有機電子產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀與前景展望
進入21世紀，一種被稱作“有機電子(organic electronics)”的新型電子材料因3位科學家的獲獎，受到世界各主要國家的重視。2000年，諾貝爾化學獎授予美國人阿蘭·西爵(AlanJ.Heeger)、阿蘭·麥克達爾密(Alan G.MacDiarmid)和日本人白川英樹(Hideki Shirakawa)。短短幾年，基于有機電子的新產品、新應用大量涌現(xiàn)。目前，有機電子技術還處于發(fā)展前期，一些關鍵的技術還有待突破，但其無可比擬的優(yōu)勢和廣泛的應用前景，將給信息產業(yè)乃至整個經濟、社會帶來又一次深刻的影響，發(fā)展?jié)摿薮蟆?o:p>
有機電子產業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀
(一)有機電子產業(yè)技術受到高度重視
1.各國/地區(qū)高度重視有機電子的發(fā)展，紛紛布局各自的發(fā)展戰(zhàn)略，加大投入力度。
歐洲國家普遍以研究機構和業(yè)界共同合作的模式，加速研究進程。Poly Apply與Shift計劃是其中的兩個重點項目，研究經費超過3500萬歐元，開發(fā)可以應用到多領域的聚合體以及軟性電路封裝與連結技術等。
美國的科研機構和企業(yè)從20世紀90年代起就開始進行有關研究。貝爾實驗室、IBM、SiPix、Universal Display等在有機晶體管、發(fā)光二極管、顯示設備、電子紙等方面取得較為顯著的成果。
日本在薄膜顯示器方面投入力量較大。日本先后成立了有機半導體發(fā)光器件研發(fā)基地、有機電子研究所等，同時日本經濟產業(yè)省自2002年起，5年內投入約40億日元用于有機顯示器項目的開發(fā)。
韓國將大力發(fā)展有機電子產業(yè)作為重要國策，是典型的國家主導行為。在有機發(fā)光顯示技術上，韓國力爭在這一領域占據全球領先地位。自2001年起的10年間，韓國政府每年投資30億韓元用于該領域的研發(fā)，僅2009年一年的研發(fā)經費就超過2億美元，遠遠超過英國、美國和日本。韓國知識經濟部和教育科技部組織多個科研單位、高校和電子制造廠商，合力進行OLED、有機晶體管和印刷電子設備的研發(fā)工作，取得了多項專利和成果。
我國臺灣地區(qū)從2003年開始著力于有機電子的研發(fā)，2005年成立“軟性電子產業(yè)推動聯(lián)盟”，并將其定為未來3大重點發(fā)展的新科技之一，主要方向為印刷式RFID、柔性顯示器和有機太陽能電池等。
英國在有機電子領域開展多項前沿研究。英國成立柔性電子領導小組，組織、支持和指導有關部門、企業(yè)和研究機構開展相關研究。2009年，英國政府出臺了《塑料電子：英國走向成功戰(zhàn)略》，同時投入2800萬英鎊支持該領域研究。該戰(zhàn)略是英國重點發(fā)展先進制造的各項舉措之一，而發(fā)展先進制造業(yè)又是英國此前出臺的《新產業(yè)新職業(yè)》經濟復蘇戰(zhàn)略計劃中的4大優(yōu)先發(fā)展領域之一。
2.我國對有機電子的支持力度不斷加大，技術與國際領先水平較為接近。
在全球有機電子技術發(fā)展大潮下，我國已經認識到有機電子的戰(zhàn)略性意義，不斷提高重視程度并加大支持力度。
在科研方面，中科院化學所、清華大學化學系有機光電子與分子實驗室、香港分子功能材料研究所、蘇州大學功能納米與軟物質(材料)實驗室、江蘇省有機電子與信息顯示重點實驗室、北京郵電大學等高校和科研機構，在材料、器件、設備、應用等方面進行深入研究。國家投入專項資金支持相關研究，2006年中科院承擔的“有機TFT器件研究”項目通過驗收，在顯示器件加工工藝、有機薄膜制備、材料合成關鍵環(huán)節(jié)上都取得了突破。全光刻工藝制備OTFT(有機薄膜晶體管)技術綜合性能指標超過目前國際上已公布的同類光刻工藝制備OTFT。
在產業(yè)化方面，江蘇、廣東等省在現(xiàn)有產業(yè)基礎上取得了一定成績，如龍騰光電、維信諾、方升光電、彩虹等企業(yè)，在OLED領域具備了研發(fā)和生產能力。
(二)有機電子應用初現(xiàn)端倪
1.有機顯示領域率先崛起
OLED(有機發(fā)光二極管)因無需逆光系統(tǒng)使得耗電量更小，比LCD(液晶)的亮度更高；由于采用有機材料，制造工藝更簡單；視野范圍更廣，可制成尺寸更大。這些突出的優(yōu)點決定了OLED將成為下一代顯示技術的主流。
目前，OLED已經在一些小型設備中得到較為廣泛的應用，例如移動電話、掌上型電腦以及數碼相機等。隨著技術研發(fā)的進展，OLED的應用范圍將逐步擴大到平板顯示器、汽車儀表板以及柔性顯示器等領域。
三星是全球OLED顯示領域的領導者。目前三星已經建成多條低世代OLED生產線，并率先應用于一些消費電子產品，為其帶來豐富的回報。三星計劃于近期新建一條8代OLED生產線，屆時將可量產
此外，電子墨水技術目前也已經廣泛地應用于電子閱讀器，如電子書等領域。
2.有機照明領域蓄勢待發(fā)
有機電發(fā)光照明效率高。目前，白熾燈的發(fā)光效率僅為6流明/瓦，日光燈為24流明/瓦，節(jié)能燈為48流明/瓦，LED為74流明/瓦。在有機照明領域，歐司朗公司已經開發(fā)出了照明效率達87流明/瓦的OEL(Organic Electro Luminescence，有機電發(fā)光)技術產品，德國德勒斯登科技大學研制的照明技術已達到90流明/瓦。此外，美國、歐盟也加緊這一領域的研究，并分別開發(fā)了1萬小時壽命、每瓦50流明以上能效的OEL照明產品。
3.基于印刷的有機RFID發(fā)展路線日益明確
有機薄膜晶體管的出現(xiàn)，使得采用卷對卷(R2R)印刷技術，批量生產有機RFID標簽成為可能。它與無機標簽相比，在生產成本、產品彈性、功耗等方面具有明顯的優(yōu)勢。印刷有機電子將可能成為RFID產品最適宜的技術發(fā)展路線。
4.有機太陽能電池快速進步
能夠在多種材質表面“印制”的有機物太陽能電池(OPV，Organic Photovoltaic)因具有成本低廉、制造容易、重量輕和易彎曲的特點而成為目前研究的熱點。OPV領域的研究與應用正在不斷突破，德國西門子公司的研究人員將導電塑料與碳60分子，結合制成了新型太陽能電池。美國貝爾實驗室的科學家則利用并五苯來取代了太陽能電池中的硅，取得成功。2010年，Solarmer能源公司宣布其電池效率再創(chuàng)新高，高達8.13%的轉換率已通過國家可再生能源實驗室(NREL)認證。OPV有望成為具有成本效益及競爭力優(yōu)勢的技術。
有機電子產業(yè)前景展望
(一)有機電子技術優(yōu)勢明顯
1.性能優(yōu)越
由于有機電子材料容易加工成薄膜并且具有良好的延展特性，有機電子材料的出現(xiàn)，必將導致柔性電子產品的出現(xiàn)，更能滿足現(xiàn)代電子產品輕薄、便攜及易于設計等方面的需求。與傳統(tǒng)的硅基半導體材料相比，有機電子材料的產品特征優(yōu)勢可概括為：大面積制造、柔韌性好、透明性好、超薄、重量輕等。
2.成本低
有機電子制造工藝相對簡單和生產成本更低。有機材料可利用溶液進行大面積旋涂、打印，同時，有機材料可以在較低溫度的條件下制作，可選擇耐熱性較差的塑料基板，能夠降低制作的成本。
3.投資規(guī)模較小
由于采用有機材料，制作過程相對簡化，單位成本和設備投資較低，極大地降低了進入的門檻和投資風險。例如，OLED的投資規(guī)模大約是數千萬美元的量級，僅為TFT-LCD生產線的10%左右。又如芯片巨擘英特爾(Intel)需要花費數10億美元來建構其領先的晶圓廠，相比之下，僅需要1億美元～2億美元的投資額，就有可能興建一座具備全面生產能力的有機電子產品工廠。
4.節(jié)能、環(huán)保
有機電子產品的節(jié)能優(yōu)勢顯著。以照明和顯示比較為例，白熾燈在工作的時候，實際上只有5%的能源用于照明，OLED光源較傳統(tǒng)白熾燈可節(jié)省耗電70%以上。
在環(huán)保方面，有機電子的制造工藝比傳統(tǒng)的半導體生長和光刻制造工藝優(yōu)越得多，大大節(jié)省水和電的使用。同時也避免了大量強酸強堿化學物質的排放。
(二)產業(yè)發(fā)展空間巨大
未來10年，將是有機電子產業(yè)高速發(fā)展的時期，有機半導體、有機電子產品的應用領域將越來越廣泛，市場規(guī)模將越來越大。以下是綜合iSuppli、Nano Markets、ID TechEx、臺灣工研院等機構的預測，得出的有機電子各主要領域未來市場規(guī)模。
OEL照明市場規(guī)模。2015年達到150億美元，2020年達到500億美元。
OLED顯示市場規(guī)模。2015年達600億美元以上，2020年達到1500億美元。
有機RFID市場規(guī)模。2015年達到150億美元，2020年達到300億美元。
有機太陽能電池市場規(guī)模。2015年將達到100億美元，2020年達到300億美元。
印刷等裝備市場規(guī)模。2015年預計將達40億美元；2020年達到120億美元。
其他應用產品市場。到2015年，基于有機半導體材料的其他電子產品如智能傳感器、玩具、電池、服裝、醫(yī)療電子等的市場規(guī)模預計將達到50億美元以上的規(guī)模。
(三)有機電子將可能發(fā)展成為信息產業(yè)的主導
1.傳統(tǒng)半導體材料和技術面臨挑戰(zhàn)
目前傳統(tǒng)的以硅、鍺等半導體材料為基礎的電子器件將受到嚴峻的挑戰(zhàn)，這些挑戰(zhàn)既有原理性的物理限制，又有技術性的工藝限制。一是產品形狀固定、易碎、非柔性，難以契合未來的需求趨勢。二是硅晶體的生產成本十分昂貴，競爭優(yōu)勢不易持續(xù)。三是傳統(tǒng)的單晶硅半導體生產流程和工藝過于復雜。四是硅半導體開始面臨線寬的物理極限。
2.有機電子對硅基電子的替代進程加快
據有關調查顯示，目前全球投入有機電子領域的研發(fā)十分活躍，有機電子技術得以快速進步。預計，未來幾年將是有機電子技術和產業(yè)化實現(xiàn)突破的加速期。業(yè)界人士認為，有機電子將會比硅基電子走得更遠，其對硅基電子的替代趨勢明顯。
加快發(fā)展有機電子產業(yè)
1.加快成立有機電子產業(yè)聯(lián)盟。組建由行業(yè)協(xié)會、科研院所和企業(yè)等相關機構共同參與的有機電子產業(yè)聯(lián)盟，共同推進有機電子技術、標準、專利和產業(yè)化發(fā)展。
2.加快制定有機電子產業(yè)發(fā)展規(guī)劃。把有機電子產業(yè)確定為我國重點培育發(fā)展的產業(yè)，按照發(fā)展戰(zhàn)略性新興產業(yè)的要求，制定專項規(guī)劃。
3.建立國家扶持機制。著力支持重大關鍵技術研發(fā)、重大產業(yè)創(chuàng)新發(fā)展等。鼓勵和引導金融資本支持有機電子企業(yè)的產業(yè)化。
4.加強國際合作。國際上一些研究機構和企業(yè)在有機電子研發(fā)的道路上已經走了10多年，有的研發(fā)成果已經接近產業(yè)化，還培育出一批有機電子的專業(yè)人才。我國要加強與國際相關機構和企業(yè)的合作，加快技術進步和產業(yè)化進程。
5.加快引進和培養(yǎng)有機電子專業(yè)人才。加快培養(yǎng)專業(yè)型人才，研究制定并實施人才激勵政策和制度，形成有利于各類人才引進和發(fā)展的環(huán)境。
