【东南商报】柔性OLED为何姗姗来迟?这个巨无霸产业宁波该怎样布局?
记者 王婧 管如镜
随着三星抢发,华为跟上,与去年乏善可陈的世界移动通信大会(MWC)相比,今年的巴塞罗那显然热闹异常,折叠屏的横空出世,不仅让原本已略显疲态的手机江湖风云再起,也让潜伏了数十年之久的“幕后英雄”OLED浮出水面。
虽然折叠手机、卷曲电视、OLED波浪拼接墙等柔性可折叠OLED产品的发布将OLED推上了“风口浪尖”,但事实上,2019年已经是OLED技术走过的第32个年头。
OLED潜伏数十年 一夜爆红
今年春节后,折叠手机的轰动效应也传导到了A股市场,OLED板块应声而起。
龙头公司深天马A、京东方A在曾一周内的涨幅均接近50%,其中京东方A在情人节当天的成交额高达140亿元,与此同时,维信诺、TCL等上市公司亦跟涨。
除了面板厂商外,上下游其他上市公司的股价也开启上涨模式,星星科技、领益制造、凯盛科技等数十只股票也大涨。
因为太热,以至于凯盛科技与东材科技还双双发布了风险提示公告,并介绍各自旗下涉及OLED项目的进展情况。
从2月2日到2月28日,OLED板块的指数区间涨幅为28.07%。
OLED板块上涨的主要推力来自下游手机厂商的大动作。2月2日,在全球手机出货量常年排第一的三星电子公布了折叠屏手机的广告片,其后在2月20日召开了可折叠手机GalaxyS10的发布会,打响折叠手机第一枪。
2月24日,巴塞罗那世界移动通信大会上,华为发布首款可折叠屏幕手机,这也是华为首款5G手机。
除此之外,小米手机、柔宇科技也分别在1月23日和去年10月推出了各自的可折叠手机。昨天,有消息称,摩托罗拉也即将推出折叠智能手机。
而折叠手机的风生水起,与关键技术OLED的突破密不可分。
掀起OLED的盖头,才发现它并不是最近几年才冒出来的新概念。
OLED的中文名字叫有机发光二极管,又称为有机电激光显示、有机发光半导体,分为PMOELD(被动矩阵有机发光二极体)显示技术和AMOELD(主动矩阵有机发光二极体),后者代表了产业的主流方向,也是目前应用最广的。
LED(传统液晶显示)对于我们来说已再熟悉不过,与其相比,属于第三代显示阵营的OLED有诸多优点,其天生就具有主动发光、柔性、超薄、低功耗等特征,而且能让色彩更加真实和饱满。
如用在台灯上,其光线更加柔和均匀且接近自然光;如用在屏显上,其色彩还原度可达80%~90%,远远高于LED的色彩效果,而且视野至少是180度,也就是说你从屏幕的任何角度看都是亮的,没有阴影。
OLED的诞生颇为偶然。1987年,从事有机太阳能电池研究的美籍华裔科学家邓青云,在做实验的时候不经意间发现了OLED材料,随后他发表了论文,被引用无数遍。
之后,OLED从理论走向实际产业应用。由日本山形大学Junji Kido教授发明的第一块OLED白光照明屏开启了OLED在照明领域的新起点。
2007年,索尼发布了一款11寸面板的OLED样品电视机,开辟了OLED在显示领域的应用场景,最薄地方仅有3毫米。
实际上,在智能手机上首次应用OLED屏幕的并非是三星,而是诺基亚。
诺基亚2008年发布的新款N85,就采用了OLED屏,色彩表现超过当时的旗舰款N96。
在电脑上最先应用的是联想,2016年,联想推出了世界上第一款OLED笔记本电脑。
至此,OLED的应用领域进一步拓宽。2017年,广州塔与LG Display首次跨界合作、共同开发了视觉互动体验项目——由144块OLED面板组成的全球最大规模的“OLED隧道”;而世界最大的OLED屏,则位于迪拜。
事实上,近一两年发布的手机,有超过50%都换上了OLED显示屏,但这些应用于终端的屏幕都是刚性OLED显示屏。直至近期,可折叠终端的问世,才将,真正应用于产品之上。
柔性OLED为何姗姗来迟?
不可否认,折叠手机确实再次点燃了我们对手机的想象力。
那么,柔性OLED为何姗姗来迟,是什么成为广泛应用的“拦路虎”呢?
中科院宁波材料所曹鸿涛研究员认为:“柔性、刚性OLED器件的发光科学原理是一样的,柔性的难点主要是工程技术问题。”
“OLED单器件是一个三明治结构,传统的OLED器件采用刚性的玻璃作为基板,而柔性OLED采用的基板是柔性的,由于形变自由度较大,甚至发生反复弯折,OLED的性能会发生漂移乃至失效,同时隔水、隔氧手段也要跟上。”曹鸿涛说,工业上整个过程仅蒸镀工艺都要7层左右,对材料一致性要求极为苛刻。
在中科院宁波材料所宋伟杰研究员看来,OLED技术本身经历30余年的发展,其实已经相当成熟,可折叠手机等终端的出现只是将其柔性的天然特征实现有效的应用,对OLED技术本身并无太大的挑战。真正的挑战在于如何将手机上的其它部件与可折叠的屏幕进行适配。如触控单元在弯曲面实现精准感应的技术较难,在小尺寸屏幕上实现更会增加其集成难度;再如手机屏幕最上层的盖板材料也要更换成柔性透明材料,一般用的是一种叫透明聚酰亚胺的材料,这些核心材料的国产化,才是整个环节里非常巨大的挑战。
“因为工艺的问题,产品良率是OLED面板尤其是柔性OLED面板最大的问题。”宁波卢米蓝新材料有限公司器件部汤经理说,“若是产品良率可以得到提升,成本的快速下降会推动柔性OLED显示市场规模快速增长。”
宋伟杰也认为:“如果成本进一步降低,OLED屏有较大可能性会成为手机终端显示的标配,比如拿拖拉机和汽车对比,二者都可以代步,但汽车就要更先进一些,所以大家也就会选择汽车,OLED只要量上来了,成本就会下降,它能否普及,问题只能在企业层面进行解决。”
在汤经理看来,国内OLED面板做的相对较好的是京东方,根据官方发布数据,其综合良率已经可以达到70%,但能大批量生产柔性OLED面板的厂家目前还没有。即使是三星,GALAXY Fold的年销量规划也就在100万台左右,无法和正常的销量进行比较,主要还是柔性屏的良率难以提高,导致成本居高不下。
产业规模达千亿美元级
按照业内人士的看法,无论是刚性OLED屏还是柔性OLED屏,其实在产业链环节上并无太大差别,主要包括OLED材料制造、设备制造、组装零件制造、面板制造、应用集成等,其中材料制造和面板制造是最核心,也是最难的两个环节。
OLED产业链是以OLED面板为出发点,它的上游是制造OLED面板所需的零组件,包括原材料、生产设备及电子元器件,下游是OLED的终端应用,包括手机显示、VR、穿戴设备、平板、电脑、电视等。其中市场最大的是面板制造厂商、生产线设备和显示材料。
面板显示行业是仅次于IC设计后的第二大电子元器件细分行业,其上下游产业链环节众多,牵涉面广,规模可达千亿美元级别,也是“缺芯少屏”的中国长期支持的战略产业。
随着全球OLED面板技术、产能逐渐转移至中国,OLED这种新型显示技术就成为美国、日本、韩国包括中国台湾地区众多企业意图重新掌控全球显示领域制高点的必争之地。
三星、LG等国际显示巨头的投资重点早在十年前就开始加速转向OLED,并投入巨资进行生产线建设,2015年三星率先实现OLED量产。
近些年,OLED面板国产化的进度明显加速。
自2016年5月18日,国家发展改革委发布《国家发展改革委工业和信息化部关于实施制造业升级改造重大工程包的通知》,明确指出重点发展有机发光半导体显示(AMOLED)等新一代显示量产技术,建设高世代生产线后,OLED面板及其显示材料国产化就备受产业界和资本界的关注。
2017年,全球OLED材料主要供应商日本“出光兴产”宣布与京东方在OLED面板领域展开战略性合作达成基本共识。建立合作关系后,出光兴产不仅会向京东方供货,还将根据京东方的需求开发高性能OLED材料。
2017年武汉华星光电与武汉东湖新技术开发区管委会签订合作协议,投资350亿元在东湖新技术开发区智能制造产业园建设6代LTPS-AMOLED柔性显示面板生产线。和辉光电、深天马、国显光电等面板厂商自2016年以来也加快了OLED面板的投资脚步。
显示材料国产化或是更大瓶颈
在科研人员看来,显示材料国产化也许是更大的瓶颈。
2017年1月23日,工信部、发改委、科技部、财政部印发《新材料产业发展指南》。指南提出开展重点新材料应用示范。政策的不断出炉表明OLED行业发展已经引起国家层面的重视,未来将受到国家的大力支持,发展速度有望超预期,但也在一定程度上凸显出OLED显示材料国产化的窘困境地。
发光材料是OLED器件中最重要的材料。“目前宁波真正做OLED发光材料研究的除了我们,应该没有其他研究机构了。”已具有15年OLED的研究经验的中科院宁波材料所葛子义研究员说,“包括蓝光材料、荧光材料、热延迟荧光材料(TADF)等。”
在葛子义的办公桌上就摆着一台用OLED制作的台灯,打开以后亮度可调节,光线柔和,盯着久看也不会觉得刺眼。
“OLED材料是有机材料,我们在做的小分子材料一般只有几十个纳米的厚度,肉眼无法看见,以前OLED材料镀在刚性基板上,现在镀在柔性基板上,所以所谓柔性或可折叠主要是与基板有关,与材料关系不大。”葛子义说。
据其解释,OLED材料最早是用荧光材料做的,效率不高,后来又做磷光材料,但磷光材料一般含铱等过渡金属元素,稳定性差,寿命相对较短。目前无过渡金属元素的纯有机热延迟荧光材料也在探索应用。纯有机比较安全,虽然效率低但它寿命比较长,稳定的话,它能做到10万个小时或者20万个小时都没问题,而磷光材料在1-2万个小时后性能有可能就会衰减。比如用在台灯上,使用磷光材料的灯2年左右就会偏色,从白色慢慢变黄。
但哪怕是同样的荧光材料也在不停地迭代,比如三星手机,屏幕显示越来越精细,颜色越来越绚丽,应用的材料都是在更新的,若是效率或者寿命跟不上就会被淘汰。据了解,目前OLED发光材料实现量产的基本上都是国外的技术,美国UDC、陶氏化学、日本出光兴产、韩国LG、英国CDT等都处于垄断地位。国内主要是吉林奥来德、京阿格蕾雅、西安瑞联、濮阳惠成等,但普遍存在的瓶颈是规模小且缺乏专利技术,且以供应OLED 中间体、单体粗品为主,价格普遍偏低,并未在升华材料上分得市场一杯羹。
卢米蓝与葛子义团队正在合作研发OLED小分子材料,“OLED材料的生产过程需要经历材料设计计算、材料合成量产、材料升华纯化、材料物性检测、器件性能检验五个步骤。材料设计的环节是比较难的,成功率不足5%,与国外的设计技术有很大差距,但我们可以站在巨人的肩膀上进行迭代,追赶的速度会越来越快。”汤经理说,“现阶段,卢米兰已经具备量产的条件,但价格也相对较高,正在与国内主流的面板厂进行洽谈中。”
此外,制作过程中所需要的蒸镀、封装等设备也是较大的投入。据了解,目前生产线上在用的基本是从日本、韩国进口的设备,价值在2000万~3000万元,国产的设备在精度上还无法满足实际生产需求。
另外两种OLED器件的核心材料其实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。宋伟杰带队的研发组正在从事相关研发。“在柔性基板上做透明导电膜实现柔性触控对可折叠手机也很重要,我们这个组也在做相关透明导电膜和触控技术研究。”宋伟杰说。
(原文发布于2019年3月1日《东南商报》第4-6版)
【原文链接】http://daily.cnnb.com.cn/dnsb/html/2019-03/01/node_159.htm