OLED技术的发光原理是什么？有机发光材料的作用

OLED或有机发光二极管是一种基于多种有机材料制造的有机发光器件，可将电能直接转换为光能。基本的器件结构包括阳极（Anode），空穴注入层（HIL），空穴传输层（HTL），有机发光层（EML），电子传输层（ETL），电子注入层（EIL），阴极（Cathode）和基材。其中，发光层（发光材料）用于将电子转换成光源，并且是OLED端子材料的核心组件。其他有机材料层（通用材料）可帮助电子/空穴平稳流动。 OLED遵循CRT，PDP和LCD。新一代平板显示技术。

OLED技术的发光原理是使有机材料通过载流子注入和复合而发光，具体包括五个基本阶段：①载流子注入：在外部电场的作用下，来自电子的空穴和空穴分别注入阴极和阳极。将其注入夹在电极之间的有机功能层中。 ②载流子传输：注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层迁移到发光层。 ③载流子复合：将电子和空穴注入发光层后，在库仑力的作用下形成一对电子-空穴对，即激子。 ④激子迁移：由于电子和空穴传输的不平衡，激子的主要形成区域通常不覆盖整个发光层，因此它将沿着浓度梯度的方向扩散和迁移。 ⑤激子辐射使光子失活：激子辐射跃迁，发射光子并释放能量。

根据不同的发光材料，OLED材料分为大分子和小分子。小分子OLED器件通过蒸发工艺制备，大分子通过旋涂或喷涂工艺制备。

根据驱动方式的不同，分为无源矩阵驱动OLED（PMOLED）和有源矩阵驱动OLED（AMOLED）。

根据颜色分类，OLED分为单色，区域色和全色。随着技术的进步，OLED的色彩变得越来越丰富，已开发出1600万种色彩产品。

根据基板材料，OLED的底部吸收材料可分为剥离，塑料和金属膜，其中塑料和金属膜主要用于制造柔性OLED。

根据应用，OLED主要用于显示。随着白光OLED技术的突破，其应用范围已扩展到背光和照明领域。

OLED面板和TFT-LCD面板是当前平板显示器（FPD）的主流产品。平板显示器（FPD）技术分为非自发光和自发光，主要分为液晶显示技术（LCD），等离子（PDP）和OLED技术。其中，TFT-LCD面板凭借低工作电压，低功耗和高分辨率等一系列优势，仍然是显示行业的主流产品。

OLED面板在推出之初就相对昂贵。 2010年后，随着生产工艺的改进，OLED屏幕逐渐在手机和可穿戴设备中得到应用和推广。目前，平板显示器（FPD）的主流产品是TFT-LCD面板和OLED面板。

预计OLED面板和TFT-LCD面板在未来将长期共存。与液晶显示器（LCD）相比，OLED显示器具有轻薄，自发光，视角宽，响应速度快，高清，高对比度，耐低温，耐冲击，柔性和透明显示的优点。 LCD具有成本，良率和使用寿命的优势，仍然比OLED显示器要好。

当前，OLED显示技术用于小型平板显示器，包括智能手机市场和可穿戴电子设备。在大尺寸面板中，LCD显示技术占主导地位，并且预计这两种显示技术将在未来很长时间内共存。根据IHS的统计，2019年全球平板显示器市场规模约为1078亿美元，其中TFT-LCD面板约占76％，OLED面板约占23％。

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OLED材料位于面板产业链的上游环节。 OLED产业链的上游包括材料制造，设备制造和组装部件，中游主要是面板制造，模块组装，下游包括手机，电视，可穿戴设备，计算机和其他终端应用。

仅从OLED材料产业链的角度来看，OLED前端材料制造商首先将基本化学原料合成为中间体，然后进一步加工和合成预升华材料（粗制产品），并将其出售给终端材料制造商。材料制造商进行物理升华处理后，最终形成了用于制造OLED面板的OLED终端材料。

OLED材料是OLED面板的核心组件，占总成本的30％。由于OLED显示器的结构不同于液晶显示器的结构，因此滤光器，偏振器，背光和液晶被OLED端子材料层代替。因此，在整个面板制造中，OLED材料的成本比液晶材料的成本高得多。比。根据Aolaide招股说明书的数据，OLED材料成本约占OLED面板材料成本的30％，而液晶材料成本仅占液晶面板材料成本的3％-5％。

面板显示技术的迭代和OLED屏幕渗透率的提高促进了材料消耗的增加。在短期内，面板显示技术的迭代主要是由于AMOLED显示技术逐渐渗透到LCD显示技术。

当前，它主要体现在移动市场上，例如手机，车辆和笔记本电脑。未来，智能手机仍将是AMOLED面板的主要应用。根据HIS的数据，估计到2023年，柔性和刚性AMOLED屏幕在智能手机市场的渗透率将接近50％，OLED材料将因此受益。

作为一种新的显示技术，近年来OLED显示器的商业应用趋势已开始逐渐显现，并且市场规模持续增长。 AMOLED面板的出货面积从2014年的155.50万平方米增加到2019年的80.7.620,000平方米，复合增长率为39.11％。

目前，AMOLED显示面板的主要终端应用领域仍然是手机和电视产品。 2019年，手机和电视OLED面板的出货面积将分别为465.80万平方米和319.8200万平方米。

下游制造商已经相继推出了OLED显示器，面板应用进入了一个新时代。在手机方面，三星推出了全球首款OLED智能手机Note1，标志着OLED应用的逐步成熟。

2017年，在苹果推出全屏iPhone X之后，华为的P系列和Mate系列旗舰手机相继使用了京东方，三星的OLED屏幕，以及LG，OPPO和小米等10多个主流手机品牌还相继使用OLED屏幕的主流型号问世，而AMOLED已成为全球高端智能手机显示器的主流选择。从2014年到2019年，全球手机AMOLED面板的发货面积从122.780,000平方米增加到465.80万平方米，复合增长率为30 52％。

在电视方面，在LG推出大尺寸OLED电视之后，三星，索尼和松下等知名品牌相继加入。大尺寸OLED面板的产量持续增长，并且OLED电视也进入了世界快速发展的时期。从2014年到2019年，全球电视AMOLED面板的发货面积从14.40,000平方米增加到319.9,200万平方米，复合增长率为85.92％。

5G技术的不断发展将推动OLED显示面板行业的持续增长。 2019年2月，华为和三星先后发布了柔性OLED折叠手机。由于其便携性和复合功能，折叠式电话为5G应用场景中的柔性OLED带来了新的终端需求增长。

同时，在智能手表和VR设备等智能可穿戴领域，OLED由于其灵活的显示和低功耗而成为最佳选择。根据IHS的估计，从2019年到2023年，AMOLED显示面板的全球出货量预计将从807.620,000平方米增加到1731.50万平方米，复合增长率为21％。

国内制造商加快了OLED生产线的布局。随着OLED技术的成熟和商业化的加速，京东方，中国之星和天马等国内制造商相继部署了OLED生产线。根据DSCC的数据，估计到2021年，中国大陆的OLED生产能力所占比例将达到42％，韩国公司的份额将从90％降至56％。其中，过去三年已投产或在建的OLED生产线以第六代AMOLED（柔性）生产线为主。韩国公司精通OLED技术并具有明显的优势。目前，他们已经成功实现了第8代生产线和8.第五代生产线的批量生产。

受益于小型智能移动终端市场的发展，全球OLED面板正在快速增长。根据IHS数据，2018年全球AMOLED面板收入为210亿美元，2019年收入增至251亿美元，同比增长20％。同时，全球面板收入预计在2023年将达到364亿美元。在消费者需求的推动下，资金已进入AMOLED行业，以促进工业化技术的不断改进。 AMOLED终端产品的产量呈现爆炸性增长趋势，使全球AMOLED行业进入快速增长时期。

产业产能的扩大，我国的OLED市场迎来了快速增长时期。随着许多第六代AMOLED将于2020年开始量产，届时我国AMOLED面板的市场份额将显着增加，这将带动该行业的快速增长。

2019年，我国国内AMOLED面板收入为186亿元。据赛迪顾问预测，2020年OLED产业规模将超过350亿元，到2023年市场规模将达到843亿元，复合增长率为2019- 2023年。 CAGR约为46％。

OLED材料制造商享受面板产业的扩展红利，到2021年全球市场将超过30亿美元。有机发光材料是OLED面板的核心组成部分，约占成本的12％。 OLED面板，它们是OLED产业链中技术壁垒最高的领域之一。

根据Aolaide的招股说明书中的数据，2018年全球有机材料市场总额约为16亿美元，2015年至2018年的平均复合增长率超过35％。到2021年，OLED有机材料的市场规模将达到超过30亿美元，其中中国市场约为7亿美元。此外，用于电视和汽车显示领域的产品的增长率将会提高，未来的增长将主要来自中国和韩国。

壁垒很高，海外巨头占领了OLED终端材料市场。由于技术壁垒和专利壁垒，大多数制造商专注于OLED中间体和前端材料（粗制产品）。行业中提供终端材料（热升华产品）的公司越来越少。目前，制造商主要集中在国外知名材料制造商。包括德国默克，美国陶氏化学，日本出光兴产等公司。

在产品细分方面，根据CSCC的数据，在红色发光材料领域，陶氏化学在2018年占据了74％的市场份额;在蓝色发光材料领域，出光兴产占据了66％的市场份额。在绿色发光材料领域，三星SDI占据了51％的市场份额，新日铁化学公司和默克公司均占据了21％的市场份额。在电子运输材料领域，Duksan占有36％的市场份额，三星SDI拥有31％的市场份额；在孔运输材料领域，Tokuyama公司占有31％的市场份额，德国的默克公司拥有27％的市场份额。

液晶材料是在液晶面板（LCD）的上下玻璃板之间的半透明介电材料，其用作快门开关。其工作原理是，上下电极通电后，电场发生变化，液晶分子由于介电各向异性而可以实现光的偏转。由于液晶的长轴和短轴之间的折射率不同，光线具有不同的穿透力，并且取向也不同。薄膜和偏振片的功能可以产生光线的开-关变化，并显示各种LCD面板上的精美图片。液晶材料是当前大尺寸面板应用的主流材料。

TFT材料是市场上使用的主流混合晶体材料。生产主要包括三个步骤：液晶中间体和粗单晶合成，液晶单体纯化以及混合液晶制备。其中，液晶中间体用于合成粗液晶单体，液晶单体用于制备混合液晶。混合液晶材料的种类包括TN，STN，TFT和其他混合液晶材料。销售客户是液晶显示（LCD）面板制造商。目前，TFT混合液晶材料是主流的市场应用。

液晶材料位于产业链的上游环节。液晶显示器（LCD）产品的制造涉及光学，半导体，电子工程，化学工程和其他领域。上游是各种原材料制造商，主要包括液晶材料，滤色器，驱动器IC，偏光片，背光模块，玻璃基板等。中游是各种LCD面板制造商；下游是各种整机产品制造商，其中液晶材料是生产液晶显示器（LCD）产品的关键材料。

根据IHS数据，2014年TFT-LCD显示面板的出货面积为1.66亿平方米，到2019年增至2.23亿平方米，年均复合增长率约6.07％。

随着5G技术的逐渐成熟和应用，TFT-LCD面板的大尺寸趋势可以更好地满足高清应用的需求，从而带动TFT-LCD面板需求的持续增长。从2019年到2023年，TFT-LCD面板的出货面积预计将从2.23亿平方米增加到2.49亿平方米，增长12.20％。

受益于LCD面板产业的东移和大尺寸电视需求的释放，液晶材料的需求持续增长，本地化率逐渐提高。液晶材料决定了屏幕的显示效果，是液晶面板的核心上游材料之一。 TFT-LCD面板出货面积的持续增长必将带动上游TFT混合液晶材料市场需求的增长。

根据瑞联新材料的招股说明书中的数据，基于每平方米面板使用约3.5克液晶材料，预计2019年全球TFT混合LCD市场约为779吨。 。 2018年，国内液晶材料制造商的产品约占国内市场需求的33％。

OLED和LCD制造工艺之间的主要区别体现在中后期。显示面板的制造过程可以分为三个阶段：前端阵列过程（Array），中间阶段装箱过程（Cell）和后端模块组装过程（Module）。由于OLED是有机自发光屏幕，因此无需添加背光模块，因此OLED与LCD制造工艺之间的差异主要体现在中间阶段的单元形成工艺（Cell）和后端模块组装中处理（模块）。

LCD面板测试设备占生产线投资的12％，而OLED测试设备投资约为LCD的5-2倍1.。面板设备投资一般占面板生产线投资的60％，测试设备占装备总投资的20％，而测试设备占面板生产线总投资的12％。这主要是指对液晶面板测试设备的投资。

OLED的成品率较低。三星目前是OLED的全球领导者。在OLED屏幕领域中，整体合格率为90％，而柔性OLED屏幕的合格率仅为80％。其他公司的柔性OLED的产量水平在65％至75％之间。

以BOE为例。 2019年，京东方福州第五代TFT-LCD生产线的月产能达到165Ksh，产率稳定在97％以上，而以第六代生产线为主的OLED的综合产率达到65％以上。

通常，高世代生产线的生产率比低世代生产线的生产率低，而同代离线OLED生产线的生产率比LCD生产线的生产率低。因此，OLED更依赖于测试设备，在相同的投资规模下，所需测试设备的规模可以达到LCD 1.的5-2倍，也就是说，OLED测试设备的投资占18％-24生产线的百分比。

前，中和后级分别占测试设备投资的70％，25％和5％。检测产品的复杂性和不同环节投资的比例不同。阵列部分和细胞部分的检测产品技术含量高，主要是自动化光学检测产品，在检测设备投资中所占比例很高（总计达到95％）。国内公司相对成熟的模块业务投资水平相对较低，前，中，后三部分分别占测试设备投资的70％，25％和5％。

根据功能，面板检查系统可分为功能检查设备和外观检查设备。根据功能，检查设备可分为：功能检查设备和外观检查设备。功能测试主要涉及信号测试，并用于各种制造过程中。 AOI设备主要用于外观测试，并且主要用于阵列和盒形成过程。根据奥宝科技年报和中国报告网的数据，功能性检查设备占检查设备投资的74％，AOI外观检查设备占26％。

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