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中国软性电子发展概况和机遇
发布时间:2006-3-10   来源:上海情报服务平台   点击数:1693

    目前我国的软性电子方面的研究主要集中在OLED显示屏方面。国家“十五”期间的“863计划”已经将OLED列入重点攻关项目。据《中国电子报》报道,我国大约有40多家院所和企业在从事0LED的研发和产业化工作。研发单位包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、香港城市大学、长春光机所、北京化学所等,企业主要有北京维信诺公司、北京京东方、上海欧德公司、上海广电电子集团、中国普天集团、讪尾信利、深圳先科显示等。目前已经进入中小批量生产的单位主要有北京维信诺公司、香港信利、深圳先科显示等单位。
 
    我国0LED的研究集中在机理、材料开发、器件结构设计方面,取得了一些有价值的研究成果,截至2003年7月份,已经公开的国内研究单位和企业的国内外专利申请已达69项。值得一提的是,在我国OLED的发展初期,在相关的国际标准上,就已经有了来自中国的提案和标准。
 
    从现状来看,我国与国际软性电子领域的研究还有一定的差距,但在发展软性电子方面,中国还是具有一定的空间。
 
1、世界软性电子产业出处于起步期。
 
    世界软性电子技术还不是很成熟,还未形成一定的产业规模,谁能够在关键技术和专利消化方面取得突破,谁就有可能在行业取得一定的主导地位。
 
2、软性电子市场前景广阔
 
    软性电子技术应用广泛,可应用于生活的各个方面,不仅可以提升原有的产业,还可以开创许多新的产业领域,因而具有多个市场和研发切入点。
 
3、投资相对较低
 
    由于采用有机材料,制造过程相对简化,单位成本和设备投资较低,极大地降低了进入的台阶和投资风险。例如,OLED的投资规模大约是数千万美元的量级,仅为TFT--LCD(目前的主流液晶技术)生产线的10%左右。
 
4、中国在OLED方面具有一定的基础
 
    国家“十五”期间的“863计划”已经将OLED列入重点攻关项目,已有不少的企业介入OLED产业,可以以此为切入点深入软性电子产业。
 
5、国内具有一定的产业基础
 
    我国在IT制造业和半导体方面具有一定的实力,再加上传统产业的技术优势,两者结合给软性电子技术的发展提供了一定的基础。
 
    因此,尽管软性电子产业已从实验室研究开始步入产品的阶段,但目前世界软性电子的研究还处在探索和研发中,这为中国的电子产业和产业结构的调整提供了一个良好的机遇。当前,我国虽然是电子产品生产大国,但由于在各种关键技术的发展早期没有能够及时进入,缺乏核心技术,只能依靠代工等方式参与产业竞争,处于产业链的低端。软性电子技术的出现使我国有机会站在更高的角度,整合和调整现有的产业结构,构建核心竞争力,为下一代的产业发展做前瞻性布局。
 
    如果政府能够在当前产业的萌芽期扮演积极的角色,透过前瞻研究、人才培育、产学研协调分工与整合,培育产业研发能力,构建软性电子产业发展环境,也许就能够引领主导性厂商及产品的出现,使我国能与世界同步,并带动我国相关产业的发展以及提升国际竞争力。
  • 国际软性电子研发概况
    世界许多国家和地区目前均积极投入软性电子研发,世界领先的科研机构如贝尔实验室、IBM、飞利浦、剑桥大学、美国劳伦斯国家实验室等也纷纷投入,同时许多国际性的大型研讨会也开辟软性电子专题研讨会。
 
各国家、地区和机构纷纷加大研发力度
 
    欧盟为了能够进一步掌握未来的发展机会,许多研究机构开始关注软性电子领域。欧州国家普遍以研究机构和业界共同合作模式,加速研究成效,其中POLYAPPLY与SHIFT计划是其中的重点项目,均为第六届欧盟研究和科技发展框架计划(FP6)信息社会技术计划(IST)中的资助项目。
 
 
POLYAPPLY计划
SHIFT计划
计划执行时间
2004-2007年底
2004-2007年底
研究目标
开发可以应用到有机显示器、射频标签、集成电路、太阳能电池、存储器、传感器和执行器等方面的聚合体技术
开发软性电路封装与连结技术,发展可与不同电子应用设备兼容的高密度半导体技术平台
研究经费
约为2400万欧元
约为1150万欧元
参与业者类型
设备业者、下游系统业者、材料业者、大学研究单位;70家协作者
设备业者、下游系统业者、材料业者、研究单位、研究联盟(共有8个单位参与此计划)
业者名单
Plastic Logic、Philips、Motorola、Merck.等
 Mektec、Nokia、Thales.等
参与国家
德国、比利时、法国、英国、瑞士、澳地利、荷兰、捷克、意大利
德国、比利时、法国、瑞士、芬兰
资料来源:POLYAPPLY和SHIFT计划网站及台湾地区工研院网站
 
    美国的科研机构和企业二十世纪九十年代起就开始进行有关研究。贝尔实验室开始美国第一个有机电子项目,主要进行高分子晶体管、有机发光二极管、电子纸等方面的研究,开发出的大部分电子纸张方面的专利都授权给E Ink公司继续进行开发。IBM公司的科学家们一直在研究利用有机材料与无机物的混合物来研制晶体管,近年通过改变有机晶体管中掺杂的绝缘材料,把塑料平面显示器的工作电压降低到了目前已批量生产的非晶硅晶体管液晶显示器的水平,有机材料的电子迁移率也得到了大幅提高,这项研究突破了有机半导体的研发瓶颈。SiPix公司是业界的领先者,于1999年在美国硅谷成立研究中心,致力电子纸的研发。几年来,以超过1亿美元的研发经费及130位化学材料、光学物理、精密机械、电子等方面的专家全力投入,目前拥有上百项原发技术专利,并于2003年领先世界在硅谷建设第一条可挠式电泳显示薄膜生产线,目前已正式开始批量生产。美国通用显示器公司(Universal Display)致力于开发有机EL(有机电致发光)材料,继已经投入实用的便携终端类小尺寸产品之后,大尺寸电视面板、可弯曲有机EL面板也将亮相,同时还公布了能够播放彩色视频、配备可弯曲有机EL面板的终端构想图。
 
    日本和韩国在软性显示器领域投入巨大。有机EL技术曾是日本企业的专属领域,近年韩国有后起直追之力。有机EL不仅可用作显示设备,还可用作为照明设备。日本经济产业省自2002年起5年内投入约40亿日元(约合人民币3亿元)于有机EL显示器开发项目。在山形县设立的有机电子研究所负责一项7年投入约43亿日元(约合人民币3.3亿元)的研究项目,该项目确定的目标是2007年以前利用有机EL实现60英寸大屏幕显示器和可弯曲、或可对折的薄膜显示器。目前日本业界也存在一些联盟,成员约有7-8家厂商,重点研发Plastic LCD。
 
    有机EL产业也成为韩政府重点扶持的目标。自2001年起的10年间,韩国政府每年将投资30亿韩元(约人民币1900万)研发经费,2001年总研发经费达430亿韩元。已有三星SDI、LG电子、现代电子、ELiA TECH 与SmartDisplay等10余家韩国企业宣布进入有机电激发光显示器面板领域,相关的上下游材料、零部件供应商也开始抢进这一产品领域,争夺未来市场商机。
 
    目前日本及韩国大厂,包括SONY、SHARP、SAMSUNG等公司都有针对LCD液晶显示屏塑料化的开发计划,主要研究第七代、第八代的LCD是否可以采用成本最经济的连续印刷工艺(Continuous Printing Process)。
 
    台湾地区是世界电子制造业重地,从2003年开始着力于软性电子的研发,目前已开发出有机薄膜晶体管,但工研院科技人员认为,在软性显示技术的开发方面,台湾目前整体落后美日韩等国约两年左右。2005年7月,台湾地区产、学、研界成立“软性电子产业推动联盟”,8月,台湾地区行政主管部门在科技政策会议上,将软性电子产业定为未来三大重点发展的便利新科技之一,2006年至少投入1亿元新台币,主要的方向为印刷式无线标签(Printed Smart Tag)和软性显示器,预计2008年完成A4大小的显示器与印刷式智能型标签的研发。日前工研院电子所与美国SiPix公司合作,将于2006年开发出第一条“连续滚动条式液晶Cell段”示范生产线。
 
软性电子当前的研发重点
 
    英国市场研究公司Cintellig指出,近几年国际业者看好软性电子将继半导体、TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)之后形成下世代明星技术,纷纷投入研发,仅2004年取得专利数就多达4549件之多,其中以日本取得2591件最为可观,专利件数占一半以上,其次为美国963件,另546位发明人也以日本占324位占最多。
 
    目前国际上软性电子的研发活动主要均集中于软性显示器和印刷式无线标签 RFID。近年业界在软性电子组件与材料特性等基础研究相继有所突破外,陆续提出了印刷式无线标签(RFID)、可挠式电子书、可挠式商品展示海报、汽车仪板、具有弧型显示屏幕的PDA超薄手机、腕带式数字表等软性电子的设计概念或产品。
 
    例如,美国SiPix公司发表有关运用喷印技术(jet-printing)开发数字微影(digital lithography)工艺;欧洲的研究机构IMEC在2005年宣称已成功研发出50MHz的有机整流器;日本产综研技术综合研究所2005年成功开发以印刷方式制作无线卷标天线的技术;加州柏克莱大学教授 Vivek Subramanian研究的印制式晶体管迁移率达0.2cm2/V-S,而开关速率可达104。
 
    产品方面,Philips投资的Polymer Vision于2005年9月展示第一个滚动条式显示器-手持式电子产品e-reader雏型,预计2006年开始生产,2007年进入市场;日本精工宣布2006年1月推出采用电子纸的手表;韩国三星电子也宣布2007年到2009年软电产品将占蛮大比重;Nokia、PolymerVision公司预计2007年推出软电的手机产品。
 
    业界认为,目前除了软性显示器和印刷式无线标签 RFID,有机晶体管、内存、传感器、照明也是未来的最有应用前途的方面。
 
    从这些研发成果的陆续提出,可以预测,软性电子的时代即将来临。
 
软性电子产业还面临巨大挑战
 
    当前,软性电子还处在即将产业化的前夜,仍然还存在很多的技术瓶颈,对于材料、工艺、设计等还处在研究和探索的阶段。过高的工作电压、较低的载子迁移率、不稳定的材料与组件特性、缺乏互补式晶体管技术及组件模型等都使材料、工艺的使用均有较多的不确定性。
 
    而在产品方面,软性电子产品因采用有机材料,结构特性较松散,产品寿命较短,按每天使用5个小时推算,1~2年内产品的寿命就到期了,在生产和使用中也比较容易损坏,目前生产设备不成熟、产品成品率低、成本和价格较高等等,这些都阻碍了产品的普及化。
 
    此外,软性电子技术的研发还需要整合多种高科技技术,如奈米电子、半导体构装、平面显示和微机电技术等,产业间的合作和利益模式均未明确,产业链如何构造还未明朗,因此,从目前来看,商业化的步伐似乎不如预期,即便是实现了产品化的技术,也仅被用于有限的用途上。如目前产业化最广的应用产品有机电致发光(0LED)平面显示屏,面临市场化阶段的仅是小分子OLEO,而目前高分子基OLED距离市场化仍有一段距离。
 
    因此,整体而言,国际上在软性电子领域的研究尚在起步阶段,拥有极大的技术突破和专利申请空间。

 
 
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