群雄并起 OLED产业一触即发

作者：（台湾）IEK产业分析师　刘美君

时序回溯至在2000年的全球显示器市场，当时有众多新兴的平面显示技术竞争，头角峥嵘的场面堪称新一代战国时代亦不为过。从TFT LCD突破大型化的限制，藉由投资次世代线的方式，快速在平面显示器产业攻城略地，成为新一代的主流显示技术。然而人类对于显示技术与画质的追寻从未停歇，而追求更轻、更薄的面板，也成为下一阶段的技术开发方向。2008年，因为预期OLED技术发展的可能性，诸多厂商前仆后继投入，使得全球OLED产业仍承接2007年快速发展的趋势，进而呈现群雄并起、方兴未艾的局面。但在全球经济状况于2008年后半开始发生变化，也让积极发展中的全球OLED产业受到影响。

OLED面板技术特性概要

OLED (Organic Light-Emitting Diode，有机发光二极管)，指的是以有机半导体材料和发光材料在电流驱动下，达到发光的显示技术。与LCD相比，OLED面板由于属于自发光的技术，不需背光源，因而可以做到比现行液晶面板更轻薄、更高亮度、170度以上的可视角度，同时因发光时的耗电量低、发热量低，能达到更为省电的表现。另外，OLED面板反应速度快、没有LCD常有的残影问题，若以塑料材质当作基板，甚至可做到可弯曲的面板。

目前的OLED面板技术，以驱动方式可分为主动式（Active matrix；简称AMOLED）以及被动式(Passive matrix；简称PMOLED)两种。而以有机发光层来做区分，则可分为小分子（Small molecule）型与高分子型（Polymer，亦称为PLED）两种。

虽然以有机材质激发光的方式，在1963年已由Pope将数百伏特的偏压施加于 Anthracene的晶体上而发现，不过因为施加电压过高与发光效率不彰，当时并未引起很大的注意。直到1987年，美国Kodak的邓青云博士（Ching W. Tang）与Steve Vanslyke，以真空蒸镀法制备出多层结构的OLED组件，达成了低操作电压与高亮度的表现，OLED技术才逐渐的获得全球业界的瞩目。正因OLED 技术省电与优异的亮度表现，不止可以应用于面板领域，也逐渐将触角延伸至照明的用途，堪称业界的明日之星。

大约在2005年之前，主要应用于商用OLED面板的技术为低分子PMOLED，因为构造单纯，使用低分子的有机材料进行成膜，主流制程为真空蒸镀的方式，包含阴极在内，大约需5-6层程度的有机膜与电极的蒸镀制程。PMOLED的商用化以单色切入，最早应用于车用audio等装置，尔后达成彩色化，逐步切入MP3 Player、PMP以及手机次面板等市场。PMOLED虽拥有构造简单，生产成本较低的优势，但因为驱动方式以扫瞄驱动，瞬间注入大量电流使耗电量较大，导致组件容易劣化而缩短寿命。而当一个点的pixel劣化时，会以劣化点为中心，于纵横两方向发生pixel低落的现象，使得PMOLED大型化不易。AMOLED技术则不然，就算发生单点缺陷，也只会在该劣化点产生缺损，而不会如同PMOLED一样，发生劣化点扩散的情形，这也让厂商转而以 AMOLED的技术，来做为OLED大型化的另一解决方案。

另外，AMOLED技术的特点在于藉由背板以TFT驱动电路，面板当中每一个 pixel皆独立运作，达到连续发光的表现，同时驱动电压低，耗电量也因而下降，组件的寿命也较长，较适合应用于大型的产品。然而，AMOLED目前在制程上仍以真空蒸镀方式作为主流，受限于大面积化时的成膜均匀性，制程良率尚无法与TFT LCD技术相抗衡，因而在成本上仍居于劣势。2007年，Sony虽然率先推出11寸AMOLED TV的商用化产品进行贩卖，然而受限于良率与价格的因素，还未能分食LCD TV与PDP TV的市场，成为主流商品。目前商用化AMOLED仍以中小型领域出发，藉由切入手机主面板、数字相框等产品，强调省电、轻薄等面板特性，以期逐步打开应用市场。

市场现况与展望

2006年，由于市场发展受限，全球有多家厂商退出OLED研发与生产后，也使得 2007年OLED产值仅较2006年成长13.8%，为583.3百万美元。然而SONY在2007年推出11寸AMOLED TV产品之后，市场似乎又对OLED技术重新燃起希望。依据IEK预估，由于厂商在纷纷对AMOLED加码投资的效应下，2008年全球OLED产值成长幅度达到21%，达到705.8百万美元。

然而因2008年中以后，全球经济局势的急转直下，不论是AMOLED或是 PMOLED面板价格都逐渐受到压缩，在价格无法与TFT匹敌的状态下，出货量也随之下降，使厂商投资扩产与产值成长力道随之衰减。在预期2009年市场景气应无明显好转的情形下，2009年全球OLED产业产值成长率将减缓，估计仅成长8％，来到762.3百万美元。而依照目前对总体经济预估的数字分析，2010年景气应可以逐渐回复到2008年之前的状态，预估2010年开始，全球OLED产值将能够随着景气复苏而加快扩张的脚步，2011年时，应能达到1,052百万美元的规模。（图一）

重要厂商动向

鸭子划水的日系业者

1.东北Pioneer

东北Pioneer为全球首家将OLED商品化成功的厂商，东北Pioneer早期专注于PMOLED技术，尔后曾在2002年与Sharp、SEL共同合作成立ELDis，期望结合Sharp在CGS方面的优势与东北Pioneer 在OLED的研究经验，做为公司前进AMOLED产品的跳板，企图发展LTPS为背板的AMOLED技术，但是由于技术开发一直处于无重大突破的状态，因此合作的关系于2005年径行终止。此后，东北Pioneer将主力全数放在PMOLED产品的生产上，手机次面板占出货量6成以上之比例，另外少部分则是车用audio以及touch panel等产品。目前东北Pioneer将生产实力全数集中于米泽工场，生产线为area color PMOLED2条，full color PMOLED1条，3条生产线总计应可达到月产2百万片的产出。

2.Sony

Sony大约在90年代初期投身于OLED技术的开发，2004年9月，该公司首度推出搭载自行生产的AMOLED面板的PDA产品「PEG-VZ90」，此后Sony以热情持续不断投注在更大型AMOLED面板的开发，堪称为日本业界投身AMOLED最积极的业者之一。2007年春天，Sony在Display 2007（Finetech Japan 2007）会场演说中，除展示27寸AMOLED TV产品外，更宣示于同年度将发售“XEL-1”11寸AMOLED TV产品。Sony的AMOLED技术名称为“Super Top Emission”，因为采用top emission的形式，实现了高开口率、高对比度（1,000,000：1）的优异影像表现。11寸的AMOLED TV采用LTPS背板，27寸产品则是使用a-Si TFT基板，再施以laser annealing的方式来进行处理，不过目前27寸产品所使用的制程似乎在量产化上遇到了瓶颈，而迟迟未见商用化产品问世。[!--empirenews.page--]

2007年，Sony持续投入在塑料基板上的Organic TFT的开发，同时也是首度实现以Organic TFT(OTFT)为基础的full color OLED面板，分辨率达到160×120（80ppi），其OTFT所使用之半导体层材料为pentacene，制程温度可降至130℃，达到塑料基板所需之低温制程。

以Sony的生产体制来看，OLED面板的制造由TV事业本部所统辖，生产主力集中在Sony Mobile Display东浦事业所（原ST-LCD）。Sony投入约90亿日圆，发展从背板到封装一贯化制程面板生产线，月产能约30万片（以2寸面板换算）。东浦事业所的生产线设备由Sony单独投资发展，而OLED TV的组装则由「Sony稻泽Tech」负责整机生产。2008年Sony宣布将投资220亿日圆于TFT工程设备以及OLED成膜设备，在现有生产工厂中，再增设一条3.5代的生产线，并在未来将生产尺寸提升至20寸以上，并试产40寸AMOLED TV。

大鸣大放的韩国厂商

1. Samsung SDI。

Samsung SDI原本在2002年时，与NEC携手合作共同开发OLED技术，然而到了2004年底态度转变，Samsung SDI结束与NEC的合作关系，将OLED的技术开发部门并入Samsung SDI集团内。2007年，Samsung SDI AMOLED面板产品开始量产，主力技术为小分子。该座厂房原本投入约4655亿韩元，月产能150万片（2寸换算），2008年所生产的5款面板均切入全球主要手机品牌，热销的程度让Samsung SDI得以改善PDP事业所带来的严重赤字，成为公司的获利金机母。

Samsung SDI的技术重点在于full color再现所需的Fine Metal Mask的有机材料均一分布、高精细的蒸镀技术、pixel正确控制的驱动电路技术。目前Samsung SDI的驱动背板的来源为天安工厂所生产的LTPS TFT（730×920mm），但位于釜山的AMOLED面板生产线所对应的尺寸为370×470mm，因此制程上釜山工厂在进行蒸镀时会将LTPS基板进行对半裁切加工。2008年Samsung SDI再次宣布，斥资5,518亿韩元5.286亿美元，扩增AMOLED面板产能达5倍，预计届时每月2寸面板产能将达900万片，较目前150万片高出5倍。

IEK分析

1.PMOLED成长受限，AMOLED成为群雄必争之地

2000年初期，在各类平面显示技术互相竞争的主流地位的同时，OLED技术曾经也是其中的要角。当时PMOLED率先成为量产的先行技术，也让投入厂商对后续的AMOLED技术的开发更为跃跃欲试。然而2004年开始，AMOLED 的技术发展似乎出现瓶颈，让许多厂商纷纷求去，归咎其原因，还是在于制程的不稳定以及材料本身的限制。AMOLED的沈寂让OLED技术只剩PMOLED 在消费市场当中独自奋战，PMOLED以鸭子划水的姿态，运用其轻薄、省电的优势，逐步的取代TV/STN的产品，在MP3 Player、PMP以及手机次面板等产品当中占有一席之地。然而因本身技术的限制，造成可应用产品范围受到压缩，无法更进一步的拓展市场。未来 PMOLED因为出货量将不会再有大幅成长，再加上产品单价势必将持续走低的影响下，其产值将维持平稳的状态。

AMOLED的状况则是另一股新兴的势力，2008年Samsung SDI的AMOLED手机面板成功的切入Nokia、日本的au（au by KDDI）等手机产品，并且为Samsung SDI创造极大收益之后，AMOLED技术正试图复制液晶面板过往的发展历史，以小做起，逐渐扩大面板尺寸，重回商用产品市场的战场。依据Samsung SDI的AMOLED产品规划，2007年将先由2寸的手机与MP3 Player用面板打头阵，2008年再切入PMP所需之3-7寸等级的产品，2009年再扩展至NB与TV用的10-30寸级的面板生产，AMOLED 的市场渗透，似乎是另一场战争的开端。

然而日系业者也不会在这场战争中缺席，因为失去了在液晶面板的优势，要重新夺回显示技术的发球权，AMOLED技术将是日本厂商的下一场豪赌。挟带设备与材料的优势，Sony与TMD等厂商的态度呈现极度坚决的态势，Sony在 2009年宣布和Seiko Epson合作，除了自身所拥有的3代与3.5代LTPS产能外，也能够取得Epson旗下的3.5代以及4代的面板产能。其中Epson的产能除 LTPS技术外，也包含a-Si的生产线，这是否将是协助Sony在AMOLED面板量产扩张的前奏，非常值得玩味。而TMD则是值得注意的后进，TMD 的优势在于对LTPS基板量产的极佳稳定性，另外，TMD不论是在高分子或是小分子的AMOLED成膜技术开发上，都已布局许久，TMD是否会成为韩商的下一个威胁的竞争对手，也非常值得注意。

2.大型化AMOLED的发展，决定于制程与材料的突破

前述曾提及，不论是日本业者或是韩国业者，最后发展的目标，都是朝向大型化来做发展，特别是TV产品。然而，AMOLED的大型化不只是在于面板面积的扩大而已，分辨率、色在线性、辉度、寿命等…，都是一并被要求的课题。在背板的制作上，目前为了实现高mobility，让TFT得以提供更充分而稳定的电流，厂商普遍偏好以LTPS技术的基板来做为AMOLED的背板，然而LTPS基板制作工序较为繁复，需要较多的光罩和雷射退火的制程，造成throughput较低的状况，若LTPS表面结晶出现缺陷，容易形成Mura，也被认为 LTPS基板的应用障碍。a-Si的基板则因制程成熟，容易实现大面积的量产化，因此被视为另一个大型化解决方案，但是a-Si基板仍必须克服TFT起始电压偏移较大与mobility较低等缺点。

OTFT（Organic TFT；有机薄膜晶体管）的开发也是印刷式电子制程技术的一个关键，目前虽然OTFT的Mobility已经可以达到a-Si的水平，但是组件的稳定性仍然有待突破。小分子系OTFT层一般使用真空热蒸镀方式形成OTFT，而高分子系OTFT层常使用Inkjet Printing或Spin Coating形成有机薄膜，其制程温度都可控制在低于80℃以下，适合塑料基板的低温制程。就目前技术而言，相较于高分子系OTFT，小分子系OTFT 其组件特性较佳。目前OTFT的缺失在于的驱动电压较高、组件漏电流较高，组件稳定性与均匀性仍有待加强。

在制程方面，有机材料的成膜也是重要课题，过去的做法是以做法是在真空中以 spin方式成膜，但这在AMOLED面板大型化时变的不切实际，同时也不利于全彩化。现在常用的真空蒸镀的方式让基板一边移动一边进行蒸镀，也得到了较好的产出效果，但真空蒸镀的方式在大型化时必须克服材料使用率偏低的问题。Inkjet的方式则是另外一个新兴的解决方案，同时也可节省材料。不过 Inkjet制程必须搭配高分子有机材料，同时喷墨头的稳定性、墨滴定位以及成膜的均匀性都仍在研发当中，亟待未来的进一步演进与突破。[!--empirenews.page--]

（编辑：曾聪）