有机发光二极管又称有机发光半导体,因其自发光、无限高对比度、宽视角、低功耗和极快的响应速度,被广泛认为是下一代的主流显示技术。
国际领导掌握有机发光二极管关键材料市场
整个有机发光二极管产业分为上、中、下游,上游是设备制造、材料制造和零部件组装,中游是OLED面板制造和模块组装,下游是显示终端等应用领域。在上游材料制造领域,分为ITO玻璃薄膜、有机发光二极管有机材料、偏光板和封装材料。
其中,有机发光二极管有机材料和设备是有机发光二极管最重要的成本构成。有机发光二极管的核心材料和设备主要在外资企业,处于垄断地位。换句话说,国产设备在精度、材料寿命等方面还有差距。
以有机发光二极管有机材料为例,在有机发光二极管材料加工链中,各个生产环节的壁垒不断上升,从市场竞争充分的大宗原料到精细产品合成,再到中间体、粗单体和单体延伸,最后到面板厂进行各种产品的蒸发印刷。
而以濮阳惠城、万润股份为代表的国内有机发光二极管发光材料厂商主要集中在中间体和粗单体阶段。
目前,国际上对有机发光二极管材料的采购存在明显的企业和产品资质限制。国际化工巨头三星、LG化学、韩国德山、陶氏化学等企业基本垄断有机发光二极管成熟单体市场,而国内企业受材料专利限制,目前难以涉足接近面板企业采购的高端材料行业。
除了有机材料,有机发光二极管上游的一些设备也依赖进口。以蒸发为例,蒸发是有机发光二极管制造工艺的关键,决定了OLED面板的像素分辨率和良率。所以,真空蒸发机就像是OLED面板制造工艺的“心脏”。
但目前全球中高档蒸发机被日本佳能Tokki、韩国Sunic System、YAS、SFA等企业垄断,产能严重受限。其中,佳能Tokki是目前全球最大的有机发光二极管设备供应商,几乎垄断了高端有机发光二极管制造所需的真空蒸发机。
柔性面板逐渐成熟
折叠手机与普通手机的关键变化在于柔性屏技术的逐渐成熟。柔性屏可以折叠,因为OLED面板的弯曲特性足以支撑折叠时的弯曲半径。一般来说,有机发光二极管分为两种,一种是硬屏有机发光二极管,另一种是柔性有机发光二极管。后者是折叠手机的关键。在三星大规模使用柔性有机发光二极管之前,这项技术离手机还很远。
自2014年以来,三星一直试图使用柔性有机发光二极管屏幕技术制造手机。当时拥有曲面屏幕的Galaxy Note Edge是第一款采用柔性有机发光二极管屏并投入商业使用的产品,它的诞生让它拥有了一个举世瞩目的光环。Galaxy Note Edge此后,三星投入巨资研发柔性有机发光二极管屏,从此再也没有回到过曲面屏手机的道路上。自2017年以来,三星S和Note双旗舰手机都采用了双曲面显示屏。同年,苹果发布了划时代的iPhone X,引起了激烈的市场反响。当时的iPhone X把“全屏”做到了极致,要求屏幕与边框的距离变小。同时,为了去掉手机的“下巴”,保证边框宽度均匀,苹果采用COP封装技术,将驱动IC贴附在背板上,并将柔性屏背板底部进行折叠,最终获得了完美的iPhone X“全屏”造型..在这个过程中,柔性OLED屏幕是最大的贡献者之一。
随着三星和苹果旗舰手机的大卖,柔性OLED屏幕的产量开始激增,并逐渐被市场所接受。据悉,2018年第三季度,三星在小尺寸柔性OLED面板市场的市场份额为94.2%,几乎被垄断。随着OLED屏幕薄、轻、省电、柔性等优点被大家所熟知,越来越多的厂商开始采用柔性OLED屏幕。相比传统LCD,OLED更薄,柔性OLED屏幕产品应用广泛,厂商投入更多,意味着竞争更加激烈,技术更加成熟,产业链更加稳定。种种原因加速了折叠手机的步伐。
显示材料的本地化或更大的瓶颈
在研究者看来,显示材料的国产化可能是更大的瓶颈。
发光材料是有机发光二极管器件中最重要的材料。“目前,宁波确实在做有机发光二极管发光材料的研究,除了我们,应该没有其他研究机构了。”中国科学院宁波材料研究所研究员葛子义有15年的有机发光二极管研究经验,他说:“包括蓝光材料、荧光材料和热延迟荧光材料。”
根据解释,有机发光二极管材料最初由低效率的荧光材料制成,后来由磷光材料制成。然而,磷光材料通常包含过渡金属元素,例如铱,其稳定性差且寿命相对较短。目前,不含过渡金属元素的纯有机热延迟荧光材料也在探索和应用中。纯有机物相对安全,但效率低,寿命相对较长。如果稳定,可以达到10万小时或20万小时,10,000-20,000小时后磷光材料的性能可能会下降。比如用在台灯上,磷光材料制成的灯大约2年后会变成偏色,从白色逐渐变成黄色。
然而,即使是同样的荧光材料也不断被重复使用。比如三星手机的屏幕显示越来越精细,色彩越来越艳丽,应用的材料都在更新。如果效率或寿命跟不上,他们就会被淘汰。据了解,目前有机发光二极管发光材料的量产基本基于国外技术,美国UDC、陶氏化学、日本阳光星灿、韩国LG、英国CDT均处于垄断地位。在中国,主要有吉林奥莱德、北京阿莱雅、Xi安瑞联和濮阳惠城等。,但瓶颈是规模小、缺乏专利技术,且主要供应OLED中间体和单体粗品,价格普遍较低,在升华材料方面没有赢得市场份额。
此外,制造过程中所需的蒸发、包装等设备也是一笔很大的投资。据了解,目前生产线使用的是从日韩进口的设备,价值2000万~ 3000万元,国产设备精度无法满足实际生产需求。
OLED器件的另外两种核心材料实际应用于基板和盖板的材料,分别是耐高温聚酰亚胺和透明聚酰亚胺。宋伟杰领导的研发团队从事相关研发。“在柔性基板上制作透明导电膜,实现柔性触摸,对于可折叠手机来说也非常重要。我们集团还在研究透明导电膜和触摸技术。”宋伟杰说。