OLED+3D玻璃柔性显示技术分析报告.docx
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OLED+3D玻璃柔性显示技术分析报告
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1.从CRT到OLED，柔性显示技术将引领未来
显示技术根据发光方式的不同可以分为主动发光（自发光型）与被动发光（背光型），其发展历程大致可以分为如下几个阶段：
CRT（阴极射线管显示技术）、LCD（液晶显示技术），以及现在时下热点OLED（有机发光二级管显示技术）。
二十世纪CRT引领整个显示行业，代表显示技术的潮流。
CRT是由德国物理学家布劳恩发明，1897年被用于一台示波器中首次与世人见面。
随着电视机的出现以后，该技术工艺被人们广泛研究并熟练的应用于各行各业，占据着显示器件最大的市场。
二十一世纪显示技术百花齐放，随着人们对于显示技术需求的不断严苛，各种显示技术百花齐放，CRT技术逐渐退出历史舞台，而平板显示器件FPD进入快速发展。
FPD平板显示器件主要包括液晶显示LCD、发光二极管显示LED、等离子体显示PDP、场发射显示（FED）、电致发光显示（ELD）等。
目前LCD是当前显示技术的主流，但随着社会的发展，人们对于显示技术的需求不断升级，智能手机、可穿戴设备及VR/AR对于显示设备性能的严格要求使得传统
的LCD不再能充分满足整个市场的需求。
时下，OLED显示技术的优势日益突出而逐渐成为被讨论的焦点，OLED凭借更加轻薄、高对比度、广视角范围等独特优势不断拓展新的应用领域。
目前国内外业内人士一致认为柔性化与个性化是未来显示领域的发展方向，OLED与3D玻璃结合的柔性显示技术顺应了这一潮流。
当前，技术、产能、成本的问题正逐步完善，预期柔性显示技术将实现大批量的商业化生产，逐渐取代LCD成为未来的主流显示技术。
图表1：
显示技术的发展历程
2.OLED——柔性显示的基础
2.1.OLED发展历程：
2016年是AMOLED大规模商业化应用的开端
OLED（OrganicLight-emittingDiode）全称为有机发光二极管，采用有机发光材料，是柔性显示技术的基础核心物质。
事实上这种发光原理早在1936年就被人们所发现，在1963年Pope发表了世界上第一篇有关OLED的文献，当时用数百万伏电压加在有机芳香族anthracene晶体上时观察到发光现象，但由于电压过高，而且发光效率很低，所以没有受到重视。
在1987年由美国美籍华裔教授邓青云在实验室制成多层结构的OLED器件，在1990年英国剑桥大学的Friend成功制备高分子OLED原件引起全球范围内越来越多的科研机构和企业的关注，并先后投入到OLED研发与生产中。
1999年，Pioneer公司发布全球第一款OLED产品。
2002年之后全彩OLED产品大规模流入市场。
在2006年之前，OLED技术
多以PMOLED技术为主，主要针对小尺寸显示器件，比如播放器、数码相机、随声听等。
在2006年之后，西门子推出了全球第一支应用AMOLED技术的手机，随后索尼和LGD先后推出小尺寸OLED电视；直至2010年，三星SDC大举推进OLED技术，并在三星的高端手机领域广泛应用。
2016年苹果宣布采用OLED屏并与三星签订每年采购一亿块OLED面板，标志着OLED开始大踏步前进以取代LCD成为主流显示技术。
图表2：
OLED的发展历程
2.2.OLED的结构组成：
更轻、更薄、更简洁
从面板的结构来看，传统LCD由两块平行玻璃板构成，厚约2mm，其间由包含有液晶材料。
因为液晶材料本身并不发光，所以在显示屏两边都设有作为光源的灯管，而在液晶显示屏背面有一块背光板（或称匀光板）和反光膜，背光板是由荧光物质组成的，可以发射光线，其作用主要是提供均匀的背景光源。
OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，OLED采用自发光的有机材料涂层和玻璃基板，无需背光灯，因此OLED比LCD少了背光板、增光片、滤色片等部件，结构更轻薄，如下图所示：
图表3：
OLED采用自发光技术，比LCD结构更轻薄
如下图所示，OLED的基本结构大致上是由玻璃基层（Glass）、空穴注入层（HIL）、空穴传输层（HTL）、有机发光层（EML）、电子传输层（ETL）以及阴极材料层（Cathode），共六层组成，厚度不到1毫米，相比上述的LCD结构更加简洁和轻薄。
图表4：
OLED发光结构大致由6层组成，厚度不到1毫米
2.2.1.OLED的分层结构：
有机发光层为最核心材料
图表5：
OLED分层结构成本大致占比
（1）OLED的玻璃基层：
支撑结构
ITO导电玻璃，即氧化铟锡（Indium-TinOxide）透明导电膜玻璃，是利用磁控溅射的方法将阳极材料ITO（氧化铟锡）镀膜在玻璃基板上加工制作成的。
ITO导电玻璃起到支撑整个OLED结构的作用，要求材料有表面电阻均匀、透光率高，在OLED面板中的成本占比约为6%。
国内主要的生产厂商有锡业股份、长信科技、凯胜科技等。
国外的主要生产厂商有东曹、日立、住友等。
（2）OLED空穴注入层：
可延长面板使用寿命
空穴注入层的作用是防止阳极材料长时间工作产生氧气，进一步氧化有机层产生暗点，所以需要在ITO导电玻璃与空穴传输层之间插入空穴注入层，以延长使用寿命。
空穴注入层要求材料热稳定性要好，在OLED面板中的成本占比约为3%，主要材料有CuPc、TiOPc、m-MTDATA等。
目前市场HIL材料主要由出光兴产、LG化学和德山金属供应。
（3）OLED空穴传输层：
传输空穴至发光层
空穴传输层的作用是帮助带正电的空穴移动至有机发光层，空穴迁移的效率直接决定了OLED面板的发光效率以及屏幕亮度等指标。
所以空穴传输层要求材料空穴迁移率要高，在OLED面板中的成本占比约为6%，主要材料有TPD、NPB、PVK等。
目前市场上的HTL材料主要由保谷土化学、三星SDI及德山金属供应。
（4）OLED有机发光层：
最核心材料
有机发光材料是整个OLED产业链中技术壁垒最高的领域，在OLED中的面板成本占比约为12%，被国外企业所垄断。
有机发光层材料分为小分子材料与高分子材料。
小分子材料主要采用真空热蒸发工艺，高分子材料采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。
相较于高分子材料，小分子材料发光效率高、稳定性强、寿命长，但工艺要求高，设备成本大，且不易应用于大屏幕。
其中，红色材料由陶氏化学（74%）、德山（26%）供应；绿色材料由SDI（51%）、默克（22%）、新日铁化学（14%）、斗山（7%）及UDC（6%）供应；蓝色材料由出光兴产（69%）、SFC（19%）和陶氏化学（12%）供应。
（5）OLED电子传输层：
向发光层输出电子
电子传输层的作用是向有机发光层输出电子，用来与空穴结合放光。
当电子与空穴注入不平衡时会导致电极处放光猝灭，从而降低OLED发光效率。
所以电子传输层要求材料必须表面稳定，在OLED面板中的成本占比约为2%，主要材料包括OXD、PBD、BND、PV等。
目前市场ETL材料主要由出光兴产、三星SDI和LG化学供应。
（6）OLED阴极材料层：
释放电子，技术相对成熟
OLED的阴极材料主要作器件的阴极之用以释放电子，通常采用单层金属阴极、合金阴极或者层状阴极等型式。
阴极材料的金属功函数越低，电子注入就越容易，发光效率就越高，工作中产生的焦耳热就会越少，器件寿命会有较大的提高。
由于技术比较成熟，竞争门槛也相对较低。
2.2.2.OLED材料市场现状
OLED的壁垒在于有机材料，有机材料在面板成本中的占比约为23%。
从上游材料的制作过程来看，首先由材料厂商将化工原料合成制成OLED中间体，再进一步合成升华前材料，将其销售给OLED终端单体材料厂商，由OLED终端厂商进行升华处理后最终形成OLED终端单体材料用于OLED面板的生产。
图表6：
OLED有机材料市场格局
目前OLED终端单体材料的生产主要还集中在韩国、日本、德国及美国厂商手中。
升华材料的核心是专利，日本有2000多个专利，三星收购了很多专利，不同意出售专利的小企业就很难进入三星材料供应商里。
国内材料厂商的积累与上述国家相比仍然有很大差距，例如西安瑞联目前在一些小的品种上有专利，面向国内面板厂商，但首先还是基于模仿，大部分专利还是集中在美、日、德、韩手中。
OLED中间体及升华前材料的生产主要集中在中国大陆，目前国内从事OLED中间体及升华前材料的企业主要包括：
万润股份、西安瑞联新材、阿格蕾雅、吉林奥来德等。
OLED中间体及升华前材料由这些企业销售给OLED终端材料厂商，再由终端厂商进行升华处理后最终形成OLED终端材料用于OLED面板的生产。
虽然短时间来看国内面板生产商如果放量的话，升华材料还是会采购日系韩系德系美系企业为主，但升华后材料上游的直接供应商也将随之受益。
从更长的时间来看，随着国内材料厂商在技术上的逐步突破，由于面板厂商还是有降低成本的需要，终端材料的本土化也将是大势所趋。
2.3.OLED的发光机理：
能弯能曲，性能优越
如下图所示，OLED采用自发光的有机材料，在外部电压驱动下，电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子传输层和空穴传输层，然后分别迁移到发光层，在有机材料中相遇后复合放出能量，并将能量传递给有机发光物质的分子，发光分子受到激发，从基态跃迁到激发态，当受激的发光分子从激发态回到基态时辐射跃迁产生了发光现象。
电子遇到空穴时，会填充空穴，这一过程发生时，电子是以光子的形式释放能量，致使OLED发光。
光的颜色取决于发射层有机物分子的类型，生产商会在同一片OLED上放臵几种有机薄膜，这样就能构成彩色显示器，而光的亮度或强度取决于施加电流的大小。
图表7：
OLED发光原理
OLED依驱动方式可分为被动式或无源驱动（PassiveMatrix，PMOLED）与主动式或有源驱动类型（ActiveMatrix，AMOLED）。
其中，PMOLED单纯地以阴极、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短脉冲模式下，为瞬间高亮度发光。
其优点是结构简单和成本低；缺点是驱动电压高、不适合应用在大尺寸与高分辨率面板。
无源驱动型不采用薄膜晶体管（TFT）基板，一般适用于中小尺寸显示；有源驱动型则采用TFT基板，适用于中大尺寸显示，特别是大尺寸全彩色动态图像显示。
目前，无源驱动型OLED技术已经比较成熟，大多用于单色显示，未来成长空间相对有限，已经商业化的产品绝大部分是无源驱动型；而AMOLED有源驱动方式，显示效果良好，未来有很大的成长空间。
图表8：
PMOLED与AMOLED结构比较
OLED最大的突破或者说潜在优势在于可实现曲面显示。
另外，从画面显示角度来看，OLED具有色域宽、对比度高、可视角度大等优势。
不仅如此，在工作性能上OLED还具有响应速度快、发光效率高、功耗低等特点，体积也更加轻薄。
网上资料上显示当前OLED的使用寿命只是LCD的一半，但我们认为也无需太过担心，智能手机终端的更新周期在1-1.5年左右，这完全在OLED的使用寿命以内。
图表9：
OLED与LCD性能比较
图表10：
OLED电视与LCD电视显示效果比较
在延长OLED寿命问题上，三星首先运用了类似Pentile的排列技术，有效的减缓了OLED的衰减速度，延长了面板的使用寿命。
Pentile排列是伴随着OLED显示材质诞生而出现的，传统RGB排列一直用在液晶显示器上，液晶是利用背光源的被动发光，而且RGB在显示器上的具体实现形式是滤光片，这种滤光片的制作较简单，且制作高密度的RGB色带也不会带来成本上大的增加；但对于主动发光的OLED则不一样，OLED的RGB对应的是红绿蓝发光有机材料，我们现在使用的显示器的分辨率较高，这就要求每种发光材料制作的很小且高密度的集成，这样工艺上就较难，成本也会很高。
采用Pentile排列，每个显示单元上只有两种材料，而且材料面积较大，这样就降低了工艺难度，成本也会降低。
图表11：
Pentile排列技术用于延长OLED寿命
2.4.OLED工艺流程精简，无需背光组液晶板
OLED显示技术与传统的LCD显示方式不同，由于OLED材料具有自发光特性，无需背光模块及彩色滤光片，也不需要一般LCD面板的灌液晶工艺，所以工艺上比采用液晶体发光的LCD更加精简。
如下图所示，LCD的制作工艺主要分为Array工艺，cell工艺和module工艺，而OLED无需CELL工艺，工艺流程相对精简。
图表12：
OLED与LCD简要工艺对比，OLED更加精简
2.4.1.LCD工艺介绍：
Array、Cell和Module
Array工艺是将空白的玻璃基板经过成膜—光刻胶涂布—曝光显影—蚀刻—光刻胶剥离等工序制造成TFT基板的工艺。
TFT（ThinFilmTransistor）是薄膜晶体管的缩写，指的是薄膜晶体管（矩阵），TFT的作用是对屏幕上的各个独立的像素进行控制。
用形象点的来说，面板为了能精确地控制每一个像素的颜色和亮度就需要在每一个像素之后安装一个类似百叶窗的开关，当“百叶窗”打开时光线可以透过来，而“百叶窗”关上后光线就无法透过来，TFT基板就是这层百叶窗。
根据材料的不同TFT基板分为a-si（非晶硅）、LTPS（多晶硅）及Oxide（氧化物）三种：
a-Si在液晶生产工艺中广泛采用，具有制程简单、投入成本低等优点。
但其在OLED应用中电子迁移率低、稳定度不佳，无法驱动OLED。
LTPS电子迁移率极佳，能够驱动OLED，是当前小尺寸OLED面板采用的主流背板技术；缺点是初期设备投入高、生产工艺复杂，且Mura（黑点）限制了其在大尺寸面板的推广。
Oxide技术相比LTPS工艺简单、生产成本低，相比a-Si电子迁移率高，较适合大尺寸应用，但因电压阈值不稳定，生产制造工序不成熟，量产经验不足。
图表13：
TFT三种类型比较
图表14：
LCD—Array工艺流程图，生成薄膜晶体管
CELL工艺的主要作用，是将TFT基板与CF基板通过真空贴合组合成液晶面板。
CF（colorfilter）是彩色滤光片的缩写，是液晶平面显示器LCD彩色化之关键零组件。
液晶平面显示器为非主动发光之组件，其色彩的显示必须透过内部的背光模块提供光源，而后透过彩色滤光片的R、G、B彩色层提供色相（Chromacity），最后形成彩色显示画面。
TFT基板与CF基板的贴合就是为了使面板具有彩色显示的功能。
图表15：
LCD—CELL工艺，使LCD具有彩色显示功能
Module工艺是将制作好的液晶面板依次安装TCP（TransmissionControlProtocol传输控制协议）、PCB（印刷电路板）、背光灯等组装部件，然后进行电路调整、显示检查等工序，最后包装出厂就形成了人们现在手中的LCD产品。
图表16：
LCD—MODULE工艺，生成LCD成品
2.4.2.OLED工艺介绍：
无需液晶灌注和背光组
OLED的制作工艺与LCD主要的不同在于无需液晶的灌注与背光组，使得整个工艺流程得到简化，其大致上可以划分为背板段、前板段以及模组段三个工艺流程：
背板段工艺通过成膜、曝光、蚀刻等步骤叠加不同图形不同材质的膜层以形成LTPS（低温多晶硅）驱动电路，其为发光器件提供点亮信号以及稳定的电源输入。
其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，其中：
镀膜工艺是使用镀膜设备，用物理或化学的方式将所需材质沉积到
玻璃基板上（下图中的2）；曝光工艺是采用光学照射的方式，将光罩上的图案通过光阻转印到镀膜后的基板上（下图中的3、4、5）；蚀刻工艺是使用化学或者物理的方式，将基板上未被光阻覆盖的徒刑下方的膜蚀刻掉，最后将覆盖膜上的光阻洗掉，留下具有所需图形的膜层（下图中的7、8）。
图表17：
OLED—背板段工艺，形成驱动电路
前板段工艺通过高精度金属掩膜板（FMM）将有机发光材料以及阴极等材料蒸镀在背板上，与驱动电路结合形成发光器件，再在无氧环境中进行封装以起到保护作用。
蒸镀的对位精度与封装的气密性都是前板段工艺的挑战所在，其中：
金属掩膜版张网工艺是将制作完成后的FMM由张网机将其精确地定位在金属框架上并送至蒸镀段。
高精度金属掩膜板（FMM）主要采用具有极低热变形系数的材料制作，是定义像素精密度的关键（下图中的2）；有机蒸镀工艺是蒸镀机在超高真空下，将有机材料透过FMM蒸镀到LTPS基板限定区域上（下图中的3）；
封装工艺是将蒸镀完成后将LTPS基板送至封装段，在真空环境下，用高效能阻绝水汽的玻璃胶将其与保护板进行贴合，而玻璃胶的选用及其在制作工艺上的应用，将直接影响OLED的寿命（下图中的5、6）。
图表18：
OLED—前板段工艺，蒸镀有机发光材料等
模组段工艺是将封装完毕的面板切割成实际产品大小，之后再进行偏光片贴附、控制线路与芯片贴合等各项工艺，并进行老化测试以及产品包装，最终呈现为客户手中的产品。
其中：
切割工艺：
封装好的AMOLED基板切割为面板（pannel）（下图中的1）;面板测试工艺：
进行面板点亮检查（下图中的2）;
偏贴工艺：
将AMOLED面板贴附上偏光板（下图中的3）;
IC+FPC绑定工艺：
将驱动IC和柔性印刷线路板（FPC）与AMOLED面板链接（图中的4）;
TP贴附工艺：
将AMOLED面板与含触控感应器的强化盖板玻璃（cover
Lens）贴合（下图中的5）;
模组测试工艺：
模组的老化测试与点亮检查（下图中的6）。
图表19：
OLED—模组段工艺，生成最终成品
2.5.OLED成本逆袭，大势所趋将取代LCD主流地位
根据IHS数据，以5寸FHD而言，2015年第4季AMOLED的生产成本为17.1美元，高于LTPSLCD的15.7美元，2016年上半年AMOLED降至14.3美元，已经低于LCD的14.6美元。
图表20：
OLED与LCD成本对比，OLED已经体现出优势
总体来看，LCD生产工艺已经非常成熟，成本下降空间非常有限，而OLED良率、成本和寿命问题已经得到并且正在得到改善，未来仍有较大的完善空间，未来OLED单位制造成本仍会持续下降，工艺会更加成熟，但即便保持现有状态，也已经达到了商业化需求，将大规模量产。
图表21：
OLED各环节成本拆分（单位：
美元）
生产工艺的改进及良品率的提升是OLED屏生产成本不断下降的主要原因。
目前，三星中小尺寸刚性OLED屏幕，良品率可以达到85%，已经赶上LCD的良品率水平；OLED在平板、PC以及更大尺寸的电视领域的成本有望进一步下降，目前主要受制于技术成熟度：
一是背板技术的挑战，LTPS在大尺寸应用上存在困难，IGZO技术（OxideTFT的一种）虽然可以应用于大尺寸，但量产技术尚不完全成熟;
二是OLED发光材料蒸镀技术，OLED发光方式分为RGB三基色法和OLED白光+彩色滤光片法，RGB三基色法的三组发光材料在逐一蒸镀时需要借助掩膜板，大尺寸的掩膜板热胀冷缩明显，会造成偏移；OLED白光+彩色滤光片法中的彩色滤光片会阻挡光通过，不能充分发挥OLED主动式发光的优势。
如果能够攻克这些难题，OLED成本优势将会进一步扩大。
图表22：
RGB与白色OLED技术比较
2.6.2016年OLED出货同比+40%，柔性OLED强势崛起
2016年OLED出货同比增长40%，其中AMOLED智能手机出货量3.5亿部，是最主要的驱动力。
三星电子占据绝大部分的份额，Oppo和Vivo等占20%以上，其他品牌，包括华为、小米、金立、魅族等也推出了搭载AMOLED屏幕、甚至是柔性AMOLED屏幕的手机。
从供应端来看，2016年AMOLED手机面板主要的供应来自于三星SDC，占比99%，其中柔性AMOLED面板的出货达到5000万片以上，剩下的1%包括和辉、LGD，深天马、维信诺，京东方等。
2016年价格居高不下，因为屏资源很有限，绝大多数控制在SDC手中，属于典型的卖方市场。
三星在2016年有5000万片以上的柔性OLED面板出货，2016年柔性AMOLED在整体AMOLED产能中占比是14%。
到2017年如果苹果手机也加入AMOLED阵营，柔性AMOLED手机面板产能渗透率可达30%。
分区域来看，2017年全球AMOLED智能手机面板增长情况主要还是来自于三星SDC。
2018年，随着成都京东方6代AMOLED的量产，使中国大陆AMOLED面板产能将有一个标志性的成长。
预计到2021年，韩系的AMOLED仍占全球产能的大半。
从技术的角度出发，智能手机面板技术升级主要是围绕在画质、外观和功能三个方面。
很长一段时间以来，手机技术的更新换代都是微创新，而AMOLED的柔性显示，给手机外观的改变带来更多的可能性。
2017年固定曲率的侧边弯曲AMOLED手机还会继续大放异彩，同时，预计到2018年，可折叠的手机可能会正式量产。
纵观整个柔性AMOLED的发展历程，2013年三星的GalaxyRound手机推出，曲率是400R，接下来做到单边曲面、双边曲面、2016年的四边曲面，曲率做到了10R上下，这代表着柔性AMOLED的技术升级和突破。
2016年底三星电子在美国申请可折叠手机的专利，其他厂商也是在不断储备相关专利。
到2017年底预计会有折叠手机的面世，到2018年有望量产，可折叠时代将正式到来。
2.7.OLED应用广泛，终端产品市场份额不断攀升
OLED的潜在应用领域十分广泛，包括但不限于智能手机、可穿戴设备、车载设备、VR/AR、平板电视和笔记本等。
在中小尺寸显示器市场，TFT比重逐年下降，OLED逐年递增，而且高分辨率产品越来越多，低分辨率产品逐渐减少。
除分辨率外，耗电量、轻薄、柔性化也是市场需考虑的因素。
柔性是AMOLED最大的潜在优点，预期未来随着柔性电路等技术的成熟，将出现更多可折叠和可弯曲的产品。
2.7.1.可穿戴领域，至2020年预测OLED市场空间11亿美元
可穿戴设备包含智能手表、儿童手表及智能手环等。
目前儿童手表及智能手环的渗透率分别达到了71%及78%，智能手表领域OLED渗透率仅为48%，还有很大上升空间，OLED低功耗、柔性、超轻薄的特点特别适合可穿戴式设备尤其是智能手表的使用。
比如，AppleWatch和SamsungGear两款标杆性智能手表均采用了AMOLED面板，此外华硕ZENWATCH、Moto360智能手表、华为watch、LGGwatchR智能手表、中兴AXONWATCH等也将全部采用OLED，将进一步提升OLED在智能手表领域渗透率。
图表23：
可穿戴设备领域OLED渗透率，智能手环最高已达78%
根据GFK全国预测数据显示，2015年中国可穿戴市场零售量为1810万台，同比增长321%。
其中智能手环同比增长252%，为880万，智能手表同比增长531%，为820万台，2016年可穿戴设备的市场规模可达到1.14亿台。
据GFK全国预测数据显示，OLED可穿戴设备领域市场规模年增长率可达到58%，保守估计2020年OLED在可穿戴设备领域市场规模将达到约5.6亿美元。
图表24：
可穿戴设备领域OLED市场规模预测，2020年预计5.6亿美元
2.7.2.车载显示领域，至2020年预测OLED市场空间17亿美元
OLED宽广的可视角度彻底改善了驾驶体验，哈佛HB-02整个仪表盘采用了OLED车载显示屏输出汽车各项数据。
福特的阿斯顿·马丁DB9、大切诺基吉普车和雪佛兰Corvette等汽车也已经采用了单色OLED小分子无源矩阵显示器。
OLED面板的优点在于画面反应速度快及低耗电量，可绕性适合搭配汽车内装等，是刺激未来需求扩大的关键。
据市场调研机构Technavio报告显示，2015
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