OLED发光材料专题报告：以技术之矛突破专利之盾

1 国内 OLED 产业发展掣肘渐去，受此驱动OLED 发光材料 2022年国产规模将达到 66亿元

在 OLED 材料系列报告一中，我们阐述了未来国内 OLED 产业的发 展趋势。随着良率低、产能不足等制约因素逐渐化解，降成本和供应链安 全的压力日益凸显，上游材料国产化进程加速，其中发光材料是更具发展 前景和投资价值的关键材料之一。

OLED（有机发光二极管）是基于电致发光的第三代显示技术，其基 本结构是在 ITO（铟锡氧化物）玻璃（阳极）上蒸镀有机发光材料（依次为 空穴层、发光层、电子层），在电子层上方有一层低功函数的金属电极（阴 极），整体构成如“三明治”的结构。

相比于 LCD 显示技术，OLED 不需要 LCD 屏幕的背光层，也不需要控 制出光量的液晶层，只需要将发光材料蒸镀到 ITO 玻璃上，点亮即可发光。 因此随着 OLED 显示技术的发展，发光材料成为显示行业的新增需求，未来 2-3 年国内 OLED 产业链日趋成熟也将进一步提升发光材料的需求。

相比于 LCD 显示技术，OLED 不需要 LCD 屏幕的背光层，也不需要控 制出光量的液晶层，只需要将发光材料蒸镀到 ITO 玻璃上，点亮即可发光。 因此随着 OLED 显示技术的发展，发光材料成为显示行业的新增需求，未来 2-3 年国内 OLED 产业链日趋成熟也将进一步提升发光材料的需求。

根据DSCC预测显示，2022年OLED发光材料全球市场规模将达22.9 亿美元，2019-2022 年复合增长率为 22%。按照应用领域划分，以手机和 电视领域市场空间最大，分别为 11.6 亿和 10.3 亿美元。

根据 DSCC 数据显示，2017 年发光材料全球规模 8.59 亿美元， AMOLED 出货面积约为 500 万平方米，从而得出 2017 年发光材料平均价 格为 172 美元/m2。

我们基于如下假设对发光材料的市场规模进行测算：

1）2018 年材料价格不变，其他年份材料价格每年下调 10%；

2）预估产能全部折合成 6代线产能，n+1年产能为满产的 30%，n+2 年为 60%，n+3 年为 90%。

基于 2018-2022 年中国 AMOLED 面板产能和材料价格，我们测算到 2022 年 OLED 发光材料国内企业产值规模将达到 66 亿元人民币， 2019-2022 年复合增长率达 47%。（注：如果国内面板产线良率提升加速， 则面板企业对材料的需求量有望超过上述预期）

2 OLED 发光材料国产替代伊始，四类形态国内企业各展所长

2.1 OLED 中间体/粗单体已经实现国产化，发光材料仍被国外企业所垄断

OLED 发光材料是由化学原材料依次合成为中间体、粗单体，再经升 华提纯得到。

目前，化学原材料国内产能充足，市场竞争激烈，国内企业议价能力 较弱，毛利率仅有 10%-20%；中国是全球 OLED 中间体/粗单体主要生产 国，目前市场格局已初步形成，行业维持较高的盈利水平，毛利率达 30%-40%；而发光材料具有很高的技术壁垒，国产化能力较弱，目前由国 外企业垄断，毛利率高达80%。

国内企业主要从事 OLED 中间体/粗单体生产。发光材料的专利基本 被美、日、韩、德等国家企业所掌握，在成本压力下，这些企业一般会把 部分 OLED 中间体/粗单体的生产外包出去。中国是全球 OLED 中间体/ 粗单体的主要生产国，知名企业如万润股份、濮阳惠成等上市公司已进入 全球 OLED 材料供应链。目前行业已经实现国产化，竞争格局也初步形 成，同时盈利水平维持在中高位。

OLED 发光材料主要分为小分子材料与高分子材料两大类。小分子材 料是目前主流的量产方案，主要包括发光层材料和通用层材料。发光层材 料分为主体材料（红光主体、绿光主体、蓝光主体）和掺杂材料（红光掺 杂、绿光掺杂、蓝光掺杂）；通用层材料分为空穴注入层、空穴传输层、 电子注入层与电子传输层。而高分子材料采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺， 但因寿命和喷墨打印工艺尚未成熟，迟迟未实现产业化应用。

现阶段而言，全球 OLED 发光材料的供应权基本掌握在海外厂商手 中，国内能实现高质量、大规模量产的厂商几乎没有。红绿磷光材料被 UDC 垄断，蓝光材料的主要供应商为出光兴产、默克等，此外，陶氏化 学、日本东丽、德山金属、LG 化学、三星 SDI、保土谷化学等国外优秀 企业均在发光材料不同类别中占据一定的市场份额。

2.2 OLED 发光材料国产替代伊始，四类形态国内企业各展所长

在 OLED 材料系列报告一中，我们提到未来 2-3 年以京东方、维信 诺为代表的国内面板厂商良品率有望爬升至接近全球龙头三星的水准，同时国内面板厂商逐步加大产能布局，建设多条AMOLED生产线，未来 2~3 年将陆续投产，届时可形成约 46 万片/月 6 代 AMOLED 面板产能；另一 方面中间体/粗单体环节也已涌现出万润股份、濮阳惠成等上市公司。随 着国内 OLED 产业链日益成熟，发光材料的国产化进程逐步开启。

国内多家企业依赖其资源优势或技术积累纷纷切入发光材料领域，形 成多种企业形态，我们将其划分为以下四种类型：中间体/粗单体企业向 下游延伸、面板企业向上游延伸、海外领军企业团队归国创业、科研院所 研究成果产业化。

1）中间体/粗单体企业向下游延伸

随着国内 OLED 产业链日趋成熟，国内较为成熟的中间体/粗单体企 业利用其在技术积累及工艺优势纷纷向下游布局技术壁垒更高的发光材 料，以期扩大其竞争优势。如吉林奥来德、广东阿格蕾雅在原有的公司体 系内进行研产；万润股份成立子公司三月光电专门研产OLED 发光材料。

2）面板企业向上游延伸

在中美贸易战、日韩贸易战爆发的背景下，核心原材料的供应也为国 内面板厂商敲响了警钟。因此，国内领先的 OLED 面板厂商采取扶植本土 材料企业的方法来降低关键供应“卡脖子”的风险。如从维信诺分离出来 的鼎材科技专注研产新一代 OLED 发光材料，华星光电也成立子公司华睿 光电来开发 OLED 发光材料。

3）海外领军企业团队归国创业

随着 OLED 显示时代逐渐到来，一些具有相关专业背景的海归团队纷 纷选择回国创业，将其自身对 OLED 发光材料技术和专利的独到理解运用 到自主专利材料开发过程中，致力于国内 OLED 发光材料的发展，如夏禾 科技、冠能光电。

4）科研院所研究成果产业化

近些年来，我国科研院所研究实力稳步提升，研究成果频出，一些科 研院所也越来越重视科研成果的产业化发展。因此也不乏一些科研院所孵 化企业，如卢米蓝、海谱润斯。

3 技术、专利、迭代特性、客户黏性四大要素构筑行业壁垒

3.1 OLED 发光材料的设计与合成具有极高的技术壁垒

从发展历程来看，OLED 发光材料主要分为三代：第一代为荧光材料， 第二代为磷光材料，第三代为 TADF 材料（目前尚在研发），第一代荧光 材料的极限效率是 25%，第二代磷光材料从单重态转换到三重态，效率接 近 100%；目前蓝光主要使用第一代荧光材料，红光、绿光使用第二代磷 光材料。其中荧光和磷光材料已经商业化，TADF 则被认为是下一代发光 材料。

下面的段落将详细阐述 OLED 各层发光材料的技术细节，读者可以 选择性阅读。

1）掺杂材料是 OLED 自发光最核心的材料，技术壁垒最高。

绿光掺杂材料相对较容易合成，但是从显色指标来看，绿光最重要； 基于荧光和磷光的绿色 OLED 效率和寿命是三基色中最好的，同时也早 已达到产业化的要求，常见的绿光掺杂材料主要有 Ir(BPPya)3、Ir(ppy)3。

红光掺杂材料由于分子结构中含有大共轭芳香基团，溶解性较差，合 成难度较大，常见的红光掺杂材料主要有 PtPEP、Ir(BPPa)3、Ir(piq)3。

蓝光掺杂材料的发射波长最短，能垒最高，与之匹配的金属较少，因 此材料种类较少；此外，由于蓝光材料能隙较宽，妨碍了载流子注入发光 层进而影响器件的整体性能，效率和寿命都不如红绿光材料，常见的蓝光 掺杂材料主要有荧光材料（TPBe、DSA-Ph、TOTP）和磷光材料（FCNIr、 FIrN4、FIrPic）。

2）红绿蓝主体材料各有各的难度，技术壁垒相差不大，仅次于掺杂 材料。

红绿光主体材料要求能量损失要很低，红光三线态和单线态能级要接 近，并且与掺杂材料的单线态能级也要接近，保证较低的能量损失，常见 的主体材料有 CN-PPV（红光）、UGH2（绿光）、PVK（绿光）。

由于蓝光掺杂材料需要较高的能隙和三线态能级，为了把三线态激子 限定在发光层并且避免能量从掺杂材料向主体材料的逆向能量传递，蓝光 主体材料的单线态和三线态能级应该比掺杂材料更高，通常蓝光主体材料 的三线态能级应高于 2.75 eV，常见的主体材料有CBP。

3）空穴材料较电子材料来源广泛，技术难度相对较低。

空穴传输材料有利于空穴的传输，大多是具有大共轭的三芳胺结构， 具有较强的给电子特性，常见的材料主要有 TPD、NPB、TPOTA、MTDBB、 TDAPB、BPAPF 等。

电子传输材料一般采用具有大共轭平面的芳香族化合物，结构中引入 吸电子的氧氮硫杂环等基团，合成相对较难，如Alq3、TPBI、BCP、BPhen、 TAZ 等都具有一定的传输性，但是随着对器件效率和寿命要求的不断提 高，这些传统材料已经很难满足实际需要。

空穴注入材料有助于减小 ITO 与空穴传输层界面间的势垒，有利于 增加界面间的空穴注入，如肽箐铜(CuPc）、星状的多胺、聚苯胺等。在 空穴注入层中进行 p 型掺杂有助于降低空穴注入势垒，还可以通过将空穴 传输材料进行部分氧化、ITO 电极表面的有机功能化和无机物插层等实现 提升空穴的注入能力。

电子注入材料是为了降低从阴极注入电子的势垒，大多为无机金属盐 如 LiO、LiBO、CsCO、KSiO、CHCOONa、CHCOOK、CHCOOLi、NaF、 LiF、CsF 等。在电子传输层中进行 n 型掺杂有助于降低电子注入势垒。

一般情况下，为了提高 OLED 发光效率，会在发光层和传输层之间 蒸镀一层辅助层材料（也叫阻挡层材料）使电子/空穴聚集在发光层。

评价 OLED 器件性能优劣的核心指标主要有三个：驱动电压，发光 效率及寿命；辅助的性能指标主要有发光亮度，色纯度及发光光谱。在不 同的发光亮度下，OLED 器件具有不同的发光效率。因此在同等亮度下， 效率越高，器件性能越好，能耗越低；在同等效率下，所需亮度越低，驱 动电压越小，器件能耗越低；器件能耗越低，器件的使用寿命越长。此外， 发光光谱和色纯度可以定量的显示器件及材料的发光颜色、色彩及饱和度 等，从而反应出器件显示效果的好坏；而色温及显色指数主要是对 OLED 照明的量化标准。

3.2 国外企业已经建立了垄断性的专利网

目前 OLED 发光材料专利基本被国外厂商垄断，主要集中在韩国、 日本、美国、德国等国家的企业。以 UDC、出光兴产、默克、斗山、德 山、 LG 为代表的企业结合自身优势分别对不同材料实行专利封锁和保护， 建立了强大的专利网。以 UDC 为例，目前 UDC 拥有全球超过 5000 项已 发行及申请中的专业许可及独家授权专利。UDC 拥有磷光 OLED 领域的 绝大部分专利，并且拥有十分广泛的专利库，专利涵盖发光材料、封装、 柔性 OLED、印刷工艺等多个方面，特别是在绿光和红光掺杂材料方面 UDC 拥有非常强的专利垄断能力。

近来 OLED 部分核心专利已经或即将到期，这在一定程度上降低了 行业进入的门槛，为国内材料企业切入供应链带来了更好的机遇。

同时，国内 OLED 发光材料领域自主研发能力也在不断提高，专利 数量呈现逐年增长的良好态势。目前中国已成为相关领域专利申请量最多 的国家，这也反映出我国在 OLED 领域已具备一定的国际竞争力。此外， 国内发光材料企业的授权专利也在逐渐增加，国内企业在 OLED 发光材 料领域的竞争力逐步得到加强。

3.3 OLED 发光材料更新速度快，迭代时间短

一般来说， OLED 发光材料的迭代时间仅为 2-3 年，原因在于下游面 板性能更新速度快，材料企业必须保持高强度的研发投入以匹配下游需求 。 三星 Galaxy S 系列手机从 2010 年开始采用 OLED 屏幕，在十年间像素图 形改变了四次，屏幕从直面屏到曲面屏在逐步过渡到全曲面屏，分辨率也 不断的提升。手机屏幕快速的更新换代对 OLED 发光材料的迭代提出了 更高的要求，从而使材料企业必须保持持续不断的创新研发 。

3.4 下游面板企业认证周期长，客户黏性强

OLED 发光材料整个认证周期要经过样品、小试、中试、小批量供货、 批量供货等阶段，新的材料从验证到进入产线，大约要 1 年的时间，真正 到大批量供货可能要长达2-3 年。在如此长的认证周期下，发光材料企业 一旦进入面板厂商供应体系，在较长时间内不易被替换，客户黏性强。

发光材料企业通常是针对某一材料体系与面板厂商配合进行开发，只 有当开发的材料与面板厂商其他材料搭配起来使用时，器件性能表现优于 原有方案，才有可能进入面板厂商下一代的材料供应体系。为了更好地匹配客户需求，发光材料企业在开发某一种材料体系时，通常会通过在寿命、 效率、驱动电压等性能指标上进行微调，一次性开发出十几只材料，而客 户验证后可能仅有一只材料在与其他材料搭配使用时符合要求。考虑到每 一只材料的开发都需要面对的高技术专利壁垒，国产替代的难度之大也可 想而知。因此只要进入到面板厂商材料供应体系中，实现批量供货，就能 够构筑较高的客户壁垒。

3.5国际巨头UDC的垄断地位源自其在技术和专利两方面的极强竞争优势

1）技术优势

UDC 在 OLED 材料领域处于“霸主”地位，尤其是在磷光发光材料 方面。近年来公司整体毛利率基本保持在 80%以上，客户涵盖 OLED 面 板和照明领域的诸多全球知名企业。OLED 面板客户主要有三星、LG、 友达光电、京东方、天马微电子、群创光电、和辉光电、维信诺等，OLED 固态照明领域客户主要有柯尼卡美能达、钟渊化学（Kaneka）等。

UDC 研发投入持续增加，研发人员占员工总数的三分之二，其中博 士占比超过 50%。UDC 拥有全球最大的磷光 OLED 发光材料研发团队， 每年的研发费用超过 3 亿元，截止到 2019 年 6 月拥有 303 名员工，这些员工中 196 名为研发人员，有 113 名为博士。

2）专利优势

UDC 除了自身不断进行 OLED 专利技术研发布局外，还持续收购多 家企业的相关专利，截至 2019 年 2 月 10 日，UDC 在全球范围内已发布和 待批的专利已经超过 5000 项。2011 年 UDC 支付 44 万美元购买了摩托罗 拉的 74 项专利（截至 2018 年已在美国到期）；2012 年 UDC 花费近 1.1 亿美元向 Fujifilm 公司购买超过 1200 项 OLED 相关专利；2016 年，UDC 的爱尔兰子公司花费9600万美元购买巴斯夫的500多项OLED相关专利； 同年，UDC 以 3600 万美元收购全球金属有机领域领先公司 Adesis。

综合以上分析，我们认为：UDC 之所以能够取得垄断地位，是因为 其在磷光发光材料方面具有极高的技术壁垒，并且通过持续的研发投入和 采取收购其他企业相关专利等措施构筑了强大的专利网以阻止其他对手 进入，进而与三星、LG 等全球知名面板厂商客户形成了很强的合作黏性。

4 投资策略

国内 OLED 发光材料企业要想突破国外巨头垄断的格局，首先需要 具备一流的产品技术，而面板厂商客户的认可是产品技术的最好证明；同 时，能够向客户批量出货或者与客户共同开发新产品，是发光材料企业不 断提升产品性能、锤炼技术迭代能力的前提。因此我们认为，最优先应该 关注获得面板企业认证并向其批量供货的国内材料企业，而已经具备中间 体/粗单体量产经验或者有面板厂商深厚资源的企业更有优势，例如已经 向京东方批量供应红光辅助层材料的陕西莱特光电。

其次，国内发光材料企业有必要针对性地进行专利布局，以此巩固自 身的核心竞争力；同时在国外专利网的包围下，能够有相关材料专利获得 授权，也是国内企业产品技术能力的重要印证。据公开资料显示，奥来德 授权专利达 114 项、鼎材科技也已有 85 项专利获得授权。

最后，技术的沉淀、产品性能的提升和专利的积累都是建立在专业而 具有丰富经验团队的基础上的，特别是近年来在 UDC、出光兴产有着多 年产业化经验的顶尖人才归国创业，有望加速我国发光材料的国产化进 程，实现相关核心技术的全方位升级。

我们对国内主要的 OLED 发光材料企业进行了比较全面的梳理和评 价，重点推荐关注莱特光电、鼎材科技、夏禾科技三家优秀企业。

4.1 莱特光电：依托中间体技术积淀，率先实现发光材料量产供货

陕西莱特光电材料股份有限公司成立于 2010 年 2 月 21 日，总部位于 西安高新区技术产业开发区，并于 2016 年 1 月 8 日正式在新三板挂牌。 公司专业从事 OLED 材料、液晶材料、高纯电子化学品及专用化学品的 研发、生产及销售，是一家技术力量雄厚、工艺装备完善和检测设备先进 的高新技术企业。公司已获得深创投、国中创投、甘肃高新投、甘肃新材 料产业创业投资基金有限公司等知名机构投资。

2016 年 7 月公司中韩合资子公司“陕西莱特迈思光电材料有限公司” 成立，引进韩国 MS 公司先进的技术及专利，同时引进了在 OLED 新材料 领域深耕数十年的专业人才。

目前，莱特光电已经形成 OLED 材料中间体至发光材料完整供应链的 技术优势；同时，公司除具备中间体/粗单体量产经验及深厚的客户基础 外，也已向京东方批量供应红光辅助层材料，率先获得下游面板厂商认可。

4.2 鼎材科技：掌握自主专利材料并实现量产的显示材料供应商

北京鼎材科技有限公司由清华大学、北京大学、中科院及 OLED 新 型显示领军企业维信诺的原材料业务核心团队成员组建，于 2013 年 9 月 成立于北京，并在固安和合肥分别设有子公司作为生产基地。公司致力于 光电领域新材料产品技术开发和创新，在主营产品 OLED 发光材料及彩色光刻胶材料方面处于业内领先地位。公司已获得深圳清研创投、北京赛 奇科技、华夏幸福、同德磐石、陕西义禧、国投创业、合肥创新投资、德 同资本等知名机构投资。

公司的竞争优势主要体现在以下方面：1）具备深厚的面板厂商资源； 2）针对性的进行自主专利布局：截止到 2020 年 1 月 1 日，鼎材已申请专 利 447 项，国际专利 14 项，已有 85 项专利获得授权，鼎材专利申请数量 以每年近 50%的速度在递增；3）积极布局新一代材料：鼎材科技联合清 华大学有机光电子实验室展开热活化敏化荧光（TASF）技术的研发，技 术壁垒高的蓝光 OLED 器件材料获突破，此外在主体材料、传输层材料、 发光辅助层材料方面也取得一定的进展，并实现量产； 4）与龙头企业 UDC 合作共同推进 OLED 主体材料商业化。

4.3 夏禾科技：海归团队领衔的国内 OLED 发光材料新锐企业

北京夏禾科技有限公司成立于 2017 年 5 月，公司是由美国 OLED 行 业材料专家夏传军博士、清华大学李亚栋院士、清华大学药学院何伟教授 及志同道合的投资人创立的民营新创科技公司。公司旨在研发具有自主知 识产权的新一代 OLED 材料和技术，摆脱 OLED 面板厂商对海外材料的 技术依赖。

公司已获得中锦投资、荷塘创投、兴边富民、凯铭投资、龙洋 实业等机构投资。 公司创始人曾担任 UDC OLED 材料研发负责人，领军技术团队有累 计超过40年以上的OLED材料研发和商业化经验，作为发明人有超过500 项专利和专利公开，对 OLED 新材料的开发和量产以及专利布局有深厚 的功底。公司研发团队主要由来自清华、北大、中国科大、浙大、北理工、 南开等高校的科学家组成，硕博人才占比 80%以上。公司凭借技术团队对 OLED 发光材料的独到理解以及多年研发和产业化经验，针对性地开发 OLED 发光材料，有望加速我国发光材料的国产化进程。

（报告来源：基业长青）

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