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OLED行业研究——梳理篇

文章来源:雪球  2017-09-07

标签:柔性显示OLED产业链

OLED市场

LCD是当前市场的主流,但OLED替代趋势已成

目前平板显示市场依旧是LCD占据主流,但OLED的占比在逐年提高,有不断挤压LCD市场的态势,特别是AMOLED。成熟的OLED技术显示效果、能耗以及制作成本都低于LCD,当前市场以LCD为主的原因在于核心技术掌控在少数海外企业手中,导致OLED产能难以快速爆发,这是由于OLED供给严重不足导致的市场无奈之选,特别是手机用的小尺寸AMOLED。

从产业端来看,各大面板厂商花重金加速布局OLED产线,苹果作为手机潮流的引领者,更是揽下三星一年的产能来满足其Iphone8的OLED屏需求。因此随着17-19年全球OLED产线陆续量产,OLED将会快速提高其在显屏市场的渗透率。根据IHS预测,手机用AMOLED需求量从2015年的255百万片到2019年的750百万片,15-19年复合增长率为30%+。  

OLED市场竞争格局:韩国垄断,大陆追赶   

韩国厂商三星、LGD凭借垄断性的技术与专利,分别占据了中小尺寸、大尺寸的绝对领导地位。2016年三星包揽了全球95%以上的市场份额,其量产经验丰富,有自主研发的蒸镀技术以及较高的良率,其生产设备多与上游设备提供商签订合作协议,能够占据设备厂商的产能,从而达到限制其他面板商进入的目的(比如OLED制作过程中极为重要的蒸镀设备,每年canon只能提供9台,而三星包揽了4台)。

据Digitimes报道,三星显示器部门已经与苹果签署了两年的合约,将为iPhone提供曲面OLED屏幕,这笔大单价值90亿美元。目前三星已经逐渐退出其LCD的产能,将全部重心压在OLED,特别是柔性OLED上。LGD主要提供电视用大尺寸OLED,这一块目前的技术还尚未特别成熟,OLED电视成本依旧较高。

OLED的高利润以及未来的发展前景,让各大面板厂商纷纷快速布局OLED生产线。而且下游的手机商也不愿自己的供应商是三星一家独大的格局,因此随着全球各大OLED生产线的逐渐量产,一家独大的格局将会逐渐改变。

从上表中的全球未来OLED新增产能情况可以看出:新增的产能基本会在17年下半年到2019年逐渐释放;2017年之后新增生产线21条,其中用于制作柔性面板的有17条,柔性占据绝大多数,对于上游的原材料以及设备厂商来说,设计柔性材料的将会受益更大。

全球OLED产能基本集中在韩日中台,而且中国厂商在OLED的投资以及新增的产线最多,在2019-2020年产线全部达产之后,到时韩国5.5代线以上生产线有11条,日本3条,台湾5条,而中国15条,因此中国有望改变韩日在面板的垄断地位,而对于国产上游原材料以及设备厂商来说也是机遇。

柔性AMOLED是未来OLED的发展方向       

AMOLED可以根据是否可弯曲分为硬屏与柔性,柔性也是AMOLED相比较与lcd的一个重要的优势。OLED技术最受推崇的就是自发光以及形态自由的特点,从曲面屏、可穿戴设备再到电子纸等等,在oled显示技术柔性技术的重要性可窥一斑,而且从上面全球未来新增的OLED生产线也可看出,各大生产商未来重点布局的还是柔性显示。

根据同花顺ifind的市场规模数据显示,到2017年软屏OLED市场规模将会超过硬屏OLED,而且在28年19年软屏OLED依旧会保持一个较高的增长率,而硬屏市场规模将会有所减少。(另外有一个数据:根据IDTechex预测,到2020年柔性屏市场规模将会超过刚性屏),总之,虽然各个机构之间的预估有差距,但柔性屏将会替代刚性屏基本是行业共识。因此未来OLED的看点还是在柔性。


OLED技术

OLED发光原理

当OLED接通电源后,金属阴极产生电子,ITO阳极产生空穴,在电场力的做用下,电子穿过电子传输层,空穴穿过空穴传输层,来到有机发光层相 会,电子和空穴分别带正电和负电,它们相互吸引,在吸引力(库仑力)的作用下被束缚在一起,阴阳结合,形成了激子。激子激发发光分子,使得发光分子的能量提高,处于激发状态,而处于激发状态的分子是不稳定的,它想回到稳定状态,在极短的时间内,它放出能量回到稳定状态,而放出的能量就以光的形式发出,由于ITO阳极段是透明的,人们就可以看到它发出的光了。

从oled的发光原理可以看出oled是自发光的,而LCD是通过背光板发光的。    

     

AMOLED的制作工艺

AMOLED的制作流程主要包括三个阶段:背板段、前板段与模组段。

(1)背板段主要是通过镀膜、曝光以及蚀刻等技术制作驱动背板的过程。具体工艺流程是先通过镀膜设备,将材质沉积在基板上,然后利用光学照射将光罩上的图案转印到镀膜后的基板上,这一步叫做曝光,最后通过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。这个过程生产出来的是驱动背板。 在背板段镀膜之前实际上需要对ITO基板进行清洗,清洗处理相当花费时间,灰尘湿气是对器件最不利的影响因素,因此无论半导体工艺还是OLED、LCD,清洗工艺都是非常重要的。对于ITO基板清洗首先通过湿法清洗最后通过干法清洗,湿法清洗是指利用洗涤剂清洗;干法是指对ITO表面进行UV臭氧处理或者氧离子处理,只有清洗处理之后才能在ITO薄膜上沉积各种有机功能薄膜。

(2)前板段工艺是在超高真空的条件下,透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,再在无氧环境中利用高效能阻绝水汽的玻璃胶进行封装以起到保护作用。

这一阶段涉及到的材料以及难点在于:

 ①高精度金属掩模版(FMM)是定义像素精密读的光键; 

②有机发光材料是OLED发光的最主要原材料,这也是它与LCD的重要区别(OLED通过有机发光材料自发光,而LCD通过背光板发光);

 ③阻绝水汽的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。

 由于AMOLED在制作阴极时要用到功函数低的金属如AL,Mg,Ca等,而这些金属性质比较活跃,容易与水氧发生反应,因此在封装时如果减少水汽以及氧气的渗透就成了AMOLED基板寿命长短的关键。一般通过水氧透过率来衡量封装的效果,对于水汽的阻隔难度要大于氧气。OLED要求水氧透过率要远低于LCD,因此对于封装的密封效果要求也更高。 

目前的封装技术主要有金属盖板、玻璃盖板以及薄膜封装。 金属盖板与玻璃盖板的密封效果较好,但使用它们会增加屏幕的厚度与重量。而薄膜盖板虽然封装效果较差,不过其厚度小重量轻,未来在可携带的消费电子这一块(比如手机)将会有较大的应用空间,而且柔性屏幕也要求用薄膜封装技术。          

(3)模组段工艺是对前板段制成的基板进行切割、偏光片贴附,控制线路与驱动芯片贴合测试,并进行产品测试与产品包装,最终交付客户。 模组段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。        

   

OLED与LCD对比

(1)发光原理不同,OLED更轻薄、可弯曲 传统液晶屏,也就是LCD屏,需要使用背光光源(一般为LED),然后利用导光片、增光片、偏光片、滤光片以及液晶层等将背光源发出的光转换成红绿蓝三种基色,从而实现彩色的效果;而OLED是利用有机发光二级体自主发光,它不需要背光板和中间的导光片、增光片、滤光片等部件,因此与LCD相比更为轻薄。另外由于OLED不需要硬质的背光板,因此它可以弯曲,制作各种形状的显示屏,应用将更加广泛,更为美观。

(2)OLED更省电 当存在有大量黑色的画面时,LCD屏部分黑色画面的背光源依旧在工作,而OLED会精确关闭黑色画面的部分像素,从而达到省电的效果;而且即使在亮度较亮的时候,OLED的有机层发光效率也比LCD高。手机屏幕一直以来都是手机耗电最多的部件,而随着人们对于手机的使用时间越来越长,对于手机续航的要求也越来越高,手机厂商有望通过OLED屏改善手机的续航能力。

(3)OLED制作成本更低 由于OLED的发光原理与LCD不同,理论上其成本应该远比TFT-LCD低,因为其无需偏光板、背光模组和彩色滤光片,且原材料成本比TFT-LCD至少低70%。虽然OLED生产线的投资动辄三四百亿,不次于LCD。但TFT-LCD 75%的成本来自原材料,因此无论其生产线的尺寸变多大,生产规模有多大,TFT-LCD原材料所占的比例都不会下降,而OLED中原材料所占成本不到25%,大部分投资在于固定成本,因此OLED的规模效应要远高于LCD,只要OLED良品率提高,产能达到一定水平,其成本便将低于LCD。

产业链

OLED产业链分析

OLED产业链中,在之前的市场篇中已经看到中游面板商都在加速布局OLED,而且OLED生产线设备投入巨大,从建成到量产还需要一个产能与良率爬坡的过程,因此国内面板企业真正实现盈利还为时尚早。而作为产业链的上游,设备以及原材料的公司将有望提前受益。

上游设备在OLED的整个产业链中占据的成本最大,约占OLED生产线的80%左右的成本。设备又根据制作工艺分为前段、中段以及模组段,具体的有TFT设备、镀膜设备、封装设备以及检测设备。OLED的设备基本上由国外厂商垄断,国内暂时还没有能力提供,特别是前中段的设备。在设备这一块,国内最有可能率先实现国产化的是检测设备,我国的平板检测设备发展多年,技术水平已经达到国际水平,而且OLED所需检测设备之前传统的LCD的相差不多,因此有望实现国产替代。

另外由于OLED的发光主要是靠发光材料,因此将发光材料蒸镀到基板上的蒸镀设备是整个OLED生产线中最为重要的设备,8,500 万美元一台,而按照常规的配置,一条6代线需要3-4台蒸镀设备。而该设备产量很低,目前全球只有日本的Canon提供,以Canon今年的产能只能提供9台,今年的9台设备已经全部分配完毕,其中三星4台、LGD2台,京东方2台。因此除了良率之外,蒸镀设备也是制约OLED产能爆发的重要因素。

原材料方面,由于OLED的自发光原理,其对于原材料的需求远远少于LCD,所占成本不到25%。主要需要的原材料有ITO玻璃、发光材料、偏光片、封装材料等。目前由于技术水平以及专利的限制,材料这一块也基本由国外厂商垄断。其中有机发光材料是OLED最为重要的材料,主要由美国的UDC提供,根据UDC 2017年一季报显示,其Q1实现营收5560万美元(YOY+87%);净利润为1040万美元,2016年同期仅190万美元。同时,公司上调2017年收入预测至2.6亿美元至2.8亿美元,这也可看出OLED的发展之迅猛,材料市场空间巨大。而国内目前主要是向海外的有机材料生产商提供OLED中间体,但这一块由于产品技术含量较低,附加值不高。       

另一个重要的材料是封装材料,由于OLED在制作阴极材料时要用功函数低的金属,如Al,Mg,Ca等,这些金属容易与水氧发生反应,因此封装时是否能够有效阻隔水氧就直接影响OLED的寿命。而对于水汽的阻隔难度远远大于氧气,因此水汽阻隔膜在OLED的封装工艺中起着决定性作用,随着OLED产能的爆发,水汽阻隔膜的需求量将倍增。在这一块国内还是有一定竞争力的,目前全球生产水汽阻隔膜的企业有3M和康得新,而康得新自主研发的全球首条卷绕式大宽幅高性能封装阻隔膜生产线已经于2017年成功投产,水汽阻隔WVTR值可达到10-6克/平方米/天,这是当今业内性能等级最高的封装阻隔膜。

OLED替代LCD对于产业链的影响

从下面的OLED的生产设备展示表格以及OLED的制造工艺来看,OLED替代LCD将会对产业链环节产生一下影响:

(1)需求减少:液晶、背光板、散射膜、增亮膜、滤光片这些是OLED不需要用到的,而偏光片的数量也会减少。因此对于生产这些产品的公司来讲,如果不能及时调整产业结构,长期来看公司的市场肯定是呈萎缩趋势的。

(2)技术更新: 驱动芯片:电压驱动→电流驱动; TFT背板:a-Si,Oxide→LTPS; 基板:刚性材料→柔性材料; 封装设备:OLED对于封装的密封性要求要远高于LCD。

(3)新增需求:发光材料:主体材料、客体材料。

OLED相关企业

国内OLED产业链上市公司

投资观点

当前OLED行业三星、LG分别垄断了全球中小尺寸与大尺寸的供应,大陆面板商期待从OLED处获利还为时尚早,原因如下:

1、当前大陆面板厂处于快速建设OLED生产线的阶段,距离量产还需要经历产能爬坡和良率爬坡的过程,因此OLED这部分业务依旧需要靠政府补贴维持;

2、OLED生产线中最为重要的蒸镀设备,全球供应紧张,唯一供应商canon每年只能供应9台,根据业内预测即使提高产量也只能供应10台。目前订单已经排到了两年后,大陆厂商今年只有京东方拿到了2台;

3、大陆面板商实现规模量产基本得到2019-2020年,到时极有可能出现产能集中爆发的情况,而且三星自己依旧在加大投资力度,比如7月三星又公告拟投资186亿美元扩产OLED。 不过尽管OLED业务目前尚难以产生利润,不过在全球OLED产能不足的情况下,LCD依旧会是市场主流,随着三星等巨头逐渐削减LCD产能,LCD的供应也是趋近,有了涨价的动力。因此大陆龙头面板企业依旧有LCD涨价的机会,比如京东方A、深天马A上涨也是这个逻辑,而且半年业绩预告也反映了这一逻辑。

从投资的角度,在中游掘金狂热的时候,可以重点考虑上游“卖铲子”的公司,即上游原材料、零部件以及设备中具有国产化替代潜力的品种,比如检测设备的精测电子、提供水汽阻隔膜的康得新、提供驱动芯片的中颖电子、提供有机中间体的濮阳惠成和万润股份等。本文主要目的将OLED产业链进行梳理,后续的研究将根据此投资观点,重点剖析上游材料以及设备的国产化以及具体投资标的投资机会。

作者:养牛汉

来源:雪球


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