干貨！一文讀懂OLED產(chǎn)業(yè)鏈6大核心材料
[導(dǎo)讀]2017年中國平板顯示已經(jīng)成為世界第一，占了全球市場(chǎng)超過22%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過3000億元。近幾年，OLED更是成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是iPhonex智能手機(jī)采用OLED屏將更進(jìn)一步推動(dòng)OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文將對(duì)OLED中的材料進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)述。OLED產(chǎn)業(yè)鏈：▲OLED產(chǎn)業(yè)鏈...
2017年中國平板顯示已經(jīng)成為世界第一，占了全球市場(chǎng)超過22%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過3000億元。
近幾年，OLED更是成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是iPhone x智能手機(jī)采用OLED屏將更進(jìn)一步推動(dòng)OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文將對(duì)OLED中的材料進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)述。
OLED產(chǎn)業(yè)鏈：
▲OLED產(chǎn)業(yè)鏈
▲OLED核心工藝流程
▲OLED傳輸層、發(fā)光層供應(yīng)鏈
OLED核心材料主要包括陽極、陰極、傳輸層材料和發(fā)光層材料，以及膜材料、 封裝材料。
陽極材料
OLED 的陽極材料主要作器件的陽極之用，要求其功函數(shù)盡可能的高，以便提高空穴的注入效率，同時(shí) OLED 器件要求電極必須有一側(cè)是透明的，因此一般采用的有Au、透明導(dǎo)電聚合物（如聚苯胺）和 ITO 導(dǎo)電玻璃，常用 ITO 玻璃。
陰極材料
OLED 的陰極材料主要作器件的陰極之用，陰極材料的金屬功函數(shù)越低，電子注入就越容易，發(fā)光效率就越高，工作中產(chǎn)生的焦耳熱就會(huì)越少，器件壽命會(huì)有較大的提高。
OLED 的陰極通常采用以下幾種：
單層金屬陰極。如 Ag、Al、Li、Mg、Ca、In 等，但它們?cè)诳諝庵幸妆谎趸?致使器件不穩(wěn)定、使用壽命縮短。?
合金陰極。如 Mg:Ag（10:1），Li:Al (0.6%Li) 合金電極，將性質(zhì)活潑的低功函數(shù)金屬和化學(xué)性能較穩(wěn)定的高功函數(shù)金屬一起蒸發(fā)形成金屬陰極，提高器件量子效率和穩(wěn)定性。
層狀陰極。在發(fā)光層與金屬電極之間加入一層阻擋層，如 LiF、CsF、RbF 等，它們與 Al 形成雙電極，可得到更高的發(fā)光效率和更好的 I-V 特性曲線。
摻雜復(fù)合型電極。將摻雜有低功函數(shù)金屬的有機(jī)層夾在陰極和有機(jī)發(fā)光層之間，可大大改善器件性能，如 ITO/NPD/AlQ/AlQ（Li）/Al。?
傳輸層材料
OLED 器件要求空穴和電子的注入發(fā)光層的速率應(yīng)該基本相同，因此有必要選擇合適的空穴與電子傳輸材料。
在器件的工作過程中， 由于發(fā)熱可能會(huì)引起傳輸材料結(jié)晶，導(dǎo)致 OLED 器件性能衰減，所以應(yīng)選擇玻璃化溫度較高的材料作為傳輸材料。試驗(yàn)中通常選用 NPB 作為空穴傳輸層，而選用 Alq3 作為電子傳輸材料。?
發(fā)光層材料
發(fā)光材料是 OLED 器件中最重要的材料，一般發(fā)光材料應(yīng)該具備較高的發(fā)光效率和良好的電子或空穴傳輸性能。按化合物的分子結(jié)構(gòu)，有機(jī)發(fā)光材料一般分為兩大類：?
高分子聚合物。通常是導(dǎo)電共軛聚合物或半導(dǎo)體共軛聚合物，可用旋涂方法成膜，制作簡(jiǎn)單，成本低，但其純度不易提高，在耐久性，亮度和顏色方面比小分子有機(jī)化合物差。?
小分子有機(jī)化合物。能用真空蒸鍍方法成膜，按分子結(jié)構(gòu)又分為有機(jī)小 分子發(fā)光材料和配合物發(fā)光材料。
有機(jī)小分子發(fā)光材料主要為有機(jī)染料， 具有化學(xué)修飾性強(qiáng)，選擇范圍廣，易于提純，量子效率高，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等各種顏色發(fā)射峰等優(yōu)點(diǎn)，但多數(shù)在固態(tài)時(shí)存在濃度淬滅等 問題。
配合物發(fā)光材料介于有機(jī)與無機(jī)物之間，既有有機(jī)物的高熒光量子效率，又有無機(jī)物的高穩(wěn)定性，被視為很有應(yīng)用前景的一類發(fā)光材料。
▲OLED各層材料
膜材料
偏光片是 LCD 和 AMOLED 面板中的關(guān)鍵材料，傳統(tǒng)的偏光片主要由 TAC、PVA 等各種補(bǔ)償膜組合而成。
由于 AMOLED 偏光片結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，TAC 膜使用數(shù)量減少，機(jī)械性、耐溫性和耐候性更好的 COP 膜被應(yīng)用。
封裝材料
薄膜封裝是目前封裝的主流技術(shù)。薄膜封裝材料主要分為無 機(jī)封裝材料、有機(jī)封裝材料和無機(jī)有機(jī)復(fù)合封裝材料，其中無機(jī)有機(jī)復(fù) 合封裝材料兼具了無機(jī)封裝材料水氧阻隔性好和有機(jī)封裝材料成膜性好 的優(yōu)勢(shì)，是 OLED 封裝材料的主流選擇。
OLED材料市場(chǎng)空間：
大部分 OLED 材料與 LCD 無法通用，所以 OLED 上游材料領(lǐng)域的市場(chǎng)機(jī)遇更大。
OLED 材料領(lǐng)域技術(shù)壁壘高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)小、毛利率高，在 OLED 產(chǎn)品總成本中占比達(dá)到 30%左右， 未來空間廣闊。
OLED 上游材料無法與 LCD 通用的部分，可分為有機(jī)材料和輔助材料，輔助材料主要有 OLED 用膜材料和 OLED 封裝材料，OLED 面板出貨量的增長(zhǎng)將有力帶動(dòng)有機(jī)材料和膜材料、封裝材料的需求增長(zhǎng)。
（1）有機(jī)材料：?在 OLED 產(chǎn)品總成本占比中，有機(jī)材料占 8%左右。
▲全球 OLED 有機(jī)材料市場(chǎng)規(guī)模
（2） 膜材料與封裝材料：LCD 具有兩層偏光片，通常采用 TAC 膜；而 OLED 只有一層偏光片，因偏光片結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，TAC 膜在 OLED 中使用數(shù)量減少，新的膜材 COP 膜被應(yīng)用，COP 膜在 OLED 產(chǎn)品的成本占比為 5%-7%左右。?
OLED 工作時(shí)，為防止水汽進(jìn)入與陰極和傳輸層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，需要采用封裝材料，通常采用的是對(duì)水氧具有高阻隔性的水汽阻隔膜。
▲全球水汽阻隔膜市場(chǎng)需求面積快速增長(zhǎng)
OLED上游材料有機(jī)材料制造過程：
在 OLED 上游材料的制作過程中，首先利用化工原料合成 OLED 中間體，再由中間體進(jìn)一步合成為單體粗品，單體粗品由 OLED 終端材料廠商進(jìn)行升華處理成為 OLED 單體，并進(jìn)一步用于 OLED 面板的生產(chǎn)。
▲OLED 上游材料制造過程
OLED 終端材料生產(chǎn)和有機(jī)材料技術(shù)掌握在國外公司手中。目前 OLED 終端廠商主要是韓國、日本、德國和美國廠商，包括韓國三星 SDI、LG 化學(xué)、德山金 屬、斗山、日本出光興產(chǎn)、堡土谷化學(xué)、美國 UDC、德國默克等公司。
限制新進(jìn)企業(yè)的主要門檻是升華材料的專利，當(dāng)前主流的有機(jī)材料技術(shù)大多被國外公司所有，且國外公司給這些技術(shù)進(jìn)行了專利保護(hù)。
▲OLED 關(guān)鍵原材料的主要供應(yīng)商
國內(nèi)企業(yè)主要從事 OLED 中間體和單體粗品生產(chǎn)。國內(nèi) OLED 中間體、單體粗 品的供應(yīng)商主要包括萬潤(rùn)股份、西安瑞聯(lián)、濮陽惠成、北京阿格蕾雅、吉林奧來德，其中萬潤(rùn)股份、濮陽惠成、西安瑞聯(lián)等都已實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)并進(jìn)入全球 OLED 材料供應(yīng)鏈。
OLED 中間體和單體粗品的主要行業(yè)壁壘是下游廠商的認(rèn)可，這些已進(jìn)入 OLED 供應(yīng)鏈的企業(yè)將受益于 OLED 需求的快速增長(zhǎng)。
▲國內(nèi) OLED 中間體及單體粗品主要廠商
OLED 膜材料與封裝材料國內(nèi)企業(yè)跟進(jìn)
▲與 OLED 顯示膜相關(guān)的上市公司
偏光膜材料國內(nèi)自給率低。傳統(tǒng)偏光片上具有補(bǔ)償膜材料三醋酸纖維素 （TAC），其市場(chǎng)主要為日本企業(yè)所掌控。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本富士占據(jù) TAC 薄膜 55%的市場(chǎng)份額，Konica Minolta 占據(jù)約 20%的市場(chǎng)份額，國內(nèi)只有臺(tái)灣的達(dá)輝 光電和內(nèi)陸的東氟塑料分別占有 5.4%和 6.7%的份額。
對(duì)于 OLED，由于偏光片結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，TAC 膜在 OLED 中使用數(shù)量減少，機(jī)械性、耐溫性和耐候性更 好的 COP 膜被應(yīng)用。
薄膜封裝技術(shù)三星、LG 領(lǐng)先，3M 封裝膜居領(lǐng)導(dǎo)地位。OLED 封裝技術(shù)主要包括金屬封裝和薄膜封裝，薄膜封裝在阻隔性和輕薄性方面都更具優(yōu)勢(shì)。
薄膜封裝材料主要有三類：無機(jī)封裝材料、有機(jī)封裝材料和無機(jī)有機(jī)復(fù)合封裝材 料。
無機(jī)有機(jī)復(fù)合封裝材料兼具了無機(jī)封裝材料水汽、氧氣阻隔性好的優(yōu)勢(shì)和有機(jī)封裝材料成膜性好的優(yōu)勢(shì)，是 OLED 封裝材料的主流方向。
目前，三星和 LG 基于 OLED 面板龍頭地位，在產(chǎn)業(yè)化方面走在最前面，薄膜封裝技術(shù)更為領(lǐng)先。?
由于 OLED 有機(jī)材料對(duì)水和氧氣敏感，遇水或遇氧容易發(fā)生反應(yīng)而失效，所以 OLED 封裝材料需要具有良好的阻隔性能，尤其是基板和封裝蓋板的阻隔性能要更好。
目前基板和蓋板對(duì)水、氧的阻隔可以通過在柔性基板表面沉積多層堆疊結(jié)構(gòu)的無機(jī)薄膜來實(shí)現(xiàn)，也可以通過粘貼阻隔膜來實(shí)現(xiàn)。
阻隔膜一般都是以塑料為基材， 在其上通過磁控濺射法、電子束蒸鍍法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將無機(jī)氧化物沉積在襯底上形成水汽阻 隔膜。與 LCD 顯示相比，柔性的阻隔膜或阻隔材料是純?cè)隽浚芤孀畲蟆?/span>
近幾年，OLED更是成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)，特別是iPhone x智能手機(jī)采用OLED屏將更進(jìn)一步推動(dòng)OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文將對(duì)OLED中的材料進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)述。
OLED產(chǎn)業(yè)鏈：
▲OLED產(chǎn)業(yè)鏈▲OLED核心工藝流程▲OLED傳輸層、發(fā)光層供應(yīng)鏈OLED核心材料主要包括陽極、陰極、傳輸層材料和發(fā)光層材料，以及膜材料、 封裝材料。
陽極材料
OLED 的陽極材料主要作器件的陽極之用，要求其功函數(shù)盡可能的高，以便提高空穴的注入效率，同時(shí) OLED 器件要求電極必須有一側(cè)是透明的，因此一般采用的有Au、透明導(dǎo)電聚合物（如聚苯胺）和 ITO 導(dǎo)電玻璃，常用 ITO 玻璃。
陰極材料
OLED 的陰極材料主要作器件的陰極之用，陰極材料的金屬功函數(shù)越低，電子注入就越容易，發(fā)光效率就越高，工作中產(chǎn)生的焦耳熱就會(huì)越少，器件壽命會(huì)有較大的提高。
OLED 的陰極通常采用以下幾種：
單層金屬陰極。如 Ag、Al、Li、Mg、Ca、In 等，但它們?cè)诳諝庵幸妆谎趸?致使器件不穩(wěn)定、使用壽命縮短。?
合金陰極。如 Mg:Ag（10:1），Li:Al (0.6%Li) 合金電極，將性質(zhì)活潑的低功函數(shù)金屬和化學(xué)性能較穩(wěn)定的高功函數(shù)金屬一起蒸發(fā)形成金屬陰極，提高器件量子效率和穩(wěn)定性。
層狀陰極。在發(fā)光層與金屬電極之間加入一層阻擋層，如 LiF、CsF、RbF 等，它們與 Al 形成雙電極，可得到更高的發(fā)光效率和更好的 I-V 特性曲線。
摻雜復(fù)合型電極。將摻雜有低功函數(shù)金屬的有機(jī)層夾在陰極和有機(jī)發(fā)光層之間，可大大改善器件性能，如 ITO/NPD/AlQ/AlQ（Li）/Al。?
傳輸層材料
OLED 器件要求空穴和電子的注入發(fā)光層的速率應(yīng)該基本相同，因此有必要選擇合適的空穴與電子傳輸材料。
在器件的工作過程中， 由于發(fā)熱可能會(huì)引起傳輸材料結(jié)晶，導(dǎo)致 OLED 器件性能衰減，所以應(yīng)選擇玻璃化溫度較高的材料作為傳輸材料。試驗(yàn)中通常選用 NPB 作為空穴傳輸層，而選用 Alq3 作為電子傳輸材料。?
發(fā)光層材料
發(fā)光材料是 OLED 器件中最重要的材料，一般發(fā)光材料應(yīng)該具備較高的發(fā)光效率和良好的電子或空穴傳輸性能。按化合物的分子結(jié)構(gòu)，有機(jī)發(fā)光材料一般分為兩大類：?
高分子聚合物。通常是導(dǎo)電共軛聚合物或半導(dǎo)體共軛聚合物，可用旋涂方法成膜，制作簡(jiǎn)單，成本低，但其純度不易提高，在耐久性，亮度和顏色方面比小分子有機(jī)化合物差。?
小分子有機(jī)化合物。能用真空蒸鍍方法成膜，按分子結(jié)構(gòu)又分為有機(jī)小 分子發(fā)光材料和配合物發(fā)光材料。
有機(jī)小分子發(fā)光材料主要為有機(jī)染料， 具有化學(xué)修飾性強(qiáng)，選擇范圍廣，易于提純，量子效率高，可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)、黃等各種顏色發(fā)射峰等優(yōu)點(diǎn)，但多數(shù)在固態(tài)時(shí)存在濃度淬滅等 問題。
配合物發(fā)光材料介于有機(jī)與無機(jī)物之間，既有有機(jī)物的高熒光量子效率，又有無機(jī)物的高穩(wěn)定性，被視為很有應(yīng)用前景的一類發(fā)光材料。
▲OLED各層材料膜材料
偏光片是 LCD 和 AMOLED 面板中的關(guān)鍵材料，傳統(tǒng)的偏光片主要由 TAC、PVA 等各種補(bǔ)償膜組合而成。
由于 AMOLED 偏光片結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，TAC 膜使用數(shù)量減少，機(jī)械性、耐溫性和耐候性更好的 COP 膜被應(yīng)用。
封裝材料
薄膜封裝是目前封裝的主流技術(shù)。薄膜封裝材料主要分為無 機(jī)封裝材料、有機(jī)封裝材料和無機(jī)有機(jī)復(fù)合封裝材料，其中無機(jī)有機(jī)復(fù) 合封裝材料兼具了無機(jī)封裝材料水氧阻隔性好和有機(jī)封裝材料成膜性好 的優(yōu)勢(shì)，是 OLED 封裝材料的主流選擇。
OLED材料市場(chǎng)空間：
大部分 OLED 材料與 LCD 無法通用，所以 OLED 上游材料領(lǐng)域的市場(chǎng)機(jī)遇更大。
OLED 材料領(lǐng)域技術(shù)壁壘高、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)小、毛利率高，在 OLED 產(chǎn)品總成本中占比達(dá)到 30%左右， 未來空間廣闊。
OLED 上游材料無法與 LCD 通用的部分，可分為有機(jī)材料和輔助材料，輔助材料主要有 OLED 用膜材料和 OLED 封裝材料，OLED 面板出貨量的增長(zhǎng)將有力帶動(dòng)有機(jī)材料和膜材料、封裝材料的需求增長(zhǎng)。
（1）有機(jī)材料：?在 OLED 產(chǎn)品總成本占比中，有機(jī)材料占 8%左右。
▲全球 OLED 有機(jī)材料市場(chǎng)規(guī)模（2） 膜材料與封裝材料：LCD 具有兩層偏光片，通常采用 TAC 膜；而 OLED 只有一層偏光片，因偏光片結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，TAC 膜在 OLED 中使用數(shù)量減少，新的膜材 COP 膜被應(yīng)用，COP 膜在 OLED 產(chǎn)品的成本占比為 5%-7%左右。?
OLED 工作時(shí)，為防止水汽進(jìn)入與陰極和傳輸層發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，需要采用封裝材料，通常采用的是對(duì)水氧具有高阻隔性的水汽阻隔膜。
▲全球水汽阻隔膜市場(chǎng)需求面積快速增長(zhǎng)OLED上游材料有機(jī)材料制造過程：
在 OLED 上游材料的制作過程中，首先利用化工原料合成 OLED 中間體，再由中間體進(jìn)一步合成為單體粗品，單體粗品由 OLED 終端材料廠商進(jìn)行升華處理成為 OLED 單體，并進(jìn)一步用于 OLED 面板的生產(chǎn)。
▲OLED 上游材料制造過程OLED 終端材料生產(chǎn)和有機(jī)材料技術(shù)掌握在國外公司手中。目前 OLED 終端廠商主要是韓國、日本、德國和美國廠商，包括韓國三星 SDI、LG 化學(xué)、德山金 屬、斗山、日本出光興產(chǎn)、堡土谷化學(xué)、美國 UDC、德國默克等公司。
限制新進(jìn)企業(yè)的主要門檻是升華材料的專利，當(dāng)前主流的有機(jī)材料技術(shù)大多被國外公司所有，且國外公司給這些技術(shù)進(jìn)行了專利保護(hù)。
▲OLED 關(guān)鍵原材料的主要供應(yīng)商國內(nèi)企業(yè)主要從事 OLED 中間體和單體粗品生產(chǎn)。國內(nèi) OLED 中間體、單體粗 品的供應(yīng)商主要包括萬潤(rùn)股份、西安瑞聯(lián)、濮陽惠成、北京阿格蕾雅、吉林奧來德，其中萬潤(rùn)股份、濮陽惠成、西安瑞聯(lián)等都已實(shí)現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)并進(jìn)入全球 OLED 材料供應(yīng)鏈。
OLED 中間體和單體粗品的主要行業(yè)壁壘是下游廠商的認(rèn)可，這些已進(jìn)入 OLED 供應(yīng)鏈的企業(yè)將受益于 OLED 需求的快速增長(zhǎng)。
▲國內(nèi) OLED 中間體及單體粗品主要廠商OLED 膜材料與封裝材料國內(nèi)企業(yè)跟進(jìn)
▲與 OLED 顯示膜相關(guān)的上市公司偏光膜材料國內(nèi)自給率低。傳統(tǒng)偏光片上具有補(bǔ)償膜材料三醋酸纖維素 （TAC），其市場(chǎng)主要為日本企業(yè)所掌控。
據(jù)統(tǒng)計(jì)，日本富士占據(jù) TAC 薄膜 55%的市場(chǎng)份額，Konica Minolta 占據(jù)約 20%的市場(chǎng)份額，國內(nèi)只有臺(tái)灣的達(dá)輝 光電和內(nèi)陸的東氟塑料分別占有 5.4%和 6.7%的份額。
對(duì)于 OLED，由于偏光片結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，TAC 膜在 OLED 中使用數(shù)量減少，機(jī)械性、耐溫性和耐候性更 好的 COP 膜被應(yīng)用。
薄膜封裝技術(shù)三星、LG 領(lǐng)先，3M 封裝膜居領(lǐng)導(dǎo)地位。OLED 封裝技術(shù)主要包括金屬封裝和薄膜封裝，薄膜封裝在阻隔性和輕薄性方面都更具優(yōu)勢(shì)。
薄膜封裝材料主要有三類：無機(jī)封裝材料、有機(jī)封裝材料和無機(jī)有機(jī)復(fù)合封裝材 料。
無機(jī)有機(jī)復(fù)合封裝材料兼具了無機(jī)封裝材料水汽、氧氣阻隔性好的優(yōu)勢(shì)和有機(jī)封裝材料成膜性好的優(yōu)勢(shì)，是 OLED 封裝材料的主流方向。
目前，三星和 LG 基于 OLED 面板龍頭地位，在產(chǎn)業(yè)化方面走在最前面，薄膜封裝技術(shù)更為領(lǐng)先。?
由于 OLED 有機(jī)材料對(duì)水和氧氣敏感，遇水或遇氧容易發(fā)生反應(yīng)而失效，所以 OLED 封裝材料需要具有良好的阻隔性能，尤其是基板和封裝蓋板的阻隔性能要更好。
目前基板和蓋板對(duì)水、氧的阻隔可以通過在柔性基板表面沉積多層堆疊結(jié)構(gòu)的無機(jī)薄膜來實(shí)現(xiàn)，也可以通過粘貼阻隔膜來實(shí)現(xiàn)。
阻隔膜一般都是以塑料為基材， 在其上通過磁控濺射法、電子束蒸鍍法或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法將無機(jī)氧化物沉積在襯底上形成水汽阻 隔膜。與 LCD 顯示相比，柔性的阻隔膜或阻隔材料是純?cè)隽浚芤孀畲蟆?/span>
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