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显示产业关键材料期待技术突破

发布时间:2022-09-19 13:15:40  |  来源:中国电子报  |  作者:  |  责任编辑:孙新


北京鼎材科技科技有限公司OLED事业部总经理/OLED研发中心主任刘嵩


OLED材料是OLED面板最核心的组成部分,同时也是OLED产业链中技术壁垒最高的领域之一。因技术的领先性和专利限制,我国OLED有机发光材料产业与国外先进水平相比仍有差距离。彩色光刻胶则是LCD用彩色滤光片的主要原材料之一,在我国LCD产能快速增长的背景下,彩色光刻胶的市场表现却迟迟无法跟上产业发展步伐。如今,这两种显示产业链上关键材料均期待技术突破。


关键材料规模化从技术突破开始


如今,在国家稳链、固链、强链的政策指引下,我国的显示产业链逐渐完善,包括偏光片、玻璃基板、靶材、湿化学品、特气、液晶等在内的十大类材料的供应能力越来越强。


然而,受知识产权限制、上游原材料开发滞后等因素的影响,我国部分显示关键材料仍然有待进一步发展。例如AMOLED所用光刻胶、有机发光材料、金属掩膜版等关键材料亟须提升供给能力。


造成我国部分显示关键材料产业发展受限的主要原因有以下几点:其一,国内相关材料的研发起步晚,并且企业规模普遍偏小,研发投入不足、积累不足,难以应对显示面板持续提升的性能要求;其二,新开发的材料必须匹配原有的生产工艺,达到相关材料的协同要求,供应不同面板厂家需要长期的技术验证和持续的产品改进;其三,部分上游材料生产与科研环节整体水平不高,相应配套仍不健全,没有形成完整的新材料开发与支撑体系,因此在产品上市初期并不具备成本优势。


关键原材料若要实现规模化成长,必须从技术突破开始,实现全产业链的上、下游协同开发。作为材料企业,一方面,增加研发投入,通过长期的基础研发和产品迭代,掌握材料开发和使用的技术秘密,形成专利有效积累,进而突破原始技术的知识产权限制,以解决显示面板的实际问题为出发点,开发出性能优、成本低、环境友好的新材料;另一方面,要与面板厂商建立相对紧密的合作模式,两者通过有效互动,完成对新材料的充分测试和快速迭代,并积极加强从上游原材料和设备,到显示材料,再到显示面板的全产业链建设,完善产业结构。


突破瓶颈多款OLED材料实现量产


OLED材料是应用于OLED显示及OLED照明产品的核心材料之一,其性能和品质对显示产品的显示效果、功耗、寿命等至关重要。


随着越来越多AMOLED面板产线在中国相继建成,我国显示面板产品的性能日益提升,对OLED材料的性能指标和技术储备提出了更高要求。为应对显示面板市场的快速发展,鼎材科技于2015年通过市场需求调研、技术方向研判等工作,设立了功能层材料、磷光光主体及辅助发光层材料、TASF技术等多个研发方向,从基础理论研究出发,通过持续迭代实现产品突破,电子传输材料、红光和绿光辅助发光层材料等多款产品实现量产。


在电子传输材料方面,电子和空穴两种载流子的平衡对OLED器件的光电性能和寿命具有重大影响。为满足客户对器件结构所要求的电子传输特性,鼎材科技开发了一系列具有实用前景的电子传输材料,可以搭配客户所选用的空穴传输材料实现更高的效率或更长的寿命。


在辅助发光层材料方面,它对产品性能具有显著而直接的影响,并且是AMOLED显示面板中使用量最大的OLED材料之一,因此对产品的电学特性和热稳定性提出了非常严苛的要求。鼎材科技所开发的红光辅助发光层材料已在性能上超越国际同类产品,特别是通过新型的分子结构设计,具有热稳定性卓越和蒸镀工艺优异等技术优势,先后通过了维信诺多条AMOLED量产线的导入测试,成为国内首个应用于高端柔性AMOLED显示面板且具有完全自主知识产权的材料。


在红光辅助发光层材料成功突破的基础上,鼎材科技又开发了一系列绿光辅助发光层材料。该类材料可以搭配不同的绿光主体材料和染料,在提升OLED器件效率和寿命的同时,还能够解决低灰阶色偏、拖影等显示不良的问题。


在多款自主知识产权材料陆续实现批量生产、销售后,鼎材科技并没有停止研发步伐,通过持续迭代,开发出更多具有不同传输特性和注入特性的辅助发光层材料,形成了较为完备的材料库,能够提供多种材料选择,以应对客户不断提升的技术要求。


此外,鼎材科技在开展现有OLED材料替代产品研发的同时,也在积极布局下一代OLED材料技术。


目前,业界所用的蓝光材料仍然以荧光材料技术为主,受电子自旋翻转禁阻的影响,其效率远低于红、绿光材料,是各大OLED面板厂商急需解决的技术问题之一。一直以来,九州大学提出的热延迟荧光(TADF)技术被认为是有望解决该技术瓶颈的技术路线之一。然而,经过多年研究人们发现,TADF材料效率滚降较大、发光峰不适合AMOLED显示等问题限制其实用化的推进。


目前,鼎材科技正在与清华大学联合开发的热活化敏化荧光(TASFTM)技术,突破了TADF技术的设计瓶颈,解决了TADF材料诸多技术限制,效率滚降较小。半峰宽较窄的深蓝光技术,其发光峰为460nm,在1000cd/m2亮度下外量子效率超过25%,为目前在该光色下的性能最优解。


彩色光刻胶产品较进口产品更有优势


彩色光刻胶是LCD用彩色滤光片的主要原材料之一。不过,在我国LCD产能快速增长的背景下,彩色光刻胶的市场表现却迟迟无法跟上产业发展步伐。为此,鼎材科技、阜阳欣奕华、江苏博砚等企业积极投入到彩色光刻胶事业中。其中,鼎材科技是国内最早从事该领域技术开发的团队,拥有十年的产品开发经验。


遵循以技术产品化应用为目标的开发机制,鼎材科技同下游客户进行协同开发、联合技术攻关,突破若干产品关键技术。经过十年磨砺,鼎材科技最终实现彩色光刻胶产品的量产,工艺宽容度及用量较进口产品更有优势。


2018年4月,鼎材科技的高世代线用高性能彩色光刻胶技术通过了中国电子材料行业协会组织的科技成果(技术)鉴定,专家组一致认为该技术先进,达到了国外同类产品技术水平。2019年彩色光刻胶产品通过量产线导入,稳定量产至今。


除高世代线彩色光刻胶外,鼎材科技还开发了低温固化彩色光刻胶、高分辨率TFT正性光刻胶、光敏性聚酰亚胺光刻胶等系列光刻胶产品。基于长期的技术积累,鼎材科技与上下游合作完成了单体、树脂、光感剂等光刻胶关键上游材料全产业链建设,同步开展光刻胶关键原材料研发,深耕本土市场。


企业进入规模化发展的高速赛道


鼎材科技是一家从事新型电子材料研发、生产、销售的高科技企业,从事平板显示及光电领域新材料产品技术开发和产品技术服务,是国家高新技术企业、北京市专精特新“小巨人”企业,在OLED材料及光刻胶材料两大主营业务上有着重要的行业地位。


鼎材科技起源于2001年在清华化学实验室成立的OLED材料研究组。2013年9月,北京鼎材科技有限公司成立。2014年5月,固安鼎材科技有限公司成立,入驻京南国家科技成果转移转化示范区。2018年3月,合肥鼎材科技有限公司成立,作为鼎材科技的大规模生产基地,于2022年9月9日举办了开工仪式,可年产15吨OLED高纯有机材料和4500吨光刻胶材料。合肥鼎材的成立标志着鼎材科技即将进入规模化发展的高速赛道。


如今,鼎材科技已经搭建了显示材料创新平台,拥有近1200平方米的材料研究实验室、3200平方米的高端显示材料评测洁净实验室,配备了满足OLED材料、光刻胶类电子显示材料性能评价的蒸镀实验设备及全套的光刻工艺设备,可以充分模拟客户的工艺进程进行材料性能指标的评测,满足客户需求。


9年间,鼎材科技从成立之初研发团队不到20人,成长为一支拥有超过200名经验丰富的OLED材料和光刻胶材料开发工程师的团队。公司研发人员占比近40%,其中70%以上的研发人员为硕、博学历及海外归国技术专家,为公司时刻走在产业技术前沿提供了人才保障。


2021年,北京鼎材科技被北京市知识产权局评定为“北京市知识产权运营试点单位”和“北京市知识产权示范单位”。截止到2022年8月,鼎材科技累计申请专利600余件(包含32件国际专利),已授权160件。


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