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    OLED行業研究報告

    發布時間:2018.01.04

    (合肥高新建設投資集團公司投資管理部  李安、章番)

    一、 OLED 概述

    (一)OLED工作原理及分類 

    1、OLED工作原理

    OLED即有機發光二極管(Organic Light-Emitting Diode),又稱為有機電激光顯示,是繼CRT(Cathode Ray Tube,陰極射線管)、LCD(Liquid Crystal Display,液晶顯示器)之后的第三代顯示技術。

    OLED的基本結構是由一薄而透明且具半導體特性的銦錫氧化物(ITO)與電力正極相連,再加上另一個金屬陰極,包成如三明治的結構。整個結構層中包括空穴注入層、空穴傳輸層、發光層(有機材料)、電子傳輸層與電子注入層。當電力供應至適當電壓時,正極空穴與陰極電荷就會在發光層中結合,產生光亮,依其配方不同產生紅綠藍三色。

    OLED是雙注入型發光器件,將電能直接轉化為有機半導體材料分子的光能,采用的是電致發光物理機制。所以與傳統的LCD顯示方式不同,OLED無需背光燈,具有自發光的特性,采用非常薄的有機材料涂層和玻璃基板,當有電流通過時,這些有機材料就會發光。


    1 LCD與OLED面板結構對比

    OLED顯示技術實現彩色顯示的方式大致可以分為獨立材料發光法,彩色濾光薄膜法、色轉換法三種。其中獨立材料發光法是直接采用獨立的紅綠藍有機發光材料提供三基色,彩色濾光薄膜法是通過彩色濾光片將白光轉換為彩色OLED所需要的紅綠藍三基色,色轉換法主要利用三基色中能量最高的藍色為發光源,經由光色轉換薄膜將藍光分別轉換成能量較低的紅光或綠光從而提供三基色。在市場上,三星的OLED采用的是分別對RGB進行涂色,LG的OLED電視采用的是白光OLED+彩色濾光片的顯示技術。 


    (二)OLED發展歷程 



    OLED的研究產生起源于一個偶然的發現。1979年的一天晚上,在美國柯達公司從事科研工作的華裔科學家鄧青云博士(Dr.C.W.Tang)在回家的路上忽然想起有東西忘記在實驗室里,回去以后,他發現黑暗中有個亮的東西。打開燈發現原來是一塊做實驗的有機蓄電池在發光。OLED研究就此開始,從首次商業應用到成功推出55英寸電視屏僅僅用了16年時間,而LCD走過這段歷程則花了32年時間,可見全球OLED產業發展非常迅猛。


     

    數據來源:互聯網

    圖2 OLED發展歷程

    從行業周期來看,LCD已經處于成熟期,在顯示領域占領著絕對市場,而OLED正處于成長期。中國光學光電子行業協會液晶分會(CODA)秘書長梁新清在2016年8月于上海召開的“中國北京2015國際顯示產業高峰論壇”的前期說明會上表示,到2025年前后,伴隨柔性顯示器的商品化,TFT液晶將會步入衰退期。與此同時,OLED將會取代TFT液晶,迎來成熟期。 

    (三)OLED產業鏈介紹

    隨著OLED逐漸替代LCD,面板結構和制程的改變將帶來設備、原材料及面板制造等環節的全產業鏈變化。

    OLED面板為出發點,它的上游是制造OLED面板所需的零組件,包括原材料、生產設備及電子元器件,下游是OLED的終端應用,包括手機顯示、VR、穿戴設備、平板、電腦、電視等。在OLED面板的成本構成中,除了設備之外,就是有機材料占比超過10%,為22.7%。另外,驅動芯片占比為6.9%。

     

    數據來源:KDB Daewoo Securities Research

    圖3 OLED面板成本分析

     

    在上游材料及設備方面,日本和歐美地區具有很強的研發和產業化實力,占據主導地位;在中游面板制造方面,亞洲基本占據了全球所有市場份額,尤其以韓國SMD、LGD為行業領頭羊,我國臺灣友達、新奇美電以及日本SONY、夏普、松下、日本顯示等企業緊隨其后,我國大陸除最早從事OLED研發及生產的維信諾、四川虹視外,京東方、天馬、華星光電等傳統的面板企業也加快了跟進行業發展的步伐;在下游終端應用方面,目前手機所占份額最大,而在暢銷手機品牌中,美國有蘋果、韓國有三星、中國有華為、OPPO、小米等,對OLED面板有很大的需求量。

     

    二、OLED發展現狀分析

    (一)需求端發展現狀

    作為第三代顯示技術,OLED正處于快速成長期,其應用市場主要是替代LCD。OLED的滲透率與其成本直接相關,而其成本又直接與生產良率相關。如果組件和材料價格合理,生產良率超過80%時,OLED成本將低于LCD。一旦成本低于LCD,OLED將憑借其性能優勢大規模替代LCD

    2017年Q2以來,5.5吋HD分辨率的面板已經出現了成本倒轉,根據IHS Markit調查,5.5吋HD AMOLED面板的制造成本為12.1美元,而5.5吋HD LTPS LCD面板的成本則是12.2美元,不過5.5吋的HD a-Si LCD面板制造成本僅約10.4美元,仍低于AMOLED面板。在較高解析度的市場上,LCD的制造成本仍占有優勢,據估計,5.5吋的QHD AMOLED面板和5.5吋的QHD LTPS LCD面板之間,大約存在30%的成本差距,至于a-Si技術則無法達到QHD的解析度。因為AMOLED結構較LCD面板簡單,所以原則上AMOLED的材料成本應該低于LCD面板,AMOLED較高的成本主要來自折舊、勞動力成本等其他費用,而這些費用的單位成本將隨著量產的規模效應而減少。隨著OLED優勢凸顯,劣勢逐步補齊,有望迎來需求爆發式的增長。

    1、OLED中小尺寸需求分析

    目前,10英寸以下中小尺寸AMOLED技術相對成熟,已實現量產,可廣泛應用于手機、穿戴設備、VR等移動產品。目前手機對AMOLED面板的需求量最大。 

    1.1 需求分析——手機行業

    AMOLED面板在智能手機顯示面板市場的滲透率正在迅速攀升。根據統計數據顯示,2016年全球智能手機大概有23%搭載OLED面板。2018年下半年所有新款i Phone都將采用OLED屏幕,這將會大大加速其他智能手機制造商對OLED屏幕的采用,Trendforce指出到2020年,OLED屏幕在手機上的采用率將達到50%。

     

    數據來源:中關村在線

    4  三大手機品牌均已采用AMOLED

    根據智研咨詢的統計,在手機市場,2015年AMOLED出貨量約2.55億片,預計到2019年將增長至7.5億片,年復合增長率達32%;相應的市場規模從2015年的93億美元增長至293億美元,年復合增長率達33%。其中增長主要來自于軟屏,柔性屏是未來的趨勢。

    1.2 需求分析——消費電子產品

    OLED除了智能手機等消費電子產品外,未來還有望進一步應用于可穿戴設備、VR設備等各類泛智能硬件。隨著智能手表、VR等新產品銷量增長,OLED市場規模也將隨之快速增長。

    可穿戴設備需要具備彎折功能,并追求屏幕部分區域常亮。可穿戴設備體積較小,一般佩戴到手腕等部位,多呈現曲面,所以可穿戴設備的屏幕正往曲面方向發展,而OLED具有柔性特點是最佳選擇。VR設備看重輕薄、廣視角與高刷新率。屏幕輕薄可以減輕VR設備對頭部的負擔;在距眼睛較短的范圍內,廣視角是保證視覺效果的必要條件;刷新頻率過低可能VR使用者的暈眩感,需要高刷新頻率。OLED完全滿足這些需求,市場上主流VR設備如Oculus Rift、Sony PlayStation VR等均采用OLED屏幕。

    2、供給端發展現狀

    憑借在OLED領域深耕多年積累的技術經驗,韓國面板廠商在OLED領域仍保持著極大的領先優勢。三星穩步領跑中小尺寸OLED面板市場,智能手機OLED面板份額達98%,擁有較大的OLED硬屏產能,未來擴產方向主要在柔性屏。LG是目前主要的大尺寸OLED面板供應商,根據其產能擴張計劃,至2020年可形成約270萬平方米的產能。目前LG主要為長虹、康佳、創維、LG、索尼等品牌的OLED TV供貨,有意憑借大尺寸AMOLED面板的量產經驗切入小屏AMOLED市場。 

    與此同時,國產面板廠商正加速追趕OLED布局。京東方的成都6代柔性AMOLED線已于今年5月點亮,預計10月開始逐步實現量產;天馬、維信諾、和輝光電等面板廠商的新產線建設也在穩步推進。 

    對于面板行業而言,由于存在庫存因素以及維修市場的需求,因此測算供給超出需求5%以內一般是正常狀態,在這一幅度內的供需相對平衡。對于柔性OLED來說,由于其工藝難度高、良率較低,從供需預測的結果來看,我們預計直至2020年柔性OLED屏幕都將處于供不應求的狀態。而如果考慮可折疊屏幕的出現,對OLED屏幕的需求面積成倍增長,可能未來較長一段時間內仍將處于供不應求的狀態。對于OLED硬屏,根據目前的產能投資計劃,隨著全球廠商的產能逐漸釋放,OLED硬屏的供應將會保持較為穩定的增長,未來幾年基本上也處于供給小于需求的狀態,直到2020年左右將有所緩解。

     

    5 全球OLED硬屏及柔性屏供需對比

    三、OLED行業發展趨勢

    如果你曾經設想過能擁有大尺寸顯示屏移動設備,并且能折疊放進口袋會有多方便,或許在不久的將來夢想將會實現。根據應用材料公司(Applied Materials)最近進行的一份調查顯示,80%的人會有這種想法。

    這種態度反映在了未來幾年柔性和曲面顯示器市場的強勁增長趨勢。例如,來自Touch Display Research的市場分析師預測,到2023年,柔性和曲面顯示器將占全球顯示器收入的16%,而2013年只有1%。與此同時,IHS iSuppli預計,到2020年,全球柔性顯示器出貨量將達到7.92億臺,高于2013年的320萬臺。

    目前,市面上已經出現了一些新型曲面顯示器,如三星已經推出了擁有極具魅力外觀的曲面屏Galaxy Edge智能手機。但是,什么樣的技術才能生產出柔性可彎曲的顯示屏,并且擁有足夠的分辨率、顯示質量以及耐用性?最重要的是,什么樣的技術才能以顯示器和終端設備廠商接受的、能帶來可觀利潤的成本實現上述要求呢?

    1、材料是關鍵因素

    材料在推動移動設備、電視、廣告標牌以及其他用途的柔性顯示方面發揮關鍵作用。顯示材料面臨的主要挑戰是當設備彎曲或折疊時,如何擺脫硬質玻璃限制,而不會影響顯示器的薄膜晶體管(TFT)背板的運作或可靠性。

    柔性OLED顯示器的早期采用者傾向于使用分層工藝在柔性薄膜上制造電晶體背板。但是這種分層工藝非常復雜且成本高。因此,其在技術突破之前量產還存在一些問題。

    2、薄膜封裝(TFE)

    許多顯示器制造技術的主要目標是實現TFT背板和OLED發射層的均勻性和性能穩定性。有效的薄膜層封裝對于防止由水分和顆粒引起的AMOLED顯示屏的老化至關重要。封裝直接影響AMOLED設備的使用壽命和顯示性能。

    如應用材料提供的薄膜封裝(TFE)工藝,支持柔性OLED顯示器的制造要求,同時還能提供關鍵屏障保護。

    此外,應用材料提供的AKT TFE產品線包括延長柔性OLED壽命的多層解決方案。多層構造通過去除阻擋膜中的缺陷部位并增加滲透通道長度來減少水滲透。

    柔性、可彎曲顯示器的發展帶來了許多技術挑戰,同時也需要制造工藝和材料的進步。想要盡可能快地實施這些新技術,并且可以推動大眾消費者的采用,設備和材料供應商以及面板和設備制造商之間的緊密協作是不可或缺的。只有更多的設備材料廠商形成聯合共同體,才能迎接在未來柔性屏方面的規劃和挑戰。


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