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我国新型显示行业市场发展深度解析

来源:高瞻智库  浏览数:  发表日期:
  一、新型显示行业发展现状
  1、新型显示行业概述
  新型显示也称新型显示,于20世纪60年代出现,主要包括液晶显示器、发光二极管、等离子显示板、电致发光显示器等。目前液晶显示(LCD)与有机电致发光显示(OLED)为新型显示行业主要显示技术,占据行业绝大部分产值。
  新型显示产业链由上游材料、中游组装和下游产品组成,上游为液晶面板材料及OLED材料为主,中游为显示模组、触控模组及面板制造,下游终端应用于智能手机、平板电脑等移动智能终端产品。新型显示产业是电子信息领域的核心支柱产业之一,融合了光电子、微电子、化学、制造装备、半导体工程和材料等多个学科,具有产业链长、多领域交叉的特点,对上下游产业的拉动作用明显。
  伴随着消费电子行业的快速发展和科学技术的日新月异,在各种电子产品中广泛应用的显示面板技术也快速演进。面板的演进方向与数码显示产品更轻薄、更省电、色彩更真实等要求相一致,在LCD大规模发展和广泛应用后,OLED显示技术应运而生。
  从显示技术的发展路径来看,大致可以分为四个阶段:
  图表:显示技术的发展路径

  阶段时间具体内容
    在当下的市场格局中,OLED面板逐渐占据以智能手机为代表的中高端消费电子及家电市场,LCD面板在大尺寸家电及中低端消费电子市场仍占据一定市场份额,未来3-5年两者虽然有竞争,但仍将保持并存发展的态势。
  图表:显示面板技术演进路线

  资料来源:公开资料研究整理
  2、新型显示行业细分市场发展分析
  (1)液晶显示发展分析
  液晶最早于1888年被发现,20世纪60年代开始与显示技术结合,发展出液晶显示器。液晶显示器根据液晶驱动方式可分为被动矩阵式和主动矩阵式,主动矩阵式LCD在亮度及视角、反应速度等性能上远优于被动矩阵式LCD。TFT-LCD属于主动矩阵式LCD,目前为市场主流显示技术,具有轻薄、成本低、技术成熟稳定的优点,广泛应用于电视、手机、笔记本电脑、桌上型显示器等各类消费电子终端以及车载显示、工业控制、健康医疗等专业显示领域。
  目前TFT-LCD所使用的沟道层半导体基底材料主要有三种,分别是a-Si、LTPS和IGZO。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。
  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与LTPS技术虽然电子迁移率较a-Si有指数级提升,可实现PPI、低功耗和窄边框等指标的大幅提高,但IGZO对水和氧敏感,成膜难度较大,LTPS需要离子注入和快速退火工艺,较难生产中大尺寸面板。IGZO、LTPS相比a-Si增加部分工序,工艺更为复杂,投入和成本较高。目前IGZO与LTPS的行业产能相比a-Si均很低,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,对a-Si技术的升级替代有限。
  图表:液晶显示的五个主要发展阶段

  资料来源:龙腾光电
  1)a-SiTFT-LCD
  a-Si目前在各尺寸产品中均为主流技术。2017年起我国大陆厂商投建的第8.6、10.5代a-Si生产线陆续投产,大尺寸LCD产能持续增加,我国大陆LCD产能的全球占比已接近50%。韩国厂商陆续关闭a-Si旧生产线,退出TFT-LCD竞争,2016~2017年三星关闭了一条第5代线和一条第7代线,并于2019年关闭一条8代线。随着供需状况的好转,2019年以来大尺寸a-SiTFT-LCD面板价格已逐步回升。第6代及以下a-Si生产线仍为生产笔电、手机、车载面板等中小尺寸产品的主力。
  在智能手机市场,a-Si受到LTPS和AMOLED的激烈竞争,a-Si面板在智能手机中的份额下降,预计a-Si面板在智能手机市场份额将持续下滑。
  总体来看,未来a-Si技术仍将为TFT-LCD中的主流技术,在电视、桌上型显示器、笔记本电脑、车载等产品中占据主要市场份额。
  2)LTPSTFT-LCD
  我国大陆厂商新建LTPS生产线于2016至2017年陆续投产,全球LTPS产能大幅增长,导致价格下跌,产值下降。近年来LTPS产能稳定,在智能手机全面屏渗透率大幅增加的推动下,LTPS产值维持稳定并小幅增长。随着全面屏的持续渗透,LTPS将稳定发展,预计LTPS产值规模将稳中略升。
  3)IGZOTFT-LCD
  近年来IGZO面板需求主要来自苹果iPad、MacBook等高端平板、笔记本电脑,IGZO面板供给主要来自夏普、LGD和京东方,主要产能增长来自中电集团旗下华东科技第8.5代生产线和成都熊猫第8.6代生产线。IGZOTFT-LCD由于具有高电子迁移率且易于中大尺寸生产,对4K/8K高分辨率面板生产具备优势,随着电竞笔记本电脑出货快速增长以及8K电视于2019年开始大量出货,将为全球IGZOTFT-LCD市场增加新的动力。
  (2)OLED显示发展概况
  OLED在1979年由美国柯达公司发明,1997年日本Pioneer公司首次将单色的OLED应用于汽车音响面板,开启了OLED产业化的突破口。OLED是一种自发光技术,将电能通过有机发光材料转化成光能,不需要在屏幕下添加背光模组,可以降低屏幕厚度。OLED色彩饱和度和亮度可达到很高的参数,但由于在中大尺寸产品上良率低、成本过高及技术限制,主要应用于高端智能手机、可穿戴设备等有柔性显示要求的小尺寸产品。
  OLED也可以分为主动型(AMOLED)和被动型(PMOLED),AMOLED与TFT-LCD类似,通过TFT阵列作为开关控制每个像素点的发光情况,相比无TFT开关的PMOLED在对比度、刷新频率等指标上具有明显优势,AMOLED是OLED中的主流技术。AMOLED显示的关键技术不仅在于显示发光方式,而且在于控制发光的TFT技术,其背板需由LTPS或IGZOTFT驱动。AMOLED相对于TFT技术不是替代性的,而是对TFT技术的进一步应用。
  韩国厂商三星和LGD是全球AMOLED产业化、市场化的主要推动者和市场参与者。三星2001年起开始投入量产AMOLED面板,前期主要通过改造升级旧的第4代TFT-LCD生产线实现,2011年全新的第5.5代AMOLED生产线投产,又陆续建设了第6、8代生产线。2014年LGD首条第8.5代AMOLED生产线投产。近年来,中国大陆厂商积极研发AMOLED,日本和中国台湾面板厂商对OLED投资力度较小。目前,三星和LGD分别在AMOLED小尺寸和大尺寸应用领域占据绝对的技术和产能优势。
  AMOLED由于拥有低能耗、轻薄以及可柔性化等特点,在手机、可穿戴市场具备优势,近年来AMOLED在智能手机应用中快速渗透。根据IHS数据,预计2025年手机面板中AMOLED占比将达到37%。在中大尺寸产品上,AMOLED受限于技术、良率和成本等因素发展缓慢。随着折叠屏手机的出现,以及智能手机全面屏、屏下指纹等技术的持续发展,AMOLED将持续在智能手机领域扩大竞争优势,随着我国大陆AMOLED产能的释放,预计AMOLED产值将稳定增长。
  (3)MiniLED和MicroLED新型显示技术
  MiniLED和MicroLED属于LED显示,是继LED户内外显示屏、LED小间距之后LED显示技术升级的新产品。MiniLED与MicroLED将传统的无机LED阵列微小化,除了继承传统小间距LED无缝拼接、宽色域、低功耗和长寿命的优点外,还拥有更好的防护性、可视角度大、高PPI、高亮度和对比度等优势。
  1)MiniLED
  MiniLED是小间距LED向MicroLED发展的过渡阶段,晶粒尺寸约为100微米。MiniLED技术由三安光电、国星光电、洲明科技等LED产业链厂商主导,较为成熟,已进入少量量产阶段,目前主要应用为MiniLED显示和MiniLED背光。
  MiniLED显示于2018年实现量产,主要定位高端小间距LED市场,目前主要应用于商业广告与户外大型显示,在LED产业链厂商布局下已具备技术、产能、良率条件,有望进入4K/8K大尺寸LED电视领域。
  根据LEDinside预测,2023年MiniLED显示市场规模将达到6.4亿美元。MiniLED背光将MiniLED代替LED作为LCD背光源,具有色域更高,超高对比度,提供更高的动态范围(HDR),显示屏厚度更薄的特点,从而使LCD更加接近OLED的显示效果,且成本更低,使得LCD与OLED的显示差距大大减小。
  MiniLED背光从2018年下半年起逐步应用在高端笔记本电脑、游戏电竞桌上型显示器、4K/8K大尺寸电视,在华星光电、友达等面板厂商和苹果等终端品牌推动下2020年有多只产品将采用MiniLED背光。根据LEDinside预测,2023年全球MiniLED背光模组市场规模有望达到5.3亿美元,预计采用MiniLED背光的电视背板市场规模将达到82亿美元。
  2)MicroLED
  MicroLED将晶粒尺寸进一步缩小至10微米,MicroLED显示将LED晶粒连接到TFT驱动基板上,LED像素点均可以被独立定址、点亮,从而实现对每个像素放光亮度的精确控制,进而实现图像显示。MicroLED由于无需背光模组、且LED发光效率优于OLED,具有发光效率高、功耗低的优势,同时具备高分辨率、高亮度、高对比度等优势。苹果2014年收购MicroLED初创企业Luxvue,率先开展技术储备。预计MicroLED在智能手表为代表的可穿戴设备、VR/AR设备、室内大屏显示中最具可行性和市场潜力。
  MicroLED目前巨量转移、外延晶圆、驱动IC、背板、检测维修等技术尚未攻克,在成本和量产技术方面尚不成熟。三星电子在2018年CES发布了146英寸MicroLED电视,MicroLED市场需求和产品技术逐步起步,2020年产值达到1亿美元,未能实现规模量产,尚处于技术储备阶段。未来随着LG电子和苹果等终端厂商的加入,以及巨量转移技术的突破,预计大尺寸MicroLED市场将进入萌芽阶段。
  二、新型显示行业市场规模
  在笔记本电脑、智能手机、平板电脑、大尺寸高清电视以及车载和工控等专业显示历次应用浪潮的推动下,全球新型显示行业发展稳定,市场空间巨大。
  2017年全球新型显示产业产值高达1243.04亿美元,2018年由于宏观经济环境变化、产能快速增长导致价格剧烈下降等因素影响,产值有所下降,但仍高达1144.26亿美元。随着4K/8K技术的成熟、AMOLED产能释放以及5G、物联网的推进对新型显示产业的拉动,2020年全球新型显示产业产值达1200亿美元,保持稳定回升态势。
  图表:2013-2020年全球新型显示市场规模(亿美元)

  资料来源:IHS
  图表:2013-2020年全球新型显示行业出货量情况(百万片)

  资料来源:IHS
  由于TFT-LCD技术成熟,成本较低,应用范围广泛,TFT-LCD技术在平板显示产业中依然占据一定优势,未来TFT-LCD产值占比虽下降,但至2022年仍将占据65.25%的市场份额,是市场主流显示技术之一。
  AMOLED由于在智能手机中快速渗透,近年来产值和出货量大幅提高,在平板显示行业增长较快,未来将继续保持快速增长。
  在5G等新兴技术推动显示场景无处不在、显示器件应用范围持续扩大的背景下,预计至2022年全球显示面板出货量仍将持续增长。
  三、新型显示行业竞争格局
  1、总体竞争格局
  目前全球新型显示行业企业以韩国、日本、中国台湾和中国大陆面板生产厂商为主,形成了“三国四地”的竞争格局。
  日本是最早实现TFT-LCD产业化的国家,对液晶显示技术具有深厚的技术积累,代表厂商为JDI、夏普。1995年后韩国面板厂商凭借高额的政府补助迅速占领市场,后来居上,主要企业为三星电子和LGD两大巨头。中国台湾企业依靠日本转移技术发展壮大,主要有友达光电、群创光电、瀚宇彩晶。中国大陆厂商依托巨大的下游需求市场,在我国政府的大力支持下快速崛起,发展出京东方、华星光电、深天马、中电集团、惠科、维信诺、龙腾光电等主要企业。
  2、市场竞争状况
  (1)市场竞争格局概述
  新型显示行业集中度较高,三星电子、LGD、京东方作为行业内巨头,各拥有多条涵盖高低世代各类基底材料技术TFT-LCD及AMOLED生产线,具备各技术全领域产品生产能力。友达光电和群创光电两家中国台湾企业具有较大的TFT-LCD产能,但在AMOLED技术领域投入较少。其余如深天马、龙腾光电等企业均寻求差异化竞争,通过深耕一种或几种显示技术,在特定的细分产品领域形成差异化竞争优势。
  (2)大尺寸领域竞争格局
  在大尺寸的电视面板市场,市场主要竞争参与者为拥有多条高世代线的厂商。根据IHS数据,按照出货量排名,前五位依次为京东方、LGD、群创光电、华星光电和三星,均占据10%以上的市场份额,其他主要厂商为友达光电、中电集团、惠科和夏普。而按照出货面积排名,前五位依次为LGD、京东方、三星、华星光电和群创光电。
  (3)中小尺寸领域竞争格局
  中小尺寸显示领域主要包括智能手机、笔记本电脑、平板电脑和车载显示等应用,三星、京东方等行业巨头仍占据主要市场份额,而深天马、JDI、深超光电及龙腾光电等体量较小的企业凭借主攻细分市场的差异化竞争策略获得了一定的市场份额。
  四、新型显示行业发展前景/趋势
  1、新型显示产业产能迅速向我国大陆地区集中
  随着新型显示行业国家支持政策的出台,在各级地方政府支持下,众多新型显示国内外厂商加大了在我国大陆投资建设面板新产线的力度。据统计,我国大陆在2016年以后达产的面板生产线共有31条,其中TFT-LCD生产线18条,OLED生产线13条,分布在长三角、珠三角、环渤海以及以成都与武汉为代表的中西部产业聚集区,投资总额7690亿元。
  2016年我国大陆新型显示产能首次超过我国台湾地区,2017年又继续超过韩国成为全球最大的新型显示产能地区,占比34%。2018年至2020年,我国大陆显示面板产能将持续大幅增加,预计至2022年,我国大陆产能占比达到56%,全球产能向我国大陆集中趋势不可阻挡。
  图表:全球各地区新型显示产业产能占比变化

  资料来源:IHS
  2、高世代TFT-LCD产线投资巨大,在中大尺寸面板保持领先
  按照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,自1990年第1代TFT-LCD生产线开始建设以来已发展至第10.5代。业界通常将第6代及以下生产线称为低世代线,将第7代及以上的生产线称为高世代线。
  TFT-LCD生产线的升级以玻璃基板的尺寸提升为主,相应的产线投资和工艺难度更大,但各世代线所用底层核心技术基本相同,显示面板产品的技术指标与世代数没有必然联系。
  从生产良率和玻璃基板利用效率综合考虑,玻璃基板存在经济切割,切割片数一般至少为6片,玻璃基板利用率达到90%以上,如5代线可经济切割6片27英寸面板或15片15英寸面板,进入智能移动终端时代后由于低世代线用于切割中小尺寸面板更具成本效率优势,主要产品为15英寸以下的手机、笔记本电脑、车载显示面板。而8.5代线可经济切割6片55英寸面板、8片49英寸面板或18片32英寸面板,主要产品面向大尺寸电视和桌上型显示器。
  目前,行业主流生产线情况如下:
  图表:行业主流生产线情况

  资料来源:公开资料研究整理
  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。
  高世代线的主力技术仍为a-SiTFT-LCD。据统计,2017年以来全球新增已投产的11条高世代线中仅有LGD广州第8.5代线为OLED技术,除中电集团成都第8.6代线采用IGZO技术外,其余9条线均为a-Si技术。预计至2022年还有6条高世代线投产,仅有LGD韩国坡州第10.5代线为OLED技术。2017年至2022年全球预计新增高世代线中有14条位于中国大陆,新增高世代TFT-LCD产能主要集中在中国大陆。中国大陆企业将持续加码高世代线,不断提高LCD领域的话语权。
  3、AMOLED性能和良率持续改进,小尺寸面板领域具备优势,我国大陆发展积极
  AMOLED由于拥有低能耗、轻薄以及可柔性化等特点,在手机、可穿戴市场具备优势,随着产能和良率的提升,近年来在手机应用中快速渗透,在高端智能手机中对TFT-LCD相关技术产品形成较为明显的替代。
  根据IHS数据,预计未来AMOLED在手机中渗透率快速增加,2022年达到34%。但AMOLED存在寿命短、性能不稳定的重要缺点,无法达到车载产品安全性及可靠性要求,在车载等专业显示产品中应用受限。AMOLED同时也受到工艺难度大、成本较高的限制,在中大尺寸产品市场的应用仍不成熟。目前小尺寸AMOLED领域仍为三星一家独大,我国大陆企业正不断在产能和良率上缩小韩国厂商差距。随着京东方、深天马、维信诺等多条生产线产能和良率爬坡,我国大陆OLED产能全球占比快速提高。
  图表:全球各地区OLED产能变化趋势

  资料来源:IHS
  4、IGZOTFT和LTPSTFT技术逐步成熟,TFT-LCD显示性能大幅提升
  a-Si为最早用于TFT-LCD的半导体基底材料,其生产技术成熟,成本低廉,初期普及速度很快,但是a-Si电子迁移率低,a-SiTFT-LCD面板分辨率偏低。
  IGZO为金属氧化物中的主流成熟技术,IGZO和LTPS相对于a-Si具有更高的电子迁移率,电子迁移率越高则器件信息传输量越大,可使用更窄的通道传递信息,实现更高的分辨率,并具有高亮度、低功耗、窄边框的优势。
  IGZO技术最早在2012年由夏普成功量产。目前我国大陆已量产及在建的包含IGZO产能的TFT-LCD生产线共9条。
  图表:我国IGZOTFT-LCD生产线分布情况

  资料来源:IHS
  2013年JDI第6代LTPS生产线量产,跃居全球LTPS产能的龙头地位。2014年起随着京东方、深天马和华星光电建设的LTPS生产线投产,改变了LTPS产能由日本独大的态势。目前我国大陆已量产包含LTPS产能的TFT-LCD生产线共5条。
  由于LTPS技术所需的离子注入和快速退火工艺仍难以在大块玻璃基板上实现高良率,目前投产的LTPS生产线均为5.5代和6代,更适合对分辨率和刷新率等要求更高的中小尺寸面板。
  5、终端产品的个性化需求促进新型显示技术不断发展
  随着显示领域的逐步拓展,消费者对不同显示领域提出了更多差异化的需求,新型显示行业技术仍在高速发展,各种创新技术层出不穷。
  在显示性能上,高分辨率、窄边框、低功耗等新技术的应用,使TFT-LCD在产品性能和成本竞争力方面不断提升,持续拓展TFT-LCD应用范围,弱化了AMOLED在高清晰度方面的优越性,在大尺寸领域以4K/8K超高清技术最为典型,在小尺寸领域以高PPI值最为典型。
  随着市场对显示屏幕性能要求不断提高,中小尺寸显示面板未来将向轻薄化、触控一体化、低功耗等方向发展,产生了相关的衍生前沿技术,如In-cell和On-cell触控技术,提高了全贴合产品的良率、节约材料成本、实现屏幕轻薄化,全面屏手机的热潮带来屏下摄像头、柔性显示、透明显示等创新技术的快速普及等。移动终端市场对显示屏幕防窥、可折叠等功能的需求也开始出现。大尺寸显示领域则持续向超大尺寸、超高清化发展,新型显示技术如量子点、MiniLED、QD-OLED在三星、LG和海信等电视品牌厂商的推动下开始进入量产阶段。
  随着5G的发展,万物互联时代的来临,信息爆炸的年代同样需要爆发式的影像资讯技术来支持人们对资讯的获取,智能穿戴、智能家居、AR/VR等产品已经开始大量进入我们的生活,各种新型的显示技术,如MicroLED、QLED、全息显示等陆续出现。