文：肖震 和 文鹏老师
前言
在消费升级的大环境下，人们对电视产品提出了更高要求。人们追求更新升级型产品，向高价格、高品质产品的购买倾斜。在液晶电视占据主流的彩电市场，整体增长乏力已是不争事实。被行业公认能代表下一代显示技术的OLED电视，则成为彩电业结构变革中最受瞩目的产品。
从2020年开始OLED行业的年增长速度要保持在50%，是完全有可能的，OLED产业的爆发，也将快速拉动上游材料行业的发展。OLED产业正迈入高速增长期，预计2022年市场空间超500亿美元。
因此，投资OLED，不应该仅仅盯着产品本身，而是应该把目光扩展到OLED的上游产业，尤其是原材料领域。本文主要讲解OLED的上游材料及精细化工产业，及如何寻找其中的投资机会。
什么是OLED？
OLED全称有机发光二极管（OrganicLight-Emitting Diode, OLED），又称为有机电激光显示、有机发光半导体。由美籍华裔教授邓青（ChingW. Tang）于1979年在实验室中发现。
OLED 的用途
OLED主要用于电视屏幕，智能手机，VR头盔，POS机，智能手表，车载显示屏，GPS，可视电话，飞机仪表，手术屏幕监控等领域。只要有显示屏幕的地方，就有OLED的市场。具体市场空间有多大，还要看你的脑洞有多大。
为什么要OLED，它有什么优势？
厚度：
传统LCD由于有背光层和液晶层的存在，厚度就要比OLED大得多，OLED屏幕非常做得很薄。对于手机、手表等小型电子设备而言，更薄的屏幕就意味着有更多的空间塞入其他元器件，从而提升整体的用户体验。
可弯曲程度：
还是由于液晶层和背光层，LCD屏幕不可能大幅度弯曲。而OLED则不同，它几乎可以和折纸一样随便折。
色彩：
LCD由于背光层的存在，黑色并不是纯黑色，对比度很难做得很高。OLED由于显示原理不同，可以直接关闭要显示黑色区域的像素点，此时黑色亮度几乎为0。如果一句话概括OLED色彩，OLED就是油画，色彩纯而细腻；而LCD是水彩笔画，色彩朦胧而且淡。多数人一眼就能分辨出高端OLED和LCD的区别的。(下图为OLED黑色对比表现)
耗电量：
OLED由于像素点独立工作，只需让彩色的像素点亮，黑色像素可以完全熄灭；但LCD无论显示什么颜色，背光都要全部打开。因此，能耗方面，OLED在工作原理上就比LCD更胜一筹。而已上市应用OLED屏幕的手机，可以延长30%的续航时间。
屏幕响应时间：
所有电子屏幕画面都是由像素点组合显示来的，而像素点从颜色1变成颜色2是需要时间的，这个时间称为灰阶响应时间。如果灰阶响应时间太长，在画面快速滑动的时候，像素点就会来不及变色，从而出现画面残留，这就是视觉上的“拖影”。由于原理不同，OLED屏幕几乎看不到任何拖影；而LCD屏幕，受制于工作原理，哪怕是顶级LCD，还是会有拖影。
OLED 和 LCD 结构的区别
这是LCD和OLED单像素结构示意图：
LCD发光主要靠的是背光层，这部分通常由大量的LED（发光二极管）背光灯组成。它只有一个功能——发白光。但仅有白光像素不可能组成图像，于是就要在白色背光层上加一层由红、绿、蓝三种颜色组成的滤色层薄膜，白光穿过薄膜之后，便呈现出彩色。通过在滤色层前端增加液晶层作为控制阀门，可以调整穿透的红绿蓝光配比，通过像素组合显示出彩色画面。
OLED原理比LCD更简单，它没有背光层，也不需要控制光量的液晶层，只要通电就能亮。因此，OLED的单一像素点就像一个彩色小灯泡。而OLED中的彩色小灯泡如何发光，就是OLED制造过程中最硬核的技术难点，这也是基础材料科学，确切地说是精细化工要解决的核心问题。解决了OLED的发光问题，也就解决了OLED最大的痛点。
有关OLED的发光原理，下面进入重点，开始扒猛料。
前方高能，文科生请带好安全帽。
OLED发光原理：
要搞清楚OLED发光原理，先看一下OLED的基本结构原理图：
基板（透明塑料、玻璃、金属箔）——基层用来支撑整个OLED。
阳极（透明）——阳极在电流流过设备时消除电子（增加电子“空穴”）。
空穴传输层——该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阳极而来的“空穴”。
发光层——该层由有机材料分子（不同于导电层）构成，发光过程在这一层进行。
电子传输层——该层由有机材料分子构成，这些分子传输由阴极而来的“电子”。
阴极（可以是透明的，也可以不透明，视OLED类型而定）——当设备内有电流流通时，阴极会将电子注入电路。
发光原理：在加电场作用下，电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能层注入。注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移。电子和空穴注入到发光层后，由于库伦力的作用束缚在一起形成电子空穴对，即激子。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会覆盖整个发光层，因而会由于浓度梯度产生扩散迁移。激子辐射跃迁，发出光子，释放能量。
OLED发光的颜色取决于发光层发光材料有机分子类型。在同一片OLED上放置不同的有机薄膜，就可以显示出彩色。光的亮度或强度取决于发光材料的性能以及施加电流的大小，对同一OLED，电流越大，光的亮度就越高。
OLED有机发光材料：
OLED有机发光材料作为OLED显示技术的基础和绝对核心，在OLED技术中占据了重要的地位。发光寿命和量子效率更高，成本更低以及更适合于工业化应用的OLED材料一直是研究人员和应用厂商追求的目标。
OLED按照所采用有机发光材料的不同可分为两种：一种是基于小分子有机发光材料的小分子OLED，另一种是基于共轭高分子有机发光材料的高分子OLED(简称PLED)。美国柯达与英国剑桥(简称CDT)分别为小分子OLED和高分子OLED的领导者。
小分子OLED的制备技术主要采用真空蒸镀的方法，技术较为成熟。共轭高分子PLED的制备技术主要采用旋涂、喷墨印刷等，这种制备技术有可能大大降低器件的生产成本，但是技术还不够成熟。
OLED的彩色小灯泡用什么来做？
OLED是通过有机合成反应将发光材料中间体连接起来，构成下图不同的发光材料。合成图示的发光材料，要用到重要的精细化学中间体，大致可分为芴(w)类衍生物，噻吩类衍生物，硼酸类衍生物，咔唑类衍生物等。把下图所显示的有机中间体原料通过化学反应连接起来，就构成了能够涂抹在器件上的发光材料，变换结构就可以使其发出红绿蓝光三原色，有了红绿蓝三种子像素，通过调节其比例，就可以得到成千上万种颜色。
重要的OLED蓝光：
蓝光是全彩色显示的重要组成部分，但与绿光器件相比，蓝光器件的性能与实际应用还有一定的差距，其研究一直处于相对落后的状态，一定程度上制约着全彩色OLED显示的发展。蓝光材料由于具有较大的能带空隙，相对于红绿光材料不易获得,尤其是纯正的蓝光材料技术难度最大，普遍存在发光效率低、寿命相对较短等问题。
常见的烯、炔、芴(w)等共轭体由于自身共轭程度的有限，发光常位于蓝紫光区，必须与其他共轭单元相连才能红移至蓝光区域。由于存在稳定性、色纯度和量子效率等问题，蓝光材料的发展并不能满足平板显示器实用化的要求。因此，开发更实用性的蓝光材料具有重要意义。小分子和高分子的区别在于其分子量的大小，当然这里还有共轭结构的变化，但是小分子和高分子各有特点。目前高分子共轭结构的发光材料较多，因为高分子发光材料稳定性好，寿命长。
目前，芴类被认为最具商业化潜力，庞大的非平面空间结构可防止器件中因材料的堆积而引起的再结晶现象的发生，提高器件的稳定性。且玻璃化转变温度较高但其荧光效率较低。可通过掺杂改善芴类材料的性能。蒽(n)类则具有较好的荧光性且化学修饰性强。二者相比，对于芴类进行末端加芳基更能提高OLED的性能。目前蓝光材料在荧光效率、亮度、寿命等方面仍未达到实用的要求，通过掺杂、在分子上连接不同的结构，有可能解决这些问题。
前端材料产业链：
OLED终端材料市场绝大部分被国外厂商所垄断，据DSCC统计，当前OLED终端材料市场主要参与者包括UDC、陶氏杜邦、默克、出光兴产、LG化学、德山等，上述6家市场份额合计超过81%。我们结合OLED面板出货面积、柔性屏占比、柔性屏和刚性屏的成本及成本组成，估算了全球OLED显示材料及单体和粗单体的市场空间。2021年，全球OLED终端材料市场空间预计将达到219亿元，对应中间体和粗单体市场空间预计达到73亿元，年均复合增长率27%。目前OLED有机材料只是九牛一毛，静待市场放量，那么国内为数不多的企业将会大有作为。
OLED产业链上游关键材料基本被国外企业垄断，随着产能增加及良品率提升，国内OLED产业的进一步发展，将面临关键材料供应“卡脖子”的风险及高成本的压力，战略层面避免供应链关键环节“卡脖子”，上游关键材料供应的国产化势在必行。
国内企业有望从低端的OLED中间体、粗品领域切入至终端材料领域。国产替代下，龙头公司有望受益。基于OLED市场关联度、市场规模、增长率、毛利率、国内企业进展等指标对OLED上游材料进行筛选，我们认为作为OLED性能关键基础的发光材料更具发展前景和投资价值。
前文已经详细讲解了，关于OLED的发光材料，主要有芴(w)类衍生物，噻吩类衍生物，硼酸类衍生物，咔唑类衍生物、蒽类衍生物等几大类。发光材料产品属于典型的精细化工产品，科技含量较高，有一定的技术壁垒，相关公司的技术护城河也比较深。
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