有機發光顯示器(Organic Light-Emitting Diode;OLED)一直以來被視為是繼LCD之後最被看好的顯示器,特別是具有自發光、結構較LCD簡單的特性,對於可攜式產品輕薄短小的要求更是具有發展潛力...
有機發光顯示器(Organic Light-Emitting Diode;OLED)一直以來被視為是繼LCD之後最被看好的顯示器,特別是具有自發光、結構較LCD簡單的特性,對於可攜式產品輕薄短小的要求更是具有發展潛力。
再加上行動電話逐漸朝向更輕、更薄、炫麗外型,OLED的特性能夠滿足此一要求,因此OLED應用在行動電話的比例日漸升高,成為OLED最主要的應用領域。
在OLED的應用產品方面,目前OLED多應用在汽車音響顯示器、行動電話顯示器、可攜式數位影音產品如MP3播放機等。2003年OLED的應用的比例仍集中在行動電話的次面板,未來數年行動電話次面板的比重仍然是OLED主要的應用領域,然而隨著廠商努力開發各種產品的應用,其他領域的應用逐漸提升。而隨著主動式OLED將在2005年進入量產時程,應用在行動電話主面板的比重也隨之升高。
過去行動電話主要是以語音通訊功能為主,並且強調待機時間的長短,因此省電為最重要因素;所以最具省電優勢的黑白STN LCD一直是行動電話主要使用的面板。然而在2000年之後,行動電話除了在語音通訊之外,文字簡訊、圖案簡訊的應用也開始為人注意、使用,甚至在照相功能加入行動電話之後,面板就不再只是顯示時間、訊息等簡單的功能,同時也要求能夠更清晰地顯示傳送來的圖片,以及呈現照相功能的結果。因此行動電話走向彩色化,甚至高解析度、高色彩數已經是行動電話面板的重要要求。
在彩色化、高解析度、高色彩數的趨勢下,行動電話使用的面板比重,黑白STN LCD從2003年第3季的42.2%快速下降到2004年第3季的24.5%,取而代之的則是彩色STN LCD、a-SiTFT LCD、低溫多晶矽(Low Temperature Poly Silicon;LTPS)TFT LCD,2004年第3季分別佔有36.9%、27.4%與11.2%。至於OLED面板,則僅佔0.1%。
在行動電話的應用上,OLED主要是應用在行動電話的次面板上。OLED主動發光的特性,使得手機在夜間看起來特別炫麗,更具時尚感,凸顯出高階手機的價值,因此OLED在行動電話次面板的比重,2004年第1季甚至高達20%。不過由於行動電話業者在競爭日益激烈的情況下,為了挽回市佔率,行動電話大廠提高低價手機的生產比重,選擇STN LCD作為次面板以降低整體成本,因此造成OLED在行動電話次面板的比重有減少的現象。
另外,也因TFT LCD廠商轉換生產線以加強中小尺寸產品的生產,促使中小尺寸TFT LCD產品價格下跌速度加快,這對OLED業者而言無異是雪上加霜。不過,隨著數位多媒體廣播(DMB)與隨選視訊(VOD)等動態影像功能逐漸應用在行動電話,對於全彩、高畫質面板的需求將會提升,因此也促使OLED朝向此一領域發展。
目前在行動電話次面板的市場佔有率,2004年第3季Samsung SDI以28.9%佔居群雄,然而在OLED次面板的市佔率則以錸寶科技以35.2%,領先Samsung SDI的23.0%,排名第三則是東北Pioneer的18.4%。至於積極加快OLED發展的LG電子,則以10.5%暫時落後前三大廠。
在技術趨勢方面,先前OLED一直為人詬病的壽命問題,在材料方面的進展有相當的進步。東北Pioneer的綠色材料壽命在10,000小時以上,紅色則在6,000小時左右,藍色在5,000小時左右。到205年時,綠色材料將延長到35,000小時以上,紅色將延長到20,000小時,藍色將延長到 15,000小時,綜合來說是現在壽命的三倍。
在彩色化的方面,一般說來有三種方式:三色發光法、濾光法(白色法)與色變換法。其中三色發光法為採用廠商較多的方式。發光層使用紅、綠、藍三種發光材料分開塗佈配置。優點是充分利用三種顏色的發光材料,但缺點則是當三種材料壽命不同時,則整體的壽命受制於較短壽命的材料。
另外在製程中採用光罩分開塗佈時,全體光罩將由於受熱而引起熱膨脹問題,控制頗為困難,此在追求高精細化時將會遇到一些困難。
解決三色發光的缺點,近年來開發的新方法有濾光法(白色法)和色變換法,這兩種方法無須使用光罩,精細度也可以大幅提高。濾光法(白色法)的原理為發光層部分塗滿白光材料,利用液晶顯示器用的彩色濾光片產生紅、綠、藍三種顏色,不過也由於使用彩色濾光片的緣故,使得發光效率減低,因此如何開發高效率白光材料就是重要課題。另外一種色變換法則是與濾光法類似,只是將發光層的白光材料改為藍光材料,彩色濾光片改為螢光膜。對於白光材料加彩色濾光片的方式,日本山形大學大學院教授兼有機電子學研究所長城戶淳二也曾表示,採用三色發光法技術在大尺寸TV用的生產上將有實質困難,而採用白光有機EL材料和濾光片的組合方式比較可以達到大型化的目標。
OLED在白光材料的進展除了用在全彩化外,許多廠商也看好白光OLED面板當作背光源,OLED背光板的實用化將不再只是理論。STANLEY電氣在 CEATEC PAN 2004展出正面亮度高達5,000cd/m2白色有機EL面板,新開發的有機EL面板適用於液晶面板背光。另外,日本EMS的執行幹事與設備事業主管赤星治也在一場研討會中發表白色有機EL顯示器的計劃,目標是發展發光強度1,000cd/m2,而同亮度的消耗功率5mA/cm2以下的白光OLED。預計在2006年內開始量產。產品應用在2~2.4吋的攜帶終端產品用背光模組和照明用面板,適合用在行動電話用面板的背光。
從2004年10月的CEATEC Japan 2004可以看到主動式小分子OLED是OLED發展重點,其中多以手機及攜帶產品應用為主。TMD展出3.5吋,解析度為320x240畫素的主動式 OLED。TMD將於2005年上半年開始量產主動矩陣OLED面板,將應用在東芝的單波段電視接收終端產品上。
在主動式OLED的驅動方式,日本廠商主要是以低溫多晶矽技術來驅動,如SK Display、ST LCD、TMD,而東北Pioneer也與Sharp、半導體能源研究所合資ELDis,提供低溫多晶矽TFT基板作為主動式OLED的基板。台灣友達光電三廠的OLED生產線所計畫生產的數位相機面板,也是以LTPS驅動的AMOLED面板。
從2004年CEATEC與FPD International展覽中,可以看見日本廠商展出多款主動全彩OLED面板,預計2005年將有許多日本廠商宣布量產全彩OLED面板。
東北先鋒公司將自2005年春季起量產行動電話主面板使用的2.4吋面板。東芝與松下共同出資的東芝松下顯示器科技公司也將在2005年度上半年開始量產 3.5吋面板,產品將用在電視機等視聽設備方面。SONY與豐田自動織機的合資公司ST LCD也自今2004年秋季起量產3.8吋OLED,產品搭載於SONY製造的PDA。
Tohoku Pioneer為全球率先量產OLED面板的廠商,Tohoku Pioneer最早於1997年秋季開發全球首款汽車音響用單色綠光有機EL顯示器,1999年5月推出多彩汽車產品,即接獲Pioneer車用音響用 OLED訂單,2000年1月則接獲Motorola手機用OLED訂單,2002年春季再度接獲Kenwood車用音響用OLED訂單。
2000年初Pioneer所開發的1.8吋局部彩色有機EL顯示幕(5色,96×32畫素),又獲得美國手機大廠Motorola的採用,於2000年中正式投入市場。而在全彩產品的研發方面,該公司已於1999年9月成功試產5.2吋全彩產品,採用被動矩陣驅動方式,解析度320×240畫素,可顯示 256色階即1677萬色。
在主動式有機EL方面,Tohoku Pioneer則是與Sharp、半導體能源研究所合資成立ELDis,提供低溫多晶矽TFT基板,有機EL之蒸鍍工程仍由米澤工廠負責。預計2005年3月開始量產2.4吋QVGA主動式OLED面板,應用在行動電話主面板。
京瓷於2004年成立OELD事業的新公司,生產手機、數位相機等可攜式產品用OLED面板,採用非晶矽(a-Si)TFT基板OELD技術,與IDTech公司締結有關OELD的專利等轉讓契約。預計2005年開始量產。
TDK早在1991年即開始從事OLED的研究,1995年展出TFT驅動彩色OLED面板。2000年起開始生產用於車用影音產品的被動式OLED面板。2004年10月的FPD International 2004展覽會上展出與日本半導體能源研究所共同研發的1.8吋全彩OLED面板與1.5吋單彩OLED。由半導體能源研究所提供高性能TFT的製作技術,由TDK從事OLED技術開發。TDK計劃斥資35億日圓(約3,408萬美元),在北茨城廠增建新的生產線,預計至2006年夏季,車用影音產品用面板月產能將倍增為30萬片。新的生產線雖可少量生產主動式OLED面板,但預估要到2007年方可正式步入量產階段。
Sanyo與發光材料廠商Eastman Kodak於1999年2月締結有機EL技術合作協議,並於2001年12月設立OLED合資公司SK Display。由Kodak提供相關專利授權,三洋電機則負責生產與銷售。1999年9月,雙方合作發表兩款產品,分別為1.3吋被動方式局部彩色、以及2.4吋主動方式全彩,前者於2000年投產,全彩產品則於2002年第1季量產。
三洋公司2003年4月發表新款手機用OLED主面板,面板採用SK Display自行研發的全彩OLED面板。此主動式全彩OLED面板手機為全球第一支,也是繼NEC與NTT前年中合作推出的FOMA N2001手機後,全球首支量產的全彩主動式OLED面板手機。
SONY與豐田自動織機合資設立面板廠「ST LCD」,預計月產30萬片2吋大小的OLED面板,初期生產的面板,將供給SONY的數位相機(DSC)、個人數位助理器(PDA)等產品使用。 SONY並於於2004年9月開始量產主動式小分子OLED面板(AMOELD),應用於2004年9月發表的PDA「PEG-VZ90」。面板尺寸為 3.8吋,解析度為HVGA即480×320畫素,色彩數為26萬色,採用獨自開發的「Super Top Emission」技術,亮度為150cd/m2。
富士電機控股公司係於1990年代初期開始投入OLED面板的研發工作,2004年6月計畫斥資20~30億日圓於山梨事業所設置生產線,預計2005年秋季開始投產OLED面板。初期將生產手機、車用影音產品用1.2吋、2.1吋的面板。
在韓國廠商方面,韓國三星SDI在買下NEC所擁有的子公司SNMD全數股權,得以全面主導SNMD經營權後,決定加速擴充OLED產能。目前已開始著手增設一條可月產100萬片OLED的生產線,計劃在2004年7、8月間啟用。新生產線用後,月產能將由目前的120萬片擴增到220萬片。預計2005 年將開始量產主動式OELD(AMOELD)。
LG電子OLED面板單月銷量已提高到20萬個,僅次於三星SDI、東北Pioneer與錸寶,約居全球第4位,顯示LG電子的OLED事業已步入正軌。 LG電子自2004年4月開始量產OLED,11月PMOLED銷量已達20萬片。LG電子的OLED產品,大多為支援6.5萬色的全彩PM OLED產品。
目前LG電子OLED產品多搭載於自家手機次面板,2005年則將擴大供應給其他廠商。LG電子目前擁有一座試產線,且已建構建構具備30~40萬片月產能的OLED生產線,並計劃2005年中LG.Philips LCD的LTPS製程的生產線量產時,正式開始拓展AMOLED事業。目前LG.Philips LCD於龜尾P6廠的地下樓層,正著手建構2條採用LTPS製程的AMOLED生產線。在OLED事業的分工上,主要由LG電子負責,LG Philips LCD提供AMOLED面板的TFT基板,而LG電子則負責OLED真空蒸鍍的製程部分。
韓國廠商Ness Display成立於2000年,於2004年2月宣布將投資7,200萬美元在新加坡設立OLED新廠。Ness Display預計2006年將生產1,800萬片。Ness Display從2003年開始提供全系列的OLED產品,從藍色單色到6.5萬色全彩產品。產品應用於行動電話、MP player、可攜式儲存產品與醫療器材等。
韓國Neoview Kolon決定增資500億韓元(約4,216萬美元),將投入2003年底完工的忠清南道洪城廠區,建構可月產52萬片2吋OLED的量產線,2004 年6月啟用投產,2005年底將提升產能至月產260萬片。在營業目標上,希望達到2004年230億韓元,2005年1,600億元,2006年 4,000億韓元的目標。並且追求達到市佔率10%,計畫達到2006年躋身全球前三大OLED廠。在產品策略上,Neoview Kolon計畫2004年第3季展出6萬5,000色,解析度96×64與26萬色,解析度96× 96的產品,第4季開始供應26萬色、解析度128 ×160與176×220的行動電話用面板。在主動式OLED產品上,Neoview Kolon則是與其他廠商合作或投資生產。
Orion Electric自1999年開始投資3,000萬美元在龜尾建立OLED的量產線,最近完成OLED的研發,並且於2004年5月開始量產,預計 2005年擴充其量產規模。Orion Electric主要生產的是全彩PMOLED,最近成功研發出1.1吋26萬色、解析度96x96的新產品,並預備量產。此產品主要應用於行動電話次面板與MP3 player。
在台灣廠商方面,錸寶為台灣較早投入OLED研發的廠商,並且是少數同時具有OLED與PLED生產能力的廠商。2003年營收為16億2,925萬元,全球市場佔有率僅次於Samsung SDI、Tohoku Pioneer,佔全球第3位。
產品從單色、區彩到全彩皆有發展,目前已經出貨區彩(area-color)OLED面板,計畫2005年開始量產全彩面板。產品應用主要是以行動電話次面板、MP3 Player為主,其中OLED在MP3 Plyer的應用成長快速,預期2005年MP3 player用的OLED面板出貨大約佔錸寶總出貨量的30%。在主動式OLED產品方面,錸寶與元太科技合作開發非晶矽TFT的AMOLED,預計 2005年第1季量產。
悠景從2000年開始研發OLED,2001年展出第一片OLED產品,2001年10月在日本橫濱展示OLED產品,2003年秋季建立生產線,基板尺寸為370×470mm。從2004年11月開始全彩(65萬色)OLED的生產計畫,主要應用在行動電話次面板。2005年第1季預估全彩產品將會佔 10%,第2季將會持續增加。在應用產品方面,預計2005年約有半數OLED面板將應用在MP3 players。除了MP player的應用,2005年悠景也計畫推廣行動電話用全彩OLED。
東元激光目前現階段計畫先增資3億元,增設1條後段蒸鍍生產線,預計在4月底結束現金增資。東元激光的生產線為被動式OLED(PMOLED)。
聯宗光電在2004年2月與柯達公司完成OLED專利授權,投資新台幣8億元,設立1條370mm×470mm的OLED生產線,於2004年第3季量產,初期規劃月投片量為6,000片基板,2004年單月出貨目標為30~40萬片手機次面板,主要產品為1吋全彩6.5萬色及1吋4色16灰階,解析度為96×64的面板及模組。目前聯宗光電的200mm× 200mm研發生產線已小量試產,並已送樣給台灣、韓國以及大陸客戶進行測試,將鎖定在手機次面板、家電產品及儀器儀表板上。
友達光電2004年2月明確表示將從2004年底開始量產小分子型主動有機EL顯示器(AM-OELD)。在技術上採用低溫多晶矽(LTPS)技術生產數位相機(DSC)用2吋面板。預計將在友達三廠的OLED生產線生產。
統寶光電已發表自製的全彩主動式OLED面板,預計2005年中開始量產。統寶光電則以LTPS技術開發主動全彩OLED,2004年底前將開始進機台,預計2005年中量產。
在中國大陸方面,北京維信諾科技有限公司是由清華大學技術入股,與彩虹集團合資成立的企業及風險投資公司參股而組建的高科技企業。公司於2001年成立,主要從事有機發光顯示器(OLED)等新型顯示技術的開發、生產和銷售。2002年底該公司成功開發出中國大陸第一片全彩OLED顯示面板(1.28吋主動式全彩、解析度64 ×64、26萬色),2003年3月又成功開發出4.28吋的OLED顯示面板,預定2004年可量產OLED面板。
信利半導體有限公司於2003年7月設在廣東汕尾市信利電子工業城的有機電激發光顯示器(OLED)生產線,已完成安裝測試,並開始進入試產階段。該生產線總投資約港幣6億元,信利半導體的OLED產品主要將出口至日本和韓國,主要應用產品為手機用面板。該OLED生產線計劃初期月產能20萬片,最終月產能則可望達100萬片。
從OLED的技術發展來看,已經從先前的單彩、多彩逐漸提升至全彩,並且已有多家廠商開始量產主動式OLED,因此可以預見未來OLED產品將會從行動電話次面的的應用領域,逐漸朝向主面板來邁進。這對耕耘許久的OLED廠商,可以感受到市場即將熱絡起來。不過,從另外一面來看,OLED從早期單彩、多彩的利基型產品邁向主流產品時,也即將面對具有低成本、低耗電的STN LCD廠商的強力競爭,而中小尺寸TFT LCD價格下降速度變快,也將影響主動式全彩OLED在朝向行動電話主面板的發展。因此可以預見未來在行動電話用面板的競爭,STN、TFT與OLED將會面臨直接的衝突,而後續的結果仍將值得觀察。