【研报】OLED迎来设备投资大年

显示世界 · 2017-02-22

3.1 新一代显示技术——OLED,迎来应用普及期

OLED为有机自发光显示技术,由于它具有轻薄、柔性、低功耗、显示效果好、响应速度快等特点能够满足电子设备的新需求而被认为是新一代显示技术。目前OLED行业处于高速成长期,随着AMOLED的生产成本低于LCD,三星小屏幕AMOLED良率提高到99%,LG大尺寸OLED电视的生产良率提高到80%以上,阻碍OLED发展的生产良率和使用寿命障碍被打破,OLED替代LCD成为公认的趋势。IPhone 8确认搭载AMOLED屏幕也为市场注入一针强心剂。

目前全球智能手机面板中AMOLED的渗透率约20%,国内手机厂商的渗透率约为13.6%,尚存在较大提升空间。iPhone 8使用AMOLED屏幕后,AMOLED在智能手机中的渗透率将进一步提升。目前市场对AMOLED在电视及可穿戴设备方面的预期较低,随着国内电视厂商不断在OLED方面发力,未来OLED电视及可穿戴设备方面的需求存在超预期可能。

受益于韩国和中国厂商OLED面板厂的扩产,2016年全球面板生产设备制造厂商的订单数量均有大幅度增加,2017至2018年中国国内厂商的扩产速度将继续保持在较高速度,面板生产设备制造商的营收将保持在较高增速。随着面板厂商的产能提升,未来对AMOLED面板原材料的需求将会不断提升,尤其是柔性OLED面板的专用材料及具有垄断性质的发光材料将充分受益。

3.1.1 OLED为新一代显示技术,颠覆原来显示方式

OLED即有机发光二极管(OrganicLight Emitting Diode,简称OLED),是基于有机材料电致发光效应的新型发光二极管。

它与传统的LCD显示不同,为自发光结构。LCD液晶面板是依赖底部的背光模组来提供光源,然后通过各种扩散膜、增亮膜等达到较好的光源一致性,并由液晶、偏光片和滤光片来控制光线的输出、明暗以及色彩。因此,LCD本身不发光,需要有背光源才能显示出明暗和色彩。

而OLED基本原理是电致发光,有机材料通电以后直接发光,通过控制不同点是否通电以及通过电流的大小,可以实现不同的明暗以及颜色。因此不需要背光源,某些技术下甚至可以不需要偏光片。因此OLED也被称为新一代的发光技术。

与OLED相似,同属自发光显示技术的还有QLED和Micro-LED,区别只是自发光体中使用了不同的材料。因为这三种技术本质上都是在TFT结构上排列光电转化材料,实现自发光,因此相对于液晶显示,三者也具有相似的产品优势。目前QLED及Micro-LED还处于实验室阶段,只有OLED技术已经实现量产。

不过三种技术的制造工艺相似,通用设备、工艺的比例在7成左右。这三种技术都离不开电流驱动型的TFT结构,并且发光材料的涂覆技术都离不开蒸镀工艺、印刷工艺或者转移三大类。OLED与QLED移植工艺更具有一定的通用性。

3.1.2 OLED的特性使得它可以满足电子设备的新需求

OLED具有以下特性:

轻薄:OLED层级结构少,相对LCD去掉了背光板、增光片、部分偏光片结构;且电子传输层、有机发光层和空穴传输层的有机材料可以做到很薄,使得OLED器件平均可比LCD器件减少约0.5mm的厚度,在手机轻薄化过程进入瓶颈期后,OLED屏幕在重量和厚度方面的优势显得尤为突出。

柔性:受背光板和液晶性质的限制,LCD屏幕难以实现柔性特点,而OLED使用的有机发光材料比LCD的多层发光结构的可塑性高,且作为OLED器件支撑功能的衬底可选取更为柔性的塑料材质,器件整体柔性好,所以OLED具有柔性、可弯折的特点,可以使用在可穿戴设备、智能手机等多种应用场景中。

功耗低:OLED在显示过程中可以通过控制阴阳电极正交栅或TFT薄膜晶体管矩阵精准实现特定单位像素点发光,而LCD则是依赖背光板发光;因而OLED可相对能耗较低。不过随着LCD采用LED背光技术,OLED在该方面相对优势略减。

显示效果好:OLED屏幕的显示对比度高,显示黑色时可以完全无光,达到纯黑;色域广,NTSC标准色域可以达到110%,而LCD一般只有70%~90%;视角广,自发光使得可视角度可以达170度。

响应速度快:LCD需要通过施加电压控制液晶棒转向等,响应时间一般约为25毫秒,而OLED直接发光材料供电即可实现发光,因而响应时间可短至0.001ms。

电子产品新需求不断涌现,新需求一方面来源于新的产品类别的诞生,如可穿戴设备、VR设备等,另一方面来源于原有产品寻求差异性特点,如三星S6Edge使用了曲面屏,以形成差异化、促进产品销售。正是由于具备这些特性和优点,OLED可以满足电子设备的新需求,成为取代液晶显示器的新一代显示设备。

可穿戴设备需要具备弯折功能,并追求屏幕部分区域常亮。可穿戴设备体积较小,一般佩戴到手腕等部位,多呈现曲面,所以可穿戴设备的屏幕正往曲面方向发展,而OLED具有柔性特点,是最佳选择。另外,可穿戴设备需要屏幕常亮显示部分重要信息(如时间),而OLED屏幕在这种少数像素常亮的场景下极为省电。智能手表的代表机型AppleWatch、三星GearS2、Moto360都是采用OLED屏幕。

VR设备看重轻薄、广视角与高刷新率。屏幕轻薄可以减轻VR设备对头部的负担;在距眼睛较短的范围内,广视角是保证视觉效果的必要条件;刷新频率过低可能VR使用者的晕眩感,需要高刷新频率。OLED完全满足这些需求,市场上主流VR设备如OculusRift、SonyPlayStationVR等均采用OLED屏幕。

曲面屏与可折叠屏创造智能手机新热点。三星S6edge采用OLED曲面屏,曾一度供不应求,超出三星预期。比固定式的曲面屏屏更进一步,OLED还可以实现屏幕的折叠,使得电子产品可以对折,这种功能可能在苹果、三星等厂商未来的产品中采用,形成极具吸引力的卖点。

3.1.3 从PMOLED到AMOLED,OLED处于增长期

自1987年邓青云教授利用真空蒸镀法制备出了第一个具有二层结构的OLED器件,有机发光器件就引起了学术及产业界的高度关注。目前小分子OLED技术已经达到商业化生产水平。

1990年卡文迪实验室研发出高分子OLED,由于聚合物可以采用旋涂、喷墨印刷等方法制备薄膜,从而有可能大大降低期间生产成本,但目前该技术远未成熟。

1997年开始OLED走出实验室,以PMOLED为代表的显示设备进入快速成长阶段。而PMOLED与现在接触到的AMOLED非常不同,是被动驱动式的OLED器件。PMOLED以扫描方式点亮阵列中的像素,结构简单,可以有效降低制造成本,然而驱动电压高,使PMOLED不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上。AMOLED则是采用独立的薄膜电晶体去控制每个像素,每个像素皆可以连续且独立的驱动发光,可以使用低温多晶硅或者氧化物TFT驱动,优点是驱动电压低,发光组件寿命长。不过高成本以及制作工艺更为复杂,在成本上更难以控制。现在我们所接触的OLED均为AMOLED器件。

2007-2009年由于经济危机爆发,三洋、柯达、富士电机由于不堪高额的研发费用退出OLED行业。不过这些事件依然没有阻碍OLED的发展脚步,2010年开始三星将AMOLED面板用在自家的智能手机上,随着工艺的不断改进,三星面板的良率和表现都在逐步提升,至今仍然垄断市场上小屏幕OLED的产能。2013年开始,LG在大尺寸OLED面板方面发力,率先推出了OLED电视,进一步推动了OLED行业的发展。

2016年,OLED的寿命和良品率方面都已经有了突破,不再成为阻碍OLED普及的障碍。目前三星的A2产线良品率已接近99%,LGD称目前55寸FHDOLED电视面板良品率已突破80%,UHD OLED电视面板的良品率也突破80%。在寿命方面,目前OLED产品的寿命已经可以确保在5万小时以上,如果每天观看8小时,可使用17年以上,通过改善画质改善算法和元件特性,可保证1万小时不出现残影现象。

随着OLED生产技术的不断改善和良率提升,OLED相对于LCD的成本优势也不断的显现出来,阻碍OLED迅速抢占LCD市场的障碍正在一个一个的被打破。根据IHS的数据,2016年一季度,5寸AMOLED的成本首次低于LTPS-LCD的成本。

iPhone 8已确定将使用OLED屏幕,也对整体市场注入了一阵强心剂,市场对于OLED行业的预期也在不断提高。

OLED对应的未来市场空间非常广阔。一方面来自于对LCD的取代空间,由于LCD本身对应的就是千亿美元的空间,OLED代替LCD的存量空间巨大。另一方面来自于可穿戴设备等新产品对于OLED的需求。根据Display Research的信息,2015年全球OLED市场规模约为130亿美元,2020年将增长至330亿美元,年均增速约为20%。

3.1.4 AMOLED在智能手机中的渗透率不断提升

截止2016年一季度,IHS的统计数据显示,就用途来看,96.2%的OLED面板都被用在了智能手机上,另有2.2%用于智能手表等可穿戴智能设备,0.8%用于平板电脑。未来OLED在可穿戴设备、电视等方面的应用将带来更广阔的市场。

根据IHS的预测数据,手机AMOLED面板的出货量将由2015年的2.57亿片增长至2020年的7.01亿片,对应的价值量将由2015年的108亿美元增长至2020年的207亿美元。而UBI给出的预测数据则更为乐观,他们预计手机AMOLED面板的出货量将由2015年的2.52亿片增长至2020年的13.79亿片,对应的价值量将由2015年的106亿美元增长至2020年的408亿美元。

由于目前中韩厂均在加紧扩产建厂,AMOLED的良率不断攀升相对于LCD的优势越来越明显,手机AMOLED的出货量攀升可能将好于IHS的预期。按照UBI的预计,2017及2018年将成为手机AMOLED面板出货量增长的大年。

IHS预计2016年全球智能手机中AMOLED的渗透率约为20%,其中以三星的搭载率最高,达70%。国产手机制造商vivo及OPPO的机型也配置了三星的AMOLED屏幕,2016年取得了不菲的销量成绩。IHS预计国产智能手机中AMOLED的渗透率已接近13.6%。

观察搭载AMOLED面板的66款手机,其中9款手机搭载了曲面AMOLED屏幕,剩下均搭载了硬质AMOLED屏幕。手机的价格从799-16466不等,可见AMOLED屏幕早就已经不再是高端机型的专属配置,硬质AMOLED屏幕已经渗透进入了中低端机器中。其中64款屏幕的供应商为三星,只有小米pro选择了和辉光电为供货商,小米note2选择了LG作为供货商。

值得一提的是,OPPO R9系列销售大热,销售量大幅超预期,三星作为公司AMOLED屏幕的提供商由于无法提供足量的屏幕面板,公司最终不得不引入JDI为公司提供部分LCD面板保证R9出货,LCD版本R9相对而言厚度有所增加。可见目前AMOLED面板仍然处于供不应求的状态,能够率先提供面板提升良率的公司将受益于AMOLED的渗透率提升的浪潮。

目前市场对AMOLED在电视及可穿戴设备方面的表现预期较低,随着国内电视厂商不断在OLED方面发力,未来OLED电视及可穿戴设备方面的需求存在超预期可能。

IHS不断下修对OLED电视方面的预期,最新预测全球2016年OLED电视出货量为65万台,份额0.3%,出货额为17亿美元,份额2.0%;预计到2020年OLED电视出货量将达到520万台,份额为2.1%,出货额将达到64亿美元,份额为7.4%。

同时三星推出QLED电视对于OLED电视而言同样是一个具有竞争力的对手,不过QLED未来的市场表现也尚需验证。

不过国内京东方和创维则联手力推OLED电视,日本JOLED也在大尺寸打印OLED方面加紧推进。随着LG生产良率的提升及成本下降,加上OLED电视供应商增多,OLED电视逐渐降价进入普通百姓家同样存在可能。

3.1.5 OLED产业链中设备商首先受益,产能提升将增加原材料需求

由于韩国和中国OLED面板厂的扩产,生产设备制造商将率先受益。未来随着产能的逐步提升,对原材料的需求将会出现较快增长,尤其可弯曲柔性OLED的专用材料及具有垄断性质的发光材料具有较大增长潜力。

3.2 OLED几大关键技术讨论

OLED生产过程中存在几大关键技术,目前就这几大关键技术,仍有新型替代技术正在研发过程中。目前蒸镀技术及LTPS TFT为生产OLED的关键,同时也由于技术难度而使得大尺寸面板的生产存在难度。因此许多公司正致力于开发打印技术及IGZO TFT技术用于OLED生产,进一步降低生产成本并推动大尺寸面板的生产。

目前三星主要使用蒸镀技术及RGB排列方式+LTPS TFT生产小尺寸AMOLED面板,LG采用WOLED方式生产大尺寸OLED电视。京东方、JOLED、LG等正致力于推进打印OLED技术的研发,苹果、JOLED、Applied Materials、鸿海/夏普等致力于推动IGZO TFT在OLED方面的应用。这些技术的进步可能会在未来改变OLED行业的版图。

3.2.1 蒸镀技术与打印技术

(1)蒸镀技术

蒸镀技术为AMOLED生产过程中最核心的技术,也是制约AMOLED尺寸和良率的关键环节。

典型的OLED结构是在ITO玻璃上制作一层几十纳米厚的发光材料,ITO透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极电极加电压,在一定电压驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴分别经过电子和空穴传输层迁移到发光层,并在发光层中相遇复合,形成激子并使发光分子激发。辐射光可从ITO一侧观察到,金属电极膜同时也起了反射层的作用。具体到整块面板,还要包括次像素间的隔离柱、绝缘层等,AMOLED还需要TFT背板来控制每个像素的开关。

这种复杂的结构,需要通过蒸镀的方法将“OLED灯泡”蒸上去,就是真空中通过电流加热,电子束轰击加热和激光加热等方法,使被蒸材料蒸发成原子或分子,它们随即以较大的自由程作直线运动,碰撞基片表面而凝结,形成薄膜。

蒸镀技术制造OLED面板的核心设备是蒸镀机,蒸镀设备的好坏直接决定了整条生产线生产良率。目前蒸镀机最好的供应商为Canon Tokki。随着全球OLED市场的风起云涌,Tokki公司不断投入开发产能,但是仍然难以满足客户的需要,大部分产能已早被三星预定。许多面板厂不得不退而求其次购买其他韩日厂商生产的蒸镀机。

蒸镀方案主要应用于RGB三色排列的OLED屏幕,所用的技术为FMM(精细金属掩膜版)。三星的大部分产品都是基于这种方法蒸镀出来的,这种蒸镀方案的主要特点就是效果好,三原色非常纯粹,但成本非常高昂。

由于精细金属掩膜版在高温下会有所膨胀造成移位,因此FMM方案对蒸镀面板的尺寸会造成一定的制约,难以生产大尺寸面板。同时蒸镀过程中, 有机材料气体无差别沉积在玻璃基板上,导致材料利用率低。

(2)打印技术

OLED屏幕每个像素“灯泡”除了是蒸上去的,还可以选择“印”出来。印刷显示是使用印刷方式制作显示器的有机材料膜层,是一种工艺方法。实现了印刷显示后,可以印刷不同面板,比如OLED面板及QLED面板。印刷OLED,简单说,就是通过喷墨印刷设备上的多个印刷喷头,将不同颜色的聚合物发光材料溶液精确的沉积在ITO玻璃基板的隔离柱槽中,溶剂挥发后会形成100纳米左右厚度的薄层,构成可发光的像素。

相比起蒸镀工艺而言,印刷工艺具有更低成本,同时更适于制作大尺寸面板。而印刷工艺不需要真空蒸镀腔体和精密金属掩模板,可以突破尺寸限制,更容易适应大基板的切割需要;成本节约,在OLED面板的原材料使用上,印刷OLED就比蒸镀技术节省90%;可以有效提升成本的寿命。

因此打印技术也获得了市场上的一致关注,JOLED,LG及京东方纷纷布局OLED打印技术。松下在2013年的CES展会上,曾展示过印刷技术制造4K OLED电视。JOLED在2016年发布12.2英寸全高清面板和19.3英寸4K面板,并计划在2017至2018年量产。

目前印刷OLED面临的问题还有很多,打印OLED技术还处于研发阶段。油墨的稳定性,设备稳定性和设备精度等等都是尚需解决的问题。印刷OLED需要控制每一个微小像素点之间的差异,还需要解决针对中小尺寸显示器产品的极小亚像素单位印刷的设备研发,提升设备精度。

3.2.2 RGB OLED与WOLED

在OLED生产方案中有RGB OLED,WOLED等解决方案。RGB OLED以三星为代表FFM法(精细金属掩模板),设备的色彩饱和度好,并且省电,但成本高昂,由于金属模板在高温下的膨胀导致大尺寸的蒸镀难以实现。

WOLED以LG为代表,原理上和LCD液晶面板有些类似,以白色为背光,调节发光的亮度,再加彩色滤光片滤出彩色。因此亮度、对比度、色彩、节能不如RGB排列法。

但WOLED方案与LCD还是有着本质的区别。LCD的背光是恒定的亮度,提供灰度和色彩的都是液晶面板的晶体,通过晶体开口的光之后再透过彩色虑光膜。而WOLED灰度是背光提供,也就是相当于把液晶电视晶体开口这一步取消了,让高端背光直接提供灰度,然后在透过彩色滤光膜。

除此之外还有“蓝光+色变换层”,这种方案只需要蒸镀蓝光OLED元件,经过变换层将光转为RGB三色,这类技术受到色彩转换器开发难度的限制,并未被大规模采用。

3.2.3 TFT基板材料

TFT是像素的开关,不同之处在于LCD为电压控制型,OLED为电流控制型,因此相应的IC需要进行重新设计。

TFT是薄膜晶体管,LCD和AMOLED显示屏上的每个像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动,相当于每个像素的半导体开关。因而每个节点都相对独立,并且可以连续控制,增强LCD和AMOLED的显示效果。在LCD 中,通过TFT 开关控制液晶的电压大小,进而控制液晶分子的旋转角度,通过遮光和透光来达到显示的目的;在OLED中同样起开关的作用,通过TFT 开关控制电流大小进而控制发光亮度。

目前,TFT背板中的沟道层半导体材料主要有非晶硅(a-Si),低温多晶硅(LTPS)和铟镓锌氧化物(IGZO)三大种。由于OLED是电流驱动型器件,需要稳定的电流来控制发光特性。为了达到足够的亮度,AMOLED需要TFT的沟道材料具有较高的迁移率,以提供较高的电流密度,因此非晶硅TFT由于迁移率较低很难满足要求。另外,与TFT-LCD所不同的是,AMOLED需要TFT长时间处于开启状态,非晶硅TFT的阈值电压漂移问题也使其很难应用在AMOLED中。LTPS技术就是为解决非晶硅的缺点开发而来,LTPS比起a-Si,把外围电路集成到面板基板的可操作性更显,载流子移动速度更快,面板设计也更加简单。而CGS技术属于LTPS的一个变种,它的载流子速度是LTPS技术的3倍,是普通非晶硅技术的600倍,可以实现LCD液晶更高的开口率,使屏幕亮度更高,此外它更轻薄而且耐冲撞。

LCD 和OLED 在制备TFT 阵列中有所不同:1)OLED 对TFT 需求数量较多,LCD 中一个像素只需要一个TFT,而OLED 中至少需要4 个TFT;2)OLED 对TFT 的制备工艺要求极高,同样是TFT,OLED中的TFT 良率要远低于LCD 中的TFT。

目前,应用在AMOLED中最成熟的TFT背板技术是LTPS技术。在LTPS技术中,最重要的工艺难点即为多晶硅沟道层的制备。工艺流程中首先使用PECVD等方法在不含碱离子的玻璃基板上淀积一层非晶硅,而后采用激光或者非激光的方式使非晶硅薄膜吸收能量,原子重新排列以形成多晶硅结构,从而减少缺陷并得到较高的电子迁移率。

对LTPS结晶化技术而言,激光结晶化技术尤其是准分子激光退火(ELA)技术目前在小尺寸应用方面已经较为成熟,全球已经量产的AMOLED产品基本都使用了ELA技术。ELA技术的难点在于TFT的一致性问题,各像素间TFT特性的不同导致OLED的发光强度出现不均匀,进而导致面板成品率无法保障,因此提高ELA技术制备的TFT一致性一直是国内外各单位研发的重点。另外,ELA技术在大尺寸基板的量产方面也存在较大的问题。

另一方面,非激光结晶化技术在实现大尺寸基板量产并降低成本,以及在TFT均匀性方面具有很大优势。但非激光结晶化技术在现阶段也同样存在着技术难题。其中金属诱导晶化(MIC)技术因为金属污染导致的漏电流等问题,使得缺陷和寿命问题很难解决;固相结晶化(SPC)技术在大尺寸AMOLED的制备上具有较大的综合性优势,但其载流子迁移率与激光结晶化技术相比较低,而且在量产技术方面仍然需要进一步完善。

金属氧化物(MO-TFT)具有前景的发展方向之一,最常见的就是铟镓锌氧化物(IGZO)。由于传统的非晶硅(a-Si)技术不能够提供OLED需求的电流,无法满足TFT性能要求,而LTPS技术存在一致性技术难点,并且制造成本较高,金属氧化物TFT就成为了一个较好的应用选择,IGZO既能够提供较高的电子迁移速度保证较高电流,同时利用传统的沉积原理就可以制成一致性较高的大基底,制造成本较低。在平板和笔记本上,由于尺寸较大,对分辨率的要求相对小,IGZO将更具有优势。苹果、JOLED、Applied Materials、鸿海/夏普、华映都非常看好金属氧化物技术在OLED上的应用,苹果申请了新一代低温多晶硅氧化物(LTPO)技术专利,融合LTPS与氧化物的优点,可能在未来改变市场版图。

3.3 中韩两国面板厂积极布局,三星仍占市场主导地位

目前三星在AMOLED面板市场占有率扔在99%,占绝对主导地位。并且OLED部门已经成为三星增速最高,收益最高的部门之一。三星现有产线全面开工,市场对于AMOLED面板供不应求,带动中韩两国的面板厂商均大力扩产,积极布局OLED。日台厂商在看到OLED大热之后也纷纷加入竞争。

按照中韩两国已经公布的OLED产能规划,到2020年,三星仍继续保持最高的市场占有率,中国国内总AMOLED产能将达到与三星同一水平。韩国加中国的等效OLED产能可覆盖全球智能手机产量的68%。国内厂商只考虑供给国内手机制造商的情况下可能出现供给过剩,但鉴于实际投资进展相对于计划将有所减慢,产能情况也会随市场情况随时调整,另外柔性屏幕的崛起可能带动新一轮智能手机的销量提升,供给过剩的情况无需过于担心。

目前市场对于OLED电视及可穿戴设备方面预期较低,未来存在超预期的可能。

3.3.1 三星一家独大,利用率达98%,全面开工

根据IHS统计数据,2016年前三季度AMOLED面板出货量达2.87亿片,其中三星出货量为2.85亿片,给小米pro供货的和辉光电排第二位,出货178万片,其后分别为友达、天马、国显光电及LGD,出货量均不足50万片。因此截止至2016年前三季度,三星市占率仍为99%,占据绝对主导地位。

2016年全年,三星OLED部门为公司取得了较好的成绩,在三星移动部门遭遇滑铁卢的情况下,保证了三星全年的业绩增长。随着三星的A2线完成折旧,并随着良率爬坡,盈利能力不断增强。三星A2线的良率已达90%以上,产能利用率达98%。2016年开始OLED业务直接带动了三星显示部门的业绩复苏,2016年四季度三星OLED业务的营运利润率高达22.3%。

三星生产流程的成熟使得未来产能扩建仅为复制即可,难度较低。加上三星的5.5代线逐渐向6代线过度,成本将进一步下降,给国内的面板生产商带来了不小的压力,国内赶超仍需时间。

国内厂商也都在加紧出货,目前和辉光电已经成功为小米供货,并成为华为的第二供货商。深天马和国显光电也同中兴达成协议,成为中兴的二级供货商。

3.3.2 中韩面板厂商积极扩产,日台企业纷纷参与竞争

受到OLED大热的驱动,中韩厂商纷纷积极扩产,日台企业也重新回到OLED竞争的战场中。

(1)韩国三星及LG扩产计划

三星的A3线将主要用于向苹果提供曲面AMOLED面板,同时A2线也将会有部分的产能提升。三星规划的A4线将与2018年开始投产正式生产AMOLED面板,同时目前三星还有打算将T7线改造成AMOLED线。预计到2018年三星的等效6代产能将达到297千张/月,其中柔性产能将占据60%大179千张/月。根据IDC的预期,2018年全球智能机出货量达17亿台,三星一家的产能将可以满足40%的手机屏幕需求量。

LGD的将新建E5及E6两条6代线,预计将于17年开始释放产能。同时公司P10高世代线也在规划中。预计LGD的产能将在2018年达到等效6代52千张/月。

(2)国内厂商OLED投资计划

国内企业京东方、和辉光电、国显光电、深天马、华星光电等在AMOLED方面投资计划均比较激进,2017至2020年将迎来AMOLED产线投资大年。假设实际进程与计划一致,2020年,国内厂商AMOLED等效6代产能将达到241千张/月,与2018年三星的产能水平可比。完全按照产能设计,国内AMOLED等效6代产能将达到265千张/月,其中柔性等效6代产能将达到210千张/月,超过目前三星公布的产能设计。

但按照2016年的出货水平来看,实际推进日期可能会比计划略慢。目前国内的产线生产流程还尚未成熟,点亮后产能爬坡时间存在不确定性,可能会适当延长。

(3)日本及台湾地区投资计划

日本JDI预计投产D3/J16代线,预计18年开始投产,设计产能仅为9千张/月。JOLED预计将于17-18年开始投产自主研发的打印技术生产的OLED面板,将主要用于笔电等显示器。

台湾地区的面板厂普遍看好OLED在可穿戴设备及车载市场的应用,基于此布局产线多为低世代小面板线。其中友达已经量产OLED小面板,主要应用与可穿戴设备与VR。

3.3.3 计划扩产完成后AMOLED产能将可完全满足智能机需要

综合三星、LG及中国厂商扩产计划,预计到2020年AMOLED产能可以完全满足全球智能手机的需要。按照目前各厂的投资规划,2018年后三星及LG的产能保持不变,到2020年AMOLED产能可满足等效5.5寸屏幕12.3亿个,对应智能手机渗透率达68%。

如果三星继续大幅扩产,对应智能手机的渗透率将会进一步提高,可能出现全球规划产能过剩的情况。国内厂商在技术不如三星的情况下,量产逐渐延后,可能需要面临调整产线规划的问题。

国内面板厂的AMOLED产能将与三星达到同一量级。但如果完全按照产能规划来执行,到2020年国产AMOLED面板产能对应的国产智能手机渗透率将达到100%,假设面板厂商的产能仅供应国内手机生产商的情况下可能出现产能过剩的问题。

不过由于国内产能进度及最终产能可能低于设计,因此产能过剩的问题不需太过担忧。

目前市场对AMOLED在电视及可穿戴设备方面的表现预期较低,随着国内电视厂商不断在OLED方面发力,未来OLED电视及可穿戴设备方面的需求存在超预期可能。

3.4 设备投资进入大年,密切关注设备生产厂商订单情况

2016至2018年迎来全球面板设备投资大年,预计每年面板设备投资规模保持在120亿美元左右。随着OLED的崛起,设备制造厂商率先享受红利。2016年各上市设备制造商披露的订单已经有了飞速增长,并且中国的订单最多。未来2017-2020年中国的AMOLED设备投资将继续带动设备制造商保持高增长。

目前中国的设备提供商集中在模组制程,联得装备、智云股份、正业科技、深科达等均可提供模组制程的邦定、热压等设备;精测电子为显示检测行业龙头,积极向前道制程扩产,将充分受益于国内OLED投资及进口替代趋势。建议密切关注各设备生产厂商的订单情况。

3.4.1 设备投资迎来高峰期,Applied Material订单剧增

IHS预计2017-2018年全球面板设备投资都将保持在较高水平,预计每年面板设备投资规模保持在120亿美元左右。随着AMOLED厂商的扩产,设备制造厂商首先迎来大时代。

2016年,各显示设备制造厂商的订单已经有了飞速增长。美日韩上市设备制造厂商共披露148项订单,其中有66项来自于中国,49项来自于韩国,另有32项未披露具体细节。其中43项已于2016年完成交付,另有104项将于2017至2018年交付。设备厂商订单数量的飞速上涨也带动美日韩设备制造厂商股价相应也有较好表现。而中国厂商的OLED扩产计划将持续延续至2020年,进一步带动未来设备制造商的业绩。

Applied Materials作为OLED设备的重要的提供商,在2016年迎来了订单爆发的大年。2016年公司取得新订单达21.6亿美元,净销售收入达12亿美元,同比分别增长了161%和28%,带动了股价迅速上涨。

3.4.2 OLED各制程工艺技术及设备

OLED各制程与LCD各制程略有不同。LTPS-AMOLED的制作工艺囊括了显示面板行业的诸多尖端技术,其主要分为背板段,前板段以及模组段三道工艺。其背板段主要用于生产TFT基板,前板段主要为蒸镀制备有机发光体段,模组段则为最终封装面板模组阶段。其各制程设备的比例约为12:3:2。

相对于LCD的28项工序,OLED仅需17项,工艺更加简单,相应的生产成本也更低。但其难度在于所有的工序都必须在同一工厂内完成,不能像LCD一样分到不同工厂去做,因此实际上对于整个生产流程的整合要求更高。

(1)背板段工艺

背板段工艺通过成膜,曝光,蚀刻叠加不同图形不同材质的膜层以形成LTPS驱动电路,其为发光器件提供点亮信号以及稳定的电源输入。其技术难点在于微米级的工艺精细度以及对于电性指标的极高均一度要求。

背板段主要流程:

镀膜:使用镀膜设备,用物理或化学的方式将所需材质沉积到玻璃基板上;

曝光:采用光学照射的方式,将光罩上的图案通过光阻转印到镀膜后的基板上;

蚀刻工艺是使用化学或者物理的方式,将基板上未被光阻覆盖的图形下方的膜蚀刻掉,最后将覆盖膜上的光阻洗掉,留下具有所需图形的膜层

背板段流程中涉及的设备有:光刻机、湿刻机、干刻机、ICP-干刻机、PVD、CVD、TEOS CVD、HF 清洗机、激光晶化机、离子注入机、快速热退火机等。

(2)前板段工艺

前板段工艺通过高精度金属掩膜板(FMM)将有机发光材料以及阴极等材料蒸镀在背板上,与驱动电路结合形成发光器件,再在无氧环境中进行封装以起到保护作用。蒸镀的对位精度与封装的气密性都是前板段工艺的挑战所在。

前板段主要流程:

高精度金属掩膜板(FMM):采用具有极低热变形系数的材料制作,是定义像素精密度的关键。制作完成后的FMM由张网机将其精确地定位在金属框架上并送至蒸镀段;

蒸镀机在超高真空下,将有机材料透过FMM蒸镀到LTPS基板限定区域上;

蒸镀完成后将LTPS基板送至封装段,在真空环境下,用高效能阻绝水汽的玻璃胶将其与保护板进行贴合。玻璃胶的选用及其在制作工艺上的应用,将直接影响OLED的寿命。

前板段涉及到的主要设备有:基板转移设备、基板清洗设备、蒸镀机、张紧机、老化机、固化机等设备。

(3)模组段工艺

模组段工艺将封装完毕的面板切割成实际产品大小,之后再进行偏光片贴附、控制线路与芯片贴合等各项工艺,并进行老化测试以及产品包装,最终呈现为客户手中的产品。

模段组工艺流程:

切割:封装好的AMOLED基板切割为面板;

面板测试:进行面板点亮检查;

偏贴:将AMOLED面板贴附上偏光版;

IC+FPC绑定:将驱动IC和柔性印刷线路板(FPC)与AMOLED面板的链接;

TP贴附:将AMOLED面板与含触控感应器的强化盖板玻璃贴合;

模组测试:模组的老化测试与点亮检查;

其中涉及到的设备主要有:清洗机、板材切合机、粒子检测机、偏光片贴合机、ACF 贴附机(贴附异向导电胶膜的机器)、COG 邦定机(绑定控制IC 的机器)、FOG 邦定机(绑定FPC 的机器)、OLB 邦定机(绑定外引脚TAB 的机器)、老化测试机、AOI 自动检测机等等。

目前给三星及LG各制程供货的公司主要为韩国和日本的公司。在三星多年的培育下,韩国已经形成了完整的OLED产业链,所有设备几乎均可自给自足,在保证了设备定制配套的同时又降低了产业链流转的成本,推动了韩国OLED产业链的较好发展。相比起来我国尚未形成完成的产业链,目前大多数设备依然主要靠从日韩采购。

3.4.3 密切关注国内设备厂商的订单放量

国内显示设备供应商目前集中在模组段,主要包括联得装备、智云股份、正业科技、深科达及精测电子。国内面板厂商的扩产将直接到带动对模组段设备的需求,建议密切关注相关公司的订单情况。

其中联得装备、智云股份、正业科技及深科达均可提供邦定及贴合设备。联得装备为行业龙头可提供COG、FOG邦定机,热压机,偏光贴附机以及TP生产设备。智云股份下的鑫三力子公司可以提供COG、FOG邦定机、热压机、ACF贴附机、粒子检测机等设备。正业科技下的集银科技子公司可提供COG、FOG邦定机,ACF贴附机。深科达可提供ACF贴附机及绑定设备。

精测电子可定制后道的检测设备,并逐渐向前段延伸,开发出适用于前道工艺的检测设备,为国内检测设备龙头,国产替代空间巨大。

3.5 有机发光材料生产商将享受红利,存在弯道超车机会

有机发光材料经历三代变革,新一代有机发光技术为TADF荧光材料。目前市场应用最广的为二代红绿磷光+一代蓝色荧光材料。目前红绿磷光材料主要被UDC所把控,而蓝色荧光材料主要被日企把控。

但有机发光材料生产商存在“赢者通吃”效应,随着技术的进步及材料的变革,面板厂商可能选择新一代材料提供商而完全抛弃旧材料提供商,因此有机发光材料生产商存在弯道超车机会。

我国的有机发光材料中间体供应商万润科技及濮阳惠成都在积极研发发光材料,万润科技子公司的三月光电正致力开发TADF有机发光材料,公司在专利方面积极积累,在该领域技术领先,未来可能对整个发光材料市场有颠覆性的变革。

3.5.1 有机发光材料技术进步曲线

有机发光材料经历三代变革,目前市场应用最广的为二代红绿磷光+一代蓝色荧光材料。目前红绿磷光材料主要被UDC所把控,而蓝色荧光材料主要被日企把控。

1987年邓青云教授制备出第一个OLED器件后,当时所用的不含重金属的荧光材料被称为第一代发光材料。第一代发光材料应用了荧光发光原理,其制备成本较低,但发光效率并不是很高,基于荧光现象的内部量子效率理论值仅为25%。

到了1998年M.E.Thompson和S.R.Forrest共同研发了第二代含有重金属的磷光材料,同时利用了荧光现象和磷光现象,材料内部量子效应理论值提高到100%,大大增强了器件的发光效率。但磷光材料较不稳定,制备成本高,目前蓝色磷光材料尚未突破。

2009年日本九州大学千波失教授发现了TADF荧光现象,研发了效率与磷光材料媲美的TADF荧光材料,被称为第三代发光材料。它既具有一代荧光材料低成本、稳定性好的优势,又具有二代磷光材料的高发光效率,是对前两种发光材料的颠覆。

3 .5.2 UDC充分享受OLED红利

UDC专注OLED材料与研发,目前拥有全球超过4200项已发行及申请中的专业许可及独家授权专利。到目前为止,UDC拥有全球OLED领域最大的专利库,其拥有磷光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,垄断了红绿磷光材料发光专利。

UDC的专利收入一直占其营收的主要部分,并且保持较高增长,2012至2016年前三季度同比增长保持在20%以上。2016年前三季度,发光材料销售营收超过7千万美元,专利授权营收超过5千万美元。UDC是本轮OLED崛起浪潮中收益最大的公司之一。

并且UDC常年保持较高的毛利率水平,但由于公司研发投入较大,因此公司的净利率水平并不高。UDC保持自身高成长和打造高壁垒的同时,受到市场较为一致看好,股价一路上涨同样保持了较高的水平。

3.5.3 国内企业有望实现弯道超车

目前国内发光材料公司提供的均为有机发光材料中间体,毛利率较高的有机发光材料最终产品被国外垄断。但由于发光材料随着技术进步会出现完成的更新换代,体现出“赢者通吃”的特点。进入三星及面板厂商生产供应链的公司将充分享受行业发展所带来的红利。国内企业在有机发光材料方面存在弯道超车机会。

在三星2017年新材料结构“M8”中,韩国的Dukson和日本新日铁住金化学就替代了陶氏和三星SDI成为了新红色和绿色磷光材料的供应商。

国内目前提供有机发光材料中间体的主要有万润股份和濮阳惠成,公司也均在积极研发OLED发光材料。万润股份子公司三月光电正致力开发TADF有机发光材料,公司在专利方面积极积累,到2016年底取得166篇专利,在该领域技术领先,未来可能对整个发光材料市场有颠覆性的变革。 (摘自:海通证券)