十张图了解显示面板行业的未来 OLED挑战TFT-LCD,能否成为行业新霸主?

光电与显示 · 2019-02-20

显示材料技术作为信息产业的重要组成部分,已在信息技术的发展过程中发挥了重要作用,大到电视机、笔记本,小到手机、平板,都离不开显示材料技术的支持。

随着材料技术的发展,显示技术也从最初的阴极射线管显示技术(CRT)发展到平板显示技术(FPD),平板显示更是延伸出等离子显示(PDP)、液晶显示(LCD)、有机发光二极管显示(OLED)等技术路线,各种触摸显示屏、可弯曲显示屏在数码产品的应用上大放光彩。

一、OLED技术兴起,能否挑战LCD霸主地位

若从技术的发展路径来看,显示技术的发展大致可以分为三个阶段:

第一个阶段:1897年,世界上第一台CRT诞生,实现了电信号向光输出的转换。随着技术工艺完善,20世纪50年代开始,随着CRT技术的产业化,黑白CRT电视和彩色CRT电视成为生活中最重要的显示设备。

第二个阶段:20世纪90年代,等离子技术、液晶技术并行。2000年后,随着液晶技术的完善,其在显示效果、成本等诸多方面均显著超越等离子技术,等离子技术逐步退出市场。目前液晶技术已是全球最主流的显示技术。

第三个阶段:随着材料技术的发展,OLED技术出现并实现产业化。2006年之前,OLED面板多为PMOLED面板,主要针对小尺寸显示器件。2008年诺基亚推出了第一台应用AMOLED显示屏的手机,随后索尼、LG推出小尺寸OLED电视;2010年,三星大举推进AMOLED技术,并在其高端手机中广泛使用AMOLED面板,OLED的商业化进程得到了实质性进展。

OLED(OrganicLight-emittingDiode)全称为有机发光二极管,采用有机发光材料,是柔性显示技术的基础核心物质。这种发光原理早在1936年就被人们所发现,在1963年Pope发表了世界上第一篇有关OLED的文献,当时用数百万伏电压加在有机芳香族anthracene晶体上时观察到发光现象,但由于电压过高,而且发光效率很低,所以没有受到重视。在1987年由美国美籍华裔教授邓青云在实验室制成多层结构的OLED器件,在1990年英国剑桥大学的Friend成功制备高分子OLED原件引起全球范围内越来越多的科研机构和企业的关注,并先后投入到OLED研发与生产中。1999年,Pioneer公司发布全球第一款OLED产品。2002年之后全彩OLED产品大规模流入市场。在2006年之前,OLED技术多以PMOLED技术为主,主要针对小尺寸显示器件,比如播放器、数码相机、随声听等。在2006年之后,西门子推出了全球第一支应用AMOLED技术的手机,随后索尼和LGD先后推出小尺寸OLED电视;直至2010年,三星SDC大举推进OLED技术,并在三星的高端手机领域广泛应用。2016年苹果宣布采用OLED屏并与三星签订每年采购一亿块OLED面板,标志着OLED开始大踏步前进以取代LCD成为主流显示技术。

二、OLED相比LCD优势较大,但全面推广还面临较大问题

目前,平板显示(FPD)的主流产品为液晶面板与OLED面板。其中TFT-LCD平板作为液晶面板的一种,依靠其具有的工作电压低、功耗小、分辨率高、抗干扰性好、应用范围广等一系列优点,仍为显示产业的主流产品,广泛应于笔记本电脑、桌面显示器、电视、移动通信设备等领域。

OLED全称为“有机发光二极管”,用于显示或照明。OLED面板在推出伊始价格较为昂贵,未进入日常电子消费品行列,2010年之后随着其生产工艺的提升,OLED屏幕逐渐在手机、可穿戴设备应用和推广。目前AMOLED是OLED技术的主流产品,广泛应用于手机、平板电脑等小尺寸平板显示中。

TFT-LCD面板和AMOLED面板在各自的制造中对显示材料的选择不同,液晶终端材料及OLED终端材料分别是两种面板的主要制造原料。由于两种显示材料的特性不同,两种显示面板也表现出各自的产品特性。

由于OLED构造相对简单,因此在重量、厚度上都相对TFT-LCD更轻、更薄。此外,OLED的材料特性使得其可以实现柔性显示和透明显示,在一些新兴应用领域如可穿戴电子设备(VR设备,智能手表等)上,OLED面板取代液晶面板成为智能设备制造商的唯一选择。

虽然OLED有上述诸多优点,但还存在一些问题制约着OLED目前大面积的推广。

技术壁垒方面展开来说,面板制造的上游主要有三大部分:设备制造、原材料、组装零件。设备制造方面:国内企业明显较弱,基本被外资企业所垄断,尤其是在显影刻蚀、镀膜封装两大领域,国内更是鲜有企业可以参与竞争;在平板测试领域,精测电子后段检测设备方面具有较强的竞争力,可以占据大部分国内市场,在中、前段检测领域外资企业仍然占有绝大部分市场份额。原材料方面:在有机材料、偏光板、封装胶领域,主要被国外企业垄断,在玻璃基板领域,国内企业具有一定的竞争力。组装配件方面:在驱动IC、电路板、被动元件领域的主要市场也被外资所垄断,中颖电子在OLED驱动IC方面已经实现量产,具备一定的竞争力。

因此,TFT-LCD产业因其规模大、技术相对成熟、市场广阔,还将作为显示行业的中流砥柱;而OLED作为朝阳产业,发展迅速、潜力大,代表了新的应用方向。目前在大尺寸平板显示应用上,短期内OLED工艺技术的成熟度和成本尚不能与TFT-LCD形成全面竞争态势。

三、AMOLED在新兴领域站稳脚跟,在移动设备市场崭露头角

全球平板显示面板的销售面积平稳增长,年增长率在3%-11%之间。2017,平板显示面板的销售面积达到2.00亿平方米,同比增长6.51%。

随着技术的进步和新应用领域的出现,平板显示市场稳步增长,逐步划分为三块细分市场:(1)由液晶技术主导的传统市场,由于TFT-LCD面板的成熟性及逐步改良的成本优势,大屏幕显示市场仍由液晶主导,该市场仍是目前平板显示最大的市场;(2)液晶与OLED技术交叉存在的市场,该市场主要由手机及平板电脑的中小尺寸显示屏幕构成,由于液晶技术与OLED技术各有千秋,两种显示面板共同瓜分了这块市场;(3)新兴市场,该市场是随着消费电子的发展而衍生的一块市场。近年来随着技术的发展及用户需求的提升,一些新的电子消费品因为AMOLED技术的特性得以实现商业化,如可穿戴设备、曲屏手机、VR设备等,这部分市场完全由AMOLED面板主导,是平板显示新增的一块市场。

2017年,TFT-LCD和AMOLED面板的全球市场收入占比分别为78.57%和20.02%。AMOLED市场渗透率翻倍主要得益于智能手机推广使用AMOLED屏幕及AMOLED电视的商业化加速。

四、显示面板生产线建设迎来高潮,OLED占据半壁江山

显示面板行业具有非常明显的周期性,具体表现是:一批产业化的先驱企业开拓了显示产品的应用,创造出市场需求;当产品为市场接收后,一时供不应求引发现有企业进行新的投资,并出现一批新进入者;新投资带来的产能迅速扩大导致产能过剩、产品价格下降,进而造成产业衰退;价格下滑过后,导致需求扩张(液晶产品的成本下降导致其应用范围的不断扩张),再次出现产能不足,又引发新一轮的投资和企业进入,如此循环往复。

在当前市场格局下,国内面板厂商都对投资生产燃起了新的热情。在京东方和华星光电投资建设了10代以上面板生产线后,富士康、惠科、中电熊猫等企业也开始布局高世代面板生产线,抢占产品大尺寸化的风口。

据统计,仅2017年,在中国本地进行面板投资或建设的就多达13条,其中涉及7条8.6代以上高世代TFT-LCD面板生产线和5条第6代(柔性)AMOLED生产线,另外广州LG广州G8.5代OLED项目获批,以及两个微型OLED显示器项目签约,总共投资规模高达4477.28亿元。

OLED产业链参与者众多

OLED产业链的上游包括材料制造、设备制造、零件组,中游包括面板制造、模组、驱动芯片等,下游包括各类终端应用。在上游领域,由于技术门槛高,OLED上游产业供应权基本掌握在海外厂商手上,国内能实现规模量产的上游企业不多。

在中游领域,三星集团(以下简称“三星”)、L G集团等巨头把持中端面板方向。全球量产的OLED显示面板地区主要以韩国为主,其中三星是目前全球最大的中小型OLED面板生产商。LG显示(LG Display,LGD)最先主攻方向为大尺寸OLED,鉴于小屏电子产品的发展态势,LGD逐步加码中小尺寸OLED。

在下游领域,OLED 的应用领域众多,其中智能手机、电视、VR等领域应用范围最大。

行业进入成熟阶段

1979年,美籍华裔教授邓青云(Ching W. Tang)在实验室中发现黑暗中的一块做实验用的有机蓄电池在闪闪发光从,从而开始了对有机发光二极管的研究。1999年,Pioneer 公司发布全球第一款 OLED 产品; 2005-2009年, 三星、索尼等厂商大举推进 OLED 技术,并在三星的高端手机领域广泛应用。2013年,OLED电视规模化推向市场。截止2018年,德国汉莎航空宣布推出采用了OLED显示器的商用飞机。

时至今日,壁纸电视、屏幕自发声电视等目前只有OLED能实现的电视产品都已上市,其他诸如卷曲电视、8K OLED电视等黑科技产品也在初露端倪。OLED已经从无到有、从初期到成熟,发生了翻天覆地的变化,行业已进入了快速发展通道。

OLED 性能优势明显

OLED显示技术具备诸多优点,但是与 LCD 相比,OLED 最关键的优势还是柔性。OLED 发光层和传输层均为有机层,只要基板和盖板为可弯曲的材料,OLED 面板就可以实现柔性。OLED 的柔性和广视角 特征将使它更能适应未来多应用场景的需求。另一个有可能引起 OLED 行业大发展的是智能手机,使用 OLED 可使智能手机做的更薄、更轻、可折叠, 目前三星、诺基亚、HTC、华为、OPPO 均有采用 OLED 显示屏的手机。

市场规模达290亿美元

随着OLED 显示技术不断走向成熟,产品价格得到优化,OLED行业市场规模得到迅速扩张。2017年,全面屏市场彻底爆发,国内外手机品牌纷纷推出旗下全面屏新机,而象征着高端手机代表的苹果iPhone X也采用了全面屏设计,更是将全面屏推上了新高潮。在此影响下,OLED面板作为全面屏的最佳拍档,已然成为了高端智能手机的主流。据统计,2018年,我国OLED产业市场规模为290亿美元。预计未来,OLED行业市场规模还将继续高速增长。

智能手机为最大应用领域之一

OLED 广泛应用于智能手机、 电视、电脑、平板、可穿戴设备、VR 领域。未来,随着技术的进步,OLED面板将在各个领域的渗透率都有所增加。据统计,2018年, 智能手机领域是OLED应用的最大领域,占比达71%;其次是可穿戴设备,占比达10%;家用电器及电视,占比达6%。

韩国厂商处于主导地位,本土厂商奋起直追

——全球市场上,三星一家独大

三星电子作为三星集团旗下最大的子公司,业务覆盖全面,消费电子、存储器、面板、晶圆代工等业务均有涉及。得益于丰厚的技术条件,三星高度垄断OLED行业市场。据统计,2018年,三星电子在全球市场上的占有率高达96.5%!其次是LG,其市占率达到3.3%。

从营收来看,三星电子的营收规模远超LG DISPLAY。2012-2018年,三星电子的 营收规模大致在200万亿韩元左右变化。而LG的营收规模则仅三星的十分之一左右。截止2018年第三季度,三星电子营收达184.5万亿韩元,LG营业收入达17.39万亿韩元。

从毛利率来看,三星电子一直保持较高的毛利率和净利率。毛利率从2015年的38.5%开始基本保持波动上升趋势,到2018年第三季度达到46.2%,这一数字在整个电子制造行业处于领先地位,体现了三星电子极强的盈利能力。而LG的毛利率情况则大不如三星电子,且变化幅度较大,2018年第三季度,其毛利率为14.6%。

——国内主要参与者中,京东方前景可期

目前全球的OLED供应商格局已经基本成型,韩国处于相对主导地位,中国国内则是以京东方为代表的企业奋起直追。尽管,我国在OLED领域上从基础材料到落地应用都已经实现了从0到1的跨越,未来仍需要实现在核心技术装备上的突破。

中国OLED行业已经初步形成一批比较优秀的企业。其中,京东方在行业内处于相对领先的位置,其次是和辉光电、柔宇科技等。

作为国内液晶面板的先行者,京东方一直占据着国内市场的半壁江山。从营收来看,近几年来,京东方的营收状况逐渐上升的趋势。截至2018年第三季度,京东方实现营业收入695亿元。

国内厂商密集投放产能

随着行业市场规模的不断扩大,为摆脱韩系面板厂商的约束,我国各大OLED企业也加紧了OLED产能的布局。现如今,我国已经摆脱了过去“缺芯少屏”的状况,并且在LCD液晶显示屏领域已经成为了全球数一数二的供应商。根据资料显示,2018年,国内已经开始建投的OLED生产线有:京东方成都G6代线及绵阳G6代线、天马武汉G6、 和辉光电上海G6代线、信利惠州G4.5、G6代线等。

OLED终端材料核心技术缺失,未来本土化将是大势所趋

目前,中国是全球主要的OLED中间体和粗单体的生产企业。从产业链的角度看,我国OLED有机材料制造企业供应的OLED中间体和粗单体,大部分销往欧、美、日、韩等地的企业,由这些企业进一步升华出OLED单体材料,最后由面板的生产企业将终端材料蒸镀到基板上面,形成OLED材料层。但是目前,OLED终端单体材料的生产主要还集中在韩国、日本、德国及美国厂商手中。升华材料的核心是专利,日韩厂商在这方面具有领先优势。而国内材料厂商的积累与上述国家相比仍然有很大差距。目前,国内OLED中间体、粗单体的供应商主要包括万润股份、西安瑞联、濮阳惠成、北京阿格蕾雅、吉林奥来德等。受专利产权等技术因素局限,生产OLED单体材料的企业较少。

在我国OLED有机材料企业中,万润股份、濮阳惠成、西安瑞联等都已实现规模量产并进入全球OLED材料供应链。OLED中间体和粗单体的主要行业壁垒是下游厂商的认可,这些已进入OLED供应链的企业将受益于OLED需求的快速增长。从企业研发投入与创新能力来看,濮阳惠成的研发力度与创新能力居首位,其次是万润股份。与同行业比,瑞联新材的研发与创新力还需提升。远期来看,随着国内材料厂商在技术上的逐步突破,面板厂商还是有降低成本的需要,终端材料的本土化将是大势所趋。

设备整体国产化率偏低,核心设备被国外垄断

目前,在OLED行业中,设备是成本大头。OLED工艺设备包含背板段工艺的镀膜设备,光刻设备、干湿法刻蚀设备及剥离设备等图形制作设备;以及前板段工艺的清洗设备、蒸镀设备和封装设备;还有模组段工艺的贴合设备、电学测试设备、光学测试设备等OLED检测设备。OLED制造设备在面板成本中的占比约为35%。

OLED行业的最大壁垒之一在于技术实力,而OLED设备厂商的技术实力更是直接对OLED厂商有着重要的影响。目前OLED设备生产厂商主要集中在日、韩、美、德及荷兰,特别是对最终成本影响较大的蒸镀工艺几乎全部在国外掌控。以AMOLED生产线为例,其核心设备是蒸镀设备,这种设备能够通过真空蒸镀的方式将OLED发光材料附着在玻璃基板上,由于其精度和定制化需求较高,国内具备稳定供应能力的设备厂商极少,且相关厂商的设备年产量低。仅有中国台湾的倍强科技能够列入主流设备厂商。而中国大陆相对传统的光刻设备、封装及检测设备方面,有大富科技、深天马、锦富新材、天通股份等厂家占据一定市场份额。