高速发展的OLED面板产业对ITO靶材提出新的挑战

高速发展的OLED面板产业对ITO靶材提出新的挑战
作者：杨扬谢梦
来源：《新材料产业》 2018年第12期
杨扬谢梦
株洲冶炼集团股份有限公司
随着显示技术的发展，有机发光二极管（Organic Light EmittingDiode,OLED）显示屏逐步出现在各个显示领域。

OLED与液晶显示器（Liquid Crystal Display， LCD）最大的不同就在于OLED是自发光显示方式。

根据OLED像素的驱动方式不同， OLED可分为被动式矩阵有机电激发光二极管（PassiveMatrix OLED， PMOLED）和主动矩阵有机发光二极管（Active matrixOLED， AMOLED）。

由于AMOLED比PMOLED更先进，适用于大屏幕高分辨率显示，可以最大程度地满足电视面板的需求，所以一般所说的“OLED” 就是指AMOLED。

一、OELD 的技术优势引领新的发展
OLED典型结构是在氧化铟锡（ITO）玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料， ITO透明电极作为器件的阳极，金属电极作为器件的阴极（如图1）。

从阴阳2极分别注入电子和空穴，在一定电压驱动下，被注入的电子和空穴分别经过电子传输层和空穴传输层迁移到发光层并复合，形成激子并使发光分子产生单态激子，单态激子衰减发光。

OLED可被用于制造显示屏和照明。

由于其自发光原理， OLED不需要背光，因此比需要白色背光的液晶屏（LCD）更薄、更高效。

除去薄和高效外， OLED还可以是柔性（甚至可卷曲）的和透明的。

近年来随着智能手机的快速发展中小尺寸LCD出货量实现了大幅的增长，在LCD进入成熟阶段后，新一代显示技术OLED登上了舞台。

OLED与LCD相比,由于OLED不需要背光源、彩色滤光片等部件，因此更加轻薄（见表1）。

此外，由于OLED利用了自然发出的光源，
相比LCD而言， OLED可以展现出近乎自然的颜色，在对比度、室外能见度、视角等方面也具有压倒性优势， 2017年全球LCD占据平面板出货量近90%的份额， OLED是未来增长的关键动力。

根据机构Ubiresearch的调研报告显示，预计到2020年AMOLED比重将上升至 49%，达到 717亿美元的销售金额。

随着工业4.0和消费水平升级，智能手机市场的爆发式增长和智能手表等终端产品的加速拓展， OLED尤其是AMOLED的市场规模将会不断扩大。

二、国内外 OLED 发展现状
AMOLED目前是高端电视和未来中小尺寸高端电子消费品的主力OLED显示技术，也是目前行业集中资源努力突破的方向。

据行业统计，全球正在运营和已经开建的AMOLED面板生产线约有29条，主要分布在韩国、日本和中国。

1. 国外方面
韩国有10条OLED生产线，其中三星集团旗下的三星电子（韩国三星）有6条和， LG 显示公司（LGD）有4条；日本视界公司（JDI）和日本夏普公司（SHARP）各有1条，详见表2。

韩国三星从 2001年开始从事OLED相关研究开发，已拥有十多年的生产工艺经验积累。

2010年韩国三星在OLED产业的投资规模已经超过LCD，并实现了AMOLED产品的量产和销售。

在小尺寸OLED显示屏中，韩国三星垄断了全球AMOLED屏90%以上的产能，每个月整体的产能大约在 2 800万片，其中 2 000万片供给美国苹果公司， 600万片供给旗下的三星电子， 200万片供给中国手机客户。

例如iPhone X的AMOLED屏由三星独家供应。

LGD 最先主攻方向为大尺寸OLED，已逐渐成为大型OLED液晶面板的巨头，赢得了目前在这一市场的大量份额。

鉴于小屏电子产品的发展态势， LGD逐步加码中小尺寸OLED， 2016年LG宣布将投资1.99万亿韩元(约合 17.5亿美元)用于柔性OLED屏产能的提高。

2. 国内方面
中国大陆目前已投产AMOLED面板的厂商有 7家，分别为京东方（BOE）、深圳市华星光电技术有限公司（CSOT）、深天马（TIANMA）、维信诺（Visionox）、信利国际（TRULY）、上海和辉光电有限公司（EDO）以及深圳市柔宇科技有限公司（ROYOLE），中国大陆现有已建成AMOLED生产线14条，规划建设 2条，中国台湾友达（AUO）有1条。

详见表3。

但我国毕竟在以半导体技术为基础的新型光电行业领域，落后国际上先进国家太多，在
新型显示技术上也只能采取跟随的策略。

我国把集中资源努力突破OLED显示技术作为目前行
业的主要发展方向。

与韩国的主要研发力量全部集中在三星和LG两家企业不同，我国在突破OLED显示技术上采取了几乎行业企业全部扑上的策略，除了后起的惠科股份有限公司还没有
宣布投建OLED面板产线外， BOE、 CSOT、 TIANMA、 EDO、 Visionox、 TRULY、 ROYOLE，
甚至江西的益丰泰光电技术有限公司等，都在积极推广建设自己的OLED产能生产线。

近几年国内企业在可折叠、可卷曲显示产品方面均有所建树，试验品不断进入用户的视野，相应的技术研发都在跟进，同韩国先进企业的差距正在进一步缩小。

2017年 10月 26日， BOE成都 6代柔性AMOLED面板生产线正式量产，该产线主要生产应用于移动终端产品及新型可穿戴智能设备等领域的显示产品。

在正式量产的客户交付活动上， BOE向华为、 OPPO、VIVO、小米等十余家客户交付了AMOLED柔性显示屏。

至此国内柔性AMOLED面板的应用问题
有望摆脱过度依赖进口的现状。

三、OLED 产业对上游材料提出新的挑战
AMOLED生产线的密集投资建设为产业链上游带来了强劲的市场需求。

继2017年第3季度
京东方成都6代线和2018年第2季度深天马武汉6代线都投产之后，我国已有6条OLED产线，后续越来越多的OLED生产线将陆续进入量产阶段，上游的材料需求将不断增加。

OLED的技
术核心，与制程工艺突破相比，更多还是集中在材料技术的突破（见表4）。

从表 4可以得知，由于O L E D不需要彩色滤光片，相对于L C D面板来说，对I T O靶材制成工艺和设备有了更新、更高的期待。

O L E D的基本结构是由一层
薄而透明具半导体特性的I T O，与正极相连，再加上另一个金属阴极，包括如三明治的结构。

O L E D的像素结构如图 3所示。

ITO作为不可缺少的材料，主要用于像素电极，其性能也直接影响到整个面板的显示效果。

目前ITO靶材有中低端和高端之分，中低端ITO靶材有玻璃镀膜靶材、发热膜和热反射
膜靶材，包括汽车的显示屏、一些仪器仪表的显示。

高端ITO靶材具备高密度、高纯度、
高均匀性等特点，主要分为显示器薄膜靶材、集成电路薄膜靶材以及磁记录和光记录膜靶材，尤其用于大面积、大规格的LED、 OLED等领域。

由于高端面板显示领域的ITO靶材制备过程中对粉末的性能要求高，包括分散性好、颗粒度小且分布窄、纯度高、烧结性能好；采
用性能优异的粉体成型脱脂后，烧结制备高密度、金相均匀及微观性能好的ITO靶材。

目前ITO靶材技术领域仍被日本和韩国等垄断，国内相关企业主要以共沉淀法制备ITO粉末，日本和韩国主要采用沉淀法和电解法制备氧化铟粉，然后再采用混合ITO粉末的方法，
经过成型后常压烧结制备ITO靶材，同时随着靶材尺寸的增大，对溅射靶材整体的均匀性、
焊接结合率、平整度等指标提出了更高的要求。

国内众多靶材厂商生产的ITO靶材只能用于TN、 STN和TP领域以及柔性镀膜，产能利用率较低。

在高端TFT-LCD以及OLED显示领域，由于认证周期长达1 ～2年，近几年少数本土企业的高端ITO靶材逐步切入主流显示企业，例如隆华科技集团旗下的广西晶联光电材料有限责任公司于2017年先后通过国内京东方、华星光电以及信利国际等多条TFT-LCD面板线的测试认证，并计划于2018年开始逐步实现小批量供货。

株洲冶炼集团股份有限公司作为ITO靶材国标牵头起草单位，拥有十多年的ITO靶材制备技术积累，近几年通过自主研发和引进技术消化，实现了ITO烧结靶材技术突破，目前正努力在国内TFT-LCD厂商积极开展试镀测试。

福建阿石创新材料股份有限公司通过产线建设逐步实现靶材全流程的生产，厦门映日光电科技有限公司等企业也纷纷在国内寻求TFT-LCD厂商进行试镀，国内的靶材厂商都正在不断提升技术工艺和生产设备，努力通过TFT-LCD试镀测试打开高端OLED显示领域的大门。

四、展望
OLED显示技术凭借其独特的优异性，成为21世纪最具发展前景的显示技术，其研发和
应用也正呈现出良好的发展态势。

2018年 9月 12日，搭载OLED屏的新一代iPhone在美国
正式发布； 2018年 9月 19日，在显示行业的OLED巅峰盛会上， LGD CMO吕相德表示，
LG Display在广州投资的430亿元面板项目将于2019年9月正式投产；京东方副总裁张宇
透露，搭载OLED屏的折叠手机很可能将在2019年CES上正式问世。

这都意味着， OLED的
趋势已经不可逆转，可能会颠覆手机和彩电行业的产品格局。

2016年 5月，国家发改委、
工信部发布的《关于实施制造业升级改造重大工程包的通知》文件内容中明确指出要重点发
展AMOLED新一代显示技术，发展OLED蒸镀工艺单元设备部件、蒸镀设备自动化移载系统，
布局柔性显示等，对以上重点发展方向大力给予相应的政策扶持。

借助国家政策红利，预计一旦国内高端显示ITO靶材技术和产能突破瓶颈，国产ITO薄膜将迅速扩张，并抢占市场份额。