目录1.从TN-LCD到OLED,面板技术进步不息 (3)1.1LCD市场多技术并存,LTPSTFT-LCD是发展趋势 (3)1.2OLED性能优异,柔性AMOLED最受欢迎 (9)2.大陆面板市场历经风雨,终见彩虹 (12)2.1.面板行业崛起:从贸易逆差到世界第一 (12)2.2.受益于LCD产能转移,大陆面板产业行业地位快速提升 (15)2.3.OLED普及加速,国内厂商已做好准备 (19)3.LCD市场仍未见顶,OLED发展前景广阔 (28)3.1..大尺寸和全面屏推动之下,LCD仍有成长空间 (28)3.2全面屏手机+OLED电视热卖,OLED需求爆发 (35)4.行业内重点公司介绍 (43)4.1..京东方A (43)4.2..深天马A (45)5.风险提示 (47)1.从TN-LCD到OLED,面板技术进步不息1.1LCD市场多技术并存,LTPSTFT-LCD是发展趋势1888年,奥地利植物学家莱尼茨尔在做胆甾醇苯酸酶加热实验时发现,这种晶体在温度超过145.5℃时会融化成浑浊的液体,继续加热到178.5℃时,浑浊的液体透明化了。
同年,莱尼茨尔的朋友莱曼使用自制的偏光显微镜观察发现,这种液体看似像液体,但是显示出与晶体类似的双折射性,因此与莱曼将其命名为“液态晶体”(liquidcrystal),即后来所谓的液晶。
液晶被发现后很长一段时间没有得到应用,直到1968年才被制作成液晶显示器。
图表1:电子显微镜下的液晶分子形态电子显微镜下的液晶分子形态从第一块液晶屏被发明后,LCD技术发展大致经历了五个阶段,从实验室中的科研产品到走进千家万户的大众消费品,LCD液晶显示器已经成为了我们生活中的必需品。
图表2:液晶显示器发展LCD液晶显示器分类标准比较多,按控制方式的不同可分为被动矩阵式LCD和主动矩阵式LCD。
被动矩阵式LCD 又可分为TN-LCD(扭曲向列LCD)、STN—LCD(超扭曲向列LCD)和DSTN-LCD(双层超扭曲向列LCD)。
主动矩阵式LCD 也被称为TFT-LCD,全称为ThinFilmTransistorLCD(薄膜晶体管液晶显示器),是目前应用最广泛的LCD技术。
图表3:LCD按控制方式分类TN-LCD、STN-LCD和DSTN-LCD这几种被动矩阵式LCD原理类似,接下来以TN-LCD为例,简单介绍被动式矩阵LCD的原理。
在TN-LCD面板中,最外面的是偏光片,用来规范光的前进方向和光通量的最大值;再往内是玻璃基板,两个基板内部夹着彩色滤光片、配向膜等,彩色滤光片是制作在玻璃基板上,拥有红绿蓝三种颜色;再往内就是双电极以及双电极夹着的液晶。
当有光线照射时,先经偏光片矫正然后进入夹层内,如果电极层没通电,液晶会保持原本状态,入射光会被液晶扭转90度方向,从而可以全部通过下偏光板,显示屏显示为白色;当加了电压后,液晶分子会调整初始状态,变成竖直的状态,光线会被下层偏光片吸收,进而屏幕呈现出黑色。
图表4:被动矩阵式LCD基本结构图表5:液晶分子的扭转被动矩阵式LCD由于可视角度小、色彩还原能力有限等多种缺陷已经被逐步淘汰,目前最主流的LCD技术是TFT-LCD。
TFT-LCD中文全称是薄膜晶体管液晶显示器,其与被动矩阵式LCD的结构基本相同,只是把被动式LCD上夹层电极变为FET晶体管,下夹层改为共通电极。
在工作原理上,两者却差别较大。
与被动LCD不同的是,TFT-LCD采用“背透式”照射方式,光线从面板底部向上照射。
图表6:TFT-LCD切面结构TFT-LCD具有更快的响应时间和更丰富的色彩。
液晶层需要电压来控制偏转角度,从而控制显示器的灰阶,被动式LCD电压由电极施压,而TFT-LCD电压由薄膜晶体管控制。
TFT-LCD的每个子像素都配置了一个这样的晶体管开关,都可以通过点脉冲直接控制。
这样的设计不但缩短了显示屏的反应时间,同时也可以精确控制显示灰度,因此TFT-LCD 显示效果比被动式LCD更加丰富逼真。
目前TFT的基底材料主要有三种,分别是a-Si、IGZO 和LTPS。
a-Si指的是非晶硅,早期的TFT-LCD都是采用a-Si作为基底材料。
a-Si成本低廉,技术含量较低,初期普及速度很快,但是a-Si电子迁移率低,而屏幕的PPI(像素密度)与电子迁移率成正比,因此采用a-Si作为基底材料的LCD面板分辨率偏低。
同时,a-Si晶体管开关本身面积过大,导致面板的亮度无法做高,这也限制了a-Si面板的发展。
现代消费者对数码产品显示屏的要求在不断提高,更高的分辨率、更快的响应速度、更轻薄的体积和更丰富的色彩是面板技术永恒的追求。
因此,IGZO与LTPS技术孕育而生,大大拓宽了LCD的发展空间。
IGZO(indiumgalliumzincoxide)是铟镓锌氧化物的缩写,用作新型薄膜晶体管中的沟道材料。
IGZO是金属氧化物(Oxide)面板技术的一种,具有电子迁移率高、透明、均一性好和易于制造的优点。
与a-Si相比,IGZO的光稳定性好,且具备很强的弯曲性能,能用于柔性显示。
然而IGZO也有使用寿命短、对水和氧敏感等缺点,因此需要覆盖一层保护层,对量产有阻碍。
LTPS技术优势明显,高端产品使用率高。
a-Si和IGZO 技术都存在或多或少的缺点,目前发展最为迅速的技术是LTPS技术。
LTPS(LowTemperaturePoly-silicon)中文全称是低温多晶硅,它是由非晶硅经过镭射光均匀照射后非晶硅吸收内部原子发生能级跃迁形变成为多晶结构而形成的。
相比于a-Si和IGZO技术,LTPS的电子迁移率更高,从而可以支持更高的分辨率,且其反应速度更快、亮度更亮。
更重要的是,LTPS技术是OLED面板的完美搭配,OLED 面板堆基板的导电性要求很高,只有LTPS才能符合要求。
图表7:薄膜晶体管基底材料技术特点比较目前三种晶体管基底技术都是各有优劣,没有哪一种技术可以独占市场:a-Si技术由于低成本和成熟的技术更多是被大尺寸面板生产所采用;LTPS更适合对分辨率和刷新率等要求更高的中小尺寸面板;IGZO介于两者之间,价格较LTPS低,性能比a-Si好,在中大尺寸面板更有优势。
我们认为,随着消费升级和面板技术的进步,制约先进技术发展的成本问题会逐步得到解决,LTPS种综合性能最高的技术渗透率必然得到进一步提升。
1.2OLED性能优异,柔性AMOLED最受欢迎OLED(OrganicLight-EmittingDiode)即有机发光二极管,是一种有机自发光材料,其自发光性质使得OLED的屏幕不需要添加背光模组,在屏幕的厚度上相比LCD可以做的更薄,此外OLED相较于LCD还拥有广色域、几乎无穷高的对比度、极快的反应速度、可弯曲、省点等一系列优势图表8:LCD和OLED结构对比图表9:LCD和OLED性能指标对比总体来看,OLED在图像质量方面的参数对比中占有绝对优势,除了亮度参数外,OLED在大部分显示参数上都要强于LCD,可以说OLED代表着未来显示技术的发展趋势,但是目前OLED仍然受制于生产成本以及大部分产能都掌握在三星手中,市场价格偏高,此外OLED在制作大尺寸上也出现了一定的瓶颈,因此在短期来看OLED想要完全替代LCD还是不现实的。
OLED根据驱动方式不同,即像素电路中是否采用薄膜晶体管TFT技术,可以把OLED器件按驱动类型不同分为AMOLED(ActiveMatrixOLED,有源矩阵OLED)和PMOLED(PassiveMatrixOLED,无源矩阵OLED)。
被动方式下由行列地址选中的单元被点亮。
主动方式下,OLED 单元后有一个薄膜晶体管(TFT),发光单元在TFT驱动下点亮。
因此AMOLED应该比PMOLED省电,且显示性能更佳。
目前市场上OLED产品主要以AMOLED为主,AMOLED有着使用寿命长,可以生产大尺寸产品与省电的优点。
AMOLED主要生产厂家主要有三星、LGD、京东方、深天马等,AMOLED目前主要应用领域为智能手机屏幕。
PMOLED的生产厂商是索尼与三菱公司。
PMOLED的优点是制作工艺较为简单,但是它不能被大尺寸化,因为会影响使用寿命,同时消耗的电量也是十分之大的。
图表10:AMOLED与PMOLED比较2.大陆面板市场历经风雨,终见彩虹2.1.面板行业崛起:从贸易逆差到世界第一液晶面板被誉为“信息社会的牛奶和面包”,作为支撑信息产业持续发展的战略性和基础性产业,其对整个信息产业的转型升级都意义重大。
面板行业起步之时技术受制于人,前进之路饱含辛酸泪。
我国液晶面板行业起步时就已经落后日本近十年,大陆彩电等市场长期遭受“缺屏之痛”。
1998年9月,北方彩晶从日本DTI(东芝和IBM的合资企业)引进了一条第1代液晶面板生产线,由于核心技术的欠缺,液晶面板次代升级后企业无力发展更新。
后来也有企业从国外引进过液晶面板生产线,但由于专利受制于人,高额的专利费用大幅拉低了企业的盈利能力和产品价格竞争力,最终仍以失败告终。
海关数据显示,中国大陆液晶面板贸易长年依赖进口,一度在进口物资消费榜中,液晶面板仅次于石油、铁矿石、芯片位居第四,逆差在2010年甚至达到了200亿美元,而随着国产面板厂商的发力,液晶面板国产化进程的加速,面板贸易逆差正逐年降低,根据中国海关数据统计截止到2017年我国的面板贸易逆差已经下降至45亿美元,未来随着以京东方为代表的国产面板厂商新建产线的投产以及OLED面板市场的扩张,贸易逆差有望进一步缩小,此外根据数据显示,预计2018年中国将成为全球最大的面板显示生产地区,占比也将达到全球市场的35%。
图表11:面板贸易逆差十年时间过去了,中国大陆有望在2018年坐上全球面板产能第一的宝座。
目前中国大陆在建中的LCD产线共有8条,累计投资额达到2846亿元。
根据全球LCD厂商产能规划统计,中国大陆新增LCD产能占全球新增产能一半以上,到2020年全球液晶面板产能的40%以上将来自于中国。
中国大陆已经成功实现了全球液晶面板产能的中移,日韩虽然还具有技术上的优势,但是随着我国政府的大力扶持以及国内企业研发不断取得突破,我国面板产业链整合能力将持续提升,未来发展值得期待。
图表12:国内面板厂商近年产能规划情况强敌环伺之下,中国大陆能够杀出重围的原因是多样化的。
首先我们要了解到面板产业是技术密集型、资金密集型以及劳动密集型的产业,仅仅有资金或是技术都很难支撑产业的快速发展,过去中国面板产业难以发展主要是受到技术的限制,因此在2008年之后,中国转变以往的策略,不再依靠购买落后产线作为核心发展手段,而开始走上“重引进同时重吸收”的道路,企业在购买产线的同时花重金引进人才,持续发展自身的核心技术,从2008年至2018年我国面板产业实现了原始的技术积累。