群雄并起 OLED產(chǎn)業(yè)一觸即發(fā)

作者：（臺灣）IEK產(chǎn)業(yè)分析師　劉美君

時序回溯至在2000年的全球顯示器市場，當時有眾多新興的平面顯示技術(shù)競爭，頭角崢嶸的場面堪稱新一代戰(zhàn)國時代亦不為過。從TFT LCD突破大型化的限制，藉由投資次世代線的方式，快速在平面顯示器產(chǎn)業(yè)攻城略地，成為新一代的主流顯示技術(shù)。然而人類對于顯示技術(shù)與畫質(zhì)的追尋從未停歇，而追求更輕、更薄的面板，也成為下一階段的技術(shù)開發(fā)方向。2008年，因為預期OLED技術(shù)發(fā)展的可能性，諸多廠商前仆后繼投入，使得全球OLED產(chǎn)業(yè)仍承接2007年快速發(fā)展的趨勢，進而呈現(xiàn)群雄并起、方興未艾的局面。但在全球經(jīng)濟狀況于2008年后半開始發(fā)生變化，也讓積極發(fā)展中的全球OLED產(chǎn)業(yè)受到影響。

OLED面板技術(shù)特性概要

OLED (Organic Light-Emitting Diode，有機發(fā)光二極管)，指的是以有機半導體材料和發(fā)光材料在電流驅(qū)動下，達到發(fā)光的顯示技術(shù)。與LCD相比，OLED面板由于屬于自發(fā)光的技術(shù)，不需背光源，因而可以做到比現(xiàn)行液晶面板更輕薄、更高亮度、170度以上的可視角度，同時因發(fā)光時的耗電量低、發(fā)熱量低，能達到更為省電的表現(xiàn)。另外，OLED面板反應(yīng)速度快、沒有LCD常有的殘影問題，若以塑料材質(zhì)當作基板，甚至可做到可彎曲的面板。

目前的OLED面板技術(shù)，以驅(qū)動方式可分為主動式（Active matrix；簡稱AMOLED）以及被動式(Passive matrix；簡稱PMOLED)兩種。而以有機發(fā)光層來做區(qū)分，則可分為小分子（Small molecule）型與高分子型（Polymer，亦稱為PLED）兩種。

雖然以有機材質(zhì)激發(fā)光的方式，在1963年已由Pope將數(shù)百伏特的偏壓施加于 Anthracene的晶體上而發(fā)現(xiàn)，不過因為施加電壓過高與發(fā)光效率不彰，當時并未引起很大的注意。直到1987年，美國Kodak的鄧青云博士（Ching W. Tang）與Steve Vanslyke，以真空蒸鍍法制備出多層結(jié)構(gòu)的OLED組件，達成了低操作電壓與高亮度的表現(xiàn)，OLED技術(shù)才逐漸的獲得全球業(yè)界的矚目。正因OLED 技術(shù)省電與優(yōu)異的亮度表現(xiàn)，不止可以應(yīng)用于面板領(lǐng)域，也逐漸將觸角延伸至照明的用途，堪稱業(yè)界的明日之星。

大約在2005年之前，主要應(yīng)用于商用OLED面板的技術(shù)為低分子PMOLED，因為構(gòu)造單純，使用低分子的有機材料進行成膜，主流制程為真空蒸鍍的方式，包含陰極在內(nèi)，大約需5-6層程度的有機膜與電極的蒸鍍制程。PMOLED的商用化以單色切入，最早應(yīng)用于車用audio等裝置，爾后達成彩色化，逐步切入MP3 Player、PMP以及手機次面板等市場。PMOLED雖擁有構(gòu)造簡單，生產(chǎn)成本較低的優(yōu)勢，但因為驅(qū)動方式以掃瞄驅(qū)動，瞬間注入大量電流使耗電量較大，導致組件容易劣化而縮短壽命。而當一個點的pixel劣化時，會以劣化點為中心，于縱橫兩方向發(fā)生pixel低落的現(xiàn)象，使得PMOLED大型化不易。AMOLED技術(shù)則不然，就算發(fā)生單點缺陷，也只會在該劣化點產(chǎn)生缺損，而不會如同PMOLED一樣，發(fā)生劣化點擴散的情形，這也讓廠商轉(zhuǎn)而以 AMOLED的技術(shù)，來做為OLED大型化的另一解決方案。

另外，AMOLED技術(shù)的特點在于藉由背板以TFT驅(qū)動電路，面板當中每一個 pixel皆獨立運作，達到連續(xù)發(fā)光的表現(xiàn)，同時驅(qū)動電壓低，耗電量也因而下降，組件的壽命也較長，較適合應(yīng)用于大型的產(chǎn)品。然而，AMOLED目前在制程上仍以真空蒸鍍方式作為主流，受限于大面積化時的成膜均勻性，制程良率尚無法與TFT LCD技術(shù)相抗衡，因而在成本上仍居于劣勢。2007年，Sony雖然率先推出11寸AMOLED TV的商用化產(chǎn)品進行販賣，然而受限于良率與價格的因素，還未能分食LCD TV與PDP TV的市場，成為主流商品。目前商用化AMOLED仍以中小型領(lǐng)域出發(fā)，藉由切入手機主面板、數(shù)字相框等產(chǎn)品，強調(diào)省電、輕薄等面板特性，以期逐步打開應(yīng)用市場。

市場現(xiàn)況與展望

2006年，由于市場發(fā)展受限，全球有多家廠商退出OLED研發(fā)與生產(chǎn)后，也使得 2007年OLED產(chǎn)值僅較2006年成長13.8%，為583.3百萬美元。然而SONY在2007年推出11寸AMOLED TV產(chǎn)品之后，市場似乎又對OLED技術(shù)重新燃起希望。依據(jù)IEK預估，由于廠商在紛紛對AMOLED加碼投資的效應(yīng)下，2008年全球OLED產(chǎn)值成長幅度達到21%，達到705.8百萬美元。

然而因2008年中以后，全球經(jīng)濟局勢的急轉(zhuǎn)直下，不論是AMOLED或是 PMOLED面板價格都逐漸受到壓縮，在價格無法與TFT匹敵的狀態(tài)下，出貨量也隨之下降，使廠商投資擴產(chǎn)與產(chǎn)值成長力道隨之衰減。在預期2009年市場景氣應(yīng)無明顯好轉(zhuǎn)的情形下，2009年全球OLED產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值成長率將減緩，估計僅成長8％，來到762.3百萬美元。而依照目前對總體經(jīng)濟預估的數(shù)字分析，2010年景氣應(yīng)可以逐漸回復到2008年之前的狀態(tài)，預估2010年開始，全球OLED產(chǎn)值將能夠隨著景氣復蘇而加快擴張的腳步，2011年時，應(yīng)能達到1,052百萬美元的規(guī)模。（圖一）

重要廠商動向

鴨子劃水的日系業(yè)者

1.東北Pioneer

東北Pioneer為全球首家將OLED商品化成功的廠商，東北Pioneer早期專注于PMOLED技術(shù)，爾后曾在2002年與Sharp、SEL共同合作成立ELDis，期望結(jié)合Sharp在CGS方面的優(yōu)勢與東北Pioneer 在OLED的研究經(jīng)驗，做為公司前進AMOLED產(chǎn)品的跳板，企圖發(fā)展LTPS為背板的AMOLED技術(shù)，但是由于技術(shù)開發(fā)一直處于無重大突破的狀態(tài)，因此合作的關(guān)系于2005年徑行終止。此后，東北Pioneer將主力全數(shù)放在PMOLED產(chǎn)品的生產(chǎn)上，手機次面板占出貨量6成以上之比例，另外少部分則是車用audio以及touch panel等產(chǎn)品。目前東北Pioneer將生產(chǎn)實力全數(shù)集中于米澤工場，生產(chǎn)線為area color PMOLED2條，full color PMOLED1條，3條生產(chǎn)線總計應(yīng)可達到月產(chǎn)2百萬片的產(chǎn)出。

2.Sony

Sony大約在90年代初期投身于OLED技術(shù)的開發(fā)，2004年9月，該公司首度推出搭載自行生產(chǎn)的AMOLED面板的PDA產(chǎn)品「PEG-VZ90」，此后Sony以熱情持續(xù)不斷投注在更大型AMOLED面板的開發(fā)，堪稱為日本業(yè)界投身AMOLED最積極的業(yè)者之一。2007年春天，Sony在Display 2007（Finetech Japan 2007）會場演說中，除展示27寸AMOLED TV產(chǎn)品外，更宣示于同年度將發(fā)售“XEL-1”11寸AMOLED TV產(chǎn)品。Sony的AMOLED技術(shù)名稱為“Super Top Emission”，因為采用top emission的形式，實現(xiàn)了高開口率、高對比度（1,000,000：1）的優(yōu)異影像表現(xiàn)。11寸的AMOLED TV采用LTPS背板，27寸產(chǎn)品則是使用a-Si TFT基板，再施以laser annealing的方式來進行處理，不過目前27寸產(chǎn)品所使用的制程似乎在量產(chǎn)化上遇到了瓶頸，而遲遲未見商用化產(chǎn)品問世。[!--empirenews.page--]

2007年，Sony持續(xù)投入在塑料基板上的Organic TFT的開發(fā)，同時也是首度實現(xiàn)以O(shè)rganic TFT(OTFT)為基礎(chǔ)的full color OLED面板，分辨率達到160×120（80ppi），其OTFT所使用之半導體層材料為pentacene，制程溫度可降至130℃，達到塑料基板所需之低溫制程。

以Sony的生產(chǎn)體制來看，OLED面板的制造由TV事業(yè)本部所統(tǒng)轄，生產(chǎn)主力集中在Sony Mobile Display東浦事業(yè)所（原ST-LCD）。Sony投入約90億日圓，發(fā)展從背板到封裝一貫化制程面板生產(chǎn)線，月產(chǎn)能約30萬片（以2寸面板換算）。東浦事業(yè)所的生產(chǎn)線設(shè)備由Sony單獨投資發(fā)展，而OLED TV的組裝則由「Sony稻澤Tech」負責整機生產(chǎn)。2008年Sony宣布將投資220億日圓于TFT工程設(shè)備以及OLED成膜設(shè)備，在現(xiàn)有生產(chǎn)工廠中，再增設(shè)一條3.5代的生產(chǎn)線，并在未來將生產(chǎn)尺寸提升至20寸以上，并試產(chǎn)40寸AMOLED TV。

大鳴大放的韓國廠商

1. Samsung SDI。

Samsung SDI原本在2002年時，與NEC攜手合作共同開發(fā)OLED技術(shù)，然而到了2004年底態(tài)度轉(zhuǎn)變，Samsung SDI結(jié)束與NEC的合作關(guān)系，將OLED的技術(shù)開發(fā)部門并入Samsung SDI集團內(nèi)。2007年，Samsung SDI AMOLED面板產(chǎn)品開始量產(chǎn)，主力技術(shù)為小分子。該座廠房原本投入約4655億韓元，月產(chǎn)能150萬片（2寸換算），2008年所生產(chǎn)的5款面板均切入全球主要手機品牌，熱銷的程度讓Samsung SDI得以改善PDP事業(yè)所帶來的嚴重赤字，成為公司的獲利金機母。

Samsung SDI的技術(shù)重點在于full color再現(xiàn)所需的Fine Metal Mask的有機材料均一分布、高精細的蒸鍍技術(shù)、pixel正確控制的驅(qū)動電路技術(shù)。目前Samsung SDI的驅(qū)動背板的來源為天安工廠所生產(chǎn)的LTPS TFT（730×920mm），但位于釜山的AMOLED面板生產(chǎn)線所對應(yīng)的尺寸為370×470mm，因此制程上釜山工廠在進行蒸鍍時會將LTPS基板進行對半裁切加工。2008年Samsung SDI再次宣布，斥資5,518億韓元5.286億美元，擴增AMOLED面板產(chǎn)能達5倍，預計屆時每月2寸面板產(chǎn)能將達900萬片，較目前150萬片高出5倍。

IEK分析

1.PMOLED成長受限，AMOLED成為群雄必爭之地

2000年初期，在各類平面顯示技術(shù)互相競爭的主流地位的同時，OLED技術(shù)曾經(jīng)也是其中的要角。當時PMOLED率先成為量產(chǎn)的先行技術(shù)，也讓投入廠商對后續(xù)的AMOLED技術(shù)的開發(fā)更為躍躍欲試。然而2004年開始，AMOLED 的技術(shù)發(fā)展似乎出現(xiàn)瓶頸，讓許多廠商紛紛求去，歸咎其原因，還是在于制程的不穩(wěn)定以及材料本身的限制。AMOLED的沈寂讓OLED技術(shù)只剩PMOLED 在消費市場當中獨自奮戰(zhàn)，PMOLED以鴨子劃水的姿態(tài)，運用其輕薄、省電的優(yōu)勢，逐步的取代TV/STN的產(chǎn)品，在MP3 Player、PMP以及手機次面板等產(chǎn)品當中占有一席之地。然而因本身技術(shù)的限制，造成可應(yīng)用產(chǎn)品范圍受到壓縮，無法更進一步的拓展市場。未來 PMOLED因為出貨量將不會再有大幅成長，再加上產(chǎn)品單價勢必將持續(xù)走低的影響下，其產(chǎn)值將維持平穩(wěn)的狀態(tài)。

AMOLED的狀況則是另一股新興的勢力，2008年Samsung SDI的AMOLED手機面板成功的切入Nokia、日本的au（au by KDDI）等手機產(chǎn)品，并且為Samsung SDI創(chuàng)造極大收益之后，AMOLED技術(shù)正試圖復制液晶面板過往的發(fā)展歷史，以小做起，逐漸擴大面板尺寸，重回商用產(chǎn)品市場的戰(zhàn)場。依據(jù)Samsung SDI的AMOLED產(chǎn)品規(guī)劃，2007年將先由2寸的手機與MP3 Player用面板打頭陣，2008年再切入PMP所需之3-7寸等級的產(chǎn)品，2009年再擴展至NB與TV用的10-30寸級的面板生產(chǎn)，AMOLED 的市場滲透，似乎是另一場戰(zhàn)爭的開端。

然而日系業(yè)者也不會在這場戰(zhàn)爭中缺席，因為失去了在液晶面板的優(yōu)勢，要重新奪回顯示技術(shù)的發(fā)球權(quán)，AMOLED技術(shù)將是日本廠商的下一場豪賭。挾帶設(shè)備與材料的優(yōu)勢，Sony與TMD等廠商的態(tài)度呈現(xiàn)極度堅決的態(tài)勢，Sony在 2009年宣布和Seiko Epson合作，除了自身所擁有的3代與3.5代LTPS產(chǎn)能外，也能夠取得Epson旗下的3.5代以及4代的面板產(chǎn)能。其中Epson的產(chǎn)能除 LTPS技術(shù)外，也包含a-Si的生產(chǎn)線，這是否將是協(xié)助Sony在AMOLED面板量產(chǎn)擴張的前奏，非常值得玩味。而TMD則是值得注意的后進，TMD 的優(yōu)勢在于對LTPS基板量產(chǎn)的極佳穩(wěn)定性，另外，TMD不論是在高分子或是小分子的AMOLED成膜技術(shù)開發(fā)上，都已布局許久，TMD是否會成為韓商的下一個威脅的競爭對手，也非常值得注意。

2.大型化AMOLED的發(fā)展，決定于制程與材料的突破

前述曾提及，不論是日本業(yè)者或是韓國業(yè)者，最后發(fā)展的目標，都是朝向大型化來做發(fā)展，特別是TV產(chǎn)品。然而，AMOLED的大型化不只是在于面板面積的擴大而已，分辨率、色在線性、輝度、壽命等…，都是一并被要求的課題。在背板的制作上，目前為了實現(xiàn)高mobility，讓TFT得以提供更充分而穩(wěn)定的電流，廠商普遍偏好以LTPS技術(shù)的基板來做為AMOLED的背板，然而LTPS基板制作工序較為繁復，需要較多的光罩和雷射退火的制程，造成throughput較低的狀況，若LTPS表面結(jié)晶出現(xiàn)缺陷，容易形成Mura，也被認為 LTPS基板的應(yīng)用障礙。a-Si的基板則因制程成熟，容易實現(xiàn)大面積的量產(chǎn)化，因此被視為另一個大型化解決方案，但是a-Si基板仍必須克服TFT起始電壓偏移較大與mobility較低等缺點。

OTFT（Organic TFT；有機薄膜晶體管）的開發(fā)也是印刷式電子制程技術(shù)的一個關(guān)鍵，目前雖然OTFT的Mobility已經(jīng)可以達到a-Si的水平，但是組件的穩(wěn)定性仍然有待突破。小分子系OTFT層一般使用真空熱蒸鍍方式形成OTFT，而高分子系OTFT層常使用Inkjet Printing或Spin Coating形成有機薄膜，其制程溫度都可控制在低于80℃以下，適合塑料基板的低溫制程。就目前技術(shù)而言，相較于高分子系OTFT，小分子系OTFT 其組件特性較佳。目前OTFT的缺失在于的驅(qū)動電壓較高、組件漏電流較高，組件穩(wěn)定性與均勻性仍有待加強。

在制程方面，有機材料的成膜也是重要課題，過去的做法是以做法是在真空中以 spin方式成膜，但這在AMOLED面板大型化時變的不切實際，同時也不利于全彩化?，F(xiàn)在常用的真空蒸鍍的方式讓基板一邊移動一邊進行蒸鍍，也得到了較好的產(chǎn)出效果，但真空蒸鍍的方式在大型化時必須克服材料使用率偏低的問題。Inkjet的方式則是另外一個新興的解決方案，同時也可節(jié)省材料。不過 Inkjet制程必須搭配高分子有機材料，同時噴墨頭的穩(wěn)定性、墨滴定位以及成膜的均勻性都仍在研發(fā)當中，亟待未來的進一步演進與突破。[!--empirenews.page--]

（編輯：曾聰）