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有別于市場的觀點:
首先修正一個市場對OLED的普遍誤解,OLED不只是柔性!OLED可以實現:1)輕薄化。去掉“沉重”的LED背光,讓面板輕裝上陣。2)全面屏。從終端廠了解到,18年規劃機型都走向高屏占比的方向。3)透明可開孔。PI材料透明,可支持全屏化的光學指紋識別,將指紋芯片隱藏其后,在顯示全屏應用時沒有指紋區域的阻擋,是真正意義上的全屏。同時,面板(PI膜)可做異形切割/開孔,讓ID的設計進一步多樣化。
1.中小尺寸OLED的三大核心工藝技術:1)LTPS驅動電路。Array段是面板制程的基礎,要把OLED面板做好,首先要具備很強的LTPS工藝能力。AMOLED對TFT驅動技術的要求比LCD要高,本質原因在于AMOLED屬于電流驅動型器件,且要求TFT工作在線性放大狀態,而LCD屬于電壓驅動型器件,TFT只需工作在開關狀態。LTPS具有載流子遷移率高且閾值電壓穩定的優點,是OLED基板TFT驅動的唯一選擇。2)蒸鍍工藝。真空腔體中對蒸發源加熱時間的控制,磁力控制懸浮的FMM也面臨對位精度、重力、熱膨脹變形等問題。3)薄膜封裝工藝。OLED發光材料是親水有機材料,遇水汽和氧會發生不可逆的光氧化反應,水、氧對鋁或鎂銀等電極材料也有很強的侵蝕作用,因此OLED器件封裝對水、氧滲透率有極高的要求。
2.OLED產業鏈現狀。中小尺寸SDC一家獨霸天下,占據全球95%以上產能。SDC在a-Si漲價期陸續關廠,滿滿自信不禁令人后背發涼。SDC 17年全年的OLED屏產能(折合成5.5‘),約為4.6億片,其中柔性OLED屏1.6億片,剛性OLED 3億片左右。三星自身需求約8000萬片左右,剩余的產能分配給蘋果(6000-7000萬片)以及國內HOV。日系廠商最早研究OLED,但因為在LCD優勢太明顯,難以下定決心革自己的命,錯過了發展浪潮。大尺寸需求稍顯不足,LGD獨挑大梁。國內和日臺在OLED形成規模量產至少要在2018年以后。
3. 投資邏輯
上游原材料和設備是產業爆發的瓶頸,彈性大、最具投資價值。我們看好關鍵設備(聯得裝備、智云股份、勁拓股份、精測電子)、核心材料(萬潤股份、濮陽惠成)、外掛式觸控(歐菲光)、驅動IC(中穎電子)的相關投資機會。中長期來看,下游面板廠商(深天馬A、京東方A、黑牛食品)在OLED面板上的產能擴張和業績彈性值得期待。
風險提示:OLED生產工藝良率造成的產業化不及預期,上游核心設備產能緊缺造成的產業進展不及預期。
1、 從跟隨者到引領者,三星憑借OLED顛覆ID設計
在諾基亞隕落后,三星繼承了世界手機銷量第一的角色,但工業設計的領導者無疑是蘋果。長期以來,三星在手機設計領域還一直處于跟隨者的角色。近些年在國產手機物美價廉的頻頻轟炸下,三星手機的銷量節節下滑。經過多年的技術積累和嘗試,三星于2016年發布了新品Galaxy S7/S7 Edge,讓事情開始發生變化,世界上最大的手機廠商現在也成了頂尖ID設計者。新機型備受熱捧,為三星贏來了更多客戶。三星的復蘇態勢良好,三星電子2016年7月7日發布初步數據顯示,2016年第二季度公司營業利潤為8.1萬億韓元(約合人民幣467.6億元),環比增長21.26%,同比增長17.39%。不僅遠超市場平均預期7.38億韓元,還時隔2年突破8萬億韓元。公司股價自1月低位以來已累計增長超過20%。目前市面上大多數廠商都在采用蘋果的設計風格,iPhone的一體式金屬機身成了設計范本,整個智能手機行業都在反復使用這一方案。Galaxy S7/S7 Edge的最大亮點是使用了OLED曲面顯示屏技術,搭配雙曲面玻璃。外觀細薄曲面時尚、內里抗震視角更廣。鑒于此,三星會加大向顯示屏和半導體業務的至少50億美元投資,并著手關閉部分LCD生產線,加速轉進OLED領域。自此開始,搭載OLED屏幕的雙面玻璃手機將會逐漸走向主流,從目前產業鏈調研的情況來看,蘋果新款iPhone也將采用OLED+雙面玻璃的設計風格。
三星S7/S7 Edge 自2016年3月11日銷售首日以來,在智能手機市場取得了超預期銷售表現:
1)開售兩天,在韓國的銷量已突破10萬臺;
2)開售之后的20天時間里,完成了三星手機史上最快的1000 萬出貨量;
3)4 月份 Galaxy S7 和 S7 Edge 的銷量達到 1500 萬部;
4)6月底累計銷量有望突破 2500 萬的大關。
OLED擁有的純黑、色彩還原度高、響應速度快、廣視角、柔性等優點使S7/S7 Edge廣受手機業界認可。目前,三星占據6代線(及以下)90%的產能,主要供給自己的高端品牌Galaxy,同時為了帶動OLED整體產業鏈(尤其是下游)的發展,三星亦選擇性地將部分產能對外輸出,魅族、VIVO、OPPO、金立等中國廠商都已發布配備三星OLED屏幕的手機。
UBI公司發布的2016年第一季度市場報告顯示,一季度全球整體OLED市場達到了9130 萬片,其中三星顯示約為8670萬片面板,占整體OLED市場95%。來自Digitimes的報告顯示,到2019年,三星將把AMOLED顯示屏出貨量提升到5.6億片,這和2015年出貨量相比,增幅高達114%。
2 需求大幅拉動,引爆OLED產業鏈
2.1 美股OLED龍頭公司年初至今股價屢創新高
美股OLED龍頭公司Universal Display Corporation(OLED)、應用材料公司(AMAT)、Coherent(COHR)等開年至今業績屢超預期,帶來股價一波又一波新高(較去年股價已翻倍)。
5月5日,UDC發布季報,公司2017Q1營收增長87%,達5560萬美元,其中來自于材料的營收達到4660萬美元,大幅增長92%。當日股價暴漲 23.87%。
2月15日,AMAT發布財年一季報,公司實現總訂單額42.4億美元,較上年同期增長86%,凈銷售額達32.8億美元,較上年同期攀升45%。展望2017財年第二季度,應用材料公司預計凈銷售額為34.5億至36.0億美元,其中位數相當于凈銷售額同比增長約44%。
5月10日,Coherent發布季報,2017Q1利潤增長134.8%,達4180萬美元,當日股價大漲14.07%。
從OLED上游材料、設備公司的業績情況可以看出,行業下游需求的帶動效應十分明顯,未來幾年是OLED應用爆發其,龍頭公司將有望保持高速增長。
2.2 蘋果豪擲90億美金,鎖定三星OLED兩年產能
盡管未經官方正式確認,但蘋果和三星(SDC)簽訂OLED面板供貨合同的消息已板上釘釘。首先,全球中小尺寸柔性OLED大批量供應,只有三星能提供產能。蘋果想提供搭載OLED屏幕的手機,也只能尋找三星。經過我們的調研統計,三星SDC 2017年的柔性OLED產能大概在1.6億片(折合成5.5寸屏),其中SEC自己使用8800萬片,給蘋果的量約在6500萬片,剩余的1000萬片左右由HOV瓜分。華為由于和三星在全球手機市場拼刺刀,很難拿到SDC的OLED屏,正所謂“敵人的敵人是朋友”,在條件允許的情況下,三星很愿意給OPPO、vivo供應OLED面板,讓OV在國內市場的高端機型競爭中打擊華為。被三星卡脖子的蘋果,也在全力培養二供,但因為SDC的領先優勢太明顯,其它廠商短期內無法跟上。豪擲現金鎖定產能,對蘋果也是無奈之舉。
盡管在“后喬布斯”時代飽受詬病,但回顧歷史,蘋果不僅僅局限于技術的發明者這一角色,而且常常能在最適合的時間推出整合了某項已有技術的最好體驗的產品。智能手機、PAD都是在蘋果發布5-10年前就已有的產物,但此前大都無人問津;在蘋果推出Apple Watch前,市面上智能手表也已品類繁多,但大多數產品僅僅扮演了培育市場的角色。蘋果能夠把握技術走向和消費者心理,在最佳時間推出對應產品,且總能收獲滿滿贊譽。近幾年電子行業發展基本是以蘋果為馬首是瞻,蘋果的巨大影響力、高品質帶動起了整個產業鏈的跟隨發展。蘋果和三星簽訂OLED面板供貨合約,已經預示著OLED中小屏幕的大規模應用已經處于黎明破曉前。
2.3 鴻海收購夏普,瞄準智能終端的OLED需求
夏普在2016年2月25日的臨時股東大會上決定接受世界最大EMS(電子產品代工服務)企業鴻海精密工業提出的收購方案。鴻海將向夏普出資3888億日元(約合人民幣225億元),獲得后者約66%的股份。除了最重要的液晶面板業務之外,鴻海集團還將同時獲得夏普的家電業務,而夏普未來將作為鴻海的子公司,保持獨立運營的地位。
郭臺銘千方百計要拿下夏普,目的有多個(蘋果、高溢價的品牌經營、與三星電子競爭等),但最主要的目的就是獲得蘋果公司更多訂單。目前蘋果代工訂單貢獻了鴻海一半的收入,由于全球智能手機市場放緩,鴻海更需要確保來自蘋果的高凈值訂單。iPhone改換OLED面板,鴻海集團必定不甘心失去蘋果這一優質客戶,加大在OLED技術上布局將勢在必行。數據顯示,2016年一月份,鴻海的收入已經下滑了15%。此外,雖然富士康接到了iPhone的大半組裝訂單,但從組裝業務中獲得的利潤卻非常低。富士康希望通過收購夏普,來提供iPhone零部件中價格最高的顯示屏業務,夏普的技術積累和較高的品牌溢價將給富士康帶來更豐厚的利潤。
夏普在高畫質液晶面板的低溫多晶硅(LTPS)技術具備領先優勢。LTPS背板是通過對傳統LCD的非晶硅(a-Si)TFT背板增加激光處理制程來制造的,a-Si結構玻璃基板吸收準分子激光的能量后,會轉變成為電子移動率比a-Si快200-300倍的多晶硅結構, LTPS可以把驅動IC線路直接制作于面板上,元件數量能減少40%,連接部分能減少95%。這大大減少了故障率,耐用性得到極大改善。同時,和傳統LCD驅動技術a-Si(非晶硅)相比,LTPS技術的穩定性和電流驅動能力(電子遷移率)都更強,使用幾何尺寸較小的電晶體也可提供足夠的充電能力,并且提高了面板開口率,因此光穿透的有效面積變大,能耗更低、色彩更艷麗、畫質更好。蘋果智能手機使用了LTPS電路驅動,而屏幕正是來自夏普公司(4.5代線、6代線)。據悉,目前全球87%的LTPS面板產能掌握在夏普、JDI和LGD手上。鴻海將投資 3,000億日圓于夏普AMOLED及LCD面板技術發展。目前夏普在AMOLED領域有研發產品,但還尚未量產。在鴻海資金的大力支持下,夏普將以生產中小尺寸AMOLED為主,計劃2018年初開始量產,2019年以5.5寸屏計,月產能將達1,000萬片。從蘋果以往的供應商策略以及其和三星之間存在的復雜競合關系來看,如果富士康未來具備了量產能力,蘋果還將給予其不小的供應份額。同時,夏普是IGZO技術工藝的創始者,IGZO背板的特性使其能更好地用于大尺寸的OLED面板制造,未來將會與LTPS(主要是中小尺寸)在OLED背板上共同引領產業發展。
3 為未來而生,OLED引領終端ID大幅創新
OLED最早由美籍華裔教授鄧青云先生在實驗室中發現。其原理是使電流穿過特殊的有機發光材料,在電場的作用下,激發有機材料使其發光。是一種將電能轉換為光能的過程。
OLED的基本結構是將層狀的有機材料夾于以銦錫氧化物(ITO)為陽極(Anode)和以金屬電極為陰極(Cathode)的兩層電極之間。有機材料主要由發光層(Emission Layer,EL)和公用層(Common Layers)兩部分組成。發光層由紅光、綠光、藍光(RGB)三種顏色發光材料或白光(W)發光材料組成。目前采用的多層器件結構中,公用層可細分為:空穴注入層(Hole Injection Layer,HIL)、空穴傳輸層(Hole Transport Layer,HTL)、電子注入層(Electron Injection Layer,EIL)以及電子傳輸層(Electron Transport Layer,ETL)。HTL負責調節空穴的注入速度和注入量,ETL負責調節電子的注入速度和注入量。HIL和EIL是緩沖層,以增加空穴、電子的注入量。電子和空穴在有機發光層結合,并將能量傳遞給有機發光物質使其發光。
OLED驅動方式分為被動式(PMOLED)以及主動式(AMOLED)兩種。其中PMOLED結構簡單,每個像素由獨立的陰極與陽極控制,不需要額外的驅動電路,但過多的控制線路制約了其在大畫面高解析中的應用;AMOLED陰極為整面電極,通過驅動電路驅動陽極發光,大幅度減少了控制線路的數量,使其擁有低耗電,高解析,快響應等特色,AMOLED也因此逐漸成為OLED顯示器的主流。目前我們常說的OLED,均為AMOLED。
AMOLED可分為硬屏和軟屏,硬屏的基板材料是玻璃,封裝材料也是玻璃,可與LCD共用;軟屏的基板材料是薄膜(PI、PET、COP等),封裝材料也是薄膜,如果采用透明膜材、透明有機填充材料,可將柔性屏做成透明、可彎折的屏幕。
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前幾年OLED的發展受制于成本高、良品率低。但去年以來IHS調研結果顯示的成本降低及巨頭蘋果的示范將突破行業瓶頸,帶來下游市場增量爆發。IHS測算2016年的AMOLED出貨量將達3.95億片,較2015年上升40%。收入將提高25%達到150億美元。OLED下游應用廣闊,我們認為近期內主要集中于手機、平板及電視,中遠期可廣泛應用于VR、智能穿戴、車載系統、醫療領域等,迎來萬億市場空間。
3.1 輕薄化——材料自發光,讓LED背光成為歷史
傳統LCD面板生產過程中,在cell制程兩片偏光片貼合后灌入液晶材料,module制程中需要加上LED的背光,才能使得LCD面板最終得以發光顯示。BLU的增加,帶來了LCD整體模組的厚度大大增加(mm級別)。而相比之下,OLED是材料自發光,不需要LED背光,即省去了LED光源、導光板、增光片、擴散片、偏光片(少1片)、彩色濾光片(僅白光OLED需要),使得OLED模組厚度大大減小(0.1mm以下),重量也更輕。在手機輕薄化的發展趨勢下,OLED面板無疑是更好的選擇。
對于LCD而言,解鎖后屏幕LED背光總是處于發光狀態,因此在顯示黑暗、夜空等場景時不僅很耗電,而且漏光明顯。由于自發光特性,OLED可實現純黑效果,對比度更佳,且更省電。同時OLED視角廣且、色域廣、刷新頻率高、響應快,能很好地支持可穿戴設備的顯示需求。
3.2 全面屏——高屏占比手機,用戶買單意愿強烈
自三星推出S8以后,其超大AA(Active Area)區域和18:9的屏幕比例(全面屏)深受消費者喜愛,不僅帶動了S8的熱銷,也在手機ID設計上將這一“全面屏”的概念成功推廣,繼OLED以后再一次在顯示行業引領潮流。全面屏有兩層含義:1)手機邊框的極窄化,使得BM區(黑邊框)在肉眼不可見;2)顯示區域向上、下分別延生,使得顯示區域進一步接近手機蓋板,提升AA區域面積。柔性OLED可以做成曲面顯示屏,讓邊框從視覺上“消失”。無邊框化的高屏占比ID設計,是十分吸引用戶的眼球的,用戶的買單意愿很強。我們在終端廠調研了解到,規劃18年推出的機型,全都走向高屏占比的方向。
屏幕邊緣黑邊框學名叫做“BM區”,主要用來放防止屏幕漏光;其次,屏幕液晶儲存在兩塊玻璃基板中間,通過涂裝封框膠防止泄露;再次,屏幕觸控層中會內置獨立的電容層增加觸控準確性,屏幕像素也需要電路控制,這些布線會圍繞邊框展開,沒有邊框也就無法布線,這些現實性的問題直接決定了現階段手機屏幕無法做到無邊框。
目前大部分手機仍然是LCD屏,尤其是LTPS的屏在做全面屏其供應鏈配套需要更多時間。1)大部分LTPS為高端機,采用incell觸控,由TDDI芯片驅動,在做到全面屏超窄邊框時TDDI對于窄邊框屏幕邊緣識別較差,需要回歸到傳統的Display driver+Touch兩顆獨立芯片;2)現在的LTPS屏為保證分辨率和超薄,驅動芯片采用COG封裝,但是其封裝邊框較大,應用全面屏時需要改成COF封裝,利用FPC的疊繞來減少邊框寬度,而目前COF產能集中在中大尺寸屏幕,需要模組廠重新投資中小尺寸的COF bonding;3)傳統的背光LED模組需要一定出光空間,超窄邊框需要設計超窄背光模組,需要導光板從pattern的設計,結構和膜材選擇上面都要改進;4)由于邊框做超窄以后,背光和整機引線都需要重新設計,傳統的面板切割方式也需要改進,在面板下角進行異形切割,方便布線。
OLED技術的引入,將使如上問題變得簡單很多,OLED屏本身很少用TDDI作驅動,另外柔性OLED其COP(chip on pi)的封裝本身就類似于COF。OLED也沒有背光,同時做異形切割難度小很多。
3.3 透明可開孔——給指紋識別和ID設計帶來更多可能
柔性OLED在PI膜(透明聚酰亞胺)上進行LTPS電路蝕刻,而PI膜不僅柔性可彎曲,且相較LCD具備一定的透光度,如果采用光學指紋識別方案,可以將CMOS sensor放置在OLED面板底下隱藏起來,在解鎖手機時開啟,而在觀看電影等全屏應用時,用戶完全不會意識到有指紋識別的存在。匯頂在2017年MWC上發布光學指紋識別方案,該方案基于三星S7和vivo Xplay6手機,在蓋板的特定區域可以實現光學指紋識別解鎖。匯頂的光學指紋識別方案研發進展在業界領先,FPC、新思都還未達到發布階段。蘋果今年的iPhone8無疑是全屏化趨勢,但是否推出光學指紋目前還有待驗證。
此外,由于OLED沒有背光,PI膜可做任意形狀的切割和開孔,在全屏化手機上,給ID設計帶來了無限可能。如下愛范兒的iPhone8猜想圖,在手機屏幕上方,有聽筒和攝像頭的地方進行靈活開孔,而左右兩側的區域仍可以用于顯示,進一步擴大手機的屏占比。而這樣的改進,在LCD面板時代是不可想象的。
3.4 OLED三大核心工藝技術
LTPS-TFT AMOLED的制作工藝囊括了顯示面板行業的諸多尖端技術,類似LCD,其主要分為背板段(Array段),前板段(Cell段)以及模組段(Module段)三道工藝。
背板段工藝通過成膜,曝光,蝕刻疊加不同圖形不同材質的膜層以形成LTPS(低溫多晶硅)驅動電路,其為發光器件提供點亮信號以及穩定的電源輸入。其技術難點在于微米級的工藝精細度以及對于電性指標的極高均一度要求。
1)鍍膜工藝是使用鍍膜設備,用物理(PVD)或化學(CVD)的方式將所需材質沉積到玻璃基板上(如圖中步驟2);
2)曝光工藝是采用光學照射的方式,將光罩上的圖案通過光阻轉印到鍍膜后的基板上(圖中步驟3、4、5);
3)蝕刻工藝是使用化學或者物理的方式,將基板上未被光阻覆蓋的下方膜蝕刻掉,最后將覆蓋膜上的光阻洗掉,留下具有所需圖形的膜層
模組工藝將封裝完畢的面板切割成實際產品大小,之后再進行偏光片貼附、控制線路與芯片貼合等各項工藝,并進行老化測試以及產品包裝,最終呈現為客戶手中的產品。
1)切割:封裝好的AMOLED基板切割為面板(pannel)( 圖中步驟1);
2)面板測試:進行面板點亮檢查(圖中步驟2);
3)偏貼:將AMOLED面板貼附上偏光板(圖中步驟3);
4)COG+FOG:將驅動IC和柔性印刷線路板(FPC)與AMOLED面板的鏈接(圖中步驟4);
5)TP貼合:將AMOLED面板與含觸控感應器的強化蓋板玻璃(cover Lens)貼合(圖中步驟5);
6)模組測試:模組的老化測試與點亮檢查(圖中步驟6)。
3.4.1 LTPS驅動電路
在面板制作工藝中,Array段是基礎,因此要把OLED面板做好,首先必須要有很強的LTPS工藝能力。AMOLED對TFT驅動技術的要求比LCD要高,本質原因在于AMOLED屬于電流驅動型器件,且要求TFT工作在線性放大狀態,而LCD屬于電壓驅動型器件,TFT只需工作在開關狀態。因此,在LCD行業應用最為廣泛的a-Si(非晶硅)TFT技術,雖然有均勻性好、工藝簡單、技術成熟、成本較低的優點,但由于其載流子遷移率低,驅動OLED能力不足,且有閾值電壓漂移的問題,用于OLED存在器件性能穩定性差的致命缺點,不適用于AMOLED;p-Si(多晶硅)TFT具有載流子遷移率高且閾值電壓穩定的優點,目前OLED的驅動電路(背板/基板)基本全部采用p-Si;IGZO是MOTFT(金屬氧化物TFT)中的一種,其TFT特性介于a-Si和p-Si之間,IGZO電子遷移率雖比p-Si低,但無需雷射退火制程,適合用于大尺寸的OLED背板。
p-Si材料的制備方法很多,其中主要包括低壓化學氣相沉積(LP-CVD)、小晶粒p-Si激光退火、區熔再結晶方法即微區熔煉、低壓分子束磊晶(LP-MBD),a-Si準分子激光退火(ELA)及固相晶化法(SPC)等方法。由于p-Si材料的晶粒尺寸與薄膜的制備溫度有關,而晶粒尺寸的大小又直接影響到p-Si薄膜的載流子遷移率。因此,上述方法中大部分屬于高溫生成制程。隨著溫度的升高,薄膜的晶粒尺寸通常會增大,晶粒與晶粒之間的缺陷會減少,載流子遷移率會大幅度提高。但是高溫生成要求襯底使用石英或其它耐高溫玻璃,這使其制造成本增加,不利于p-Si材料的量產。因此降低p-Si材料的生成溫度是p-Si TFT發展過程中的一個關鍵問題。
LTPS(Low Temperature Poly-silicon,低溫多晶硅)是對電漿增強化學氣相沉積(PECVD)方法制作的a-Si材料進行準分子雷射退火(Excimer Laser Annealing,ELA)形成p-Si材料薄膜。ELA制備p-Si材料的溫度通常低于450℃,用普通TFT玻璃即可。這種方法獲得的p-Si材料的特性完全滿足像素用TFT開關器件及周邊驅動用TFT器件性能的要求。作為全球第一大激光設備生產商,Coherent因其全球領先的ELA設備(目前大部分OLED產線的ELA設備都來自Coherent),充分受益目前OLED行業的爆發,股價年初至今不斷新高。
3.4.2 蒸鍍工藝及印刷顯示工藝
有機成膜技術是OLED特有的核心技術,由于OLED器件中有機薄膜的厚度非常薄,一般相當于頭發直徑的百分之一左右,電子注入層的厚度甚至不到20埃(1埃=0.1nm),而且子像素薄膜極其精細,長寬約十微米,因此要非常均勻地制作多層如此薄且不能有針孔的精細有機薄膜,是行業面臨的共性技術難題之一。有機成膜技術可分為真空蒸鍍、激光轉印和濕法制備(印刷)三類,其中真空蒸鍍是在真空環境下將有機材料放在坩鍋中加熱使之蒸發并穿過FMM(Fine-Metal-MASK,精細金屬掩膜板),到達玻璃基板上沉積成膜的技術,是目前最為成熟的技術。目前量產的中小尺寸AMOLED產品基本上都采用真空蒸鍍技術。FMM通過磁力控制,懸浮在蒸鍍源和玻璃基板之間,要求與玻璃基板的對位精度高,MASK還存在因重力及熱膨脹容易變形、材料利用率低等問題。因此MASK的制作工藝要求很嚴格。同時,對蒸鍍源的加熱時間控制也決定蒸鍍的效果。
激光轉印技術則是為了解決FMM技術所存在的不足而發展起來的,但目前還存在熱損傷、工藝穩定性和產率等主要問題,尚未量產使用,其中LITI(Laser Induced Thermal Image)技術為SMD所擁有、LIPS(Laser Induced Pattern wise Sublimation)技術為索尼所擁有,RIST(Radiation-induced sublimation transfer)技術為柯達所擁有,這些技術在原理上非常相似,都是預先將有機材料通過真空蒸鍍、旋涂或絲網涂敷等方式沉積在一種稱之為供體的薄膜上,然后將供體薄膜覆蓋在玻璃基板(稱之為受體)上并用激光束對供體的成像模板進行照射,結果供體上被激光照射部分的有機材料就被轉印到玻璃基板上,最后將使用過的供體剝離,這樣在玻璃基板上就得到了高分辨率的有機材料條紋。三者的不同之處在于所使用的供體材料不同及供體與受體是否緊密接觸。
目前引領OLED產業鏈的韓國廠商采用蒸鍍法進行發光層材料升華生產面板,蒸鍍法原材料的利用率(目前的蒸鍍方式對材料的利用率較低,大約20%不到。單體粗品升華后的轉化率只有1/3左右,而在進行蒸鍍時轉化率也僅在1/5左右,大量的材料升華后都沒法利用起來,造成了原材料的極大浪費)以及大尺寸上的一致性問題,使得其一直難以在大尺寸屏上突破,三星在近期的發聲(暫不進入大尺寸OLED領域)也體現出其對蒸鍍法生產大尺寸OLED屏的謹慎。而噴墨印刷顯示(inkjet printing)生產技術與OLED傳統的蒸鍍法不同,盡管目前還不成熟,但其具備的優良特性(降低因粒子污染造成的面板缺陷,高材料利用率》90%,無需金屬掩膜板),很適合用于大尺寸OLED的面板生產。若印刷技術得以發展成熟,將使得其大幅降低OLED面板成本并超過LCD。
TCL高調宣布組建聚華公司布局印刷顯示技術,聚華引入由中國、美國科學院雙料院士任詠華帶隊的世界一流團隊,包含3名千人計劃人才、10多名省市地方突出人才,并聚集了一批產業鏈上下游企業和高校作為戰略合作伙伴。廣東聚華最早由TCL集團旗下華星光電全資設立,后深天馬以3400萬元受讓廣東聚華34%股權。同時,聚華引入華南理工大學等作為股東方,將中電熊貓、清華大學、中國科學院相關科研院所、中山大學、華南師范大學等作為重要戰略方引入。日前,聚華公司又宣布與美國杜邦、日本住友化學、日產化學及美國柯狄等世界頂尖企業簽訂戰略合作協議。上游配套廠商全力支持聚華在印刷OLED技術開發中的材料以及工藝需求,并為聚華量身定制相關研發設備。
我國在十三五國家重點研發計劃中已經把發展印刷OLED技術作為重點支持項目之一,草擬中的國家新材料重大工程中也已將印刷OLED技術列入。中國如果能在印刷顯示技術方面前搶占先機,就能打破韓國廠商基于蒸鍍工藝在大尺寸OLED領域建立起來的壟斷地位,逐漸打造自身競爭壁壘帶動國內面板產業升級。
不論采用蒸鍍工藝還是印刷顯示工藝,都離不開OLED彩色化技術。其主要有RGB-SBS(RGB像素并置法,Side-By-Side)、W+CF(彩色濾光片法,也叫“白光+濾色膜”法)及CCM(color conversion method,色轉換法)三種。其中RGB-SBS是采用紅綠藍三基色有機發光材料并置于基板上,RGB像素獨立發光,這種方法是目前最成熟且量產應用最多的技術,發光效率高,但由于三色發光效率及壽命不同(藍光為短板)而存在色彩可能失真的問題;W+CF技術沿用了LCD全彩化的原理,利用了發白光的OLED發光,再使用彩色濾光片濾出三基色,但由于彩色濾光片對光的衰減,開發高效率且穩定的白光OLED是先決條件;CCM技術將發藍光的OLED通過改變顏色的介質(CCMs),形成紅光和綠光的像素,和藍光像素一起形成三基色,這種方法的優點與彩色濾光片法相同,效率較低、色純度也較差,且藍光材料壽命較短,目前基本沒有商用。
3.4.3 薄膜封裝工藝
封裝技術是OLED有別于其他顯示技術的又一關鍵技術。由于親水性的有機材料在有水汽和氧存在的條件下,都會發生不可逆的光氧化反應,水、氧對鋁或鎂銀等電極材料也有很強的侵蝕作用,因此OLED器件封裝對水、氧滲透率有非常高的要求。在最低使用壽命標準之下(10,000小時),OLED對水汽的滲透率要求小于10^-6 g/m^2/day,對氧氣的滲透率要求小于10^-3 cc/m^2/day。
OLED傳統的封裝技術是“UV+玻璃蓋板”方式,該技術首先在玻璃蓋板上粘貼用于吸收水汽的干燥劑,然后在每個顯示屏周邊涂敷UV粘合劑,最后將玻璃蓋板與沉積有機薄膜后的玻璃基板對位貼合并用紫外線固化UV膠,該技術雖然具有技術成熟、設備成本低等優點,但也存在水氧易滲透、不適于頂部發光器件、柔性顯示器件、大尺寸器件等缺點;為了應用到頂部發光AMOLED并提高封裝氣密性,同時使OLED器件薄型化,近年來研發了薄膜封裝技術(Thin Film Encapsulation,TFE)、激光燒結玻璃粉封裝技術(Frit)及“環氧樹脂+吸氣填充劑”(Dam-Filler)的新型封裝技術。
技術方面,柔性OLED與玻璃OLED技術上最大差別,在于柔性OLED封裝工藝更具挑戰性。一般玻璃基板的AMOLED封裝工藝,上下基板為玻璃,而側邊可藉由Laser固化玻璃材質膠材(Frit),形成具有優秀的阻水阻氧功能以滿足產品對于壽命之要求。然而柔性AMOLED,由于基板大都為塑料薄膜,塑料薄膜的阻氣性遠低于玻璃基板,且側邊封裝不適用雷射玻璃膠材(Frit)制程,因此必須開發新的封裝工藝。
現階段軟性AMOLED封裝工藝主流為有機/無機膜多層堆棧(3對~5對),其中無機膜大都為氮化硅(SiNx)、氧化硅(SiOx)等,制程方法有濺鍍(Sputtering)、電漿輔助化學氣相沈積(PECVD)、ALD(Atom Layer Deposition)等方法。其中Sputtering方式雖然鍍膜速度快,但是薄膜的致密性不佳,且容易造成微粒而形成表面缺陷;ALD鍍膜工藝則是以單一原子層沈積而形成薄膜,因此具有最佳之薄膜致密性,但是沉積速度慢,其量產性較差;而PECVD制程,具有不錯之薄膜致密性,目前為主流工藝技術。
通過改進封裝工藝達到優秀阻水阻氧功能,大幅度提高軟性OLED的壽命與穩定性,搭配高效率OLED結構,提升其器件發光效率,這皆是使柔性OLED應用廣泛多樣化的前提條件,也將是今后柔性OLED研究的主要方向。
4 全球OLED產業在風浪中揚帆起航
4.1 全球OLED面板產能集中度高,短期產能難以釋放
OLED面板總體格局,韓系廠商獨霸天下,以三星為首、LG次之,中日臺廠商正在加速布局追趕。但三星SDC在OLED軟硬屏上都已具備2-3年的全面領先優勢,全球面板廠短期內都束手無策。SDC在16年中小尺寸a-Si TFT LCD面板漲價頻頻的行情下,選擇陸續關閉旗下LCD工廠,加速轉向OLED。滿滿自信不禁令人膽寒。
第二梯隊的中國、日本面板廠的OLED產能上量要到2018甚至2019年,窗口期內全球中小尺寸產能還只能受SDC擺布,尤其是三星手機的主要競爭對手,要從SDC手上拿到優質的OLED屏更是難上加難。長期來看,根據IHS的預測數據,2020年來自中國廠商的OLED面板將在全球面板行業占據20%以上的市場份額,產量僅次于韓國。
4.1.1 韓系廠商,霸主地位2年內難以撼動
全球OLED面板出貨量長期集中在韓系面板廠商SDC和LGD手中,二家合計占全球OLED面板市場95%以上份額。2015 年SDC AMOLED 硬屏出貨量超過2.5 億片(折合成5.5寸片),其中自用1.7 億片,外發8000 萬片。2017年預計硬屏出貨量3億片,在中小尺寸市場占據絕對的領先地位,份額占比超過95%。另外,在技術壁壘最高的柔性屏制造、封裝領域,三星在前、后道工序積累了大量的專利,在柔性基底TFT、FMM 蒸鍍和薄膜封裝等關鍵工序優勢非常明顯,目前是全球唯二能量產軟屏的面板廠,領先全球競爭對手2年以上時間。預計SDC 17年柔性屏出貨量1.6億片。相比之下,LGD過去主要聚焦在大尺寸OLED面板技術的開發與市場推廣之中,但是隨著iPhone將采用AMOLED面板的市場機遇下,LGD一定不會放棄如此巨大的商業機遇,必將提高其在中小尺寸OLED面板技術與產線方面的投入與布局,力爭成為蘋果產品的主力供應商。
4.1.2 日系廠商,沒落的昔日面板貴族
提到LCD產業,就不得不提日本,作為曾經全球液晶面板技術領導者,日系面板企業曾擁有無數輝煌。然而,成也蕭何敗也蕭何。盡管很早就對OLED展開了預研工作,但因為在LCD積累了太大的領先優勢,日本面板廠商們完全無意革自己的命,去推動“下一代”顯示技術OLED的盡早產業化。進而被后來者三星了抓住機會。“沒落貴族”這個形容詞來形容日系廠商最合適不過。
因為中國大陸液晶面板企業的強勢崛起,日系廠商的產業地位處于不斷衰退與整合之中。先是2011年日本官民基金“產業革新機構(INCJ)”聯合索尼、東芝、日立,將這三家企業的中小尺寸顯示器業務合并成立JDI公司。隨著OLED技術的替代效應日益顯現,為應對OLED面板對液晶面板的沖擊,JDI與夏普曾決心聯合研發OLED面板技術,挑戰韓國廠商在OLED技術的領導地位。2015年1月,索尼、松下、日本官民基金“產業革新機構(INCJ)”及 JDI共同合資(分別占股5%,5%,75%,15%)成立OLED面板廠商JOLED,宣稱將在2018年下半年量產OLED面板。隨著夏普被鴻海收購,JDI也開始轉變策略,同INCJ商討JDI與JOLED全面整合的事宜,以確保日系面板廠商的未來地位。但從目前的規劃來看,日本廠商的產能放量也將在2年以后。
4.1.3 臺系廠商,后勁不足,兩極化嚴重
昔日***有友達光電、中華映管(CPT)、廣輝電子、奇美電子、瀚宇彩晶組成的“面板五虎”,長期占據全球面板行業前三。CPT繼以18億元新臺幣(約合5550萬美元)出售4G設備給子公司凌巨(Giantplus)后,在智能手機面板需求疲軟以及整體價格的持續下滑的壓力下,于15年11月中旬關停了兩個4.5G工廠的其中一個。瀚宇彩晶也處于持續虧損的狀況下,OLED新業務的大舉擴張基本無望。隨著友達并購廣輝電子,奇美電子被整合進鴻海集團旗下的群創光電,臺資面板廠進入了友達光電與群創光電的“面板雙雄”新時代。友達光電的LTPS技術能力強,很早便在OLED面板技術中有所投入,在技術及專利布局上有一定的基礎,雖然產能不足,無法同韓系廠商相競爭,但是受益于智能手機及智能穿戴設備的應用,去年友達光電的OLED面板出貨量首度突破100萬片,預計未來幾年出貨量將呈現數倍的增長。隨著夏普并入鴻海集團,加之鴻海集團旗下子公司群創光電,鴻海集團在面板行業的市場占有率將進一步提升。在收購夏普之后,鴻海集團將投資2000億日元專攻OLED面板技術的開發,預期將在2018年開始進行5.5寸OLED面板的生產。
4.1.4 大陸廠商,坐擁最大市場,追趕任重道遠
中國坐擁全球最大的面板市場,曾經卻面臨著“缺屏少芯”的狀況,在政府資金和政策的不斷推動下,本土面板行業發展迅猛,吸引了大批人才的加入,為國內面板企業追趕日韓企業提供了時間和空間。2003年京東方收購韓國現代的HYDIS液晶面板業務,進而獲得液晶技術代表著大陸液晶產業的開始,之后華星光電、深天馬等一批企業也后來居上,共同為LCD面板的國產化競爭立下汗馬功勞。這幾年國內高世代液晶生產線陸續量產,面板出貨量超越***地區,到2017年有望與韓國持平。
面對來勢洶洶的OLED面板技術,大陸面板廠商也在積極布局。國內中小尺寸面板出貨量第一的深天馬5.5代線和6代線硬屏OLED都已經實現批量出貨;京東方在鄂爾多斯LTPS/AMOLED 4.5代線基礎上,2015年在成都投資220億建設LTPS/AMOLED 6代線,2016年3月京東方發布公告稱將增資245億用于LTPS/AMOLED 6代線的二期工程,總投資達到465億;TCL投資的華星光電則同樣投資160億于武漢光谷建立LTPS/AMOLED 6代線,瞄準中小尺寸OLED面板市場;全球PMOLED領先企業維信諾(昆山國顯光電)正在建設一條5.5代AMOLED量產線;華映科技定增百億,依托中華映管的技術積累,也在往OLED方向大步邁進;和輝光電于2014年第三季度開始率先量產4.5代線,和輝光電惠州信利一期4.5代AMOLED將在2016年第二季度進行量產,滿產后月產3萬片AMOLED面板。和輝二期項目也在募資建設中。OLED國產化進程在逐漸展開。
4.2 AMOLED行業供應鏈分析
OLED由于其自發光的屬性,省去了整個的BLU背光模塊(LED光源、導光板、增光片、擴散片都不需要),產業鏈要比LCD更簡單。
1)整個OLED材料的供應鏈上游,無論是關鍵設備、核心材料、元組件等,基本是國外廠商在掌控。國內廠商積極參與,但仍處于起步階段。前段核心的蒸鍍設備,全球只有Canon-Tokki一家做的好,而其5臺的年產能可以說是產業爆發的最大瓶頸。國產廠商的機會短期內是在后段的貼合、邦定等設備,其與LCD設備有著相似之處。升華材料的專利目前主要掌握在韓國(德山、斗山)、日本(出光興產)、德國(默克)、美國(UDC、陶氏化學),專利壁壘制約了中國企業做升華后的材料。我國材料廠商主要供應中間體和單體粗品,銷往專利國企業,這些企業進一步合成或升華成單體。面板廠家將多種單體蒸鍍到基板表面,形成OLED材料層。
2)國內廠商在中游面板積極布局,雖然目前還處于初步階段,量產規模還比較小,但相比LCD時代,無論是技術、資金、還是市場都未在起跑線上落后太多。眾觀除韓國外的其它國際廠商,也難以在2019年之前形成規模量產的能力。三星在中小尺寸OLED面板的引領地位短期內很難打破。
3)下游應用方面,三星、LG都推出了OLED屏幕的電視和手機,通過強大的品牌營銷引領消費者的腳步。蘋果手機采用OLED顯示技術也基本成定局(而Apple Watch從一開始就是用的OLED屏)。VR可穿戴設備更是基本全部采用OLED屏幕。國內企業也不甘示弱, OPPO、VIVO、華為、中興等手機廠商均推出了配備OLED屏幕的手機,創維、康佳、長虹等廠商目前也都推出了各自品牌的OLED電視。
4.2.1 關鍵設備
TFT-LCD面板主要的成本包括背光模組及玻璃基板等項目的材料成本,約占面板生產成本的65%,固定資產(主要是設備)D&A只占15%-18%。而AMOLED面板的生產成本中,材料成本超過4成,固定資產D&A也約占4成左右。部分關鍵設備(如蒸鍍設備等)目前處于供不應求的狀況。因此,對于AMOLED面板制造廠商來說,如果能與設備商及材料商密切合作,將有利于搶占稀缺資源、降低成本、超越競爭對手。
OLED設備制造商而言,主要包括:有機蒸鍍和封裝等關鍵設備,以及濺鍍臺、等離子體增強化學氣相沉積(PECVD)系統、真空熱蒸發系統(VTE)等TFT薄膜沉積設備,涂膠機、曝光機、干濕法刻蝕機等TFT圖形制作設備,退火爐、退火氣體管道、激光退火設備等TFT退火設備,TFT電學測試設備、OLED光學測試設備等檢測設備,激光修補機等缺陷檢測修補設備。目前,全球主要的設備商集中在韓日兩國。
目前大部分蒸鍍設備均為日本生產(80%),剩余(20%)是韓國生產。蘋果與三星簽訂OLED面板供應協議,強勢進入OLED領域,使得整個蒸鍍設備的產能吃緊。
目前三星SDC及LGD在AMOLED材料及設備供應廠商方面,均希望能夠建立密切合作的廠商,例如SDC在材料供應方面,以扶植三星集團內的設備廠商為主,及韓國當地廠商如Sunic System、SNU、DOV、UNITEX等。LG Display因為量產規模及投入市場較三星晚,因此在設備廠商及材料廠商方面,無法像三星一樣采取的緊密合作的供應鏈體系,目前依賴日本設備廠商較多。
4.2.2 核心材料
核心材料包括發射層、注入層和傳輸層的核心材料。基本由日、韓、德、美控制。OLED 制備環節中的一個重要工藝就是高精度金屬掩膜板蒸餾工藝(FMM),而蒸鍍材料(主要是發射層的發光材料)是該工藝過程的核心原材料,在OLED 面板材料成本中占比達到30%。
國內企業目前主要提供有機中間體和單體粗品,在今后幾年OLED 面板需求爆發的推動下,國內中間體和單體粗品的銷量將大規模增長。OLED 中間體技術門檻較高,競爭格局較好,維持著較好的利潤水平(50%毛利)。
4.2.3 驅動控制芯片
OLED顯示屏是電流驅動的顯示器件,驅動控制芯片的電流參數是影響OLED成像質量的主要因素。同時,驅動控制芯片所能支持的像素分辨率、接口類型和其他功能性指標也決定了0LED屏的應用場景。
AMOLED采用有源驅動,每個像素配備具有開關功能的LTPS-TFT,而且每個像素配備一個電荷存儲電容,外圍驅動電路和顯示陣列整個系統集成在同一玻璃基板上。有源矩陣的驅動電路藏于顯示屏內,更易于實現集成度和小型化。另外由于解決了外圍驅動電路與屏的連接問題,這在一定程度上提高了成品率和可靠性。有源驅動突出的特點是恒流驅動電路集成在顯示屏上,而且每一個發光像素對應其矩陣尋址用薄膜晶體管,驅動發光用薄膜晶體管、電和存儲電容。
作為SDC供應商的韓系廠商MagnaChip、LDT和三星電子具備一定的先發優勢;***供應商中奇景光電相對領先,目前已批量給大陸、韓系面板廠供貨,聯詠、譜瑞緊隨其后。大陸供應商中穎電子是唯一實現了AMOLED屏驅動芯片的大規模量產的企業,但主要供應給國內面板廠。
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