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新一代信息技术 | 新型显示与OLED产业现状浅析

火石产业大脑2022-04-27 13:56发文

显示产业是我国电子信息产业的基石之一,也是信息领域为数不多的每年千亿美元级的产业,带动力和辐射力极强,吸引了国内外众多研究机构、企业的目光,成为了电子信息产业领域竞争的新高地。

随着科学技术的发展,我国的OLED(有机发光显示)技术有了很大进展,OLED产业是指有机半导体材料在电场作用下发光的技术,是最有发展前景的新型显示技术之一,也是国际上高技术领域的一个竞争热点。

01新型显示产业

(一) 新型显示技术与现状

新型显示技术是指基于芯片及器件控制、使用新型光电子材料的图像高清再现技术,其产品广泛应用于可穿戴设备、车载显示、虚拟现实等领域。随着阴极射线管显示(CRT)逐步被平板显示(FPD)取代,新型显示目前主要包括薄膜场效应晶体管液晶显示器(TFT-LCD)、量子点显示、电子纸显示(E-paper)、有机发光二极管显示器(OLED)、场发射显示器(FED)等。相比CRT,新型显示具有薄、轻、功耗小、辐射低、无闪烁等优点。智能手机与各样大屏显示设备广泛使用的今天,在材料性能与制备成本的综合市场选择下,目前LCD与OLED在新型显示市场中占有率最高。

2020 年,我国在新型显示产业领域投资超过 1.3 万亿元,已建成 6 代及以上面板生产线 35 条,实现直接营收 4460 亿元,同比增长19.7%,全球占比达到 40.3%,增长速度和市场占有率均处于全球首位,全球显示产业正加速向我国转移,新型显示已经成为我国后续发展的优势产业,在我国国民经济中占有重要的战略地位。

(二) 新型显示产业集群

近年来,我国新型显示产业发展迅速,产业链条逐步完善,集聚发展态势愈加明显,已初步形成了京津冀地区、长三角地区、东南沿海地区以及中西部地区产业发展格局,四大地区在新型显示产业发展过程中形成了“龙头企业-重大项目-产业链条-产业集聚-产业基地”的集群发展。

表1:新型显示产业集群

资料来源:火石创造根据公开资料整理

(三) 新型显示产业链

新型显示产业链涉及的上游供应材料、设备,中游产品以及下游的应用领域较多,具体以新型LCD与OLED产品的供应链进行阐述。相比传统液晶显示器,新型LCD由TFT阵列控制电流进行色彩与明暗度调节,与OLED一起占据新型显示产品市场的大半壁江山。

图1:显示技术发展历程资料 来源:火石创造根据公开资料整理

新型显示产业链上游包括原材料生产以及设备制造:原材料包含显示面板的核心材料(LCD面板的液晶材料、OLED面板的有机发光材料、ITO导电膜、偏光片等)、衬底材料与显示玻璃(柔性PI膜、玻璃基板等)、面板关键部件(FPC、背光源、驱动芯片)以及工艺核心材料(光刻胶、电子特种气体、靶材、湿电子化学品以及封装材料等)。关键设备主要有清洗设备、曝光显影设备、刻蚀设备、蒸镀设备、灌晶设备等。

产业链中游包括新型显示制造与产品。新型显示模组的生产技术壁垒集中在显示器件的制造,尤其是TFT阵列与OLED驱动芯片的制造,封装与组装过程中有大量企业帮助品牌面板制造商从事代加工业务;新型显示主要产品包括新型LCD面板(TFT-LCD)、新型LED面板(AMOLED、PMOLED、量子点自发光显示QLED、微米/次毫米发光二极管显示Micro/MiniLED )、其他新型显示(3D立体显示面板、激光投影显示LDT、彩色电子纸E-paper)及各类行业显示模组(工业显示模组、车载显示模组等)。

产业链下游为新型显示的应用领域,包括消费电子(智能手机、平板电脑、智能电视、可穿戴设备等)与商用显示两大块。

图2:新型显示产业链示意图         资料来源:火石创造根据公开资料整理 

02 OLED产业上游浅析

OLED产业涉及的主要原材料包括玻璃或塑料基板、有机材料、湿化学品、特种气体、金属靶材、封装材料、偏光片、驱动IC等;关键设备包括PECVD、Sputter、曝光、显影、蚀刻、结晶化、离子注入、蒸镀、封装等。此外,光刻和蒸镀用掩膜版也是OLED产业非常重要的配套零组件。

从全球来看,目前OLED产业的上游配套已比较完善,参与企业众多,但核心材料和关键设备大部分掌握在日本、韩国、美国、欧洲企业的手中,如有机发光材料、玻璃基板、封装材料等由日、美、欧企业垄断;曝光机、蚀刻机、结晶化炉、蒸镀机等关键设备则被日、美、韩企业牢牢掌握。我国企业在OLED上游产业链虽然有一定布局,但未掌握部分关键技术,除了几个龙头企业集聚区,大多本地化配套能力弱,也就是说我国的OLED产业链建设还有待完善。

1. 国外OLED关键材料与设备

OLED面板产业的发展与OLED上游原材料和设备的发展相互促进和制约。我国由于目前材料和设备的发展不足,导致OLED技术商业化应用的成本依然很高,性能也与预期存在差异。OLED产业化路线的多样性,要求关键材料和设备的研发同样要多方向发展,这在一定程度上加大了材料和设备的商业化难度。例如,有机发光材料决定了OLED产品的制造技术,而它又分成小分子和高分子,两者对关键设备的要求不尽相同;再如,LTPS和氧化物两种主要TFT技术所需设备及原材料包括对OLED后段制备工艺的影响也各不相同。尽管如此,由于OLED作为新一代显示技术,在巨大的市场前景的吸引下,全球众多知名的材料企业及设备企业均持续不断的加大研发投入,因此全球近几年各项技术取得了很快的发展。

日本在OLED关键材料和设备等配套方面占有绝对领先地位,他们在OLED技术及产业化的研发中长期投入,掌握大量核心技术,配套能力更是全球领先。如住友化学是全球知名的有机发光材料供应商,旭硝子是全球OLED玻璃基板的主要供应商,Nikon尼康占据里OLED用光刻机全球市场份额90%,ULVAC则占有接近70%的PECVD设备市场份额,TOKKI是全球OLED蒸镀设备的主要供应商。

韩国在SAMSUNG、LGD的带动和大力支持下,产业配套能力显著提高,目前仅次于日本,SAMSUNG和LGD积极采购本土企业产品,带动相关企业发展,有机材料除红绿蓝掺杂材料外,大多数材料来自本土企业。另一方面SAMSUNG和LGD通过与国内设备企业合作,共同开发包括结晶化、蒸镀、真空物流、封装及自动化系统等核心设备和集成技术,成功建立本地设备供应链,为AMOLED的产业化奠定了坚实基础。

表2:OLED核心材料全球供应商

资料来源:《OLED显示技术》、火石创造整理 表3:OLED核心设备全球供应商

资料来源:《OLED显示技术》、火石创造整理

2. 国内OLED关键材料与设备

相比关键材料,在OLED关键设备方面,国产化率低、替代空间大、难度大。具体而言,中国OLED设备厂商较少,研发方向也单一,支具有生产低世代线、小尺寸的OLED生产线的后段设备和部分清洗设备的能力,核心设备例如PECVD、结晶炉、离子注入机、刻蚀机、蒸镀机仍然依赖进口。设备制造能力薄弱也是我国OLED整套设备的系统化技术落后,成为我国OLED产业发展的关键制约因素。 

03 小结

在目前各种新型显示技术中,OLED技术最具综合优势。AMOLED,尤其是柔性AMOLED是显示产业非常具有魅力的发展方向。从全球OLED产业的发展来看,大家面临着同样的技术问题和瓶颈,具体如下:

1、改善生产工艺和生产设备,提高良率,降低成本;

2、突破低温多晶硅、金属氧化物等TFT技术及有机成膜技术的瓶颈,实现高ppi、大尺寸OLED显示屏的产业化;

3、开发新型高效有机半导体材料,改进器件结构,提高发光效率,降低功耗;

4、改进封装技术,提高器件的寿命和稳定性。

—END—  

作者 | 火石创造 王晶  

审核 | 火石创造 邵钱、殷莉  

运营 | 火石创造 黄淑萍

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