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出貨量逆勢成長 AMOLED手機面板估增9%
新冠狀病毒大流行，導致智慧型手機出貨量將出現兩位數下降，但主動式矩陣有機發光二極體(AMOLED))智慧手機顯示器的全球市場則可克服危機，預計2020年將成長9%。
根據Omdia OLED顯示器市場研究報告，今年智慧型手機中使用的AMOLED面板的出貨量將從2019年的4.71億片激增至5.13億片。相比之下，由於冠狀病毒影響消費者需求和供應鏈可用性，全球智慧型手機出貨量預計將在2020年下降13%，顯示今年AMOLED面板的滲透率將急劇上升。
2017~2020年全球智慧手機AMOLED顯示面板出貨量 資料來源：Omdia(04/2020)
Omdia中小型顯示器首席分析師Brian Huh表示，即使在冠狀病毒大流行引發的災難性市場條件下，全球的智慧型手機品牌也越來越多地將其產品線轉移到AMOLED顯示技術。蘋果(Apple)有望在2020年將其AMOLED iPhone產品線從2019年的兩款增加到三款。同時，預期中國智慧型手機OEM廠商將在今年增加整合AMOLED面板的高階智慧型手機的數量。
這種增長完全來自於對可撓式AMOLED的需求，預計到2020年其出貨量將增加50%。對可折疊面板智慧型手機的需求，正有助推動可撓式AMOLED的銷售成長。相較之下，由於新冠肺炎大流行加上與替代顯示技術-低溫多晶矽(LTPS)TFT LCD的激烈競爭，硬性AMOLED市場預計在2020年將下降12%。
2019年，智慧型手機的AMOLED面板出貨量增加至4.71億片，比2018年增長16%。因此，整個智慧型手機顯示器市場的AMOLED滲透率上升了4個百分點，去年達到30%。其中，硬性AMOLED面板的出貨量增加至3.13億片，較2018年增加26%。中國智慧型手機OEM廠商的出貨量成長是硬性AMOLED面板出貨量增加的主要推動力。
然而，去年可撓式AMOLED面板的出貨量略有下降，降至1.58億片，比2018年減少1%。2019年使用可撓式AMOLED顯示面板的蘋果和三星(Samsung)智慧型手機的需求低於原先的預期。此外，中國智慧型手機OEM廠商在2019年沒有擴大其AMOLED智慧型手機陣容。
在面板供應商方面，三星顯示器在2019年出貨4.07億片智慧型手機AMOLED面板，較2018年增加8%，促使該公司在市場上居於主導地位，全年單位出貨量市場占有率為86%。
但是，三星顯示器在AMOLED面板總出貨量中的比重持續下滑。同時，京東方、和輝光電和維信諾等其他面板製造商則增加了面板出貨量。不包括三星顯示器在內，2019年AMOLED面板總出貨量增長了113%，達到6,400萬片。
2017~2020年智慧手機AMOLED顯示面板出貨量(依供應商區分) 資料來源：Omdia(04/2020)
就智慧型手機OEM廠商的AMOLED面板採購量而言，由於硬性AMOLED出貨量的增加，2019年三星的採購量增長了3%，達到1.94億片。但是，蘋果的面板採購量則減少24%，降至5,600萬片。
同時，中國OEM廠商的面板採購量急劇增加，華為和小米的面板採購量分別增加287%和120%，達到7,300萬片和2,000萬片。兩家公司在2019年的中高階智慧型手機產品系列中都增加了AMOLED的採用率以替代TFT-LCD。
浴火重生的折疊手機
過去的2019年，在顯示技術的發展史上，無疑是充滿話題的一年，乘著5G對於大屏幕顯示需求的話題，折疊手機成為各大手機廠在技術競技上的秘密武器，而承擔折疊手機的各大面板廠在展示軟性OLED顯示屏多年後，終於有機會搭載在折疊手機應用上，開啟軟性顯示器技術發展的新紀元。
然而，儘管折疊手機相關產業鏈盡洪荒之力的研發，來打開軟性顯示應用的新世代，但應用市場對於產品要求之嚴苛，恐怕超出了實驗室所有的應用模擬。從2018年底柔宇推出外折的柔派手機起，到三星推出Galaxy Fold後，折疊手機面板失效的消息接踵而來，一時之間，折疊手機變成高貴玩具代名詞，各大手機廠要不重新設計，要不縮小上市規模，藉以爭取更多的研發時間來改善已經浮現的問題。一年過去了，手機廠在2020年初發表捲土重來的折疊手機，期待以新的概念與新的解決方案，重新為手機市場打開一條血路。
軟性OLED顯示技術在2013年三星推出Galaxy Round，以聚醯亞胺(Polyimide)取代玻璃基板以後逐漸成熟，而後推出的Galaxy Edge系列都採用軟性的OLED。然而光有軟性顯示面板還不足以建構一個折疊手機顯示屏，在顯示模組除了OLED面板外，尚包括觸控、圓偏光片(circular polarizer)，蓋板(cover window)等元件，這些元件都必須要滿足可撓、折疊的功能需求。
其中，最大的挑戰還是來自蓋板。蓋板乘載著防刮、耐磨、甚至有防眩光、抗反射、抗汙等功能，過去使用玻璃蓋板，這些功能都可以輕易達成，然而、玻璃無法達到小曲率半徑折疊要求，因此只能從軟性塑膠中尋找能達到20萬次以上小半徑撓曲的材料，其中無色聚醯亞胺材料(CPI)玻璃轉化溫度高，具有反覆撓曲(dynamic bending)、長時間彎曲(static bending)的安定性，適合作為蓋板材料。然而，CPI材質表面不耐刮，需要再經過表面可撓硬膜塗層來達到防刮的目的。
2019年筆者即提到，從材料發展的角度來看，符合高柔性、高透光、耐磨刮特性的塑膠材料應用，折疊手機的面板恐怕是第一個，其可靠性有待實際用戶的考驗。果不其然，去年的許多失效案例與模組的蓋板有關，因此，手機廠一直針對蓋板可靠度的問題，提出解決方案，期待新產品能有所改善。
2020年，市面上銷售的折疊手機廠商中柔宇沒有推出新機，新加入的摩托羅拉推出經典貝殼機Razr，巧的是，三星也推出背蓋式的Galaxy Z Flip，有志一同的打輕便訴求；華為則推出Mate Xs，算是Mate X的小改版，其規格整理如下表：
第二代折疊手機在行銷上都特別強調模組蓋板的先進性，三星宣稱採用先進的超薄玻璃(Ultra Thin Glass, UTG)材質，而華為則強調用了雙層比黃金還貴的CPI，撥開廣告詞句，其實兩者都試圖強調產品在模組蓋板上有了極大的改善，至於改善得如何，則仍然有待市場考驗。
除了華為面板採用第一代8吋的原設計外，三星與摩托羅拉都以輕巧作為訴求，採用較小的6吋面板，想來可能是由於折疊OLED面板的成本實在太高，現下先以輕巧的特色在6吋手機市場練兵，待折疊OLED面板技術成熟，良率提升，成本下降且5G普遍開來後，再順勢推出大屏應用，屆時才是真正折疊面板市場爆發時。
(本文作者陳來成博士為艾圖雅科技總經理，專長為柔性光電與柔性顯示技術，在台灣光電業界有數十年資歷)
由折疊手機看顯示器發展趨勢 群雄競逐印刷式OLED技術為哪樁？
・LG Chem、JOLED、友達，近期紛紛投入印刷式OLED技術布局，引發關注。
・折疊手機是OLED應用新美地，但能成功跨入大尺寸才是OLED問鼎主流地位的關鍵。
・目前大尺寸OLED量產最大瓶頸在於蒸鍍段生產成本高昂，而印刷式OLED製造技術則具成本優勢，惟亦有挑戰待解。
・印刷式OLED是OLED技術能夠真正擴大應用，甚至將來取代LCD成敗的里程碑。
圖片來源：Kateeva
近日，外電報導，LG Chem收購美國杜邦(DuPont)公司「可溶性OLED」材料技術，此次的收購範圍包括杜邦的可溶性OLED材料技術與工程專利等無形資產，以及研發與生產設備等有形資產；日本「JOLED」近日也宣布籌得了 255 億日圓資金，於千葉事業所內開始構築全球首見採用「印刷式OLED」技術製作面板生產線；報載國內面板大廠友達已在林口架設印刷式OLED實驗線，一時間，似乎又有新的顯示技術興起，引起大家的關注。
折疊手機的應用使OLED找的一個可以擺脫LCD競爭的產品空間，不過手機面板的面積畢竟有限，無法支撐一個顯示產業，因此，OLED從小尺寸的應用在技術成熟後進入中大尺寸的市場是必然的趨勢，也是主流顯示器技術能夠存活的必然途徑。然而，以目前OLED的蒸鍍製程工藝推演可以發現，未來中大尺寸OLED與LCD的競爭，成本是一個難以跨越的瓶頸。
目前主流的OLED製程需要非常昂貴的精密真空蒸鍍設備，在大面積的高世代，除了可以預期精密真空蒸鍍設備的昂貴天價以外，在技術上，大面積高精度遮罩技術是否能夠突破仍不確定；此外、遮罩蒸鍍製程的發光有機材料使用率非常低，致使OLED蒸鍍段的生產成本非常的高。
採用溶液型的噴墨圖案化技術是克服材料使用率低落問題最直接有效的解決方案；噴墨印刷不必在真空進行，高世代大型噴墨設備價格比真空設備低廉，採用按需供給(Drop on Demand)的圖案化方式，材料使用率可超過90%。在高世代設備價格與提高材料使用率的考量下，大尺寸OLED的製造採用溶液式的噴墨印刷製程是最佳的選擇。據此，一直都以大尺寸OLED為產品的LG，自然要布局溶液型的製程技術，而日本面板廠商為擺脫中國大陸廠商在顯示產業的纏鬥，自然也選擇開始踏入中國業者著力未深的下世代技術。
溶液型的噴墨OLED圖案化技術發展已經超過15年，台達電投資的翰立光電在2004年即與英國CDT合作，引進噴墨印刷彩色OLED技術，惟當時LCD發展正興盛，彩色OLED成本高，技術不成熟，無法在市場上與LCD相抗衡而黯然退場。然而，噴墨印刷OLED相關的研發並沒有停止，在材料上，有DuPont、Sumitomo、Merck等，在設備上，包括ULVAC、TEL、Kateeva等國際大廠持續投入，致使噴墨印刷OLED技術逐漸產業化。友達在2014年即以噴墨印刷技術展示65吋彩色面板；2017年中JOLED就交予華碩21.6吋噴墨印刷4K OLED的樣機；2018年包括華星光電展示31吋UHD面板、京東方展示55吋面板，這些跡象都顯示，面板廠已開始布局下世代的製程技術以解決未來OLED在大尺寸將面臨的瓶頸。
噴墨印刷OLED製程技術對設備、材料依存度非常高，噴墨印刷雖然已經發展很久，但是應用到具有光電特性需求的薄膜製造仍有許多技術需要克服。過去發展最大的瓶頸在於OLED材料與噴墨設備的搭配無法優化，導致噴墨印刷OLED的量產進展緩慢。近年來，由於面板廠受到未來需求的驅動，加上國際間材料與設備廠的合作，使噴墨印刷OLED的相關技術發展逐漸加快，估計在面板廠積極帶動下，印刷OLED的產品上市時程指日可待。
OLED在折疊手機的應用是OLED技術存活下來的關鍵，而印刷式OLED是OLED技術能夠真正擴大應用，甚至將來取代LCD成敗的里程碑。
(本文作者陳來成博士為艾圖雅科技總經理，專長為柔性光電與柔性顯示技術，在台灣光電業界有數十年資歷)
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是不是需要折疊手機，在手機用戶的體驗上見仁見智，但是無疑的是折疊手機為OLED顯示技術找出一個取代LCD的突破口。去年11/1大陸柔宇搶先宣布發售全球第一支折疊手機FlexPai，一時間包括三星、小米、華為等手機大廠都傳出2019年推出折疊手機的消息，果不其然，三星在今年2/20舊金山舉辦的10週年新品發表會上推出萬眾矚目的折疊手機Galaxy Fold、華為也於2月24日西班牙巴塞隆納MWC大會發表其折疊手機，雖然這些折疊手機價格都非常昂貴，但在手機市場逐漸飽和，5G通訊開始萌芽之際，折疊手機是刺激換機消費的一個話題。
雖然大家矚目的是手機功能的性價比，但從顯示面板發展的技術角度來看，關鍵性的零件「軟性OLED面板」技術的突破，是折疊手機能夠上市關鍵中的關鍵。軟性面板技術是液晶面板LCD與OLED爭奪市場的分水嶺，LCD由於光學特性的限制，無法做曲率半徑非常小的撓曲，因此OLED將以其可撓的特性在折疊手機應用勝出，並以此產品做基礎，逐步侵蝕LCD的市場，這個技術競爭，與當年LCD以筆記型電腦為產品基礎而將CRT擠出市場軌跡相仿。
OLED發展已近20年，以玻璃為基材的OLED技術，在三星的手機產品帶動下已經有一定的基礎，近年來，大陸在面板產業發展急起直追，LCD部分，產線已經來到10.5/11代，在OLED投入更是不遺餘力，規劃與興建中具有軟性OLED生產能力的生產線高達11條，顯示大陸對未來軟性OLED顯示發展的企圖心。因此，折疊手機的競爭除了是LCD與OLED的技術競爭外，背後也多少代表著韓國與大陸在軟性OLED技術的競爭。
下表是新聞發表的手機規格比較表，從折疊顯示屏幕的比較來看，這些屏幕在折疊方式、面板解析度有比較大的差異。FlexPai與Mate X採用的是外折方式，Galaxy Fold採用的是內折方式。兩者最大的差異在於面板在折疊處所受的應力大小，FlexPai跟Mate X的外折設計，其曲折半徑遠大於Galaxy Fold內折的半徑。當面板彎折，曲率半徑越小，則面板所受的應力越大，在這麼大的應力反覆彎折下，維持顯示器的光電特性不會衰減，在元件設計、材料選用上都是極大的挑戰，由此看來，Galaxy Fold的面板在可撓性上勝出。
面板解析度與製程能力有極大的關係，製程能力包括設備的能力與生產管理的能力。在OLED面板業，三星持續開發投入的時間最長，配合開發的設備廠也在三星帶領下累積豐富的經驗，這些都可呈現在解析度差異上。
外折設計還會面臨刮、磨的問題。過去玻璃蓋板承載著防刮、耐磨、甚至有防眩、抗反射、抗汙等功能，玻璃本身就非常硬，可以耐磨、耐刮，但改成可撓的塑膠蓋板後，耐磨、耐刮就面臨極大挑戰，外折設計，面板磨刮的機率高，因此面板蓋板的耐磨刮保護極為關鍵，從材料發展的角度來看，符合高柔性、高透光、耐磨刮特性的塑膠材料應用，外折疊的手機面板恐怕是第一個，因此，外折手機的產品耐用度，有待實際用戶的考驗。
綜觀軟性OLED在技術的難度，Galaxy Fold克服了內折小曲率彎曲的技術問題，並以內折設計來降低了耐磨刮的挑戰，而FlexPai選擇元件應力挑戰較寬鬆的大曲率彎曲外折設計，但磨刮問題則有待產品的市場考驗。
折疊手機是OLED與LCD技術發展的分水嶺，從產品的角度來看，折疊手機是否給用戶帶來全新的體驗見仁見智，但是從技術的角度來看，顯示器技術突破玻璃基材不可撓曲的特性，從折疊到卷曲的發展指日可待。
(本文作者陳來成博士為艾圖雅科技總經理，專長為柔性光電與柔性顯示技術，在台灣光電業界有數十年資歷)