04.02 我國OLED顯示配套關鍵材料技術及產業發展挑戰

1. 北京鼎材科技有限公司

2. 固安鼎材科技有限公司

原載：新材料產業Advanced Materials Industry

2018年02期

有機發光二極管( Organic Light-Emitting Diode，OLED)，又稱有機電致發光顯示器、有機發光半導體。OLED技術由美國柯達公司的鄧青雲博士在1979年發現，因其具有自發光、無窮高對比度、寬視角、低功耗、響應速度極快、可實現柔性顯示等特性，自從發現之後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，本文在介紹OLED產業現狀基礎上，將著重介紹OLED有機材料的技術及產業發展挑戰。

一、OLED 產業鏈概述

OLED產業鏈的上游包括材料製造、設備製造、零件組，中游包括面板製造、模組、驅動芯片等，下游包括各類終端應用。

1.OLED 上游

由於技術門檻高，OLED上游產業供應權基本掌握在海外廠商手上，國內能實現規模量產的上游企業不多。在設備製造領域，日本廠商Canon Tokki和愛發科（Ulvac）在蒸鍍等關鍵設備領域絕對領先，目前，國內還沒有面向產業化的成套OLED生產設備製造廠商，關鍵設備以及整套設備的系統化技術等都掌握在日本、韓國和歐洲企業手中。

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株式會社（以下簡稱“出光興產”）、保土谷化學工業株式會社、美國UDC公司以及一些韓國公司的手中。日韓廠商主要生產小分子發光材料，歐美廠商主要生產專利壁壘較高的發光材料及一些高端的製程工藝材料，其中日韓廠商約佔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的聚合物為OLED製程工藝的基礎材料，出光興產和三井化學株式會社則主要生產小分子發光材料。

OLED材料佔OLED屏體產品總成本的30%，而LCD產品中，材料佔據總成本的70%。在克服OLED產品良率低下的問題後，OLED有足夠的成本下降空間，使其成本低於液晶顯示面板。

2. OLED 中游

在中游領域，三星集團（以下簡稱“三星”）、L G集團等巨頭把持中端面板方向。全球量產的OLED顯示面板地區主要以韓國為主，其中三星是目前全球最大的中小型OLED面板生產商。LG顯示（LG Display，LGD）最先主攻方向為大尺寸OLED，鑑於小屏電子產品的發展態勢，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採用了OLED顯示屏，這給整個智能手機板塊帶來強大的示範效應。而LG、三星、華為、OPPO、TCL等國內外電子產品廠商在2017年加緊佈局OLED相關產業。除此之外，OLED在電視、汽車和航天、可穿戴設備以及工業應用等方面依然有較大的增長潛力，發展前景廣闊。

新一代顯示OLED前景廣闊，國內國際機會眾多。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，我國國內廠商多集中於中下游面板、模組等領域。

二、全球OLED 顯示面板產業現狀及預測

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，應用範圍愈加廣泛，OLED顯示產業出現急劇增長的形勢，市場規模增速非常快。從OLED出貨量市場（圖1）可知，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顯示面板市場規模收益達到680 億美元。

隨著企業紛紛意識到OLED面板利潤較液晶面板更為可觀，同時OLED屏體需求強勢，各國顯示企業紛紛加大OLED投資佈局。從全球AMOLED投資狀況（表1）可知，目前全球有18條已公佈的柔性AMOLED生產線。韓國面板企業三星將進行大幅度投資，產能會不斷提升。LGD也在投資發力，計劃在坡州建設6代生產線。我國新型顯示面板產業近年呈現良好發展態勢，產業規模持續擴大。OLED產業雖然處於發展起步期，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線正式進入投產，同時正在佈局綿陽及重慶的量產線。天馬微電子股份有限公司（以下簡稱“天馬”）的武漢生產線已經進入量產期。維信諾也不甘落後，除在崑山已量產的G5.5代線外，固安雲谷生產線已於2017年9月底提前實現封頂，正在不斷地加速量產進程。目前，中國大陸顯示面板憑藉多條高世代線建設，產能不斷擴大，在多條產線建設和龐大下游市場的多重作用下，中國大陸地區對全球新型顯示產業發展的影響力還將不斷加大，中國新型顯示產業整體仍將保持高速增長，產能有望在2020年位居全球第1，OLED的投資已經陷入狂熱的競賽之中。

2. 韓國獨佔鰲頭，國內企業有壓力

OLED面板生產的國家與地區主要集中於韓國與中國大陸。從各國OLED市場增速（表2）可知，2017年，韓國仍佔據絕大多數市場份額，出貨量佔97.2%，收益佔98.9%。但是隨著中國和日本企業技術上的發展、大幅度的投資，韓國的霸主地位也在漸漸被削弱。預計2021年韓國企業銷售總額會達到580億美元，中國大陸企業會達到80億美元，市場份額由2017年佔據0.8%猛增至11.9%。但是目前，中國OLED產業在出貨量以及技術和市場上均落後於韓國，因此未來仍有很長一段路要走。

日韓企業繼續發力，深度佈局

OLED產業、擴大產能。作為OLED屏幕最大的寡頭，三星由於產能有限且三星手機等產品的自用需求，對外供應量有限，現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LCD面板生產線，轉向OLED面板生產線，日本企業JDI也加大對OLED的佈局。三星計劃在今後2年內針對中小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年宣佈了包括中小尺寸OLED、柔性OLED在內的約10萬億韓元的投資計劃，預計在2018年投產。鴻海與夏普計劃到2019年6月，投資2 000億日元佈局OLED面板，規劃量產可彎曲式OLED面板產品。國內OLED企業相較日韓落後很多，和輝光電、維信諾、京東方分別為3000萬臺、2000萬臺及1000萬臺，出貨數量上遠遠少於三星，這正是國內企業需要加強的地方。一方面，三星顯示現階段掌握住了技術和市場的優勢，另一方面，在市場競爭激烈時，它可以將技術優勢轉化為價格優勢。從2017年第一季度開始，三星顯示大幅降價，導致我國企業出貨量急劇下降，市場壓力增大。

三、OLED 有機材料發展情況

1.OLED 有機材料發展前景及市場需求

（1）發展前景

OLED面板產線的加速發展無疑

將帶動整條產業鏈的發展，由於大部分OLED材料與LCD無法通用，上游材料市場將是彈性最大的環節。有機發光材料是OLED面板的核心組成部分，對整個OLED產業鏈的重要性不言而喻，其在OLED中的面板成本佔比約為12%，是OLED產業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，規模效應下未來OLED上游材料製造商的盈利將會維持較高水平，將是各生產廠家實現創新和競爭的重點領域。OLED有機發光材料領域未來發展空間一定非常廣闊。

（2）市場需求

根據UBI Research對OLED有機發光材料預測的數據（表3），2017年OLED發光材料市值為9.5億美元，考慮到當前發光材料每克價格有所下降，有些材料會進行循環利用，預計2021年發光材料市場總量達到30億美元。隨著OLED技術發展，各國發光材料銷售量均逐年上升。由於韓國目前佔據OLED絕大部分市場，所以韓國市場的OLED發光材料市場最為廣闊，但可以看出，中國的市場發展最為迅速，預計2021年將達到7億美元，同比增長28.2%。對於應用進行分析，智能手機目前佔據最大用戶市場，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，發光材料市場也將會有大幅增長。

2.OLED 有機材料發展現狀

目前全球OLED有機材料的供應權基本掌握在海外廠商手中，國內能實現高質量、大規模量產的廠商很少。有機發光材料分為小分子材料與高分子材料。小分子材料主要採用真空熱蒸發工藝，主要為日韓廠商所壟斷。而高分子材料採用旋轉塗覆或噴塗印刷工藝，主要為歐美廠商主營業務，但因壽命和噴墨打印工藝尚未成熟，遲遲未實現產業化應用。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，由日本出光興產所供應，其也是OLED電子傳輸材料的主要供應商。

國內OLED有機材料產品主要是技術含量低的中間體和單體粗品，高純度昇華品較少，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。但是鑑於OLED在中國市場的發展前景，相信在OLED有機材料上具備技術優勢以及佈局的國內OLED材料企業將有望實現破局。

3. 國內OLED 有機材料困局和挑戰

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，國內難以自主創新。OLED有機材料專利佈局基本被國外廠商所壟斷，OLED熒光材料專利由出光興產、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。

我國平板顯示產業的專利佈局仍處於起步階段，國內OLED材料企業技術積累薄弱，無核心專利拳頭產品，大多以仿製為主，或選擇技術含量低的中間體和單體粗品。因此，OLED中間體的生產主要集中在中國大陸，OLED中間體由國內廠商銷售給國外OLED終端材料廠商，其被昇華提純後用於OLED面板生產。

此外，國內OLED材料企業大多缺乏量產配套經驗，品質管控手段尚未健全，產品品質較原廠產品品質差異較大。國內OLED材料企業缺乏器件設計應用經驗，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品及器件方案，這也是國內OLED材料企業所面臨的問題。

但基於國內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OLED材料廠商去自主研發創新，攻克技術壁壘，提升我國平板顯示產業專利轉化率，積累核心專利成果，去迎接OLED有機材料的挑戰。

4. 國內OLED 有機材料機遇

面對我國的OLED材料困局和挑戰，首先要突破國外的專利壁壘，攻堅技術堡壘，打破行業壟斷。與國內廠商相比較下，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權的新材料。鼎材科技作為國內OLED上游有機材料供應商，逐步建立了從OLED新材料設計、合成、提純到產品應用評價及量產導入完整的產發平臺，並不斷完善。在第3代TADF材料技術佈局上，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材料產品技術開發。2017年，鼎材科技聯合清華大學通過研究開發了超敏熒光技術和熱活化敏化磷光技術，並研製出一系列新型的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能量的有效收集，進而傳遞給客體熒光材料實現高效發光的技術。採用超敏熒光技術所製備的天藍光OLED器件最大電流效率超過30 cd/A，並有效地改善了器件的效率滾降問題，在5 000 cd/m2的亮度下效率仍然超過26 cd/A，為目前行業最高值。採用熱活化敏華磷光技術設計的磷光主體，實現了超過75 cd/A的綠光OLED器件，10 000cd/m2的亮度下LT97壽命超過50 h。

顯示的行業瞬息萬變，新技術革新不斷。我國OLED上游企業應該抓住機遇，加大研發投入，找到對標，做好品質，由跟進創新到自主創新，不斷地通過創新開發出更具實用化前景的產品，向國外材料廠商的壟斷地位發起挑戰。

四、對我國OLED 產業發展的建議

1. 企業應加強技術創新發展

現階段，我國OLED產業發展處於跟隨三星步伐的狀態，國內廠商擁有的核心技術有限，這對產業長期發展將極其不利，因此國內企業在保持適度投資規模下，應積極推動技術創新，加強技術積累，掌握核心技術，尤其是在制約產業發展瓶頸的關鍵設備及材料技術創新（如第3代TADF有機發光材料技術）上進行項目扶持，積極佈局下一代的材料及裝備技術，才有可能隨著產業的發展實現彎道超車。

2. 政府應積極引導和協調產業發展

目前，國內OLED面板廠商已投入多條產線，很可能面臨著產能過剩的危險，因此不能將OLED產業完全交由市場主導，政府應在產業政策、財稅政策等方面積極進行調控，確保我國OLED產業健康發展。此外，目前OLED產業主體多、協同不足，政府需注重產業生態環境的培育及聯合創新，在國家層面進行把控，建立區域性、地區性的材料與面板企業的融合，積極聯合相關廠商建立產業技術研發平臺，整合國內產、學、研資源，加強與國內外相關研究機構的合作，促進OLED產業的進程。

3. 注重上下游產業鏈配套整合

國內OLED上游材料廠商多為小企業，其面臨的一個大問題是產品向大企業輸送渠道不夠暢通，在產業上應用很難。因此，OLED產業因注重全產業鏈發展模式，即面板廠商作為企業龍頭來引領，帶動上游產業鏈的發展。材料廠商和麵板廠商的脫節，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，從而實現縱向聯合。三星之所以能成為全球OLED行業老大，不僅其在顯示領域的有著很強的研發實力，而且其內部還擁有上游原材料供應和下游終端產品的巨大需求。因此，中國需開啟產業鏈整合之路，這樣有利於國內上游材料在面板上的導入，從而帶動整個OLED產業的發展。