有機發(fā)光二極管( Organic Light-Emitting Diode，OLED)，又稱有機電致發(fā)光顯示器、有機發(fā)光半導體。OLED技術由美國柯達公司的鄧青云博士在1979年發(fā)現(xiàn)，因其具有自發(fā)光、無窮高對比度、寬視角、低功耗、響應速度極快、可實現(xiàn)柔性顯示等特性，自從發(fā)現(xiàn)之后就被視為新一代顯示技術。
OLED有機材料是OLED顯示面板配套關鍵材料，這里在介紹OLED產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀基礎上，將著重介紹OLED有機材料的技術及產(chǎn)業(yè)發(fā)展挑戰(zhàn)。
一、OLED產(chǎn)業(yè)鏈概述
OLED產(chǎn)業(yè)鏈的上游包括材料制造、設備制造、零件組，中游包括面板制造、模組、驅動芯片等，下游包括各類終端應用。
1.OLED上游
由于技術門檻高，OLED上游產(chǎn)業(yè)供應權基本掌握在海外廠商手上，國內(nèi)能實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)的上游企業(yè)不多。在設備制造領域，日本廠商Canon Tokki和愛發(fā)科(Ulvac)在蒸鍍等關鍵設備領域絕對領先，目前，國內(nèi)還沒有面向產(chǎn)業(yè)化的成套OLED生產(chǎn)設備制造廠商，關鍵設備以及整套設備的系統(tǒng)化技術等都掌握在日本、韓國和歐洲企業(yè)手中。
目前，OLED上游材料領域是日韓歐美的天下，主要掌握在日本出光興產(chǎn)株式會社(以下簡稱“出光興產(chǎn)”)、保土谷化學工業(yè)株式會社、美國UDC公司以及一些韓企的手中。日韓廠商主要生產(chǎn)小分子發(fā)光材料，歐美廠商主要生產(chǎn)專利壁壘較高的發(fā)光材料及一些高端的制程工藝材料，其中日韓廠商約占80%的市場份額。日本是重要的OLED面板材料供應國家，其中住友化學株式會社和昭和電工株式會社生產(chǎn)的聚合物為OLED制程工藝的基礎材料，出光興產(chǎn)和三井化學株式會社則主要生產(chǎn)小分子發(fā)光材料。
OLED材料占OLED屏體產(chǎn)品總成本的30%，而LCD產(chǎn)品中，材料占據(jù)總成本的70%。在克服OLED產(chǎn)品良率低下的問題后，OLED有足夠的成本下降空間，使其成本低于液晶顯示面板。
2.OLED中游
在中游領域，三星、LG等巨頭把持中端面板方向。全球量產(chǎn)的OLED顯示面板地區(qū)主要以韓國為主，其中三星是目前全球最大的中小型OLED面板生產(chǎn)商。LG顯示(LG Display，LGD)最先主攻方向為大尺寸OLED，鑒于小屏電子產(chǎn)品的發(fā)展態(tài)勢，LGD逐步加碼中小尺寸OLED。
3.OLED下游
OLED技術逐漸成為下游終端流行趨勢，市場增速巨大。iPhone X采用了OLED顯示屏，這給整個智能手機板塊帶來強大的示范效應。而LG、三星、華為、OPPO、TCL等國內(nèi)外電子產(chǎn)品廠商在2017年加緊布局OLED相關產(chǎn)業(yè)。除此之外，OLED在電視、汽車和航天、可穿戴設備以及工業(yè)應用等方面依然有較大的增長潛力，發(fā)展前景廣闊。
新一代顯示OLED前景廣闊，國內(nèi)國際機會眾多。絕大部分的上游材料配件如驅動IC、導電玻璃、封裝玻璃、有機材料、精密掩模板等都需要從日本、韓國等國購買。相對來說，我國國內(nèi)廠商多集中于中下游面板、模組等領域。
二、全球OLED顯示面板產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀及預測
1.收益急劇增長，各國加大投資
近年來，隨著OLED技術不斷走向成熟，應用范圍愈加廣泛，OLED顯示產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)急劇增長的形勢，市場規(guī)模增速非?？?。從OLED出貨量市場來看，2017年OLED顯示屏收益達到240億美元，相較2016年同比增長44.8%。IHS預測2021年OLED顯示面板市場規(guī)模收益達到680億美元。
隨著企業(yè)紛紛意識到OLED面板利潤較液晶面板更為可觀，同時OLED屏體需求強勢，各國顯示企業(yè)紛紛加大OLED投資布局。從全球AMOLED投資狀況來看，目前全球有18條已公布的柔性AMOLED生產(chǎn)線。韓國面板企業(yè)三星將進行大幅度投資，產(chǎn)能會不斷提升。LGD也在投資發(fā)力，計劃在坡州建設6代生產(chǎn)線。我國新型顯示面板產(chǎn)業(yè)近年呈現(xiàn)良好發(fā)展態(tài)勢，產(chǎn)業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大。OLED產(chǎn)業(yè)雖然處于發(fā)展起步期，但我國廠商的新線建設速度很快，中國大陸京東方成都生產(chǎn)線正式進入投產(chǎn)，同時正在布局綿陽及重慶的量產(chǎn)線。天馬微電子股份有限公司(以下簡稱“天馬”)的武漢生產(chǎn)線已經(jīng)進入量產(chǎn)期。維信諾也不甘落后，除在昆山已量產(chǎn)的G5.5代線外，固安云谷生產(chǎn)線已于2017年9月底提前實現(xiàn)封頂，正在不斷地加速量產(chǎn)進程。目前，中國大陸顯示面板憑借多條高世代線建設，產(chǎn)能不斷擴大，在多條產(chǎn)線建設和龐大下游市場的多重作用下，中國大陸地區(qū)對全球新型顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響力還將不斷加大，中國新型顯示產(chǎn)業(yè)整體仍將保持高速增長，產(chǎn)能有望在2020年位居全球第1，OLED的投資已經(jīng)陷入狂熱的競賽之中。
2.韓企獨占鰲頭，國內(nèi)企業(yè)有壓力
OLED面板生產(chǎn)的國家與地區(qū)主要集中于韓國與中國大陸。從各國OLED市場來看，2017年，韓企仍占據(jù)絕大多數(shù)市場份額，出貨量占97.2%，收益占98.9%。但是隨著中國和日本企業(yè)技術上的發(fā)展、大幅度的投資，韓國的霸主地位也在漸漸被削弱。預計2021年韓國企業(yè)銷售總額會達到580億美元，中國大陸企業(yè)會達到80億美元，市場份額由2017年占據(jù)0.8%猛增至11.9%。但是目前，中國OLED產(chǎn)業(yè)在出貨量以及技術和市場上均落后于韓國，因此未來仍有很長一段路要走。
OLED產(chǎn)業(yè)、擴大產(chǎn)能。作為OLED屏幕最大的寡頭，三星由于產(chǎn)能有限且三星手機等產(chǎn)品的自用需求，對外供應量有限，現(xiàn)在正逐步放寬供應鏈政策。2017年出貨量預計可以達到4.33億臺，其中含柔性屏1.7億臺。三星和LG分別關閉部分傳統(tǒng)LCD面板生產(chǎn)線，轉向OLED面板生產(chǎn)線，日本企業(yè)JDI也加大對OLED的布局。三星計劃在今后2年內(nèi)針對中小OLED面板進行10萬億～14萬億韓元的投資，同時開始涉足大尺寸OLED電視領域。LG在2015年宣布了包括中小尺寸OLED、柔性OLED在內(nèi)的約10萬億韓元的投資計劃，預計在2018年投產(chǎn)。鴻海與夏普計劃到2019年6月，投資2 000億日元布局OLED面板，規(guī)劃量產(chǎn)可彎曲式OLED面板產(chǎn)品。國內(nèi)OLED企業(yè)相較日韓落后很多，和輝光電、維信諾、京東方分別為3000萬臺、2000萬臺及1000萬臺，出貨數(shù)量上遠遠少于三星，這正是國內(nèi)企業(yè)需要加強的地方。一方面，三星顯示現(xiàn)階段掌握住了技術和市場的優(yōu)勢，另一方面，在市場競爭激烈時，它可以將技術優(yōu)勢轉化為價格優(yōu)勢。從2017年第一季度開始，三星顯示大幅降價，導致我國企業(yè)出貨量急劇下降，市場壓力增大。
三、OLED有機材料發(fā)展情況
1.OLED有機材料發(fā)展前景及市場需求
OLED面板產(chǎn)線的加速發(fā)展無疑將帶動整條產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展，由于大部分OLED材料與LCD無法通用，上游材料市場將是彈性最大的環(huán)節(jié)。有機發(fā)光材料是OLED面板的核心組成部分，對整個OLED產(chǎn)業(yè)鏈的重要性不言而喻，其在OLED中的面板成本占比約為12%，是OLED產(chǎn)業(yè)鏈中技術壁壘最高的領域，其市場競爭小、毛利率高。隨著OLED面板出貨量的不斷增加，規(guī)模效應下未來OLED上游材料制造商的盈利將會維持較高水平，將是各生產(chǎn)廠家實現(xiàn)創(chuàng)新和競爭的重點領域。OLED有機發(fā)光材料領域未來發(fā)展空間一定非常廣闊。
據(jù)UBI Research對OLED有機發(fā)光材料預測，2017年OLED發(fā)光材料市值為9.5億美元，考慮到當前發(fā)光材料每克價格有所下降，有些材料會進行循環(huán)利用，預計2021年發(fā)光材料市場總量達到30億美元。隨著OLED技術發(fā)展，各國發(fā)光材料銷售量均逐年上升。由于韓國目前占據(jù)OLED絕大部分市場，所以韓國市場的OLED發(fā)光材料市場最為廣闊，但可以看出，中國的市場發(fā)展最為迅速，預計2021年將達到7億美元，同比增長28.2%。對于應用進行分析，智能手機目前占據(jù)最大用戶市場，但可以看到2021年OLED電視市場將大幅提升。隨著OLED電視的擴展，發(fā)光材料市場也將會有大幅增長。
2.OLED有機材料發(fā)展現(xiàn)狀
目前全球OLED有機材料的供應權基本掌握在海外廠商手中，國內(nèi)能實現(xiàn)高質(zhì)量、大規(guī)模量產(chǎn)的廠商很少。有機發(fā)光材料分為小分子材料與高分子材料。小分子材料主要采用真空熱蒸發(fā)工藝，主要為日韓廠商所壟斷。而高分子材料采用旋轉涂覆或噴涂印刷工藝，主要為歐美廠商主營業(yè)務，但因壽命和噴墨打印工藝尚未成熟，遲遲未實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化應用。目前，綠色和紅色磷光材料的壽命已有顯著突破，綠光材料的主要供應商為三星SDI、默克公司。紅光材料的主要供應商為陶氏化學，足可以滿足智能手機面板的應用。但是藍光材料的壽命相較之下依然較短，由日本出光興產(chǎn)所供應，其也是OLED電子傳輸材料的主要供應商。
國內(nèi)OLED有機材料產(chǎn)品主要是技術含量低的中間體和單體粗品，高純度升華品較少，僅有北京鼎材科技有限公司(以下簡稱“鼎材科技”)、廣東阿格蕾雅光電材料有限公司和吉林奧來德光電材料股份有限公司等幾家廠商進行生產(chǎn)。但是鑒于OLED在中國市場的發(fā)展前景，相信在OLED有機材料上具備技術優(yōu)勢以及布局的國內(nèi)OLED材料企業(yè)將有望實現(xiàn)破局。
3.國內(nèi)OLED有機材料困局和挑戰(zhàn)
全球OLED有機材料供應目前主要由海外廠商供應的最大原因是國外實行專利保護，國內(nèi)難以自主創(chuàng)新。OLED有機材料專利布局基本被國外廠商所壟斷，OLED熒光材料專利由出光興產(chǎn)、Merck、LG、陶氏、德山、斗山等海外公司所擁有，小分子磷光OLED染料由美國UDC公司擁有。第3代超敏熒光材料(TADF)技術剛剛起步，目前日本九州大學及旗下的日本Kyulux公司和德國Cynora技術走得相對靠前。
我國平板顯示產(chǎn)業(yè)的專利布局仍處于起步階段，國內(nèi)OLED材料企業(yè)技術積累薄弱，無核心專利拳頭產(chǎn)品，大多以仿制為主，或選擇技術含量低的中間體和單體粗品。因此，OLED中間體的生產(chǎn)主要集中在中國大陸，OLED中間體由國內(nèi)廠商銷售給國外OLED終端材料廠商，其被升華提純后用于OLED面板生產(chǎn)。
此外，國內(nèi)OLED材料企業(yè)大多缺乏量產(chǎn)配套經(jīng)驗，品質(zhì)管控手段尚未健全，產(chǎn)品品質(zhì)較原廠產(chǎn)品品質(zhì)差異較大。國內(nèi)OLED材料企業(yè)缺乏器件設計應用經(jīng)驗，不能準確高效地向面板客戶推薦或提供滿足屏體性能要求的材料產(chǎn)品及器件方案，這也是國內(nèi)OLED材料企業(yè)所面臨的問題。
但基于國內(nèi)面板廠商降低成本的需要，終端材料的本土化也將是大勢所趨，這就需要國內(nèi)OLED材料廠商去自主研發(fā)創(chuàng)新，攻克技術壁壘，提升我國平板顯示產(chǎn)業(yè)專利轉化率，積累核心專利成果，去迎接OLED有機材料的挑戰(zhàn)。
4.國內(nèi)OLED有機材料機遇
面對我國的OLED材料困局和挑戰(zhàn)，首先要突破國外的專利壁壘，攻堅技術堡壘，打破行業(yè)壟斷。與國內(nèi)廠商相比較下，鼎材科技擁有一定量的專利申請，尤其在電子傳輸材料上有著專利優(yōu)勢。通過對OLED材料和器件的機理開展研究，用理論指導OLED材料的設計，才能獲得既具有應用前景又具有清晰的知識產(chǎn)權的新材料。鼎材科技作為國內(nèi)OLED上游有機材料供應商，逐步建立了從OLED新材料設計、合成、提純到產(chǎn)品應用評價及量產(chǎn)導入完整的產(chǎn)發(fā)平臺，并不斷完善。在第3代TADF材料技術布局上，鼎材科技與清華大學及OLED面板廠商合作，對標世界一流技術，進行下一代高性能OLED材料產(chǎn)品技術開發(fā)。2017年，鼎材科技聯(lián)合清華大學通過研究開發(fā)了超敏熒光技術和熱活化敏化磷光技術，并研制出一系列新型的TADF OLED材料。超敏熒光技術是利用具有小能級差的主體化合物的反向系間穿越過程實現(xiàn)能量的有效收集，進而傳遞給客體熒光材料實現(xiàn)高效發(fā)光的技術。采用超敏熒光技術所制備的天藍光OLED器件最大電流效率超過30cd/A，并有效地改善了器件的效率滾降問題，在5000cd/m2的亮度下效率仍然超過26cd/A，為目前行業(yè)最高值。采用熱活化敏華磷光技術設計的磷光主體，實現(xiàn)了超過75cd/A的綠光OLED器件，10000cd/m2的亮度下LT97壽命超過50h。
顯示的行業(yè)瞬息萬變，新技術革新不斷。我國OLED上游企業(yè)應該抓住機遇，加大研發(fā)投入，找到對標，做好品質(zhì)，由跟進創(chuàng)新到自主創(chuàng)新，不斷地通過創(chuàng)新開發(fā)出更具實用化前景的產(chǎn)品，向國外材料廠商的壟斷地位發(fā)起挑戰(zhàn)。
四、對我國OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的建議
1.企業(yè)應加強技術創(chuàng)新發(fā)展
現(xiàn)階段，我國OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展處于跟隨三星步伐的狀態(tài)，國內(nèi)廠商擁有的核心技術有限，這對產(chǎn)業(yè)長期發(fā)展將極其不利，因此國內(nèi)企業(yè)在保持適度投資規(guī)模下，應積極推動技術創(chuàng)新，加強技術積累，掌握核心技術，尤其是在制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展瓶頸的關鍵設備及材料技術創(chuàng)新(如第3代TADF有機發(fā)光材料技術)上進行項目扶持，積極布局下一代的材料及裝備技術，才有可能隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展實現(xiàn)彎道超車。
2.積極引導和協(xié)調(diào)產(chǎn)業(yè)發(fā)展
目前，國內(nèi)OLED面板廠商已投入多條產(chǎn)線，很可能面臨著產(chǎn)能過剩的危險，因此不能將OLED產(chǎn)業(yè)完全交由市場主導，應在產(chǎn)業(yè)政策、財稅政策等方面積極進行調(diào)控，確保我國OLED產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。此外，目前OLED產(chǎn)業(yè)主體多、協(xié)同不足，政府需注重產(chǎn)業(yè)生態(tài)環(huán)境的培育及聯(lián)合創(chuàng)新，在國家層面進行把控，建立區(qū)域性、地區(qū)性的材料與面板企業(yè)的融合，積極聯(lián)合相關廠商建立產(chǎn)業(yè)技術研發(fā)平臺，整合國內(nèi)產(chǎn)、學、研資源，加強與國內(nèi)外相關研究機構的合作，促進OLED產(chǎn)業(yè)的進程。
3.注重上下游產(chǎn)業(yè)鏈配套整合
國內(nèi)OLED上游材料廠商多為小企業(yè)，其面臨的一個大問題是產(chǎn)品向大企業(yè)輸送渠道不夠暢通，在產(chǎn)業(yè)上應用很難。因此，OLED產(chǎn)業(yè)因注重全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展模式，即面板廠商作為企業(yè)龍頭來引領，帶動上游產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。材料廠商和面板廠商的脫節(jié)，這個應該從國家層面來引導和鼓勵面板和上游廠商的合作。此外，面板廠商也應該承擔起責任，給上游廠商提供條件，從而實現(xiàn)縱向聯(lián)合。三星之所以能成為全球OLED行業(yè)老大，不僅其在顯示領域的有著很強的研發(fā)實力，而且其內(nèi)部還擁有上游原材料供應和下游終端產(chǎn)品的巨大需求。因此，中國需開啟產(chǎn)業(yè)鏈整合之路，這樣有利于國內(nèi)上游材料在面板上的導入，從而帶動整個OLED產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
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