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【安信机械军工】3C自动化系列专题二:OLED风起,面板设备大有可为

诸海滨新三板研究2019-11-27 13:39:38

我们曾在1018日发布行业深度报告《3C自动化系列专题一:工业设备中的消费品》,本报告是3C自动化系列专题的第二篇,意在通过详细梳理触控面板产业链上下游之间的关系以及未来的发展趋势,帮助投资者理清触控面板相关设备的投资机会。

 

显示模组:AMOLED模组封装设备市场空间41亿美元,国内企业大有可为。UBI research预计,2016-2020年全球(中国)AMOLED设备市场空间共350亿美元(119亿美元),其中基板类241亿美元、蒸镀类60亿美元、模组封装类41亿美元。国内在基板类设备上还较为薄弱,关键设备基本依赖进口,投资机会较少。全球蒸镀类设备被日本Canon子公司Tokki垄断,国内企业在AMOLED设备方面起步较晚,目前该领域的投资机会同样不多。国内设备企业在LCM的模组封装领域已经取得了较大突破,在部分环节已经可以完全实现进口替代,而AMOLED在模组段的工艺与LCM相似甚至更为简单,在目前技术已经比较成熟的环境下,具备优质客户资源的企业更容易获得先发优势。从模组组装业务的弹性及市场占有率角度来看,建议依次关注智云股份(鑫三力母公司)、联得装备、正业科技(集银科技母公司)

 

触控模组:投资机会集中在中后段制程,OLED将促进全贴合工艺普及。触控感应器前段ITO工艺的设备主要依赖进口,投资机会主要集中在中段IC与面板ITOPET贴合设备和后段整机贴合设备。主要工艺流程包括OCA贴合、上下电路贴合、FPC热压等工艺,涉及全自动对位贴合机(贴合ITO上下电路用)、全自动ACF贴合机、全自动FPC邦定机、软膜贴合机(将OCA贴附在PET面板上)、激光切割机等,目前国产设备已经取得一定突破。OLED对于LCD的替换将带动On-Cell&In-Cell的普及,同时对于贴合邦定设备的数量以及工艺要求将带来全新的需求。

 

盖板玻璃:OLED加速3D玻璃应用,热弯机和精雕机是两大主战场。OLED的兴起一方面促进3D玻璃普及,另一方面加剧了触控面板厂商及盖板玻璃厂商之间的博弈,尽管目前3D玻璃直通率仅为30%-40%,但我们预计在OLED的影响下,3D的普及程度将快速提升。3D玻璃的普及将带动对热弯机和精雕机的需求增长,预计2016-20183D热弯机的市场空间分别为7亿元、19.5亿元、30亿元;精雕机的市场空间每年大约为14-17亿元,建议关注劲胜精密(创世纪母公司)、田中精机(远洋翔瑞母公司)、智慧松德(大宇精雕母公司)。此外,作为精雕机核心元件的电主轴,建议关注国内领军企业昊志机电

 

风险提示:OLED3D玻璃市场推广不达预期;OLED产能受限。



正文内容




我们曾在10月18日发布行业深度报告《3C自动化系列专题一:工业设备中的“消费品”》,并在报告中提出两个核心观点:1)3C进入存量时代,产品生命周期不断压缩导致3C设备由单一的资本品属性转变为资本品+消费品双重属性;2)3C行业驱动逻辑发生改变,资本支出(反映在设备投入上)超过劳动力投入成为行业增长的主要驱动力。


本报告是3C自动化系列专题的第二篇,意在通过详细梳理触控面板产业链上下游之间的关系以及未来的发展趋势,帮助投资者理清触控面板相关设备的投资机会。触控面板占手机硬件成本较高,以iPhone6s Plus为例,根据TechInsights的分析数据,iPhone6s Plus的硬件总成本在245美元币左右,约占售价的33%,其中机身占硬件成本比重17.35%,在硬件成本排名第2,仅次于应用处理器。





一、触控面板的前世、今生和未来

 

触控面板起源于20世纪60年代,是美国军方为军事用途而研制,经过五十多年的发展,触摸屏现已得到广泛的应用,但2000年后才真正进入成熟期,在2007年以前主要以电阻屏为主。随着苹果公司于2007年推出搭载电容屏的第一款iPhone,正式拉开了智能手机电容屏时代的序幕。相比于电阻屏,电容屏支持多点触控的操作方式,在灵敏度、透光率等方面也更具优势,目前在3C领域中已经基本取代电阻屏,成为智能手机、平板电脑等3C产品的标准配置,而电阻屏的市场目前主要集中在工控面板、车载触摸屏等领域。 



电容式触控面板主要由触控模组(Touch Panel Module)和显示模组(Display Module)组成,其中触控模组包含盖板玻璃(Cover Lens)、触控感应器(Touch Sensor)、控制IC(分为触控IC和显示IC两类)三部分;而显示模组有两类:第一类是当前最主流的LCM(即将液晶显示器LCD和背光源贴合在一起形成的显示模组);第二类是OLED(Organic LightEmitting Diode,有机发光二极管),目前正在快速取代LCM。



为了能够更加清晰的描绘行业变化趋势,我们将在下文中依次对显示模组、触控感应器以及盖板玻璃等核心零组件按先下游后上游的顺序进行逐一梳理。



二、显示模组:从LCM走向OLED

 

2.1. TFT-LCD市占率超90%,OLED拐点到来产业化进程提速


按照成像原理的不同,显示面板可以分为阴极射线管显示器(CRT)与平板显示器(FPD)两类。按照显示媒质和工作原理的不同,平板显示器可进一步分为电致发光显示(ELD)、场发射显示(FED)、等离子显示(PDP)、液晶显示(LCD)、有机电致发光显示(OLED)五类,其中液晶显示又可分为TN-LCD、STN-LCD、DSTN-LCD、TFT-LCD四种。

 


TFT-LCD主导显示面板市场已有超过15年的历史。以手机(对应小尺寸面板)和电视(对应大尺寸面板)显示面板为例:据全球工业数据与分析机构IHS统计,2014年全球手机中约有90%使用TFT-LCD显示面板,OLED面板的渗透率仅约10%;据中国产业信息网统计,2015年全球电视中约有98%以上使用TFT-LCD显示面板,OLED面板的占有率不足0.5%

 


OLED技术发展于20世纪80年代,商业化应用则始于21世纪。OLED相比于TFT-LCD技术优势明显已毋庸置疑,但一直没能实现产业化的核心原因在于制备工艺不够完善,良率过低,生产成本难以控制。根据全球工业数据与分析机构IHS数据显示,在2016年的一季度,5英寸分辨率为1080pAMOLED显示面板的生产成本已经降低到14.30美元左右,而同样规格的LTPS-TFT-LCD面板的成本则是14.60美元。



由于TFT-LCD工艺已经十分成熟,成本再度下降的空间十分有限,而未来随着技术的不断进步以及OLED上量后的规模化效应,未来OLED面板的生产成本还将进一步下降,近年来得益于三星对OLED的持续投入和研发,近两年来OLED以往存在的颗粒感重、色彩不真实、寿命偏低等缺点已经渐渐得到完善,采用OLED屏幕的手机已经明显增多,目前三星的中端手机也已经开始搭载OLED面板。



除三星外,全球3C龙头苹果公司也将在2017年大概率采用OLED面板。据日本“日经亚洲评论”20161030日报道,夏普总裁兼首席执行官泰俊武向台湾大同大学的学生表示,苹果正在从LCD显示屏转向OLED显示屏;此外据国外媒体Apple Insider20161110日的报道,摩根大通分析师发现苹果公司向美国证券委员会递交的文件中OLED的订单量大幅度提升,涉及的采购金额规模则高达40亿美元。苹果的这批订单主要与OLED触控屏幕有关,极有可能是向三星订购OLED面板。


我们认为,2017年作为iPhone的十周年纪念日,iPhone 8采用OLED面板的可能性很大。作为引领3C产业趋势变革的龙头企业,此次苹果公司采用OLED面板无疑是对OLED技术的认可,有望成为显示面板历史的一座里程碑,我们认为,OLED的产业化进程将在苹果公司的带动下进一步加速。目前OLED产业化的拐点已经出现,OLEDLCM的大规模替代浪潮即将开启。



 

2.2. 手机OLED面板竞争格局:三星市占率97.7%,全球面板厂商积极扩充产线


OLED产业趋势愈加明确,2016年以来无论是国内还是国外都有不少企业用大把的资金投向了OLED,以期在OLED市场争夺一席地位。目前投资热潮仍在升温,目前整个OLED产业形成了“日韩企业引导、台企随后、国内企业追赶”重蹈LCD之路的局面,总体而言,目前国内还是聚集在中小尺寸产线,但是在产能上还是与三星差距悬殊,而大尺寸的OLED面板技术,国内企业尚未攻克。


三星自2007年起便开始量产OLED,并在其3C产品中搭载OLED面板。据IHS统计,截止至2016年第一季度,全球OLED面板出货量达到9081万片,其中三星出货量8735万片,市场份额97.7%,而排在第二、三位置的LG和友达光电与三星差距悬殊,两者的市占率分别为0.9%0.7%。三星在OLED面板的产能优势据估计至少会持续3年。

 


目前来看,国内面板厂商的OLED产能则更小。截止至2016/10/31,国内光电龙头京东方的OLED产能仅为0.4万片/月,深天马、华星光电等龙头企业的产能也较小,但自2016年其国内已开始积极扩充OLED面板的产能,具体数据见下表。




根据上表,按京东方465亿元投资额对应4.8万片OLED面板的月产能,假设国内面板商均按期达成预期计划,则可以大致测算出国内OLED面板产能的达产情况。其中京东方有望在2019年产能达到10万片/月,而全国OLED产能有望达到30万片/月,较20152.9万片/月的产能CAGR达到约79.34%,具体数据见下表。

 


2.3. OLED的世界很大


2.3.1. 保守(乐观)预计2020年手机OLED屏市场空间208亿美元(408亿美元),五年CAGR为13.93%(30.42%)


对于OLED的市场空间,目前市场上较为主流的两家权威机构IHSMarkitUBI Research分别给出了预测结果,基于对OLED发展预期的不同,IHS Markit的预测较为保守,UBI Research的预测较为乐观。对于手机OLED面板出货量的预测差异如下表。

 


根据上表,2015年全球手机OLED面板的市场空间约为105亿美元左右,如果再分别按照保守测算和乐观测算,可以得到2020年全球手机OLED面板的市场空间分别达到207.64亿美元和408.18亿美元,5年间的CAGR分别为13.93%30.42%。由于iPhone 8将大概率采用OLED面板,整个智能手机的显示面板市场也有可能因此而发生实质性的变化,因此我们更倾向于UBI Research的乐观测算结果。





 

2.3.2. 保守(乐观)预计2020年OLED面板总市场空间285亿美元(670亿美元),五年CAGR为17.63%(39.60%)


对于OLED面板的整体市场空间,IHS Markit按搭载对象的不同,分别对每一类搭载对象进行了单价和出货量的预测,具体见下面两张表。

 




根据表6和表7,可以得到2015年全球OLED面板总市场空间约为126亿美元左右,到2020年市场空间达到285亿美元左右,5年间CAGR17.63%。而UBI Researcch给出的预测更为乐观,UBIResearcch预计OLED面板的市场规模在20162020年间将保持46%的复合年增长率,至2020年市场空间达到670亿美元。



此外,据Digitimes Research预测,鉴于OLED在手机中的渗透率不断提升,预计OLED面板渗透率将由2017年的17.7%提升至2021年的40.9%,而2016年起全球中小尺寸TFT-LCD出货量将逐年下滑,2017~2021CAGR将为-6.1%

 


 

2.4. 预计2016-2020年OLED全球(中国)设备市场空间350亿美元(119亿美元)


下游终端需求旺盛将推动上游设备景气向上,我们认为,在OLED下游市场跨越式增长初期,上游核心设备其实是投资的核心,其弹性将大大超过材料市场和下游终端市场的弹性。


UBI research预计,2016-2020年全球AMOLED设备市场空间共350亿美元,其中基板类241亿美元(对应后文中的背板段制程)、蒸镀类60亿美元(对应后文中的前板段制程)、模组封装类41亿美元(投资机会主要模组封装类设备市场,后文中有阐述);同一期间,预计国内设备市场空间119亿美元。



 

2.5. OLED面板是如何炼成的


2.5.1. OLED面板的基本架构及分类


OLED基本架构是由ITO(氧化铟锡)与电力的正极相连,再加上一个金属阴极,包成如三明治的结构。整个架构层中包括了:空穴传输层、发光层和电子传输层。OLED具备自发光功能,而LCD自身不发光,需要背光源支持,即光源来自显示面板下方。LCD与背光源共同构成LCM,其中LCD一般采用多层级结构,主要由偏光片、玻璃基板、彩色滤光片、透明电极、TFT、液晶等面板材料组成,而背光源主要由光源、导光板、光学用模片、结构件等组成。



按照驱动方式分类,OLED可以分为AMOLEDActive Matrix OLED,主动矩阵OLED,或称有源矩阵OLED)和PMOLEDPassive Matrix OLED,被动矩阵OLED,或称无源矩阵OLED)。其中PMOLED单纯的以阴阳极构成矩阵状,以扫描方式点亮阵列中的像素,每个像素都是操作在脉冲模式下,为瞬间高亮度发光,优点是工艺简单、成本较低,缺点是不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上,不符合发展趋势;AMOLED则是采用独立的TFT去控制每个像素,每个像素皆可以连续且独立发光,优点是驱动电压低,发光组件寿命长,缺点是工艺复杂,成本不易控制。AMOLED占据了OLED市场的绝大部分份额,代表着主流的发展方向,目前市场上所说的OLED产品一般默认是AMOLED



 

2.5.2. 背板段:LTPS-TFT制作要求高于LCD,国产设备尚待突破


由于AMOLED占据了OLED绝大部分市场份额,因此我们主要阐述AMOLED的制作工艺。无论是AMOLED还是TFT-LCD,其制作过程的第一步是背板段工艺,即制作TFT基板。由于OLED属于电流驱动器件,对电流的稳定性要求很高,而电流的稳定性又与电子的迁移率有关,因此LTPS是适合做OLEDTFT的最佳半导体薄膜,一般来说AMOLED均采用LTPS基板搭载TFT。而LCD中由于成本及工艺的原因,采用a-Si的最多(参见图14)。

 


值得注意的是,TFT指薄膜晶体管,在LCD中起驱动开关的作用,通过TFT开关控制液晶的电压大小,进而控制液晶分子的旋转角度,通过遮光和透光来达到显示的目的;在OLED中同样起开关的作用,通过TFT开关控制电流大小进而控制发光亮度。LCDOLED在制备TFT阵列中的不同点:1OLEDTFT需求数量较多,LCD中一个像素只需要一个TFT,而OLED中至少需要4TFT2OLEDTFT的制备工艺要求极高,同样是TFTOLED中的TFT良率要远低于LCD中的TFT


背板段工艺主要通过成膜,曝光,蚀刻叠加不同图形不同材质的膜层以形成LTPS,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,具体流程见下图。背板段流程中涉及的设备有:光刻机、湿刻机、干刻机、ICP-干刻机、PVDCVDTEOS CVDHF清洗机、激光晶化机、离子注入机、快速热退火机等。



由于AMOLED在前板段的制程与LTPS-TFT-LCD类似,虽然LCD的工艺已经非常成熟,但国内在LTPS-TFT的生产设备上还较为薄弱,关键设备基本依赖于进口,投资机会较少。

 

2.5.3. 前板段:蒸镀机是核心设备,日企垄断供


前板段制程是整个AMOLED工艺中的最重要的环节。具体流程为:对LTPS-TFT基板进行不同方式的清洗、干燥之后,送入氮气环境中进行降温,并反转基板,使膜面朝下。对于处理后的基板,送入5x105Mpa的真空室内进行各功能层、发光层的蒸镀。蒸镀之后对AMOLED进行功能性和外观性的检测以及偏光片的贴附,最后进入模组段制程。前板段涉及到的主要设备有:基板转移设备、基板清洗设备、蒸镀机、张紧机、老化机、固化机等设备。



与盖板玻璃核心工艺在于“雕”字类似,AMOLED制备工艺的核心在于“蒸”字,也即AMOLED的像素点全部都是蒸镀到LTPS上的。所谓蒸镀,就是真空中通过电流加热,电子束轰击加热和激光加热等方法,使被蒸材料蒸发成原子或分子,它们随即以较大的自由程作直线运动,碰撞基片表面而凝结,进而形成薄膜。可以说,蒸镀是OLED制造工艺的精华部分,而且不仅是发光材料,金属电极等等之类也是蒸镀上去的。


蒸镀工艺难度极高,需要专用的蒸镀机才能够完成。目前业界公认日本Canon旗下子公司Tokki的技术能力最佳,全球范围内拥有大规模量产实际业绩的蒸镀设备也仅有日本Tokki一家,实际上Tokki基本垄断了全球蒸镀机的供应。Tokki公司于1986年由三家公司合并成立,于1993年研制出中小尺寸蒸镀机,1996年研发出用于量产的蒸镀机,2007年被Canon公司收购。



由于Tokki在研发蒸镀机上已有约30年的积累,因此技术壁垒很高,一般企业很难在短时间内赶上。市场调研公司iSuppli表示,由于害怕失去制造优势,日本OLED产业迄今为止一直不愿意共享制造技术,进而导致:1)OLED工艺标准化程度较低,没有得到优化,需要经常改变;2)蒸镀机价格极贵;3)蒸镀机产能严重不足,供给远小于需求。据中国电子报报道:Tokki直到2017年产能的90%已经被三星签约,导致其余面板厂商一“机”难求,形成“僧多肉少”的局面。例如前有京东方与Tokki苦谈许久而未获得明确答复,后有信利斥资519亿韩元采购SFA的蒸镀设备,合作双方均无大量的OLED生产实绩,后续设备调试和良率爬坡期有多长均需观望。




尽管前板段是整个AMOLED制程中的核心,蒸镀机又是前板段中的核心设备,但由于国内企业在OLED设备方面起步较晚,目前在该领域的投资机会还较少。

 

2.5.4. 模组段:国内设备企业大有可为,建议关注智云股份、联得装备、正业科技


对制作好的AMOLED面板进行模组装配是产品面向应用的最后一道工序,也是检测面板品质的最后一道环节。AMOLED模组段和LCM模组段相似,但由于LCD需要与背光源进行组装,且LCD需要贴合彩色滤光片而AMOLED不需要等,总体来看在模组段的工序上AMOLED要比LCM简单。基本流程为:首先对面板进行切割、裂片、清洗和干燥,然后再进行面板的ACF贴附,接着做COGFOGTAB的绑定,经模组电测之后,涂保护胶并固化,最后完成外引线和驱动板装配,进行包装入库。其中涉及到的设备主要有:清洗机、板材切合机、粒子检测机、偏光片贴合机、ACF贴附机(贴附异向导电胶膜的机器)、COG邦定机(绑定控制IC的机器)、FOG邦定机(绑定FPC的机器)、OLB邦定机(绑定外引脚TAB的机器)、老化测试机、AOI自动检测机等等。



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