一文了解OLED附产业链68家厂商动态

  受多家手机厂商宣布推出折叠屏手机消息影响,新年开市以来,OLED概念股持续高开大涨

  受多家手机厂商宣布推出折叠屏手机消息影响,新年开市以来,OLED概念股持续高开大涨,联得装备(300545,SZ)、领益智造(002600,SZ)、维信诺(002387,SZ)、彩虹股份(600707,SH)、东材科技(601208,SH)等10只个股都出现涨停。而京东方A(000725,SZ)更是在最近的6个交易日中涨约40%。

  看到纵多股票大涨,你一边唏嘘感叹自己没有提前买的同时,是否还在疑问OLED到底是个什么东东?今天1度姐就来给大家谈谈OLED的那些事。

  智能手机在问世之初就带有大屏的属性,在一定便携性和可操作性基础上,消费者对于大尺寸手机屏幕的需求十分强烈,屏幕尺寸增大是智能手机迭代发展的关键主线。手机屏幕增大可分为三个阶段:

  第一阶段:智能手机正面形态布局未发生变化,屏幕尺寸增大使得机身尺寸不断增大。不过这一阶段伴随而来的机身尺寸的增大在一定程度上牺牲了手机的便携性和可操作性。

  第二阶段:机身尺寸不再增加,“全面屏”的设计使得屏幕尺寸继续增大,屏占比大幅抬升。在此阶段,机身尺寸已经增大到相对极限,继续增大将带来严重的便携性和可操作性的下降,而全面屏设计使得手机正面上下边框收窄,屏幕尺寸得以继续增大,同时屏占比大幅提升。

  第三阶段: “全面屏”迭代之后手机屏幕继续增大已遇瓶颈,可提升空间已十分有限,而机身尺寸也普遍在7英寸左右,已经达到挑战便携性和可操作性的极限。突破屏幕增大瓶颈,“折叠屏”将成为下一方向。

  目前手机屏幕的变化正处于“第二阶段”向“第三阶段”过渡阶段,主要厂商已有相应动作:

  三星:已公开展示折叠屏样机,预计2月20日发布首款商用产品“Galaxy F”。 根据三星SDC大会内容,“Galaxy F”配有4.6英寸外置小屏和7.3英寸内置可折叠大屏(命名为Infinity Flex Display)两块屏幕,内置可折叠大屏面积已经接近小型平板电脑,可以像书本一样向内对折。根据Digitimes报道,“Galaxy F”预计首发备货一百万台左右,发布后将视需求状况调整量产规模

  华为:2019年1月24日,在华为5G发布会暨2019MWC大会预沟通会上,华为消费者BG CEO余承东透露将在2月24日巴塞罗那2019MWC大会上发布华为首款折叠屏旗舰手机,并将搭载5G通信功能。根据Digitimes报道, 华为该款折叠屏产品将采用“外折式”设计,展开后屏幕尺寸达8英寸。

  OPPO:根据Digitimes报道,2018年11月OPPO的产品经理在接受媒体采访时表示很可能将在2019年2月的MWC大会上发布折叠屏产品。2019年1 月21日,OPPO对外发布MWC大会邀请函,其纸质邀请函采用折叠式设计,叠加其宣传视频中的折叠元素,我们预计OPPO也将在2019年2月底的MWC大会上展示其可折叠手机产品。

  小米:2019年1月23日,小米联合创始人、总裁林斌在微博上发布一小段视频展示了小米的折叠屏工程样机,该产品采用双折叠的外折式设计,是否量产以及正式发布时间目前未知,但说明小米已在折叠屏这一方向上深度布局。

  苹果:由于其机型数量少,单个iPhone机型的全生命周期出货量通常上亿部,因此苹果在大的产品形态创新方面较为谨慎,目前并未透露较为确切的对于折叠屏产品的规划。不过截至目前苹果已申请多项与折叠屏相关的专利,显示其在折叠屏这一方向上也有所布局。

  正是由于众多手机厂商发布“屏幕改造计划”,把OLED推向了风口浪尖,热度空前。那么,到底OLED是何方神圣?

  百度百科有云:有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体。由美籍华裔教授邓青云(ChingW. Tang)于1979年在实验室中发现。OLED显示技术具有自发光、广视角、几乎无穷高的对比度、较低耗电、极高反应速度等优点。但是,作为高端显示屏,价格上也会比液晶电视要贵。该技术及主要材料未来主要应用到智能手机显示屏,同时也是智能穿戴、VR虚拟显示技术的最佳显示解决方案。

  光了解这点皮毛还不够,下面详细介绍一下OLED的结构、发光原理、制造工艺和材料等。LED结构及发光原理

  OLED的基本结构是在铟锡氧化物(ITO)玻璃上制作一层几十纳米厚的有机发光材料作发光层,发光层上方有一层低功函数的金属电极,构成如三明治的结构。

  空穴传输层——该层由有机材料分子构成,这些分子传输由阳极而来的“空穴”。

  发光层——该层由有机材料分子(不同于导电层)构成,发光过程在这一层进行。

  电子传输层——该层由有机材料分子构成,这些分子传输由阴极而来的“电子”。

  阴极(可以是透明的,也可以不透明,视OLED类型而定)——当设备内有电流流通时,阴极会将电子注入电路。

  OLED是双注入型发光器件,在外界电压的驱动下,由电极注入的电子和空穴在发光层中复合形成处于束缚能级的电子空穴对即激子,激子辐射退激发发出光子,产生可见光。为增强电子和空穴的注入和传输能力,通常在ITO与发光层之间增加一层空穴传输层,在发光层与金属电极之间增加一层电子传输层,从而提高发光性能。其中,空穴由阳极注入,电子由阴极注入。空穴在有机材料的最高占据分子轨道(HOMO)上跳跃传输,电子在有机材料的最低未占据分子轨道(LUMO)上跳跃传输。

  载流子注入:在外加电场作用下,电子和空穴分别从阴极和阳极向夹在电极之间的有机功能层注入。

  载流子复合:电子和空穴注入到发光层后,由于库伦力的作用束缚在一起形成电子空穴对,即激子。

  激子迁移:由于电子和空穴传输的不平衡,激子的主要形成区域通常不会覆盖整个发光层,因而会由于浓度梯度产生扩散迁移。

  OLED发光的颜色取决于发光层有机分子的类型,在同一片OLED上放置几种有机薄膜,就构成彩色显示器。光的亮度或强度取决于发光材料的性能以及施加电流的大小,对同一OLED,电流越大,光的亮度就越高。

  (1)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(低温多晶硅)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。

  ①镀膜工艺是使用镀膜设备,用物理或化学的方式将所需材质沉积到玻璃基板上(2);

  ②曝光工艺是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(3、4、5);

  ③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(7、8)。

  (2)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。

  ①高精度金属掩膜板(FMM):其主要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(2);

  ②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(3);

  ③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(5、6)。

  (3)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。

  OLED核心材料主要包括阳极、阴极、传输层材料和发光层材料,以及膜材料、封装材料。

  OLED 的阳极材料主要作器件的阳极之用,要求其功函数尽可能的高,以便提高空穴的注入效率,同时OLED 器件要求电极必须有一侧是透明的,因此一般采用的有Au、透明导电聚合物(如聚苯胺)和 ITO 导电玻璃,常用 ITO 玻璃。

  OLED 的阴极材料主要作器件的阴极之用,阴极材料的金属功函数越低,电子注入就越容易,发光效率就越高,工作中产生的焦耳热就会越少,器件寿命会有较大的提高。

  单层金属阴极。如 Ag、Al、Li、Mg、Ca、In 等,但它们在空气中易被氧化, 致使器件不稳定、使用寿命缩短。

  合金阴极。如 Mg:Ag(10:1),Li:Al (0.6%Li) 合金电极,将性质活泼的低功函数金属和化学性能较稳定的高功函数金属一起蒸发形成金属阴极,提高器件量子效率和稳定性。

  层状阴极。在发光层与金属电极之间加入一层阻挡层,如 LiF、CsF、RbF 等,它们与 Al 形成双电极,可得到更高的发光效率和更好的 I-V 特性曲线。

  掺杂复合型电极。将掺杂有低功函数金属的有机层夹在阴极和有机发光层之间,可大大改善器件性能,如 ITO/NPD/AlQ/AlQ(Li)/Al。

  OLED 器件要求空穴和电子的注入发光层的速率应该基本相同,因此有必要选择合适的空穴与电子传输材料。

  在器件的工作过程中,由于发热可能会引起传输材料结晶,导致 OLED 器件性能衰减,所以应选择玻璃化温度较高的材料作为传输材料。试验中通常选用NPB 作为空穴传输层,而选用 Alq3 作为电子传输材料。

  发光材料是OLED器件中最重要的材料,一般发光材料应该具备较高的发光效率和良好的电子或空穴传输性能。按化合物的分子结构,有机发光材料一般分为两大类:

  高分子聚合物。通常是导电共轭聚合物或半导体共轭聚合物,可用旋涂方法成膜,制作简单,成本低,但其纯度不易提高,在耐久性,亮度和颜色方面比小分子有机化合物差。

  小分子有机化合物。能用真空蒸镀方法成膜,按分子结构又分为有机小 分子发光材料和配合物发光材料。

  有机小分子发光材料主要为有机染料, 具有化学修饰性强,选择范围广,易于提纯,量子效率高,可产生红、绿、蓝、黄等各种颜色发射峰等优点,但多数在固态时存在浓度淬灭等问题。

  配合物发光材料介于有机与无机物之间,既有有机物的高荧光量子效率,又有无机物的高稳定性,被视为很有应用前景的一类发光材料。

  偏光片是LCD和AMOLED面板中的关键材料,传统的偏光片主要由 TAC、PVA 等各种补偿膜组合而成。

  由于AMOLED偏光片结构发生变化,TAC膜使用数量减少,机械性、耐温性和耐候性更好的COP膜被应用。

  薄膜封装是目前封装的主流技术。薄膜封装材料主要分为无机封装材料、有机封装材料和无机有机复合封装材料,其中无机有机复合封装材料兼具了无机封装材料水氧阻隔性好和有机封装材料成膜性好的优势,是OLED封装材料的主流选择。

  总结:大部分OLED材料与LCD无法通用,所以OLED上游材料领域的市场机遇更大。OLED材料领域技术壁垒高、市场竞争小、毛利率高,在OLED产品总成本中占比达到30%左右,未来空间广阔。

  OLED面板产业链的上游包括材料制造、设备制造、零件组,中游包括面板制造、模组、驱动芯片等,下游包括各类终端应用。

  由于技术门槛高,OLED上游产业供应权基本掌握在海外厂商手上,国内能实现规模量产的上游企业不多。在设备制造领域,日本厂商Canon Tokki和爱发科(Ulvac)在蒸镀等关键设备领域绝对领先,目前,国内还没有面向产业化的成套OLED生产设备制造厂商,关键设备以及整套设备的系统化技术等都掌握在日本、韩国和欧洲企业手中。

  目前,OLED上游材料领域是日韩欧美的天下,主要掌握在日本出光兴产株式会社(以下简称“出光兴产”)、保土谷化学工业株式会社、美国UDC公司以及一些韩国公司的手中。日韩厂商主要生产小分子发光材料,欧美厂商主要生产专利壁垒较高的发光材料及一些高端的制程工艺材料,其中日韩厂商约占80%的市场份额。日本是重要的OLED面板材料供应国家,其中住友化学株式会社和昭和电工株式会社生产的聚合物为OLED制程工艺的基础材料,出光兴产和三井化学株式会社则主要生产小分子发光材料。

  OLED材料占OLED屏体产品总成本的30%,而LCD产品中,材料占据总成本的70%。在克服OLED产品良率低下的问题后,OLED有足够的成本下降空间,使其成本低于液晶显示面板。

  在中游领域,三星集团(以下简称“三星”)、L G集团等巨头把持中端面板方向。全球量产的OLED显示面板地区主要以韩国为主,其中三星是目前全球最大的中小型OLED面板生产商。LG显示(LG Display,LGD)最先主攻方向为大尺寸OLED,鉴于小屏电子产品的发展态势,LGD逐步加码中小尺寸OLED。

  OLED技术逐渐成为下游终端流行趋势,市场增速巨大。iPhone X采用了OLED显示屏,这给整个智能手机板块带来强大的示范效应。而LG、三星、华为、OPPO、TCL等国内外电子产品厂商在2017年加紧布局OLED相关产业。除此之外,OLED在电视、汽车和航天、可穿戴设备以及工业应用等方面依然有较大的增长潜力,发展前景广阔。

  新一代显示OLED前景广阔,国内国际机会众多。绝大部分的上游材料配件如驱动IC、导电玻璃、封装玻璃、有机材料、精密掩模板等都需要从日本、韩国等国购买。相对来说,我国国内厂商多集中于中下游面板、模组等领域。

  回顾2016年及之前,柔性OLED的供给和应用都十分有限。供给方面,根据IHS Markit数据,2016年全球柔性OLED仅有Samsung Display的A3以及LG Display的E2 两条量产线万平米/年,其中三星的产能占比达到了80%,几乎垄断了全球柔性OLED面板供给。需求方面,2016年之前柔性OLED下游的应用主要在三星和LG的小批量高端手机机型(例如三星的Edge系列、LG的G Flex系列)以及类似Apple Watch这样的可穿戴设备,应用覆盖范围较为受限。

  2017年iPhone X带动柔性OLED市场开始起量。2017年,苹果在其十周年纪念产品iPhone X上导入柔性OLED屏幕,同年三星也在其Galaxy S和Note双旗舰系列上全面使用,柔性OLED开始在智能手机市场规模化应用。根据IHS Markit数据,2017 年全球柔性OLED面板出货面积达到111万平米,相比于2016年的34万平米提升2倍。

  柔性OLED产能近年来快速增长。由于苹果在科技硬件领域的创新引领作用, iPhone X的采用使得业内普遍看好柔性OLED的发展前景,因此各大面板厂商纷纷加码布局柔性OLED产线,三星快速扩大其产能,韩国LG和以京东方为首的国内面板厂商也加速追赶。根据IHS Markit数据,若按现有规划,2016-2021年期间,全球柔性OLED理论总产能面积将达到88%的复合增速,呈现爆发式的增长。

  产能扩张同时,供给格局大幅优化。如上所述,根据IHS Markit数据,2016年三星占据了全球柔性面板产能的80%,处于绝对垄断地位,而伴随着其他面板厂商的产能快速跟进,三星的产能份额也将被稀释。根据IHS Markit数据,按现有产线年三星的产能份额将会大幅下降至54%,届时LG、京东方、维信诺和华星光电分别将占有15%、22%、4%和4%的产能份额,供给格局将告别之前的一家独大形成更加良性的局面。

  良率持续爬升,促进成本不断下降。根据IHS Markit数据,以6.2英寸的2960*1440柔性OLED手机面板为例,2016Q1该产品的综合良率仅为57.3%,而伴 随技术进步,到2019Q4预计综合良率将提升至78.4%,若假设物料价格不变,直观来看良率的提升将促进综合物料成本(叠加良率影响)下降26.9%。

  除了面板制造环节的产能增加、格局优化和良率爬升之外,柔性OLED产业链上游环节相比于以往也更加成熟。

  在设备端,Cannon Tokki的蒸镀设备产能近年来快速增长,从2016年的年产5台左右翻倍提升至2018年的10台左右,因此过去此核心设备被三星包揽的情况目前已经明显改善,LGD、京东方、维信诺等厂商均可以采购得到,为行业产能扩张奠定了基础。另外,大族激光和精测电子等国产设备商也已经在面板设备领域积极布局,未来有望持续突破。

  在材料端,国内供应商正在形成供应配套能力,发光材料环节的万润股份、濮阳惠成;偏光片环节的三利谱;FPC环节的东山精密、弘信电子;驱动IC环节的中颖电子;靶材环节的阿石创都已经具备一定的产品供应能力,未来有望持续替代海外供应商的份额,有效带动OLED面板的成本下降。

  综合以上供给端情况来看,柔性OLED产业链整体相比以往更加成熟稳定。其一,产能充沛并且具备持续扩充动能;其二,供给格局优化,可以消除下游品牌厂商在供应链安全层面的担忧;其三,良率的提升、供给格局的优化和产业链上游的成熟将促进柔性OLED成本持续下降。在此情况下,认为柔性OLED产业链在供给端已经具备了良好的条件,若需求端能够放量,柔性OLED产业有望实现快速增长。

  目前柔性OLED在智能手机应用的渗透率尚处低位。通过梳理2018年前六大手机品牌旗舰机型的面板种类,发现除了苹果和三星之外,其他手机厂商对于柔性OLED的应用还较为有限。根据IHS Markit数据,2018Q3全球智能手机出货结构中,采用柔性OLED面板的比例为10%,渗透率处于低位。认为目前柔性OLED在智能手机领域应用有限的原因 主要在于两个方面:

  其一,柔性OLED相比于LCD或是硬屏OLED,成本大幅增加。根据IHS Markit数据,手机柔性OLED面板平均价格是硬屏OLED的3倍左右,是LCD 的6倍以上。

  其二,搭载柔性OLED所带来的直接变化并不明显,即便是做成固定弯曲屏幕对于消费者的效用也较为有限,因此手机厂商采用柔性OLED的动力并不强烈。

  一方面,单台手机如果采用折叠屏的方案,对于柔性OLED屏幕的需求面积将是传统单块正面屏幕方案的2倍;

  另一方面,折叠屏设计对于智能手机的产品形态带来的变化十分明显,预计能够有效刺激消费者的换机需求,因此在目前的智能手机存量市场格局下,厂商采用折叠屏的意愿将十分强烈,有望带动柔性OLED在智能手机市场加速渗透。

  综合来看,认为目前柔性OLED产业链在供给端已经趋于成熟,产能充沛、格局优化、成本持续下降,而需求端将明确受益于智能手机采用折叠屏的新趋势,供需共振下,我们认为未来柔性OLED产业链有望迎来高景气。

  本文部分数据来源广发证券《折叠屏专题报告:柔性显示新纪元,OLED产业链新机遇》、和辉光电官网等,在此非常感谢!

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