我国显示面板全产业链深度解析(精简版)

一、 全球显示面板行业简介
1.1、三原色显色原理简介
(1)人类基因决定了可见光的电磁波范围。人类之所以能够看到物体,是因为光照射到物体表面后反射回来到人类眼睛,眼睛对接受的光信号经过处理就能识别出物体颜色。光是人类对一段电磁波的称呼,人类眼睛可以识别的电磁波波长在390-780nm之间,波长不同我们识别的颜色也就不同,如图1所示。而人类能够识别这一段特定的电磁波范围是由人类基因决定,人类视网膜中视锥细胞对蓝、绿、红三种波长的电磁波最为敏感,如图2所示。任何混合这三种波长电磁波的其他波长电磁波,人类的眼睛的三种视锥细胞同时感受,将其识别分辨为其他某种颜色,因此可以蓝、绿、红三种波长电磁波混合,人眼便能分辨为不同颜色。
(2)显示面板作为一个展示画面的产品需要从多个维度去评估显示效果的好坏。无论是面板显示还是投影显示,对人类来说能够看到优质的动态画面才最为关键,而评价一个画面展示效果主要从人类的体验角度来展示。我们以面板显示为例,图表5中各个要素是屏幕显示的主要指标,其中比较核心的指标是分辨率、反应时间、刷新率、对比度等几个指标。而要实现这些要素的最优化,组成屏幕的器件与技术就十分关键,我们将在后文中详细阐述。
1.2、显示面板发展简史
(1)显示面板是做成显示器之前的一个中间品简称。我们知道显示器是为了将信息用科技手段处理后以视频、图片这样的形式展示给人类观看的电子产品,比如电视机、电脑、手机、电子手表、走廊电子广告等电子产品的显示屏或显示器,显示面板则是做成显示器之前在制造工厂标准化的中间产品简称。对人类来说,展示色彩缤纷的画面效果最为重要,同样是显示器在不同历史阶段外观、效果各不相同,背后的技术原理也有所差异。如图6所示,在不同历史阶段因为技术水平差异不同,做成显示器形状、大小、显色等各有不同。比如,CRT时代的电视机显得笨重,液晶显示黑色边框较多,OLED手机则可以弯曲、折叠等显著特征,给我们留下的深刻影响不尽相同。随着科学技术水平快速发展,未来显示面板创新的空间依然较大。
(2)全球显示技术发展60余年时间内,产业由于技术、成本、市场、资金等要素不同在世界经济体之间发生了转移。显示面板全球的发展可以分为图表7中的5个关键时间段,显示技术起源于1960年代的美国,至今美国康宁还保留部分核心材料技术上的垄断;1973-1992年日本在二战后经济改革、美国扶植,电子工业发展迅速,诞生了一批优质企业,如今依然在上游材料上占据优势;1993-现在,韩国在财团+政府支持力度下,大力发展液晶技术取代了CRT,加上韩国人力成本优势,韩国成为最大的全球面板制造商;1998-2009年台湾也利用自身科技、技术、成本、资金优势大力发展液晶技术,在全球占有一定份额;2009年至今,中国大陆在人力成本、港口贸易、电子制造、资金实力等方面具备显著优势,大力发展液晶技术并成为全球最大的液晶面板生产制造商。从全球主要经济体之间在液晶面板生产制造商要素来看,中国大陆依然在人力成本、资金实力、技术创新等各方面具备显著优势,大概率来说中国大陆在未来5-10年将依然保持全球显示面板制造的领导地位。
1.3、当前主要显示技术对比
(1)显示面板经过60年余年,如今发展为平板显示为主的技术。如图表8所示,显示面板技术按照几个不同维度进行了区分。非自发光与自发光区别主要在于是否用到背光模组,自发光技术在每个色素单元可以独立的发光,非自发光每个色素不能独立发光,光来源于背光模组。单色与彩色显示区别在于技术原理不同,单色显示只能显示黑白等少数色彩。目前市场主流的技术还是TFT-LCD与AMOLED技术。
(2)从全球显示技术占比来看,TFT-LCD占据约65%份额,OLED占据约28%的份额。我们根据赛迪顾问数据,2019年全球主要显示技术如图表9所示,2019年中国显示技术分布如图10所示。目前LCD与OLED依然是主流技术,并且在未来很长时间内依然保持领导地位。
(2)各种面板显示技术背后技术原理差异较大,导致各种技术下的显示效果也有所差异。我们梳理了历史上发展以来的所有显示技术原理,如图表11所示,显示技术行业是一个不断创新发展的科技行业。
(3)当前主流显示技术之间在多个维度上定量化指标差异显著,主流技术之间各自有各自特长,未来或将是多种技术共存的局面。我们根据2020年最新的显示技术参数定量化对比,发现新型技术在多个维度上比上一代技术效果较好,但是个别关键指标上不如以前技术。如果要结合下游需求侧重要素不同,则每一种技术目前均有各自显著的优势,这也是未来很长时间内多种显示技术共存的一个关键原因。
二、 全球TFT-LCD面板行业分析
2.1、TFT-LCD技术基本原理
(1)TFT-LCD被称为薄膜晶体管液晶显示屏,以TFT晶体管与液晶为特色将其与其他类型面板区分。TFT-LCD的中文翻译名称就叫做薄膜晶体管液晶显示器,我们提到液晶显示器需要电压控制来产生灰阶,而利用薄膜晶体管来产生电压,以控制液晶转向的显示器,就叫做TFT-LCD。TFT-LCD面板是一层层的材料组成,如下图13所示,其中液晶与TFT结构是单个色素基本单元的重要组成部分。而一块面板上像素单元非常多,例如您的显示器的分辨率为1920×1080,也就是说这台的显示器横向共有1920个像素点,而纵向共有1080个像素点。每一个像素又有3个子像素组成,子像素像一个个的“盒子”,横切面如图14所示。TFT-LCD是后期形成的较为成熟全色彩显示技术,以前的TN-LCD与STN-LCD显示技术只能显示黑白等少数色彩被淘汰,也是过渡到TFT-LCD技术前期技术。
(2)利用液晶分子的光电特性可以实现光的波动方向选择,加上偏光片就能完美实现光线通过与否。液晶分子的结构为异方性(Anisotropic),所引起的光电效应就会因为方向不同而有所差异,简单的说也就是液晶分子在介电系数及折射系数等等光电特性都具有异方性,因而我们可以利用这些性质来改变入射光的强度,以便形成灰阶,来应用于显示器组件上。大家都知道光也是一种波动,而光波的行进方向是与电场及磁场互相垂直的。同时光波本身的电场与磁场分量,彼此也是互相垂直的。也就是说行进方向与电场及磁场分量,彼此是两两互相平行的。而偏光板的作用就像是栅栏一般,会阻隔掉与栅栏垂直的分量,只准许与栅栏平行的分量通过。如图15所示,光线只在偏光片方向上平行偏振的分量通过。
(3)通过电压来控制液晶分子的排列状态从而控制光线通过与否,进而决定单个像素单元是否点亮。如图16所示,左边图上下两片偏光片偏振方向呈现垂直,中间的液晶分子层的底部与顶部在与偏光片偏振方向一致的配向膜影响下沿着配向膜方向排列,中间的液晶分子则逐步螺旋排列。不加电时候,顶部光沿着偏振片方向通过,在液晶分子螺旋结构下发生90°的偏转,刚好从下面的偏振片方向上通过。加上电压时候,液晶分子全部站立排列,光从上方通过后没有办法发生偏转,到达方偏光片时无法通过。因此通过控制TFT晶体管电压差可以控制光线通过与否,从而控制像素是否点亮。这种技术最后通过的光线仅有LED发光功率的约4%,相对来说功耗较高、显示效率并不高。后来的OLED技术则效率提升较多,研发中的QLED、Micro则发光效率利用率更高。
(4)TFT晶体管单元是具备半导体原理的结构件。TFT-LCD的另一个特性就是TFT薄膜晶体管,如图17所示,单个像素下由TFT电极控制,一个TFT结构单元具备半导体结构的源极、漏极、栅极等结构。放在整个面板上如图18所示,用驱动IC来控制每一排像素单元的点亮与否,扫描一次为一帧,也就是一张图片。我们通常说的刷新率60/s,就是1秒钟扫描60次,用60张图片来展示动画效果。
2.3、TFT-LCD产业链特征分析
(1)液晶面板主要包括上游零组件、中游面板制造、下游应用这样三个产业链环节。面板的产业链结构中,中间生产制造环节属于重资产环节,对资金、技术、人才等要素的要求较高,也是面板生产制造的核心环节。上游的零组件之间相对独立,每一个细分产业都具备自己的行业特征,每一个细分行业技术难度都极高。整体来说,面板产业链是一个全球化产业链。
(2)不同尺寸的面板对上游零组件需求的成本也不尽相同。在不同尺寸下,面板的构成零组件基本相同,但是对各个组件的需求量以及品质要求可能不同,造成各个部分的成本占比也不一样。我们从下图中可以看出,尺寸越大,背光模组成本占比越高,显示驱动IC的成本占比越低。背光模组是TFT-LCD硬件成本中占比最高的零组件。
(3)从价值链上来看,面板行业属于附加值呈现微笑曲线的形态。面板制造环节属于中间重资产环节,面板价格随着行业供需影响较大,而成本端相对固定,从而毛利率波动较大。上游行业基本都是细分高技术壁垒行业,多数呈现寡头垄断格局,毛利率相对较高。下游行业属于贸易商、品牌商、渠道商等,相对来说具备较强的客户黏性,毛利率也可以逐步提升。
(4)从下游应用上分析来看,8成比例的LCD液晶屏主要在电视、显示器等产品上。显示面板下游应用上如下图所示,TFT-LCD主要用在电视、显示器、电脑、汽车等产品上。OLED作为新型的显示技术,目前应用有69%在手机上,10%在智能穿戴上。这与两款产品的性能与价格高度相关。
2.4、TFT-LCD需求分析
(1)2020年全球TFT-LCD面板产值在836亿美元左右,预计未来总规模保持缓慢下行趋势。根据智研咨询数据显示,全球的LCD规模在2017年达到1010亿美元以后,总规模呈现逐步下滑趋势,而OLED规模在不断上升。我们分析主要原因,其一是面板长期价格下跌;其二是全球产能逐步由LCD转向OLED方向,这个趋势或将持续较长时间。2019年全球LCD出货面积约为2.7亿平方米,中国出货面积约1.13亿平方米,预计到了2021年中国大陆约占据全球出货面积的一半以上。
(2)2020年全球TV出货量保持在2.29亿台左右,出货量整体保持稳定,电视TV出货平均尺寸逐年在增大。我们从上文知道全球面板中60%以上都用于电视TV。下图显示全球TV出货量在过去5年保持相对稳定的出货量,我们认为未来大概率继续保持相对饱和的销量。但是全球对大屏幕TV的偏好在不断增加,TV的平均销售尺寸在不断增加,这也与全球LCD新产能以8、10、11等高世代线生产为主的趋势相关。
2.5、TFT-LCD供给格局
(1)2020年估计中国大陆占据全球LCD产能约56.6%,并且预计未来中国大陆的占比将不断提升。我国经济快速发展,人口红利、工程师红利、政策扶植、金融支持等多项比较优势明显,全球LCD有不断向中国大陆转移趋势。同时,韩国与中国台湾等经济体的产能也在计划中逐步退出。
(2)全球LCD产能供给呈现寡头垄断格局,预计未来集中度有望继续提升。从全球LCD面板的出货量与出货面积占有率来看,全球7大企业占据90%以上的产能,以中国大陆、中国台湾、韩国三大经济体企业为主。按面积来看,我国京东方全球占有率第一,占比32%;华星光电占比12.2%,惠科7.1%。我们认为未来全球LCD产能向大陆转移,韩国与中国台湾逐步退出,全球的产业集中度有望进一步提升。
2.6、TFT-LCD价格分析
面积价格长期在技术迭代要素下缓慢下跌,但短期内受到全球供需结构影响呈现较大幅度的波动。长期来看,面板产业链技术不断在进步,生产效率不断提升,生产单位成本有所下降,整体面板价格会缓慢下跌。如下图所示,2016年以来,面板价格缓慢有所下跌。但是短期内,面板将明显受到全球供需结构影响,面板的供给产能相对稳定,面板产能建设需要2-4年投产时间。但是需求随着每日的电视机、电脑等销量变化在不断变化,供需的期限错配会导致面板价格出现较大幅度波动。2020年下半年以来,全球的面板价格持续上涨,主要原因在于笔记本、平板等需求快速上涨,同时疫情影响部分上游零组件供应等使得供应变少。我们认为短期内疫情带来高增长的需求冲击因素在减弱,2022年需求大概率将有所回落;供给端韩国推迟退出LCD产线,而中国大陆产能在不断增加,供给产能在2022年后会有所上升。因此,2021年下半年到2022年面板价格或将逐步回调。长期来看,由于技术进步、规模经济等因素,面板价格将缓慢下跌。
三、 全球OLED面板供需分析
3.1、OLED技术原理简介
(1)OLED采用有机自发光原理发光,不需要LCD结构中的液晶与背光源。我们从上文得知对用户来说,屏幕具备良好的显示效果、优越的视觉体验才是根本需求,对于背后的技术并不熟知。事实上,显示效果的好坏与背后的技术息息相关,显示器的技术对分辨率、对比度、色域、反应时间、寿命、厚度、成本等多个关键指标关系紧密。OLED技术是采用像素单元格有机发光材料自行发光原理,不再需要LCD中的背光源与液晶,直接通过TFT电极控制单个像素单元发光与否。OLED的核心结构如图107所示,整体上简单分为阳极结构、金属阴极、发光层,其中发光层有电子传输层、有机发光层、空穴传输层组成,当阳极与阴极通电后,电子与空穴在有机发光层结合,电子能级降低,并且释放光电磁波,根据有机发光层的原子特性不同,可以自主发射出红、蓝、绿三原色光,从而实现了每一个色素单元的点亮。由于OLED发光材料直接高纯度地辐射出三原色的电磁波,因此不再需要彩色滤光片过滤其他电磁波。
(2)OLED结构上比LCD更为简洁,显示效果上多个指标比LCD更好,但是在寿命与成本上与LCD差距也较为显著。我们从OLED的结构上看,除了发光层的原理不同外,大部分的结构还是延续了LCD的工艺,OLED自发光技术可以节省背光源、液晶、彩色滤光片等结构层,因此可以做到更轻薄,但是工艺上还是需要玻璃基板、偏光片、TFT电极等结构。未来的Micro技术用单个LED直接发光可以做到更简洁、更轻薄。综合OLED与LCD的显示效果来看,在多个维度上OLED都胜LCD一筹,这也是新技术下的显著优势,但在成本与寿命上OLED也显示出商业化的缺点。目前OLED成本是LCD的2-6倍之间,未来随着良率提升、工艺改进、材料成本下降,OLED或将迎来更大的市场份额。
(3)OLED生产工艺中最核心的环节是中间发光层的制造过程。由于OLED与LCD技术原理差异较大,在生产工艺上也有较大的区别。如下图所示,OLED的生产过程整体上分为背段工艺(TFT基板制作)、前段工艺(发光层制作)、模组段工艺(封装切割)三个部分,其中前段工艺是OLED生产的核心环节,是对发光层的制造过程。目前大部分有机小分子薄膜通过真空热蒸镀来制备,可溶性有机小分子和聚合物薄膜可通过更为简单、快速和低成本的溶液法制备,先后开发出了旋涂法、喷墨打印、激光转印等技术。金属及合金薄膜通常采用真空热蒸镀来制备。目前市场主要用真空热蒸镀与喷墨打印技术。
(4)真空蒸镀工艺流程中对气压、温度、材料等内外部要求极高。真空热蒸镀 :指在真空中通过电流加热、电子束轰击和激光加热等方式,使被蒸镀材料蒸发成原子或分子,它们随即以较大的自由程作直线运动,碰撞基片表面而凝结形成薄膜。蒸镀成膜的具体位置由Fine Metal Mask(FMM,即高精细金属掩模板)来进行控制。蒸镀工艺对真空度、成膜厚度、FMM对位以及物料传输过程中的杂质控制有严格要求。目前蒸镀工艺在各种EL成膜方式中设备、技术成熟度最高,它可以用来制备注入层、传输层、发光层和阴极材料。它的缺点是成膜速度慢、有机材料利用率低、大尺寸成膜均匀性不佳。因此蒸镀工艺主要用于中小尺寸的OLED器件制备。
喷墨打印 :指预先将各种不同的有机功能层材料制成墨水灌装到墨盒,利用计算机将图形信息转化为数字信号,并控制喷嘴的移动和墨滴的挤出,墨滴喷射到相应位置形成所需图案,从而实现精确、定量、定位沉积,完成最终的印制品。喷墨打印可用于制备空穴传输层、发光层以及阴极材料,其他膜层仍需借助蒸镀工艺完成,全膜层喷墨打印技术正在研发中。与蒸镀相比,喷墨打印工艺简单,大幅提升材料利用率,适用于制备大尺寸OLED器件。 未来,随着打印技术的成熟和大规模应用,OLED的制造成本可大幅度降低。
(5)柔性OLED生产流程中, PI材料作为基板以及后期封装方式上工艺要求更加复杂。柔性显示是指使用柔性基板制备成超薄、超轻、可弯曲产品的显示技术。根据柔性显示技术发展,柔性产品形态一般经历三个发展阶段:即可弯曲(Bendable)、可折叠(Foldable)和可卷曲(Rollable)。柔性和刚性OLED器件的最大区别并非是功能材料,而是衬底材料。刚性OLED通常采用玻璃作为衬底材料,而柔性OLED则使用塑料基底作为柔性衬底。目前衬底材料的筛选需要考虑的因素包括热承受温度和耐水氧穿透特性,以及膨胀特性等。柔性基底的耐温特性通常与OLED的制备工艺相关,在OLED器件制备工艺中,包括半导体层和有机功能层多采用热蒸镀工艺来制备,工艺温度高于400℃。普通的塑料衬底在这个温度难以保持稳定。目前,聚酰亚胺(PI)能够实现更好的耐热性和稳定性,因此广泛作为OLED的柔性显示衬底材料。然而,普通的聚酰亚胺材料呈现出透明黄色,这限制了底部发光OLED中的应用。针对这个问题,目前市场已经有透明聚酰亚胺材料可以规避这个问题。聚酰亚胺的另一个缺点,而这也是所有聚合物材料所面临的问题,即为较高的水蒸气传输速率(WVTR)。较高的水分传输速率意味着水分将通过聚合物层以破坏TFT特性,甚至降低OLED性能。通常无机材料具有较低的传输速率,然而刚性结构难以适用于柔性OLED器件。近期的研究表明,通过制备聚合物/纳米无机的多层叠层结构可以极大改善纯聚合物材料的水汽传输特性,并且能够保持柔性可弯曲。
(6)当前柔性OLED的主要生产成本还是集中在生产成本方面,体现在工艺、良率、折旧、运营等方面。我们从市场调研信息来看,当前OLED的成本还是LCD的2-6倍之间,成本问题依然是OLED商业化最大的障碍。从下图OLED成本构成来看,硬件成本中总占比约40%,硬件成本中配套的模组占据了70%成本。生产成本占据了60%,体现在工艺、良率、折旧、运营等方面,我们认为未来降低成本主要从生产端入手,提升良率、改进工艺是主要途径;其次也可以从配套模组上入手,尽可能实现规模化经济降低硬件成本。市场调研来看,未来OLED的成本降低到LCD的2倍左右将是一个较大的瓶颈。
3.2、全球OLED需求分析
(1)OLED产业链上下游与LCD有较多相同之处,终端应用上OLED目前多集中在手机等产品上。如下图所示为OLED的产业链结构图,OLED面板制造属于中间制造环节,上游需要多种设备、材料、组件等,下游应用中以手机、智能穿戴等产品为主。与LCD不同之处,上游细分产业中,有机材料属于OLED才有的细分产业,同时不再需要背光源、液晶、彩色滤光片。下游应用上,LCD由于成本优势目前依然是电视、显示屏等大屏幕的主要应用市场,OLED由于轻薄、可折叠、高显示效果等优势主要应用在手机等智能产品上。
(2)2020年全球OLED规模约在340亿美元,69%应用在手机市场。如下图所示,全球的OLED产业规模目前在340亿美元左右,历年保持10-15%的增长率,需求在不断的扩大。在下游应用市场中,智能手机占比69%,是OLED的主要应用市场。
(3)全球柔性OLED需求或将不断增大,柔性OLED成本相对更高。从全球中小尺寸的AMOLED出货来看,2020年全球柔性OLED出货量占比45.86%,但是出货金额占比74.03%,相对来说柔性OLED成本更高。但从市场需求趋势来看,柔性OLED的需求有增长趋势,预计未来柔性OLED或将成为市场追求趋势。
(4)全球智能手机消费量呈现相对饱和状态,未来对OLED的需求主要来自渗透率的提升。如下图所示,全球的智能手机出货量在2016年达到14.7亿台的高峰后,逐年出现一定程度的下滑,2020年由于疫情冲击需求,全年消费量降低到5年以来新低,达到12.94亿台。我们认为,全球智能手机消费量已经相对饱和,历年或将维持在13亿台上下浮动。OLED目前在手机应用上有刚性屏、柔性屏、可折叠屏,总渗透率在44%左右。预计未来OLED在手机端的渗透率将不断上升。
(5)全球智能穿戴高速增长,不断加大对OLED的需求。近年来,全球消费者对时尚、健康、智能的电子产品需求不断增强,智能穿戴的智能手表、智能手环产品满足了人们的需求,近年来以新型电子产品进入市场后备受青睐。2019年全球智能手表出货量0.92亿台,同比增长22.7%,我们认为未来5年或将保持20%以上增速。2019年全球智能手环出货量0.69亿台,同比35.4%,我们认为未来5年或将继续保持约30%的复合增长。全球智能穿戴渗透率极低,未来销量快速增长或将拉动OLED的需求。
(6)全球AR/VR出货量高达700万台,未来4年CAGR在80%以上,或将带动OLED的需求高速增长。如下图所示,随着通信产业升级、芯片升级、数字化技术发展以及高清视频发展等因素,新型科技产品不断出现在我们的生活。VR/AR产品模拟现实世界,给人们带来全新的体验,产品目前在全球销量火爆,2020年全球出货量约700万台,预计未来还将保持80%的增长。VR/AR产品的高速增长也将拉动全球对OLED的需求。
3.3、全球OLED供给格局
(1)当前全球OLED产能布局主要在中国大陆与韩国,2019年中国占有率约20%,韩国占有78%,预计2021年以后中国产能占比在40%以上。如下图所示,全球的OLED产能布局目前集中在韩国与中国大陆,韩国作为全球领先的面板生产基地,具备大量的技术积累,当前还是OLED的主要生产基地。预计未来我国技术上不断追赶,政策支持、工程师红利、广大市场等多种优势条件下,OLED的产能占比不断提升。
(2)从全球OLED产能供给格局来看,2019以三星与京东方两大巨头占据全球约90%的产能。如下图所示,全球2019年OLED竞争格局中,三星一家占据全球产能的约85.4%,京东方约3.6%,韩国三星依然是全球OLED生产的巨头。但从我国近几年的布局来看,OLED产能积极布局,良率也在不断提升,预计未来我国企业的占有率或将不断提升。
(3)目前全球经济体中以韩国、中国大陆、中国台湾为主都在积极布局OLED产能,未来我国大陆的占有率有望不断提升。如下图表格所示,截止到2021年7月份全球的OLED产能规划,可以看出几乎都是中国大陆与韩国的企业在积极扩产,预计投产后我国在全球的OLED产能占比将进一步提升。
四、 新型显示技术概要
4.1、QLED技术发展解析
(1)QLED全称是Quantum dot Light Emitting Diode,中文就是量子点发光二极管。而QLED显示器,顾名思义就是用了这种技术的显示器。QLED原理是透过电流或者光能来刺激量子点,其内里的部分电子会获得足够的能量来脱离原子并且达到更高能级,而这些电子在回归到较低能级的过程中就会发光。至于发出哪种颜色的光则是由量子点本身的大小决定的。一般来说,6nm的量子点由于能带间隙较小,只需要少量能量就可以使电子脱离原子,其产生的波长也会因而会较长,因此会发出红光;2nm的量子点则是相反,能带间隙较大,因此波长会较短,产生的是蓝光;而处位两者之间大小的3-4nm量子点则会发出绿光。
同为自发光的结构,与OLED相比,QLED有较多的优势。QLED的技术原理下,可以实现全色域的彩色显示、更高对比度、超高亮度、无残影、更低功耗、寿命长等多个优势。QLED目前在不断研发过程中,中间多种技术与LED、OLED、Mini、Micro技术多有重叠。目前分为三个研究阶段来进行,主要停留在第二阶段,第三阶段还需要与多种其他技术同步研发后实现。
(2)量子点增强膜(Quantum dot Enhancement Film)是QLED的第一个阶段,现在所有市面上QLED显示器或者电视都是用这种技术。目前技术要实现QLED依靠电流完全自发光还是有点难度,而量子点在电流或者光能的刺激下都可以发光,那么依靠一个外部的光源来为量子点提供能量成为可选方案,传统的LED背光源目前来说最便捷的方案。量子点增强膜后面会是一个蓝光的LED背光源,这样可以确保量子点产出的红蓝绿色不会被白光所干扰,以及保证蓝光的纯净,从而给出更佳的色域。
(3)量子点彩色滤光片(Quantum dot Color Converter)目前仍然处于实验阶段。简单来说,这项技术就是以量子点彩色滤光片来取代传统的彩色滤光片,继续使用蓝光光源来获得更好的色彩表现以及更高的亮度。传统的彩色滤光片由于会过滤掉2/3的光,因此最高亮度以及能耗比都不是最好的。而如果换用量子点彩色滤光片的话,这个问题就会得到很大改善,因为是以量子点发光的形式而非依靠过滤掉其他光谱的光来来显示出颜色。另外由于使用了量子点彩色滤光片后偏光片需要后移至前者后面,因此也有助于改善屏幕的可视角度。而这项技术不仅仅可以应用在LED屏幕上,像OLED以及或是许会在不久后到来的Micro LED这些自发光的光源也可以用来为量子点色滤光片提供光能,也就是QD-OLED以及QD-Micro LED。
(4)最终版的AMQLED(Active-Matrix Quantum dot Light Emitting Diodes)不需要依靠外部光源实现真正意义上的自发光。前两个阶段量子点都需要借助光能来实现色彩,AMQLED是透过给量子点压加电流来使其自发光从而制造颜色的,不需要依靠外部的光能来提供能量,因此色彩可以显示得更加纯净,理论上可以达到百分百的BT.2020色域。其实AMQLED与OLED两者在结构上面可以说是差不多的,最主要的不同在于两者的材料。因此AMQLED屏幕可以做得像OLED屏幕一样薄,并且同样具有快速响应时间的特点。
(5)总结QLED目前的几个重要产业链特征。其一,QLED极有可能是下一代显示技术的主流,最终的性能与成本是关键要素。目前QLED电视是第一阶段研发成果,与理想的AMQLED性能差距巨大。其二,QLED研发依然集中在大型面板制造厂商,大厂商具备极强的资金、技术、人才优势,未来大概率依然是这项技术的主要传承者。其三,QLED的产业链上游与LCD、OLED有一部分的重叠,但是大量的上游组件已经发生变化,结构上对上游产业造成一定冲击,但是目前来看周期还很长。其四,QLED发展过程中会继续与LED、OLED、Mini、Micro等主流技术融合交叉,商业化应用上最终还是在成本与性能的考量。这是一个漫长的过程,保持持续跟踪与关注才能把握产业链上投资机遇以及合理规避产业冲击风险。
4.2、MiniLED技术发展解析
(1)MiniLED一般指LED尺寸在100-700微米之间的LED芯片,未来在高端显示屏幕上应用综合成本较低,特别是手机、智能穿戴、电脑、平板等。LED等按照点之间距离可以划分为以下几类产品类型,LED芯片的大小与人眼识别的距离需求密切相关,MiniLED芯片尺寸在100微米级别,可以应用在高端显示屏上。相对来说,LED芯片间距越小,技术难度越大,成本越高,商业化阶段需要不断降低成本。
(2)MiniLED产业链上下游与普通的LED产业链几乎相同,上游衬底、芯片等材料与工艺是关键,中游的封装较为关键。如下图所示为MiniLED产业链结构图,上游芯片环节又可以细分为材料、衬底、外延片、芯片制造等环节,上游芯片是LED产业的核心环节。中游的封装环节对LED产品的应用效果影响十分重要,属于比较重要的环节,不同的封装方式应用在不同的场景。下游应用上集中在不同电子产品,与显示效果及商业化成本密切相关。
(3)目前全球miniLED规模估算在1.5亿美元左右,我国测算miniLED下游应用市场规模约在20亿元以上。根据市场对MiniLED在手机、电视、电脑等LCD显示上用背光源等方面的预期,未来几年或将是MiniLED加速增长的阶段。MiniLED用作高端显示用背光源对比LCD有一些显著优势,比如对比度提升、反应时间更短、亮度更大、功耗更低等,性能接近OLED,但是成本可能是OLED的6-8成。以一块5英寸手机为例,LED数量在20-30个之间,但是用MiniLED可能需要4000-9000个。
(4)MiniLED还属于比较先进探索的技术,与MiniLED接近的小间距LED市场已经实现大量商用,并且销售市场十分火爆,规模增长迅速。如下图为小间距LED的市场需求规模相对来说全球当前规模在176亿元以上,历年呈现近乎40%的复合增速。小间距LED的应用市场还十分广阔,未来规模的增长与工艺改进、成本降低密切相关。我们认为小间距LED成本不断降低,未来的应用空间更加广阔,规模将不断增大。
(5)小间距LED的下游应用行业多集中在政府、能源等领域,我国小间距LED产品市场呈现相对寡头垄断格局。如下图所示,小间距LED应用行业还是在政府、能源、交通等对大屏高清显示需求较高的领域,未来成本下降或将有更广阔的应用市场。MiniLED目前成本高昂,初始的应用范围应该集中在高端液晶显示的背光源上,比如手机、电脑、电视等。同处于LED产业链上,小间距LED是目前LED行业技术最先进的阶段,从事小间距LED产品的厂商未来大概率也将提供MiniLED产品。此外,LED上游的材料、衬底、芯片、制造等核心环节上,预计大概率也将由各个龙头企业继续成为MiniLED产业链的主要供应商。
(6)目前MiniLED属于比较先进的技术水平,未来大规模商用可能还需要几年时间。MiniLED由于技术实现难度依然较大,成本较高,批量生产需要产能布局。目前国内大量企业还在研发中,市场上与少量应用在手机上,未来大规模商用还需要时间。
4.3、MicroLED技术发展解析
(1)MicroLED属于尺寸在1-100微米之间的LED芯片,目前尚在各种技术的研发当中。上文中分析了LED的尺寸不断缩小,技术不断迭代中,未来Micro理论上可以实现1-100微米的尺寸大小,这样对于人类眼睛识别范围内可以应用的空间巨大。如下图所示,由于LED灯用二极管直接制造而成,MicroLED可以直接实现三元色素的发光,显示效果将在理论上几乎完美的接近理想效果,是未来我们或许将要面对的最先进最完美的显示技术。
(2)实现Micro商业化目前面临极大技术难度。其一,LED晶体薄膜化、微小化、阵列化—微缩制程技术。其二,第二 批量转移至电路基板—巨量转移技术。每一类技术中又具有大量的技术细节需要处理,难度极高。此外,Micro技术的成本也巨大,未来商业化过程中也将面临更多的问题。目前来看,Micro技术停留在理论研究与实验室研发阶段,走向市场还需要较长时间,但可能对我们的未来显示产业产生巨大影响,我们拭目以待,同时不断保持跟踪与关注,抓住技术革命时代下的投资机遇或合理的规避风险。
五、 面板行业展望与风险提示
5.1、面板行业发展观点汇总
面板制造行业未来很长时间在我国将继续大力发展,但上游多种材料组件等国产化率极低,长期国产企业发展机遇较大。总结我国面板显示产业的发展来看,其一,我国未来很长时间内将保持全球显示面板制造中心的领导地位,目前产能集中在深圳等东部发达城市,未来有望向中西部转移。新建的面板产能企业对债权有较大需求。其二,上游多个细分产业上,我国材料组件大量依赖进口,技术壁垒较高,我国企业国产化空间巨大。我国大型材料或者化工企业成立事业部研究,同时我国大量的创业公司研发生产,相对来说对股权与债权需求均较大,早期企业主要依靠股权融资获得资金支持。我们结合行业发展特征总结以下细分产业观点,总结来说未来5-10年显示面板在我国发展中还有较大机遇。
5.2、面板行业风险提示
1、面板产业周期波动风险。面板产业产能供给周期在2-4年之间,但是需求日新月异,下游需求冲击会影响产业价格。时刻关注面板下游电视、电脑、手机、平板、智能穿戴、VR/AR、汽车等产品销量变化对面板供需影响,可以合理的分析价格周期波动。
2、面板产业技术冲击风险。面板产业技术在不断进步,每一类新技术与上一代技术有相似之处,但更有很多细分行业不同。比如OLED技术出现,对液晶、背光源、彩色滤光需求消失,但OLED发光材料成为新的需求。要积极跟进每种技术在市场发展,抓住新的机遇同时合理规避风险。
3、技术研发竞争的风险。面板产业上游很多细分领域技术壁垒极高,海外寡头具备资金、生态、技术、人才等多种优势,国内企业研发投入可能面临不及预期的风险。
4、大客户流失风险。首先面板企业面对的下游应用行业,比如电视、电脑、手机等几乎都是寡头垄断格局,获得或者失去一个大客户对公司营收可能产生较大影响,特别是像苹果、华为这种大型企业。其次,面板上游零组件与材料设备企业,面对的下游面板制造商也是寡头垄断的,面板制造商或者智能产品的大客户流失,对企业经营影响较大。我们需要做好企业的客户流失风险测评,评估企业上下游产业黏性,合理评估其面对的客户流失风险。
5、国际贸易等全球产业链风险。面板产业属于高科技产业,上游多种零部件被海外垄断,产品技术壁垒极高,国内难以短期内全部替代。上游零组件中,被美国等国家垄断程度较高的领域有前段、中段制造设备,光刻胶,光掩膜,靶材,玻璃基板,偏光片等。相对半导体来说,面板制造产业较为成熟,技术含量相对较低,受供应链管制的概率比半导体要低,但是不完全排除这种小概率事件。我们要合理评估全球供应链风险,做好风险概率大小与可能损失的风险测评。

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