相比液晶顯示(LCD)，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)屏幕更輕薄、響應(yīng)時(shí)間更短，可視角范圍更大，在移動(dòng)端、可穿戴設(shè)備、虛擬現(xiàn)實(shí)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(VR/AR)設(shè)備等領(lǐng)域具有明顯優(yōu)勢(shì)。市場對(duì)柔性顯示的需求更是OLED取代LCD的重要推力。三星集團(tuán)(簡稱“三星”)、LG集團(tuán)(簡稱“LG”)等主流顯示廠商已經(jīng)相繼關(guān)停LCD產(chǎn)線，并擴(kuò)大OLED產(chǎn)線，OLED逐步取代液晶顯示器(LCD)的趨勢(shì)已經(jīng)十分明顯，柔性O(shè)LED屏幕有望在2年后成為主流顯示器件。

一、主要國家和地區(qū)概況

當(dāng)前，全球LCD的需求出現(xiàn)停滯，LCD行業(yè)開始面對(duì)產(chǎn)能過剩的危機(jī)。韓國主要面板企業(yè)已經(jīng)將發(fā)展重心轉(zhuǎn)移到OLED技術(shù)，以通過在OLED領(lǐng)域的先發(fā)優(yōu)勢(shì)搶占市場，并推動(dòng)OLED面板市場份額擴(kuò)大。OLED面板企業(yè)主要集中在韓國、日本和我國臺(tái)灣地區(qū)。

1、韓國

一直以來，韓國顯示行業(yè)都處于世界領(lǐng)導(dǎo)地位。韓國政府將OLED列為下一代重點(diǎn)項(xiàng)目之一，計(jì)劃減免稅收、削減關(guān)稅，并為企業(yè)提供各種政策支持，進(jìn)一步穩(wěn)固提高韓國OLED產(chǎn)業(yè)在全球市場的領(lǐng)先地位。以三星、LG為首的面板企業(yè)在OLED技術(shù)和產(chǎn)業(yè)方面的優(yōu)勢(shì)非常明顯。

三星重點(diǎn)布局移動(dòng)設(shè)備端的主動(dòng)矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(AMOLED)技術(shù)，目前在全球范圍已經(jīng)占據(jù)95%的市場份額。三星中小尺寸OLED在專利、技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備方面已經(jīng)具有大量積累，其中小尺寸OLED技術(shù)已經(jīng)領(lǐng)先業(yè)界2～3年時(shí)間。2015年，三星顯示器投入36億美元增設(shè)一條OLED產(chǎn)線，產(chǎn)品主要為手機(jī)、平板電腦等中小尺寸消費(fèi)電子產(chǎn)品提供OLED面板。三星大尺寸OLED面板方面，僅有一條8.5代產(chǎn)線，提供每年12萬片OLED面板。產(chǎn)品主要供三星AMOLED電視和OLED面板的量產(chǎn)以及技術(shù)實(shí)驗(yàn)。由于三星一直使用“低溫多晶硅技術(shù)(LTPS)背板+RGB OLED”技術(shù)路線，造成大尺寸OLED面板一直難以突破技術(shù)瓶頸，產(chǎn)品良率低、成本高，已經(jīng)暫停OLED電視面板的擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃。

LG主要發(fā)力并已經(jīng)主導(dǎo)了OLED電視面板市場。LG有2條8.5代OLED產(chǎn)線：E3、E4，各自采用不同的工藝流程，主要生產(chǎn)55英寸和65英寸OLED面板。其中E3產(chǎn)線建成時(shí)間較早，每片玻璃基板可生產(chǎn)2塊65英寸面板，E4產(chǎn)線每片基板能生產(chǎn)3塊65英寸面板。2015年11月開始建設(shè)9代以上OLED面板產(chǎn)線。目前LG的OLED面板良率已超過80%，與LCD相當(dāng)。2016年OLED面板銷量約150萬片。

2、日本

日本顯示行業(yè)近年來已經(jīng)日漸衰落，在核心面板產(chǎn)能和市場份額方面已經(jīng)被韓國全面超越，但在顯示領(lǐng)域的專利積累，以及上游產(chǎn)業(yè)鏈的材料、設(shè)備等方面仍然具有優(yōu)勢(shì)，在世界范圍內(nèi)，其顯示領(lǐng)域綜合實(shí)力依然領(lǐng)先。

日本索尼(Sony)公司(簡稱“索尼”)是最早的OLED電視廠商，在中小尺寸OLED面板領(lǐng)域擁有大量專利和成熟技術(shù)。松下?lián)碛邪雽?dǎo)體顯示全產(chǎn)業(yè)鏈運(yùn)作經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)，在OLED面板技術(shù)布局較早，具備深厚積累。日本Tokki集團(tuán)和UlvacInc公司是全球領(lǐng)先的OLED沉積設(shè)備生產(chǎn)商。具備這些基礎(chǔ)，日本政府開始整合行業(yè)主攻OLED面板。2014年，索尼、松下(Panasonic)電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社、日本創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)公司(INCJ)、日本顯示公司(JDI)共同建立JOLED Inc.公司，主營中小尺寸OLED面板生產(chǎn)，為筆記本電腦、平板電腦、電子廣告牌等提供10～30英寸OLED面板。JOLED公司整合了索尼、松下等企業(yè)的成膜技術(shù)、柔性面板技術(shù)、氧化物半導(dǎo)體技術(shù)、JDI的面板相關(guān)技術(shù)。生產(chǎn)方面，JOLED采用松下的“印刷式”量產(chǎn)技術(shù)，于2016年下半年開始試產(chǎn)。

3、臺(tái)灣地區(qū)

我國臺(tái)灣地區(qū)的群創(chuàng)光電股份有限公司(簡稱“群創(chuàng)光電”)和友達(dá)光電股份有限公司(簡稱“友達(dá)光電”)面板出貨量在全球市場占有較高的份額。其中，群創(chuàng)光電筆記本與電視面板全球出貨量排名第2，友達(dá)光電的電腦顯示器面板全球出貨量排名第2，2家公司合計(jì)約占全球市場的30%。隨著全球LCD面板企業(yè)紛紛轉(zhuǎn)向OLED技術(shù)，臺(tái)灣顯示面板企業(yè)也開始著手OLED面板研發(fā)，但產(chǎn)能遠(yuǎn)低于韓國和日本企業(yè)。目前僅有群創(chuàng)光電于2017年進(jìn)行了OLED面板試產(chǎn)。群創(chuàng)正在擴(kuò)建一條6代LTPS產(chǎn)線，產(chǎn)能約23 000片基板每月，同時(shí)生產(chǎn)LCD和AMOLED面板。2017年3月，鴻海集團(tuán)收購了夏普，進(jìn)一步加速了臺(tái)灣在OLED面板業(yè)務(wù)進(jìn)度。

二、OLED材料與技術(shù)研究進(jìn)展

1、器件制備技術(shù)

臺(tái)灣國立交通大學(xué)的Chang等人[2]利用旋涂和刮涂的方法制備了綠光小分子OLED。器件的空穴注入層材料是聚(3,4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸(PEDOT：PSS)，空穴傳輸層為1,2,4,5-四(三氟甲基)苯(TFB)，這2層利用旋涂工藝制備。發(fā)光主體材料使用γ-氯丙基甲基二甲氧基硅烷(TBD)、PBD和聚乙烯咔唑(PVK)，發(fā)光客體材料為Ir(mppy)3，電子傳輸層為1,3,5-三(1-苯基-1H-苯并咪唑-2-基)苯(TPBi)，這2層利用刮涂法制備。他們指出，聚乙二醇/鋁(PEG/Al)混合電極器件性能最佳，效率可達(dá)到25cd/A，相較于單獨(dú)Al點(diǎn)擊的OLED，啟動(dòng)電壓也得到降低。

德國卡爾魯厄理工學(xué)院的Serpil T.等人通過旋涂本征SM以及SM和UHMW-PS的混合物(其比例包括20：3和20：4)作為發(fā)光層，制備出柔性SMOLED。他們通過對(duì)比結(jié)果得到，當(dāng)SM和UHMW-PS的混合比例為20：3時(shí)，器件性能達(dá)到最佳，光度效率達(dá)到7.7cd/A。

韓國理工大學(xué)(原韓國技術(shù)教育大學(xué))的Choi K.J.等人[4]通過單獨(dú)涂布SM以及PVK，以及混合涂布SM和PVK，蒸鍍SM作HTL的4種情況，研究了其對(duì)器件性能的影響。器件面積為43mm×29mm，他們得到，SM和PVK混合作為空穴傳輸層的器件發(fā)光效率最高，達(dá)到28.7lm/W。這種氣相輔助溶液技術(shù)還處于研究中，可以預(yù)見結(jié)合蒸鍍技術(shù)以及涂布技術(shù)將會(huì)獲得重要應(yīng)用。

噴墨打印技術(shù)是目前制備OLED的最佳技術(shù)，其具有器件制備快，原料利用率100%等優(yōu)點(diǎn)。目前已經(jīng)部分實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，并獲得三星、LG、JOLED等大廠的關(guān)注。荷蘭Holst中心的Michiel J.J.和Coenen等人利用無鹵化劑的溶劑配成墨水，印刷了3種功能層，并制備出2種顏色OLED，獲得非常好的均勻性和亮度。這種工藝也適用于R2R工藝進(jìn)行大面積柔性O(shè)LED的生產(chǎn)。

2、OLED材料

Liang等人[6]利用鈴木偶聯(lián)反應(yīng)，合成了SAFBI和SBFBI。這是2種新型苯并咪唑附螺[苯并芴]衍生物，他們對(duì)其光學(xué)和光化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了研究。器件發(fā)出明亮的藍(lán)光，器件表現(xiàn)出較好的性能，在高亮度時(shí)衰退程和顏色變化程度都非常小。器件電流效率為1.96cd/A，CIE色度坐標(biāo) (0.15，0.10)，發(fā)光效率為1.34lm/WSBFBI和SAFBI分子構(gòu)成單元相同。根據(jù)器件的電致發(fā)光實(shí)驗(yàn)結(jié)果，能夠推斷改變2個(gè)苯并咪唑單元之間螺苯并芴核心的構(gòu)成，能夠使發(fā)光從天藍(lán)色變化到深藍(lán)色。他們的實(shí)驗(yàn)給出了基于螺芴衍生物的深藍(lán)色發(fā)光材料的設(shè)計(jì)和制備方法?根據(jù)文獻(xiàn)記錄情況，這是世界首例基于螺[苯并芴]衍生物材料的非摻雜深藍(lán)色發(fā)光器件。

大多數(shù)芳胺類材料能夠通過電子、空穴導(dǎo)電，因此，芳胺類材料也成為一類重要的藍(lán)光發(fā)光材料。Denneval等人研究了一系列嘧啶發(fā)色團(tuán)的光電性質(zhì)，他們對(duì)該族化合物的吸收峰值預(yù)測精度為±18nm，發(fā)光波長峰值精度±39nm。利用他們的方法對(duì)相關(guān)染料的光學(xué)性質(zhì)進(jìn)行測試，能快速找出優(yōu)化的生色團(tuán)。同時(shí)，還利用這種方法對(duì)其他族材料生色團(tuán)進(jìn)行研究。

Ouyang等[8]指出，同時(shí)利用電荷和材料內(nèi)激子是獲得搞笑熒光發(fā)光OLED的一種有效途徑。根據(jù)他們的研究結(jié)果，扭曲的分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(TICT態(tài))，平面分子內(nèi)電荷轉(zhuǎn)移(ICT態(tài))和局部激發(fā)態(tài)(LE態(tài))被證實(shí)能夠在基于苯并咪唑和三苯胺衍生物的施主和受主衍生物熒光發(fā)射體內(nèi)增加單個(gè)激子的產(chǎn)生幾率，進(jìn)而提高熒光發(fā)射。他們系統(tǒng)的研究了該材料在特殊的TICT、ICT態(tài)下的的合成、光學(xué)性質(zhì)以及電致發(fā)光性質(zhì)，并且在高亮度模式下效率降低非常小，獲得了穩(wěn)定的藍(lán)光輸出。

3、柔性O(shè)LED

韓國高等技術(shù)研究院的Kim Woohyun等人[9]制備出了世界首例在軟纖維上OLED，適用于可穿戴設(shè)備。由于聚氨酯(PU)和聚(乙烯醇)(PVA)層的韌性特性而僅略微降低裸露織物的彎曲剛度，通過包括層壓和旋涂的簡單制造工藝被用作平坦化層。因此，裸露的織物基底的許多機(jī)械特性被保留在平坦化的織物基底中。他們通過考慮光學(xué)微腔效應(yīng)而設(shè)計(jì)的非倒置的頂部發(fā)光OLED，并利用熱蒸發(fā)制備出器件。在經(jīng)歷1 000次曲率半徑為5mm的彎曲實(shí)驗(yàn)之后，器件仍然表現(xiàn)出可靠的綠光發(fā)射，發(fā)射角度為70°。在他們的另一項(xiàng)研究中，還通過浸漬涂布(Dip-Coating)的方法制備出柔性O(shè)LED，同樣獲得較好的器件性能。

彭慧勝等[11]報(bào)告了一種顏色可調(diào)的可編織纖維狀聚合物發(fā)光電化學(xué)電池(PLEC)。光纖形狀的PLEC是使用全解決方案制造的，可以放大實(shí)際應(yīng)用。該設(shè)計(jì)具有包括改性金屬線陰極和導(dǎo)電定向碳納米管片狀陽極的同軸結(jié)構(gòu)，電致發(fā)光聚合物層夾在其間。纖維形狀提供獨(dú)特和有前途的優(yōu)點(diǎn)。例如，亮度與視角無關(guān)，光纖形狀的PLEC可以提供各種不同的可調(diào)顏色，質(zhì)量輕、靈活、耐磨，可以編織成發(fā)光衣服，以創(chuàng)造智能面料。

當(dāng)前對(duì)可折疊器件的耐彎曲性要求都比較高，通常要求彎曲的曲率半徑為3mm左右。在實(shí)際的柔性器件中。臺(tái)灣AUOptronics公司的Lee等[12]對(duì)比研究了對(duì)稱平面疊層(Symmetric Panel Stacking，SPS)的柔性器件設(shè)計(jì)方案和傳統(tǒng)CPL(CircularPolarizer)方案設(shè)計(jì)的器件。他們?cè)?0℃和90%的濕度下對(duì)2種方案設(shè)計(jì)的OLED器件進(jìn)行對(duì)比測試，他們得到基于SPS方案設(shè)計(jì)的OLED器件表現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性，在正向和反向曲率半徑為3mm的彎折過程中未出現(xiàn)畫質(zhì)減弱。

三、結(jié)語

當(dāng)前OLED器件的研發(fā)主要朝著大尺寸、柔性、透明等方向進(jìn)行。OLED已經(jīng)在逐漸取代LCD，成為低耗環(huán)保的新型顯示設(shè)備。目前，OLED技術(shù)在小尺寸顯示領(lǐng)域已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，并逐步向大尺寸顯示領(lǐng)域進(jìn)行市場化擴(kuò)展。OLED結(jié)構(gòu)簡單，理論上制造成本低于LCD。但目前由于良率難以提高，價(jià)格一直居高不下;同時(shí)，對(duì)于柔性及可穿戴OLED器件而言，柔性基板、柔性TFT、ITO替代陽極及柔性封裝技術(shù)上都還需要獲得突破。這些原因都限制了OLED的大面積推廣。然而，OLED制造技術(shù)正在不斷成熟，產(chǎn)能不斷提升，制造成本也獲得大幅下降，OLED大規(guī)模應(yīng)用的條件已經(jīng)基本成熟。OLED作為智能產(chǎn)品的上游制造業(yè)已經(jīng)備受關(guān)注，市場潛力非常大。我國企業(yè)必須把握好OLED產(chǎn)業(yè)，在新一代顯示技術(shù)領(lǐng)域中占據(jù)有利位置。

來源:新材料產(chǎn)業(yè)

圖片來源：找項(xiàng)目網(wǎng)