LED和OLED的发展

陶 然

LED

LED是发光二极管(Light Emitting Diode)的简称。

1955年美国RCA公司的Rubin Braunstein发现了GaAs以及其他半导体合金的红外线放射作用，1962年美国GE公司的Nick Holonyak Jr则开发出了可见光LED。以往LED通常仅用于指示灯和显示板，真正的起飞是在1990年代白光LED出现后。应用面越来越广。现今已主要用作白炽灯的替代光源和LCD电视的背光源以取代原先使用的冷阴极荧光管(CCFL)。

LHD照明

1880年爱迪生发明了电灯泡，对人类的照明进行了革命，改善了人类的文明生活，加速了全球经济和照明产业的蓬勃发展。时至今日，低碳节能成为时代要求，可取代白炽灯泡的LED照明灯具，成为人类照明技术的第二次革命，被寄予厚望。据统计，全球2005年照明用电占总发电量的19％，花费3650亿美元，占世界GDP1.2％，共排放CO₂5.55亿吨。

LED用作照明始于10年前的墙脚，灯，随后用作路灯，再扩及顶灯、聚光灯和日光灯等室内照明。LED光源具有低功耗、长寿命(可使用10年以上)、反应速度快、防潮、耐震、坚固，并具有易维护、轻薄短小等特性。加上先进国家已在推行禁止和销售传统白炽灯的政策，因而LED照明市场无疑佳景可期。

据日本矢野经济研究所的最新报告，2004年世界照明用白色LED市场不过40亿日元。2008年成长到了402亿日元(3.3亿个)，占全部白色LED市场(3440亿日元，190亿个)的12％。预计2013年照明用白色LED可快速增长到4130亿日元，5年翻了一番，2018年可望达到7080亿日元，10年间的年均增长率高达33％。

价格下降(以流明计算，大约每年下降30％)，应用不断扩大，市场大致呈现短缺现象，引起众多公司参与进来，日本即有松下、东芝、NEC、Rohm及Sharp等巨型公司相继加入。

毋庸讳言，照明用LED还面临不少课题有待解决，诸如LED作为点光源的直线指向工作方式必须通过努力提高其扩散性。散热、色性、光性都还须改善，提高发光效率，改进封装。生产过程中会产生砷有害物体的问题尤须解决。

LED背光

LCD显示器本身是不会发光的，它依靠背光源将光线穿过显示面板，展现图形图像。因此，背光源的技术直接影响到LCD电视的厕质。传统的LCD显示器通常采用冷阴极荧光管(Cold Cahode Fluorescent Lamp，CCFL)作为光源，导致LCD显示器颜色不够丰富等不少缺陷。LED则具有色域广、寿命长(CCFL5万小时、LED10万小时)、运动图像质量高、安全(5～24v低压工作)、环保(无射线、无砷)以及抗震等一系列优点。因此。LED取代CCFL作为LCD电视的背光源，这一市场自2009年正式起飞，发展迅速。

阜在2004年，日本Sony／公司率先推出40英寸和46英寸的LED背光电视机，韩国三基公司于2006年跟进，2007年上市高对比、低价格的白色LED背光电视，从而引起了众多公司，包括LG、Sharp、松下、日立、Philips等家电巨头先后参入市场，纷纷于2009年推出产品，因而这年被称为“LED背光LCD电视元年”。

据Displaybank市场调研公司报告，2009年世界LED背光LCD电视机的销量达360万台，今年即可上升到3200万台，占全体LCD电视机销量的18.8％，2013年可跃增到1.56亿台，占6996，2008～2013年间的年均增长率高达27％，2016年的占有率可望超过80％。

LED背光LCD电视机推广普及的最大问题也是价格过高，据报道，一台LCD电视的背光板约须装16个LED，成本约30～60美元，而安装数达到450多个的CCFL成本仅需一二十美元，故而整台电视机大约贵20％上下。但是，随着生产的改善，预期未来LED背光模块的成本会很快下降，预测3年内便可接近CCFL的水平。一句话，LED替代ccPL背光已是必然的趋势，且其替代速度就像当年LCD替代CRT一样，将快于预期。

OLED

OLED是有机发光二极管(Organic Light Emitting Diod)的简称。它的发明始于偶然，1979年某一天的晚上，在Kodak公司从事科研工作的华裔科学家邓青云博士，在回家途中突然想起有件东西忘在实验室里便返了回去，在黑暗中他发现有个亮光，打开灯后看到原来是一块做实验的有机蓄电池在发光。从此，他开始了对有机体的发光研究，即今称之为OLED的研究，他也被称为OLED之父。OLED和LED的发光机理基本相同，但因使用的是有机材料，具有一系列优异的特性。

作为平板显示器件，OLED与使用最普遍的LCD相比。拥有面板薄、对比度高、响应速度快、功耗低、视角宽、重量轻等，尤其值得一提的优势更在于OLED屏可以弯曲、折叠、甚至可以像一张纸一样挂在墙上，放在口袋里，以至镶嵌在衣服里，不用时是衣服的一部分，需要时则可显示必要的信息。因此。OLED被公认是LCD注定的终结者，也可称之为平板显示领域的“明日之星”。

OLED显示器

当前从显示器的总体发展而言，绿色(节能减碳)、3D和触控是未来三大发展方向。在绿色方面，电子纸、OLED和LED背光代表着发展的主流。据有关市场调研单位报告，世界电子纸市场随着技术的改进、应用的扩大将迅速前进，2009年销售额不过4亿美元，2015年即将增长到60亿美元，2018年更可望增长到96亿美元，年均增长率高达41％。而据DisplagSearch公司报道，世界OLED显示器市场3006年为5亿美元，2010年超过10亿美元，达约13亿美元，2016年可望达到62亿美元(图2)。但据英国IntertechPira市场调研公司报告，包括OLED照明和显示器在内的世界市场。2008年为6.15亿美元，2014年可超过67亿美元，年均增长率达44％。那么，电子纸和OLED市场规模相仿，好有一拼，但一般认为，电子纸目前主打电纸书，而OLED应用更为广泛，似更胜一筹。

另一方面，无论哪一种产品，相较于现已近千亿美元市场的LCD，还不免相形见绌(参阅本刊2009年11～12期有关文章)。

OLED屏目前仍以中小型为主，今年伊始，手机主屏将成为OLED的最大应用。据市场调研公司iSuppli预

测，手机用OLED屏的世界出货量将从2009年的2220万片提升到2015年的1.78亿片，年均增长率高达41.1％，而全部手机用屏每年仅增长8％。还应指出的是，2009年手机用OLED屏仍不过占全部手机用屏的2％。2013年也才占6％，发展空间十分巨大。

据DisplaySearch公司预计，到2016年世界OLED屏62亿美元的销售额中，手机用屏占30美元的市场份额，依然拥有半壁江山，而届时OLED电视屏不过20亿美元的规模。随着OLED在手机屏上的成功应用，势必会顺势扩大到笔记本电脑特别是电视的应用。实际上。日本Sony公司于2007年即推出了世界首台11英寸的OLED电视。并计划推出27英寸电视。不料sony公司却无端突然中止了这项业务。直到最近在被膘光的公司内部发展蓝图中，OLED电视又赫然再次列入2010～2011年的新产品计划中。有人推测Sony是在LCD电视市场上遭到惨败之后，很可能打算重新借助OLED来打翻身仗。

除了Sony之外，还有三星、LG、Sharp、先锋、三菱等巨头公司都有推出OLED电视的计划。LG今年在全球上市15英寸OLED电视，并坚定地计划明年将推出30英寸、2012年40英寸电视机。LG公司并预测，到2016年OLED面板价格可望低于LcD。2011年前OLED使用荧光材料，2012年开始改用磷光材料，不过当年OLED的材料成本仍比LCD高50％，成品率低30％，因技术的进步到2016年。OLED的材料成本方可比LCD低20％～30％，而成品率相当。故而只有到那了个时候，OLED面板的价格才会低于LCD，进入大规模实用阶段。

OLED按其自发光、功耗低(比LCD低1／3，更仅及PDP的1／10)、重量轻、视角好等优点，适于制作大尺寸面板。目前OLED面板以中小型为主，原因在于大尺寸面板制作困难，为此，日本Epson公司正努力研发大尺寸面板，它将现在普遍使用的喷镀工艺改为喷墨印刷工艺，预计2012年可生产出大尺寸面板。日前Sony还展示了用轮转印刷生产出柔性多彩的OLED面板。

OLED照明

最近一段时间以来，LED照明被炒得沸沸扬扬，热得不得了，对OLED照明则不甚了了，究其原因并不奇怪，盖OLED显示问世已约10年，人们有所了解，而OLED照明近年才刚冒头，仅有少量生产。其实，OLED照明比LED更具优越性，更适于用作照明，它表面发光，效率更高，透明轻薄，坚固耐用，可制成透明如窗，也可如镜子反射，且柔软可挠，为照明设计者开创了无限的想像，受到了特别的青睐。

欧、美、日大型电气公司都已对OLED照明投资开发，准备生产。著名市场调研公司DisplaySearch最近发表的报告称，世界OLED照明将于今年启航，明年跃进，预计2014年市场规模可达28亿美元，2018年更可望达到60亿美元，绝不逊FLED在照明市场的前途，而且更为远大。

最早供应OLED照明的看来会是Philips公司，接着是GE和Konica Minolta等。但其他如Lumiotec和Osram等公司都将于2012年前投产上市(图4)。

结语

随着生产工艺和产品性能的改善，OLED技术再度受到了人们的关注。Sony的回归。韩国三星、LG的奋起，以及中国大陆从台湾厂商购买技术人手的后发势力，OLED重现光明，2010年将成为转折点，可称OLED起飞元年。OLED从中小显示屏切人应用，并将经由技术改进等途径，攻入大尺寸显示屏领域，而亮度的提高。将使OLED成为杀进绿色照明市场的一匹大黑马。

与此同时，我们也必须看到，OLED在前进的道路上还面临若干艰难险阻，主要有三：其一，价格昂贵，原因在于生产规模尚小，导致制造和材料成本难于下降，例如，LG的15英寸OLED标清电视，售价高达2600美元，这样的价格可以买到LG全清s5英寸LCD电视了；其二，寿命短，目前OLED寿命只有2万小时，商用化至少应有5万小时；其三，OLED屏当下主要仍是中小尺寸的，大约有六成用于手机，四成用于MP3，用于电视的大尺寸屏还有待突破。