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手机OLED组件卖到缺货导致2017年手机OLED产能和需求增加

2017-03-17
类别:业界动态
eye 703
文章创建人 拍明


由于2017年来产能和需求同步增加,AMOLED面板日益受到全球手机品牌青睐,让OLED驱动IC需求快速上扬。OLED驱动IC采用的高压制程,目前还无法加入嵌入式闪存(eFlash),只好退而求其次采用外挂NOR Flash来记忆状态以及补偿AMOLED的电流和亮度……


据报道称,三星大致可以在2017年生产3亿组柔性OLED面板,不过在优先供货给自家产品与苹果后,大概仅能留下5千万组给其他厂商。如果加计全球OLED总产量,三星与苹果将会吃下83.33%全球OLED产能。


ICZOOM预估,全球搭载AMOLED面板手机在整体市场的出货占比,可望从去年的23.8%,成长至今年的27.7%。三星的AMOLED大部分产能将用于自家品牌及苹果产品,难以应付其他客户逐步增长的需求,让AMOLED面板供应趋向紧缩,预期价格至2017下半年仍易涨难跌。


因为晶圆代工厂端尚无法提供OLED驱动IC内建eFlash或嵌入式多次可程序闪存硅财测(eMTP)的高压制程,若现在将eFlash/eMTP加入制程中,新增加的光罩将导致成本过高,所以在成本的考虑下,只好退而求其次以外挂NOR Flash方式,来避免AMOLED面板的蓝色光会随时间消退的问题。

2015年全球NOR Flash 市场份额分布

内存分销商透露,NOR Flash首季受到美光计划退出和赛普拉斯缩减产能,以及硅晶圆缺货压缩产能等影响,供货缺口浮现,出现涨势。近期OLED厂也加入抢货行列,让NORFlash报价再涨5%,连同上月调涨约一成,首季NORFlash涨幅已达15%。


台湾供应链厂商打进苹果、三星等供应链,以及Oculus Rift虚拟现实设备,华邦电、旺宏产能利用率维持满负荷,NOR芯片也出现在CMOS影像传感器模块中,供不应求将导致价格逐步上涨。


国内的面板制造厂商也在努力追赶,开始集中向智能手机所使用的OLED面板领域进行大规模投资,建8座OLED面板工厂。如京东方、华星光电、天马微电子、和輝光电、昆山国显和柔宇科技等6家中国主要企业相继建立新工厂,借以打破韩企独家垄断的地位。和辉光电和京东方已经开始小批量出货,供给小米红米Pro手机,深天马也在MWC2017上展示最新研发的柔性OLED显示屏,预计今年下半年出货。


目前,国内能够大量供货NOR芯片的厂商只有兆易创新,NOR Flash是其主营业务,占据全球7%的市场份额。前段时间,兆易创新以65亿人民币收购紫光旗下的美国存储芯片公司ISSI,以期完善存储产业布局。受益于国产柔性OLED显示产业链崛起,未来苹果非常有可能会细化iPhone 8以及未来iPhone的OLED屏幕订单,该公司营收、获利可望大增,前景受到投资者热捧。


业者透露,近期NOR供货短缺,美光对主要客户发出退出NOR事业通知,要客户提早因应,引起相关应用大厂紧急转寻替代供货来源。


OLED

有机发光二极管(Organic Light-Emitting Diode, UIV OLED)又称为有机电激光显示、有机发光半导体(Organic Electroluminesence Display, UIV OLED)。与液晶显示(Liquid Crystal Display, LCD)是不同类型的发光原理。OLED由美籍华裔教授邓青云(Ching W. Tang)1983年在实验室中发现,由此展开了对OLED的研究。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,在价格(较大显示面板)、寿命、分辨率暂无法与液晶显示器匹敌。

有机发光二极管依色彩可分为单色、多彩及全彩等种类,其中全彩有机发光二极管的制备最为困难;依驱动方式可分为被动式(Passive Matrix, PMOLED)与主动式(Active Matrix, AMOLED)。

有机发光二极管(organic light-emitting diode,OLED)是一种由柯达公司开发并拥有专利的显示技术,这项技术使用有机聚合材料作为发光二极管中的半导体(semiconductor)材料。聚合材料可以是天然的,也可能是人工合成的,可能尺寸很大,也可能尺寸很小。蛋白质和DNA就是有机聚合物的例子。

OLED显示技术广泛的运用于手机、数码摄像机、DVD机、个人数字助理(PDA)、笔记本电脑、汽车音响和电视。OLED显示器很薄很轻,因为它不使用背光。OLED显示器还有一个最大为160度的宽屏视角,其工作电压为二到十伏特(volt,用V来表示)。

基于OLED的新技术有软性有机发光显示技术(FOLED),这项技术有可能在将来使得高度可携带、折叠的显示技术变为可能。


OLED产品特性

OLED显示技术具有自发光的特性,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光,而且OLED显示屏幕可视角度大,并且能够节省电能,从2003年开始这种显示设备在MP3播放器上得到了应用。

以OLED使用的有机发光材料来看,一是以染料及颜料为材料的小分子器件系统,另一则以共轭性高分子为材料的高分子器件系统。同时由于有机电致发光器件具有发光二极管整流与发光的特性,因此小分子有机电致发光器件亦被称为OLED(Organic Light Emitting Diode),高分子有机电致发光器件则被称为PLED (Polymer Light-emitting Diode)。小分子及高分子OLED在材料特性上可说是各有千秋,但以现有技术发展来看,如作为监视器的信赖性上,及电气特性、生产安定性上来看,小分子OLED处于领先地位。当前投入量产的OLED组件,全是使用小分子有机发光材料。

产品构成编辑

结构

OLED的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO),与电力之正极相连,再加上另一个金属阴极,包成如三明治的结构。整个结构层中包括了:空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。当电力供应至适当电压时,正极空穴与阴极电荷就会在发光层中结合,产生光亮,依其配方不同产生红、绿和蓝RGB三原色,构成基本色彩。OLED的特性是自己发光,不像TFT LCD需要背光,因此可视度和亮度均高,其次是电压需求低且省电效率高,加上反应快、重量轻、厚度薄,构造简单,成本低等,被视为 21世纪最具前途的产品之一。

有机发光二极体的发光原理和无机发光二极体相似。当元件受到直流电(Direct Current;DC)所衍生的顺向偏压时,外加之电压能量将驱动电子(Electron)与空穴(Hole)分别由阴极与阳极注入元件,当两者在传导中相遇、结合,即形成所谓的电子-空穴复合(Electron-Hole Capture)。而当化学分子受到外来能量激发后,若电子自旋(Electron Spin)和基态电子成对,则为单重态(Singlet),其所释放的光为所谓的荧光(Fluorescence);反之,若激发态电子和基态电子自旋不成对且平行,则称为三重态(Triplet),其所释放的光为所谓的磷光(Phosphorescence)。

当电子的状态位置由激态高能阶回到稳态低能阶时,其能量将分别以光子(Light Emission)或热能(Heat Dissipation)的方式放出,其中光子的部分可被利用当做显示功能;然有机荧光材料在室温下并无法观测到三重态的磷光,故PM-OLED元件发光效率之理论极限值仅25%。

PM-OLED发光原理是利用材料能阶差,将释放出来的能量转换成光子,所以我们可以选择适当的材料当做发光层或是在发光层中掺杂染料以得到我们所需要的发光颜色。此外,一般电子与电洞的结合反应均在数十纳秒(ns)内,故PM-OLED的应答速度非常快。

S.:PM-OLED的典型结构。典型的PM-OLED由玻璃基板、ITO(indium tin oxide;铟锡氧化物)阳极(Anode)、有机发光层(Emitting Material Layer)与阴极(Cathode)等所组成,其中,薄而透明的ITO阳极与金属阴极如同三明治般地将有机发光层包夹其中,当电压注入阳极的空穴(Hole)与阴极来的电子(Electron)在有机发光层结合时,激发有机材料而发光。

而发光效率较佳、普遍被使用的多层PM-OLED结构,除玻璃基板、阴阳电极与有机发光层外,尚需制作空穴注入层(Hole Inject Layer;HIL)、空穴传输层(Hole Transport Layer;HTL)、电子传输层(Electron Transport Layer;ETL)与电子注入层(Electron Inject Layer;EIL)等结构,且各传输层与电极之间需设置绝缘层,因此热蒸镀(Evaporate)加工难度相对提高,制作过程亦变得复杂。

由于有机材料及金属对氧气及水气相当敏感,制作完成后,需经过封装保护处理。PM-OLED虽需由数层有机薄膜组成,然有机薄膜层厚度约仅1,000~1,500A°(0.10~0.15 um),整个显示板(Panel)在封装加干燥剂(Desiccant)後总厚度不及200um(0.2mm),具轻薄之优势。

材料

有机材料的特性深深地影响元件之光电特性表现。在阳极材料的选择上,材料本身必需是具高功函数(High work function)与可透光性,所以具有4.5eV-5.3eV的高功函数、性质稳定且透光的ITO透明导电膜,便被广泛应用于阳极。在阴极部分,为了增加元件的发光效率,电子与电洞的注入通常需要低功函数(Low work function)的Ag、Al、Ca、In、Li与Mg等金属,或低功函数的复合金属来制作阴极(例如:Mg-Ag镁银)。

适合传递电子的有机材料不一定适合传递空穴,所以有机发光二极体的电子传输层和空穴传输层必须选用不同的有机材料。目前最常被用来制作电子传输层的材料必须制膜安定性高、热稳定且电子传输性佳,一般通常采用萤光染料化合物。如Alq、Znq、Gaq、Bebq、Balq、DPVBi、ZnSPB、PBD、OXD、BBOT等。而空穴传输层的材料属于一种芳香胺萤光化合物,如TPD、TDATA等有机材料。

有机发光层的材料须具备固态下有较强萤光、载子传输性能好、热稳定性和化学稳定性佳、量子效率高且能够真空蒸镀的特性,一般有机发光层的材料使用通常与电子传输层或电洞传输层所采用的材料相同,例如Alq被广泛用于绿光,Balq和DPVBi则被广泛应用于蓝光。

一般而言,OLED可按发光材料分为两种:小分子OLED和高分子OLED(也可称为PLED)。小分子OLED和高分子OLED的差异主要表现在器件的制备工艺不同:小分子器件主要采用真空热蒸发工艺,高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。小分子材料厂商主要有:Eastman、Kodak、出光兴产、东洋INK制造、三菱化学等;高分子材料厂商主要有:CDT、Covin、Dow Chemical、住友化学等。国际上与OLED有关的专利已经超过1400份,其中最基本的专利有三项。小分子OLED的基本专利由美国Kodak公司拥有,高分子OLED的专利由英国的CDT(Cambridge DisPlay Technology)和美国的Uniax公司拥有。


OLED发展现状

国际形势

OLED技术起源于欧美,但实现大规模产业化的国家/地区主要集中在东亚,如日本、韩国、中国等地区。

全球OLED产业还处于产业化初期。全球涉足OLED产业的企业产品主要是小尺寸无源OLED器件,真正对LCD(液晶)构成威胁的有源OLED器件,实现量产的只有少数几家公司。

中国虽具有一定的OLED产业基础,但产业链尚不完善,尤其是上游产品竞争力不强。关键设备以及整套设备的系统化技术等大都掌握在日本、韩国和欧洲企业手中。

AM-OLED

AM-OLED 所需的TFT 技术还不成熟,国际上几大厂家所使用的TFT 技术,几乎都是自已根据LCD 的TFT 技术自主研发的。因为技术不成熟,导致产品的良率低,成本较高,因此在价格方面,暂无法与TFT- LCD 形成有效竞争。

虽然OLED产业在近几年取得了高速的发展,大有取代LCD之势,但是,OLED发展面临机遇的情况下来自技术和市场上的调整影响不小,OLED产业在前进中仍将面临不少挫折。

OLED面板的生产厂商主要集中于日本、韩国、中国台湾这三个地区。

2013年1月,LG电子在CES上全球首次发布LG曲面OLED电视,这表明全球进入了大尺寸OLED时代。9月13日,LG电子在北京召开电视新品发布会,推出中国第一款LG曲面OLED电视——LG55EA9800-CA,这标志着中国的OLED电视时代正式来临。

三星在AMOLED市场所占份额曾达90%以上,是AMOLED面板最大的供应商;随后Sony和LG分别推出11英寸、15英寸AMOLEDTV,日本、韩国、中国台湾等厂商在OLED的市场竞争实力越来越强,同时也在AMOLED方面取得了更高的竞争地位。此外,包括奇晶、TMD、友达等厂商,也都加快了AMOLED技术开发的脚步。2011年,随着新建生产线的达产,三星在AMOLED领域的市场份额下降至70%左右。

国内AM-OLED技术与世界上先进国家和地区相比,最主要的差距在产业化进程及AM-OLED技术开发方面,中国OLED产业缺乏大型电子企业的参与,开展实质性的产学研作,是一种最为有效的促进AMOLED产业发展的模式。

2013年11月27日,TCL集团子公司华星光电宣布,投资244亿元建立二期第8.5代TFT-LCD(含氧化物半导体及AMOLED)生产建设项目,并于2015年5月份投产。国内另一大面板企业京东方宣布其在鄂尔多斯市的5.5代面板生产线正式投产,并可生产OLED小尺寸面板。

OLED面板技术主要掌握在三星、LG韩国企业手中。

尽管TCL、京东方对OLED面板技术提前布局,但OLED上仍只是两家的长远规划,而非短期实现目标。据腾讯科技了解,京东方5.5代面板生产线前期量产的仍是LTPS,而华星光电二期产线量产的是LCD面板。

OLED在大尺寸面板上的良品率仅15%,较低的良品率也促使OLED电视机在价格上的居高不下。

2013年年9月份,随着LG、三星在中国推出了55英寸OLED电视,OLED在国内市场引起了一场骚动,甚至有声音“OLED电视将成为明年发展方向”。

尽管三星、LG两者之间的竞争拉低了OLED电视价格,但售价仍分别高达59999元和54999元,是少数高端用户或发烧级用户的产品。而同尺寸55英寸三星、LG的4K产品在1万元左右。

“OLED作为下一代的电视技术,使用它之后可以让电视机屏幕变得更薄(目前可使电视机机身厚度降至约4.3mm),甚至可以做成曲面,但在大尺寸技术上瓶颈仍难突破。”一位面板技术人员认为,这正是三星、LG在OLED上的最大困扰。

产业分布

发展OLED显示技术和产业的国家和地区主要集中在亚洲,包括韩国、日本、中国台湾地区以及内地。2010年三星电子在OLED产业的投资已经超过LCD,并实现了AMOLED产品的量产和销售。除三星外,韩国LG、台湾友达和奇美等传统显示企业也在积极筹建4.5代或更高世代AMOLED生产线。韩国政府在2010年推出的《显示器产业动向及应对方案》中提出要在2013年成为世界首个实现AMOLED显示面板量产的国家,2015年基本进入新型显示器时代;日本更是在2008年就开始实施“新一代大型OLED显示器基础技术开发”项目,新能源和产业技术开发组织为这个项目提供5年内连续35亿日元的支持。

市场前景

一、2013年全球OLED电视机市场将达14亿美元

据市场研究公司iSuppli最新发表的研究报告称,2013年全球OLED(有机发光二极管)电视机出货量将从2007年的3000台增长到280万台,复合年增长率为212.3%。从全球销售收入看,2013年全球OLED电视机的销售收入将从2007年的200万美元增长到14亿美元,复合年增长率为206.8%。

iSuppli称,OLED显示技术要对市场产生真正的影响还需要克服一些挑战。首先,AMOLED显示屏制造工艺还不充分。随着显示屏尺寸的加大,成品率损失和制造损失也越来越大。此外,OLED显示屏材料的使用寿命仍需要提高。AMOLED供应商不能保证产量。不过,OLED电视机也有许多优点。OLED电视不需要背光,因此比其它技术更省电和更多做的更薄。OLED电视响应时间非常快,在观看电视的时候没有移动模糊的现象。此外,OLED电视比其它技术的色彩更丰富。

索尼在2007年12月在日本市场推出了售价1800美元的11英寸OLED电视机,首先进入了这个市场。包括东芝和松下在内的一些厂商预计将在2009年进入这个市场。

二、商品化过程

1997年Pioneer发表了配备解析度为256x64的单色PM-OLED面板的车用音响;1999年Tohoku Pioneer成功开发出5.2吋、解析度为320x240 pixels、256色的全彩(Full color)PM-OLED面板;2000年Motorola移动电话「Timeport」采用Tohoku Pioneer之1.8吋多彩(Area color)PM-OLED面板;2001年Samsung推出搭载全彩PM-OLED面板之行动电话;2002年Fujitsu行动电话F505i次屏幕搭配Tohoku Pioneer之1.0吋全彩PM-OLED面板,自此PM-OLED在行动电话次萤幕的应用随之大量兴起。

三、P-OLED微显示器即将投入商用

研发暨生产金氏记录最小P-OLED屏幕的Micr oEmissive Displays(MED)公司,由日本数位相机厂NHJ推出首宗消费电子产品,结合录音拨放MP3和高解析度数位相机,MED的ME3203为低耗电1/4 VGA解析度(3 20 x RGB x 240)P-OLED微显示器(Microdis play),将用在新产品的电子观景窗和目镜上。据了解,这种全球新产品是由台湾某数位相机厂设计研发出来。

MED策略长安德伍(Ian Underwood)表示,针对微显示器的技术商业化,MED已投入五年的时间,已臻成熟,且做到世界级的独特技术层级。




【相关信息】手机OLED屏幕占比上升,已经有国产供应商身影


说到OLED屏幕,大家肯定最先想到的就是三星的Super AMOLED,毕竟三星在OLED屏幕的研发上,走了好几年。有消息表示明年的新iPhone将会采用OLED显示屏,这么一来,面对苹果公司大量的订单,就连三星肯定也无法保证正常提供屏幕面板。

三星S7 edge AMOLED屏幕.png

三星S7 edge AMOLED屏幕

这么一来,对中国生产OLED屏幕面板的厂商来说也许是个好消息,市场调研机构IHS Markit的报告,中国大陆的手机品牌已经开始在试用本土厂商生产的屏幕。目前,市场上不少手机厂商都开始对旗下旗舰手机采用OLED屏幕,目前OLED屏幕在国内手机市场的使用率已由2015年的8%上升到13.6%,面对这一巨大市场,仅仅依靠三星一家厂商的产能肯定不够。

OLED屏幕原理

OLED屏幕原理

IHS Markit还表示,如果中国本土的OLED屏幕厂商能够抓住机会完善生产线,并且良品率和产能能够达到苹果的标准,还是很有可能成为苹果的供应链厂商。据统计,2016年第三季度全球移动OLED面板的出货量为1.01亿片,而三星以9970万片的出货量几乎垄断了这个行业。

OLED屏幕双曲面.png

而另外130万片OLED屏幕分别来自国内厂商和辉光电、天马微电子以及国显光电,其实为了防止三星的垄断趋势,不少厂商也开始投身OLED屏幕研发,例如前段时间发布的小米Note 2上的OLED屏幕就是LG提供的,虽然显示效果与三星的屏幕比起来还有一定差距,但也为其他厂商研发OLED屏幕开了个好头,也许有一天国产手机不用再依靠三星OLED屏幕。



责任编辑:Davia

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