基于专利分析透视有机发光显示器OLED的发展的内容前景

时间：2024-06-30 06:19:39 硬件维护我要投稿

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　　论文摘要：通过对WPI数据库中的专利数据进行分析，介绍OLED技术的发展过程、研究动态和发展趋势，说明OLED显示技术的光明前景。

　　论文关键词：德温特,专利

　　一、OLED显示器简介

　　随着人类社会的发展，人与人之间信息通讯交流的范围不断扩大，显示产业逐渐成为电子信息产业中的一个支柱产业，平板显示器由于厚度薄、质量轻、功耗小、辐射低、没有闪烁等优点已经逐步取代了重而大的阴极射线管显示器（CRT）且得到了长足的进展，平板显示器的主流产品主要包括液晶显示器（LCD）、等离子显示板（PDP）和有机发光显示器（OLED）。其中OLED是一种自发光显示器，其有机发光显示的原理是用ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极，在一定电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层，电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层，并在发光层中相遇，发生辐射复合而导致发出可见光。电子和空穴之间的能差越大，发射光线的频率越大。通过精心选择阳极和阴极的材料以及聚合物层的结构能使复合率达到最大，从而使发射光线最强；对发射层用少量高荧光分子掺杂可以明显提高效率和增强对色彩的控制。OLED显示器不需要背光、滤色镜和偏振器等附加设备。

　　二、专利知识简介

　　一般认为，广义的知识产权包括一切人类智力创作的成果，狭义的知识产权主要包括专利权、商标权和版权。专利权是知识产权的主要组成部分之一。专利权简言之是发明创造人对其依法授予专利的发明、实用新型和外观设计所享有的权利，专利权保护的对象是无形资产，其具有专有性、时间性和地域性的特点，专利权人有权将权利客体作为交易标的进行转让，还有权在受到不法侵害时请求损害赔偿以保护自己的权利。专利法规定专利申请分为发明、实用新型和外观设计三种类型，其中发明专利是最主要的一种，对于发明专利权的审批需要通过一系列严格的审查才能被授予专利权，尤其是新颖性、创造性和实用性的审查，本文的分析也主要是通过对发明专利申请的分析来研究平板显示器的发展趋势。

　　三、专利分析

　　1．数据样本构成

　　本文进行分析的数据样本主要来自于欧洲专利局EPOQUE检索系统中的世界专利索引（WPI）数据库。专利索引数据库是全球最权威的专利数据库，其收录了来自全球41个国家和地区的专利，1500万条基本发明专利，覆盖了3500万条专利，每年增加150万篇专利；专利索引数据库还将收录文献的文摘部分全部翻译成英文，并根据说明书的内容重新进行编写，使其更能充分表达原专利的主题；WPI还利用自己独特的专利文献的分类方法，使得数据更为条理化且便于专业人员检索，德温特数据以其质量高，覆盖范围广的特点赢得了全球各大型企业以及多个主要国家专利局的信赖。由于WPI中已经包括了中国的发明专利申请，因此本文不对中国专利检索系统（CPRS）中的数据进行分析。

　　2．检索领域和关键词

　　OLED显示技术涉及的技术领域及其应用领域均比较广泛，包括材料、光学系统、光源、驱动控制、半导体制作工艺、电视、通信设备等等方面，确定合适的检索领域是获取全面、准确的分析样本的基础。经过全面的分析和考虑，根据第8版国际专利分类体系（IPC），将OLED显示技术的检索领域和关键词确定如下。

　　电致发光光源方面：H05B33；驱动控制与电路方面：G09G3，半导体工艺方面：H01L21，H01L29，H01L33，H01L27，H01L51；材料方面：C09K11；光学元件方面：G02B5，G02F1；制作工艺方面：C23C（材料的镀覆）；显示装置方面G09F9。

　　OLED领域的关键词比较多，经过考虑最后确定为：OLED，PLED，OEL，POLED，PMOLED，AMOLED，SMOLED，ＰＯＬＥＤ，OELD，organiclightemittingdiode,polymer,passivematrix,activematrix,flexible,organic,electroluminescence,electroluminescent,display；电致发光，场致发光，电场发光，电激发光，有机，聚合物，大分子，小分子，高分子，低分子，有机发光，有机二极管，显示等等。

　　通过以上检索领域和关键词检索到的样本总量为，由于专利审批的特殊性，数据截止日期为2007年4月30日，在WPI数据库中进行检索，共得到46472篇专利文献。

　　3．数据统计分析

　　（1）专利申请按照年代分布的统计分析

　　在WPI数据库中有机电致发光显示领域所取得的样本总量为47053件，如图1所示，总体呈现逐年增长趋势，1981年至1994年之间的申请量上升趋势较慢，1996年之后申请量开始大幅增长，特别是在2000年以后，申请量激增，到2004年年申请量突破1万件，达到11348件，而从2004年以后，OLED相关的专利申请开始饱和且呈现下降趋势。

　　图1OLED专利申请按照年代分布的情况

　　（2）专利申请按照主要申请人的统计分析

　　图2OLED专利申请按照主要申请人分布的情况

　　图2是WPI中OLED领域专利申请数量按照申请人的分布情况。从图中可以看出，精工爱普生株式会社申请的专利数量占据首位，为4060件；三星公司（包括三星SDI&DENKAN株式会社和三星电子株式会社）位居第二，2224件；LG.公司（包括LG菲利浦LCD株式会社和LG电子株式会社）排名第三，1402项；位居第四的是松下公司，1351项；夏普公司位列第五，1330项；排名居前的还有株式会社半导体能源研究所、索尼、富士通、佳能和三洋电机，申请量均在800件以上。

　　在排名前二十位的申请人中，日本公司占据16席之多，韩国公司2家，美国公司1家，欧洲公司1家。

　　（3）对主要公司的专利申请的统计分析

　　图3是对专利申请数量排在前五位公司的专利申请的分类号分布的情况，由图可知，这5家公司的专利申请均涉及了OLED的多个技术领域，但是各公司之间有所差异，其中精工爱普生在H05B33、H01L51、G09F9、G02F1、H01L29、

　　H01L21、G09G3、H01L27分类号下的数量均是最多的；松下在C09K11分类号下的申请数量最多，主要致力于发光材料的研究。

　　图3申请量在前五位的公司专利申请的分类号分布情况

　　（4）有机电致发光显示领域主要公司和重点技术分析

　　I．主要公司情况

　　目前，在OLED技术领域已经有200多家厂商和科研机构进行研发工作，比较主要的公司为：日本的精工爱普生（SEIKOEPSONCORP）、松下（MATSUSHITADENKISANGYOKK；MATSUSHITAELECTRICINDCOLTD）、夏普（SHARPKK）、株式会社半导体能源研究所（SEMICONDUCTORENERGYLAB）、索尼（SONYCORP）、富士通（FUJIPHOTOFILMCOLTD；FUJIFILMCOLTD）、佳能（CANONKK）、三洋电机（SANYOELECTRICCOLTD）、先锋（PIONEERELECTRONICCORP；TOHOKUPIONEERKK）、出光兴产（IDEMITSUKOSANCOLTD）；韩国的三星（SAMSUNGDENKANKK；SAMSUNGELECTRONICSCOLTD；SAMSUNGSDICOLTD）、LG（LGPHILIPSLCDCOLTD；LGELECTRONICSINC）；美国的伊斯曼柯达（EASTMANKODAKCO）、CDT；欧洲的皇家飞利浦（KONINKPHILIPSELECTRONICSNV），中国台湾的友达、铼宝等。

　　II．重点技术分析

　　通过对专利申请进行分析可知，目前OLED的研发工作主要致力于以下几个方面，各个公司主要在以下这些方面提出了大量的专利申请。

　　（i）对于使用寿命的改进

　　由于OLED所用材料本身的特性，OLED的使用寿命一直是OLED显示领域着力解决的问题，以前的OLED的寿命只能达到1万小时，不能广泛应用于手机主屏、电视机、手提电脑中。尤其由于发出蓝光的材料发光时消耗电力大,产生的热量较多，因此材料容易劣化,使用寿命较短。近几年来，利用不同主客体材料之间的搭配，在色纯度相同的前提下，OLED的使用寿命得到了大幅度的改进。日本出光兴产公司开发的发光材料在OLED寿命提高方面成绩显著，尤其在长寿命化难度较高的蓝色发光材料上，获得突破进展。出光兴产在2005年10月研发成功使用寿命达到2.3万小时的发光材料，达到业界的领先水平。

　　出光兴产株式会社提出公开号为CN1943279A的专利申请，公开了一种有机电致发光器件，其发光层含有具有特定结构的硅杂环戊二烯衍生物和具有特定结构的硼烷衍生物，还含有含胺化合物，这种有机电致发光器件具有极好的耐热性、长寿命和高电流效率。

　　出光兴产株式会社还提出公开号为CN1842234A的专利申请，提供具有有机发光介质层的有机电致发光装置，该有机发光介质层包括特定的芳基胺化合物、蒽衍生物、螺芴衍生物、具有稠环的化合物和金属络合物的化合物，这种有机电致发光装置具有高色纯度、优异的耐热性和长寿命。

　　（ii）对于屏幕大型化、提高分辨率方面的改进

　　OLED显示器根据使用材料的不同，其生产制造方法也大不相同，若使用低分子材料，主要通过真空蒸镀方法形成有机显示薄膜，为了不使影像产生失焦问题，目前采用荫罩（shadowmask）技术，但是该方法存在多种缺点，例如衬底和荫罩之间的对齐问题，必须小心将像素形成于适当位置，否则难以满足大尺寸、高分辨率的要求。而且，当希望增加衬底尺寸时，操纵荫罩来成形恰当定位的像素非常困难。

　　为了解决这些问题，以在较大的EL板上维持像素点的精度，美国EASTMANKODAKCO公司提出公开号为US6582875B1的申请，其提出一种制造OLED设备的方法，包括提供具有可传热有机材料的供体元件；形成基本均匀的线性激光束；提供响应于线性激光束并适于形成多路线性激光束的空间光调制器；单独调制所选的信道形成一个或多个激光束段，其中各个段都包括一个或多个激光束信道，激光束段在第一方向上具有基本正方形的亮度轮廓，在与第一方向垂直的第二方向上具有基本为高斯形的亮度轮廓，激光束段指向供体元件；以及供体元件产生热量，从而加热基底上所选区域内的可传热有机材料。OLED的发光原理是由电流驱动有机分子发光半导体层受激发光而进行显示，目前有机材料分为小分子和高分子两种类型。由于小分子基OLED显示器件的制造需要用到真空蒸镀的沉积设备，因此小分子基OLED成本较高，不利于大规模制造。如果使用高分子作为主要材料，有利于实现OLED的大尺寸和高精度，同时在薄膜制造方面相对简单，成本也更低，但是高分子OLED技术目前在材料合成、纯化以及彩色化方面较困难。韩国和美国多家公司正致力于这方面的研究，同时也申请了多项专利技术。

　　韩国KDTCOLTD公司提出的专利申请“全色OLED显示器结构及利用光致发光层的制造方法”（KR20060081649A）提供一种全色OLED（有机发光二极管）显示器，包括滤色片形成在滤色片前部的基底，基底的后部形成有用于阻光的黑底，滤色片和OLED之间形成有发光激励漫射材料层。OLED包括发光层，透明阳极和具有高反射率的阴极。通过顺序堆叠空穴注入层、空穴传输层、发光层、空穴阻塞层、电子传输层和一个电子注入层形成发光层。

　　美国EASTMANKODAKCO提出的专利申请（WO2007028940A1）提供一种显示元件，其具有三个子元件，其中每个子元件都包括电致发光材料和红色荧光剂、蓝色滤光器或绿色滤光器。其中的电致发光材料包括磷光粒子。可用于生产全色像素式显示器，是有效的低成本彩色显示器，易于制造。该元件用磷光体作为电致发光材料，显示器的寿命得到提高。

　　（iv）柔性OLED的发展

　　由于OLED能够在不同材质的基板上制造，OLED可能做成柔软的显示器。高分子膜具有机械柔软性，因此高分子材料特别适合运用于软性显示面板。柔性显示器薄而轻、便于携带，因此能够弯曲的柔性显示面板是未来显示技术的发展方向，目前国内外对于柔性彩色OLED显示面板的开发都有突破性进展。柔性OLED还可以用作光源，并有相关专利申请提出。

　　美国EASTMANKODAKCO提出具有柔性OLED照明光源的发光装置（US2003222559A1），该发光装置包括固态区域照明光源和容纳光源的灯具，照明光源具有柔性基底、沉积在柔性基底上的柔性OLED层、覆盖OLED层的柔性封盖，OLED层包括第一和第二电极，用于为OLED层提供电源。

　　四．OLED显示器的应用前景

　　通常，一项专利从申请到实施再到进入产品市场需要5-6年甚至10年的时间，所以从某个技术领域的专利申请情况可以推测其未来十年的发展趋势和市场情况。如果一个领域的申请数量近十年来一直呈增长趋势，说明这个领域处于发展阶段，市场前景看好。随着科学技术的不断发展，有关显示器件的专利申请量也是与日俱增，显示器件从阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器，现在已经发展为电致发光显示器。OLED已经解决了几个关键的技术难题，例如改进三色发射单元的特性，能大规模生产将发射器排列在玻璃基板上以及采用高效、低能耗的驱动方法，此外OLED显示器作为一种高亮度、宽视角、全固化的电致发光器件，本身具有诸多优点：OLED的厚度更薄；有机发光材料众多、价格便宜且易大规模、大面积生产，容易实现超薄、大面积平板显示；OLED的发光颜色从红外到紫外，能覆盖整个可见光，这是实现全彩色显示的前提；有机材料的机械性能良好，能够在不同材质的基板上制造，易加工成各种不同的形状，可以做成完全柔软的显示器。由此可见，OLED显示器在显示面板大小、色彩逼真度、响应时间、视角以及亮度等方面有着其它显示技术不可比拟的优势。随着OLED性能的不断突破，OLED产品逐步进入更为广阔的市场，根据DisplaySearch统计，2006年全球OLED市场总产值在5.8亿美元左右，较2005年增加10％。2007年尤其是AMOLED产品将快速增长，如三星SDI、三星电子、精工爱普生、日立、友达、统宝等公司的AMOLED技术日渐成熟，OLED产值将增至12亿美元，较2006年增长了近一倍。

　　根据专利分析显示，显示领域的各主要公司和研究机构都在积极进行OLED器件的研究、新品开发以及市场的推广，在市场上已经可以看到OLED作为一种新型的理想显示器广泛地应用于移动电话、可视电话、数码相机、PDA、车载显示器、电脑和电视以及指示灯、环保光源、工业照明、交通指示、电子书籍、电子报纸、办公自动化设备等方面。尤其因为有了透明、柔软、可折叠的OLED技术，电子日报将成为可能，人们每天无需购买传统的报纸，只需要打开电子日报就可以看到新闻了，这将给显示器技术带来新的革命，使得多媒体显示器世界变得更加丰富多彩。

　　参考文献

　　1 显示技术基础,大石严等,科学出板社(2003年4月)。

　　2 电子产品世界,邵虞,2004年第7期,P33。

　　3 电子产品世界,“回首2006FPD大发展”,2007年第2期,P36。

　　4 电子知识产权,巫晓倩,2006年第9期,P57。

　　5 现代显示,万博泉等,2007年第1期,P15。

　　6 现代显示,张崇君,总第33期,P8

　　7 上海情报服务平台,顾震宇,OLED世界专利分析(2007年6月)。

　　8 慧典市场研究,2007平板电视消费3大趋势(2007年6月)。

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