廖显杰:OLED抢进下一代显示市场
2003年在厂商陆续开始推出OLED(有机发光二极管;Organic Light Emitting Diode)相关产品之后,估计市场产值约为2亿美元左右(表1),主要贡献来自于无源产品,预计2007年将有机会挑战28亿美元的市场规模,年复合增长率(CAGR)仍旧高居所有显示器的首位。其中有源OLED的产值未来几年内将正式超越无源OLED产值,估计2007年所占的比重将达到全球产值的8成。然而目前主要厂商在有源OLED的表现仍然不如预期,接下来若无新的突破,势必将影响未来OLED产业总体表现。
据统计,2003年能够供货的业者主要集中在亚洲区域厂商(图1),其中以东北Pioneer的出货金额高居首位(2003年占有率为40%)、其次为韩国SNMD占有33%,第三名则由铼宝科技夺得23%的市场占有率。虽然2004年加入新的角逐者,但估计前三大排名暂时无重大变化的可能,然而市占率势必会被后进入业者所瓜分。
副面板带动亚太市场增长点
分析2003年增长快速的原因在于副面板(Sub Panel)市场开拓有成,根据IEK估计,2003年度全球副面板需求量约为1亿片,估计到了2007年全球副面板需求量将达到1.6亿片(图2),即届时全球约有25%的手机将搭载双屏幕面板。其中搭载OLED面板的数量将从2003年1,000万片增长到2007年的2,000万片。此外,当前副面板应用最为广泛的区域集中于东亚国家,也间接吸引韩国业者逐渐投入OLED生产。
柔性面板为下一代OLED技术发展重点
业界专家表示,从应用面、显示效能、省电性以及制造成本等因素考虑,未来2~3年内,手机面板市场将形成OLED与TFT LCD双雄争锋的局面。
而在省电以及价格考虑方面,当前STN LCD仍较OLED具竞争力。因此,未来OLED须强化自发光、超薄、柔性(Flexible)面板等特色才能有大幅增长的空间。同时,日经产业新闻也报导,大日本印刷宣布已成功开发出薄型显示器用塑胶基板,可被用于各种显示器面板上。
过去因为所用的有机材料若接触到空气或水会变质,导致研发进展缓慢。对此,大日本印刷在塑胶基板加上一层特殊薄膜,使得问题迎刃而解。若使用这种塑胶基板,显示器便可做弯曲、360o显示,当前预定应用在便携式数字产品、电子书等商品,预计2007年OLED用塑胶基板市场规模将达100万平方米。
由于塑胶面板显示器拥有轻薄、可弯曲与坚固等特性,一直是业者与研究单位研发的课题,面对未来各种显示技术竞相切入塑胶面板的研究,许多业者选择了OLED来搭配未来塑胶面板技术的开发。
现阶段OLED虽然已经成功切入副面板市场,但是也面临到LCD的价格竞争,以当前LCD产品来看,技术开发持续朝向降低成本发展,OLED若要在低成本方面取得优势,将面临极大的压力。利用产品差异化策略或许可以加强本身竞争力,而搭载塑胶基板的OLED也是一条可以尝试的方向。
从UDC公司在美国所发表的技术蓝图(图3),可以清楚的看到除了当前大家所熟悉的向全彩LED与大尺寸技术开发之外,未来几年内UDC将向穿透式LED、发光源应用与柔性塑胶基板的OLED等几个方向发展,为了早日将技术实现,相关材料、设备与工艺也将被积极开发。然而塑胶OLED若要量产,仍有许多技术需要突破,其中以下两个技术是产品是否能够量产的重要关键。
塑胶基板技术开发
玻璃基板相比于塑胶基板有其先天限制:重量大、厚度大及容易破碎,而对塑胶基板来说,这些限制正是其能替换玻璃的最佳特性。在重量方面,塑胶基板重量仅有玻璃基板的20~50%(见表2);在厚度方面,玻璃基板最小可到 0.3mm,而塑胶基板则可到0.1mm ;塑胶基板在抗冲击性方 面也比玻璃要好,甚至可进行一定角度的弯曲。虽然塑胶基板在许多特性上能补足玻璃基板的缺点,但玻璃基板的部分性能却是当前塑胶基板所无法达到的,如玻璃的耐热性可达500℃左右,而塑胶基板最高仅能到达180℃。在高温工艺中,玻璃仍可保持良好的表面性能,而塑胶基板则可能已遭到破坏。因此寻找可以使用通过高温工艺的塑胶材料是厂商努力的方向,此外由于塑胶基板本身容易穿透水气,过多的水气将严重影响有机材料的稳定性,因此避免过高的水气渗透也是塑胶基板重要的课题。
工艺设备开发
现阶段OLED的工艺主要使用蒸镀法或是Ink Jet Printer方式,然而不管使用何种方式,除了庞大的设备投资之外,面板的产出速度将受到机台限制而无法快速提升。假使未来塑胶基板导入后仍然使用常规的制造方式,势必面临设备成本过于昂贵的挑战。
当前业界正积极研发Roll-to-Roll (RTR)的设备,希望能够通过RTR的开发来达到大量生产与降低成本的优势,从图4可以清楚看到RTR制造的流程,面板从最早的镀膜阶段后接着在面板上造出数以百计的微小空格,之后进行填充与密封,最后将面板薄型化与切刻。制造过程似乎并不困难,然而这样的系统在性能方面却需要符合下列几点。首先,系统要有高产出量,虽然不能与报纸印刷系统相比,但是起码也要高于现有工艺设备单位产出量数倍以上。其次,需要能够设计成In Line的生产设备。再者,能够提供制造高分辨率的面板。虽然设计目标极为清楚,但是相关厂商仍在研发的阶段,尚未有实际的生产设备推出。