OLED 行业的上游环节涵盖了设备制程(如蚀刻、显影、镀膜、封装等)、材料生产(包括OLED 终端材料、基板、电极等)以及组装组件(驱动 IC、电路板和被动元件);
中游涵盖OLED面板的生产、组装面板和组装模组;
下游则包括显示终端和其他应用市场,主要集中在近年来快速发展的OLED电视、可穿戴设备、计算机以及车载显示等范畴。
在产业链中,OLED上游设备占据大约35%的比例。这些上游设备的制程可以被划分为三个主要部分:前端Array背板段制程、中端Cell前板段制程以及后端Module模组段制程。
具体到各个阶段的设备投资比例,大致为7:2.5:0.5。另外,检测设备在整个制程中都有应用。
1.1 背板段Array制程工艺复杂,产出TFT基板
在OLED制造的初始阶段,驱动背板的生产至关重要。背板工艺流程包括成膜、曝光和蚀刻,通过这些步骤在背板上叠加不同材料的膜层,形成LTPS驱动电路。这些电路负责为发光元件提供必要的点亮信号和稳定的电源。
驱动背板的Array段工艺面临的技术挑战在于其微米级别的精细工艺和对电性能指标的严格一致性要求,因为背板上集成了多种形状复杂的膜层。
背板段Array制程,也就是TFT背板制程,其核心工艺涵盖了镀膜、曝光和蚀刻三个主要步骤。
镀膜工艺利用镀膜设备,通过物理或化学方法将特定材料沉积到玻璃基板上;曝光工艺则通过光学照射,将光罩上的图案通过光敏材料转移到镀膜后的基板上;
蚀刻工艺则采用化学或物理方法,去除未被光敏材料覆盖的区域下的膜层,最终洗去光敏材料,得到具有所需图案的膜层。这一制程涉及的设备包括镀膜机、光刻机、显影机和蚀刻机等。
镀膜设备:分为PECVD(化学气象沉积)与SPUTTER(高能粒子轰击)两种。
非金属层膜的镀制可通过PECVD实现,该技术利用微波或射频激发含有薄膜原子的气体,产生等离子体。等离子体具有高化学活性,易于反应,在基片上形成所需薄膜。
金属层膜的镀制则依赖于SPUTTER技术,通过高能粒子撞击靶材,使靶材粒子脱离并附着于基板表面,形成金属薄膜。
光刻设备在镀膜工艺完成后发挥作用,通过在面板上涂布一层光敏胶,并利用光学照射将光罩图案通过光阻转印至镀膜基板上。
蚀刻设备对应于蚀刻工艺,其作用是去除基板上未被光阻覆盖部分的膜层,留下具有特定图形的膜层。
剥离设备用于处理蚀刻后的面板,将剩余光刻胶剥离,从而形成带有阵列图形的TFT基板。
Array制程技术难度大,国内厂商正努力突破。目前,该技术的核心设备主要由日本和美国的半导体设备供应商如ULVAC、东京电子、AKT(应用材料子公司)、尼康、佳能等垄断,国内相关设备技术相对落后,主要依赖进口,国产化程度不高。
1.2 前板段Cell制程主要为蒸镀、封装工艺,蒸镀设备为OLED核心设备
前板段主要设备包括蒸镀机和封装机等。工艺流程涉及使用高精度金属掩膜板(FMM)将有机发光材料和阴极材料蒸镀于背板,与驱动电路结合,形成发光器件。随后,在无氧条件下进行封装,以确保器件得到保护。蒸镀的精确对位和封装的气密性是前板段工艺面临的两大挑战。
清洗设备:主要用于TFT基板蒸镀前的清洁工作。封装设备:蒸镀过程结束后,将LTPS基板送入封装区,在真空条件下,使用高效阻隔水汽的玻璃胶将基板与保护板紧密贴合。
1.2.1 蒸镀设备为OLED生产最核心设备,佳能tokki垄断市场,奥来德打破蒸发源国外垄断
在OLED制造过程中,蒸镀设备扮演着至关重要的角色,它直接关系到产品的合格率和品质。目前,蒸镀技术主要包括真空蒸镀和喷墨打印两种方法。
在中小尺寸面板的大规模生产中,真空蒸镀技术占据主导地位。其工作原理是在真空条件下对有机发光材料进行加热,使其蒸发并沉积到基板上,形成所需的薄膜材料,这一过程也被称为真空镀膜。
真空蒸镀设备的真空室内装备有多个蒸发源,这些蒸发源可以左右移动,用于加热有机材料,使其蒸发并沉积到基板上形成薄膜。
OLED蒸镀机主要由蒸发源、真空腔体、真空抽气系统、控制系统、基板夹持装置等关键部件组成。其中,蒸发源是蒸镀设备的核心,它对镀膜的厚度、均匀性以及产品的合格率具有决定性的影响。
根据形状的不同,蒸发源可以分为点源、线源和面源。点源通常用于实验室环境下的器件制备,而面源技术尚未实现大规模产业化。目前,线源技术是OLED面板制造中广泛采用的主流技术。
目前,中国的OLED蒸镀机尚未实现规模化生产,因此在这一领域的需求高度依赖于进口。
全球范围内,OLED蒸镀机的主要制造商有日本的佳能特机株式会社(Canon Tokki)、韩国的Sunic System公司以及美国的RGB Micro公司等。
作为全球最大的OLED蒸镀机生产商,日本佳能在2023年的市场份额达到了81.82%,并与全球领先的手机制造商苹果公司建立了合作关系。
在中国市场,本土企业主要专注于中小型OLED蒸镀机的研发和生产,奥来德和京东方等企业是中国市场的主要竞争者。特别是奥来德,它打破了国际上的技术垄断,成功研发并生产了蒸发源设备,并且在小型蒸镀机和硅基OLED蒸镀机等设备领域进行了布局。
1.3 模组段Module制程工艺技术壁垒较低,国产化率较高
在模组段工艺流程中,封装完成的面板会被切割成最终产品的尺寸,随后进行偏光片的粘贴、控制线路与芯片的结合等工序,接着进行老化测试和产品包装,最终产品便交付到客户手中。
模组段工艺的技术难度相对较小,其中,绑定和贴合是该工艺流程中的关键环节。
绑定设备主要包括采用热压技术的TFOG、COG、FOG设备和ACF贴付机。COG设备能够将IC芯片与显示模组中的玻璃进行绑定。FOG设备主要用于触控和显示模组中FPC与玻璃或薄膜的绑定工作。
贴合设备方面,包括OCA全自动贴合设备和偏光片贴合设备。OCA全自动贴合设备能够自动完成上下料、对位以及软硬/软软贴合工艺。该设备广泛应用于TP与LCM、CG和Sensor等使用OCA作为介质的贴合工艺。偏光片贴合设备则专注于偏光片的粘贴过程。
在模组段设备领域,国产设备的替代率较高,部分国产全自动显示模组设备的技术和制造水平已接近国际先进水平,完全能够满足当前主流模组生产工艺的需求。
随着本土企业的崛起和发展,国外设备在中国高端全自动模组设备市场的垄断地位正逐渐被打破,进口替代进程正在加快。即便是业内大型模组厂商,也增加了对国产设备的采购比例。
在绑定类设备供应商方面,韩国的ATS、SFA、Finetek是主要厂商,而国内的天通吉成、联得装备、鑫三力和集银正在逐步实现技术突破。贴合设备的主要供应商包括韩国的SHINDO、TOPTEC和LDK,而国内最大的供应商是联得装备。随着OLED模组厂的扩展,绑定和贴合设备的国产化率预计将进一步提高。
1.4 检测贯穿三大制程,AOI检测应用广泛
贯穿OLED制造的Array、Cell、Module三个阶段,检测是不可或缺的生产环节。在这些阶段中,Array阶段对设备的精确度需求最高,而Cell和Module阶段的技术难度则相对较低。
检测设备必须对显示器件执行包括显示、触控、光学、信号、电性能在内的多种功能检测,以确保生产过程的稳定性和可靠性。
通过这些检测,可以判断器件是否为合格品,是否存在视觉缺陷,分辨率是否清晰,是否有裂痕、灰尘或异物,芯片定位和电路是否正常,以及使用寿命是否达标,进而提高整体生产线的良品率。
随着基于机器视觉原理的光学自动检测(AOI检测)在面板检测行业的广泛使用,对面板检测设备的市场需求有所增加。OLED检测设备主要包括AOI光学检测设备、信号检测设备和老化检测设备,其中AOI检测设备覆盖了所有三个制造阶段。
在检测设备领域,Array阶段的主要设备供应商包括奥宝科技、HBT、晶彩科致茂电子和中导光电(股转系统),其中以色列的奥宝科技是行业的领导者;
Cell阶段的设备供应商主要来自台湾,例如均豪、由田新技、致茂电子等;而Module阶段的国内供应商则以精测电子为主。
2. OLED产业未来发展趋势:
终端应用市场广阔,国家政策扶持大力助推OLED市场发展,市场规模受益于终端设备高频更新迭代稳步提升。
在OLED面板成本构成中,设备占比最高达35%,技术壁垒最高。有机材料占比达23%,其次分别由人工、PCB、驱动IC、玻璃基板等构成,占比分别为9%、7%、7%、6%。
根据Trendforce数据,2023年7月中国OLED显示屏产能占全球43.7%,而韩国为54.9%。五年前,中国OLED显示屏产能低于10%,如今与韩国的差距已缩小至10个百分点左右。
资料来源:民生证券
原文标题 : 吃瓜互动,OLED设备产业链全景分析!