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【深度】觸控產業鏈技術詳解與市場分析

觸控面板起源于20世紀60年代,是美國軍方為軍事用途而研制,經過五十多年的發展,觸摸屏現已得到廣泛的應用,但2000年后才真正進入成熟期,在2007年以前主要以電阻屏為主。
  觸控面板占手機硬件成本較高,以iPhone6s Plus為例,根據TechInsights的分析數據,iPhone6s Plus的硬件總成本在245美元幣左右,約占售價的33%,其中機身占硬件成本比重17.35%,在硬件成本排名第2,僅次于應用處理器。

觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  1.觸控面板的前世、今生和未來

  觸控面板起源于20世紀60年代,是美國軍方為軍事用途而研制,經過五十多年的發展,觸摸屏現已得到廣泛的應用,但2000年后才真正進入成熟期,在2007年以前主要以電阻屏為主。隨著蘋果公司于2007年推出搭載電容屏的第一款iPhone,正式拉開了智能手機電容屏時代的序幕。相比于電阻屏,電容屏支持多點觸控的操作方式,在靈敏度、透光率等方面也更具優勢,目前在3C領域中已經基本取代電阻屏,成為智能手機、平板電腦等3C產品的標準配置,而電阻屏的市場目前主要集中在工控面板、車載觸摸屏等領域。
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  電容式觸控面板主要由觸控模組(Touch Panel Module)和顯示模組(Display Module)組成,其中觸控模組包含蓋板玻璃(Cover Lens)、觸控感應器(Touch Sensor)、控制IC(分為觸控IC和顯示IC兩類)三部分;而顯示模組有兩類:第一類是當前最主流的LCM(即將液晶顯示器LCD和背光源貼合在一起形成的顯示模組);第二類是OLED(Organic Light Emitting Diode,有機發光二極管),目前正在手機領域快速取代LCM。
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  為了能夠更加清晰的描繪行業變化趨勢,我們將在下文中依次對顯示模組、觸控感應器以及蓋板玻璃等核心零組件按先下游后上游的順序進行逐一梳理。

  2.顯示模組:從LCM走向OLED

  2.1.TFT-LCD市占率超90%,OLED拐點到來產業化進程提速

  按照成像原理的不同,顯示面板可以分為陰極射線管顯示器(CRT)與平板顯示器(FPD)兩類。按照顯示媒質和工作原理的不同,平板顯示器可進一步分為電致發光顯示(ELD)、場發射顯示(FED)、等離子顯示(PDP)、液晶顯示(LCD)、有機電致發光顯示(OLED)五類,其中液晶顯示又可分為TN-LCD、STN-LCD、DSTN-LCD、TFT-LCD四種。
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  TFT-LCD主導顯示面板市場已有超過15年的歷史。以手機(對應小尺寸面板)和電視(對應大尺寸面板)顯示面板為例:據全球工業數據與分析機構IHS統計,2014年全球手機中約有90%使用TFT-LCD顯示面板,OLED面板的滲透率僅約10%;據中國產業信息網統計,2015年全球電視中約有98%以上使用TFT-LCD顯示面板,OLED面板的占有率不足0.5%。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
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  OLED技術發展于20世紀80年代,商業化應用則始于21世紀。OLED相比于TFT-LCD技術優勢明顯已毋庸置疑,但一直沒能實現產業化的核心原因在于制備工藝不夠完善,良率過低,生產成本難以控制。根據全球工業數據與分析機構IHS數據顯示,在2016年的一季度,5英寸分辨率為1080p的AMOLED顯示面板的生產成本已經降低到14.30美元左右,而同樣規格的LTPS-TFT-LCD面板的成本則是14.60美元。
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  由于TFT-LCD工藝已經十分成熟,成本再度下降的空間十分有限,而未來隨著技術的不斷進步以及OLED上量后的規模化效應,未來OLED面板的生產成本還將進一步下降,近年來得益于三星對OLED的持續投入和研發,近兩年來OLED以往存在的顆粒感重、色彩不真實、壽命偏低等缺點已經漸漸得到完善,采用OLED屏幕的手機已經明顯增多,目前三星的中端手機也已經開始搭載OLED面板。

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  除三星外,全球3C龍頭蘋果公司也將在2017年大概率采用OLED面板。據日本“日經亞洲評論”2016年10月30日報道,夏普總裁兼首席執行官泰俊武向臺灣大同大學的學生表示,蘋果正在從LCD顯示屏轉向OLED顯示屏;此外據國外媒體AppleInsider于2016年11月10日的報道,摩根大通分析師發現蘋果公司向美國證券委員會遞交的文件中OLED的訂單量大幅度提升,涉及的采購金額規模則高達40億美元。蘋果的這批訂單主要與OLED觸控屏幕有關,極有可能是向三星訂購OLED面板。

  我們認為,2017年作為iPhone的十周年紀念日,iPhone8采用OLED面板的可能性很大。作為引領3C產業趨勢變革的龍頭企業,此次蘋果公司采用OLED面板無疑是對OLED技術的認可,有望成為顯示面板歷史的一座里程碑,我們認為,OLED的產業化進程將在蘋果公司的帶動下進一步加速。目前OLED產業化的拐點已經出現,OLED對LCM的大規模替代浪潮即將開啟。

  2.2.手機OLED面板競爭格局:三星市占率97.7%,全球面板廠商積極擴充產線

  OLED產業趨勢愈加明確,2016年以來無論是國內還是國外都有不少企業用大把的資金投向了OLED,以期在OLED市場爭奪一席地位。目前投資熱潮仍在升溫,目前整個OLED產業形成了“日韓企業引導、臺企隨后、國內企業追趕”重蹈LCD之路的局面,總體而言,目前國內還是聚集在中小尺寸產線,但是在產能上還是與三星差距懸殊,而大尺寸的OLED面板技術,國內企業尚未攻克。

  三星自2007年起便開始量產OLED,并在其3C產品中搭載OLED面板。據IHS統計,截止至2016年第一季度,全球OLED面板出貨量達到9081萬片,其中三星出貨量8735萬片,市場份額97.7%,而排在第二、三位置的LG和友達光電與三星差距懸殊,兩者的市占率分別為0.9%和0.7%。三星在OLED面板的產能優勢據估計至少會持續3年。
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  目前來看,國內面板廠商的OLED產能則更小。截止至2016/10/31,國內光電龍頭京東方的OLED產能僅為0.4萬片/月,深天馬、華星光電等龍頭企業的產能也較小,但自2016年其國內已開始積極擴充OLED面板的產能,具體數據見下表。
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  根據上表,按京東方465億元投資額對應4.8萬片OLED面板的月產能,假設國內面板商均按期達成預期計劃,則可以大致測算出國內OLED面板產能的達產情況。其中京東方有望在2019年產能達到10萬片/月,而全國OLED產能有望達到30萬片/月,較2015年2.9萬片/月的產能CAGR達到約79.34%,具體數據見下表。

  2.3.OLED的世界很大

  2.3.1.保守(樂觀)預計2020年手機OLED屏市場空間208億美元(408億美元),五年CAGR為13.93%(30.42%)

  對于OLED的市場空間,目前市場上較為主流的兩家權威機構IHSMarkit和UBIResearch分別給出了預測結果,基于對OLED發展預期的不同,IHSMarkit的預測較為保守,UBIResearch的預測較為樂觀。對于手機OLED面板出貨量的預測差異如下表。

  根據上表,2015年全球手機OLED面板的市場空間約為105億美元左右,如果再分別按照保守預測和樂觀預測,可以得到2020年全球手機OLED面板的市場空間分別達到207.64億美元和408.18億美元,5年間的CAGR分別為13.93%和30.42%。由于iPhone8將大概率采用OLED面板,整個智能手機的顯示面板市場也有可能因此而發生實質性的變化,因此我們更傾向于UBIResearch的樂觀測算結果。
  資料來源:IHS,安信證券研究中心
  資料來源:UBI,安信證券研究中心

  2.3.2.保守(樂觀)預計2020年OLED面板總市場空間285億美元(670億美元),五年CAGR為17.63%(39.60%)

  對于OLED面板的整體市場空間,IHSMarkit按搭載對象的不同,分別對每一類搭載對象進行了單價和出貨量的預測,具體見下面兩張表。
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  根據表6和表7預測,2015年全球OLED面板總市場空間約為126億美元左右,到2020年市場空間預計將達到285億美元左右,5年間CAGR約17.63%。而UBIResearcch給出的預測更為樂觀,UBIResearcch預計OLED面板的市場規模在2016至2020年間將保持46%的復合年增長率,至2020年市場空間達到670億美元。

  此外,據DigitimesResearch預測,鑒于OLED在手機中的滲透率不斷提升,預計OLED面板滲透率將由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出貨量將逐年下滑,2017——2021年CAGR將為-6.1%。

  2.4.預計2016-2020年OLED全球(中國)設備市場空間350億美元(119億美元)

  下游終端需求旺盛將推動上游設備景氣向上,我們認為,在OLED下游市場跨越式增長初期,上游核心設備其實是投資的核心,其彈性將大大超過材料市場和下游終端市場的彈性。

  據UBIresearch預計,2016-2020年全球AMOLED設備市場空間共350億美元,其中基板類241億美元(對應后文中的背板段制程)、蒸鍍類60億美元(對應后文中的前板段制程)、模組封裝類41億美元(投資機會主要模組封裝類設備市場,后文中有闡述);同一期間,預計國內設備市場空間119億美元。
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  2.5.OLED面板是如何煉成的

  2.5.1.OLED面板的基本架構及分類

  OLED基本架構是由ITO(氧化銦錫)與電力的正極相連,再加上一個金屬陰極,包成如三明治的結構。整個架構層中包括了:空穴傳輸層、發光層和電子傳輸層。OLED具備自發光功能,而LCD自身不發光,需要背光源支持,即光源來自顯示面板下方。LCD與背光源共同構成LCM,其中LCD一般采用多層級結構,主要由偏光片、玻璃基板、彩色濾光片、透明電極、TFT、液晶等面板材料組成,而背光源主要由光源、導光板、光學用模片、結構件等組成。

  按照驅動方式分類,OLED可以分為AMOLED(ActiveMatrixOLED,主動矩陣OLED,或稱有源矩陣OLED)和PMOLED(PassiveMatrixOLED,被動矩陣OLED,或稱無源矩陣OLED)。其中PMOLED單純的以陰陽極構成矩陣狀,以掃描方式點亮陣列中的像素,每個像素都是操作在脈沖模式下,為瞬間高亮度發光,優點是工藝簡單、成本較低,缺點是不適合應用在大尺寸與高分辨率面板上,不符合發展趨勢;AMOLED則是采用獨立的TFT去控制每個像素,每個像素皆可以連續且獨立發光,優點是驅動電壓低,發光組件壽命長,缺點是工藝復雜,成本不易控制。AMOLED占據了OLED市場的絕大部分份額,代表著主流的發展方向,目前市場上所說的OLED產品一般默認是AMOLED。

  2.5.2.背板段:LTPS-TFT制作要求高于LCD,國產設備尚待突破

  由于AMOLED占據了OLED絕大部分市場份額,因此我們主要闡述AMOLED的制作工藝。無論是AMOLED還是TFT-LCD,其制作過程的第一步是背板段工藝,即制作TFT基板。由于OLED屬于電流驅動器件,對電流的穩定性要求很高,而電流的穩定性又與電子的遷移率有關,因此LTPS是適合做OLED用TFT的最佳半導體薄膜,一般來說AMOLED均采用LTPS基板搭載TFT。而LCD中由于成本及工藝的原因,采用a-Si的最多(參見圖14)。

  值得注意的是,TFT指薄膜晶體管,在LCD中起驅動開關的作用,通過TFT開關控制液晶的電壓大小,進而控制液晶分子的旋轉角度,通過遮光和透光來達到顯示的目的;在OLED中同樣起開關的作用,通過TFT開關控制電流大小進而控制發光亮度。LCD和OLED在制備TFT陣列中的不同點:1)OLED對TFT需求數量較多,LCD中一個像素只需要一個TFT,而OLED中至少需要4個TFT;2)OLED對TFT的制備工藝要求極高,同樣是TFT,OLED中的TFT良率要遠低于LCD中的TFT。

  背板段工藝主要通過成膜,曝光,蝕刻疊加不同圖形不同材質的膜層以形成LTPS,技術難點在于微米級的工藝精細度以及對于電性指標的極高均一度要求,具體流程見下圖。背板段流程中涉及的設備有:光刻機、濕刻機、干刻機、ICP-干刻機、PVD、CVD、TEOSCVD、HF清洗機、激光晶化機、離子注入機、快速熱退火機等。

  由于AMOLED在前板段的制程與LTPS-TFT-LCD類似,雖然LCD的工藝已經非常成熟,但國內在LTPS-TFT的生產設備上還較為薄弱,關鍵設備基本依賴于進口,投資機會較少。

  2.5.3.前板段:蒸鍍機是核心設備,日企壟斷供給

  前板段制程是整個AMOLED工藝中的最重要的環節。具體流程為:對LTPS-TFT基板進行不同方式的清洗、干燥之后,送入氮氣環境中進行降溫,并反轉基板,使膜面朝下。對于處理后的基板,送入5x10—5Mpa的真空室內進行各功能層、發光層的蒸鍍。蒸鍍之后對AMOLED進行功能性和外觀性的檢測以及偏光片的貼附,最后進入模組段制程。前板段涉及到的主要設備有:基板轉移設備、基板清洗設備、蒸鍍機、張緊機、老化機、固化機等設備。

  與蓋板玻璃核心工藝在于“雕”字類似,AMOLED制備工藝的核心在于“蒸”字,也即AMOLED的像素點全部都是蒸鍍到LTPS上的。所謂蒸鍍,就是真空中通過電流加熱,電子束轟擊加熱和激光加熱等方法,使被蒸材料蒸發成原子或分子,它們隨即以較大的自由程作直線運動,碰撞基片表面而凝結,進而形成薄膜。可以說,蒸鍍是OLED制造工藝的精華部分,而且不僅是發光材料,金屬電極等等之類也是蒸鍍上去的。

  蒸鍍工藝難度極高,需要專用的蒸鍍機才能夠完成。目前業界公認日本Canon旗下子公司Tokki的技術能力最佳,全球范圍內擁有大規模量產實際業績的蒸鍍設備也僅有日本Tokki一家,實際上Tokki基本壟斷了全球蒸鍍機的供應。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鍍機,1996年研發出用于量產的蒸鍍機,2007年被Canon公司收購。

  由于Tokki在研發蒸鍍機上已有約30年的積累,因此技術壁壘很高,一般企業很難在短時間內趕上。市場調研公司iSuppli表示,由于害怕失去制造優勢,日本OLED產業迄今為止一直不愿意共享制造技術,進而導致:1)OLED工藝標準化程度較低,沒有得到優化,需要經常改變;2)蒸鍍機價格極貴;3)蒸鍍機產能嚴重不足,供給遠小于需求。據中國電子報報道:Tokki直到2017年產能的90%已經被三星簽約,導致其余面板廠商一“機”難求,形成“僧多肉少”的局面。例如前有京東方與Tokki苦談許久而未獲得明確答復,后有信利斥資519億韓元采購SFA的蒸鍍設備,合作雙方均無大量的OLED生產實績,后續設備調試和良率爬坡期有多長均需觀望。

  盡管前板段是整個AMOLED制程中的核心,蒸鍍機又是前板段中的核心設備,但由于國內企業在OLED設備方面起步較晚,目前在該領域的投資機會還較少。

  2.5.4.模組段:國內設備企業大有可為,建議關注智云股份、聯得裝備、正業科技

  對制作好的AMOLED面板進行模組裝配是產品面向應用的最后一道工序,也是檢測面板品質的最后一道環節。AMOLED模組段和LCM模組段相似,但由于LCD需要與背光源進行組裝,且LCD需要貼合彩色濾光片而AMOLED不需要等,總體來看在模組段的工序上AMOLED要比LCM簡單?;玖鞒虨椋菏紫葘γ姘暹M行切割、裂片、清洗和干燥,然后再進行面板的ACF貼附,接著做COG、FOG、TAB的綁定,經模組電測之后,涂保護膠并固化,最后完成外引線和驅動板裝配,進行包裝入庫。其中涉及到的設備主要有:清洗機、板材切合機、粒子檢測機、偏光片貼合機、ACF貼附機(貼附異向導電膠膜的機器)、COG邦定機(綁定控制IC的機器)、FOG邦定機(綁定FPC的機器)、OLB邦定機(綁定外引腳TAB的機器)、老化測試機、AOI自動檢測機等等。

  目前國內在模組段設備已經取得了較大的突破,在部分環節已經可以完全實現進口替代。我們判斷,AMOLED在模組段的工藝與LCM相似甚至更為簡單,在目前技術已經比較成熟的環境下,具備優質客戶資源的企業更容易獲得先發優勢。
 
  表11:國內外主要模組段設備相關企業




 
  智云股份:2015年公司收購鑫三力,隨后在母公司支持下,鑫三利向OLED設備加大研發投入力度。鑫三力下游客戶包括京東方、歐菲光等國內主流面板企業。鑫三力模組組裝業務占公司總業務比重最大,近年持續維持高毛利水平(2015年50%、2016年上半年63%),其產品在內資LCM模組組裝設備領域最為主流。后續隨著下游客戶向OLED擴張產能,公司憑借LCM設備帶來的客戶粘性,有望將OLED設備導入至下游客戶,業績大概率繼續維持高速增長。同時公司憑借優秀的技術水平也有望切入到國際一流客戶供應體系中。

  聯得裝備:公司目前主要下游合作伙伴包括蘋果、三星、富士康、華為、中興等客戶,已經研發出應用于OLED產品模組及貼合段生產加工設備,并已經為客戶供貨。蘋果最快于2017年釋放OLED產量,聯得裝備屆時有望獲得很好的業績彈性。

  正業科技:公司子公司集銀科技目前客戶主要是JDI和歐姆龍。蘋果公司將采購26億美元三星的AMOLED顯示面板事件成為OLED面板擴產催化劑,JDI預計2018年投產OLED面板產能,并有望在2019年前成為蘋果的供應商,驅動集銀科技OLED設備放量。

  3.觸控感應器:Out-Cell,In-CellorOn-Cell?

  3.1.TFT-LCD時代:Out-Cell、In-Cell、On-Cell三分天下

  觸控感應器是電容式觸摸屏的重要電子元件,觸控感應器接收觸碰信號后,將其轉換為電信號并經FPC傳輸至觸控IC進行運算分析,從而得到觸碰點的坐標信號。目前電容式觸摸屏的感應器技術架構主要分為Out-Cell、In-Cell和On-Cell三種類型,其中Out-Cell由可分為G+G、G+F和OGS三種技術,幾類技術的主要差別在于ITO(氧化銦錫)鍍層載體和層數的不同以及觸控感應器所在位置的不同,具體見下表。

  TFT-LCD時代,Out-Cell、In-Cell、On-Cell三分天下,其中G+F占比最高,2015年達到49.3%,其次是In-cell和On-Cell,合計達到40.6%。WitsView預計,In-cell和On-Cell的市占率將在2016年達到47.8%,而G+F將會降低至44.3%。

  3.1.1.G+G、G+F:三層架構,主要搭載于中低端手機

  G+G技術由蘋果公司開發,應用在iPhone的第一代手機上。G+G觸控感應器位于蓋板玻璃和顯示模組中間,其結構由一塊玻璃基板支撐,ITO導電涂層分別鍍在玻璃基板兩側,優點是透光率好(因為采用玻璃基板),缺點是厚度較厚,不符合智能手機“輕薄短小”的發展方向,目前,在中低端市場,G+G技術已基本被G+F技術取代;在高端智能手機和平板電腦市場,G+G技術已經基本被OGS、In-Cell和On-Cell技術取代。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  G+F觸控感應器同樣位于蓋板玻璃和顯示模組中間,其結構由PET薄膜基板支撐,ITO導電涂層鍍在PET薄膜表面,而根據ITO導電涂層鍍膜位置以及導電薄膜層數不同,又可分為GFF、GF2、G1F等多種規格,以GF2為例,其結構示意圖如下。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  G+F的優點:成本在所有觸控技術中最低且厚度較G+G?。ㄒ驗椴捎肞ET薄膜基板),目前透光率可以做到與G+G相近。G+F觸控技術主要占據了中低端手機的市場份額。

  3.1.2.OGS、In-Cell、On-Cell:兩層架構,全貼合手機是發展方向

  搭載G+G或G+F觸控模組的手機有三層架構:蓋板玻璃、觸控感應器、顯示模組。與之不同的是OGS、In-Cell、On-Cell三種技術架構,這三種技術將觸控感應器嵌入在蓋板玻璃或顯示模組內,因此只有“兩層”架構:蓋板玻璃和顯示模組,進而觸控面板會變得更薄。

  具體來看,OGS技術直接將觸控功能感應線路蝕刻于蓋板玻璃之上,從而將觸摸屏模組中的蓋板玻璃和觸控感應器結合在一起,減少了一層玻璃或PET薄膜基板,進而達到提高透光率、減少貼合次數、降低觸摸屏模組厚度的效果。

  In-Cell觸控技術將觸控感應線路搭載于顯示面板內部,在TFT陣列基板與彩色濾色膜之間形成的盒內部嵌入觸摸傳感器功能,能有效減少光學膠等多種材料的使用,增加透光性的同時減少顯示器件的厚度;On-Cell觸控技術將感應線路搭載于顯示面板的彩色濾光片玻璃上表面,通過在彩色濾光片和偏光片之間形成簡單的透明電極圖案嵌入觸摸屏。區別In-Cell和On-Cell的主要特征在于:In-Cell的觸控感應器位于彩色濾光片的下方,On-Cell的觸控感應器位于彩色濾光片的上方。

  由于搭載OGS、In-Cell、On-Cell觸控技術的觸控面板只有“兩層”架構,符合智能手機向“短小輕薄”的發展方向,因此在TFT-LCD時代各占據一席地位。除“輕薄短小”的用戶需求外,全貼合需求的興起也引導觸控技術向OGS、In-Cell、On-Cell三者發展。

  所謂全貼合,簡單理解就是將蓋板玻璃、觸控感應器、顯示模組三者“粘貼”在一起時是否會有“空隙”,如果有“空隙”,就稱為非全貼合,如果沒有“空隙”,就成為全貼合。“空隙”即空氣層,空氣層的存在容易導致手機屏幕進灰,同時會產生顯示效果不佳、費電等缺點。由于G+G和G+F技術有三層“架構”,因此無論怎樣“粘貼”也會產生一定的空氣層,盡管可以用OCA光學膠填補空氣層,但依然存在通透性不足,光線反射率增加的問題。而OGS、In-Cell、On-Cell三者技術只有兩層“架構”,采用全貼合技術時不會產生空氣層,是觸控面板未來的發展方向,也是在TFT-LCD時代高端智能手機的標準配置。

  注:關于綁定、貼合兩個工藝與G+G、G+F、OGS、In-Cell、On-Cell等觸控技術之間的關系。

  綁定方面。綁定工藝與上述幾個觸控技術無關。綁定在整個觸控面板的生產過程中主要用在兩處:第一處用在觸控模組中,將FPC和觸控IC通過熱壓方式綁定在玻璃或薄膜基板上;第二處用在顯示模組中,將FPC和顯示驅動IC通過熱壓方式綁定在OLED或LCM模組中。其中要注意的是,一般將LCD與背光源結合的過程也稱為綁定,但此綁定是貼合的意思。

  貼合方面。貼合時一個統稱詞,是面板生產中的核心工藝,主要分為:1)零組件內部的貼合;2)零組件間的貼合。對于1),例如將偏光片貼在OLED之上,將彩色濾光片貼在液晶之上等;對于2),G+G和G+F中的貼合主要指玻璃蓋板、觸控模組、顯示模組三者之間通過OCA或者OCR進行貼合。OGS把觸控模組與蓋板玻璃做在一起且觸控模組在玻璃蓋板下方,因此貼合主要指觸控模組與顯示模組的貼合,相比于G+G和G+F在零組件間少了1-2次貼合過程,但在零組件內部貼合工藝要求變高。In-Cell和On-Cell同理。

  3.2.OLED時代:SuperAMOLED歷經市場檢驗,On-Cell有望崛起

  TFT-LCD時代,In-Cell、On-Cell、OGS在主流高端機型上均有配置,其中In-Cell技術由蘋果研發,首次應用在iPhone5上,而On-Cell技術由三星主導,應用機型也基本限于三星Galaxy等系列上,2013年之前,In-Cell和On-Cell技術基本被蘋果和三星壟斷。由于OGS技術將觸控感應器嵌入在蓋板玻璃中,因此OGS產能主要被蓋板玻璃廠商占據,在TFT-LCD三分天下的時代,面板廠商和蓋板玻璃廠商之間存在較多博弈。

  On-Cell在發展前期由于面板廠商不愿意分享自己的研發動態和技術,在沒有觸控IC廠商和全貼合觸控面板廠商的配合下,On-Cell觸控面板幾近全軍覆沒。轉機發生在臺系液晶面板商取得三星On-Cell技術后,其聯合觸控IC廠商,分享部分TFT顯示驅動技術,并編寫出適合TFT顯示驅動軟件,經過近2年的磨合才慢慢成熟。

  In-Cell、On-Cell、OGS各有優勢,TFT-LCD時代不存在其中一種技術可以完全勝出的可能,例如在:1)輕薄程度方面。一般來說In-Cell最輕最薄,這也是iPhone使用了金屬機身但還能做到極致輕薄的原因之一,OGS則次之,On-Cell比前兩者稍差;2)屏幕強度(抗沖擊、抗摔)方面。On-Cell最好,OGS次之,In-Cell最差;3)靈敏度方面。OGS的觸控靈敏度比On-Cell和In-Cell都要好,但這導致超高的靈敏度很容易發生“跳屏”的現象;4)技術要求方面。In-Cell最難,On-Cell其次,OGS較容易;5)良率方面。之前In-Cell屏幕的良品率較低,很大程度上影響了iPhone5等產品的供貨,目前三種技術都可以實現量產。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  在OLED時代,我們認為On-Cell觸控技術有望異軍突起,原因:1)OGS主要由蓋板玻璃廠商主導,而OLED時代觸控面板廠商更愿意將觸控感應器直接做OLED面板中,因此蓋板玻璃廠商較TFT-LCD時代的競爭優勢降低;2)In-Cell本身工藝難度最高,應用于OLED尚需更多技術需要突破,此外主導In-Cell技術的蘋果公司此前一直致力于研究TFT-LCD的應用,對OLED涉及較少;3)僅從優勢角度講,In-Cell相比于On-Cell并不明顯,甚至沒有優勢;4)On-Cell應用于OLED具有天然優勢,OLED不需要彩色濾光片,因此觸控模組只需嵌入在封裝玻璃之上偏光片之下即可,相比應用與TFT-LCD上技術難度反而降低;5)對于觸控面板廠家而言,可以整合觸控感應器,提升附加值并賺取更高的利潤;6)厚度目前最薄,并且可以做成曲面。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
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  目前搭載On-Cell觸控技術的OLED面板已經過了市場的考驗,2011年三星推出了全球第一款采用SuperAMOLED屏幕的3C產品GalaxyTab7.7(SuperAMOLED即為一種搭載On-Cell觸控技術的OLED面板),此后又不斷推出SuperAMOLED新品,其中GalaxyS5獲得專業的屏幕測試網站DisplayMate給出的高度評價:“迄今為止測試過的性能最佳的智能手機屏幕。”目前SuperAMOLED已經歷5年的檢驗,從不斷被質疑到不斷改善再到不斷被認可,我們不排除在OLED時代On-Cell有望成為未來主流觸控技術的可能性。

  此外,目前國內手機也開始逐步搭載SuperAMOLED面板,應用趨勢不斷明朗。

  3.3.上游市場:從工藝看設備,貼合邦定設備有望迎來全新變革

  3.3.1.前段ITO膜處理:生產設備基本采用進口

  觸控感應器工藝的第一步是在基板上制作出ITO導電薄膜,主要流程為裁剪、印可剝膠、縮水、曝光、蝕刻、印刷銀漿、絕緣印刷等,涉及到的設備有激光裁剪機、絲印機、烘烤機、自動蝕刻機、自動對位絲印機等,目前主要依賴進口,國產設備暫未取得實質性突破。

  3.3.2.中段ITO與PET綁定貼合:國產設備取得一定突破

  中段制程主要是對ITO導電薄膜進行后續處理以及對ITO導電薄膜和PET面板進行綁定貼合。其中ITO的主要流程為:1)OCA貼合:將OCA貼合到ITO膜表面,以便上下電路貼合或sensor與面板貼合可以黏貼在一起;2)上下電路貼合:將上下電路用對位圈CCD對位,通過貼合的滾輪粘帖在一起;3)Sensor貼ACF:將ACF預壓到Sensor的電極頭上面;4)FPC熱壓:通過熱壓機融化ACF從而將FPC與sensor連接在一起。

  PET面板的主要流程為:1)鍍加硬膜:在PET面板上鍍加強面板強度的膜層;2)鍍外觀裝飾膜:根據客戶要求的樣式、顏色等,在面板上鍍外觀裝飾膜;3)附OCA光學膠:在鍍膜完成后的PET面板上,附上透明的OCA光學膠,準備進入貼合組裝工序;4)激光切割:利用精密激光切割,將大片材料切割成為預訂尺寸的小片。

  PET面板與ITO導電薄膜貼合后再與觸控IC連接即制成觸控感應器/觸控模組,具體流程可參見下面的示意圖。

  注:此處FPC熱壓與OLED/LCD模組段FPC熱壓的區別主要在于:1)綁定對象不同,此處FPC綁定對象為ITO玻璃或薄膜基板,而OLED模組段的綁定對象為OLED/LCD面板;2)接入IC對象不同,此處FPC接入對象為觸控IC,而OLED模組段接入對象為顯示驅動IC。

  觸控模組中段工藝涉及到的設備主要有:全自動對位貼合機(貼合ITO上下電路用)、全自動ACF貼合機、全自動FPC邦定機、軟膜貼合機(將OCA貼附在PET面板上)、激光切割機等。目前國產設備已經取得一定突破,我們建議重點關注聯得裝備,聯得裝備的設備涉及范圍較多彈性較大,設備涵蓋軟膜貼合機、全自動FOG系列設備、FPC邦定機、ACF粘貼機等。

  3.3.3.后段整機全貼合流程:關注OLED引起的工藝變革

  觸控感應器制備完畢后,按照G+G、G+F、OGS、In-Cell、On-Cell不同的觸控技術,將觸控模組與蓋板玻璃(OGS)進行貼合或與顯示模組(In-Cell和On-Cell)進行貼合再或者單獨成一模組(G+G與G+F)之后分別與蓋板玻璃和顯示模組進行兩次貼合,進而制成一個完整的觸控模組。值得關注的點有:1)OLED相比LCM,結構相差較大,因此貼合工藝也不同,要求也更高;2)OLED與LCD發光原理不同,前者電流驅動,后者電壓驅動,因此顯示驅動IC不同,進而對COG綁定設備提出更高的工藝要求,相比之下FOG綁定設備的彈性要高很多;3)無論是On-Cell、In-Cell還是OGS,其帶來的全貼合工藝一定會成為智能手機未來的發展方向,而全貼合工藝難度相比于普通貼合工藝難度加大;4)On-Cell與In-Cell之爭,或稱三星與蘋果之爭,無論兩者誰將成為未來的主流觸控技術,都將促進顯示驅動IC與觸控IC兩者向合二為一方向發展,這同樣對貼合工藝提出更高要求。

  對于后段整機流程,我們建議重點關注聯得裝備和鑫三力,聯得裝備已有針對LCD顯示面板全貼合工藝的OCA全自動全貼合設備,OCR貼合機設備、玻璃對玻璃以及薄膜對玻璃等整機全貼合設備,技術儲備豐富,彈性較大,重點關注聯得裝備對OLED工藝更新的跟進情況。鑫三力目前也正在進行新一代全貼合設備的研發,同時公司的邦定設備技術水平在國內領先。

  4.蓋板玻璃:從2D走向2.5D再走向3D

  4.1.2D玻璃逐步被替代,蓋板玻璃向彎曲化方向發展

  蓋板玻璃一般位于觸控面板的頂部,主要起保護內部元器件和提升產品美觀度的作用。蓋板玻璃的形狀分為2D、2.5D和3D等,其中2D玻璃就是傳統的平面玻璃,沒有任何弧形設計;2.5D玻璃則中間是平面的,但邊緣是弧形設計;而3D玻璃無論中間還是邊緣都采用弧形設計。

  隨著智能手機廠商越來越在外形和時尚設計方面競爭,舒適的手感和靈敏的觸控反應越來越重要。近年來的手機尺寸不斷變大,突破5英寸之后,5.5英寸、6英寸、6.44英寸乃至6.8英寸智能手機紛紛活躍在市場上,當原先2D設計的手機后蓋和碩大機身組合在一起的時候一方面會顯得格格不入,另一方面會使手感缺失。因此為了追求智能手機盡量能夠貼合掌心的手感設計,手機廠商一般不會將前后蓋設計成一點弧度也沒有的造型,這樣對于長期將手機握持在手中的用戶來說體驗并不好,而2.5D玻璃因為有弧度的原因,開始被廠商逐漸采納。此外2.5D玻璃還具有較為美觀、硬度較高、散熱性較好等諸多優點。

  3D玻璃集成了2.5D玻璃的所有優點,與2.5D玻璃最大的不同點在于3D玻璃能夠與柔性OLED完美配合。

  2.5D玻璃最先被諾基亞用作觸控面板的蓋板玻璃,其后三星不斷推陳出新,其余廠家紛紛跟進,并逐漸演化成為趨勢,而原先的2D玻璃被逐漸替代。2015年三星首次通過S6Edge推出前3D蓋板玻璃后2.5D玻璃機身,銷量超出預期;2016年一季度三星在S7Edge上又首次采用雙面3D玻璃(即前3D蓋板玻璃,后3D玻璃機身),隨著未來OLED的普及,雙面3D玻璃有望成為智能手機的主流配置。

  4.2.iPhone8雙玻璃機身或將上演王者歸來,玻璃市場迎來大幅擴容

  如果說iPhone重新定義了手機,那么iPhone4便重新定義了iPhone。2010年iPhone4首次以顛覆性的姿態讓全世界體驗到了雙面玻璃機身,2017年值iPhone十周年紀念,我們預計iPhone8有望再一次回到雙面玻璃機身,或將上演王者歸來。無論iPhone8采用2.5D玻璃還是3D玻璃,都將引領產業發生變革,此外隨著三星對2.5D和3D玻璃在中端機型滲透率的不斷提高,我們預計玻璃市場將迎來大幅擴容。

  4.2.1.預計2018年2.5D、3D玻璃出貨量分別達到9.08億片、1.63億片,CAGR分別達到33.11%、92.08%

  據全球工業數據與分析機構IHS統計,2015年2D、2.5D、3D玻璃的出貨量分別達到10.44億片、3.85億片、0.23億片,分別占比1.6%、26.5%、72.0%。鑒于2.5D玻璃和3D玻璃應用趨勢的不斷明朗,IHS預計到2018年2.5D玻璃和3D玻璃的出貨量將分別達到9.08億片和1.63億片,復合增速分別高達33.11%和92.08%,而2.5D玻璃和3D玻璃合計占比也有望從2015年的28.1%上升至2018年的51.8%,超過2D玻璃的48.2%。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  4.2.2.預計2016-2018年2.5D、3D玻璃市場空間分別擴容50.54%、371.65%,市場空間分別達到18.23億美元、12.31億美元

  據全球工業數據與分析機構IHS統計,2015年2D、2.5D、3D玻璃的全球市場空間分別達到20.86億美元、12.11億美元、2.61億美元。IHS預計到2018年2D、2.5D、3D玻璃的市場空間將分別達到11.36億美元、18.23億美元、12.31億美元,分別增長-45.54%、50.54%、371.65%。據此,2D、2.5D、3D玻璃的占比將由2015年的58.6%、34.0%、7.3%分別變為2018年的29.4%、43.5%、27.1%。
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  4.3.蓋板玻璃設備:重點關注精雕機、熱彎機以及電主軸設備

  4.3.1.2D/2.5D玻璃核心工藝在于精雕,3D玻璃核心工藝在于熱彎

  蓋板玻璃的生產流程一般為:1)對玻璃進行開料、磨邊、清洗;2)雕刻、拋光;3)硬化處理;4)絲印、噴涂、鍍膜等,此外3D玻璃的生產工藝中還需進行熱彎處理。其中涉及的設備主要有CNC數控機床、精雕機、雕銑機、拋光機、鍍膜機、熱彎機等。
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  無論是2D還是2.5D玻璃,其生產工藝的核心在于“雕”字,主要設備依賴于精雕機。盡管傳統的CNC加工中心機可同時銑削、鉆削、鏜削、鉸削和攻絲等多種功能,但在加工玻璃時用小刀具加工小型模具時效率會變低,成本會升高,因此專門用于小型精密模具雕銑加工的精雕機便由此誕生,其使用小刀具、高速主軸、一體化主軸電機,對刀庫進行簡化,功能優勢集中體現在“雕”,加工小型精密模具時具有高效率、高精密特點,且性價比較高。

  3D玻璃在2D和2.5D玻璃基礎上,新增熱彎工藝。所謂熱彎,即是將普通玻璃加熱軟化,并在模具中成型,最后再經退火制成曲面玻璃。熱彎工藝難度極大,現有工藝下溫度和精度還難以掌控,導致玻璃受熱位置不均勻。此外在熱彎之后,3D玻璃還需配備專用的3D曲面拋光設備、3D曲面印刷設備、3D貼合設備等。
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  4.3.2.設備競爭格局:蓋板玻璃廠商與面板廠商博弈加劇,上游電主軸行業關注國內領軍企業:昊志機電

  目前國內精雕機行業主要生產商為北京精雕、大宇精雕、遠洋祥瑞等,占據了精雕機大部分市場份額。

  2012年下半年OGS、On-cell、In-cell等技術路線的出現使得觸摸屏的生產工序倒置,部分觸摸屏廠商不再向玻璃面板廠采購玻璃面板,而自建生產線,因而催生了大量的精雕機設備購置需求。OLED面世后,On-Cell有望崛起,觸控面板廠商更愿意自建生產線,這對以OGS技術為主的蓋板玻璃廠商造成更大沖擊,兩者的博弈加劇。我們認為:觸控面板廠商與蓋板玻璃廠商的博弈加劇將導致雙方都對精雕機的需求加大。

  從上游來看,精雕機的上游行業是為其提供生產所需要的主要零部件(包括主軸、絲桿導軌、伺服電機等)、結構件(包括大理石、鋼材、鋁材、鑄件等)以及其他配件的行業。目前國內上游行業廠家較為分散,發展相對成熟,屬于競爭較為激烈的行業。建議關注精雕機核心零部件電主軸,對應標的為昊志機電昊志機電是國內電主軸行業領軍企業,技術實力領先,2009年其玻璃雕銑機電主軸銷售量僅為1278支,而2015年銷量大幅增長至10861支。目前公司經過長期經營積累,已形成了先進的研發體系,建立了完善的研發平臺,積累了高素質的研發團隊,掌握了完整的電主軸設計生產相關的技術工藝,研發實力和技術水平達到國內領先水平。目前公司產品面向中高端市場,主要產品的綜合性能達到國內領先水平,部分產品可與國際領先品牌直接競爭。公司在精雕機領域的下游客戶包括大宇精雕、遠洋翔瑞等國內精雕機領軍企業。

  4.3.3.精雕機:近三年市場空間將突破百億元,建議關注勁勝精密、田中精機、智慧松德

  從智慧松德收購大宇精雕和田中精機收購遠洋祥瑞的報告書中可以了解到國內目前用于加工2D和2.5D玻璃的精雕機根據其自動化和智能化程度的不同,價格有所差異,其中自動化精雕機售價約為11萬元/臺,智能化帶CCD視覺定位系統的精雕機約為18萬元/臺。同時,近年來隨著客戶對智能專用設備的效率和精度要求的逐步提高,智能化設備需要再加裝機械手或組裝生產線來形成機器人自動化生產線。報告中15年機器人(機械手)的價格約為3.4萬元/個,因而一臺單機械手的精雕機價格約為21萬元。上述用于加工2D/2.5D玻璃的精雕機為多為四軸及以下,屬于中低端設備,測算中取上述設備價格均值約為15萬元/臺。而隨著加工精度和效率要求的不斷提高,如3D玻璃的曲面加工,需要精雕機從傳統的四軸升級到五軸,目前這類高端精雕機(五軸及以上)的市場價格為普通精雕機價格的2倍左右,約為30萬元/臺。

  國內精雕機設備因其價格低、服務響應速度快等優勢,已經成為許多玻璃生產商的首選。精雕機新增需求主要來源于兩個方面:一是原有設備使用的更換;二是新增下游市場的需求。目前市場上精雕機的存量約為10萬臺,若采用生產設備的一般折舊年限10年為更新周期,并假設每年更換設備數量相等,則每年需要更換的原有設備為1萬臺。隨著精雕機自動化率的不斷提高,新設備的加工效率必然將會提升,若假定新舊設備的替換比率為1:2,即為保持原有產能不變,每年報廢2臺精雕機,就需要購置1臺新的精雕機。由于更換的新設備既有2.5D玻璃精雕機也有3D玻璃精雕機,故更新一臺設備的價格取2.5D和3D玻璃精雕機的均值22.5萬元/臺,因而每年更換設備而新增的精雕機市場約為11.25億元。另外,我們根據精雕機的生產效率和未來智能手機出貨量對精雕機新增下游市場帶來的市場空間進行了測算,具體測算如下:

  精雕機的生產效率方面,目前精雕機2.5D玻璃蓋板加工的直通率約為70%,單機頭精雕機的加工效率約為0.5片/分鐘,假設扣除法定節假日后全年工作日為250天,機器的稼動率為80%,那么一臺單機頭精雕機的2.5D玻璃的年產量約為10萬片。由于目前3D玻璃蓋板的直通率為30——40%,若取其中間值35%,且不考慮2.5D與3D玻璃加工效率的差異,則一臺單機頭精雕機的3D玻璃的年產量約為5萬片。

  未來智能手機出貨量方面,IDC統計數據顯示2015年全球智能手機的出貨量為14.32億部,年增長率為10%,同時鑒于IDC預測未來智能手機增速將回歸至個位數,因而我們假設2016-2018年全球智能手機的增速按每年1個百分點的速度回落依次為9%,8%和7%,在此增速下智能手機2016-2018年的增量依次為1.29億部、1.25億部和1.18億部。由于當前3D玻璃面板還處于萌芽階段,雖然實際中已經有如三星S7Edge、VivoXplay5和小米Note2d等加以應用,但其市場份額并不高,后續隨著3D玻璃加工技術日益成熟,其占比將大幅提升,故我們假設2016年——2018年3D玻璃面板的占比依次為5%、20%和40%。同時,雙面玻璃機身的“高顏值”屬性使其在手機領域一直受到追捧,加之市場預期明年iPhone8將重回雙面玻璃機身,各大廠家可能會紛紛效仿蘋果也推出雙面玻璃機身的產品,因而市面上雙面玻璃手機也將會越來越多,故我們測算了不同的雙面玻璃滲透率情況下的對精雕機市場規模。

  在假設雙面玻璃滲透率分別為25%、40%和70%的情況下,我們得到2016年——2018年精雕機市場空間的合計值依次為45.14億元、46.51億元和49.24億元,具體測算結果見下表:

  建議依次關注:勁勝精密、田中精機、智慧松德。

  勁勝精密:勁勝精密是國內消費電子精密結構件產品及服務的領先供應商,公司主要客戶包括三星、華為、中興、海爾、夏普、京瓷、英華達、聯想等國際知名消費電子廠商。2015年收購我國最大的CNC設備生產商創世紀100%股權后,切入高端裝備制造行業。創世紀在消費電子領域優勢突出,研發能力可與國際領先企業競爭。目前,創世紀在保持鉆銑攻牙機市場已有份額的基礎上,同時拓展玻璃精雕機、高光機、2.5D掃光設備、3D熱壓玻璃設備等新產品,并加強自動化領域業務,伴隨未來玻璃面板的廣泛應用,其未來業績增長可期。

  田中精機:目前與公司合作的客戶包括偉創力集團(Flextronics)、美國庫柏工業集團(COOPER)、TDK-愛普科斯公司(TDK-EPC)、日本電產集團(Nidec)、后藤電子株式會社(GOTO)等全球知名企業在內的優質客戶。公司在線圈繞線機領域處于國內領先地位,2017年多款智能手機可能配備無線充電設備,公司極有可能進入某知名手機企業的無線充電器線圈設備供應體系,因此公司本部很有可能在2017年迎來業績拐點。此外,近期公司發布公告擬收購深圳遠洋翔瑞55%的股權,遠洋祥瑞的精雕機產品各方面性能都處于國內領先水平,其主要客戶包括安徽智勝光學(勝利精密子公司)、深圳瑞必達等生產手機蓋板玻璃的企業,未來有望獲得爆發式增長。

  智慧松德:2014年12月智慧松德收購了大宇精雕100%股權,切入到玻璃精雕加工設備領域。大宇精雕是國內專業從事玻璃精雕領域的領先企業,產品主要包括玻璃精雕機、金屬高速攻牙鉆孔機、藍寶石智能設備等,廣泛用于消費電子類產品的加工,客戶主要包括玻璃面板加工廠商和觸摸屏加工廠商。憑借大宇精雕在玻璃加工設備領域的技術積累,智慧松德有望率先享受3D曲面玻璃設備國產替代化帶來的產業機會。

  4.3.4.熱彎機:預計2018年市場空間約30億元,三年CAGR超過100%

  據數控中國論壇數據,目前單臺熱彎機的產能大約為1000片/天,按照全年工作300天,平均直通率為35%(30%-40%左右,我們取平均值)計算,進而全年產量約為10萬片左右,一臺國外熱彎機售價150萬元左右,國產大約在50萬元。2015年3D玻璃出貨量0.23億片(IHS數據),則2015年國內熱彎機共需要230臺,因為2015年國產熱彎機尚未成熟,按照國外熱彎機價格計算,市場空間約3.28億元左右。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  假設蘋果等廠商開始大量使用3D玻璃,至2018年出貨量達到5億片。我們假設2016-2018新增加3D玻璃產能分別為:0.5億片,1.5億片,3億片,則對應新增設備需求分別為:500臺、1500臺、3000臺。假設國產設備滲透率2016-2018年分別為:10%,30%,50%,則對應市場空間為:7億元、19.5億元、30億元,其中國產份額對應:2500萬、2.25億、7.5億元。

  表23:熱彎機行業市場空間測算(億元)
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
  5.控面板生產設備總結

  最后,我們將觸控面板制備過程中所涉及的主要設備以一張表作為總結,以供投資者查閱參考。其中標注底色的表格指工藝中的重點設備。
觸控全產業鏈技術詳解與市場分析
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