基于專利分析透視有機發光顯示器OLED的發展的內容前景

基于專利分析透視有機發光顯示器OLED的發展的內容前景

　　論文摘要：通過對WPI數據庫中的專利數據進行分析，介紹OLED技術的發展過程、研究動態和發展趨勢，說明OLED顯示技術的光明前景。

　　論文關鍵詞：德溫特,專利

　　一、OLED顯示器簡介

　　隨著人類社會的發展，人與人之間信息通訊交流的范圍不斷擴大，顯示產業逐漸成為電子信息產業中的一個支柱產業，平板顯示器由于厚度薄、質量輕、功耗小、輻射低、沒有閃爍等優點已經逐步取代了重而大的陰極射線管顯示器（CRT）且得到了長足的進展，平板顯示器的主流產品主要包括液晶顯示器（LCD）、等離子顯示板（PDP）和有機發光顯示器（OLED）。其中OLED是一種自發光顯示器，其有機發光顯示的原理是用ITO透明電極和金屬電極分別作為器件的陽極和陰極，在一定電壓驅動下，電子和空穴分別從陰極和陽極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經過電子和空穴傳輸層遷移到發光層，并在發光層中相遇，發生輻射復合而導致發出可見光。電子和空穴之間的能差越大，發射光線的頻率越大。通過精心選擇陽極和陰極的材料以及聚合物層的結構能使復合率達到最大，從而使發射光線最強；對發射層用少量高熒光分子摻雜可以明顯提高效率和增強對色彩的控制。OLED顯示器不需要背光、濾色鏡和偏振器等附加設備。

　　二、專利知識簡介

　　一般認為，廣義的知識產權包括一切人類智力創作的成果，狹義的知識產權主要包括專利權、商標權和版權。專利權是知識產權的主要組成部分之一。專利權簡言之是發明創造人對其依法授予專利的發明、實用新型和外觀設計所享有的權利，專利權保護的對象是無形資產，其具有專有性、時間性和地域性的特點，專利權人有權將權利客體作為交易標的進行轉讓，還有權在受到不法侵害時請求損害賠償以保護自己的權利。專利法規定專利申請分為發明、實用新型和外觀設計三種類型，其中發明專利是最主要的一種，對于發明專利權的審批需要通過一系列嚴格的審查才能被授予專利權，尤其是新穎性、創造性和實用性的審查，本文的分析也主要是通過對發明專利申請的分析來研究平板顯示器的發展趨勢。

　　三、專利分析

　　1．數據樣本構成

　　本文進行分析的數據樣本主要來自于歐洲專利局EPOQUE檢索系統中的世界專利索引（WPI）數據庫。專利索引數據庫是全球最權威的專利數據庫，其收錄了來自全球41個國家和地區的專利，1500萬條基本發明專利，覆蓋了3500萬條專利，每年增加150萬篇專利；專利索引數據庫還將收錄文獻的文摘部分全部翻譯成英文，并根據說明書的內容重新進行編寫，使其更能充分表達原專利的主題；WPI還利用自己獨特的專利文獻的分類方法，使得數據更為條理化且便于專業人員檢索，德溫特數據以其質量高，覆蓋范圍廣的特點贏得了全球各大型企業以及多個主要國家專利局的信賴。由于WPI中已經包括了中國的發明專利申請，因此本文不對中國專利檢索系統（CPRS）中的數據進行分析。

　　2．檢索領域和關鍵詞

　　OLED顯示技術涉及的技術領域及其應用領域均比較廣泛，包括材料、光學系統、光源、驅動控制、半導體制作工藝、電視、通信設備等等方面，確定合適的檢索領域是獲取全面、準確的分析樣本的基礎。經過全面的分析和考慮，根據第8版國際專利分類體系（IPC），將OLED顯示技術的檢索領域和關鍵詞確定如下。

　　電致發光光源方面：H05B33；驅動控制與電路方面：G09G3，半導體工藝方面：H01L21，H01L29，H01L33，H01L27，H01L51；材料方面：C09K11；光學元件方面：G02B5，G02F1；制作工藝方面：C23C（材料的鍍覆）；顯示裝置方面G09F9。

　　OLED領域的關鍵詞比較多，經過考慮最后確定為：OLED，PLED，OEL，POLED，PMOLED，AMOLED，SMOLED，ＰＯＬＥＤ，OELD，organiclightemittingdiode,polymer,passivematrix,activematrix,flexible,organic,electroluminescence,electroluminescent,display；電致發光，場致發光，電場發光，電激發光，有機，聚合物，大分子，小分子，高分子，低分子，有機發光，有機二極管，顯示等等。

　　通過以上檢索領域和關鍵詞檢索到的樣本總量為，由于專利審批的特殊性，數據截止日期為2007年4月30日，在WPI數據庫中進行檢索，共得到46472篇專利文獻。

　　3．數據統計分析

　�。�1）專利申請按照年代分布的統計分析

　　在WPI數據庫中有機電致發光顯示領域所取得的樣本總量為47053件，如圖1所示，總體呈現逐年增長趨勢，1981年至1994年之間的申請量上升趨勢較慢，1996年之后申請量開始大幅增長，特別是在2000年以后，申請量激增，到2004年年申請量突破1萬件，達到11348件，而從2004年以后，OLED相關的專利申請開始飽和且呈現下降趨勢。

　　圖1OLED專利申請按照年代分布的情況

　　（2）專利申請按照主要申請人的統計分析

　　圖2OLED專利申請按照主要申請人分布的情況

　　圖2是WPI中OLED領域專利申請數量按照申請人的分布情況。從圖中可以看出，精工愛普生株式會社申請的專利數量占據首位，為4060件；三星公司（包括三星SDI&DENKAN株式會社和三星電子株式會社）位居第二，2224件；LG.公司（包括LG菲利浦LCD株式會社和LG電子株式會社）排名第三，1402項；位居第四的是松下公司，1351項；夏普公司位列第五，1330項；排名居前的還有株式會社半導體能源研究所、索尼、富士通、佳能和三洋電機，申請量均在800件以上。

　　在排名前二十位的申請人中，日本公司占據16席之多，韓國公司2家，美國公司1家，歐洲公司1家。

　�。�3）對主要公司的專利申請的統計分析

　　圖3是對專利申請數量排在前五位公司的專利申請的分類號分布的情況，由圖可知，這5家公司的專利申請均涉及了OLED的多個技術領域，但是各公司之間有所差異，其中精工愛普生在H05B33、H01L51、G09F9、G02F1、H01L29、

　　H01L21、G09G3、H01L27分類號下的數量均是最多的；松下在C09K11分類號下的申請數量最多，主要致力于發光材料的研究。

　　圖3申請量在前五位的公司專利申請的分類號分布情況

　　（4）有機電致發光顯示領域主要公司和重點技術分析

　　I．主要公司情況

　　目前，在OLED技術領域已經有200多家廠商和科研機構進行研發工作，比較主要的公司為：日本的精工愛普生（SEIKOEPSONCORP）、松下（MATSUSHITADENKISANGYOKK；MATSUSHITAELECTRICINDCOLTD）、夏普（SHARPKK）、株式會社半導體能源研究所（SEMICONDUCTORENERGYLAB）、索尼（SONYCORP）、富士通（FUJIPHOTOFILMCOLTD；FUJIFILMCOLTD）、佳能（CANONKK）、三洋電機（SANYOELECTRICCOLTD）、先鋒（PIONEERELECTRONICCORP；TOHOKUPIONEERKK）、出光興產（IDEMITSUKOSANCOLTD）；韓國的三星（SAMSUNGDENKANKK；SAMSUNGELECTRONICSCOLTD；SAMSUNGSDICOLTD）、LG（LGPHILIPSLCDCOLTD；LGELECTRONICSINC）；美國的伊斯曼柯達（EASTMANKODAKCO）、CDT；歐洲的皇家飛利浦（KONINKPHILIPSELECTRONICSNV），中國臺灣的友達、錸寶等。

　　II．重點技術分析

　　通過對專利申請進行分析可知，目前OLED的研發工作主要致力于以下幾個方面，各個公司主要在以下這些方面提出了大量的專利申請。

　　（i）對于使用壽命的改進

　　由于OLED所用材料本身的特性，OLED的使用壽命一直是OLED顯示領域著力解決的問題，以前的OLED的壽命只能達到1萬小時，不能廣泛應用于手機主屏、電視機、手提電腦中。尤其由于發出藍光的材料發光時消耗電力大,產生的熱量較多，因此材料容易劣化,使用壽命較短。近幾年來，利用不同主客體材料之間的搭配，在色純度相同的前提下，OLED的使用壽命得到了大幅度的改進。日本出光興產公司開發的發光材料在OLED壽命提高方面成績顯著，尤其在長壽命化難度較高的藍色發光材料上，獲得突破進展。出光興產在2005年10月研發成功使用壽命達到2.3萬小時的發光材料，達到業界的領先水平。

　　出光興產株式會社提出公開號為CN1943279A的專利申請，公開了一種有機電致發光器件，其發光層含有具有特定結構的硅雜環戊二烯衍生物和具有特定結構的硼烷衍生物，還含有含胺化合物，這種有機電致發光器件具有極好的耐熱性、長壽命和高電流效率。

　　出光興產株式會社還提出公開號為CN1842234A的專利申請，提供具有有機發光介質層的有機電致發光裝置，該有機發光介質層包括特定的芳基胺化合物、蒽衍生物、螺芴衍生物、具有稠環的化合物和金屬絡合物的化合物，這種有機電致發光裝置具有高色純度、優異的耐熱性和長壽命。

　�。╥i）對于屏幕大型化、提高分辨率方面的改進

　　OLED顯示器根據使用材料的不同，其生產制造方法也大不相同，若使用低分子材料，主要通過真空蒸鍍方法形成有機顯示薄膜，為了不使影像產生失焦問題，目前采用蔭罩（shadowmask）技術，但是該方法存在多種缺點，例如襯底和蔭罩之間的對齊問題，必須小心將像素形成于適當位置，否則難以滿足大尺寸、高分辨率的要求。而且，當希望增加襯底尺寸時，操縱蔭罩來成形恰當定位的像素非常困難。

　　為了解決這些問題，以在較大的EL板上維持像素點的精度，美國EASTMANKODAKCO公司提出公開號為US6582875B1的申請，其提出一種制造OLED設備的方法，包括提供具有可傳熱有機材料的供體元件；形成基本均勻的線性激光束；提供響應于線性激光束并適于形成多路線性激光束的空間光調制器；單獨調制所選的信道形成一個或多個激光束段，其中各個段都包括一個或多個激光束信道，激光束段在第一方向上具有基本正方形的亮度輪廓，在與第一方向垂直的第二方向上具有基本為高斯形的亮度輪廓，激光束段指向供體元件；以及供體元件產生熱量，從而加熱基底上所選區域內的可傳熱有機材料。OLED的發光原理是由電流驅動有機分子發光半導體層受激發光而進行顯示，目前有機材料分為小分子和高分子兩種類型。由于小分子基OLED顯示器件的制造需要用到真空蒸鍍的沉積設備，因此小分子基OLED成本較高，不利于大規模制造。如果使用高分子作為主要材料，有利于實現OLED的大尺寸和高精度，同時在薄膜制造方面相對簡單，成本也更低，但是高分子OLED技術目前在材料合成、純化以及彩色化方面較困難。韓國和美國多家公司正致力于這方面的研究，同時也申請了多項專利技術。

　　韓國KDTCOLTD公司提出的專利申請“全色OLED顯示器結構及利用光致發光層的制造方法”（KR20060081649A）提供一種全色OLED（有機發光二極管）顯示器，包括濾色片形成在濾色片前部的基底，基底的后部形成有用于阻光的黑底，濾色片和OLED之間形成有發光激勵漫射材料層。OLED包括發光層，透明陽極和具有高反射率的陰極。通過順序堆疊空穴注入層、空穴傳輸層、發光層、空穴阻塞層、電子傳輸層和一個電子注入層形成發光層。

　　美國EASTMANKODAKCO提出的專利申請（WO2007028940A1）提供一種顯示元件，其具有三個子元件，其中每個子元件都包括電致發光材料和紅色熒光劑、藍色濾光器或綠色濾光器。其中的電致發光材料包括磷光粒子。可用于生產全色像素式顯示器，是有效的低成本彩色顯示器，易于制造。該元件用磷光體作為電致發光材料，顯示器的壽命得到提高。

　�。╥v）柔性OLED的發展

　　由于OLED能夠在不同材質的基板上制造，OLED可能做成柔軟的顯示器。高分子膜具有機械柔軟性，因此高分子材料特別適合運用于軟性顯示面板。柔性顯示器薄而輕、便于攜帶，因此能夠彎曲的柔性顯示面板是未來顯示技術的發展方向，目前國內外對于柔性彩色OLED顯示面板的開發都有突破性進展。柔性OLED還可以用作光源，并有相關專利申請提出。

　　美國EASTMANKODAKCO提出具有柔性OLED照明光源的發光裝置（US2003222559A1），該發光裝置包括固態區域照明光源和容納光源的燈具，照明光源具有柔性基底、沉積在柔性基底上的柔性OLED層、覆蓋OLED層的柔性封蓋，OLED層包括第一和第二電極，用于為OLED層提供電源。

　　四．OLED顯示器的應用前景

　　通常，一項專利從申請到實施再到進入產品市場需要5-6年甚至10年的時間，所以從某個技術領域的專利申請情況可以推測其未來十年的發展趨勢和市場情況。如果一個領域的申請數量近十年來一直呈增長趨勢，說明這個領域處于發展階段，市場前景看好。隨著科學技術的不斷發展，有關顯示器件的專利申請量也是與日俱增，顯示器件從陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器，現在已經發展為電致發光顯示器。OLED已經解決了幾個關鍵的技術難題，例如改進三色發射單元的特性，能大規模生產將發射器排列在玻璃基板上以及采用高效、低能耗的驅動方法，此外OLED顯示器作為一種高亮度、寬視角、全固化的電致發光器件，本身具有諸多優點：OLED的厚度更��；有機發光材料眾多、價格便宜且易大規模、大面積生產，容易實現超薄、大面積平板顯示；OLED的發光顏色從紅外到紫外，能覆蓋整個可見光，這是實現全彩色顯示的前提；有機材料的機械性能良好，能夠在不同材質的基板上制造，易加工成各種不同的形狀，可以做成完全柔軟的顯示器。由此可見，OLED顯示器在顯示面板大小、色彩逼真度、響應時間、視角以及亮度等方面有著其它顯示技術不可比擬的優勢。隨著OLED性能的不斷突破，OLED產品逐步進入更為廣闊的市場，根據DisplaySearch統計，2006年全球OLED市場總產值在5.8億美元左右，較2005年增加10％。2007年尤其是AMOLED產品將快速增長，如三星SDI、三星電子、精工愛普生、日立、友達、統寶等公司的AMOLED技術日漸成熟，OLED產值將增至12億美元，較2006年增長了近一倍。

　　根據專利分析顯示，顯示領域的各主要公司和研究機構都在積極進行OLED器件的研究、新品開發以及市場的推廣，在市場上已經可以看到OLED作為一種新型的理想顯示器廣泛地應用于移動電話、可視電話、數碼相機、PDA、車載顯示器、電腦和電視以及指示燈、環保光源、工業照明、交通指示、電子書籍、電子報紙、辦公自動化設備等方面。尤其因為有了透明、柔軟、可折疊的OLED技術，電子日報將成為可能，人們每天無需購買傳統的報紙，只需要打開電子日報就可以看到新聞了，這將給顯示器技術帶來新的革命，使得多媒體顯示器世界變得更加豐富多彩。

　　參考文獻

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