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，特別是iPhonex智能手機采用OLED屏將更進一步推動OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文將對OLED中的材料進行一個簡述。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，特別是iPhone x智能手機采用OLED屏將更進一步推動OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文將對OLED中的材料進行一個簡述。
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 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)生的焦耳熱就會越少，器件壽命會有較大的提高。
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，但它們在空氣中易被氧化， 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)金屬的有機層夾在陰極和有機發(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化合物差。?
小分子有機化合物。能用真空蒸鍍方法成膜，按分子結(jié)構(gòu)又分為有機小 分子發(fā)光材料和配合物發(fā)光材料。
有機小分子發(fā)光材料主要為有機染料， 具有化學(xué)修飾性強，選擇范圍廣，易于提純，量子效率高，可產(chǎn)生紅、綠、藍、黃等各種顏色發(fā)射峰等優(yōu)點，但多數(shù)在固態(tài)時存在濃度淬滅等 問題。
配合物發(fā)光材料介于有機與無機物之間，既有有機物的高熒光量子效率，又有無機物的高穩(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 機封裝材料、有機封裝材料和無機有機復(fù)合封裝材料，其中無機有機復(fù) 合封裝材料兼具了無機封裝材料水氧阻隔性好和有機封裝材料成膜性好 的優(yōu)勢，是 OLED 封裝材料的主流選擇。
OLED材料市場空間：
大部分 OLED 材料與 LCD 無法通用，所以 OLED 上游材料領(lǐng)域的市場機遇更大。
OLED 材料領(lǐng)域技術(shù)壁壘高、市場競爭小、毛利率高，在 OLED 產(chǎn)品總成本中占比達到 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 面板出貨量的增長將有力帶動有機材料和膜材料、封裝材料的需求增長。
（1）有機材料：?在 OLED 產(chǎn)品總成本占比中，有機材料占 8%左右。
▲全球 OLED 有機材料市場規(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，為防止水汽進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，通常采用的是對水氧具有高阻隔性的水汽阻隔膜。
▲全球水汽阻隔膜市場需求面積快速增長
OLED上游材料有機材料制造過程：
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，再由中間體進一步合成為單體粗品，單體粗品由 OLED 終端材料廠商進行升華處理成為 OLED 單體，并進一步用于 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。
限制新進企業(yè)的主要門檻是升華材料的專利，當(dāng)前主流的有機材料技術(shù)大多被國外公司所有，且國外公司給這些技術(shù)進行了專利保護。
▲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，其中萬潤股份、濮陽惠成、西安瑞聯(lián)等都已實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)并進入全球 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可，這些已進入 OLED 供應(yīng)鏈的企業(yè)將受益于 OLED 需求的快速增長。
▲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
▲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)偏光片上具有補償膜材料三醋酸纖維素 （TAC），其市場主要為日本企業(yè)所掌控。
據(jù)統(tǒng)計，日本富士占據(jù) TAC 薄膜 55%的市場份額，Konica Minolta 占據(jù)約 20%的市場份額，國內(nèi)只有臺灣的達輝 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。
薄膜封裝材料主要有三類：無機封裝材料、有機封裝材料和無機有機復(fù)合封裝材 料。
無機有機復(fù)合封裝材料兼具了無機封裝材料水汽、氧氣阻隔性好的優(yōu)勢和有機封裝材料成膜性好的優(yōu)勢，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 有機材料對水和氧氣敏感，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)的無機薄膜來實現(xiàn)，也可以通過粘貼阻隔膜來實現(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化學(xué)氣相沉積法將無機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增量，受益最大。
近幾年，OLED更是成為產(chǎn)業(yè)關(guān)注的焦點，特別是iPhone x智能手機采用OLED屏將更進一步推動OLED技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。本文將對OLED中的材料進行一個簡述。
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 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)生的焦耳熱就會越少，器件壽命會有較大的提高。
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，但它們在空氣中易被氧化， 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)金屬的有機層夾在陰極和有機發(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化合物差。?
小分子有機化合物。能用真空蒸鍍方法成膜，按分子結(jié)構(gòu)又分為有機小 分子發(fā)光材料和配合物發(fā)光材料。
有機小分子發(fā)光材料主要為有機染料， 具有化學(xué)修飾性強，選擇范圍廣，易于提純，量子效率高，可產(chǎn)生紅、綠、藍、黃等各種顏色發(fā)射峰等優(yōu)點，但多數(shù)在固態(tài)時存在濃度淬滅等 問題。
配合物發(fā)光材料介于有機與無機物之間，既有有機物的高熒光量子效率，又有無機物的高穩(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 機封裝材料、有機封裝材料和無機有機復(fù)合封裝材料，其中無機有機復(fù) 合封裝材料兼具了無機封裝材料水氧阻隔性好和有機封裝材料成膜性好 的優(yōu)勢，是 OLED 封裝材料的主流選擇。
OLED材料市場空間：
大部分 OLED 材料與 LCD 無法通用，所以 OLED 上游材料領(lǐng)域的市場機遇更大。
OLED 材料領(lǐng)域技術(shù)壁壘高、市場競爭小、毛利率高，在 OLED 產(chǎn)品總成本中占比達到 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 面板出貨量的增長將有力帶動有機材料和膜材料、封裝材料的需求增長。
（1）有機材料：?在 OLED 產(chǎn)品總成本占比中，有機材料占 8%左右。
▲全球 OLED 有機材料市場規(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，為防止水汽進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，通常采用的是對水氧具有高阻隔性的水汽阻隔膜。
▲全球水汽阻隔膜市場需求面積快速增長OLED上游材料有機材料制造過程：
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，再由中間體進一步合成為單體粗品，單體粗品由 OLED 終端材料廠商進行升華處理成為 OLED 單體，并進一步用于 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。
限制新進企業(yè)的主要門檻是升華材料的專利，當(dāng)前主流的有機材料技術(shù)大多被國外公司所有，且國外公司給這些技術(shù)進行了專利保護。
▲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，其中萬潤股份、濮陽惠成、西安瑞聯(lián)等都已實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)并進入全球 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可，這些已進入 OLED 供應(yīng)鏈的企業(yè)將受益于 OLED 需求的快速增長。
▲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
▲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)偏光片上具有補償膜材料三醋酸纖維素 （TAC），其市場主要為日本企業(yè)所掌控。
據(jù)統(tǒng)計，日本富士占據(jù) TAC 薄膜 55%的市場份額，Konica Minolta 占據(jù)約 20%的市場份額，國內(nèi)只有臺灣的達輝 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。
薄膜封裝材料主要有三類：無機封裝材料、有機封裝材料和無機有機復(fù)合封裝材 料。
無機有機復(fù)合封裝材料兼具了無機封裝材料水汽、氧氣阻隔性好的優(yōu)勢和有機封裝材料成膜性好的優(yōu)勢，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 有機材料對水和氧氣敏感，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)的無機薄膜來實現(xiàn)，也可以通過粘貼阻隔膜來實現(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化學(xué)氣相沉積法將無機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增量，受益最大。
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