京東方突破柔性AMOLED技術瓶頸成功量產,未來將打入蘋果供應鏈

文章推薦指數: 80 %
投票人數:10人

(《麻省理工科技評論》中英文版APP現已上線,年度訂閱用戶每周直播科技英語講堂,還有科技英語學習社區哦~)

目前移動顯示技術主要有兩種,一種是主流,進入技術門坎低的 LCD 屏,由於成本低,且供貨穩定,目前仍占整個移動顯示的 6~7 成左右,而另外一種就是基於 OLED(Organic Light Emitting Diode) 的顯示技術,尤其是 AMOLED,因成本較高,且目前僅有三星可穩定供貨,所以僅占整個移動顯示約 3 成左右。

由於 OLED 顯示屏的設計與應用優勢,包括上海天馬、京東方、國顯光電、和輝光電、信利、柔宇等中國廠商都積極發展相關技術,過去也有少數量產消息。

然因為產線良率或其他因素,實際上能供給市場的量非常有限。

也因此,即便是中國本地手機品牌,過去曾推出 AMOLED 屏手機的公司,幾乎全部都是採用三星的顯示屏供應。

而另外一個與 OLED 技術息息相關的,就是材料的選擇方面,由於目前的主流的柔性設計必須使用塑料,這方面過去一直是由三星獨占,今年 LG 宣布成功量產柔性屏,基於其自有柔性屏的智慧型手機 V30 也已經在 10 月開賣,算是打破了三星的獨占局面

目前三星和 LG 用來生產 AMOLED 柔性屏的產線都屬於 5.5 代線,二者的 6 代線都要 2018 年才能實現量產。

柔宇曾宣告已經成功投產柔性 AMOLED 顯示屏,但實際上不曾真正供貨給市場,相較之下,京東方在 10 月底正式宣布 6 代線 AMOLED 柔性屏已經實現可靠的正式量產,並即將在年底供貨給國內幾大主要手機廠商,2018 年甚至將打入蘋果供應鏈,直接給三星一計重擊

OLED 的顯示原理,柔性屏要如何打造出來?

要了解 OLED 是什麼東西,要先從它的發光原理開始說起。

OLED 所使用的發光材料屬於有機化合物,施加電壓,這些材料就會發光,所以 OLED 也被稱為有機電激發光技術

LED 則是用半導體材料元素,通過元素調配,也可以發出不同顏色的光。

OLED 的特殊之處,在於其是使用印刷的生產方式,非常有利於大量生產,能夠快速且有效的降低成本,加上其自發光特性,不發光的像素就不會耗電,傳統顯示技術最難表現的黑色層次感非常出色,整體而言效果遠優於傳統 LCD 加背光的顯示方式

圖丨 OLED 顯示屏的構造

OLED 的基本結構是薄而透明且具有半導體特性的銦錫氧化物 (ITO),與電力之正極相連,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:空穴傳輸層 (HTL)、發光層 (EL) 與電子傳輸層 (ETL)

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、綠和藍 RGB 三原色,構成基本色彩。

除了顯示本身的原理以外,基板的採用也是關鍵。

為了要配合手機各種彎角或曲面設計,三星很早就已經把 AMOLED 產線都調整為以塑料基板為基礎的塑料柔性顯示,雖然最終還是會覆蓋玻璃,但可配合機構或外型有不同的屈度設計,讓手機外型更為亮眼。

圖丨柔性 AMOLED 顯示屏製造方式

不過柔性屏使用的材料雖是可撓的(即彈性強,可自由彎曲)塑料材質,但是在製造過程中,還是必須採用硬式工序,也就是必須把材料貼合在玻璃上,然後印刷完成後,再進行剝離處理,最終成為可撓的柔性顯示屏。

這道剝離的工序和良率也有不小的關連,傳統有利用機械剝離,也有利用雷射剝離技術的作法,機械剝離作法因損壞率高已經被淘汰,雷射剝離已經是主流,但即便是雷射剝離,處理過程中依然會有一定的機率損壞成品,三星目前都已經轉向更先進的 DPSS 雷射剝離京東方使用的應該是已經被三星拋棄的傳統雷射剝離技術,二者在良率方面也可能因此有一定落差

什麼是 AMOLED?和一般 OLED 有什麼不同?

AMOLED(Active Matrix Organic Light-Emitting Diode) 其實就是 OLED 的一種延伸技術,主要就是在顯示方式有所不同,AMOLED 採用主動顯示方式,顯示更新率更高,可以達到數百 Hz,且功耗也要比傳統的 OLED 顯示技術要低,非常適合應用在較大顯示面積的移動終端上。

但 AMOLED 過去因為材料的限制,壽命較低,且容易有烙印問題,這些隨著新材料技術的發展而逐漸獲得解決,目前在量產成本方面,雖然仍比一般 OLED 略高,但長遠看來,隨著規模化的增加,最終成本將不會有太大差距。

目前需要較高顯示更新率的產品,比如說移動終端,或者是電視,基本上都是採用 AMOLED 技術,主要大廠也都朝這個方向發,至於對更新率較不敏感的小型穿戴式設備,可能就會採用一般的 OLED 顯示屏,短期成本較低,也可更快進入市場。

OLED 屏市場需求火熱,2020 年後將全面取代 LCD 顯示屏

根據調研機構 HIS 的研究數據顯示,2017 年全球 OLED 屏的市場規模將達到 252 億美元,較 2016 年增加了 63%,而目前 OLED 的產值集中在中小型 OLED 屏,也就是手機所使用的顯示屏,大型如電視用顯示屏,或者是小型穿戴式產品所使用的屏其產值比重非常小。

圖丨 OLED 顯示屏的應用發展趨勢與市場規模變化

手機顯示屏主流產品預估在不久的將來將從液晶轉移至 OLED,且 Samsung Display 一枝獨秀的局面將持續

據 IHS 預估,2019 年智慧型手機用 OLED 面板銷售額將從 2015 年的 106 億美元擴增至 195 億美元,占整體智慧型手機面板比重將從 2015 年的 37% 大幅揚升至 51%;反觀 LCD 面板銷售額將從 208 億美元萎縮至 190 億美元,比重也將從 63% 下滑至 49%。

目前 OLED 顯示屏的平均成本仍要高出傳統 LCD 約 20%左右,但這個差距會隨著各家 OLED 顯示屏廠的產能開出,以及量產技術成熟而縮小。

預估到 2020 年左右,OLED 顯示屏的成本可以降到和 LCD 一致

而未來包括智慧型手機、穿戴裝置中的顯示屏都會走向可撓技術,也就是可折迭或捲起的設計,雖然 LCD 顯示屏理論上也能做到可撓,但技術難度高,產能規模化和成本降低的潛力亦無法與 OLED 顯示屏可直接大量在軟性材質上印刷的量產方法相提並論,未來走向沒落已經是不可避免的趨勢。

圖丨根據調研機構 Quark Display 預估,OLED 顯示屏成本將在 2020 年低於 LCD

目前市場供應狀況:三星幾乎達到百分之百市占

目前 OLED 屏的供貨商並不多,手機用的中小型面板幾乎由三星獨占,LG 則是在大型顯示屏和智能手錶顯示屏有比較大的成長,而台灣友達在多年的耕耘之後,也終於在 2017 年開始量產 OLED 顯示屏,但供應量有限,且是針對穿戴裝置的小型顯示屏市場,中大型的方案還沒有布局。

另外,從各類型的 OLED 顯示屏良率來做比較,50 寸以上的 OLED 顯示屏平均良率約在 6 成,這部分供貨商包含 LG 和三星,一般通用規格的手機顯示屏,三星良率則約在 9 成左右,LG 略差,約可達到 7 成,其他廠商約略落在 5 成左右,而在穿戴式設備的顯示屏方面,低解析度的面板可達到 8 成以上,三星理所當然要高於這個數字,而高解析度小型 OLED 顯示屏,比如說 VR 應用的產品,三星良率可超過 7 成,而主要競爭對手都還達不到可量產的標準,所以從各方面的數據分析下來,三星可說在 OLED 顯示屏市場占有絕對優勢。

中國目前也有多家顯示屏廠宣布量產 OLED 屏,然而在良率以及顯示可靠性方面,其實都還有不小的進步空間,短期間之內也難以影響三星的 AMOLED 顯示屏霸業。

目前包含上海天馬、京東方、國顯光電、和輝光電、信利等,都已經在 OLED 屏投入龐大的資金,而除了京東方實現量產以外,其餘廠商都還要等上至少一兩年的時間才有機會量產

而根據調研機構的統計與分析,因為量產良率和成本優勢,2017 年三星在整體 OLED 屏市占可達到 97%,而 2018 年隨著競爭者的增加,預期也僅會微幅下跌到 89%,不過 2020 年後,由於相關生產設備的成熟以及競爭的加劇,三星的市占可望會被迫降到 7 成以下,主要就是是因為 LG 和京東方的市占成長排擠,但即便如此,三星在 OLED 顯示屏市場份額仍極為龐大,未來要挑戰三星,良率的改善和成本的控制仍是最大關鍵

OLED 屏產線砸錢比賽方興未艾,京東方、三星、LG 爭搶蘋果訂單

京東方為了建立 OLED 產線,前後投入的資金可能在 400 億人民幣以上,而天馬的武漢產線大概也投資了接近 120 億人民幣,而根據調研機構統計,中國所有顯示屏廠商在 OLED 的研發和生產設備投入總額到 2020 年前會達到接近 200 億美元的規模。

為了實現彎道超車,中國 OLED 供貨商多半打算直上 6 代線,已經實現量產的京東方柔性屏產線也是屬於 6 代線,相較之下,三星的 6 代線要到 2018 年才有可能實現量產

藉由 6 代線的導入,中國 OLED 顯示屏供貨商有機會大幅降低生產成本,從而打入包括手機,甚至是電視產品等更大面積的顯示屏市場,而不是只能做小型的穿戴式裝置,不過即便成本能藉由 6 代線的導入獲得降低,仍與三星目前的 5.5 代線有不小的差距,更不用說三星即將量產的 6 代線。

LG 近兩年在發展 OLED 的投資累計已經達到 134 億美元,為了爭奪蘋果的顯示屏生意,光 2017 年就投入了將近 70 億美元在相關產能的擴增上,而年底預期蘋果也會加入投資的行列,而 Google 也對 LG 投資了約 8 億美元。

三星每年在 OLED 產線的投資平均都有接近百億美元的規模,2017 年更將大手筆砸下 140 億美元左右新設 OLED 產線。

圖丨三星雖有供應大型 OLED 顯示屏,但對於電視市場興趣缺缺,目前 OLED 電視主要還是由 LG 主導。

其中,京東方、LG 和三星的擴產,其針對的目標都是同一個,那就是智慧型手機市場,尤其是大客戶蘋果從 LCD 轉換到 OLED 顯示屏所帶起的龐大商機。

蘋果向來就不是會乖乖任供貨商宰割的公司,因此在所有關鍵零組件的供應方面,通常都會培養第二甚至第三供貨商,尤其面對三星這種爭議性極高的供貨商,一定要有備案。

據傳目前蘋果已經同意投資 LG 的 OLED 產線,規模約在數十億美元左右,而同時間也將和京東方展開合作,但並非採用投資的方式,而是分享部分關鍵技術,畢竟京東方作為中國重要企業之一,向來不缺錢,缺的只是正確的技術方向

圖丨由於產能和良率限制,目前 iPhoneX 的顯示屏由三星獨供,未來蘋果將求助 LG 與京東方分攤供應來源。

蘋果的供應鏈布局雖將對三星預期產生不小的壓力,但三星擁有最成熟的 OLED 產線,成本預計也將會是未來 OLED 顯示屏供貨商中最具優勢,而考慮到除了蘋果以外的龐大智慧型手機平台也都有轉換到 OLED 顯示屏的需求,三星的產能和成本控制能力仍將助其在 OLED 市場持續占有優勢。

打破三星獨霸地位成為業界共識

三星幾乎獨占手機 OLED 顯示屏市場,也因此,在市場供貨方面可說頤指氣使,過去常發生因為自己產能調度問題,隨意中斷客戶供貨的狀況,但因為三星的 OLED 產能就占了市場的 97%,手機廠商沒有其他選擇,因此明知道有斷貨風險,各家手機廠仍前仆後繼的向三星拿 OLED 屏。

而前面 DT 君也提到,2020 年 OLED 顯示屏的成本預期可以降到和 LCD 顯示屏一致,這是針對業界平均成本的預估,實際就業界狀況觀察,由於三星的生產良率已經達到 9 成以上,其早在 2016 年就已經把相關成本降到和 LCD 顯示屏差不多,相較之下,非三星的 OLED 顯示屏供貨商多半都還在 6 成左右的良率範圍掙扎,因此相關量產方案的成本未來數年內仍難以和三星相提並論

然而就整體產業發展趨勢觀察,包括大型電視、智慧型手機等主要的顯示屏應用,甚至筆記本產品,OLED 顯示屏的滲透率都會大幅增加,為了確保市占,即便成本不如人,但報價肯定不會落後太多,但這麼一來就有可能落入如當初 LCD 顯示屏產業的市場陷阱也就是過於激烈的削價競爭,結果導致大家都賺不到錢,不少資本不夠雄厚的供貨商因此被淘汰的狀況

擁有良率和成本優勢的三星,肯定會發起一波價格戰,藉以增加對手的進入門坎,但三星這次面對的對手已經和 LCD 時代不同,除了 LG 這個備受主要客戶關愛眼光的傳統對手,包括中國、日本等相關 OLED 顯示屏供貨商都有龐大的資金當後盾,尤其是中國廠商,幾乎都有國家資金甚至政策作為後援,如果被迫要打價格戰,未必會落於下風

目前三星除了標準型的 OLED 顯示屏,未來的可撓 OLED 技術也在積極發展中,且腳步遠快於對手,目前良率已經達到可量產的標準,當然,可撓顯示是未來主流技術,各家廠商肯定不會輕易放過,但是在良率的追趕方面,各廠都還有不小的努力空間。

三星在剝離技術有所突破,確保未來成本仍居優勢

為了降低產線工序的複雜性,從而降低成本,三星積極導入 DPSS 技術,運用雷射剝離 (laser lift-off、LLO) 設備生產。

該公司的 LLO 原本採用準分子雷射 (Excimer Laser) 技術,以 AP System 為唯一供貨商。

現在 LLO 設備多改用二極體泵浦固態 (DPSS) 技術,名單的供貨商多了 Philoptics。

DPSS 的好處是成本較低、維修便利;而且改用 DPSS 之後,每一產線所需的設備數量也會減少。

因此,整體而言,又可讓原本成本就具優勢的三星更拉大領先距離。

原本雷射剝離設備三星都是向 AP System 採購,但自 2017 年後全部轉向 Philoptics,AP System 不得已,只好轉而協助中國廠商發展 OLED 相關技術,藉以增加自己的市場空間,中國廠商表面上雖因此漁翁得利,有機會突破技術上的瓶頸,但是在成本方面,恐怕短時間之內還是難以和三星相提並論

實現量產只是第一步,良率和質量的改善是長期抗戰

LG 目前是業界第二家供應柔性 AMOLED 顯示屏 (LG 將其命名為 POLED,全名為 plastic OLED) 技術的供貨商,除了自家的 V30 外,目前也已經應用到 Google 的 Pixel2 XL 手機商,然而其實際表現並不如人意,LG 所掌握的 OLED 發光材料可靠性還不足,因此已經銷售出去的 Pixel2 XL 出現了大規模的燒屏狀況,甚至還有色偏甚至影像扭曲現像。

可見量產是一回事,如果不能確保產品質量,那麼這些量產品未來不會幫助獲利,反而會變成砸自己腳的磚頭。

京東方目前採用的發光材料技術層次應該和 LG 相差不大,雖然號稱成功量產,但是在可靠性方面業界恐怕就會投以問號,畢竟三星有十年以上的磨練,燒屏等問題都已經在早期遇到並獲得解決,LG 在電視 OLED 顯示屏累積不少生產經驗,也早了京東方一步量產柔性屏,但目前可靠性看起來不是盡如人意,而京東方生產 OLED 技術顯示屏的資歷要明顯比 LG 更淺,量產之後其客戶會推出怎樣的成品,恐怕是包含各家潛在客戶,以及三星、LG 等競爭對手關注的重點

京東方雖然搶先業界一步用 6 代線實現量產 AMOLE 顯示屏,把成本降到和 LCD 差距不大的層次,但可靠性還是最終的關鍵,當初三星花了好幾年的時間解決 AMOLED 的可靠性疑慮,京東方能否實現彎道超車,年底明年初第一批採用的客戶實際產品表現至關重大


請為這篇文章評分?


相關文章 

一塊OLED螢幕引發的賭局與暗戰

蘋果7000萬訂單、Google 8.8億投資。OLED屏,這個大眾並不一定熟悉的名詞,2017年頻頻被推到聚光燈前。此時,距離三星第一塊AMOLED屏量產,已整整十年。過去這十年,是智慧型手機...

挑戰韓系壟斷地位 國內面板廠商猛發力

【中關村在線顯示器頻道原創】OLED螢幕的產品正在陸續滲透到我們的生活中,從近期手機、電視的各個品牌推出的新品中,我們也見到了越來越多OLED的身影,目前,韓系面板巨頭三星和和LGD分別在小尺寸...

柔性顯示挖掘oled市場新空間

群智諮詢副總經理李亞琴以智慧型手機為代表的移動智能終端產品,所採用的低功耗、輕薄化、可彎曲的柔性amoled成長動能強勁,成為顯示行業新的需求增長點。柔性顯示成amoled發展關鍵 2015年三...

國產LCD欲霸全球,國產OLED內戰悄然開打

李星在5G爆發的前夜,爭奪網際網路入口的螢幕大戰,再次在面板製造業中心的東亞版圖上爆發。從傳統市場的大屏電視到小屏智慧型手機,從消費市場的LCD、OLED顯示屏到專業市場上的LCD商用屏,都各出...