2018年手机软性AMOLED面板发展趋势分析报告

2018-1-11 17:41| 发布者: wj800321| 查看: 1034| 评论: 0

摘要: 2017年已经过去了几天,回顾一年来手机行业的发展变化,可谓是风云不断。随着iPhone X和三星S8都采用了AMOLED面板,一些厂商也开始尝试使用,2018年相信会有更多厂家采用此面板。
2017年已经过去了几天,回顾一年来手机行业的发展变化,可谓是风云不断。随着iPhone X和三星S8都采用了AMOLED面板,一些厂商也开始尝试使用,2018年相信会有更多厂家采用此面板。

这篇文章针对2018年手机软性AMOLED面板发展趋势进行简单分析!

AMOLED手机面板打开高阶市场,软性基板加速渗透取代玻璃基板,有待开发新型触控解决方案

Rigid AMOLED面板成本竞争力增加,渐成高阶手机主流

随着三星高阶智能型手机与新一代苹果iPhone X手机皆采用三星生产的AMOLED面板,陆续吸引其他手机品牌厂商抢进采用AMOLED技术,挤压LTPS LCD的市场空间。特别是三星独霸AMOLED市场已经超过3年,硬式(Rigid) AMOLED技术已经相当成熟。

由图1可知,以5.5寸HD手机面板为例,目前三星以硬式(Rigid)玻璃基板作成的AMOLED面板与LTPS LCD面板生产成本几乎相同,都是12.1美元。虽然实际供货价格仍存在5美元的价差,但是随着各家手机品牌厂大量采用AMOLED面板导入高阶手机,LTPS LCD面板将面临更激烈的价格竞争。特别是三星在2017年初新增投资的硬式OLED产线即将启用,硬式OLED与 LTPS LCD的价格竞争将趋于白热化,并影响到中低阶手机面板市场。

图1

高阶面板将由Rigid AMOLED转换成Flexible AMOLED,推升新型触控技术的需

虽然LCD面板手机面板主流超过15年,但是随着各家手机品牌厂大量使用OLED面板导入高阶手机的运用(如中国的华为、OPPO、魅族)等。预计2020LTPS(低温多晶硅)TFT背板技术作成AMOLED显示器,,约占36%。AMOLED面板依照型态又可分成Rigid(硬式)与Flexible(可挠式)。由图2可知,随着三星高阶智能型手机与新一代苹果iPhone X手机采用Flexible AMOLED面板,打造比LCD显示器更轻薄以及拥有更好的色彩表现的产品,成为OLED面板的里程碑后,未来高阶智能型手机将加速采用Flexible AMOLED面板,预计2020年的AMOLED面板出货将有一半以上为Flexible AMOLED面板。

由此可知,AMOLED未来将大量采用软性基板,逐渐取代玻璃基板成为主流,新型触控方案是厂商开发重点,以新型触控解决方案减少面板厚度,并兼顾面板制造成本。

图2

三星Rigid AMOLED采用On-Cell触控技术,Flexible AMOLED将走向Y-OCTA
三星电子Rigid AMOLED内嵌式触控方案,影响韩国触控面板产业。

在2014年以前,LCD智能型手机与平板计算机等行动装置的触控面板是向专业触控厂商采购,再贴合至LCD面板,触控厂商以南韩业者为主,包括Iljin Display、ELK、Melfas、SMAC(Smart Mobile Application Company)、Synopex、Tae Yang C&L(原Taeyang Electronics)等。

但自从三星电子2014年起扩大搭载AMOLED面板的智能型手机产品线,触控面板逐渐以电容式数组传感器整合至OLED制程的On-Cell内嵌式触控(名为OCTA)为主,使得采购LCD触控面板的金额减少,仅部分使用LCD屏幕的中低价手机面板厂商需向外采购触控面板,造成2014~2016年相关南韩触控面板业者营收皆持续衰退,包括Melfas、Synopex、Tae Yang C&L等业者已经陆续淡出触控面板事业。2017年上半Iljin Display开始切入三星Galaxy S8与Note 8手机用按键式压力触控供应链,接着ELK亦供应压力触控用电容技术零组件给三星,成为韩国触控面板厂另一项转型关键技术。

 Y-OCTA成为Flexible AMOLED面板简化结构与降低成本的触控方案

随着智能手机市场对OLED面板需求增长,三星也开始供应AMOLED面板至其他手机品牌大厂,如苹果、中国品牌手机厂等。因此三星显示器将产品定位分流,硬式OLED供应高阶及中低阶智能型手机市场,可挠式OLED供应旗舰款与高阶手机。2017年4月三星电子Galaxy S8上市之后,带动Flexible AMOLED手机外观朝左右两侧弯曲弧形、上下两侧极窄边框的全屏幕设计,未来三星电子的旗舰机都将采用Flexible AMOLED技术。

由图3流程比较可知,Rigid AMOLED与Flexible AMOLED在制造流程上有相当大的差异,包括软性基板PI材料的制造、薄膜封装制程、触控传感器制造,以及镭射取下制程都是面板厂掌握Flexible AMOLED制造技术的重点,也决定产品良率的高低,这也是目前Flexible AMOLED成本仍高于Rigid AMOLED的原因。因此目前三星电子和三星显示器公司共同开发Y-OCTA触控技术,以Y-OCTA触控结构直接制作在薄膜封装程序后,目的在于简化模块段制造流程,即Y-OCTA是Flexible AMOLED一站式制造流程的一环,是在AMOLED制造流程中,与触控面板一起一次性进行制造的技术。

图3

三星Y-OCTA触控结构详解:

三星电子2016年上市的Galaxy Note 7首度采用Y-OCTA技术,而2017年初推出的Galaxy S8仅在屏幕较小的一般机种采用Y-OCTA技术,屏幕较大的Galaxy S8 Plus采用触控薄膜技术。“Y”代表“YOUM”,即三星电子2013年首次在CES发表并注册商标的Flexible AMOLED标志。在Rigid AMOLED上,三星显示已经通过OCTA(On-Cell内嵌式触控)技术在智能型手机市场站稳脚步,并希冀Flexible AMOLED市场上持续保持领先地位,因此Galaxy S6及其后续机种的Flexible AMOLED触控解决方案开始转变。

Galaxy Note 7 使用Y-OCTA触控结构的Flexible AMOLED如图4所示,从上到下共有八层结构,依序是:保护盖板、装饰膜、OCA / OCR、偏光膜,触控感应层、薄膜封装、OLED发光层、LTPS TFT塑料PI背板。特征为Y-OCTA触控面板搭配晶粒塑料基板接合(Chip on Plastic;COP)技术,在OLED薄膜封装(Thin Film Encapsulation;TFE)结构上方无画素的黑色矩阵(Black Matrix)处,以微影(Patterning)方式制造触控传感器,触控感应电极使用铝金属网格(Metal Mesh)形成架桥结构,意即Y-OCTA是内嵌触控功能的AMOLED面板。

采用这样的结构可以改善触控层和弯曲区域的光学特性,因为触控层位于偏光膜的下方,偏光膜放置得更靠近盖板玻璃,解决了弯曲边缘上的一些光学可视性问题。并且不需要支撑膜(Support layer),在模块厂进行贴合时,可以防止原本触控层在弯曲区域上不平坦的现象,并因消除支撑膜而减少了面板总厚度、并降低生产成本和贴合工序。因此Y-OCTA结构更适合于Flexible AMOLED产品,因为与现有Rigid AMOLED On-Cell内嵌式触控相比,结构上层数更少,并且不需外购ITO Touch Sensor,而使得触控模块成本下降了大约30%左右。并且可让出多余的空间给其他零组件,例如电池。

图4

 
三星显示器增加Y-OCTA产能

三星电子在采用Y-OCTA技术之前,触控模块由S-mac公司进行处理。在Galaxy S8机型(5.77吋)上,只有一款使用了Y-OCTA技术;Galaxy Note 8手机,使用薄膜式触控技术,而不是Y-OCTA技术。但三星电子决定在2018年上半年推出的两款Galaxy S9机型使用Y-OCTA,尺寸与Galaxy S8两款机种相同,分别为5.77寸和6.22寸Flexible AMOLED,此举将会影响到原本的薄膜式触控模块厂商。

三星在汤井(Tangjung)工厂的A3生产线生产Y-OCTA面板,目前的Y-OCTA智能型手机面板产能约为每月300~400万片,因为A3等六代制程产线每月投片量1.5万片,每月最多可产出300万片供5寸级智能型手机用OLED面板。以Galaxy Note系列计算,生产量大时每月需要提供400万片面板,无法一次对多款机种供货。由于预估2018年产能将会翻倍,因为三星显示器正在转换原本L7-1 LCD生产线成为OLED生产线,用来生产Y-OCTA面板,扩建完成后总产能可达每月供应1000万片Y-OCTA面板。目前L7-1产线正在建构中的月产能3万片的OLED产线,若全数采用Y-OCTA制程技术,未来以5寸智能型手机用面板计算,包含A3产线,每月产能将扩大到900万片。除Galaxy Note系列外,Galaxy S系列也将能采用Y-OCTA制程制造的面板。由于三星已经独霸AMOLED市场,未来将持续扩大投资六代可挠式OLED面板A5厂,初期每月产能规模为3万片,设备投资金额约4兆韩元~5兆韩元,其中核心设备OLED蒸镀机已经确定采购2台日本Canon Tokki产品。A5厂新增3万片产能以非苹果客户为主,目标客户为三星电子及中国智能型手机客户需求,持续推升AMOLED至主流地位。

Apple iPhone X的Flexible AMOLED面板使用外挂式薄膜触控GF2结构

目前iPhone X的Flexible AMOLED面板与触控面板,均由三星显示器生产,其中触控面板是采用外挂式GF2结构搭配COF封装,外挂式触控使用日东电工(Nitto Denko)的PET薄膜,TPK制作ITO GF2触控传感器。苹果设计的GF2触控面板分别将X轴与Y轴做在PET薄膜的两面,不同于三星显示器将X、Y轴做在同一面的技术。但由于使用ITO电极让基板无法弯曲,因此必须将PI基板加在OLED边缘,以COF方式构装驱动IC。Nissha Printing则制作3D传感器薄膜,再由TPK与GIS制作3D Touch模块出货给三星显示器,由三星显示器越南模块厂制成整个Flexible AMOLED屏幕模块,最后再出货给鸿海组装成手机,如图5所示。

图5

值得一提的是,三星显示器供应华为、vivo、oppo等中国品牌手机客户的OLED触控面板技术与前述三星电子、苹果采用的两种技术不同,主要是采GF2 Single-sided ITO layer (SITO)触控搭配COF接合,作为基板的薄膜材料为环烯烃聚合物(Cyclo Olefin Polymer),触控面板放置在偏光膜与OLED之间。由于GF2 SITO弯曲会使ITO层碎裂,为了缩小屏幕边框,必须增加软性基板,在上面进行驱动IC的COF封装。GF2 SITO薄膜由住友化学(Sumitomo Chemical)在南韩成立的子公司Dongwoo Fine-Chem与Alps生产;触控面板与OLED组装则由Smac负责。由触控技术的不同,可知三星显示器对不同客户提供差异化产品。


结论
Y-OCTA技术若扩大应用,对2-Metal薄膜覆晶封装(COF)和触控薄膜市场带来冲击

Y-OCTA触控技术的演进表面上仅是on-cell触控技术的竞争或取代,但后续效应将是冲击供应链与生态体系的重组,亦是厂商间竞争的消长。三星显示器透过扩大应用Y-OCTA制程达到节约成本效益,因为利用Y-OCTA制程生产的OLED不需要另外再贴附2-Metal COF,传统OLED则需要贴附2-Metal COF,并在COF上构装驱动IC。Y-OCTA OLED COP技术是驱动IC是芯片直接置于PI薄膜上,比原本在PI薄膜上边缘增加2-Metal COF的制程较为简易,加上无须预留PI薄膜上的反折空间,可将面板边框缩减到最小,同时实现全屏幕手机无边框设计。因此采用Y-OCTA技术,不仅可降低2-Metal COF采购成本,也可省略将其贴附到PI上的制程。若再加上原本ITO触控薄膜的采购成本,采用Y-OCTA制程的OLED面板生产成本可望较传统方式节约30%。一旦三星全面改用Y-OCTA 面板 ,包括触控薄膜和面板贴合厂商等代表零件厂商,将无法再从三星订单获利,例如触控面板供货商、触控和保护盖板玻璃贴合商、ITO薄膜商等。而苹果今年推出iPhone X的3D Touch贴合工序比之前的产品都还要来的复杂,虽暂不采用「Y-OCTA」技术,除了掌握供应链的考虑外,下一代产品的触控方案势必在成本结构与外观设计上需持续精进改良。

 大厂布局自有Flexible Touch专利,下个战场是折叠手机

在2017年全屏幕、生物辨识等热潮过后,手机厂商开始思索下一代的旗舰产品将迈入可折迭屏幕,特别是能将手机与平板功能进行结合的产品,将成为一大卖点。其中最关键的技术,莫过于可折迭显示器的发展。如图7所示,目前软性显示器的开发进程,依照技术复杂度分成四大类,包括可弯曲、可折迭、可卷曲,以及最终可伸缩。


三星扩大应用Y-OCTA制程,也有可能是为未来制造折迭式智能型手机预作准备,三星电子与三星显示器在折迭手机已具有完整布局,折迭手机相关专利包含材料、面板结构、整机机构、装置、系统、UI/UX。三星电子目前已使用曲面屏幕成为高阶旗舰机种的标准设计,在折迭屏幕的发展上,曾传出以名为Galaxy X的Project Valley开发计划作为可折迭机种的代称,依照三星电子与三星显示器在专利布局的脚步,分析该产品技术完整度与成熟度已达可商用化的程度,相关专利包含材料(光学胶/介电弹性材/Cover Window外盖)、面板结构、整机机构(铰链设计)、装置(应力控制与折迭轴向)、系统方法、UI/UX等完整布局。包括苹果也正在布局折迭式智能型手机专利,最重要的是确保即使反复开合也不会破裂的Flexible Touch传感器,包括奈米碳管(carbon nanotube)结构、micro LED或OLED显示器、液态金属等新型态折迭式手机结构,在折迭屏幕中间的铰链式转轴加FPC连结可让手机上下对折,采用镍钛记忆合金或聚合物做为机构框架等,如此一来使用者便可在折迭收合时仍然能直接操作手机而不需要摊开它。除可折迭装置设计外,相关UI/UX与系统皆有布局,并且导入新材料作成可折迭手机的耐挠曲线路,为新款iPhone 带来各种新的可能性。
因此折迭手机将成为手机厂商下个战场。可弯曲屏幕已经量产,主要供货商为三星显示器,可折迭屏幕与可卷曲屏幕也陆续有厂商展示雏形品。折迭手机依照折迭的样态分成四种类型,其中C type以固定单轴进行内折或外折的产品上市机率最大,将成为未来智能装置创新应用产品差异化关键,对于可取得先机的厂商而言,将可以first-mover优势与对手拉开差距,在产品推出初期独享高额利润,并主导未来智能手持装置的发展规格。

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