全球LCD、OLED生产线总览

 

【华创机械李佳团队】李佳/鲁佩/赵志铭/娄湘虹/胡刚  独到见解  我们梳理了LCD的发展史,目的是找出LC...



【华创机械李佳团队】李佳/鲁佩/赵志铭/娄湘虹/胡刚

独到见解

我们梳理了LCD的发展史,目的是找出LCD成功的关键,最后发现LCD取代CRT关键在于关键产品笔记本电脑打开了LCD的应用市场,规模化后带来成本的下降,推动其向其他领域的渗透。同时应用一旦打开,产线的扩张也是十分迅速的。所以我们认为OLED将复制这一规律,目前处于初期,未来将迎来加速发展。

主要观点

1.市场和成本是LCD取代CRT的关键。

  • 平面显示器件具有低功耗、低辐射、省空间与环保等特点,为21世纪显示器主流。它的发展离不开笔记本电脑的兴起,此后规模化效应带来成本的降低,从而逐步渗透到监视器和电视领域,最终取代了CRT在显示领域的地位。
  2.应用一旦打开,产线投资呈加速态势。

  • 同时我们对上面的生产线进行了统计,产线扩张数量经历了几波周期。90年代初、20世纪初全球生产线的投建都是加速上升的态势。通过对比上面的分析,这主要是基于应用的打开和成本的下降双重因素促发下带来的大量生产线投资。同时各企业出于对市场的战略地位考虑,往往会提前开始布局。
  3. OLED具有应用市场,成本也已大幅下降,持续将进入加速投资期。

  • OLED应用市场已经有了一个良好的开端,可穿戴设备是突破口,手机将是爆发点,渗透将逐渐上升。未来的趋势将是LCD逐渐下滑,OLED硬屏相对稳定,OLED软屏高速增长。
  • 我们统计了包括规划中的OLED产线数量,总计不过30条左右,跟已有的100多条LCD生产线规模相比还有很大的空间。我们将迎来OLED产线的投建高峰期,设备商有望大幅受益。




正文内容:

一、显示技术更迭是对更高性品质价格比的追求

自从人类社会步入信息时代,信息产业就成为衡量一个国家现代化水准的重要标志。同时人们80%信息的获取来自视觉,因此显示产业在信息产业中应用十分广泛,占据重要份额。

显示技术发展到今天,历经了多个阶段,简单可以分为CRT、FPD(平板显示器件)显示技术阶段,CRT在显示器历史上占据着十分重要的地位,但是由于CRT体积大、有闪烁、能耗高、有软x射线等固有缺点,辉煌了百年的历史最终被性能更佳的FPD显示技术取代。

目前FPD种类繁多,主要有液晶显示器件(LCD)、发光二极管(LED)、真空荧光显示器件(VFD)、等离子体显示器件(PDP)、电致发光器件(ELD)等。其中LCD以其突出的优点,广阔的应用领域和巨大的市场成为平板显示器的主流产品,而PDP技术曾经有过短暂的辉煌,最终还是昙花一现。现阶段OLED技术的兴起已经对LCD形成巨大的挑战。



对比显示器的优缺点不难找到技术进步的方向都是对更高的显示质量、更美观轻便的设计、更低的能耗和成本的追求。FPD相对于CRT最突出的优势就是轻薄、画面显示效果好、能耗低,尽管一开始寿命低于CRT并且成本高于CRT,这些最终都可以通过技术进步和规模化解决,所以最终CRT还是没有逃过被LCD取代的命运。

因此我们可以预言,性能有突出优点并且成本可控的新型显示技术OLED有望走上历史舞台。



二、CRT百年兴衰终退让

CRT诞生于1897年,鼻祖是布劳恩,所谓CRT就是一个能够通过电子束触及磷光表面创造出图像的真空管。1925年约翰·洛吉·贝尔德在一次实验中使用CRT器材“扫描”出木偶的图象,被称为电视诞生的标志。1936年,CRT正式走出实验室,在柏林夏季奥运会人类历史上第一次实现电视转播。

虽然CRT起源于欧美,但是兴盛于日本,1954年夏普拿出了日本第一台电子型电视机,1959年索尼拿出了全球第一台使用晶体管的电视机TV-8-301,1968年索尼把特丽珑显像管应用在自己的彩色电视机上,1994年索尼成为全球最大的电视显像管供应商。



CRT的商业化应用主要集中在早期电视和电脑显示器上,并在二十世纪称霸显示器件领域。一直到20世纪80-90年代逐步被LCD显示所替代,CRT在历史舞台上足足辉煌了近一个世纪。



二十一世纪是显示器件进入百花齐放的时期,但总趋势是CRT缓慢下降,而平板显示器件(FPD)产量上升较快。1972年首台液晶电视的诞生,20世纪年LCD液晶显示的销售份额超过CRT,成为显示主流技术。CRT无法在新兴市场-笔记本电脑屏幕取得竞争优势,不能适应大屏化、轻便化与高清化的要求,同时非常成熟的技术也无法取得更多的技术红利,迫使厂商在性能不完全占劣势的情况下完全停产。到2010年市场上已基本没有CRT产品。



三、LCD性能优越,规模化后成本可控助其走上历史舞台

2002-2009年间FPD的市场发展尤为迅速,年均增长率达17.2%,高于同期世界半导体市场的11.2%,它与半导体市场规模之比也大约从20/80提升到30/70,可见FPD的重要性正日益增长,FPD中LCD无疑居于核心地位,2003年约占其总值的一半,2007进一步上升到三分之二,PDP规模较小发展更快,在与LCD的竞争中将遇到价格的挑战,OLED也将同样遇到价格压力,TFTLCD同样由于价格下落2006年后会放慢增长速度。



(一)日本对LCD登上市场做出巨大贡献

液晶的发现是由奥地利植物学家F·Reinetzer在一百年前完成的,直到20世纪60年代,美国RCA公司普林斯顿试验室有一个年轻电子学者F·Heimeier发现了液晶的动态散射和相变等一系列液晶的电光效应,并研制成功一系列数字、字符的显示器件,以及液晶显示的钟表、驾驶台显示器等实用产品,才实现了液晶的真正应用。当时RCA公司对他们的研究极为重视,一直将其列为企业的重大机密项目,直到1968年,才在一项最新科技成果的广播报导中向世界报导。这一报导立刻引起了日本科技界、工业界的重视,日本将当时正在兴起的大规模集成电路与液晶相结合,以“个人电子化”市场为导向,很快开发了一系列商品化产品,打开了液晶显示实用化的局面,掌握了主动,致使这一发展势头促成了日本微电子业的惊人发展。

从此LCD进入了迅速发展时期,约每10年一大步跨上一个新台阶。上世纪70年代为第一代TNLCD(扭曲向列型液晶示器)时代,80年代为第二代STN(超扭曲向列型)LCD时代,90年代为第三代TFT(薄膜晶体管型)LCD时代,21世纪进入第四代TFT(LTPS低温多晶硅)时代。

第一代为黎明期,技术不够成熟,应用产品虽然数量很大但都是小产品,影响力不大未成气候。经过第二代的成长从90年代开始,TFT-LCD真正进入大规模实用,抢进笔记本电脑及台式PC市场,开始大量生产形成一代产业。



在LCD的发展过程中,日本功不可没。1973年,SHARP公司在其生产的小型计算器上首次采用了LCD,它所采用的是扭转向列型(TN)液晶显示技术,画面反应时间较慢,且输出的光线亮度不高,所以称为“被动式”。这一类液晶显示器对动、静态影像的显示表现都不好。而且可视角度小,拖影现象十分明显,因此仅被应用于计算机面板、电子表及电器零件显示器,及早期的低价位笔记本电脑等对图像显示质量要求不高的设备上。

1985年东芝公司推出全球第一台笔记本电脑时,液晶显示器立即与笔记本电脑融为一体,但那时的液晶显示器色彩单一,亮度很低,用户所能看到是没有色度的黑白显示屏。

一年后,STN液晶显示器出现了,是“TN”的改进增强型。STN的出现首次让LCD出现了色彩,主要应用于一些显示屏尺寸较大要求不高的产品中。

1989年,在东芝公司的努力下,第一台彩色的DSTN显示器正式应用在笔记本电脑中,这次革新让笔记本电脑用户所面对的黑白世界瞬间进入了真正的彩色世界。DSTN中文称之为“双重扫描被动式”,也俗称“伪彩”。尽管实现了彩色输出,DSTN显示器依然存在着许多令人无法忍受的局限性,由于视角狭小、图像品质较差、分辨率和彩色深度低等缺点,DSTN显示只能提供EGA(640×350)分辨率,显示出16种色彩。

1994年,东芝公司又推出了专为笔记本电脑设计的TFT液晶显示屏,并且迅速登上时代的舞台,成为当今IT业界的主流选择。TFT液晶即薄膜场效应晶体管液晶,是有源矩阵类型液晶显示器(AM-LCD)中的一种,其具有更高的对比度、更丰富的色彩和更新频率更快等特性,俗称“真彩”。相对于DSTN而言,TFT液晶的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件,其加工工艺类似于大规模集成电路。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制,因而每个节点都相对独立,并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应时间,同时在灰度控制上也可以做到非常精确,这就是TFT色彩较DSTN更为逼真的原因。彩色液晶显示屏真正开启了液晶显示器的辉煌之路。

继日本崛起之后,上世纪90年代中期韩国正式参与,2000年前后中国台湾打入,2005年左右中国大陆跟进,世界四大生产基地竞争的格局逐步形成。



(二)PC的兴起是LCD发展的契机,成本的下降是LCD取代CRT的根本

平面显示器件具有低功耗、低辐射、省空间与环保等特点,为21世纪显示器主流。它的发展离不开笔记本电脑的兴起,此后规模化效应带来成本的降低,从而逐步渗透到监视器和电视领域,最终取代了CRT在显示领域的地位。

笔记本的出现推动了LCD的第一波规模化应用。上世纪70年代上半期,LCD主要用于计算器,然后用于手表开始了它的实用化旅程。80年代上半期,便携式彩色LCD电视机上市,但由于受到价格、应用场所等限制,并未能发展起来。1991年开始,业界推出了笔记本电脑使用的大尺寸彩色LCD事业渐兴形成了第一波应用。LCD在笔记本电脑中没有对手。据DisplaySearch公司调查,笔记本电脑用LCD,1995年为400万片,2005年提高到11000万片,同期销售值从21亿美元提高到83亿美元,发展十分迅速。

从笔记本向监视器渗透是LCD发展的第二波。2000年以前台式PC用监视器是CRT显示的势力范围,CRT的价格优势对其他产品而言进入门槛很高。但在笔记本电脑用LCD后,越来越多的用户体验到LCD的魅力,并且随着LCD生产规模的扩大、技术的成熟,成本也随之下降,1993年之后日本LCD大厂纷纷扩大产能,使1995年下半年生产量大于市场需求,价格大幅滑落50%。LCD与CRT价格差距显著缩小,导致CRT监视器逐渐被LCD取代,LCD监视器1998年突破100万台,2000年超过1000万台,2005年达到6000万台,销售值则从1999年的37亿美元提升到2005年的200亿美元。

在电视领域的拓展是LCD发展的第三波。随着LCD技术发展渐趋成熟其价格性能比不断接近CRT,自从跨入新世纪之后LCD电视开始进入电视市场,2002年LCD电视即突破百万台,2005年大幅增长到3500万台,2010年超过1.1亿片,成为LCD发展的第三波大潮。



综其原因,液晶显示器的发展除了其固有的优点和画面品质已赶上和超过CRT的画面品质外,价格的下降则是关键的因素。根据韩国SANSUNGSDI发表的数据可见,FPD的价格下降很快,而FPD实际的售价则可能比图中数据还要低,因此才得以顺利进入监视器和电视领域。



2010年后,智能手机的突起,推动了液晶显示器的又一波发展。手机使用的LCD虽然属于中小尺寸,与电视等相比面积小很多,但是其年均出货量十分巨大,总量来看也不容小觑。特别是在苹果这一标杆企业的带领下,不断推陈出新,每一两年就会有让人耳目一新的机型和功能面市,这也吸引着消费者高频的更换手机,这也极大地推动了液晶产业的发展。



(三)LCD产线加速扩张,设备商随之受益

LCD应用的发展最终落地到产线的投资建设。早期日本为了保持LCD在世界上的领先地位,19家LCD厂在1989-1993年期间,对LCD投资就高达46亿美元,花在LCD科研上的经费更是无法统御计。

我们梳理了二十世纪以来LCD产线的投建情况,早期主要是日本企业扩张,随后韩国和台湾企业也开始大幅扩张,最近几年大陆开始承接LCD产业。



同时我们对上面的生产线进行了统计,产线扩张数量经历了几波周期。90年代初、20世纪初全球生产线的投建都是加速上升的态势。一方面是基于应用的打开和成本的下降双重因素促发下带来的大量生产线投资,另一方面也伴随着产业从日本向韩国,接着向台湾转移,以及近期大陆开始承接LCD产能。

新的生产线投建势必带动设备需求的增加,我们以奥宝科技为典型考察对象,发行同期的设备公司收入趋势和新增产线趋势基本是吻合的。



四、OLED市场和成本条件已经具备,即将步入产线投资高峰期

(一)OLED应用市场已经打开,成本也在下降

OLED由美国柯达公司的邓青云博士在1979 年发现,在1997 年日本先锋公司首次将单色的OLED 应用在汽车音响面板上,开启了OLED 产业化的突破口,发展至今也已经有30多年的历史了。



OLED 早在2010年就已经开始在手机领域应用了,但由于良率和成本的问题推广并不理想。随后像VR和智能手环等更多应用场景的出现,加上工艺技术的不断进步,成本下降显著,大规模应用逐渐打开。



近两年OLED在手机领域应用快速增加,渗透率逐渐提高。2016年全球AMOLED手机面板出货量达到3.7亿片,相比2015年大幅增长41.2%,除了三星之外,中国前十大品牌的OPPO、vivo、华为、金立、魅族、联想等贡献了26%的份额。加之苹果今年新产品将采用OLED屏,或促发OLED在手机领域应用的爆发。



随着规模化效应和工艺技术的不断成熟,刚性AMOLED屏良率已经能达到80%以上,成本已经低于LTPS-LCD,;柔性屏目前良率还在60%左右,故成本略偏高,未来随着良率上升成本也会下降。

OLED应用市场已经有了一个良好的开端,可穿戴设备是突破口,手机将是爆发点,渗透将逐渐上升。未来的趋势将是LCD逐渐下滑,OLED硬屏相对稳定,OLED软屏高速增长。



(二)生产线建设正积极推进,高峰期即将来临

从目前供给来看,三星占据全球最大产能,据IHS统计,三星2015年OLED占比90%,2016年一季度出货量8735万片,占比达到96.2%,此后出货量持续攀升,二季度出货量达到了9800万片,三季度出货量9970万片,虽然增长显著,但年总出货量也不过3亿多片。



产能不足的问题已经很显著。今年苹果十周年将推出OLED屏手机,已向三星订购1亿多片OLED屏,导致三星产能供应更显紧张,难以满足其他终端商的需求。旺盛的需求和不足的产能矛盾突出,对面板商来说是巨大的机遇。全球各大面板商纷纷转向OLED产线,尤其是国内面板商对OLED的投资力度更大。



我们统计了包括规划中的OLED产线数量,总计不过30条左右,跟已有的100多条LCD生产线规模相比还有很大的空间。目前OLED产线的建设除了三星之外,其他的基本处于刚开始投入阶段,尤其是国内厂商,一般各家的第一条生产线建设都会经过一个相对比较长的工艺摸索过程,之后将会更快速地导入第二三四条生产线。这意味着接下来我们将迎来OLED产线的投建高峰期,对设备商而言将是巨大的机会。



五、国内受益设备商

后段模组组装工序国内设备商具备参与资格,进口替代进展顺利,随着规划的OLED产线逐步落地,大族激光、精测电子、联得装备、深科达、鑫三力(智云股份)、集银科技(正业科技)、太原风华(国企)、易发精机(台湾)等设备商将有望大幅受益。

精测电子是国内面板检测设备龙头,已进入OLED产业链,供应OLED后段AOI检测设备。

智云股份是国内首家具备OLED曲面贴合设备供货能力的企业,相比于传统LCD所采用的的平面贴合设备,曲面贴合技术壁垒更高。

联得装备是国内模组组装设备领军企业,综合实力较强有望切入OLED产业。

正业科技的子公司集银科技是JDI国内独家设备供应商,同时跟夏普也有良好的合作,有望搭上客户扩张OLED之东风。

大族激光是国内激光设备龙头,有望切入OLED面板切割环节。



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