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OLED 产业链分析之 Open Mask

OLEDindustry · 2019-03-19
1.1 OLED持续渗透,2019年有望从旗舰机型向中端机型渗透OLED是指有机自发光二极管,由于其超高对比、逼真色彩、宽广视角、轻薄外形、宽温操作等特性,OLED有望成为继CRT,LCD后的第三代主流显示技术。从定义来看:“自发光”决定轻薄外型和低材料成本;“有机”是实现柔性显示和异形屏的关键。

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1.1 OLED持续渗透,2019年有望从旗舰机型向中端机型渗透

OLED是指有机自发光二极管,由于其超高对比、逼真色彩、宽广视角、轻薄外形、宽温操作等特性,OLED有望成为继CRT,LCD后的第三代主流显示技术。从定义来看:“自发光”决定轻薄外型和低材料成本;“有机”是实现柔性显示和异形屏的关键。

AMOLED持续渗透,趋势是从中小尺寸到大尺寸,从智能手机向平板、PC到头戴式设备、TV。3Q18手机屏幕产值来到107亿美元,其中OLED屏幕占比从2017的35%大幅上升至61.1%(66亿美元)。从下游市场来看,2017年全球AMOLED出货量为4.46亿块,智能手机及可穿戴设备适用的新型半导体高端触控柔性显示屏仍是最主要的市场,占出货量95%以上。其中智能手机出货量占比为90%。IHS估算2018年AMOLED出货量再增36%,达到6.06亿块。OLEDTV、笔电、头戴式设备则将是未来三年高速增长所在,预计2017-2021年三者CAGR分别为50%、47%和43%。受益于此,未来三年AMOLED总出货量CAGR~18.6%。

从2018年各智能手机厂商出货的屏幕技术来看,以三星GalaxyNote9、苹果iPhoneXS、为代表的旗舰智能机型均采用AMOLED屏幕。两家公司手机的AMOLED渗透率分别为63.2%和65.7%。尽管AMOLED在其余主要手机品牌渗透率仍不足35%,但在各家旗舰、高端机型中仍广泛采用AMOLED。智能手机AMOLED代替a-SiTFT和LTPS/OxideTFTLCD效应正在显现。

AMOLED代替LCD的重要性来自于以下几个方面:

需求1:信息娱乐等高端显示提出高成像质量需求。以对比度为例,OLED由于自发光原理,像素熄灭便可实现真正的黑,而LCD则是通过液晶分子的旋转和偏振片来遮挡背光源的白。这本质上决定了OLED具有更高对比度和更低功耗。而高清、高频、高质量显示体验则是未来用于手机、电竞、VR等应用屏幕的需求所在。

需求2:AMOLED更易实现异形屏设计与生产灵活性。OLED自发光,无需背光模组和滤光器,避免了全面屏窄边框处背光源经由导光板出射光辉度和亮度不均等问题。同时,LCD背光模组异型切割难度(C角刀轮切割+CNC易致屏幕崩边)和成本更高(激光切割)。

需求3:相比于TFT-LCD,AMOLED的材料成本更低,如果能实现部分关键设备国产化和制程良率提升,将是具有更高价值量的显示技术。小尺寸AMOLED成本已经能够实现与LCD相媲美,大尺寸技术问题尚待解决。

以5’’全高清智能手机显示屏为例,我们对比了TFT-LCD和AMOLED成本结构(1Q16,LCD由G6生产,OLED由G5.5生产,非材料成本包括设备折旧、人工等)。LCD和OLED的材料成本占比分别为63%和47%,OLED材料成本占比显著低于LCD。需要与LCD区别的是,OLED设备成本(35%)和有机材料成本(23%)是更重要的组成部分。

1.2 大陆OLED产能占全球比重不断提升

2018年面板行业景气度处于上行阶段。继高世代TFT-LCD面板后,以AMOLED为代表的新型显示面板投资进入高峰期,增资拓产动作频繁。2018年OLED/LCD及相关配套建线投资总计超7000亿,其中OLED投资规模接近2000亿。我们梳理了2018年主要AMOLED面板商产线和上游材料和关键零组件厂商的投资拓产进展:

以京东方为例,近四年TFT-LCD和AMOLED共7条产线投资结构来看,AMOLED项目投资热度显著。成都B7G6AMOLED产线注册资本250亿元为公司全额自筹。同期TFT-LCD均获政府支持。合肥项目政府出资180亿元以注册资本金的形式直接投入。福州项目政府筹集的150亿元人民币以无息银行委托贷款形式提供给公司。两个方案中,公司出资占总投资额均仅为10%。2016年后投资热潮向AMOLED蔓延,高世代TFT-LCD热度不减,三大在建六代AMOLED项目(绵阳、重庆、福清)政府出资占比注册资本金均超50%。

目前大陆已投产OLED产线共计12条,在建及筹建OLED产线7条,总投资规模超3500亿元,其中京东方总投资金额高达1395亿元。而在2015年底,投产和在建的产线数字仅为4条和6条。资本红利正当时,政府资金加速涌入助力开启“技术+产品+产业链”布局。以维信诺为例,截止3Q18,公司由年初至报告期期末计入当期损益的政府补助达到8.56亿元。12月19日维信诺再发公告,再获得政府补助项目共计6项,属于为取得、购建或以其他方式形成长期资产的政府补助总额人民币20.00万元;属于与收益相关的政府补助总额人民币55,857.4812万元。

韩国面板厂商凭借扎实的技术积累和国产材料成本优势,早在2007年便切入OLED市场,三星显示和LGD两大巨头始终保持产能及增长率领先,2018年两者AMOLED产能面积分别超过10M平方米和5M平方米。但是2014年以来,大陆和韩国面板商产能差距迅速缩小。

我们统计了包括WOLED、RGBOLED和QD-OLED在内的全球主要OLED厂商已投和在建产能情况,假设满产满载,并不考虑良率损失,预计2021年大陆制造商将占全球26%产能面积,2016-2021大陆产能GAGR~85%。包括京东方、华星光电、维信诺、和辉光电在内的大陆G6AMOLED产能集中于2018-2019年开出,涉及产能总计超150k片/M。

大陆龙头京东方引领大陆OLED产能占全球比重不断提升,4Q13鄂尔多斯(B6)产线投产,主攻51k片玻璃基板/月LTPSLCD,辅助4k片/月的AMOLED硬屏,是中国首条、全球第二条5.5代AMOLED生产线,结束韩企AMOLED产能垄断。2017年10月,成都(B7)G6LTPSAMOLED柔性/硬屏产线率先实现量产,抢占新一轮OLED投资扩产先机,目前产能爬坡中,设计产能48k片/月。假设满产满载,并不考虑良率损失,我们估计2018年京东方OLED产能约为1.59M平方米,未来三年产能面积再翻两番,达到6.39M平方米,约可提供1亿块5.5’’AMOLED屏/月。

发光材料和设备是OLED最主要的成本构成。

OLED材料主要包括两部分:发光材料和基础材料,两者占OLED屏幕物料成本的30%左右。OLED发光材料主要包括红光主体/客体材料、绿光主体/客体材料、蓝光主体/客体材料等。OLED通用材料,主要包括电子传输层ETL、电子注入层EIL、空穴注入层HIL、空穴传输层HTL、空穴阻挡层HBL、电子阻挡层EBL等,其中有机发光层材料和传输层材料为OLED的关键材料。根据OFweek产业研究院数据,2017年全球OLED材料市场规模为8.56亿美元,同比增长61%,发光材料市场规模为4.04亿美元,通用材料为4.52亿美元。随着国内多家AMOLED面板生产线的投产,预计2018年全球OLED材料市场规模将达到12.58亿美元,发光材料市场将增长至5.6亿美元。

OLED发光材料层的形成需要经过三个环节:首先将化工原材料转化为中间体,中间体再合成至单体粗品;然后单体粗品经升华得到OLED单体,最后再由面板生产企业将多种单体蒸镀到基板上面,形成OLED有机发光材料层。

有机发光材料是OLED面板的核心组成部分,在OLED中的面板成本占比约14%,是OLED产业链中技术壁垒最高的领域,其市场竞争小、毛利率高。我国材料企业主要供应OLED材料的中间体和单体粗品,产品销往欧、美、日、韩等地企业,这些企业再进一步合成或升华成单体。目前有机小分子发光材料主要被美国柯达、美国环宇显示技术公司、日本出光兴产等公司垄断,技术壁垒主要体现在专利和良率上。

OLED发光材料的分类有多种,根据发光方式来分,可分为荧光发光材料和磷光发光材料。

荧光材料:在大多数情况下,单线态激子由于其快速重组速度比较高,使其发光效率相比三线态激子要优越得多。因此,注入载体将集中在一起,只能通过单一激子发光,而不能通过另外三种三线态激子发光。荧光材料成本更低,但发光效率差。载入电压产生的电能中,只有25%的光能够用于发光,剩余75%则转化成热能释放了。

磷光材料:注入一种重金属(铱Ir、铂Pt、铕Eu、锇Os)原子之后,由于重金属原子的自旋轨道耦合,使得单线态激子和三线态激子的复合率比较接近。由于注入载体能均匀分布于四种激子旋转分布状态,因此,在四种状态下都可以实现发光。磷光材料在发光过程中可以充分利用单线态和三线态激子的能量,因此理论上其量子效率可达到100%,而且还能够将荧光材料浪费掉的转化成热能的75%能量全部转化成光能。这大大提高了OLED材料器件的发光效率,是目前业界使用比较广的发光材料。

相比荧光材料来说,磷光材料表现出了非常明显的优势。在OLED材料的整体需求中,磷光材料比重一直在增加。红色磷光材料已经大规模应用在商业AMOLED设备中,但是蓝色磷光材料目前依然在开发当中,由于其在初始亮度的95%状态下最长不能超过1000小时,使用寿命短是制约蓝色磷光材料大规模应用的一大瓶颈。

目前蓝色磷光材料的发光寿命短仍是OLED发光材料的短板,大陆厂商中,濮阳惠成OLED材料布局包括芴类、噻吩类、咔唑类、有机膦类等产品,在目前主流和未来有潜力的OLED蓝光材料中间体均有布局,尤其是蓝色磷光材料和TADF材料。

三大制程工序,国产设备切入机会较多,中游面板制造商将受益。我们梳理了OLED上游各制程主要步骤所需材料和设备。前中段设备主要又美、日、韩厂商垄断,严重依赖进口。后段设备技术门槛较低,国内Bonding、贴附、检测等细分领域的企业龙头企业如精测电子、智云股份、联得装备已加速渗透该段并表现出一定的竞争力,中游面板制造商将受益,有效降低设备成本。

前中段制程方面,大客户垄断效应减弱,蒸镀机、掩膜版等OLED段关键设备独家供应契约不再。以蒸镀为例,一条6代线需要3-4台蒸镀设备。正如光刻工艺决定集成电路线宽,蒸镀决定了OLED面板像素点分辨率和良率。目前全球中高档蒸镀机被日本CanonTokki、韩国SunicSystem、YAS、SFA等企业垄断,产能严重受限。2017年以前,三星独家买下Tokki全部年产能(3~4台)。直到2017年Tokki扩产至9台,LGD的和京东方才能分别拿下两台。京东方成都G61Q17导入首台Tokki蒸镀设备。

高阵列和有机镀膜段设备导入+后段模组设备国产化进程加速,双效应叠加将有利于中游面板企业掌控设备成本、提高产品良率和大尺寸产能主导权,随着产能爬坡和积累量产使用经验,促进面板企业盈利能力上升,进一步提升国内OLED产业竞争力。

3.1 OLED用OPEN MASK

显示面板产线上使用的Mask为两种:Array段和CF段(TFT-LCD)用的,以玻璃为基础材料的曝光Photomask;和AMOLED段以金属为基本材料的ShadowMask(OpenMask&FMM)。

Photomask(光掩膜版)主要用于Array段曝光显影用。Photomask主体结构为透明基材+遮光材料,主要用于通过曝光、显影和刻蚀工艺制作高精度的集成电路用。

根据OLEDindustry资料显示,ShadowMask分为OpenMask与FineMetalMask。在制作发光部件时,根据现有OLED的工艺,可以分别采用OpenMask形式和FMM形式对器件进行制作。

FMM全称为FineMetalMask(精细金属掩模版),其主材可以主要是金属或金属+树脂。从FMM开孔形状来区分,根据FMM的开孔形状的不同,FMM可以再进一步细分为Slot型和Slit型。

OpenMask技术主要用于AMOLED生产中,尤其是WOLED。该技术由LGDisplay主要,并主要用于大尺寸面板的制造和生产中。和FMM工艺分别对RGB进行精细蒸镀不同,OpenMask的尺寸较大,主要用于在OLED技术中共通层的制作。

LGDisplay的WOLED方案,使用YB(蓝黄)或RGB作为白光光源,配合RGB三色滤光片达到彩色显示效果,此方案优势是在保留OLED显示的部分优势的同时,在蒸镀制程中对精度要求相对较低,适合在大尺寸面板制造中使用。该方案需要使用的shadowmask以OPENmask为主。

3.2 OLED用OPEN MASK市场

IHS数据显示,2017年OLED用shadowmask整体市场规模超过2亿美元,2018年估算市场规模达4亿美元,同比增长率超80%,预计未来数年将保持20%以上增速,至2022年oled用shadowmask市场规模有望达到12亿美元。

MASK模具中的OPEN MASK为其关键制具。OPEN MASK在使用一段时间后,表面会形成一层蒸镀膜,会严重影响产出品的精度和产品良率,OPEN MASK膜剥离及精密再生就是在OPEN MASK无损的前提下进行精密再生。此外,该项目还包括LTPS产品清洗相关业务。

目前国内OLED相关企业技术积累相对薄弱,上游产业如材料制造、设备制造、精密掩膜版等基本由韩国、日本垄断。G6 OPEN MASK精密再生技术及工艺均由韩国少数企业掌控,国内相关配套也比较少。基于国内面板厂商降低成本的需要,G6 OPEN MASK精密再生国产化面临较大需求。

3.3 翰博高新:京东方核心供应商

翰博高新是国内领先的光电显示薄膜器件生产和光学整体解决方案供应商。公司为京东方国内主要配套企业之一,为京东方提供的产品及服务是公司收入的主要来源。依靠在光电显示薄膜器件领域内多年积累的行业经验和渠道优势,公司由光学膜裁切逐步扩大到光电显示用胶带裁切、偏光片裁切、导光板设计和生产,并能够结合下游客户需求,与上游厂商合作开发新产品,为下游客户提供材料选型、组合等光学整体解决方案。随着下游客户需求逐步增加,公司计划投资OLED产业链相关产品。

翰博高新2018年营收达27.58亿元,同比增长25.82%,归母净利润0.85亿元,同比增长55%。)2018年前三季度较2017年前三季度营业收入增长4.21亿,增长率25.63%,上升的主要原因为背光模组板块增长2.11亿元,同比增长19.32%。背光模组的收入上升主要是因为由于京东方重庆笔记本基地的产能持续上升带来的订单量增加。此外公司在2018年前三季度新增了手机背光源收入,该部分收入达3.09亿元,占2018年前三季度收入的14.09%。

经过翰博高新多年耕耘,累积了丰富的行业技术经验,保证了高质量的产品供应。并为主要客户提供现地就近供应,经过多年发展,产能规模不断扩大。目前公司已是中国最大液晶显示面板厂商京东方的核心供应商。

2016年、2017年、2018年1-6月,翰博高新向京东方销售产生的营业收入占公司总营业收入比例分别为97.12%、92.34%、88.84%。公司与京东方合作多年,业务规模及合作领域逐步增加,长期稳定的合作关系使公司的销售具有稳定性和持续性。

翰博高新“OLED用OPENMASK精密再生项目”的实施主体为拓维高科,系翰博高新下属控股公司,拓维高科另一股东韩国TOPWINTECH公司,为国际领先OPENMASK膜剥离及精密再生企业(或其子公司),其主要客户为韩国三星、LG,相关技术已通过韩国三星、LG在OLED领域的认证。TOPWINTECH已与拓维高科签署相关协议,约定在中国大陆地区内与拓维高科共享其掌握的“OLED用OPENMASK精密再生项目”相关核心技术。相关核心技术主要包括G6Openmask精密再生、等离子熔射Y2O3、DRP、Melting等,上述技术均已实现海外量产。双方已约定,在中国大陆地区实现量产后的技术成果归拓维高科所有。

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