終端應用需求大爆發 AMOLED面板爭霸戰開打

作者: 陳逸民
2017 年 06 月 19 日

自從許多家的媒體管道傳出,蘋果(Apple)2017年iPhone系列智慧型手機新款機種,將有機會使用主動式有機電發光二極體(Active Matrix OLED, AMOLED)面板後,引起全球面板業界不小話題。

自此開始南韓、日本、中國及台灣各面板廠不管公開或私下表示,將籌設中小尺寸AMOLED面板產線,其中當然以南韓三星顯示器(SDC)最具實力,樂金顯示器(LGD)也開始動作。而中國面板廠商更挾國家巨額資金,狂投AMOLED面板產線。日廠日本顯示器(JDI)則以智財授權方式,授權其他廠商生產或為其代工。台廠以鴻海旗下的夏普(Sharp)領軍,自此全球各家面板廠之AMOLED面板量產計畫正逐一浮上台面,逐鹿中原之爭霸戰正式開始。

韓廠仍占市場九成 中國廠直追

由於AMOLED面板具備相對於TFT LCD面板的許多優點,如色彩、對比度、亮度、視角、厚度、反應時間等。也因此有越來越多的終端顯示裝置,如智慧型手機,已開始由TFT LCD面板改成使用AMOLED面板。TFT LCD面板與AMOLED面板廠優缺點比較圖,如圖1。

圖1 TFT LCD面板與AMOLED面板廠優缺點比較圖
資料來源:PIDA,(4/2017)

 

依據市調機構IHS調查,在2016年7∼9月全球中小尺寸AMOLED面板出貨量超過1億片。其中以南韓三星顯示器的出貨近1億片,市占九成以上。而中國面板廠商首次出貨超過100萬片,以天馬微電子、和輝光電及崑山國顯的出貨為主。在這裡必須提到,台灣的友達光電(AUO)早在2006年,就已經開始生產中小尺寸AMOLED面板。並且友達光電是最早將其生產的中小尺寸AMOLED面板,配置於其明基友達集團自家品牌明基的手機款式BenQ Siemens的S88手機上。

但是很可惜,明基之此款手機並未因配上AMOLED面板的加持而大賣,反而是明基與西門子(Siemens)手機合併之後,引發諸多的問題,也因此在後繼無力的狀況之下,友達光電再無大力投入資源在AMOLED面板上,後續AMOLED面板發展就是持續維持緩步發展至今,僅能以相對少量供給特定市場。

至今,台灣面板廠商在AMOLED面板的發展上,不但前面有狼(南韓廠商),後面更有虎(中國廠商),處境令人十分的憂慮與遺憾。

三星電子後來居上,將AMOLED面板配備於智慧手機上,將AMOLED面板的特色發揚光大。

從2010年開始三星自家高階品牌Galaxy S系列智慧型手機,開始配備自製AMOLED面板,已經有超過7年的市場經驗。估計在蘋果終於認真考慮,即將於2017年推出配備AMOLED面板的iPhone後,掀起全球一股AMOLED面板熱潮。而目前全球能大量供應中小尺寸AMOLED面板的僅三星顯示器(SDC)一家廠商,市占率超過95%以上,幾乎已壟斷整個AMOLED面板市場。而三星顯示器(SDC)為因應即將到來的訂單,正進行擴大生產投資約8兆韓圜(約65億美元)。除持續提升牙山廠A3線產量,根據AMOLED材料廠美商UDC表示,預估A3線2017年的月產達12萬片。而之前與日商新索尼(Sony)合資生產液晶電視面板的湯井廠L7線,也移出液晶生產設備空出廠房空間以換裝6代AMOLED產線設備準備量產。

此次擴產的投資,預估能供應2∼3億支智慧手機面板,進一步拉開與其他供應商產量差距。三星顯示器生產的AMOLED面板不限於供應自家手機,除了蘋果(Apple)外,也供貨給中國的智慧型手機品牌廠華為、OPPO、VIVO等。

而其他有意加入AMOLED生產廠商包括韓廠樂金顯示器(LGD)、中國廠商京東方及華星光電、夏普及日商日本顯示器。

其中韓廠樂金顯示器(LGD)表示,為確保在中小尺寸OLED市場中的地位,已於2016年7月宣布在在龜尾廠投資中小尺寸Plastic OLED(POLED)生產線,朝智慧手機面板的業務邁進。預計約2018年9月上市,希望屆時蘋果智慧手機採用樂金顯示器(LGD)製面板。

同時,全球搜尋引擎龍頭美商Google也預計投資樂金顯示器,谷歌提議出資1兆韓圜(約合8.8億美元),協助樂金顯示器發展可撓式/柔性(Flexible)AMOLED面板。Google擬和樂金顯示器策略合作,是為了確保AMOLED面板供應無虞,能用於未來Google出品的新款Pixel智慧型手機上,以便替新一代Pixel智慧型手機取得穩定貨源。

京東方躍居中國AMOLED面板第一名

中國廠商京東方已投入145億美元在四川省成都和綿陽6代線新廠,成都廠今年夏天啟用,綿陽廠原先計畫非晶矽8.5代線量產,也變更為6代AMOLED產線,預計兩年後開始生產。兩新廠產能全開時,估計京東方在AMOLED產量將超過前面3家陸廠的供應量,躍居大陸AMOLED面板第一名。

而在台廠夏普積極投入AMOLED技術,期盼未來有機會能搶下新款iPhone面板的訂單。同時,根據日經新聞表示,夏普考慮將該座工廠落腳於河南省鄭州市。其中,鄭州市目前已正在擴建中的新鄭國際機場,規畫建設為國際航空貨運樞紐和國內航空綜合樞紐,能夠保障快速的運輸、體積小且又高單價的貨品(例如iPhone智慧型手機上)到全球各地。預計在2017年開賣的iPhone將配備AMOLED面板,而鴻海於鄭州市擁有iPhone組裝廠,鄰近新鄭國際機場,若能在當地量產AMOLED面板,不但可以減省運輸費用等成本,還能獲得當地政府補助金等援助。

至於日商日本顯示器對AMOLED量產化的態度是「收到訂金後才確定開始量產」、或者是採用「提供智財權授權」、「提供整套生產KNOW HOW」及「與夥伴公司策略合作」等新的商業模式。全球主要中小尺寸AMOLED面板生產計畫進度,如表1。

 

 

自iPhone採用AMOLED面板消息出現後,除自三星供貨外,也在尋求其他供應商,因此在中國智慧手機用AMOLED面板工廠的投資計畫相繼出現。

中國面板廠挾政府補貼 砸一兆投入AMOLED

至2020年預計有8座新蓋、擴產工廠完成。新建6代線AMOLED工廠每座需要1,400~1,900億新台幣,若蓋8座新廠則投資金額將超過一兆新台幣。

中國各地方政府為吸引廠商投資,推出各種補貼政策,如廠房土地、銀行貸款、水電、租稅優惠等,大幅降低面板廠建新廠成本所需資金,這也促成中國投資AMOLED面板高峰情況。目前已公開投資新設或擴產AMOLED面板的中國廠商如下。

京東方

在四川省成都市與綿陽市投入6代線工廠,投資金額各465億元人民幣(約2,100億台幣),共計930億元人民幣(約4,200億台幣)。成都廠已在2016年10~12月期間把LTPS TFT的背板生產設備入廠裝機,將在2017年1∼3月期間把AMOLED真空蒸鍍設備入廠裝機,預計從2017年中開始運轉。綿陽工廠的裝機時間未確定,似乎是考慮到成都廠運轉延遲2年。

華星光電

在湖北省武漢廠月產能3萬片正運轉中的LTPS產線。在2018年4∼6月期間將真空蒸鍍設備入廠裝機,預計2018年中開始運轉。

天馬微電子

也在湖北省武漢市建設工廠,已在2016年10∼12月期間裝設LTPS產線,於2017年1∼3月期間將真空蒸鍍設備入廠裝機,同年中開始運轉。

和輝光電

已經規劃擴大量產中的4.5代線廠,鑒於其他運轉中生產效率較高的6代線OLED面板廠,該公司將原有4.5代線變更為6代線,預計2019年運轉。

崑山國顯

在崑山5.5代線廠計畫擴產(月產3萬片),在河北省廊坊市固安縣計畫新蓋6代線廠,廊坊廠籌資預估326億元人民幣(約1,478億台幣)。崑山國顯優先擴產昆山廠,接著開始廊坊建廠,預計2019年後量產。

柔宇科技

為美國海歸派學者回國後在深圳市成立創投公司,主要開發AMOLED面板使用Flexible基板,準備興建AMOLED 5.5代線,不同於其他面板廠僅關注於智慧手機面板市場,柔宇科技是著重於如柔性AMOLED面板開發及應用於智慧手機、衣著時尚、穿戴裝置及車用。

中國目前及未來即將投資興建的AMOLED面板廠地圖,如圖2所示。

圖2 中國AMOLED面板廠擴產及新廠投資地圖
資料來源:各面板廠,PIDA整理繪製,(4/2017)

 

根據中國各家AMOLED面板廠公布現有產線,以及未來興建新廠產能推估,預計到2020年總計月產能為33.5萬片,年產402萬片。中國AMOLED面板的產能預測,如圖3所示。

圖3 中國AMOLED面板的產能預測
資料來源:日本媒體,PIDA整理,(4/2017)

 

AMOLED顯示面板之結構特色

以結構來看,AMOLED顯示面板結構由外層至內層,大略可分為:保護玻璃、偏光片、相位差板、玻璃基板、陽極ITO、電洞傳輸層、有機發光層、電子傳輸層、陰極金屬等代表不同功能的層別所組成。結構部分來看,AMOLED顯示面板結構大異於TFT LCD顯示面板。AMOLED面板結構圖,如圖4所示。

圖4 AMOLED面板結構圖
資料來源:PIDA,(4/2017)

 

上述所提到的AMOLED顯示面板之結構中,包含一系列相關的材料。其中,偏光板相關廠商,包含日東電工(Nitto Denko)、住友化學(Sumitomo Chemical)、富士軟片(Fuji Film)、庫拉雷(KURARAY)等。相位差板相關廠商,包含JAPAN ZEON、日本合成橡膠(JSR)等。

觸控感應薄膜層相關廠商,包含日東電工(Nitto Denko)、住友化學(Sumitomo Chemical)等。電子傳輸層相關廠商,包含默克(Merck)、保土谷化學(Hodogaya Chemical)、新日鐵住金化學(NIPPON STEEL &SUMIKIN CHEMICAL)等。

發光層相關廠商,包含出光興產(Idemitsu Kosan)、默克(Merck)、保土谷化學(Hodogaya Chemical)、新日鐵住金化學(NIPPON STEEL &SUMIKIN CHEMICAL)等。電洞傳輸層相關廠商,包含默克(Merck)、保土谷化學(Hodogaya Chemical)、新日鐵住金化學(NIPPON STEEL &SUMIKIN CHEMICAL)、(TOSOH)等。

電洞注入層相關廠商,包含日產化學工業(Nissan Chemical)、保土谷化學(Hodogaya Chemical)、新日鐵住金化學(NIPPON STEEL & SUMIKIN CHEMICAL)等。背板/玻璃基板相關廠商,包含:康寧玻璃(Corning)、旭硝子(AGC,Asahi Glass Co.)、宇部興產(Ube)、三井化學(Mitsui Chemical)等。AMOLED顯示面板各層結構與相關廠商,如圖5所示。

圖5 AMOLED顯示面板各層結構與相關廠商
資料來源:PIDA,(4/2017)

 

有機電發光二極體(AMOLED)顯示面板的技術與未來普及化,關鍵因素掌握在如何量產與維持高良率,這牽涉到製程與相關材料設備會是關鍵的因素。

關於有機電發光二極體(AMOLED)顯示面板,主要生產步驟可以分成背板TFT ARRAY製程與前板AMOLED製程。在背板TFT ARRAY製程部分,類似半導體製程,可再進一步細分為成膜、塗佈光阻、曝光、成像、蝕刻、移除光阻、光罩、光罩製造檢查、雷射退火、離子參雜等不同步驟的製程,最後再到TFT基板完成。在前板AMOLED製程部分,是最關鍵的部分,可再進一步細分為,蒸鍍、封裝等不同步驟的製程,最後再到AMOLED顯示面板完成。

由於AMOLED顯示面板製程,不同於現已很成熟的TFT LCD顯示面板製程,因此AMOLED顯示面板也將帶給相關生產設備的製造商一個好機會。尤其是需要AMOLED特殊的製程,或從中尋求更細微與精密的製程,因而產生新的製造設備的需求。AMOLED顯示面板相關製程與相關設備商,如圖6所示。

圖6 AMOLED顯示面板相關製程與相關設備商
資料來源:PIDA,(4/2017)

 

三星顯示器專利布局領先同業

對於全球各家計畫有意投入中小尺寸AMOLED量產的面板廠而言,除了在研發階段須投入大量資源之外,緊接而來的量產階段難度才大,相關的各式量產技術還是不易克服的重要問題。而關鍵部分包含真空蒸鍍設備及蒸鍍材料來源在內的供應率,否則所有預定的生產計畫進度無法如預期進行。

例如真空蒸鍍機唯一供應商日商Canon Tokki,三星顯示器在此關鍵設備已先行下訂,同業捧著現金也無法拿到機台。再者,機台設備與材料供應都到位後,接下來就是AMOLED面板廠累積豐富的Know How,例如蒸鍍用金屬網罩(Metal Mask),包括機台的網罩支架輕量化,以及如何來對準精度和工時都會有影響。

其次,材料的組合關係到提升面板的功能與壽命,是完成AMOLED面板Know How的關鍵,所以這就是量產過程的經驗值差別。三星顯示器挾著累積10年量產經驗,在關鍵材料專利,配方規格及製程設備上均領先同業幾個世代,且與供應商有緊密合作關係,擁有核心專利。

在中國以京東方與和輝光電為例,兩家公司在5.5代與4.5代線的研發、生產已開始一段時間,但初期對LTPS面板的生產與AMOLED面板的蒸鍍製程兩部分缺乏量產經驗,量產的穩定度也需2年時間,有日本設備商預估兩家公司再1年就能量產。現今如三星顯示器在AMOLED面板之強勢地位,讓供應商不敢輕易將技術外流到競爭者,嚴謹專利的布局使得後進同業要複製其供應鏈相對困難,看來三星顯示器短期內無同業可匹敵的對手。

雖然最近蘋果頻頻接洽三星顯示器之外多家日、韓面板廠商,遵循公司多家供應商策略,其中之中國面板廠京東方主動對蘋果表示意願,並對京東方之AMOLED面板進行長達數月的測試。值得注意的是,就算京東方打入蘋果供應鏈,也應該於2018年開始少量供貨。

因此,關於AMOLED是否為智慧手機面板未來標準配備,2017年將是關鍵時刻。推算再過不久的將來,隨著全球各廠量產穩定,與產量逐漸增加,或許2018年以後中小尺寸AMOLED面板將逐漸取代LCD面板,成為行動顯示裝置的標準配備,讓我們再繼續觀察下去。

(本文作者為光電協進會產業分析師)

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