第一情报 ---材料工业

2011年全球OLED发光材料制造商发展概况

供稿人:董瑞青  供稿时间:2013-2-7   关键字:全球  OLED发光材料  制造商  发展概况  
OLED发光材料的特性会极大地影响OLED器件的性能,对于OLED发光材料,固态下有较强荧光、载子传输性能好、热稳定性和化学稳定性强、量子效率高且能够真空蒸镀或可很好地溶解等特性是非常必要的,全球各公司和研究机构一直在材料规模制备等方面做更多的研究性工作。目前,OLED所采用的有机发光材料大致上可以分为以美国柯达、美国环宇显示技术公司(Universal Display Corporation)、日本出光兴产等为首的小分子发光材料,和以英国剑桥显示技术(CDT)、日本住友化学等为首的高分子发光材料两大类(见下表8-28)。由下表8-12可以看出,小分子发光材料(OLED)与高分子发光材料(PLED)在材料特性上可以说是各有千秋,但以现有技术发展来看,如考虑显示器的可靠性、电气特性以及生产稳定性,小分子发光材料(OLED)仍处于领先地位。目前投入量产的面板产品,大多数是用小分子的有机发光材料,但小分子材料并非全无问题,由于小分子发光材料无法和溶剂配合,加上其抗氧气及阻水性的性能不佳,所以必须使用昂贵的真空蒸镀及封装设备,使得制造过程较为复杂,制造困难度大为提高,而且由于制造设备需要有高度的真空性能,故与高分子发光材料(PLED)相比,其运营成本相对昂贵。相较于小分子发光材料而言,因为高分子发光材料可以溶于溶剂中,因此可以采用旋转涂布法或更为先进的喷墨印刷或丝网印刷的方式进行成膜制造。由于高分子发光材料不使用大型的真空设备,故设备的投资成本较小,而且有机材料的使用率在生产成本上较具优势,加上基板尺寸并无太大限制,因此如果仅考虑大尺寸显示器的市场需求,不考虑高附加值产品的需求特性时,高分子发光材料发展希望较大。
 
此外,如果按照发光方式分类,OLED发光材料又可以分为荧光发光材料和磷光发光材料。从发展趋势看,OLED发光材料未来开发方向是高效率化(提高发光效率)、改善荧光材料、引入磷光材料。由于磷光材料(三线态材料)充分利用了激发三线态的能量,可以明显提高器件的外量子效率,是一类比较看好的发光材料。在荧光材料方面,性能最高的是日本出光兴产(Idemitsu Kosan)的材料:正在开发中的高效率、长寿命红光材料效率达到了11cd/A,寿命高达16万小时;绿光效率达到37cd/A,寿命高达20万小时;蓝光效率为9.9cd/A,寿命为1.1万小时。磷光材料方面,美国环宇显示技术公司(Universal Display Corporation)开发的红光效率达到30cd/A,工作寿命高达90万小时;绿光效率达到85cd/A,寿命高达40万小时;黄光效率达到81cd/A,寿命高达145万小时;最难获取的蓝光效率达到了50cd/A,寿命达到了2万小时[①]。总体上讲,OLED红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求。
 
表1 全球OLED发光材料制造商一览表
OLED发光材料
国别
企业
重点产品
小分子发光材料
美国
伊士曼—柯达(Eastman Kodak)
荧光和磷光小分子发光材料等[②]。
环宇显示技术公司
(Universal Display Corporation)
磷光小分子发光材料等。
H.W.Sands公司
——
西格玛—奥德里奇(Sigma-Aldrich)
——
日本
出光兴产(Idemitsu Kosan)
荧光小分子发光材料等。
三井化学(Mitsui Chemicals)
荧光小分子发光材料等。
新日铁化学
(Nippon Steel Chemical)
磷光小分子发光材料等。
东洋油墨(Toyo Ink)
磷光小分子发光材料等。
三菱化学
磷光小分子发光材料等。
东丽(Toray)
荧光小分子发光材料等。
佳能(Cannon)
荧光小分子发光材料等。
先锋(Pioneer)
磷光小分子发光材料等。
Chisso公司
荧光小分子发光材料等。
Chemipro Kasei Kaisha公司
——
德国
Novaled
磷光小分子发光材料等。
瑞士
汽巴(Ciba)公司
磷光小分子发光材料等。
中国
台湾
昱镭光电
——
机光科技
——
晶宜科技
——
韩国
LG化学
——
高分子发光材料
日本
住友化学
——
Taiho工业株式会社
——
昭和电工(Showa Denko)
——
NHK公司
——
英国
剑桥显示技术公司(CDT)
(已被日本住友化学并购)
——
美国
陶氏化学(Dow Chemical)
——
杜邦(DuPont)
——
加拿大
ADS(American Dye Source)
——
德国
默克 OLED材料股份有限公司(Merck OLED Materials GmbH)[③]
——
巴斯夫(BASF)公司
——
资料来源:工业和信息化部电子科学技术情报研究所搜集整理。
 
表2 小分子发光材料(OLED)与高分子发光材料(PLED)特性比较
 
OLED(小分子)
PLED(高分子)
分子量
约数百至数千。
大于10000。
技术专利
美国柯达等。
英国剑桥显示技术公司(CDT)等。
专利授权
对专利授权采取保守态度。
对专利授权采取宽松开放态度。
大尺寸
难易度
尚可。
容易。
适用领域
高单价、高附加值面板产品。
低单价、低附加值、产量大的面板产品。
成膜技术
真空热蒸镀(Vacuum Evaporation)。
喷墨印刷(针对多彩/全彩制造),旋转涂布法(针对单彩制造),丝网印刷(针对全彩制造),喷涂法等。
设备投资
由于玻璃基板加大,故需要较大的真空设备,设备成本较为昂贵。
因为可以在大气环境下进行成膜,故设备成本较低。
主要材料生产商
美国Eastman Kodak、环宇显示技术公司,日本出光兴产、三井化学、东洋油墨、三菱化学,韩国LG化学等。
日本住友化学,英国剑桥显示技术公司,美国陶氏化学、杜邦公司,德国默克OLED材料等。
主要显示器制造商
韩国三星移动显示器公司(SMD)、LG电子、NeoView Kolon,日本卡西欧(Casio)、Optrex公司、三洋电机、先锋(Pioneer)、TDK公司、日本精机(Nippon Seiki)、索尼、东芝、夏普、罗姆电子(Rohm)、富士电机,美国伊士曼柯达、eMagin,英国MicroEmissive Displays(MED)公司,德国爱思强(Aixtron AG),中国台湾铼宝(Rit display)、友达光电、奇晶光电、统宝光电、悠景科技、东元激光科技、中华映管、联宗光电,中国大陆维信诺等。
美国Uniax公司(现为美国杜邦子公司)、杜邦(DuPont)、惠普公司,德国欧司朗光电半导体(OSRAM Opto Semiconductor)公司,日本精工爱普生(Seiko Epson)、东芝、Stanley电气,荷兰飞利浦(Philips),中国台湾铼宝等。
相对优势
1.彩色化容易;
2.制造过程控制技术较为容易和稳定;
3.有机发光材料的合成及纯化较容易。
1.制造过程设备成本较低;
2.利用喷墨印刷技术,有利于面板尺寸大型化;
3.元件结构较为简单;
4.具有较好的耐热性。
相对劣势
1.制造过程使用昂贵的真空设备;
2.大尺寸基板上的均一化成膜技术及金属光罩技术(不容易对位)尚未成熟,发展大尺寸面板受限;
3.对于水分及氧气的耐受性较差;
4.蒸镀率低,材料利用率低;
5.热稳定性及机械性质差;
6.需要较高的驱动电压。
1.先进喷墨印刷制造面板过程中,喷墨液滴尺寸不容易均一化;
2.RGB三像素定位精度不容易控制,影响全彩化产品进程,色彩产品不如OLED佳;
3.像素内RGB三色高分子材料的膜厚均一化不容易实现。
资料来源:工业和信息化部电子科学技术情报研究所搜集整理。
 
 
参考文献:
[1] 美国柯达、美国环宇显示技术公司(Universal Display Corporation)、日本出光兴产等公司网站。


[①] 上述两大公司荧光材料和磷光材料的工作寿命是按照LT50(半衰期):初始亮度为1000cd/m2来测算的。数据来源于日本出光兴产和美国环宇显示技术公司网站。
[②] 一般而言,小分子发光材料分为荧光小分子发光材料和磷光小分子发光材料。由于荧光材料的寿命比磷光材料长(磷光发光材料从激发态回到基态的速度比荧光慢,导致其寿命比荧光短。目前,绿色和红色磷光材料的寿命已有所突破,但是蓝光材料的寿命依然很短,所以目前AMOLED面板与照明面板为了兼具长寿命与高效率,在发光层的设计方面大多使用红色、绿色磷光发光材料与蓝色荧光混合成白光,这样可以兼顾元件整体的效率,也可以维持较长的元件寿命),所以起初在PMOLED面板、早期AMOLED面板与照明面板中,发光层均是用荧光发光材料。但荧光材料的内部量子效率极限为25%,而磷光材料的内部量子效率可达100%。故磷光元件效率通常较荧光元件效率高,磷光发光材料近来已经成为OLED发光材料重要的发展方向。在世界荧光小分子发光材料方面,日本出光兴产是极为重要的厂商,其荧光材料在美国获得37项专利,仅次于美国柯达公司。在RGB三色荧光材料方面,出光兴产的材料规格均为世界指标。在世界磷光小分子发光材料方面,美国环宇显示技术公司(Universal Display Corporation)是领导者。
[③] 默克 OLED材料股份有限公司即为德国Covion公司。2005年3月,德国Covion公司被美国默克(Merck)公司兼并,并于同年8月份更名为Merck OLED材料股份有限公司。

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