢。SED一度被視作是與OLED并駕齊驅(qū)的下一代主流顯示技術(shù)。佳能2005年就已經(jīng)展示了SED電視原型機，但至今也無法推向市場，專利侵權(quán)官司是造成這種阻礙的重要原因，但我們不得不承認，液晶和等離子這兩種主流顯示器在價格和技術(shù)上的成熟優(yōu)勢，確實讓OLED和SED舉步維艱。
盡管大家都喜歡像信用卡一樣薄的HDTV，可以貼在墻上，但OLED廠商大多都將重心集中在小型的、壽命周期較短的顯示器市場如便攜式電子產(chǎn)品，包括手機(數(shù)億產(chǎn)品已經(jīng)在美國使用)、微型計算機和游戲機等。
這些產(chǎn)品通常都是幾年就會更新?lián)Q代，這也就意味著即使最保守的估計，哪怕OLED熒光粉的壽命時間只有一半如藍色和紅色，產(chǎn)品仍然會在安全的壽命周期內(nèi)。(例如：手機每天使用8小時，一年365天，如果使用2年，其使用時間為8×365×2=5840小時，這也遠低于現(xiàn)在藍色OLED在衰減到一半亮度前1萬小時的壽命。)
此外，小尺寸屏幕比適用于電視的大尺寸OLED屏幕的生產(chǎn)有著更高的產(chǎn)出效率。自從愛普生和三星展出了40英寸OLED模型機后，在更大的尺寸上廠商們就很少有動作了，因為無論是從技術(shù)還是價格上都實在是太困難。
OLED在手持電子設(shè)備應(yīng)用上更為成功的原因是它們在高亮環(huán)境光環(huán)境下，比透射和反射式液晶顯示器具有更好的觀看優(yōu)勢，在任何光線環(huán)境下，圖像亮度、飽和度以及色彩對比度都很完美，就像在大型戶外的數(shù)字告示牌中采用的LED顯示屏一樣，即便是光線直射，也能達到很好的效果。在2003年，柯達試圖生產(chǎn)主流的SM-OLED顯示設(shè)備，并推出了柯達的EasyShare LS663數(shù)碼相機，背部顯示器是2.2英寸SM-OLED，但該產(chǎn)品僅在歐洲和亞洲上市，但最終還是采用傳統(tǒng)的LCD的款型取代了OLED LS663。
OLED的未來
OLED似乎無法越過“進一步，退一步”的舞步式發(fā)展態(tài)勢，并在過去20年來一直都處于這種狀態(tài)。然而，事實上，索尼在2007年推出小電視機產(chǎn)品為市場打了一針強心劑，即使產(chǎn)量仍然是揮之不去的頭痛問題，但也足以讓其他OLED市場領(lǐng)導(dǎo)者有足夠的理由硬著頭皮投身到OLED產(chǎn)品更多的研發(fā)中去。
其他的技術(shù)和產(chǎn)品創(chuàng)新有可能進一步打開市場大門。UDC和LG的合作就是其中之一，并具有重大意義，國防、航空和交通運輸部門對防震顯示器的需求將大量增加。目前，柔性O(shè)LED在各種顯示的最大的需求大部分來自虛擬儀表盤和小型電腦。
2009年3月，通用電氣公司全球研究部展示了所謂的世界上第一個卷帶式OLED照明設(shè)備，并制訂了1,300萬美元的目標(biāo)，通過4年合作，通用電氣與能源轉(zhuǎn)換設(shè)備部及美國商務(wù)部國家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)機構(gòu)合作，推出低成本的系統(tǒng)批量生產(chǎn)柔性電子紙顯示設(shè)備、便攜式電視屏幕大小的海報、太陽能為動力的電池和高效率的照明設(shè)備。
2009年5月，索尼發(fā)布了有機薄膜晶體管(TFT)，印刷在塑料上的柔性薄膜。這種特別的OLED原型擁有160×120像素矩陣，每英寸80像素分辨率和每個像素318微米的尺寸。
與此同時，CDT、住友、Novaled也在2009年5月底宣布計劃聯(lián)合共同開發(fā)混合OLED設(shè)備，將兼?zhèn)湫碌木酆衔锇l(fā)光層和電子傳輸層摻雜。Novaled在OLED功耗效率上也有了新的突破，實現(xiàn)了白色OLED每瓦32流明，綠色OLED每瓦100流明的亮度新水平。他們還在測試一種新的有機材料，以取代傳統(tǒng)的玻璃系統(tǒng)，這也是柔性顯示器市場要發(fā)展起來所不可缺少的。
在市場上，我們見到的最多的OLED產(chǎn)品是虛擬控制面板，類似于正在研究的GUI和LCD顯示器。二者最大的區(qū)別是OLED會更節(jié)能，只需照亮需要的發(fā)光的部位，而無需照亮整個面板顯示所有可用的按鈕。
事實上，小型的OLED屏幕也會用在傳統(tǒng)的機械式按鍵上。NKK Switches公司，已經(jīng)生產(chǎn)出了OLED的智能開關(guān)，它具有一個微小的(15×11毫米)屏幕，分辨率64×48像素，另外也有不具備開關(guān)的OLED屏幕，被動式陣列顯示器的壽命約為15,000小時。
技術(shù)突破
OLED技術(shù)技術(shù)發(fā)展方向是從小尺寸、低分辨率的PM-OLED向大尺寸、高分辨率的AM-OLED發(fā)展，同時研究柔性顯示器及白光照明等。需要解決的技術(shù)重點包括以下方面。
研發(fā)用于AM-OLED的低溫多晶硅TFT技術(shù)，尤其解決結(jié)晶化技術(shù)、TFT亮度補償技術(shù)及TFT基板制程工藝等。
增加OLED的亮度。目前OLED顯示器的實際亮度遠未達到其理論值，需研究新的器件結(jié)構(gòu)如在陰陽極內(nèi)側(cè)加緩沖層、選用逸出功低且大氣穩(wěn)定性好的陰極材料、開發(fā)逸出功大且透光性好的陽極材料、研究能級結(jié)構(gòu)對發(fā)光更有效的有機材料等。
增加器件的壽命和穩(wěn)定性。盡管OLED壽命已達到近3萬小時，但與CRT、LCD相比仍有較大的差距，因此提高器件的發(fā)光效率，減少發(fā)熱對器件壽命的影響，同時改進制備工藝，加強對基底材料的超凈處理并減少氧、水汽對器件的侵蝕，以提高器件壽命和穩(wěn)定性是OLED技術(shù)發(fā)展需解決的重要問題。
進行新的高效有機材料的研究。OLED技術(shù)發(fā)展的另一重要方面是研究低驅(qū)動電壓、高發(fā)光效率的新型有機發(fā)光材料，進行熒光材料的改良性及磷光材料研究。
改善生產(chǎn)工藝，提高成品率，降低成本，確保市場競爭力。
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