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终端应用需求大爆发,AMOLED面板争霸战开打

新电子 ·2017-06-20 08:48·半导体行业观察
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来源:内容来自新电子 谢谢。

同于已成熟的TFT LCD显示面板,AMOLED显示面板带给全球各家面板厂很大的发展机会。而针对AMOLED是否将成为智能手机面板的标准配备,甚至逐渐取代LCD面板,随着苹果宣布将采用AMOLED,2017年会是相当关键的发展时刻。


自从许多家的媒体管道传出,苹果(Apple)2017年iPhone系列智能型手机新款机种,将有机会使用主动式有机电发光二极体(Active Matrix OLED, AMOLED)面板后,引起全球面板业界不小话题。


自此开始南韩、日本、中国及台湾各面板厂不管公开或私下表示,将筹设中小尺寸AMOLED面板产线,其中当然以南韩三星显示器(SDC)最具实力,乐金显示器(LGD)也开始动作。而中国面板厂商更挟国家巨额资金,狂投AMOLED面板产线。日厂日本显示器(JDI)则以智财授权方式,授权其他厂商生产或为其代工。台厂以鸿海旗下的夏普(Sharp)领军,自此全球各家面板厂之AMOLED面板量产计画正逐一浮上台面,逐鹿中原之争霸战正式开始。


韩厂仍占市场九成,中国厂直追


由于AMOLED面板具备相对于TFT LCD面板的许多优点,如色彩、对比度、亮度、视角、厚度、反应时间等。也因此有越来越多的终端显示装置,如智能型手机,已开始由TFT LCD面板改成使用AMOLED面板。TFT LCD面板与AMOLED面板厂优缺点比较图,如图1。


图1 TFT LCD面板与AMOLED面板厂优缺点比较图 资料来源:PIDA,(4/2017)

依据市调机构IHS调查,在2016年7∼9月全球中小尺寸AMOLED面板出货量超过1亿片。其中以南韩三星显示器的出货近1亿片,市占九成以上。而中国面板厂商首次出货超过100万片,以天马微电子、和辉光电及昆山国显的出货为主。在这里必须提到,台湾的友达光电(AUO)早在2006年,就已经开始生产中小尺寸AMOLED面板。并且友达光电是最早将其生产的中小尺寸AMOLED面板,配置于其明基友达集团自家品牌明基的手机款式BenQ Siemens的S88手机上。


但是很可惜,明基之此款手机并未因配上AMOLED面板的加持而大卖,反而是明基与西门子(Siemens)手机合并之后,引发诸多的问题,也因此在后继无力的状况之下,友达光电再无大力投入资源在AMOLED面板上,后续AMOLED面板发展就是持续维持缓步发展至今,仅能以相对少量供给特定市场


至今,台湾面板厂商在AMOLED面板的发展上,不但前面有狼(南韩厂商),后面更有虎(中国厂商),处境令人十分的忧虑与遗憾。


三星电子后来居上,将AMOLED面板配备于智能手机上,将AMOLED面板的特色发扬光大。


从2010年开始三星自家高阶品牌Galaxy S系列智能型手机,开始配备自制AMOLED面板,已经有超过7年的市场经验。估计在苹果终于认真考虑,即将于2017年推出配备AMOLED面板的iPhone后,掀起全球一股AMOLED面板热潮。


而目前全球能大量供应中小尺寸AMOLED面板的仅三星显示器(SDC)一家厂商,市占率超过95%以上,几乎已垄断整个AMOLED面板市场。而三星显示器(SDC)为因应即将到来的订单,正进行扩大生产投资约8兆韩元(约65亿美元)。除持续提升牙山厂A3线产量,根据AMOLED材料厂美商UDC表示,预估A3线2017年的月产达12万片。而之前与日商新索尼(Sony)合资生产液晶电视面板的汤井厂L7线,也移出液晶生产设备空出厂房空间以换装6代AMOLED产线设备准备量产。


此次扩产的投资,预估能供应2∼3亿支智能手机面板,进一步拉开与其他供应商产量差距。三星显示器生产的AMOLED面板不限于供应自家手机,除了苹果(Apple)外,也供货给中国的智能型手机品牌厂华为、OPPO、VIVO等。


而其他有意加入AMOLED生产厂商包括韩厂乐金显示器(LGD)、中国厂商京东方及华星光电、夏普及日商日本显示器。


其中韩厂乐金显示器(LGD)表示,为确保在中小尺寸OLED市场中的地位,已于2016年7月宣布在在龟尾厂投资中小尺寸Plastic OLED(POLED)生产线,朝智能手机面板的业务迈进。预计约2018年9月上市,希望届时苹果智能手机采用乐金显示器(LGD)制面板。


同时,全球搜寻引擎龙头美商Google也预计投资乐金显示器,谷歌提议出资1兆韩元(约合8.8亿美元),协助乐金显示器发展可挠式/柔性(Flexible)AMOLED面板。Google拟和乐金显示器策略合作,是为了确保AMOLED面板供应无虞,能用于未来Google出品的新款Pixel智能型手机上,以便替新一代Pixel智能型手机取得稳定货源。


京东方跃居中国AMOLED面板第一名


中国厂商京东方已投入145亿美元在四川省成都和绵阳6代线新厂,成都厂今年夏天启用,绵阳厂原先计画非晶矽8.5代线量产,也变更为6代AMOLED产线,预计两年后开始生产。两新厂产能全开时,估计京东方在AMOLED产量将超过前面3家陆厂的供应量,跃居大陆AMOLED面板第一名。


而在台厂夏普积极投入AMOLED技术,期盼未来有机会能抢下新款iPhone面板的订单。同时,根据日经新闻表示,夏普考虑将该座工厂落脚于河南省郑州市。其中,郑州市目前已正在扩建中的新郑国际机场,规画建设为国际航空货运枢纽和国内航空综合枢纽,能够保障快速的运输、体积小且又高单价的货品(例如iPhone智能型手机上)到全球各地。预计在2017年开卖的iPhone将配备AMOLED面板,而鸿海于郑州市拥有iPhone组装厂,邻近新郑国际机场,若能在当地量产AMOLED面板,不但可以减省运输费用等成本,还能获得当地政府补助金等援助。


至于日商日本显示器对AMOLED量产化的态度是「收到订金后才确定开始量产」、或者是采用「提供智财权授权」、「提供整套生产KNOW HOW」及「与伙伴公司策略合作」等新的商业模式。全球主要中小尺寸AMOLED面板生产计画进度,如表1。


自iPhone采用AMOLED面板消息出现后,除自三星供货外,也在寻求其他供应商,因此在中国智能手机用AMOLED面板工厂的投资计画相继出现。


中国面板厂挟政府补贴砸一兆投入AMOLED


至2020年预计有8座新盖、扩产工厂完成。新建6代线AMOLED工厂每座需要1,400~1,900亿新台币,若盖8座新厂则投资金额将超过一兆新台币。


中国各地方政府为吸引厂商投资,推出各种补贴政策,如厂房土地、银行贷款、水电、租税优惠等,大幅降低面板厂建新厂成本所需资金,这也促成中国投资AMOLED面板高峰情况。目前已公开投资新设或扩产AMOLED面板的中国厂商如下。


京东方


在四川省成都市与绵阳市投入6代线工厂,投资金额各465亿元人民币(约2,100亿台币),共计930亿元人民币(约4,200亿台币)。成都厂已在2016年10~12月期间把LTPS TFT的背板生产设备入厂装机,将在2017年1∼3月期间把AMOLED真空蒸镀设备入厂装机,预计从2017年中开始运转。绵阳工厂的装机时间未确定,似乎是考虑到成都厂运转延迟2年。


华星光电


在湖北省武汉厂月产能3万片正运转中的LTPS产线。在2018年4∼6月期间将真空蒸镀设备入厂装机,预计2018年中开始运转。


天马微电子


也在湖北省武汉市建设工厂,已在2016年10∼12月期间装设LTPS产线,于2017年1∼3月期间将真空蒸镀设备入厂装机,同年中开始运转。


和辉光电


已经规划扩大量产中的4.5代线厂,鉴于其他运转中生产效率较高的6代线OLED面板厂,该公司将原有4.5代线变更为6代线,预计2019年运转。


昆山国显


在昆山5.5代线厂计画扩产(月产3万片),在河北省廊坊市固安县计画新盖6代线厂,廊坊厂筹资预估326亿元人民币(约1,478亿台币)。昆山国显优先扩产昆山厂,接着开始廊坊建厂,预计2019年后量产。


柔宇科技


为美国海归派学者回国后在深圳市成立创投公司,主要开发AMOLED面板使用Flexible基板,准备兴建AMOLED 5.5代线,不同于其他面板厂仅关注于智能手机面板市场,柔宇科技是著重于如柔性AMOLED面板开发及应用于智能手机、衣着时尚、穿戴装置及车用。


中国目前及未来即将投资兴建的AMOLED面板厂地图,如图2所示。


图2中国AMOLED面板厂扩产及新厂投资地图 资料来源:各面板厂,PIDA整理绘制,(4/2017)


根据中国各家AMOLED面板厂公布现有产线,以及未来兴建新厂产能推估,预计到2020年总计月产能为33.5万片,年产402万片。中国AMOLED面板的产能预测,如图3所示。


图3中国AMOLED面板的产能预测 资料来源:日本媒体,PIDA整理,(4/2017)


AMOLED显示面板之结构特色


结构来看,AMOLED显示面板结构由外层至内层,大略可分为:保护玻璃、偏光片、相位差板、玻璃基板、阳极ITO、电洞传输层、有机发光层、电子传输层、阴极金属等代表不同功能的层别所组成。结构部分来看,AMOLED显示面板结构大异于TFT LCD显示面板。AMOLED面板结构图,如图4所示。


图4 AMOLED面板结构 资料来源:PIDA,(4/2017)


上述所提到的AMOLED显示面板之结构中,包含一系列相关的材料。其中,偏光板相关厂商,包含日东电工(Nitto Denko)、住友化学(Sumitomo Chemical)、富士软片(Fuji Film)、库拉雷(KURARAY)等。相位差板相关厂商,包含JAPAN ZEON、日本合成橡胶(JSR)等。


触控感应薄膜层相关厂商,包含日东电工(Nitto Denko)、住友化学(Sumitomo Chemical)等。电子传输层相关厂商,包含默克(Merck)、保土谷化学(Hodogaya Chemical)、新日铁住金化学(NIPPON STEEL &SUMIKIN CHEMICAL)等。


发光层相关厂商,包含出光兴产(Idemitsu Kosan)、默克(Merck)、保土谷化学(Hodogaya Chemical)、新日铁住金化学(NIPPON STEEL &SUMIKIN CHEMICAL)等。电洞传输层相关厂商,包含默克(Merck)、保土谷化学(Hodogaya Chemical)、新日铁住金化学(NIPPON STEEL &SUMIKIN CHEMICAL)、(TOSOH)等。


电洞注入层相关厂商,包含日产化学工业(Nissan Chemical)、保土谷化学(Hodogaya Chemical)、新日铁住金化学(NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL)等。背板/玻璃基板相关厂商,包含:康宁玻璃(Corning)、旭硝子(AGC,Asahi Glass Co.)、宇部兴产(Ube)、三井化学(Mitsui Chemical)等。AMOLED显示面板各层结构与相关厂商,如图5所示。


图5 AMOLED显示面板各层结构与相关厂商 资料来源:PIDA,(4/2017)


有机电发光二极体(AMOLED)显示面板的技术与未来普及化,关键因素掌握在如何量产与维持高良率,这牵涉到制程与相关材料设备会是关键的因素。


关于有机电发光二极体(AMOLED)显示面板,主要生产步骤可以分成背板TFT ARRAY制程与前板AMOLED制程。在背板TFT ARRAY制程部分,类似半导体制程,可再进一步细分为成膜、涂布光阻、曝光、成像、蚀刻、移除光阻、光罩、光罩制造检查、雷射退火、离子参杂等不同步骤的制程,最后再到TFT基板完成。在前板AMOLED制程部分,是最关键的部分,可再进一步细分为,蒸镀、封装等不同步骤的制程,最后再到AMOLED显示面板完成。


由于AMOLED显示面板制程,不同于现已很成熟的TFT LCD显示面板制程,因此AMOLED显示面板也将带给相关生产设备制造商一个好机会。尤其是需要AMOLED特殊的制程,或从中寻求更细微与精密的制程,因而产生新的制造设备的需求。AMOLED显示面板相关制程与相关设备商,如图6所示。


图6 AMOLED显示面板相关制程与相关设备 资料来源:PIDA,(4/2017)


三星显示器专利布局领先同业


对于全球各家计画有意投入中小尺寸AMOLED量产的面板厂而言,除了在研发阶段须投入大量资源之外,紧接而来的量产阶段难度才大,相关的各式量产技术还是不易克服的重要问题。而关键部分包含真空蒸镀设备及蒸镀材料来源在内的供应率,否则所有预定的生产计画进度无法如预期进行。


例如真空蒸镀机唯一供应商日商Canon Tokki,三星显示器在此关键设备已先行下订,同业捧着现金也无法拿到机台。再者,机台设备与材料供应都到位后,接下来就是AMOLED面板厂累积丰富的Know How,例如蒸镀用金属网罩(Metal Mask),包括机台的网罩支架轻量化,以及如何来对准精度和工时都会有影响。


其次,材料的组合关系到提升面板的功能与寿命,是完成AMOLED面板Know How的关键,所以这就是量产过程的经验值差别。三星显示器挟着累积10年量产经验,在关键材料专利,配方规格及制程设备上均领先同业几个世代,且与供应商有紧密合作关系,拥有核心专利


在中国以京东方与和辉光电为例,两家公司在5.5代与4.5代线的研发、生产已开始一段时间,但初期对LTPS面板的生产与AMOLED面板的蒸镀制程两部分缺乏量产经验,量产的稳定度也需2年时间,有日本设备商预估两家公司再1年就能量产。现今如三星显示器在AMOLED面板之强势地位,让供应商不敢轻易将技术外流到竞争者,严谨专利的布局使得后进同业要复制其供应链相对困难,看来三星显示器短期内无同业可匹敌的对手。


虽然最近苹果频频接洽三星显示器之外多家日、韩面板厂商,遵循公司多家供应商策略,其中之中国面板厂京东方主动对苹果表示意愿,并对京东方之AMOLED面板进行长达数月的测试。值得注意的是,就算京东方打入苹果供应链,也应该于2018年开始少量供货。


因此,关于AMOLED是否为智能手机面板未来标准配备,2017年将是关键时刻。推算再过不久的将来,随着全球各厂量产稳定,与产量逐渐增加,或许2018年以后中小尺寸AMOLED面板将逐渐取代LCD面板,成为行动显示装置的标准配备,让我们再继续观察下去。


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