国内外OLED市场及研发初探

作者：万 勇

来源：《新材料产业》 2018年第1期

有机发光二极管（O L E D）的研究当前还处于初级阶段，所涵盖的应用领域正在不断拓展，但主要包括手机、可穿戴设备、汽车设备等在内的小型电子器件。随着科学技术日新月异的发展，O L E D相比于其他显示及照明技术的优势正在不断凸显，而价格及维护成本高、寿命短等缺点也在逐渐被克服。本文从国内外的发展政策、行业概况及新的研究进展等角度开展了粗浅的介绍，并提出了初步的发展建议。

一、国内外对OLED 发展的政策支撑

美国能源部每年都会更新“固态照明（Solid-State Lighting，SSL）研发计划”，2017年版分为了“建议研究课题”和“建议研究课题副本”2份文件，前者主要关注的是在固态照明领域需要开展更多具体的研究方向，后者则是能源部预测的功效进展和节能状况。对于OL E D，由于尚未突破实验室外100 lm/W的瓶颈，发展趋势相对LED逊色一些[1]。

2015年新年伊始，由日本显示器公司、索尼、松下和日本半官方基金—— 产业革新机构（Innovation Network Corporationo f J a p a n，I N C J）联合组建的O L E D面板研发与生产企业J O L E D开始运营。2017年12月，JOLED宣布研发出全球首款采用“印刷”技术的4K OLED面板产品。在该公司身上，可以很明显地看到“日本国企”及“日本政府产业政策实施主体”的影子。官民基金的直接参与也彰显了政府对面板产业的积极扶持态度。近年来，尽管在核心面板产能和市场份额方面被韩国超越，然而如果计算积累的专利技术以及上游产业链材料、设备、工艺等的优势，日本依然是行业的领军者。

我国在支持O L E D产业发展方面，近年来完善并出台了多项政策。早在2006年2月，国务院颁布的《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2006-2020年）》将“开发有机发光显示技术，建立平板显示材料与器件产业链”列为优先主题。2012年7月，国务院《“十二五”国家战略性新兴产业发展规划》提出，“加快推进O L E D等新一代显示技术研发和产业化，攻克O L E D产业共性关键技术和关键装备、材料，提高O L E D照明的经济性”。2014年，国家发展和改革委员会、工业和信息化部联合颁布《2014-2016年新型显示产业创新发展行动计划》，强调“新型显示是信息产业重要的战略性和基础性产业”，推动包括O L E D在内的新型显示成为新一代信息技术产业创新发展的重要支撑。2016年11月，《“十三五”国家战略性新兴产业发展规划》提出，“提升核心基础硬件供给能力，实现主动矩阵有机发光二极管、柔性显示等技术国产化突破及规模应用”。

二、OLED 行业的发展概况

1. 显示行业

当前，全球消费电子产业正面临着转型升级，显示技术也正处于快速发展阶段，以OLED为代表的新型显示技术与产业日新月异。OLED最突出的特点在于超薄、柔性曲面，而且色彩丰富、对比度高、响应快、能耗低等，被产业界视为是替代当前主流液晶面板的新型显示技术之一。作为OLED面板的龙头企业，韩国三星显示和L G显示分别在小尺寸和大尺寸研发方面投入了数十亿美元。特别是2017年9月上市的iPhone X采用OLED面板，使得2017年全球O L E D面板市场规模有望实现12.3%的增长。国内的几大手机厂商也纷纷投向OLED。

韩国L G显示计划在韩国投资建设10.5代和6代O L E D生产线各一条，并在广州开工8.5代O L E D面板生产线，预计在2019年量产，产能为6万片/月。据预测，2018年下半年

新款i P h o ne手机将采用OL ED屏。作为i P h o ne的面板主要提供商，三星显示占据了全球中小尺寸O L E D约95%的出货量，并计划在2021年前对韩国的OLED工厂注资至少9亿美元，用以扩大O L E D显示屏的产能，还将研发大尺寸OLED屏幕。

2017年3月，武汉华星光电技术有限公司拟在武汉东湖高新区投资350亿元建设6代LTPS-AMOLED柔性显示面板生产线。2017年8月，京东方称计划出资6.7亿元，在昆明建设国内首条大型O L E D微显示器件。此前，京东方已在四川绵阳、内蒙古鄂尔多斯、四川成都等地开工建设了4条OLED面板生产线。尽管从事OLED研发的厂商较多，然而其最前沿的核心技术依旧掌握在发达国家，特别是柔性OLED的核心技术。

2. 照明行业

当前，白光O L E D显示的亮度达到了普通照明灯光的3倍，寿命超过8万h。前几年，包括德国欧司朗、荷兰飞利浦等在内专注于研究OL ED照明产业的大型企业开始量产O L E D照明设备，但国内却鲜有厂家涉足。白光O L E D的研发成果多为欧美日的企业，国内研究暂停留在高校、研究机构内部研发，技术水平尚有一定差距。2015年，全球OL ED照明市场规模达到121亿美元，比2010年美国能源部的预期提早了3年。

随着人们环保意识的增强，以及O L E D产品成本的逐渐降低，O L E D照明产品的需求有望被大大激发。当然，O L E D照明产品的寿命延长等特性问题也是当前企业需要重点关注的技术突破方向。

三、OLED 研究的新进展

1. 制备技术突破与效率提升

O L ED制备技术会影响到发光亮度、对比度、发光效率、使用寿命及器件稳定性等。北京大学深圳研究生院新材料学院孟鸿教授率领的研究团队突破传统三明治结构，提出共平面电极结构：把两个电极放置在同一平面层，再在其上方覆以介电层和发光层，研制出新型电致发光器件。除了无机电致变色，该器件还适用于印刷型OLED制备技术[2]。德国弗劳恩霍夫协会Beatrice Beyer博士等人通过化学气相沉积法，以甲烷为碳源、铜板为衬底，将石墨烯应用于制备O L E D电极。这尽管不是首次在其构造中使用石墨烯的柔性显示器，但却是第一次引入O L E D技术，向着全色屏幕和快速响应迈出了一大步[3]。荷兰H o l s t研究中心与美国陶瓷企业E N r G开展了一项联合研究，在20 ～40 μ m厚度的陶瓷基底上创造出首个以陶瓷为基底的大面积柔性O L E D，并可承受1000 ℃的高温，水蒸气透过率低于8.5×10-7g / m2/天，满足商业设备的最低要求[4]。

苏州大学冯敏强教授团队以激光复合物为主体，并与二极管彩色磷光染料相混合，使得效率大为提升（发光效率LE为105.0 lm/W，电流效率C E为83.6 c d / A，外量子效率E Q E为28.1 %），并实现了较好的色彩稳定性[5]。清华大学段炼教授团队分别以热活化延迟荧光材料和新型蒽/吡啶衍生物作为主体材料和电子传输材料，制备得到绿色磷光O L E D，器件优化之后在3V电压、10 000 cd/m2下，功率效率（PE）可高达109 lm/W[6]。韩国高等科学技术学院Ki-Hun Jeong课题组受萤火虫非对称性及分层发光结构的启发，制备得到一种仿生O L E D，不仅光提取效率提高了60 %，而且照明角度拓宽了15 %[7]。吉林大学孙洪波和冯晶教授团队利用可编程激光屈曲技术，当应力分别为70 %、40 %和0 %时，制备出的柔性OL ED设备最大发光效率分别达到70 cd/A、68.5 cd/A和72.5 cd/A，可实现15 000次拉伸-压缩循环，创下同类型研究的新高[9]。

2. 发光材料新选择

O L E D的核心部分是发光材料，当前基于铂系重金属配合物的绿光、红光材料的效率及稳定性已可满足实用化需求，而稳定高效蓝光材料仍是一大瓶颈。中国科学院福建物质结构研究所卢灿忠教授课题组开发出一类新的有机小分子热活化延迟荧光材料：B - o T C，浓度淬灭效应较小，纯膜光致发光效率高达94%，用其制备的非掺杂蓝光OL ED器件外量子效率可达19.1% [10]。二维材料分子聚集体是高效的发光体，然而作为新型光电子器件的组件，受制于其响应时间相对较慢，应用有所限制。美国麻省理工学院、加州大学伯克利分校和东北大学组成的联合团队研究发现，将这些材料与银等薄层金属相结合，可提高光脉冲速度10倍以上，从而缩短晶格发射荧光的响应时间[11]。

中国科学院化学研究所和理化技术研究所基于芳香族酰亚胺，研发出一种新的热活化延迟荧光材料，具有供体-受体-供体结构，其瞬态P L光谱的温度依赖性延迟性能突出，O L E D在掺杂A I - C z和A l -T B C z后性能显著，E Q E分别达到23.2%和21.1%[12]。上海大学王子兴博士团队制备的热活化延迟荧光材料以三嗪骨架为基础，制得的绿光O L E D器件的效率达到了93 lm/W，并提出了该材料作为主体材料时的能量传递模型[13]。

英国剑桥大学、东英吉利大学和东芬兰大学组成的联合团队基于碳烯-金属-酰胺，研制出一种新型的供体-桥-受体线性发光分子，通过三重态表现出快速的发射性能[14]。密歇根州立大学制出由包含纳米材料的有机化合物等多种材料组成的智能织物，将其溶解制成电子墨水后，借助于喷墨打印机，可得到O L E D等电子器件。下一步将该电路与O L E D组合成为一个单像元后，有望实现商业化[15]。华南理工大学朱旭辉教授团队利用菲咯啉基分子，制备得到高玻璃化温度（T g）电子传输材料Phen-m-PhDPO。将其作为空穴阻挡材料，当1 000 cd/m2时，蓝色荧光OL ED器件具有较好的电致发光性能：16 cd/A、13 lm/W ；恒电流驱动下，器件稳定性t 90≈ 200 h[16]。

四、发展建议

OL ED显示与照明是实现生态文明建设的有效途径之一。我国政府也正是意识到OL ED未来的发展潜力，从而加大了该技术与产业的重视程度，推出了一系列支持研发的政策措施。以显示为例，OLED将与当前的TFT/LCD形成有力竞争，甚至超越、取代后者，成为新一代更环保的显示设备。

①合理发挥国内的政策优势。当前，国内较为提倡自主创新，并已相继出台了诸多推动OL ED产业发展的政策措施。在自主研发创新方面，尤其是人才培养方面，需要加大投入。并注重攻克OLED项目研发中的技术难点。

②完善O L E D产业链的发展。通过加大上游原材料的研发，完善产业链，实现由原材料引发的成本障碍。同时，完善产业链，也有助于加快产业化的进程。

③国内各大企业建设技术交流平台，如设备共享、人员流动的公共技术研发平台。通过互帮互助、通力合作，推动O L E D产业的更好更快发展。同时，注重知识产权领域的保护工作，实现完善的国内企业与研究机构的知识产权体系。