有機EL：可讓屏幕只有0.1毫米

自1970年代世界上第一臺使用液晶屏的商用產(chǎn)品—手持計算器誕生以來，LCD液晶屏在消費級的“屏幕”市場上已經(jīng)活躍了40多年，是時候?qū)ふ乙粋€接班人了。

尺寸似乎已經(jīng)不再是最受關(guān)注的問題。相比單一的大尺寸，那種畫面可以產(chǎn)生環(huán)繞感、更接近人的真實視覺感受的電視機或許才更受歡迎，至少電視機的生產(chǎn)商們愿意這樣嘗試一下。

在9月份才結(jié)束的2013年柏林消費電子展IFA上，三星和LG都公開展示了這種彎曲式屏幕的電視機。而在韓國國內(nèi)，這些產(chǎn)品在6月份就已經(jīng)上市銷售了。普通的液晶屏幕沒有辦法實現(xiàn)這種彎曲式的設(shè)計，新的屏幕種類的名稱，或許就像人們看到一臺彎曲屏幕的液晶電視那樣陌生：有機EL。

它是有機電致發(fā)光（OrganicElectroLuminescence）的簡稱，而電致發(fā)光是指當電流通過某種物質(zhì)或這種物質(zhì)處于強電場下發(fā)光的一種物理現(xiàn)象。研究人員讓面板中的有機半導體材料層通電后發(fā)光，制造出了有機EL顯示屏。

臺灣面板制造商友達光電的相關(guān)技術(shù)專家解釋說，有機EL屏有著自發(fā)光的特性，不需要像LCD液晶屏那樣需要背光模塊，因此具備較低的功耗、更輕薄的體積、極高的對比度，并且不會有液晶屏在視角和響應(yīng)速度上的問題。

其實早在2007年，索尼就曾制造出全球第一臺有機EL電視XEL-1。它的厚度僅有3毫米，對比度高達100萬：1，響應(yīng)速度是液晶電視的1000倍。唯一的缺點在于，它只有11英寸。

“發(fā)光率低、壽命短，并且無法做出更大尺寸。”友達的技術(shù)人員介紹說這是行業(yè)內(nèi)自有機EL產(chǎn)品誕生以來，一直試圖解決的問題。在2007年之后幾年，索尼、三星、LG等公司都先后推出過20英寸以上的有機EL電視，但都是試制品，無法實現(xiàn)量產(chǎn)。

在有機EL出現(xiàn)之前，LED屏曾經(jīng)是業(yè)內(nèi)一度認為可以取代液晶屏的理想選擇對象。LED顯示屏其實就是由一組發(fā)光二極管排列而成，雖然可以做得比LCD液晶屏幕輕薄，但它還是無法脫離背光源，并且在對比度、相應(yīng)速度、色彩的豐富程度等方面，也沒有體現(xiàn)出更大的優(yōu)勢。

OLED是在LED技術(shù)原理的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的產(chǎn)品。它同樣采用了發(fā)光二極管，只不過將內(nèi)部的發(fā)光物質(zhì)由金屬替換為了有機物。OLED的出現(xiàn)也代表著有機EL技術(shù)的第一次突破，是真正可以實現(xiàn)量產(chǎn)的有機EL屏幕。但早期的OLED在發(fā)光效率、可實現(xiàn)的屏幕尺寸方面仍然存在局限—最初的OLED電視的屏幕尺寸就很少突破50英寸。

然而技術(shù)人員至少從這里看到了曙光。從OLED開始，有機EL在尋找更可靠的有機發(fā)光材料上有了真正的進展。

站在LG的角度，LGDisplay全球市場推廣副總裁李廷漢說，之前由于在大尺寸的有機EL屏幕上的色彩技術(shù)難以掌握，LG的OLED屏一直難以實現(xiàn)大型化量產(chǎn)，一直到LG發(fā)展出了WRGBOLED技術(shù)。

WRGB是白、紅、綠、藍這四種色彩模式的英文首字母組合。傳統(tǒng)的OLED技術(shù)是紅、綠、藍三色有機物質(zhì)垂直排列，而LG則加入了新的白色有機物，并且讓它發(fā)出的光線通過基板下的彩色濾光膜，最終呈現(xiàn)出色彩。這種技術(shù)解決了傳統(tǒng)的RGB方式下藍色有機物使用壽命短、色彩存在偏差等問題，實現(xiàn)了大型OLED的量產(chǎn)，同時提高了生產(chǎn)效率。

這離有機EL的技術(shù)第一次被發(fā)現(xiàn)已經(jīng)過去了50多年。在1960年代的一項研究發(fā)現(xiàn)，在蒽單晶片的兩端加上400V的直流電壓時，可以觀察到呈現(xiàn)藍色的光。蒽是一種有機化合物，具有半導體的特性。此后有許多研究人員投身其中，但一直無法解決高電壓、低亮度、低效率的問題。直到1987年，柯達公司的兩位技術(shù)人員選用了新材料并采用新結(jié)構(gòu)，制作出了驅(qū)動電壓低于10V的超薄有機發(fā)光二極管器件。在2009年，柯達公司將有機EL業(yè)務(wù)出售給了LG集團。

到今天，在有機EL的商用速度上落后于韓國企業(yè)的日本公司，包括索尼、松下等除了在有機材料方面尋找更多解決方案以外，還試圖在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)上進行創(chuàng)新。在松下今年5月份公布的“光提取技術(shù)”中，發(fā)光層內(nèi)的材料采用了新的排列方式，使其角度分布接近最容易提取光的角度，松下宣稱通過這樣的方式將光提取效率提高了50％左右。

日本九州大學教授安達千波矢也在最近兩年受到了業(yè)內(nèi)的廣泛關(guān)注。按照日經(jīng)新聞旗下科技網(wǎng)站、日經(jīng)技術(shù)在線的報道，安達千波矢已經(jīng)在研究中發(fā)現(xiàn)了發(fā)光效率與傳統(tǒng)磷光群材料相當?shù)浅杀靖偷男虏牧?，被視為有機EL領(lǐng)域中的“第三代發(fā)光材料群”。

這些都還不足以讓有機EL屏幕在LCD液晶屏前占據(jù)足夠的優(yōu)勢。讓面板廠商們下定決心大規(guī)模研發(fā)這種新技術(shù)的原因還有另外一個，那就是可以做出柔軟、可以卷曲的屏幕。

柔性屏幕可以讓產(chǎn)品具備更廣泛的用途。除了曲面電視，還包括可彎曲的智能手機、智能手表等。目前的柔性顯示屏還做不到像紙張那樣柔軟可以完全折疊，但可以讓手持智能終端設(shè)備更輕，當你不小心把它掉落在地上時，顯示屏被摔裂的危險會大大降低。以夏普和日本半導體能源研究所最近聯(lián)合展示的一種柔性有機EL面板為例，這塊面積為3.4英寸的面板厚度不到0.1毫米，重量僅有2克。

圍繞“如何使屏幕更柔軟”的競爭集中在了基板材料和加工工藝上。

目前最成熟的基板材料仍然是塑料。不過在傳統(tǒng)液晶屏的生產(chǎn)線上，液晶面板通常需要在200℃以上的溫度下進行，而塑料基板耐熱性低，通常不可能經(jīng)受這樣的高溫。

LGDisplayMobile/OLED事業(yè)本部副社長呂相德曾介紹，LG已經(jīng)掌握了在塑料基板上使用傳統(tǒng)液晶屏工藝的技術(shù)，在生產(chǎn)時的溫度可以高達350℃，提高了柔性屏幕的可彎曲角度。

東芝公司也在塑料基板加工技術(shù)上獲得了突破。這家公司曾在2010年推出了自己的柔性顯示屏，大小約8.4英寸，厚度約0.1mm。用戶可以手持，通過彎曲來控制GoogleEarth畫面的放大或縮小。東芝在接下來的一年改進了這項技術(shù)。通過在生產(chǎn)過程中形成氧化物，將最高溫度控制在了200℃。

鑒于有機EL屏幕在運用到具體產(chǎn)品之后，可以預見的種種好處，全球范圍內(nèi)的主要面板廠商都開始投身其中—當然，傳統(tǒng)液晶面板大面積虧損、需要新業(yè)務(wù)帶來的利潤也是另一個重要原因。

與傳統(tǒng)的液晶面板生產(chǎn)過程相比，有機EL的生產(chǎn)過程可以更簡單，只需在基板上覆蓋一層由薄膜晶體管（TFT）層、彩色濾光片層、有機EL發(fā)光材料層組成的薄膜就行了。但由于工藝成本更高，有機EL電視的價格眼下還是令普通人望而生畏：三星55英寸OLED電視機零售價約為1500萬韓元，折合人民幣8.45萬元，已經(jīng)相當于一輛緊湊型轎車的價格，這不是大眾液晶電視消費者會去考慮的產(chǎn)品。

為了在有機EL電視產(chǎn)品上追趕韓國對手，索尼和松下在2012年結(jié)成了有機EL技術(shù)的聯(lián)盟，在生產(chǎn)環(huán)節(jié)展開合作。索尼的技術(shù)能夠讓發(fā)光的有機材料通過高溫氣化“吹附”在基板上，而松下正在開發(fā)可以把發(fā)光有機材料“印刷”在面板上的技術(shù)，這些都有望降低有機EL屏的制造成本。

如果進一步解決由材料決定的發(fā)光效率與成本問題，有機EL會對傳統(tǒng)液晶面板帶來更大的沖擊。按照目前業(yè)內(nèi)的統(tǒng)計，LED產(chǎn)品的平均發(fā)光效率約為110lm/W（流明/瓦），而目前有機EL產(chǎn)品最高的發(fā)光效率也只有60lm/W；在相同大小的光照強度下，LED技術(shù)的成本約為5美元，有機EL技術(shù)則上升到了350美元。

柔性有機EL顯示屏在生產(chǎn)過程中也仍然存在一些難題，比如如何解決水蒸氣和氧氣的隔離；此外如果顯示屏需要更靈活的彎曲的話，樹脂基板是比塑料基板更好的選擇，但普通樹脂的隔離性還達不到要求，而特種樹脂價格又非常昂貴。

專業(yè)面板調(diào)研機構(gòu)DisplaySearch預測說，有機EL電視市場規(guī)模預計將于2014年大幅增加，到2015年市場規(guī)模將達到30億美元。不過該機構(gòu)也在報告中指出，一直到2015年，4K液晶電視出貨量都還將超過有機EL電視，主要原因在于OLED電視大規(guī)模上市的時間延遲，生產(chǎn)商仍在將主要精力投入在積極推廣4K液晶電視上。

目前來看只有LGDisplay的步子邁得更大一些。這家公司確定將投資約6.5億美元增設(shè)一條8.5代OLED電視面板生產(chǎn)線，預計將于2014年上半年實現(xiàn)量產(chǎn)，月產(chǎn)能為2.6萬片。

有機EL屏幕畢竟比LCD液晶屏展現(xiàn)了更廣泛的應(yīng)用前景：它的色彩表現(xiàn)范圍、響應(yīng)速度和對比度都比液晶顯示器出色；容易實現(xiàn)符合人眼特性的設(shè)計；柔軟和可實現(xiàn)透明設(shè)計的產(chǎn)品特征，也是那些可穿戴設(shè)備的最佳顯示屏，還可以集成觸摸傳感器、麥克風、圖像傳感器等元件。

現(xiàn)在擺在液晶面板廠商面前的路再明確不過了：那些在發(fā)光材料、基板技術(shù)以及生產(chǎn)成本上獲得突破的公司，才能握住下一輪顯示面板競爭的鑰匙。既然遲早要和液晶面板說再見，長痛不如短痛的選擇也不錯。