台湾工研院:日本有机EL产业的再生策略——借助台企之力
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从企业之间的有机EL竞争来看,如今韩国企业引领着世界。三星移动显示器(Samsung Mobile Display,SMD)把智能手机、平板终端、数码相机作为产品目标,而LG显示器(LG Display,LGD)则把重点放在了有机EL电视之上。并且,着眼于未来,SMD正在对柔性有机EL技术,LGD则在向大型有机EL面板技术发起挑战。过去,韩国借助日本的生产设备和材料技术实力,培育出了平板设备和材料技术。其结果,在韩国两大集团内部如今已经确立了有机EL供应链。
产业经济与趋势研究中心(IEK)认为,日本企业应当与台湾企业构筑起战略伙伴关系,借助台企的资源,在有机EL业务上采取双赢的策略。长期来看,日本与台湾合作推进柔性有机EL显示器和有机EL照明技术的开发,应该是引领两地有机EL产业取得成功的关键。
有机EL面板的技术和市场
(1)性能具有很大潜力,但成本是阻碍普及的障碍
有机EL面板技术一直被寄予厚望。因为有机EL具有自发光、高对比度、色彩鲜艳、大视角、高速响应、薄型和轻量等优点,所以被很多人称赞为“新一代完美显示器”(图1)。
但是由于TFT液晶面板技术的进展显著,随着时间的推移,有机EL的性能已经不再令消费者惊诧。由于性价比的关系,有机EL现在仅获得了高端产品的采用。其主要原因就是因为无法解决成本问题。有机EL的材料和制造工艺技术没有大的进步,面板价格也居高不下。因此,应用仅限于小型用途。
图1:有机EL的构造与性能比较(点击放大)
(2)关键在于大型化技术和提高成品率
从有机EL面板的成本构造来看,在目前投入量产的中小型面板中,驱动IC成本占3成以上。因此,只有应用于大型面板,才能够发挥出成本优势。而且,对于智能手机等便携终端来说,电流驱动的自发光型有机EL面板在耗电量方面不具备优势。基于以上原因,在目前,有机EL面板的需求还只是用于高端产品的“差异化诉求”。
有机EL面板今后能否威胁到TFT液晶面板,其关键在于有机EL面板的大型化和成品率的提高能否取得大幅进展。因为没有“低成本”,就无法打入面向普通消费者的消费市场。因此,各企业目前都在积极开发垂直蒸镀(vertical evaporation)、氧化物半导体TFT、激光热转印“LITI(Laser-induced Thermal Imaging)”、喷墨印刷、薄膜密封、柔性卷对卷工艺等新一代技术。这是未来实现大型低成本有机EL显示器技术的必经之路(图2)。
图2:有机EL的大型低成本技术趋势(点击放大)
(3)第一波商机是智能手机、便携式游戏机、数码相机
有机EL虽然不会马上对TFT液晶构成威胁,但TFT液晶也不能保证在若干年后依然稳如泰山,有机EL技术有可能快速发展,扭转二者的位置。随着全球移动宽带互联网的日益普及,中小型面板的需求估计会快速扩大。
IEK预测,TFT液晶面板(包括非晶硅和低温多晶硅)的市场增长虽然仅为2~4%,但有机EL面板的增长率几年平均将高达约26%(图3)。商机的第一波主要是智能手机、便携式游戏机、数码相机等高端产品。第二波是有机EL电视。商机预计将在2015年以后到来,有机EL面板市场估计将由此步入长期、稳定增长阶段(图4)。
图3:有望实现快速发展的有机EL面板市场(点击放大)
图4:有机EL面板应用产品的市场趋势(点击放大)
围绕有机EL各国和地区都在竞争
(1)韩国企业全力以赴,三星与LG的战略存在差异
由图5可知,从日本、韩国、台湾的各家有机EL面板公司的生产计划来看,韩国SMD和LGD的投资进度最快。SMD计划在2011年下半年启用第5.5代工厂,在2012年下半年启用第8.5代工厂。而LGD则正在投资建设第4.5代工厂。有可能在2011年下半年投产,在2013年启用第8.5代工厂。
图5:日韩台的有机EL面板投资计划(点击放大)
韩国企业为了解决蒸镀流程中FMM(fine metal mask)流挂(sagging)导致成品率下降的问题,采用了垂直蒸镀法。为了提高成品率,还在前工序的LTPS(low temperature poly silicon:低温多晶硅)工艺流程使用了全尺寸的玻璃基板,把玻璃基板切割成2枚、4枚或6枚之后,再实施后工序的OLED工艺流程(有机EL蒸镀工艺)。例如,第4.5代工厂是把730mm×920mm的基板切割成2枚(1枚为730mm×460mm),第5.5代工厂是把1300mm×1500mm的基板切割成4枚(1枚为750mm×650mm),第8.5代工厂是把2200mm×2500mm的基板切割成6枚(1枚为1100mm×833mm),然后送入蒸镀装置,实施有机EL蒸镀(表1)。
表1:有机EL面板生产使用的玻璃基板的尺寸(点击放大)
在产品战略方面,SMD与LGD略有不同。SMD优先发展中小型移动产品的应用。现行的第4.5代生产线和第5.5代生产线的目标锁定在智能手机、平板终端、数码相机等用途。SMD除了为三星集团内部供货之外,还积极开拓国外品牌的客户。并且,SMD还在着手引进使用柔性基材聚酰亚胺的柔性有机EL试产线,计划2011年底投产。
随著有机EL进入电视市场,LGD便把电视当成了主要目标。LG集团计划在2012年推出有机EL电视。引进氧化物半导体TFT技术和基于白色有机EL、彩色滤光片的彩色化技术。LGD计划首先利用第4.5代生产线量产有机EL面板,然后在2013年建立第8.5代生产线,挑战大型有机EL面板的生产。[!--empirenews.page--]
(2)日本与台湾停滞的10年间,韩国实现了持续发展
十年来,日本的有机EL产业停滞不前。2001年,先锋、夏普、半导体能源研究所(SEL)3家公司成立了专业有机EL生产公司“ELDis”,生产手机和汽车音响设备的面板,但出于量产化速度缓慢,生产成本高等原因,该公司于2005年退出了有机EL业务。
在ELDis成立的2001年,三洋电机与柯达合资成立了“SK Display”,开始生产并销售手机用有机EL面板。但该公司也在2006年上旬宣布解散。索尼从上世纪90年代开始着手研究低温多晶硅技术,在2001年发布了10英寸级别的有机EL面板。在2004年底发布了配备3.8英寸有机EL面板的PDA“Clie PEG VZ90”。但是,因为和预期相反,市场销售低迷,这款产品已于2005年停产。2008年上旬,索尼推出了11英寸有机EL电视“XEL-1”,虽然市场反响巨大,但还是于2010年上旬停产。
虽然日本的有机EL产业持续低迷,但最近却出现了新的动态。2011年8月,在日本政府的主导下,索尼、东芝、日立制作所3家公司宣布合并液晶面板业务,成立了新公司“日本显示器”。资源集中有望给中小型面板产业带来新的发展。当然,有机EL事业的发展在日本也同样备受期待。
台湾的有机EL产业也和一样日本持续低迷。2006年上旬,台湾的友达光电(AU Optronics,AUO)发布了有机EL面板。得到了明基西门子(BenQ-Siemens)手机“S88”的采用。但是,鉴于有机EL在技术和成本方面难以解决的问题,AUO在同年中止了开发计划。直到2008年底,该公司才重新启动了有机EL面板研究计划,并在2010年上旬收购了东芝移动显示器(TMD)的新加坡工厂,打算利用现有的支持第4.5代基板的低温多晶硅TFT生产线的产能,以生产有机EL面板为目标调整了生产线。
奇美集团(Chi Mei)的情况也相同。统宝光电(Toppoly Optoelectronics)与奇晶光电(Chi Mei EL)在合并之前,该集团就一直在研发有机EL技术。之后,由于2008年发生金融危机,再加上奇美电子(Chi Mei Electronics)、群创光电(Innolux Display)、统宝合并后的研究团队人才流失,有机EL技术的研发陷入了困境。除此之外,以无源矩阵驱动的有机EL面板为主力产品的铼宝科技(RiTdisplay)和E Ink控股(原元太科技)为了垄断低成本产品市场,也开始合作开发非晶硅TFT驱动的有机EL面板技术。近年来,台湾企业虽然在全力开发有机EL技术,但因为研发资源短缺、设备和材料不够集中等原因,进程不如预期。
与日本和台湾形成鲜明对比的是,韩国的有机EL研发一直突飞猛进。2007年,韩国三星SDI(现SMD)在全球率先实现了手机用有机EL面板的量产。在初期阶段曾面向日本KDDI推出的东芝手机供应。另外,三星集团还集中研发资源,由三星SDI与三星电子共同出资,在2009年上旬成立了三星移动显示器(Samsung Mobile Display,SMD)。SMD把中小型面板作为主力业务,打出了“iAMOLED”作为SMD有机EL面板的宣传口号。2010年,SMD在汤井地区建设了全球最大的有机EL面板生产厂。
LG集团集中LG电子(LGE)、LG显示器(LGD)、LG化学3家公司的资源,推动了有机EL面板业务的发展。2008年,LGD新增专业研发生产有机EL面板的“AMOLED业务部”。2010年,LGE与LGD合作收购了美国伊士曼柯达的有机EL业务和专利权。LGD正在开展向第4.5代和第8.5代有机EL面板工厂投资的计划,展示了快速发展有机EL面板业务的决心。
(3)韩国企业在政府扶持下踏实构建产业链
在韩国,除了SMD和LGD两大企业全力开发有机EL之外,政府也给予了强大的支持。韩国政府的知识经济部为了保持“显示器生产世界第一的宝座”,预定在2017年之前提供5000亿韩元的资金援助。推动新一代显示器的生产设备、部件和材料的技术开发,在2013年之前,确立起能够令有机EL电视正式上市的技术。
韩国企业为了在集团内部构筑有机EL产业链,从战略上来说,设备和材料技术目前还需要依靠日本。另一方面,SMD和LGD正在对集团内部的生产设备企业和材料企业进行强化。包括低温多晶硅TFT工序、蒸镀工序、密封工序、上游材料、金属掩模等核心技术在内,集团内部正在逐渐构筑起有机EL面板的供应链(图6)。
图6:韩国与日本有机EL面板生产线的设备和材料企业(点击放大)
(4)受到韩国品牌挤压的日本和台湾
回顾2010年有机EL应用产品的发展历程,笔者认为,日本和台湾的面板厂商必须深刻反省。这一年,多数整机厂商为了实现产品差异化,原本预定在商品中采用有机EL面板。
以智能手机为例,配备有机EL面板的机型至少开发出了28种以上,其中韩国三星电子的产品约占一半。2011年由于三星集团旗下的SMD几乎垄断了有机EL面板生产,日本和台湾等其他地区的整机厂商几乎没有EL面板可用。结果,除了三星电子以外,绝大多数企业都未能推出配备有机EL的手机。
有机EL面板为韩国尖端商品市场份额的增加做出了贡献。不只是智能手机,三星电子和LG电子在数码相机和平板终端市场估计也会采用相同的手段。因为韩国企业会优先向自身产品供应有机EL面板,所以其他国家和地区的企业恐怕很难确保稳定供应。
建议日本与台湾采取合作战略
(1)日本与台湾通过互补发展有机EL产业
与韩国的政府与企业团结一致发展有机EL产业相比,日本和台湾在有机EL研发及设备投资方面采取的措施力度明显不足(图7)。要想超越韩国现在的生产力和技术实力,估计日本需要1年以上,台湾则需要2年以上。IEK认为,日本企业应当战略性考虑借助台湾的资源,合作发展有机EL产业并把握商机。
日本的有机EL研发实力雄厚,积累的知识产权也不在少数(图8)。日本应当在发挥这些知识产权的同时,利用台湾的力量。如若不然,过去的有机EL研究成果甚至会付诸东流。近年来,台湾已经在低温多晶硅TFT工序(前工序)和有机EL工序(后工序)两方面具备了量产实力。而且,触摸面板的产业链也已经完善。台湾有能力与日本实现互助。只要整合二者的研发实力、技术实力,赶超韩国有机EL产业指日可待。
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图7:有机EL面板的国家地区间竞争关系(点击放大)
图8:有机EL相关企业的专利(点击放大)
(2)日本和台湾在有机EL重振雄风的可能性
日本与台湾通过优势互补,进而吸收欧美企业的相关技术,可以赶上并超过领先的韩国。在开发大型、低成本的新一代有机EL技术的过程中,日本与台湾需要成为亲密的战略伙伴,积极发挥自身作用。
台湾如果可以发挥硬件和系统组装、部件生产、面板生产等优势,成为日本的有机EL面板代工地区,就能够以低成本供应数字家电,在全球范围内援助日本企业开拓市场。特别是台湾如今正在全力发展智能手机、平板终端使用的重要部件。通过利用日本电子材料和高科技设备的技术实力,开展合作研发、专利授权、合资设厂等广泛合作(图9),日本和台湾可以携手走向成功。
从长远来看,日本与台湾应当把重点放在开发柔性有机EL显示器和有机EL照明技术,共同描绘夺取世界显示器和照明市场的战略。2018年,预计配备柔性显示器的产品的全球市场规模为81亿美元,年均增长率将达到58%。提高有机EL发光效率的措施今后仍将继续,在新一代照明中的应用也将扩大。2020年有机EL照明的全球市场将达到140亿美元。倘若果真如此,日本和台湾应该可以赶上并且超过领先的韩国。
台湾需要进一步的技术协助。对日本更是给予了的殷切的期待。例如喷墨印刷技术(住友化学、默克、陶氏化学等)、激光转印技术(3M)、蒸镀装置技术(TOKKI、爱发科、日立造船等)、密封装置技术(LANTECHNICAL SERVICE、TOKKI、爱发科等)、使用柔性生产工艺的卷对卷技术(CDT、杜邦等)、蒸镀用金属掩模技术(大日本印刷、凸版印刷、ATHENE等)。因为日本企业拥有的技术数量多,所以来自日本的技术协助尤其受到期待。我们坚信,这些技术将有助于提升日本和台湾的竞争力。
图9:日本与台湾的有机EL产业合作模式(点击放大)
本连载首先介绍了有机EL产业。之后的两篇文章将分别介绍中国的太阳能发电产业,以及中国医疗领域的云服务市场。(特约撰稿人:钟 俊元,台湾工研院产经中心组长)