显示技术
现代显示技术主要分为阴极射线管(CRT)和平板显示技术(FPD)。CRT显示器体积大、能耗、辐射较高,画面显示存在闪烁现象。随着材料技术的发展,CRT显示不断减少,当前平板显示技术已取代CRT成为全球主流的显示技术。根据技术特点划分,平板显示技术(FPD)主要包括液晶显示(LCD)、有机发光二极管显示(OLED)等显示技术。
图1:平板显示技术(FPD)
来源:通联数据,善金资本
目前LCD市场占比约为65%;OLED市场占比约为28%,激光显示约为6%,其他显示技术则基本处于前期发展阶段。
图2:当前主流显示技术市场占比
来源:通联数据,善金资本
1.1 LCD
LCD是目前平板显示技术中发展最成熟、应用最广泛的显示技术,主要应用于电视、显示器、笔记本电脑、平板电脑、智能手机等领域。
LCD 发展早期的被动矩阵的扭曲向列型液晶显示器 (Twisted Nematic LCD, TN-LCD)和超扭曲向列型液晶显示器 STN-LCD(Super Twisted Nematic LCD, STN-LCD)技术已逐步被淘汰。
TN-LCD的最大特点就如同其名称【扭曲向列】一般,其液晶分子从最上层到最下层的排列方向恰好是呈90度的3D螺旋状。TN-LCD的出现奠定了现今LCD发展的主要方式,但是由于TN-LCD具有两个重大缺点,那就是无法呈现黑、白两色以外色调,以及当液晶显示器越做越大时其对比度会越来越差。
STN-LCD的出现是为了改善TN-LCD对比不佳的问题,最大差别点在于液晶分子扭转角度不同以及在玻璃基板的配合层有预倾角度,其液晶分子从最上层到最下层的排列方向恰好是180度至260度的3D螺旋状。但是,STN-LCD虽然改善了TN-LCD的对比问题,其颜色的表现依然无法获得较好的解决,STN-LCD的颜色除了黑、白两个色调外,就只有橘色和黄绿色等少数颜色,对于色彩的表达仍然无法达到全彩的要求,因此仍然不是一个完善的解决方式。
目前市场上所谓的LCD主要指的是主动矩阵式的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD),包括了薄膜晶体管(TFT)和液晶显示(LCD)两项技术,即由薄膜晶体管控制的液晶显示。
TFT液晶显示技术采用了“主动矩阵(Actice Matrix)”的方式来驱动。方法是利用薄膜技术所做成的电晶体电极,利用扫描的方法“主动地”控制任意一个显示点的开与关。光源照射时先通过下偏光板向上透出,借助液晶分子传导光线。电极导通时,液晶分子就像TN液晶的排列状态一样会发生改变,也通过遮光和透光来达到显示的目的。由于FET晶体管具有电容效应,能够保持电位状态,已经透光的液晶分子会一直保持这种状态,直到FET电极下一次再加电改变其排列方式为止。而TN型液晶就没有这个特性,液晶分子一旦没有加以电场,立刻就返回原来的状态,这是TFT液晶和TN液晶显示原理的最大不同。
1.1.1 基本构成
TFT-LCD 显示模组主要由液晶面板(Panel)、驱动电路和背光源(Back Light)组成。
在液晶面板中,两片平行的玻璃基板中间放置液晶盒,上层玻璃基板的上方为偏光片(Polarizer),下方为彩色滤光片(Color Filter, CF);下层玻璃基板的上方贴有薄膜晶体管(TFT),下方为偏光片。
液晶显示的原理是利用液晶翻转形成灰阶图像,然后在凭借滤色膜形成彩色的图像。而液晶分子本身并不会发光。所以液晶面板的背部需要有背光,这才可以形成我们看到的图像。背光源的作用是为液晶显示屏提供一个面内亮度均匀分布的背景光源;彩色滤光片给予每一个画素特定的一个颜色,呈现岀面板前端影像。
驱动电路则在通电后向显示屏提供各种显示画面的信息。
图3:LCD面板的组成结构
来源:WitsView,善金资本
1.1.2 显示原理
液晶的物理特性是:当通电时导通,排列变的有秩序,使光线容易通过;不通电时排列混乱,阻止光线通过。让液晶如闸门般地阻隔或让光线穿透。
大多数液晶都属于有机复合物,由长棒状的分子构成。在自然状态下,这些棒状分子的长轴大致平行。当光束通过这层液晶时,液晶本身会排排站立或扭转呈不规则状,因而阻隔或使光束顺利通过。
驱动电路提供显示画面的信息,背光源向显示屏发出亮度分布均匀的光源;偏光片将不具偏极性的自然光转化为偏振光,TFT薄膜晶体管通过改变信号与电压来控制液晶分子的转动方向,从而达到控制每个像素点偏振光出射与否而达到显示目的;彩色滤光片使每个像素包含红蓝绿三原色,从而使其呈现出某一特定的颜色,这些不同颜色的像素呈现出来的就是面板前端的图像。
图4:TFT-LCD 显示原理示意图
来源:超能网,善金资本
1.1.3 液晶显示视角技术
液晶显示视角技术主要和液晶分子排列方式有关,按照液晶层液晶分子的排列方式差异,TFT-LCD可分为TN、VA、IPS 三种。
图5:TFT-LCD 按液晶分子的排列方式: TN、VA、IPS
来源:Eizo Japan,善金资本
扭曲向列型TN(Twisted Nematic)优点是成本低、反应速度快,缺点是色彩还原不够准确、可视角度小;垂直排列型VA(Vertical Alignment,俗称“软屏”)优点是对比度高,缺点是与 TN 相比反应略慢、成本与TN相比较高;横向电场效应显示技术IPS(In-Plane-Switching, 平面转换,俗称“硬屏”)优点是可视角度佳、耗电低、适合触控式屏幕,缺点是反应速度慢、成本高。
图6:TN、VA、IPS型TFT-LCD面板对比
来源:Eizo Japan,善金资本
目前主流的液晶显示视角技术是IPS和VA两大阵营。IPS和VA都属于广视角技术,而TN为非广视角技术。三星显示(SDC)、TCL华星、友达、夏普、中电熊猫等为VA阵营企业。京东方是IPS阵营最大的供应商。
1.1.4 背板材料
根据TFT沟道层半导体基底材料(背板材料)主要有三种,分别是 a-Si(非晶硅)、LTPS(低温多晶硅)和 IGZO(铟镓锌氧化物)。
早期TFT-LCD以a-Si基底材料为主,但a-Si电子迁移率较低,LTPS 和 IGZO 材料可以大幅提高电子迁移率,从而能够更好地实现高分辨率、高亮度、窄边框、低功耗等显示性能,但IGZO 对水和氧敏感,成膜难度较大,主要应用于高端笔记本电脑和高端平板电脑市场;LTPS 需要离子注入和快速退火工艺,较难生产中大尺寸面板,主要应用于智能手机市场。
图7:不同背板材料对比
来源:公开资料,善金资本
(1)a-Si 技术成熟,适用于所有产品市场
a-Si技术是指使用a-Si作为基底材料进行微电子精细加工的技术,在液晶技术发展初期被广泛使用。
a-Si技术由于成熟稳定,成本较低,可在所有尺寸产品上实现较高的良率,达到主流显示性能,因此适用于所有产品市场,是电视、桌上型显示器、笔记本电脑、车载显示等大部分主要产品市场的主流技术,并在手机市场具备高性价比优势。
其缺点是色彩饱和度、清晰度等显示效果不佳,目前应用领域已经退居中低端智能手机以及车载等专显市场。
(2)IGZO可以用于大小尺寸
IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)为氧化铟镓锌的缩写,它是一种薄膜电晶体技术,是指在TFT-LCD主动层之上,打上一层金属氧化物。研究发现一系列的金属氧化物有着类似的性能,因此统称为 Oxide TFT,IGZO 是这些技术中的一种。
夏普(Sharp)于2012年3月成为全球第一家在液晶面板上采用IGZO技术并进行量产的厂商,而近几年来夏普的 IGZO 技术持续进化,目前已宣布完成第 5 代 IGZO 的研发,将更省电,支持 8K并可应用于OLED 面板上。
IGZO制程温度低,可以采用透明基材制作底发射结构,可制作大尺寸包括柔性 OLED 产品,对于头部厂商而言是关键的技术方向。
图8:IGZO 是指在TFT-LCD主动层之上,打上一层金属氧化物
来源:电子发烧友,善金资本
(3)LTPS只能用于小尺寸
LTPS是指非晶硅经过镭射光均匀照射后,吸收内部原子发生能级跃迁、形变成为多晶结构的技术。LTPS虽性能不及OLED,然较a-Si增加了激光晶化过程,使a-Si变成体积更小、电子迁移速率更高的p-Si(多晶硅),因此较a-Si技术而言解析度更高,开口率更高从而亮度更高,且重量更轻、厚度更薄,目前被广泛用于中高端手机、VR/AR、智能可穿戴等小尺寸显示领域。
现有的柔性屏产品大多采用LTPS技术制造。LTPS技术尽管拥有很高的载流子迁移率,但一方面由于激光退火工艺等原因难以应用在高世代线,且均一性较差;另一方面,较高的工艺温度(≥450℃)对基板材料的 CTE(热膨胀系数)要求过高,只能采用顶发射结构。透明金属阴极的电阻过大,很难制作大尺寸,因此仅用于小尺寸。
(4)LTPO:LTPS 和氧化物的集合体,苹果主导该技术
LTPO是LTPS和氧化物的集合体。
苹果拥有LTPO的多项专利技术,苹果利用IGZO的快速开关与低漏电特性,改良LTPS背板技术,让LTPS与IGZO线路混和使用组合成新型的 LTPO(低温多晶氧化物)背板技术,2019 年9月首次成功应用在新一代苹果手表Apple Watch Series 5上,取得了显示与功耗的平衡。据报道,苹果将在2021年至少两款iPhone 机型中采用低功耗 LTPO背板技术的OLED显示屏。
1.1.5 玻璃基板
根据所使用的玻璃基板尺寸大小,TFT-LCD生产线可划分为不同的世代数。一般来说,LCD 产线的世代数越高代表其玻璃基板尺寸越大,对应的产能面积也越大,技术水平要求也更高。
面板厂商选择建设的生产线的世代数主要根据面板终端应用产品决定,应用产品尺寸越大,达到经济切割所需要的生产线世代数越高。随着各应用领域尤其是液晶电视对大尺寸屏幕的需求持续增加,生产线世代数也相应提高。通常将6代及以上适宜切割大尺寸电视面板的产线称为高世代线。
图9:各世代线的玻璃基板尺寸数据及最佳面板切割尺寸
来源:群智咨询,善金资本
1.1.6 背光技术
伴随着显示技术的革新,显示屏背光也随之进步,纵观整个显示背光技术的发展,一共经历了CCFL(冷阴极灯管)、传统LED背光、量子点背光及 MiniLED 背光等技术节点。根据 TrendForce LED研究预估,至2023年 MiniLED 背光产值将达3.4亿美元(仅 MiniLED 背光产值,不含其他驱动IC与背板)。
图10:LCD背光技术的发展路线
来源:公开资料,善金资本
背光技术的好坏,对于液晶显示设备的影响非常突出,主要表现在三个方面:(1)耗电效果的不同。液晶面板最开始使用的CCFL背光能耗较高,后期使用的LED背光更节能;(2)体积不同。初期的液晶显示都比较厚,基本是5厘米的厚度都算是轻薄的了。如今显示器的厚度则是2厘米就够了,轻薄边框部分甚至只有1厘米。(3)色彩效果的不同。CCFL背光由于色彩比较乱,所以色域没有办法提高太多,而LED背光很多时候是利用蓝色LED混合荧光粉形成的白光,所以在红色和绿色的表现上也稍差一些。如今使用的量子点背光,利用蓝色LED刺激RGB的量子点材料发光,背光系统中有天然的红绿蓝三色,色彩非常的纯净。
(1)量子点背光技术
量子点(Quantum dots,QDs)又称为半导体纳米晶体,量子点由有限数目的原子组成,三个维度尺寸均在纳米数量级。量子点一般为球形或类球形,是由半导体材料(通常由IIB~ⅥA 或 IIIA~VA 元素组成)制成的、稳定直径在2~20nm的纳米粒子。
量子点显示的技术分为电致发光与光致发光两种。(1)电致发光,就是量子点材料在电场驱动下发出不同颜色的光,基于此可以制备量子点发光二极管(QLED)。QLED 的显示原理与 OLED 类似,然而囿于量子点材料的特性,QLED 器件只能通过喷墨打印等湿法工艺来制备,目前在设备、工艺等方面的瓶颈尚未突破,因而 QLED 真正产业化尚需时日。(2)目前商业化的量子点显示器是基于光致发光原理,属于量子点背光技术(QD-BLU)与液晶显示相结合的产物,即量子点背光液晶显示器(QD-LCD)。在消费市场上,采用该类显示器的电视一般被称作带量子点电视、量子点电视或 QLED 电视。
图11:QLED 电视与 LED 背光 LCD 电视的区别
来源:公开资料,善金资本
2011年三星开始研究QLED技术,2012年Nanosys与3M联合开发,将量子点材料包覆在两层PET膜之间得到量子点膜。2015年,中国家用电器博览会上TCL推出全球首款量子点 QLED 电视产品,随后三星也于2017 年推出QLED电视。目前QLED离真正商用还有一定的距离,市场上的产品多是背光源发光的量子点液晶电视(QD-LCD),但渗透率不断提高。
2019年,全球量子点电视(为市场俗称,实际为 QD-LCD 电视)销量为600万台,其中三星占532万台,占比 88.7%。据专业数据机构“中怡康”调研结果显示,2019 年国内量子点电视销量是OLED电视的2.5倍,而75 吋以上的大屏电视中,量子点电视更是 OLED 电视的 12 倍。可见,量子点电视已经成为新一代电视的主流选择。量子点电视能够超越 OLED 电视的主要原因是量子点电视的显示效果更好且使用寿命更长,而价格远低于OLED电视。可见,量子点电视已经在全球电视市场中占据了一席之地,且在快速渗透。
(2)MiniLED背光技术
MiniLED又称次毫米发光二极管,一般认为是晶粒尺寸介于100-200微米之间的LED。MiniLED 既可用于直显,也可以用于背光,不过当前MiniLED背光技术相对MiniLED直显更成熟。
“LCD + mini LED”的背光技术采用的是直下式LED背光方式,具有区域亮度可调、显色性和对比度更高的优点。Mini-LED 可克服传统LED黑白像素间漏光比较严重的问题,同时作为小间距 LED 背光基础上的改良版本,无需克服巨量转移的技术门槛,技术难度较低更容易实现量产,能够以更低的成本实现可比拟 OLED 面板的显示效果,而且寿命更长、功耗更低。
对于miniLED,其背板材料的应用正从PCB背板方案向玻璃基过渡。前期三星、 苹果等厂商均采用了PCB背板方案的 miniLED,并推出了The Wall等令人惊艳的产品。不过 PCB 背板 Mini-LED 方案有较为明显的缺陷,限制了其进一步推广:PCB背板SMT工序存在尺寸限制,做大尺寸方案只能拼接背板,降低了良率;PCB 背板比较厚,由于 PCB 背板的散热不佳,所以背板和偏光片之间要留有距离;且PCB 背板方案较贵。
为推动 MiniLED 普及,华星光电及京东方开辟了全新的路线,即玻璃基 MiniLED。TCL是目前唯一正式发售MiniLED电视(面板为华星光电供货)的厂商,55英寸6系列4K电视售价699美金,65英寸6系列4K电视售价999美金。京东方称,玻璃基 MiniLED 背光产品将在2020Q4量产,其下游品牌客户均在积极预备MiniLED背光产品,公司玻璃基MiniLED背光早期将主要应用于TV等中大尺寸产品。
1.2 OLED
相较于LCD,OLED自发光不需要背光源,因此更为省电。OLED每个像素能做到自发光,因此具备更高的对比度和更好的色彩还原效果。
图12:AMOLED显示原理
来源:公开资料,善金资本
没有背光源的OLED也能做到更薄,符合智能终端轻薄化的趋势。这些特性都使OLED在逐步替代LCD屏。
图13:OLED与LCD性能及组件对比
来源:IHS,善金资本
OLED主要应用领域包括智能手机、电视、可穿戴设备和VR/AR等。
近年来,OLED在中小尺寸(手机、手表)中的渗透率逐渐提升,据IHS,近几年全球智能手机销量约在14亿部左右,OLED渗透率约40%,智能手机仍是OLED面板最主要的应用方向,收入占高端可穿戴装备(手表、手环)主流也是 OLED。
但在大尺寸领域仍以LCD为主,全球2.2亿部TV销量,2018/2019年OLED电视出货量250/350万部,渗透率为1~2%,渗透率较低的原因是成本较高,据Witsview,OLED价格和成本与液晶差距在5-7倍。在OLED制备工艺中,其对屏幕发光均匀性、寿命及性能要求随着尺寸的增加,成本呈指数性增加。
OLED作为新一代显示技术,显示结构简单(少了背光模组、彩色滤光片等结构)、耗材环保,且OLED显示具有柔性可卷曲的特点,更方便运输和安装,突破尺寸的限制,规模化量产后更有可能具备低成本普及的优势。未来随着OLED产能释放,折旧费用的单位成本将随着量产的规模效应而减少,同时技术成熟带动产品良率提升,OLED面板成本有望迎来快速下降。据DSCC报告,2019年三星7.3英寸的可折叠柔性OLED面板的成本接近180美元,到2022年成本有望将降至90美元左右,降幅约为50%。随着0LED的不断发展,国内厂商在0LED方面的持续发力,未来0LFD在除智能手机外的应用领域可能出现较大的增长。
图14:2011-2021E OLED产值规模及增长速度
来源:IHS,中信建投
根据结构和驱动方式的不同,OLED显示屏可划分为无源矩阵OLED(PMOLED)和有源矩阵OLED (AMOLED)两类。PMOLED又被称为被动矩阵有机电激发光二极管,PMOLED和STN-LCD的发光原理类似,而AMOLED也叫主动式有机电激发光二极管,AMOLED也就如同TFT-LCD。PMOLED不适合用于显示动态影像,因为反应速度相对缓慢,但非常节能;AMOLED的特点是反应速度快,可用于大尺寸的电视面板,缺点就是耗电量大。
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,优点是结构简单,可以有效降低制造成本,然而驱动电压高,使PMOLED不适合应用在大尺寸与高分辨率面板上,在显示简单的微型设备方面具有极大发展潜力,PMOLED会出现耗电量大、寿命降低的问题,产品尺寸局限于约5寸以内,与现在的发展趋势有所出入。
AMOLED每个像素都配备由一个电荷存储电容和一个薄膜开关晶体管(TFT),这种驱动技术是使用TFT阵列来控制像素发光,由于存在能够存储电荷的电容,扫描过后像素仍然能够保持原有的亮度,并且很容易将驱动电路阵列与显示屏集成在同一块基板上,实现高度集成的柔性屏幕。优点是驱动电压低,发光元件寿命长。作为未来主流的显示技术,制造工艺复杂,现阶段成本较高。
AMOLED面板的市场需求目前主要以智能手机为主,从2017年iPhone x开始进入快速爆发期,目前AMOLED面板已基本成为各品牌企业高端手机的基本配置。同时受到折叠屏、柔性屏等新型手机形态的涌现,柔性 AMOLED面板市场出现新的快速增长点。此外,随着面板产能和良率的提升,AMOLED面板成本进一步降低,将逐渐向中低端手机市场渗透。在智能穿戴领域,预计到2022年, AMOLED由于对比度高、色彩鲜艳、可制备柔性、曲面等特点,渗透率将迅速提升至40%以上。在电视领域,预计到2022年,全球OLED电视面板的规模将达到750万台,渗透率提升到3%。
(1)WOLED(白光OLED)
LG的OLED 电视其实并不是完全形态的OLED面板。OLED是所有子像素都会自发光,但是在LG的OLED面板中,只有白色是自发光,而其他颜色和普通的LED电视一样,是由彩色滤光片过滤出来的,所以LG的OLED技术又被称为WOLED,离真正的全子像素自发光的距离还很远。但即使如此,LG的OLED面板以及各家的OLED电视在效果上已经远远超过了普通的LED 电视。
由于价格高昂及烧屏等技术缺陷,2019 年,LG OLED 面板的电视,一共销售了300万台,仅占全球电视销量(2.4亿台)的1.25%,其中 LG 自己出售了超过150万台以上,其他厂商的 OLED电视可谓销量寥寥。同时全球最大的几家电视厂商中,三星和TCL都不会采用LG的OLED 面板,海信也只有两款OLED电视。这几家公司都将宝押在更新的技术上,特别是三星和 TCL,未来的主流电视可能会采用QD-OLED面板。
(2)QD-OLED(量子点OLED)
OLED的制作方式分为蒸镀和印刷(喷墨打印)模式,印刷(喷墨打印)模式包括 QD-OLED (量子点OLED)和IJP-OLED(印刷式OLED)。
QD-OLED本质还是OLED技术,不过和LG的WOLED只有白色像素自发光相比,它所有的子像素都可以自发光,效果显然要强于目前LG的OLED。另外,QD-OLED在发光材料上使用了量子点技术,所以它在色彩部分的效果甚至比真正意义上的OLED更强,算是一种增强版的OLED技术,就类似于现在QLED是LED的一种增强技术一样。
目前在量子点技术上支持最多的是电视市占率第一的三星,而 QD-OLED 也是由三星主导。2019年10月宣布其投资量子点技术OLED面板的计划以来,三星已经完成了QD-OLED生产线的无尘化建设,同时也关闭了一些LCD面板生产线。如今,三星显示已经确认将于2021年开始生产具有量子点技术的 OLED 面板,面板的使用方为TCL电视,三星电子暂不采用该类面板。
(3)IJP-OLED(印刷式 OLED)
蒸镀 OLED 技术更成熟,显示效果更优;印刷式最大的优点则是成本较蒸镀式大幅降低,技术研发还不够成熟,还有很长的路要走。主要推动方为TCL科技和京东方。
TCL科技:与JOLED合作开发具备柔性、可卷绕特质的中大尺寸喷墨印刷 OLED。报道称,2021年TCL 8.5 代喷墨印刷 OLED 动工。一般情况下18个月后产线点亮。TCL称,该产线有望成为全球首条量产的8.5代印刷OLED产线。
京东方:2019年12月发布全球首款55英寸8K印刷式OLED屏,对比度为10万:1,低于蒸镀OLED(由LGD公司主推)的100万:1。京东方对此解释称,印刷式OLED本身仍在改进中,技术进步需要一个过程。
1.3 MiniLED
MiniLED 既可用于背光亦可用于直显,不过当前 MiniLED 背光技术相对更成熟。Mini LED背光技术将以成本和效果相平衡的方式,切入传统LED背光的LCD电视与高价高端OLED电视之间的广阔市场,而Mini LED直显将主要占据超高端显示市场和商用市场。
MiniLED 直显显示屏已经开始逐步应用于交通管理指挥中心、安防监控中心等商显领域,市场规模不大。据统计,2019年全球P1.0以下的LED显示屏产品市场需求仅为10-20亿元之间,在整体显示屏规模占比不足5%,价格昂贵是普及速度缓慢的主要原因。
从产品尺寸来看,MiniLED 直接显示屏产品对应着110寸以上的显示市场,而MiniLED的背光产品主要集中在110寸以下的显示领域,应用场景包括电视、手机、电竞、车载LCD背光等。搭载MiniLED背光的TV价格定位理论上应该是在普通的LCD屏幕和OLED屏幕之间,但是从产业早期成本来看,大量的集中研发投入和专用性设备和材料的投入,在有限的产量进行摊销的话,平均成本居高不下。
为推动产业发展,行业龙头三星计划2021年推出MiniLED背光电视,规划出货量300万台,成为量产先锋。预计2021,MiniLED背光电视全球出货量为100~200万台。作为试图搭便车的产业跟随者,京东方预计也将在近期量产MiniLED 背光产品,LG、TCL、康佳和创维预计也将发布 MiniLED 背光产品。
1.4 MircoLED
MicroLED号称终极显示技术,可提供与OLED媲美的完美色彩却没有烧屏的危险,而且与任何其他显示技术相比都具有更高的亮度。与 LCD或OLED相比,MicroLED显示器结构更简单,也更薄。但目前还面临较多技术难题(巨量转移、背板、驱动、芯片、检测及维修等技术的困难性)与极其昂贵的成本。
TrendForce集邦咨询光电研究处分析,现阶段许多厂商所宣称的MicroLED电视或大型显示器多半搭配传统被动式(PM)的驱动方式。未来将朝向更有竞争力的主动式驱动(AM)方案,并使用 TFT玻璃背板制程,达到定址控制像素的目的,电路设计比较简单,所使用的布线空间也比较少,才能够满足 MicroLED 电视的高分辨率规格需求。
包括韩国的三星与 LG,台湾地区的群创、友达,以及中国大陆的天马、华星光电等公司都已经展示过 AM 驱动的相关显示器应用。至于在全彩化的部分,三星则是与台湾地区的錼创合作,采用RGB LED 芯片来实现全彩化的Micro LED 显示器。而面板厂商如友达与群创,则采用了蓝光芯片搭配量子点或是荧光粉的色转化技术。
02
发展历程
1970年代美国企业发明了液晶显示技术但最终“半途而废”,1990年代初日本企业率先实现TFT-LCD的产业化,20世纪90年代末以三星、LG为代表的韩国企业进行大规模的逆周期投资,2000年代初中国台湾企业借助日本企业的技术转让大规模投资LCD行业,2008年金融危机后中国大陆企业为解决“缺芯少屏”局面对LCD产业进行大规模的逆周期投资,最终实现追赶并全面反超,正是这数次大规模的、集中的、逆周期的投资导致LCD行业在历史上有较强的周期性。
液晶周期,即一批先驱企业开拓了液晶显示产品的应用,创造出液晶显示的市场需求。当产品被市场接受后,一时供不应求,价格上涨,从而吸引新投资、新玩家进入;产能过大又导致了生产过剩、价格下降,造成产业衰退。但价格下降同时也导致了需求扩大——成本下降吸引更多需要显示器的工业品开始采用“便宜了”的液晶面板,液晶应用范围扩大。于是再次出现产能不足,引发新一轮投资和企业进入。
图15:1993-2003年间的液晶周期
来源:《光变:一个企业及其工业史》,善金资本
2.1 美国
在液晶被发现的半个多世纪后,1961年美国无线电公司(Radio Corporation of America, RCA)在实验室中发现了液晶材料的电光特性并可用于制造显示设备,经过大量的研究,1968年RCA公司利用液晶的“动态散射”效应制成世界上第一个液晶平板电视模型DSM-LCD,虽然只能显示静态的单色图像,但开创了液晶显示的时代。
由于液晶平板电视的开发需要漫长的研发迭代周期,短期几乎看不到产业化的可能性,RCA公司选择放弃液晶显示领域的投入,转而实施多元化战略,并进入计算机领域向IBM挑战。
在1968年RCA公司提出的动态散射型液晶显示器(DSM-LCD)后,美国企业相继提出扭曲相列型液晶显示器(TN-LCD)和尚不成熟的薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD),但由于项目投入大、风险高等种种原因,涉及过液晶显示技术的美国企业 RCA、罗克韦尔、西屋电气、摩托罗拉、AT&T、通用电气、施乐和惠普都先后放弃了平板显示技术的开发,而TFT-LCD 技术最终也没有在美国实现产业化。
2.2 日本
在美国进行早期液晶显示技术的研究时,尤其是 RCA 公司发布世界上首台液晶显示器后, 日本企业就对液晶显示技术产生了浓厚的兴趣并进行跟踪研究。【早在1968年美国RCA实验室公布LCD成果时,正在美国IBM实验室工作的日本物理学家江崎玲於奈(1973年获诺贝尔物理学奖),就将这一技术介绍给了日本重点大学和大公司,引起日本产业界的关注。当时的日本正处于二战后经济崛起的黄金年代,对新技术有着异常的敏感性。小林骏介等日本学者获得信息后,在1969年就到美国学习,回到日本后开始液晶基础研究,由此被称为“日本液晶之父”】
1968-1997年,以精工、夏普为代表的日本企业投入大量资金,率先进行LCD显示的大规模工业化生产,推动TFT-LCD技术快速成熟,日本也成为LCD面板产业的先行者并垄断关键核心技术和标准。
1990年代初日本NEC、IBM和东芝的合资企业 DTI、夏普相继开动了各自的第一条大尺寸彩色TFT-LCD的量产线(1990 年代初10英寸左右的显示屏称为“大尺寸”)。
由于设备方面的原因,1992年量产初期良率低于10%;在克服重重困难后,1996年这批企业的良率上升至80%以上。1991-1996年,全球至少有25条TFT-LCD生产线建成,其中21条在日本。伴随着TFT-LCD工业在日本的建立,日本也发展出一大批平板显示的上下游企业,如旭硝子和电气硝子生产玻璃基板,尼康和佳能的扫描式***和步进式***,NEC-安内华制造干刻机设备,日东电工做彩膜和偏光片,大日本印刷株式会社(DNP)和日本凸版印刷株式会社(TOPPAN)提供先进的印刷设备等。
虽然日本企业率先实现了TFT-LCD的大批量生产,但产业链得以形成、量产得以实现是多个国家企业共同努力的结果。虽然美国企业对TFT-LCD的研发“半途而废”,但以康宁公司(供应玻璃基板)、应用材料公司(供应化学气相沉积CVD设备)、苹果公司和IBM公司(生产使用液晶显示屏的笔记本电脑)等为代表的美国企业,迅速进入并参与以日本为聚集地的TFT-LCD产业链,与日本的夏普、东芝等面板制造企业合作,成为推动TFT-LCD工业孕育和崛起的重要力量。
2.3 韩国
在液晶产业的第一个衰退期(1993-1994年),以三星、LG、现代为代表的韩国企业雇佣过剩的日本工程师,获得液晶显示相关的技术能力;在液晶产业的第二个衰退期 (1995-1996年),韩国企业开始进行大规模的逆周期投资,正式进入TFT-LCD行业。在1997年亚洲金融危机后,韩国企业继续坚持逆周期投资的战略,进一步加大在LCD领域的投资,率先建设新世代的生产线。在忍受了多年的亏损后,三星、LG 脱颖而出,20世纪末在市场份额、技术水平等方面实现了对于日本企业的反超。
2001年三星、LG率先建设第5代生产线,推动TFT-LCD 应用于电视领域,成为韩国在TFT-LCD领域超越日本的分水岭。日本是TFT-LCD面板应用于笔记本电脑的先行者,但由于当时日本企业不相信5代线拥有足够大的市场,而且认为5代线已经达到液晶工业的物理极限,进而忽视了在5代线及更高世代线的研发。三星、LG 率先建成5代线,推动TFT-LCD应用于大尺寸笔记本电脑、桌面电脑及大尺寸电视领域,之后三星、LG 继续加码7代、7.5代、8代线等高世代线的建设,取得了较大的竞争优势。
2.4 中国台湾
1997年亚洲金融危机导致液晶产业陷入第三个衰退期(1997-1998年),面对亚洲金融危 机、液晶衰退周期以及大规模逆周期投资的韩国竞争者,日本企业开始将TFT-LCD的制造技术转让给台湾企业,一方面可以获得可观的技术转让费,另一方面可以避免巨额投资的亏损风险。1998年中华映管、达基、奇美、联友光电、瀚宇彩晶等台湾企业相继获得日本企业的技术许可并开始建设TFT-LCD产线;在液晶产业的第四个衰退期(2000-2001年),广辉、群创、统宝等新一批台湾企业进入液晶显示行业。
台湾面板产业多5代线和6代线,大部分台湾企业无力向更高世代线扩张。2008年全球金融危机暴露了台湾TFT-LCD工业的“脆弱”,台湾面板产业缺少本地计算机、电视机等下游产业的支撑,在全球金融危机、液晶面板需求不振的背景下,索尼、三星、LG 等日韩企业在 2008 年8月取消了此前向台湾面板的订单,台湾面板企业的生存空间受到严重挤压。2010年以后,随着中国大陆面板厂商的崛起,台湾面板产业开始停滞不前。
2.5 中国大陆
中国大陆TFT-LCD产业的发展历经四个阶段。
2.5.1 起步阶段:2003-2008
2003-2008年,中国大陆TFT-LCD产业处于技术引进、技术积累的起步阶段。随着平板显示器逐步替代传统的彩色显像管CRT显示,20世纪以来中国花费20年时间建成的CRT显示产业被颠覆,中国彩电产业又回到“缺芯少屏”的局面。2002年上海广电集团和日本NEC合资设立上广电NEC,建设中国大陆第一条TFT-LCD生产线(第5代),于2004年10月投产;2003年京东方收购韩国现代的液晶显示器业务(HYDIS公司),在国内自主建设第5代TFT-LCD生产线,于2005年2月投产;随后龙腾光电、深超光电的第5代TFT-LCD 生产线分别于2006年6月、2008年10月投产,中国拥有4条第5代TFT-LCD生产线。
2.5.2 追赶阶段:2009-2017
2009-2017年,中国大陆TFT-LCD产业向高世代扩张,处于技术追赶阶段。2009年国务院通过《电子信息产业调整和振兴规划》,将TFT-LCD列入重点任务和重大工程,突破产业瓶颈,完善产业体系。当时政府仍寄希望于与外资或台湾企业合作,但当时掌握了高世代面板生产技术的三星、LG、夏普、奇美、友达都不愿意向中国大陆转让技术或到中国大陆建厂。在此背景下,2009年京东方宣布开始向高世代线扩张,4月在合肥开工建设6代线,8月在北京开工建设8.5代线。在京东方宣布向高世代线扩张后,三星、LG、夏普等厂商的“心态”改变,开始计划到中国大陆设高世代面板厂。
2009-2017年间,京东方的8.5代线(位于北京,2011年投产)、华星光电的8.5代线(位于深圳,2011年投产)、三星的8.5代线(位于苏州,2013年投产)、京东方的8.5代线(位于合肥,2014年投产)、LGD的8.5代线(位于广州,2014年投产)、京东方的8.5代线(位于重庆,2015年投产)、中电熊猫的8.5代线(技术来源于夏普,2015年投产)等高世代线相继投产,中国 TFT-LCD 产业完成对于韩国、日本的追赶。
2.5.3 反超阶段:2018—至今
2018-至今,中国大陆TFT-LCD产业实现全面反超、做大做强。
京东方位于合肥的10.5代TFT-LCD生产线于2015年12月2日动工,于2017年12月20 日提前实现投产,这是全球首条10.5代TFT-LCD生产线,标志着中国TFT-LCD产业已走在世界前列;2017年8月京东方宣布在武汉建设第二条10.5代TFT-LCD生产线,2019年11月正式投产。
除京东方外,华星光电第一条10.5代TFT-LCD生产线于2018年11月投产,同时第二条 10.5代 TFT-LCD 生产线开工建设;CEC、鸿海、惠科的10.5代线处于建设/规划中。
京东方、华星光电的G10.5/G11高世代线集中投产,不仅使其在65英寸、75英寸等大尺寸电视面板领域更具规模效应,同时也推高了进入行业的资金、技术壁垒,强化其行业竞争力。根据DSCC数据,中国大陆的LCD产能占比由4Q18的42%提升至1Q20的52%,经过十年的发展,以京东方、华星光电为代表的中国大陆LCD厂商已实现全球领先。
03
工艺制程
典型的TFT-LCD面板主要有三段制程。
3.1 前段 Array
TFT玻璃面板为液晶的载体,上面整齐排列着数百万个TFT和控制液晶区域。液晶分子的运动和排列需要电子驱动,ITO(氧化铟锡,透明导电层)薄膜起到导电的作用。液晶分子排列的不同以及快速的运动变化才能保证每个像素精准显示相应的颜色,并且图像的变化精确快速,这就要求对液晶分子控制的精密。
因此,ITO薄膜需要做特殊处理,在TFT玻璃上沉积ITO 薄膜、涂光刻胶、曝光、显影、蚀刻,最终是为了在TFT玻璃上形成前期设计好的ITO电极图形,以便在玻璃上控制液晶分子的运动。
前段Array制程设备基本为美日韩企业垄断,主要供应商为ULVAC(爱发科/日本真空)、东京电子、AKT(AMAT子公司)等半导体设备供应商。ULVAC平板显示器制造设备包括溅射镀膜设备、蒸镀设备、CVD设备、蚀刻设备和离子掺杂机,可用于LCD和OLED的TFT面板制造以及OLED有机发光层沉积。ULVAC 2019年营业总收入20.49亿美元,同比下降11.45%,在LCD平板电视制造设备市场份额占全球第一,溅射镀膜设备在全球市场份额超 80%。目前国内相关设备技术较为落后,无法进入目前的面板生产线。
3.2 中段 Cell
中段 Cell 制程分为 TFT 和 CF(彩色滤光片)两部分。
前段Array制程的TFT玻璃用离子水洗净,使用聚酰胺(Polymide)为主要配向膜材料在配向膜为溶液状态时涂在 TFT 玻璃基板上表面,同时对配向层做固化处理、摩擦,以使液晶分子能够沿着配向层的摩擦方向排列,保证液晶分子排列的一致性,配向摩擦后将 TFT 玻璃基板清洗,进行密封胶涂布,使TFT玻璃基板能与彩色滤光片粘合固定,同时防止液晶外流。
彩色滤光片的Cell制程也需要配向膜印刷,在滤光片表面的配向膜上进行配向,在彩色滤光片表面喷洒垫料,使 TFT 玻璃基板与彩色滤光片之间有一定的间隔距离。随后,在 TFT 玻璃基板上已经涂好的密封胶框内注入液晶,在彩色滤光片的玻璃的粘合方向上的边框涂上导电胶,以保证外部电子能够流通进入液晶层,根据 TFT 玻璃基板、彩色滤光片上的粘合标记,将两块玻璃粘合,通过高温将粘合材料固化,使上下玻璃贴合稳定。最后,在每块液晶基板的两面都贴上偏光片,其中朝外方向贴的是水平偏光片,朝内方向贴的是垂直偏光片。
3.3 后段 Module Assembly
后段Module Assembly(模组组装)是液晶基板的驱动IC压合与印刷电路板的整合,将从主控电路接收到的显示信号传输到驱动 IC,驱动液晶分子转动显示图像,最后将背光部分与液晶基板整合。
液晶不会自主发光,因此采用液晶作为显示介质的显示设备需要搭配背光系统。背光系统包括背光板、背光源(CCFL或LED)、扩散板(用于将光线分布均匀)、扩散片等等。发光源最早使用的是 CCFL 冷阴极背光灯管,目前已经开始向 LED 背光转变,而二者均不具备面光源的特性,因此需要导光板、扩散片之类的组件,使线状或点状光源的光均匀到整个面,目的是为了让液晶面板整个面上不同点的发光强度相同,但实际要做到理想状态非常困难,只能是尽量减少亮度的不均匀性,这对背光系统的设计与做工有很大的考验。随着 LED 快速发展,LED作为背光源成本大幅下降,采用侧置而非布置于背板上的方式可以减少 LED 晶粒采用的数量。
04
主要原材料
LCD 上游的主要原材料为玻璃基板、彩色滤光片、偏光片、液晶材料、驱动IC和背光模组等。中游含显示屏制造、显示模块组装两个环节,显示屏制造即将玻璃基板、彩色滤光片、偏光片、液晶材料等原材料制造成为 LCD 面板;显示模块组装即将LCD面板、驱动IC、背光模组等零部件组装为液晶模组(LCM);中游制造是整个产业链的核心,属于技术密集型、资本密集型产业。下游主要应用于各类电子终端产品,包括液晶电视、液晶显示器、笔记本电脑、平板电脑、手机等。
图16:LCD行业产业链概览
来源:前瞻产业研究院,善金资本
根据WitsView数据,截至2Q19,TFT-LCD 面板(以55英寸全高清电视面板为例)的成 本70.30%来源于原材料,在原材料中彩色滤光片成本占比 25.14%、偏光片成本占比 24.65%、玻璃基板成本占比14.72%、液晶材料成本占比8.04%、化工材料成本占比7.62%、驱动 IC成本占比 5.22%、其他原材料成本占比 14.62%。除原材料外,运营费用、人力成本、折旧成本在TFT-LCD面板(以55英寸全高清电视面板为例)中的占比分别为22.16%、 4.94%、2.59%。2Q19 折旧成本在 TFT-LCD 面板中的占比较低,主要系2016 年以来京东方等面板大厂部分高世代产线的折旧计提结束,折旧在 LCD 面板成本中的占比下降。
图17:2Q19 LCD 面板成本拆分(55 英寸全高清电视面板)
来源:WitsView,善金资本
4.1 玻璃基板
玻璃基板是液晶显示面板的关键基础原材料之一,由铝硅酸盐和其他成分构成。产业化的 显示用玻璃按碱含量通常可以分成碱玻璃、低碱玻璃、无碱玻璃。
由于玻璃中的碱金属离子会影响薄膜晶体管栅压的稳定性,所以TFT-LCD面板必须使用无碱玻璃基板,不能含有氧化纳、氧化钾等成分;有碱玻璃基板则主要应用于TN-LCD、STN-LCD面板。由于氧化纳和氧化钾可以降低玻璃的融化温度,所以无碱玻璃基板的制造需要更高的炉温,导致其生产技术难度高于有碱玻璃基板。
玻璃基板的制造壁垒较高,主要体现在:(1)工艺壁垒。玻璃基板的主流生产工艺主要分为浮法和溢流熔融法,浮法工艺主要应用于 TN/STN 玻璃基板,目前只有旭硝子公司成功使用浮法制造TFT玻璃基板;TFT玻璃基板的主流制造工艺是溢流熔融法,其工艺壁垒高于浮法,需要准确调整温度、流速等多个参数。(2)配方壁垒。配方是玻璃基板制造的核心,溢流熔融法需要正确的玻璃液配方才能稳定成型,玻璃液配方也影响着玻璃基板的光学、化学特性及玻璃基板成品的良率。(3)装备壁垒。以溢流熔融法为例,生产设备基本都是由玻璃厂商自主研发生产的,新进入者需要自主设计和制作生产设备。
表18:显示器件用玻璃的主要特点
来源:《薄膜晶体管液晶显示器显示原理与设计》,善金资本
由于玻璃基板产业具有较高的进入壁垒,目前行业被美国的康宁、日本的旭硝子和电气硝子等厂商垄断,国内厂商仍处于追赶阶段。根据赛瑞研究数据,在2018年全球玻璃基板市场中,美国康宁、日本旭硝子、日本电气硝子的市占率分别为 50.6%、21.3%、15.9%,市场集中度(CR3)达到 87.8%;国内厂商东旭光电市占率为 5.8%,位列第四。
图19:2018年全球玻璃基板行业竞争格局(按产能面积)
来源:赛瑞研究,善金资本
目前国内主要的玻璃基板厂商有东旭光电、彩虹股份、凯盛科技,以G4.5-G6代线为主,G8.5及以上高世代玻璃基板只能与康宁、电气硝子合作参与后段加工生产。随着液晶面板产业逐步向中国大陆聚集,玻璃基板尤其是高世代玻璃基板产业亟需提升国产自给率。
图20:玻璃基板主要企业
来源:赛瑞研究,善金资本
东旭光电成立于1992年,是中国本土最大、世界排名第四的液晶玻璃基板生产商。公司从光电显示产业起步,逐渐发展成为集液晶玻璃基板、盖板玻璃、彩色滤光片、蓝宝石玻璃等光电显示材料和高端装备制造、新能源汽车制造、石墨烯产业化应用业务于一体的智能制造综合服务商。公司目前拥有20余条液晶玻璃基板产线(含在建及拟建项目),全面覆盖 G5、G6 和 G8.5 代TFT-LCD液晶玻璃基板产品。2019年受中美贸易摩擦升级及国家去杠杆举措所形成的叠加效应影响,公司融资能力受限,4Q19 受累于公司产业过度扩张及未能科学有效的管理资金等因素影响,公司中票违约,陷入债务困境。2019年公司实现营收 175.29 亿元,同比下降 37.9%;归母净利润亏损18.42亿元,同比下降190.01%。2020年前三季度,公司实现营收45.83亿元,同比下降63.53%;归母净利润亏损12.14亿元,同比下降207.01%。
图21:东旭光电营收、归母净利润及盈利能力情况
来源:Wind,善金资本
4.2 偏光片
偏光片是将自然光转变为偏振光的光学膜材,可控制特定光束的偏振方向。由于液晶显示 器是通过液晶材料对偏振光的可控调节来实现光的透过,因此偏光片是液晶显示中必不可少的光学元件。
用于液晶显示的偏光片通常是利用碘分子或具有二相色散性染料来吸收某一偏振态光线,并透过另一偏振态光线而获得偏振光。偏光片的主要性能指标包括偏振度、透过率、可靠性、有效厚度等,不同LCD 技术类型对偏光片的要求不同,其中TFT-LCD对偏光片的要求最高,要求偏振度≥99.5%、单体透过率≥43%。
新冠疫情影响下全球偏光片供应短缺问题凸显,目前全球偏光片产能主要集中于日韩企业。根据 Omdia,新冠疫情蔓延导致新的偏光片生产线规划推迟,Omdia 预计2020年偏光片需求量将同比增长1.9%至5.46亿平米,预计 2020 年偏光片供应量将同比下降2.6%至7.01亿平米,预计 2020年供需比 Glut值(Glut 值=有效供给面积/需求面积-1,Glut 值低于5%时被视为供应短缺)为1%,偏光片供应短缺问题凸显。
图22:偏光片的供给和需求预测
来源:Omdia,善金资本
根据华经产业研究院关于2019 年全球偏光片产能分布的统计,2019 年日东电工产能占比 24%,位列第一位;LG 化学、住友化学、三星 SDI 产能占比分别为 23%、19%、11%,位列第二至四位;中国台湾企业诚美材料产能占比 6%、中国大陆企业三利谱产能占比 4%,位列第五、六位。
图23:2019 年全球偏光片行业产能分布
来源:华经产业研究院,善金资本
三利谱成立于2007年,主要从事偏光片产品的研发、生产和销售,主要产品包括TFT系列和黑白系列偏光片两类。公司是我国国内少数具备TFT-LCD用偏光片生产能力的企业之一,主要为手机、电脑、液晶电视等消费类电子产品液晶显示屏,汽车电子、医疗器械、仪器仪表等工控类电子产品液晶显示屏,以及3D眼镜、防眩光太阳镜等提供偏光片产品及周边产品技术解决方案。2019年公司实现营收14.51亿元,同比增长64.3%;归母净利润0.51亿元,同比增长85.04%。2020年前三季公司实现营收13.15亿元,同比增长26.26%;归母净利润0.52亿元,同比增长121.36%。
图24:三利谱营收、归母净利润及盈利能力情况
来源:Wind,善金资本
2020年6月9日,杉杉股份发布重大资产购买预案,拟以7.7亿美元的价格收购LG化学旗下在中国大陆、中国台湾和韩国的 LCD 偏光片业务及相关资产的70%股权。根据《科创板日报》8 月 18 日报道,经过韩国政府相关部门决议,LG 化学偏光片生产技术不涉及国家安全和产业安全,不涉及不可出售的技术,意味着此次收购无政府技术管控的限制。华经产业研究院数据显示2019年LG化学偏光片全球产能占比 23%,位列全球第二。在韩系厂商加速退出 LCD 行业的背景下,大陆厂商有望借此机补全 LCD 上游产业的短板,进一步完善 LCD 产业供应链。
4.3 彩色滤光片
液晶显示屏的背光源发出白光,要想获得彩色显示,关键材料是彩色滤光片(CF)。
彩色滤光片由玻璃基板、黑色矩阵、彩色层、保护层及 ITO导电膜组成。彩色滤光片的 RGB 三基色按一定图案排列,并与 TFT 基板的 TFT 子像素一一对应。背光源发出的白光经过滤光后变成相应的红绿蓝三色光。TFT 阵列可以调节加在各个子像素的电压值,电压值大小决定各色光的透射强度,不同强度的三色光混合在一起实现多重的彩色显示。彩色滤光片可以精确选择欲通过的小范围波段光波,而反射掉其它不希望通过的波段,使通过的白光过滤为红、蓝、率三种基本色素点阵来实现彩色显示。
目前彩色LCD 面板包括 CSTN-LCD 和 TFT-LCD 两种类型,而两者的 CF 生产工艺流程基本相同,习惯将二者统称为彩色滤光片,只是在基板玻璃、ITO 膜电阻、套盒精度等方面存在差异。彩色滤光片是液晶面板非常重要的零组件,其技术发展与 LCD 技术发展息息相关。
屏幕越大,彩色滤光片在整体面板中所占成本越高。因此,在屏幕大尺寸化的今天,各厂家都想尽办法降低彩色滤光片的成本。中国彩色滤光片的主要进口来源为日本的凸版印刷、大日本油墨、东丽,这三家企业占据全球彩色滤光片76%的市场份额。
日本是全球CF的大供应商,生产CF的许多关键技术、重要生产设备以及光刻胶等关键原材料掌握在少数日本厂商手中。自2003年,韩国、中国台湾和中国内地抓住LCD行业发展的机遇,推动本地CF产业快速发展。中国台湾2019年平均每月生产彩色滤光片约5418.03万片。
彩色滤光片产业有两种模式,一种是面板厂家自制,面板厂购买凸版印刷或者大日本印刷的技术,然后自己建立彩色滤光片生产基地;另一种是采购其他滤光片厂家的产品。由于 TFT-LCD 生产线的玻璃基板尺寸越来越大,相应的滤光片的运输难度也越来越高,所以大部分面板厂家倾向于自制滤光片。从世代角度来看,5 代以下的滤光片多从滤光片厂家直接购买;而从5代开始,更多面板企业采取内部供应的方式。彩色滤光片是一种定制程度很高的部件,其玻璃基板的尺寸必须和客户基板的尺寸相配合,且5代以上的基板既大又薄,运输风险很大,所以5代以上彩色滤光片于 TFT-LCD 面板厂房内自制的趋势越来越明显。除了运输难度和定制程度以外,面板厂自制还有工艺技术方面的考虑:彩色滤光片的工艺与面板Array制程中的光刻比较相似,易于实现技术迁移。
尽管企业投资自制的趋势明显,但目前京东方、天马这些面板企业,滤光片的进口比例仍在 70%以上。据CNCET统计,2017年,全球彩色滤光片产能达到3.0亿平方米。2017 年中国彩色滤光片产能达到 950 万片/年,消费量为 1800 万片,其中超过三分之二需要进口。这是由于不论是自制模式还是采购模式,当前我国高世代滤光片的产线都非常匮乏,供应量满足市场需求仍需时日。
4.4 液晶材料
液晶(Liquid Crystal)是一种介于各向同性的液体和固态晶体之间的特殊物质,在一定温度范围内,既具有各向异性晶体所具有的双折射性,也具有液体的流动性、黏性和弹性等机械性质。
混合液晶材料是液晶面板上下玻璃板之间的半透明介电材料,功能相当于光闸开关,产生光线ON-OFF变化。由于不同的显示方式对液晶材料性能的要求有较大差别,任何液晶单体只具有一方面或几方面的优良性能,不能直接用于显示,因此混合液晶材料是由多种具有优良性能的液晶单体及少量添加剂调配制成。
混合液晶材料主要分为TN型、STN型、TFT型三大类。作为液晶面板的核心材料,液晶材料一方面随着液晶显示模式的发展而变化,另一方面又推动了液晶显示模式的发展,从低端 TN 型液晶材料发展到STN型液晶材料,进而发展到目前高端的TFT型液晶材料。相比于TN-LCD 显示技术、STN-LCD 显示技术,TFT-LCD 显示技术对混合液晶材料的粘度、响应速度提出了更高的要求。TFT型混合液晶材料主要包括TN-LC、VA-LC、IPS-LC等几种模式,中小尺寸显示面板(平板电脑、手机等)以 IPS/TN 为主,大尺寸显示面板(TV等)以 IPS/VA 类为主。
图25:TFT-LCD 显示技术对混合液晶材料有更高要求
来源:新材料在线,善金资本
德国MERCK、日本JNC和日本DIC是国际三大TFT混合液晶厂商,发展历史悠久并在市场占有率方面形成优势。德国MERCK成立于1668年,于1904年首次进军液晶业务领域;日本DIC成立于1908年,于1973年进入液晶业务市场。
根据八亿时空招股书,2018年全球混合液晶需求量为757吨,其中德国MERCK市场份额约为55%,处于绝对领先地位,日本JNC、DIC 市场份额分别为20%、8%,位列二、三位,全球混合液晶市场集中度(CR3)超过80%。根据新材料在线,我国液晶材料产业起步较晚,在TFT混 合液晶领域与海外企业有较大差距,目前国内具有混晶生产能力的企业只有诚志永华、飞凯材料(和成显示)、八亿时空等少数企业。
4.5 光学膜
光学膜(增亮膜、扩散膜及反射膜)是LCD背光模组的核心元件,在背光模组成本中占比最高。背光模组通常由背光源(CCFL或LED)、反射膜片、导光板、扩散膜片、增亮膜片及外框等组件组成,基本原理是将背光源提供的“点光源”或“线光源”,透过层层光学膜提高发光效率,并转化成高亮度且均匀的面光源。
背光模组的光学膜片架构通常由“1张反射膜+1张下扩散膜+2张增亮膜+1张上扩散膜”组成。其中反射膜一般置于背光模组的底部,主要用于将射出导光板底部的光线反射回导光板内,使其能够集中从正面投射,减少光线流失,增加背光模组的光源效率;扩散膜呈毛面半透明状,具有光扩散功能,是一种能促使光照亮度均匀化的膜材;增亮膜是一种新型高性能光学薄膜,用于提高液晶显示器的整体亮度,从而达到节能作用。根据激智科技年报,美国3M以及日本、韩国和中国台湾企业占据了光学膜行业大部分市场份额。
05
市场格局
2020年以来,面板市场供需格局有所改善,面板价格涨幅较大。2020年12月,32寸面板价格为 65美元,已回升至2018年年初的价格。
图26:2020年以来面板价格大幅上涨(美元/片)
来源:Wind,善金资本
5.1 需求端
从出货面积来看,面板的主要应用领域是电视。根据Witsview数据,2018年,全球大尺寸面板出货面积1.99亿平米,其中电视面板1.59亿平米,占比80%,其余分别为笔电0.11亿平米,显示器0.23亿平米,平板0.05亿平米。
从电视的出货量来看,2020年电视的需求保持了较强韧性。据TrendForce统计,2020上半年电视出货量为2亿1411万台,同比下调1.7%。第三季度全球电视出货量达到6205万台,同比增长12.9%,环比增长38.8%,创历史新高。
根据 WitsView 数据,2019年全球 TFT- LCD TV面板出货量为2.859亿片,1H20全球液晶电视面板的出货数量为1.29亿片,同比下降 8.35%;在大尺寸化趋势的拉动下,1H20全球液晶电视面板的出货面积为8040.8万平万米,同比下降0.5%,降幅小于出货数量。2020年1-9月TV面板累计出货量同比下降6%,降幅较上半年收窄2.35pct。预计在大尺寸趋势的拉动下,2020 年全球液晶电视面板的出货面积仍可能维持正数增长(预计0~3%)。
图27:全球液晶电视面板出货面积及同比增速
来源:WitsView,善金资本
目前,电视面板出现大尺寸化趋势。其平均尺寸增大逻辑为:高世代线量产供给过剩价格下降大尺寸电视性价比提升,销量增长平均尺寸增大消耗更多产能供给缓解。2019年TV平均尺寸为46.7寸。4K电视一般为55~65寸,8K电视一般为70~75寸。在未来5年内不会触及尺寸天花板。
图28:全球电视面板平均尺寸走势预测
来源:WitsView,善金资本
2020年1-9月,平板电脑面板/监视器面板/笔记本面板累计出货同比 +50%/+13%/+15%。主要源于在线教育/居家办公需求,以及厂商为下半年节日促销备货等拉动需求。
根据IDC数据,2019年全球智能手机出货量为13.71亿部;IDC预计2020-2022年全球智能手机出货量同比增速为-11.9%/10%/5%,对应出货量分别12.08亿部、13.29亿部、13.95亿部。在手机平均尺寸仅有微增长的情况下,2020年手机面板需求预计将下降10%左右。
1Q20全球LCD 面板出货量各下游占比分别为手机 57.29%、电视 15.15%、平板电脑 10.69%、笔记本电脑 9.41%、显示器 7.46%;1Q20全球LCD 面板出货面积各下游占比分别为电视 78.16%、显示器 10.48%、笔记本电脑 4.77%、智能手机 4.46%、平板电脑 2.13%。疫情下,今年面板需求保持韧性,IT 产品大幅增长,手机有所下滑,整体估算,2020 年全球 LCD 面板需求可能保持微幅增长,在 1~3%左右。
展望未来的市场需求,2021年举行的日本奥运会、欧洲杯及2022 年举行的北京冬奥会将推动更多8K/4K 电视上市,能一定程度上拉动面板需求。
整体来看,未来三年,Witsview预计全球LCD需求面积整体保持低个位数(每年小于5%)增长。由于电视占LCD需求总面积近八成,LCD 需求增长主要依赖于大屏化趋势(电视平均尺寸的增加),中长期来看,关注新下游需求的开发对面板需求的拉动。
5.2 供给端
2020年4月三星显示宣布将于2020年底关停在韩国和中国的所有 LCD 面板产线,彻底退出LCD产业,全面转向QD-OLED和OLED显示面板。除三星外,2020年1月LG Display宣布将于2020年底关停韩国LCD TV面板的生产线,仅保留位于中国广州的8.5代线。
近期,LG、三星部分产能决定延后退出,市场判断主要原因在于其在当前供应紧张情况下,LG为其自家下游TV品牌保障面板供应。LG在韩国现有TV LCD产能规模占全球总量3%或更低,延迟退出对行业供需影响较为有限。韩厂退出 LCD 市场虽有反复和迟滞,但在中国大陆企业高世代 LCD 产能释放的背景下,逐步退出 LCD 市场已成定局。
在韩厂产能大幅退出的影响下,虽然今明年有京东方、TCL 华星、鸿海夏普多条10.5代线以及惠科多条8.6代线新产能陆续释放,但行业供给增幅十分有限,市场整体仍然供给偏紧。
图29:2020-2021年关停与将投产的主要产能
来源:招商银行研究院
DSCC预测未来3年全球LCD行业产能将基本保持平稳。根据DSCC数据,2019年全球LCD 的产能为3.11亿平米,DSCC预计2020-2022年全球LCD的产能分别为3.16亿平米、3.06亿平米、3.16亿平米。
图30:预计2020-2022年全球LCD产能将保持平稳
来源:DSCC,善金资本
从产能格局来说,中国大陆的LCD产能占比从2018Q4的42%提升至2020Q1的52%,DSCC 预计2022Q4中国大陆的LCD产能占比将进一步提升至70%。企业层面,中国大陆京东方、TCL华星G10.5/G11产能逐步释放,逐步掌握LCD主导权,三星显示(SDC)、LGD、日本JDI产能持续下降。
图31:预计2020-2022年全球LCD产能将保持平稳
来源:WitsView,善金资本
而从大尺寸产能来看,全球10.5/11代TFT-LCD 生产线主要集中在中国大陆。目前全球G10及以上产线共6条,分别是京东方合肥10.5代线(B9)、京东方武汉10.5代线(B17)、华星光电深圳11代线(T6)、华星光电深圳11代线(T7)、富士康广州10.5代线、夏普Sakai 10代线,10.5/11 代线全部位于中国大陆。对于 G7 及以上产线,京东方(BOE)拥有4 条8.5代线和2条10.5代线,其中武汉10.5代线(B17)于 2019 年 12 月投产,现处于产能爬坡过程中。华星光电(CSOT)拥有2条 8.5 代线和2条10.5/11代线,其中深圳11代线(T7)预计将于 3Q20 投产。
随着韩厂退出LCD产能以及2021年全球经济回暖,Omdia预测2021年行业供给相对紧张,行业供需比Glut值(Glut值=有效供给面积/需求面积-1,Glut值低于5%时被视为供应短缺)在2021年 Q2~Q3 达到约5%,预计到2023 Q1恢复到约15%,达到供需平衡。
图32:预计2020-2022年全球LCD产能将保持平稳
来源:WitsView,善金资本
06
周期特征
2010 年京东方董事长王东升提出“液晶显示行业生存定律”,业内称为“王氏定律”,具 体指:每三年,液晶显示面板价格会下降50%,企业若要生存下去,产品性能和有效技术保有量必须提升一倍以上。
因此历史上的“液晶周期”主要由技术创新周期和资本投资周期共同作用而成,一方面,行业先驱企业通过技术创新,开拓出新的显示应用,创造出新的市场需求;另一方面,需求带动企业投资扩产,进而导致行业产能过剩、价格下降,价格下降又导致市场需求扩大并引发新一轮投资扩产。
图33:历史上的“液晶周期”
来源:公开资料,善金资本
6.1 2006-2011:兴于液晶电视普及,衰于全球金融危机
2006-2007年液晶电视的普及加速,液晶面板行业保持景气,一方面是主流电视尺寸扩大到 30 英寸以上,CRT 电视显得十分“笨重”,LCD 电视逐步完成了对于CRT电视的替代;另一方面是三星、LG、夏普等厂商积极寻求向6代线以上扩张,玻璃基板可以合理经济地切割30寸以上显示屏,LCD 形成成本优势。
2008年爆发的全球金融危机导致需求骤降,也终结了2006-2008年液晶面板的景气行情, 日本、韩国、中国台湾的 LCD 厂商均面临着产能过剩的问题,部分厂商甚至出现亏损。
同时,为解决液晶面板受制于人的困境,以京东方、华星光电为代表的中国大陆企业进行大规模逆周期投资,相继宣布向8.5代线扩张,在国内掀起“液晶热”。2009-2011年,京东方、华星光电的8.5代线陆续投产,叠加2008 年金融危机及2011年欧债危机的影响,液晶面板行业出现供需失衡,陷入长达三年的液晶周期衰退阶段。
6.2 2012-2017:兴于中小尺寸终端兴起,衰于高世代线产能过剩
2012-2014年,智能手机、平板电脑等中小尺寸终端兴起,LCD 行业再次景气上行。同时京东方、华星光电等中国大陆厂商坚决走自主建线道路,坚决向高世代线扩张,凭借高世代线带来的成本优势,迅速实现崛起。但是随着2015年4月华星光电深圳8.5代线(T2)、2015年5月京东方重庆8.5代线(B8)、2015年8月中电熊猫南京8.5代线(C2)等高世代线的陆续投产,合计新增8.5代面板产能 28 万片/月(按设计产能),液晶面板行业也在2015年再次出现供需失衡并进入衰退阶段。
图34:2015年全球新增8.5代线产能
来源:IHS,善金资本
面对2015年液晶面板行业供需失衡的局面,三星、LG 两大韩系厂商选择主动收缩产能, 一方面是中国大陆厂商为解决“缺芯少屏”进行大规模产能扩张的决心强烈,另一方面是 OLED 作为新一代显示技术成为三星、LG 的重要发力点。
三星的L5产线2015年11月退出,L6产线 2016-2017年陆续退出,L7-1产线 2016年12月退出;LG 的P2-P4 产线、 P6产线也先后于 2016-2018 年退出或转为生产OLED。根据IHS 数据,2016年全球LCD产线共退出11条,退出的季均 LCD 产能面积为361.5万平米。
图35:三星、LG于2015-2016年启动关停的LCD产线
来源:IHS,善金资本
2016年液晶面板供需失衡的状况逐步得到修复,一方面是供给端三星、LG 两大韩系厂商主动地大幅度收缩产能,另一方面也得益于需求端消费者对于大尺寸电视、智能手机的需求强烈。根据WitsView数据,3Q15、4Q15 液晶面板供需比(供给/需求-1)分别为-0.2%、-1.8%,意味着2015年末液晶面板行业出现供不应求的情况。
图36:2015-2017年液晶面板供需比情况
来源:Witsview,善金资本
同时,液晶面板价格也随之快速上涨,根据WitsView 数据,32英寸液晶面板价格从2016年2月的52美元/片上涨至2016年11月的74美元/片,上涨幅度达42.31%。面板厂商的利润率水平也得以改善,DSCC数据显示面板厂商的毛利率从 1Q16的5%上升至1Q17的23%,大陆厂商也凭借8.5代线带来的技术、成本优势进入2017年发展的红利期。
图37:2015-2017年液晶面板价格
来源:Witsview,善金资本
6.3 2018-至今:2018年10.5代线投产致供需失衡,20年以来供需显著改善
2018-2019年面板行业持续不景气,京东方合肥10.5代线(B9)、京东方武汉10.5代线 (B17)、华星光电10.5代线(T1)陆续投产,行业产能迅速增加。结构性供过于求造成面板价格大幅下跌,32英寸面板价格从2016年11月的74美元下跌至2019年12月的32 美元,面板企业盈利大幅减少,台湾大厂友达、群创 4Q19 的毛利率水平甚至为负。
2020年1-3月面板价格一度出现快速上涨,但疫情全球蔓延对需求造成一定程度冲击,4-5 月面板价格出现回调。根据 WitsView数据,32寸液晶面板价格从2019年12月的32美元/片上涨至2020年3月的38美元/片,上涨幅度达到18.75%。1Q20面板价格上涨的原因一方面是三星、LG 宣布陆续退出 LCD 竞争,另一方面是新冠肺炎疫情造成劳动力短缺、零组件短缺、物流运输困难等情况,面板供应受到严重冲击。
2020年4-5月随着面板厂商供应能力的恢复,以及疫情全球蔓延对需求造成一定程度的冲击,面板价格出现回调,32 寸面板价格从3月的38 美元/片下降至5月的32 美元/片。
受益于供需格局改善,2020年5月以来液晶面板价格企稳反弹。根据 WitsView 数据,8月 32 英寸面板价格达到 44 美元,相比 5 月的 32 美元增长 37.50%。2020 年5 月以来液晶面板价格的大幅度上涨来源于行业供需格局的明显改善,在供给端,韩系厂商加速退出,且新增产能爬坡不如预期,整体产能吃紧;在需求端,一方面是疫情影响下居家办公及远程教学带动显示器面板需求持续旺盛,另一方面电视品牌厂商启动下半年的促销档期备货,同时大尺寸高清化的趋势延续,TV面板的需求提升。
展望未来,大尺寸高清化仍然是液晶电视面板市场增长的主要动能,而东京奥运、欧洲杯和北京冬奥等重大体育赛事则是 8K 电视普及的重要催化剂。随着韩厂退出LCD产能以及2021年全球经济回暖,Omdia预测2021年行业供给相对紧张,行业供需比Glut值(Glut值=有效供给面积/需求面积-1,Glut值低于5%时被视为供应短缺)在2021年 Q2~Q3 达到约5%,预计到2023 Q1恢复到约15%,达到供需平衡。未来12-18个月内面板价格继续上涨动能明显。
07
竞争格局
2019年中国大陆厂商的全球市占率达到42.3%,成为全球最大的面板制造基地,2020Q1进一步上升至52%。
目前面板产能分布格局重塑,三星显示及LGD逐步退出LCD产能,TCL科技收购三星苏州 LCD产线;在此背景下,中国大陆面板企业市场占有率进一步提升。Omdia预计,在2021年京东方和 TCL华星两家龙头厂商的产能面积份额将达到39.7%,2023年将达到43%。
图38:2023年京东方和TCL华星TFT-LCD市占率合计将达43%
来源:Omdia,善金资本
京东方凭借更高世代线、更多元化的产品结构和下游应用市场,盈利能力领先同行。根据 Bloomberg数据,在2013-2019年间,京东方毛利率水平长期高于 LG Display、群创光电、友达光电、日本JDI等行业面板大厂,与 Samsung Display 的毛利率水平相当(三星 OLED 占比高),2018、2019年如上几家大厂的平均毛利率分别为13.69%、8.07%,而京东方毛利率为20.39%、15.18%。2016 年后华星光电凭借第二条8.5代线(T2)投产所形成的规模效应,毛利率实现快速提升,2018、2019 年毛利率仅低于三星和京东方。
以京东方、华星光电为代表的中国大陆厂商对G8.5、G10.5高世代线的投资成效显著,一方面京东方、华星光电凭借G8.5、G10.5高世代线所形成的成本优势及规模效应,压缩了韩系大厂的盈利空间,促使其逐步关闭 LCD 产线;另一方面也树立了更高的行业进入壁垒,阻隔了潜在进入者的竞争。随着面板行业供需格局的改善,以京东方、华星光电为代表的面板龙头厂商的盈利能力将进一步得到强化。
图39:京东方毛利率显著优于诸多 LCD 全球大厂
来源:Bloomberg,华泰证券研究所
7.1 大尺寸
从大尺寸TFT-LCD出货面积的角度而言。2019年,京东方共计出货大尺寸液晶面板4086万平米,同比增长20.0%,首次超过LGD成为全球出货面积最大的大尺寸液晶面板供应商;华星光电的出货面积也从2018年的1770万平米增加到2019年的2150万平米,同比增长214%。其他陆厂如中电熊猫,惠科和彩虹光电的出货增长率也获得了很大增长。
大尺寸出货量方面,根据Omdia 数据,2020 年7月京东方以 26.8%的市占率位居全球第一,群创光电、友达光电、LG、夏普、三星分别以 16.1%、14.1%、14.0%、5.9%、5.6%的市占率位居全球二至六名。
大尺寸出货面积方面,根据 Omdia 数据, 2020 年7月京东方以 20.4%的市占率位居全球第一,群创光电、华星光电、三星、LG 分别以12.2%、11.8%、11.6%、11.1%的市场率位居全球二至五名。可见,在大尺寸 LCD 领域,中国大陆企业已经逐步掌握了主导权。
图40:2020年7月全球大尺寸 LCD面板市场格局(按面积)
来源:Omdia,善金资本
分应用来看,在大尺寸 TFT-LCD 出货面积的维度上,2020 年7月京东方在全球笔记本电 脑面板市场市占率达到26.4%,位列第一,领先第二名的群创光电2.2pct;2020年7月京东方在全球显示器面板市场市占率达到25.8%,领先于LG的18.6%、友达光电的16.2%、三星的15.5%、群创光电的12.6%位列第一;在全球液晶电视面板市场,2020年7月京东方以18.0%的市占率位列第一,华星光电以14.7%的市占率紧随其后,三星、群创光电、LG 分别以 12.4%、11.7%、8.3%的市占率位居三至五名。
在大尺寸新技术方面,韩国巨头仍为领导者及产业化先锋,中国大陆及台湾地区的面板企业整体而言处于跟随者地位。如,三星在大尺寸的诸多新技术领域均率先推出量产计划:(1)逐步关停 LCD,转为QD-OLED,计划于2021年推出QD-OLED面板;(2)试水MiniLED背光LCD电视,规划300万台;(3)可能在2021~2022年量产MicroLED电视。LGD则垄断了WOLED大尺寸技术,在中小尺寸MiniLED-LCD 方面与苹果的合作将加大。京东方在MiniLED、 MicroLED、印刷式OLED等诸多领域均有较多技术积累,但尚未推出量产计划,TCL推出了 2021年投产印刷式OLED 的计划,台湾地区企业在MiniLED、MicroLED等有所积累,但在电视大尺寸领域无新的量产计划,在 IT、车载等领域,则主要着眼于差异化竞争。
7.2 小尺寸
小尺寸(主要是指手机)方面,基本上是中国大陆与韩国企业之间的竞争。韩国巨头为行业霸主,中国大陆企业在 OLED 领域快速扩张。
小尺寸整体出货量方面,大陆企业京东方、深天马、TCL 分别居全球第一、三、四名,且 LTPS-LCD的全球前三名也为大陆企业包揽。
但在小尺寸OLED领域,三星显示处于垄断地位。据群智咨询数据,2020Q3,全球OLED 智能手机面板市场,三星显示、京东方、LGD、维信诺、和辉光电的出货量占比分别为72.6%、 9.7%、6.1%、5.8%、3.3%。中国大陆企业在小尺寸 OLED 领域的市场份额合计只有20%,但近年来快速扩张,预计将会对韩国巨头发起更大的冲击。
08
发展趋势
显示技术按照尺寸来分,主要分为大尺寸和小尺寸(10寸以下)。
8.1 大尺寸
大尺寸显示技术在不断进行改良和创新,技术受成本、生产工艺等约束,技术演进更为复杂。第一代为CRT时代;第二代为LCD时代,背光技术从CCFL到LED、QD-LCD、MiniLED-LCD技术,经过不断改良和创新,目前主流的是 LED 背光 LCD;第三代,主要是 OLED 时代,各种技术路线竞争比较激烈,包括MiniLED直显、MicroLED技术等。LGD的WOLED不是自发光原理,还不算是真正的第三代技术。
图41:大尺寸显示面板技术演进路径
来源:公开资料,善金资本
整体看,中短期内,大尺寸显示技术以 LCD 为主,各类技术路线各有优劣,中长期路径尚具有较大的不确定性,在并行发展,各种形式的 OLED(IJP-OLED、QD-OLED 等)、MiniLED 直显、MircoLED 等均存在发展空间。
从背光技术角度看,大尺寸面板背光技术从CCFL到 LED、QD-LCD、 MiniLED-LCD 技术,目前主流的是 LED 背光 LCD。未来QD-LCD、MiniLED-LCD的市占率将会进一步提升。
从背板技术角度看,大尺寸的背板材料以a-Si为主,LTPS由于激光退火工艺等原因不适用于大尺寸,IGZO等技术的使用也较少。
8.2 小尺寸
小尺寸显示技术中短期路径相对成熟,长期可关注量子点、MircoLED 等的发展。
目前小尺寸面板领域主流技术为 TFT-LCD。OLED在小尺寸市场快速渗透,2019年OLED 市场份额约33%(上年为28.3%),OLED 已确定性成为小尺寸技术方向,随着OLED产线良率提升及成本下降,预计将在2021年市场份额将超过LCD占据主导地位。
OLED 性能卓越, 叠加手机全面屏化和可卷曲化趋势,为小尺寸主流趋势。OLED 技术相较 TFT-LCD 结构简单,更加轻薄,功耗更低,色域更广,可弯可挠,目前被运用于高端智能手机、智能可穿戴以及 VR/AR 等产品中,其中柔性OLED 功能更多。长期来看,手机全面屏化和可卷曲化性驱动显示技术迭代,柔性 OLED 技术为大势所趋。
图42:小尺寸面板技术演进
来源:公开资料,善金资本
从背光技术来看,a-Si技术的成本优势仍然显著,因此在中低端显示市场尚有一定空间。长期看,随着LTPS等成本进一步降低,a-Si空间将被不断侵蚀,将退居某些利基型市场,最终亦可能退出历史舞台。
随着OLED成本不断下降,在中高端市场上,LTPS 硬屏与OLED的竞争加大,2020 年 7 月,6.5 寸 LTPS 硬屏单价为23.9美元,已经高于6.4寸刚性OLED屏21美元的单价。在中低端市场上,LTPS 与低单价的a-Si屏也存在一定的竞争(a-Si屏单价在13美元左右),因此LTPS屏在手机中占比将呈下降态势,可能会转向专业显示领域谋求出路。
IGZO与LTPS 技术的 PPI、低功耗和窄边框等指标较 a-Si 大幅提高,但工艺更为复杂,投入和成本相对较高,IGZO 仅在高端笔电和高端平板电脑市场、LTPS 仅在中低端手机市场对 a-Si 形成较为明显的优势。
根据IHS预测,2025年 LTPS TFT-LCD 在手机面板市场的份额将由 36%下滑至 33%,IGZO TFT-LCD 在笔记本电脑面板市场的份额将由12%上升至21%,a-Si TFT-LCD 在中小尺寸产品市场的份额则将出现不同程度下滑,手机面板市场的份额将由43%下滑至30%,笔记本电脑面板市场的份额将由 87%下滑至70%。
苹果LTPO的合作商之前是三星显示,但三星显示并不积极地采用LTPO技术,可能因为它是苹果的专利,同时,三星显示宁愿投入工程努力去开发更高像素密度、曲面且可折叠甚至可伸缩式的显示器。目前,苹果加大与 LGD 的合作,此外 JDI、京东方也有可能入围该合作。
MiniLED 背光+LCD 在小尺寸方面的应用主要由苹果及 LGD 推动,预计将给面板行业带来较大变化。目前在 MiniLED 背光+LCD 小尺寸方面,有微星、戴尔等公司推出了笔记本、显示器等产品,但大规模应用仍依赖于苹果。苹果目前已经选定台湾地区及韩国供应链进行 MiniLED 背光+LCD 方案的试水。台厂晶电生产 MiniLED,台表科负责 MiniLED 的表面黏着技术(SMT),LGD 会结合 LCD和模组,制造最终的面板成品,预计今年底启动量产。除了新iPad Pro外,苹果计划在未来的MacBook和iMac机型上使用MiniLED 显示屏。除了苹果,LGD 也积极接洽联想、LG 电子等个人电脑(PC)、笔电、显示器企业,希望能供应 MiniLED 背光面板。
在微型尺寸中,硅基OLED显示器增长迅速,将超过 LCD等。由于PPI的差异,中小尺寸、大尺寸OLED通常选用玻璃基板或柔性基板,微型尺寸的OLED显示器一般使用硅基板。与 LCD 显示屏相比,OLED 微显示技术具有低功耗、工作温度宽、高对比度、响应速度快等优点,根据市场研究机构MarketsandMarkets 的研究报告,OLED 微型显示器市场规模增长最为迅速,年均复合增长率达到41.14%,预计 2024 年将实现 15.66 亿美元的市场规模,并最终超过 LCD 与 LCoS(硅反射液晶显示器)成为微型显示器应用最为广泛的技术类型。
未来小尺寸领域的技术方向还包括 MircoLED、QD-OLED(量子点OLED)等。MicroLED 阵营的代表面板厂商为三星、友达、群创,终端企业主要是苹果公司,苹果有望率先将其应用在 AR/VR 以及可穿戴领域,MicroLED产品技术成熟度低,目前各大面板厂公布的量产计划主要集中在大尺寸领域,小尺寸MicroLED 产品量产尚需时日;量子点阵营的代表面板厂商为三星显示(SDC)、 TCL华星等,终端企业包括三星、TCL等,量子点技术目前主要用于LCD 大尺寸,在小尺寸的应用尚需时日。
编辑:黄飞
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