半导体显示面板行业深度报告:行业整合加速 大力支持龙头正当时

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  我们在2019年9月发布了首篇面板行业深度报告,偏重于市场角度,主要基于LCD和OLED两大市场进行分析。本篇报告则偏重于技术角度,以终端应用领域细分市场(大、中小尺寸)为视角来分析各类显示技术路线(宽视角、背板材料及背光模组技术等)的演进及产业主要企业的技术布局及量产进度、发展动态,进而梳理出基于尺寸视角的全球面板行业最新竞争格局。

  我们在2019年9月发布了首篇面板行业深度报告,偏重于市场角度,主要基于LCD和OLED两大市场进行分析。本篇报告则偏重于技术角度,以终端应用领域细分市场(大、中小尺寸)为视角来分析各类显示技术路线(宽视角、背板材料及背光模组技术等)的演进及产业主要企业的技术布局及量产进度、发展动态,进而梳理出基于尺寸视角的全球面板行业最新竞争格局。

  ■ 行业供需改善:面板需求保持韧性,韩厂退出,中国大陆企业产能扩张掌握LCD主导权。2020年1-9月,电视面板/平板电脑面板/监视器面板/笔记本面板累计出货面积同比-6%/+50%/+13%/+15%。电视面板出货保持韧性,IT面板增长主要源于在线教育/居家办公需求及下半年备货等,手机面板下滑。整体估算,2020年全球 LCD 面板需求预计保持微幅(0~3%)增长。未来三年,全球LCD需求面积保持低个位数(每年<5%)增长。从供给端来看,韩国厂商加速退出已成定局。未来3年全球 LCD 产能保持平稳,行业保持供需紧平衡,部分季度供给紧张,中国大陆企业占比将逐步提升。DSCC预计4Q22中国大陆的LCD产能占比将进一步提升至70%。Omdia 预计,在 2021 年京东方和 TCL 华星的产能面积份额合计将达 39.7%,2023年达43%,中国大陆双巨头市占率提升,议价能力和利润水平有望增强。

  ■ 显示技术路线与市场前景:韩厂仍为新技术引领者及量产先锋,大陆企业在大小尺寸领域均快速追赶。大中尺寸:大陆企业逐步掌握LCD主导权,但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,但与领导者的差距在缩小。三星计划于2021年推出QD-OLED面板、试水MiniLED背光LCD电视、可能在2021~2022年量产Microled电视。LGD垄断了WOLED大尺寸技术,在中尺寸MiniLED-LCD方面与苹果的合作将加大。小尺寸:OLED趋势确定,韩国巨头为行业霸主,2020Q3,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。

  ■ 银企合作:授信审查指引、投行业务策略及风险提示(招商银行各部如需报告原文,请以文末联系方式联系招商银行研究院)。

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  半导体显示行业之面板篇(2019版)—技术演进及产能扩张推动洗牌,关注中国大陆企业赶超机遇

  正文

  我们在2019年9月发布了面板行业首篇深度报告:《半导体显示行业之面板篇—技术演进及产能扩张推动洗牌,关注中国大陆企业赶超机遇》,报告主要分析TFT- LCD(以下简称“LCD”)和AMOLED(以下简称“OLED”)两大市场的应用领域、增长空间、供需状况及竞争格局等,在此基础上将全球面板行业企业划分为三大梯队,并建议重点布局第一梯队的企业。

  过去一年多的时间内,全球面板行业陷入低谷后又进入温和复苏,行业洗牌加剧,并购整合频繁,新技术新产品层出不穷。在此背景下,我们更新了行业的供需状况及对于未来三年的展望,详细分析了各类显示技术路线的演进路径,并从终端应用领域细分市场(大、中小尺寸)视角来分析显示技术路线及面板产业链主要企业的技术布局及量产进度、发展动态,进而在上述分析的基础上,我们梳理出基于显示技术及细分市场维度的全球面板行业的最新竞争格局。

  行业供需:面板需求保持韧性,韩厂退出,中国大陆企业扩张产能掌握LCD主导权

  1-1 疫情之下需求保持韧性,未来三年需求保持低个位数增长

  全球电视销售保持韧性,三季度出货量创历史新高。从出货面积来看,面板的主要应用领域是电视,而疫情对电视的需求影响是双向的。今年以来,疫情扰动带来人们居家时间延长进而推动购买电视的需求,但另一方面疫情带来居民收入下降会导致人们减少对电视这种耐用消费品的支出。从电视的出货量来看,今年电视的需求保持了较强韧性。据TrendForce统计,今年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-6%,降幅较上半年收窄2.35pct。我们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1:全球液晶电视面板出货面积及同比增速

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资料来源:WitsView,招商银行研究院

图2:全球电视面板平均尺寸走势预测

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资料来源:Omdia,招商银行研究院

  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。

  2020年智能手机出货量预计同比下降 11.9% ,一定程度冲击手机面板需求。根据 IDC 数据,2019 年全球智能手机出货量为 13.71 亿部;IDC 预计 20-22 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。

  整体估算,2020年全球 LCD 面板需求将可能保持微幅增长。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,我们预计全球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。

  1-2 韩厂退出成定局,中国大陆企业逐步掌握LCD主导权

  从供给端来看,韩国厂商加速退出已成定局。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,供需关系有所改善,面板价格涨幅较大。2020年11月,32寸面板价格为61美元,已回升至2018年3月时的价格。

图3:2020年以来面板价格大幅上涨

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资料来源:Wind,招商银行研究院

  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。我们认为,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。

表1:2020年开始投产的7代以上TFT-LCD产线情况(含原有产线扩产产能)

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资料来源:IHS,公司官网,媒体报道,招商银行研究院

  今年第四季度,由于供给端电视面板产能分配不足叠加三星关厂,需求端传统节日旺季来临叠加终端厂商为明年提前备货,预计Q4面板价格将保持微涨态势。展望2021年,在经济复苏、大型体育赛事延迟、韩厂产能退出的多重利好影响下,面板价格有望在2021年保持上涨。

  未来3年全球 LCD 产能保持平稳,中国大陆企业占比将逐步提升。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。

  中国大陆企业逐步掌握LCD的主导权。根据 DSCC 数据,中国大陆的LCD 产能占比从 4Q18 的 42%提升至 1Q20 的 52%,DSCC预计4Q22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4:预计2020-2022年全球LCD产能将保持平稳

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资料来源:WitsView,华泰证券,招商银行研究院

图5:全球各国家/ 地区 TFT-LCD 产能占比(按面积)

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资料来源:WitsView,华泰证券,招商银行研究院

  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6:全球面板行业2020-2023年供需情况预测

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资料来源:Omdia,招商银行研究院

  1-3 大陆双巨头市占率提升,议价能力和利润水平有望增强

  行业并购整合频繁,韩厂产能退出或被收购,如,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%,在此情形下,两家龙头厂商无论对下游客户或是上游供应商的议价能力均有望明显提升,规模效应进一步显现,同时有望通过协同策略有效平抑行业景气周期波动,整体盈利能力有望增强。

图7:至2023年,京东方和TCL华星TFT-LCD市占率合计将达到43%

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资料来源:Omdia,招商银行研究院

  显示技术路线与市场格局:韩厂仍为新技术引领者及量产先锋,大陆企业在大小尺寸领域均快速追赶

  半导体显示行业涉及到众多材料及显示技术,我们从LCD、OLED、MicroLED等显示技术的构成出发,选择液晶显示视角技术、背板材料及背光技术三大维度进行了分析;在此基础上,从终端应用领域细分市场角度,分析了大、中小尺寸的显示技术路线及面板产业链主要企业的技术布局及量产进度、发展动态,进而在上述分析的基础上,我们梳理出基于显示技术及细分市场维度的全球面板行业的最新竞争格局。

  2-1 液晶显示视角技术、背板材料及背光模组技术,三类技术推动面板行业发展

  目前,全球主要显示模组分为三大类:TFT-LCD 、OLED(分为柔性OLED和刚性OLED)及MicroLED(分为MiniLED和MicroLED)。

图8:主要显示模组分为:LCD、AMOLED和MicroLED

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资料来源:长信科技官网,招商银行研究院

  以TFT-LCD 显示模组为例,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。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,而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9:LCD面板的组成(侧光式)

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资料来源:公开资料,招商银行研究院

  从显示模组结构来看,显示技术的进步主要路径为:采用性能更佳的显示材料及改善显示模组结构。如,液晶显示视角技术主要和液晶分子的排列方式有关,LCD涉及到该技术(含以Miniled为背光模组的LCD),而OLED 和MicroLED不涉及;背板材料技术是依据不同的背板材料的特性进行开发应用的技术,LCD、OLED和MicroLED模组均涉及到该技术;背光模组技术则通过采用不同背光材料及相应的技术来改善背光显示效果,LCD(含以Miniled为背光模组的LCD)涉及到该技术,OLED和MicroLED模组则不涉及。技术的进步不仅依赖于技术水平的提升,还来自于制造工艺水平的提升、大规模量产成本的降低等。本节我们主要分析液晶显示视角技术、背板材料及背光模组技术三类技术。

  2-1-1 液晶显示视角技术:VA、IPS为两大主流阵营

  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。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”, 详见附录专业词汇解释)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。

  液晶显示视角技术目前主要是IPS和VA两大阵营。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。

图10:TN、VA、IPS型TFT-LCD面板对比

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资料来源:Eizo Japan,招商银行研究院

  2-1-2 背板材料技术:a-Si和LTPS为主流,IGZO和LTPO应用逐步增加

  显示面板行业,LCD、OLED及MicroLED均用到TFT技术,根据TFT沟道层半导体基底材料(简称“背板材料”)的不同,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。

表2:半导体基底材料a-Si、LTPS、IGZO材料技术的特点、应用领域及主要企业

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资料来源:公开资料,招商银行研究院

  a-Si 技术成熟,适用于所有产品市场。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。

  IGZO可以用于大小尺寸,LTPS只能用于小尺寸。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。

  鸿海转投资的夏普(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,且支持8K、并可应用于 OLED 面板上。

图11:IGZO是指在TFT-LCD主动层之上,打上一层金属氧化物

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资料来源:电子发烧友,招商银行研究院

  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。LTPS制程温度高,只有黄色 PI (聚酰亚胺)可以满足指标要求,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;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。

  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。

  2-1-3 背光技术:从LED向量子点、MiniLED演进,三星为量子点和MiniLED背光技术应用领导者

  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(冷阴极荧光灯)、传统 LED 背光、量子点背光及 MiniLED 背光等技术节点。

  ● CCFL 背光:功耗大、色域窄、长时间使用有色偏;

  ● 传统 LED 直下式背光:虽然能实现动态分区、成本低,但是较厚、耗能高;

  ● 传统 LED 侧入式背光:虽然能够实现薄型化,但无动态分区;

  ● 量子点背光:能够实现宽色域,但是成本高,还具有轻微毒性;

  ● MiniLED 背光:具有节能、轻薄化、宽色域、超高对比度、精细动态分区的特点,既实现了独特的优势,也能克服其他背光方式的缺点。

  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12:LCD背光技术的发展路线

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资料来源:国际显示博览会,国星光电RGB事业部,招商银行研究院

  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 2~20 nm的纳米粒子。

  量子点显示的技术基础有两个层面:电致发光与光致发光。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)。

  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,能够实现薄型化、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。

  MiniLED背光技术的背板材料: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。京东方称,玻璃基 MiniLED背光产品将在2020Q4量产。

  2-2 小尺寸:从LCD(a-Si 、LTPS)到AMOLED,演进路径清晰,关注量子点、MircoLED等的发展

  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)。小尺寸显示技术中短期路径相对成熟,a-Si /LTPS /AMOLED(简称OLED)技术依次迭代,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,根据材料差异又可以分为 a-Si、LTPS 及氧化物(oxide)三种。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。

图13:小尺寸面板技术演进

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资料来源:根据公开资料整理,招商银行研究院

  a-Si技术退居最低端市场,未来随成本优势减弱,市场空间或再被压缩。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,优点是相较于 LTPS 等技术工艺流程更为简单,成本低廉,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。中短期而言 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。

  LTPS 技术受 OLED 挤压,往中低端手机领域渗透,往后或转向专显产品。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(非晶硅)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。价格上来看,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,我们认为 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。

图14:2019-2021年智能手机市场不同显示技术出货量占比

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资料来源:Trendforce,招商银行研究院

  IGZO 技术主要用于高端笔电及高端平板电脑,在小尺寸显示产品中市场份额将逐步增加。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%。

  LTPO:苹果主导该技术,合作面板厂目前主要为LGD,可能在苹果小屏产品中大量使用

  LTPO是LTPS和氧化物的集合体。LTPS具有电子迁移率高的特点,氧化物具备低漏电流和低频率。

  终端品牌商: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。LGD将扩大其OLED面板厂专供苹果的生产线的生产速度。LTPO技术可以为更长的电池寿命和/或ProMotion(自适应刷新率)或始终开机显示元素等新功能铺平道路。

  面板厂: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。

  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。

  中小尺寸背板材料: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(SurfaceMountTechnology),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。

  2-3 大尺寸:LCD占据主导,第三代技术竞争激烈,关注各类OLED、MiniLED直显、MicroLED技术

  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。

  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。

图15:大尺寸显示面板技术演进路径

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资料来源:招商银行研究院

  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,因此本节不展开对大尺寸面板背板材料的分析。

  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,此处不展开分析,本节主要分析QD-LCD、MiniLED-LCD。具体如下:

  QD-LCD:性价比高,光致发光量子点技术(俗称量子点电视)率先商用,三星独占鳌头

  QD-LCD即量子点背光液晶显示器,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。

  量子点显示的技术基础有两个层面:电致发光与光致发光。所谓电致发光,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。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)。

图16:QD-LCD 电视(俗称量子点电视、QLED电视)与LED背光LCD电视的区别

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资料来源:电子发烧友,招商银行研究院

  主要终端厂商: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。

  Mini-LED背光:价格昂贵普及缓慢,三星作为领头羊规划300万台试水

  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。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。由于OLED在大尺寸面板应用上存在明显短板,如烧屏现象、投资巨大、成本偏高等,因此,OLED主要应用于小尺寸面板。在高端大尺寸面板(120寸以上)领域,Mini-LED背光被视为较优选择。但据研究公司DSCC估计,尽管与OLED相比,Mini-LED背光电视的生产成本更低,但差距不到10%。本节主要讨论MiniLED背光。

  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其价格定位理论上应该是在普通的LCD屏幕和OLED屏幕之间的某个位置,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年,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。

  第三代大尺寸显示面板技术路线较多。OLED方面,本节主要分析WOLED、QD-OLED、IJP-OLED,此外还分析MicroLED。具体如下:

  WOLED(白光OLED):技术主要为LGD垄断,市场渗透缓慢

  LG的OLED电视其实并不是完全形态的OLED面板。按照我们正常理解的OLED技术来看,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。

  QD-OLED(量子点OLED ):三星显示为领导者,计划于2021年推出QD-OLED面板

  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的一种增强技术一般。

  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。

  IJP-OLED(印刷式OLED):TCL科技将建全球首条8.5代印刷OLED,在高端大尺寸面板领域与三星显示、LGD一争高下

  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。

  MicroLED:技术难题较多尚未量产,三星LGD走在前列

  MicroLED号称终极显示技术,可提供与OLED媲美的完美黑色却没有烧屏的危险,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。技术问题:过多的技术难题(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Micro LED电视或是Micro LED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。

  市场规模预测:LEDinside 预测,预估至 2025 年 MicroLED 市场产值将会达到 28.91 亿美元。

  面板企业布局情况:三星连续两年在CES展上使用了MicroLED电视墙(The Wall),外部报道称,该款电视可能2021~2022年量产,LG已推出163寸巨屏Micro LED电视。此外友达、群创、京东方(研发中,与美国Rohinni成立合资公司)等面板也在布局。康佳也声称正在自主研发Mirco LED电视。

  在大尺寸显示领域,激光电视和投影显示定位于利基市场,未能大范围推广,且面临显示面板电视的激烈竞争。激光电视主要定位于超大尺寸市场,主导者为海信视像。激光电视近年来销量增长较快,但市场占比仍很小。2019年,激光电视销量仅为20万台,同比增长23.4%,今年1-9月,同比增长60.5%。

  投影设备:根据 IDC 数据,2011 年至 2019年度中国投影设备出货量年均复合增速达 14.19%,15 年之后销量增速提升趋势显著。2015年至 2018 年中国投影设备出货量年均复合增速高达 25.70%。2019年,中国智能投影设备出货量463万台,同比增长6.21%,2020H1,出货量169万台。

  2-6 竞争格局:大陆企业逐步掌握LCD主导权,韩厂仍为大尺寸新技术领导者和小尺寸OLED领域霸主

  基于上述分析,以及对主要面板企业的业务梳理,我们得出结论如下:

  大中尺寸:大陆企业逐步掌握LCD主导权,韩国巨头仍为新技术领域的领导者和产业化先行者。从大尺寸 TFT-LCD 出货面积的角度而言,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。

  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化计划: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。京东方在有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。

  小尺寸: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(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。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。

  表3:全球主要面板企业业务地位及发展规划

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