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OLED产业研究:上行趋势明确,看好国产设备材料

一、OLED主流趋势显现

1.1 OLED产业扬帆起航

OLED(Organic Light-Emitting Diode)称为有机发光二极管,是继CRT与LCD技术后的第三代显示技术,具有自发光、每个像素独立照明等特性,广泛应用于手机、智能穿戴设备、笔电、平板等领域。从OLED结构来看,基层支撑起整个OLED屏幕,阴级将电子注入设备后通过电子注入层和传输层有效地注入到发光层,空穴从阳极进入,通过空穴注入层和传输层向发光层迁移,空穴和电子在发光层形电子空穴对,即激子,激子辐射跃迁而以光的形式释放出能量。

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LCD显示屏是传统显示市场主流的技术应用。在新型显示领域,各家面板厂商加码OLED生产线的扩张,产业趋势明确。OLED相较于LCD屏幕,其显示技术更适合柔性屏、全面屏、屏下指纹解锁、屏下摄像头等技术的搭建,并且在厚度、能耗、温度、抗摔性和对比度等方面更具优势。根据产品类别,OLED可以分为刚性和柔性屏幕,两者在产品规格上无本质差异,但柔性屏幕可塑性强,支持弯曲折叠,比刚性屏幕更加轻薄。

根据驱动方式的不同,OLED分为主动矩阵式(AMOLED)和被动矩阵式(PMOLED)。PMOLED结构简单,制造难度小,成本较低,主要应用在车用显示、游戏机等中小型显示器领域。AMOLED在性能方面优势显著,是当前主流的技术路线,但制造良率较低,技术壁垒高,主要应用于数码相机、电视机等、智能手机等中大型显示器中。

OLED面板的制备工艺分为阵列、成盒、模组三个阶段。阵列段(Array)工艺将素玻璃基板经过镀膜、清洗、成膜、曝光、刻蚀和退火等步骤制成LTPS(低温多晶硅)驱动电路。成盒段(Cell)制程通过高精度金属掩膜板将有机发光材料和阴阳极等材料蒸镀在基板上,结合驱动电路形成发光元器件,最后在无氧的环境中进行封装。模组段(Module)主要负责切割、进行面板点亮测试、贴附偏光板、连接驱动IC和柔性电路板FPC等。

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OLED产业链上游包括制造设备、材料、组装零件,中游负责组装制成OLED面板,最后应用于手机、可穿戴设备、笔电/平板、电视等终端领域。

OLED制造成本中设备与有机材料价值量较高,成本占比达到35%和23%。OLED面板主要用于智能手机、智能穿戴设备与电视领域,应用占比分别为70%、10%与6%。

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1.2 OLED产业趋势明确向上

2014-2015年,智能手机市场迎来3G到4G时代的迭新潮。在4G网速快、低延迟等优势的加持下,4G智能手机出货量大幅提升。2016-2019年,智能手机出货量下滑严重,主要系智能手机渗透率趋于饱和叠加手机厂商创新能力不足。受困于疫情压制市场的消费需求,2020年全球与国内智能手机出货量分别为12.9与3.0亿台,同比减少-5.8%、-20.4%。随着5G技术发展成熟叠加疫情压制逐步减弱,未来智能手机出货量或将出现反转。

2017年苹果发布首款采用OLED屏幕的智能手机iphoneX。iphoneX亮相后引发市场对OLED屏幕的关注,OLED产业正式进入加扩张速期。根据DSCC数据显示,2017-2020年全球OLED智能手机出货量分别达到4.04、4.43、5.39、7.04亿台,同比提升6.3%、9.7%、21.7%、30.6%。随着手机市场相继发布搭载全面屏、柔性屏、折叠屏等新型显示技术的智能手机,预计OLED屏幕需求将进一步提升。2020年LCD与OLED手机面板出货量占比分别为55.38%与44.97%。其中,刚性与柔性OLED屏幕分别占比21.51%和20.61%,折叠屏占比2.85%。柔性OLED屏幕符合手机大屏、携带方便等市场需求及消费者喜好,并且更适合屏下指纹解锁、屏下摄像头等技术的搭建,是手机屏幕发展的趋势所向。预计2022年OLED智能手机面板出货量占比将达到约57%,超越LCD手机面板,成为市场主流。

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现阶段手机显示技术处于LCD向OLED技术迭代的高峰时期,高端旗舰手机基本采用OLED屏幕,LCD屏幕则普遍搭载于中低端机型中。在近期召开的新机发布会中,华为P50、小米MIX4、Vivo S10、OPPO Reno6系列均搭载OLED屏幕。即将发行的iphone13系列手机也将采用OLED屏幕。从各大手机厂商采用OLED屏幕的渗透率来看,三星手机渗透率为69%,占据首位,其次是苹果(53%)与华为(38%)。上半年,驱动IC产能收紧,价格上升。受上游供给偏紧影响,三星显示从今年三月起宣布上调公司AMOLED价格。截至2021年7月21日,6.4寸刚性和柔性OLED价格分别为23和45美金,相较于年初价格同比提升15%与2%。我们认为受“缺芯”影响,下半年OLED面板价格仍将小幅提升。2020年全球智能手机AMOLED面板市场规模约281亿美元。随着屏下摄像头、屏下指纹解锁技术逐步成熟,手机端OLED面板的渗透率也将进一步提升。预计2025年智能手机AMOLED面板市场规模将达到425亿美元,Cagr为12.8%。主要供应商包括三星、京东方、和辉光电、维信诺、华兴光电等厂商。

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全球OLED产能主要集中在韩国、中国、日本等。由于韩国企业在面板赛道上起步较早,市场份额较高,积累的经验形成了一定的专利壁垒,在行业内拥有较强的话语权。三星显示是全球OLED生产的领航者,2019年全球市占率高达85.4%。另一家韩国厂商LGD主要负责电视、桌上显示器、笔记本电脑等大中尺寸OLED面板的供应,全球市占率为2.8%。国内厂商主要负责中小尺寸OLED的制造,核心供应商包括京东方、深天马、维信诺、和辉光电等,2019年全球市占率分别为3.6%、2.1%、2.7%、3.4%。随着国内OLED生产线相继投产,国产厂商市占率有望加速提升。

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2020年,全球电视机出货量逆势增长达到2.72亿台,同比提升20.35%,主要系宅经济推动电视机需求增加。目前,市面上绝大部分电视采用LCD屏幕,部分高端电视搭载OLED屏幕。在OLED电视领域,大尺寸屏幕一直被韩国LG Display所垄断。2019年公司投产的广州8.5代线是全球领先的OLED生产线,主要生产4K超高清55、65、77英寸等大尺寸电视用OLED屏幕。截止2021年一季度,55寸OLED面板价格约510美元。我们认为LGD 8.5代OLED生产线的投产将推动OLED TV普及率的提升。根据华经产业研究院预测数据显示,2020年全球电视OLED面板出货量约400万片,预计2022年OLED电视面板出货量将达到750万片,假设按单价510美元进行测算,2020年全球市场规模约20.4亿美元,预计2022年将达到38.3亿美元。全球主要厂商包括LGD等。

未来AMOLED面板产业将呈现柔性高速成长,刚性小幅提升的发展态势。现阶段,刚性AMOLED产品成熟度、良品率与产能利用率较高,制造设备完善,生产成本较低。柔性AMOLED拥有更多的应用场景,但价格较高,生产良品率相对较低。短期来看,柔性AMOLED凭借终端需求强劲以及技术不断发展,预计今年出货量将超越刚性AMOLED成为市场主流技术路线。2020年全球刚性与柔性AMOLED出货量分别为3.07与2.75亿片,预计到2025年刚性和柔性出货量将分别达到4.40和6.01亿片。

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在中小尺寸OLED面板领域,随着消费电子品牌厂商持续导入叠加OLED厂商的生产线产能逐步释放,预计短期内将加速渗透。大尺寸OLED面板受制于良品率低、制造成本高等原因,预计短期内难以形成大规模渗透。根据Omdia数据显示,2020年全球OLED面板市场规模为343.24亿美元,预计2025年将达到547.05亿美元。中国作为全球最大的消费电子商品市场,终端应用市场广阔是推动国内OLED产业成长的核心驱动力之一。根据赛迪智库数据显示,2020年国内OLED市场规模为351亿元,预计2023年将达到843亿元。

全球OLED产能主要集中在韩国、中国、日本等。由于韩国企业在面板赛道上起步较早,市场份额较高,积累的经验形成了一定的专利壁垒,在行业内拥有较强的话语权。三星显示是全球OLED生产的领航者,2019年全球市占率高达85.4%。另一家韩国厂商LGD主要负责电视、桌上显示器、笔记本电脑等大中尺寸OLED面板的供应,全球市占率为2.8%。国内厂商主要负责中小尺寸OLED的制造,核心供应商包括京东方、深天马、维信诺、和辉光电等,2019年全球市占率分别为3.6%、2.1%、2.7%、3.4%。随着国内OLED生产线相继投产,国产厂商市占率有望加速提升。

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二、OLED放量在即 设备材料迎来机遇

2.1 OLED设备有望迎来高景气 生产线量产利好材料

2008年10月,维信诺建设的国内首条OLED生产线宣布投产,之后京东方、华星光电、和辉光电、深天马等也陆续开展了OLED生产线的建设。根据我们统计的数据来看,从2017年开始5家厂商扩产迅猛,在建工程款逐年提升,并于2019年达到峰值约1600亿元。从固定资产端来看,2018年5家厂商固定资产增长显著,我们判断转生产线在建工程款转固期在2年左右。2020年5家厂商固定资产达到3661亿元,多数生产线正式投产运营。据奥来德招股说明书显示,在2024年以前,各大面板厂商处于6代AMOLED生产线建设的爆发期。目前,国内仍有众多OLED生产线未达产或正处于筹建期,例如和辉光电G6生产线、维信诺固安G6生产线、华星光电广州8.5代印刷OLED生产线等。

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面板产业是典型的资金密集型与技术密集型产业。根据京东方、深天马、和辉光电以及维信诺OLED在建生产线来看,2020年四家公司在建工程款合计471.77亿元。OLED生产线的投资中设备价值量较高,占总投资额约60%,预计未来2年四家OLED制造厂商对于设备需求达到283.06亿元。OLED企业生产线扩产通常计划分为一期二期的情况,制造商资本支出将带动设备商业绩的提升,结合OLED生产线在建工程款转固需2年左右,我们认为2021-2023年面板设备类企业仍然值得关注。

根据不完全统计,中国大陆面板厂商已经投产的OLED生产线共计12条,2021年投产的生产线合计4条,2022年投产的生产线共2条。我们认为生产线投产后,国产材料厂商也将迎来一轮业绩释放。

三、设备企业迎来放量契机

3.1 国内设备厂商在模组端已完成突破

OLED面板工艺制成主要分为前段(阵列)、中段(成盒)、后段(模组)三部分。其中,前中段所需设备技术壁垒较高,分别占产线中设备总投资额的75%、20%,供应商以被美、日、韩厂商为主导。后端设备技术壁垒相对较低,占设备总投资额5%,国内厂商参与度较高。

在OLED前段(阵列)工序中,玻璃基板需经历循环12次成膜、光刻胶图布、曝光、显影、刻蚀等步骤,制成LTPS驱动电路。在前段工艺中,刻蚀机价值量最高,单机价值量约1500万美金。

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在中段(成盒)工序中,蒸镀机是成盒段的重要组成部分,同时也是价值量最高的设备,技术壁垒极高。全球高端蒸镀机制造龙头厂商日本Cannon Tokki年产能约十台,单机价格1.14亿美元。

模组段主要负责面板切割、偏光片贴附、控制线路、芯片贴合等工艺。此阶段贴合绑定设备价值量最高,国内企业联得装备、智云股份等均有渗入。

3.2检测设备国产化率较高

受益于国产面板厂商扩产热潮,OLED检测市场获得发展机会。检测作为贯穿整条OLED生产线必不可少的环节,在面板显示、触控、光学、信号、电性能等方面均要严格把关,从而保障生产线生产良率。面板检测产品包含AOI光学检测系统、MURA检查机、信号检测系统等。从生产线前、中、后段来看,前段检测设备门槛较高,需要一定的技术积淀,供应商以国外厂商澳宝、致茂电子、ELP等为主导。在中段检测领域,国内厂商精测电子、华兴源创等通过不断发展,部分产品已实现供货。在后段检测领域,我国企业市占率接近50%。

3.3蒸发源设备成功打破外国垄断

蒸镀机是将十余种有机材料精准、均匀、可控的蒸镀在玻璃基板上的一种设备,核心指标为蒸镀厚度和均匀度,其性能直接决定OLED面板的发光效率、显示颜色、良品率等。蒸镀机核心供应商集中在日、韩、美等国家,主要包括Tokki、SUNIC、SFA、爱发科等企业,产品使用周期约十年。由于设备使用期间会出现老化、维修、消耗品更换等原因,许多精密设备制造企业开始对蒸发源进行了开发和研制,主要厂商包括韩国YAS、日本爱发科等。其中,不乏有国内厂商成功制成蒸发源设备,打破外国技术封锁,实现国产替代。蒸发源作为蒸镀机的主要组件,对蒸镀过程中的镀膜厚度、均匀度、良品率到决定性的作用。主要生产企业包括韩国YAS、日本爱发科、韩国SNU、奥来德等。

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3.4国产绑定设备完成突破

绑定设备通过热压工艺技术将与驱动IC、FPC等材料绑定至玻璃基板或薄膜上,主要技术包括COG(驱动IC贴合)、FOG(FPC贴合)、ACF(异方性导电胶膜)等。其中,COG与FOG设备价值量最高,价格约700万元/台。COG设备负责将玻璃基板与驱动IC进行绑定。FOG设备主要功能系在玻璃基板或薄膜上绑定FPC(柔性电路板)。韩国在绑定设备领域占据领先地位,主要供应商包括ATS、SFA、Finetek等。近些年,国内装备制造企业已完成绑定设备的研发突破,顺利与京东方、华星光电、深天马、维信诺等面板厂商的达成合作。核心供应商包括联得装备、智云股份、集银电子等。

四、有机发光材料国产替代正当时

4.1 国外核心专利到期加速国产化进程

OLED屏幕具有自发光的特性,需采用非常薄的有机发光材料、玻璃基板、封装材料、偏光片等材料组合而成。其材料的质量直接决定了面板的性能。按OLED材料成本进行拆分,有机材料价值量最高,占比达到35.85%。有机材料主要分为注入层材料、传输层材料以及有机发光材料。根据奥来德招股说明书显示,有机发光材料在OLED面板总成本占比中达到约12%,是OLED面板产业链中技术壁垒最高的领域之一。

有机发光材料按生产阶段进行划分,可以分为中间体、前端材料、终端材料三大类。中间体是合成有机发光材料所需的基础化工原料或化工产品,原料经过化学合成制成前端材料。前端材料生产工艺简单,技术壁垒较低,需经过升华提纯工艺达到应用标准后才可供面板厂商使用。终端材料是前端材料经过升华提纯过程后得到的有机发光材料,工艺复杂,壁垒较高,可直接用于OLED显示与OLED照明等领域。

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根据分子量和分子属性的不同,有机发光材料分为高分子与小分子材料。高分子材料分子量大、不容易气化,主要以溶液态的形式用于喷墨打印中。小分子材料分子量小,通过真空蒸镀以气化的方式广泛应用于OLED面板的制备中。按照代际划分,小分子材料可分为第一代荧光材料、第二代磷光材料、第三代TADF材料。每一代材料在发光机理、发光效率、使用寿命等方面存在差异。目前,蓝光主要使用于第一代荧光材料,红、绿光主要使用于第二代磷光材料。小分子材料主要功能层包括电子功能材料、空穴功能材料与发光功能材料。其中,发光功能材料为核心功能材料。

发光功能材料由红、绿、蓝发光主体材料与掺杂材料组合而成。其中,掺杂材料由金属混合物组成,是实现发光功能的关键,其专利与核心技术被 UDC等外国厂商所垄断,具有较高的专利门槛及技术壁垒,单价在5000-20000元/克。随着国外掺杂材料核心专利陆续到期,国内企业有望加速该领域的研发进程。主体材料由于不受专利限制,技术壁垒相对较低,单价在2000-5000元/克。随着国内企业加大在主体材料领域的研发投入,部分厂商已实现从0到1技术的突破。

在主体材料领域,国外厂商占据大部分市场份额。在红光主体材料中,美国企业陶氏化学凭借多年技术积累,取得多项核心专利,市场份额高达73%。在绿光主体材料领域,三星SDI受益于面板终端厂商的大力扶持,其市占率高达49%。在蓝光主体材料端,日本企业出光兴产通过与其他国家的企业开展技术合作迅速打开市场,其市占率达到65%。

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在掺杂材料领域,美国企业UDC拥有多项核心专利。从2017年起,UDC多项磷光OLED发光材料专利到期。之后三星SDI、住友化学等企业便开始纷纷布局磷光材料,陆续供应给下游企业。2020年,美国UDC三项专利到期。其中,CN1413426A广泛应用于第二代磷光材料中。受制于专利保护,OLED有机材料产业竞争门槛较高。近些年国外企业专利保护陆续到期,国内厂商有望加速切入OLED有机发光材料市场。

目前,国内多家厂商已经在中间体、升华前粗单体、升华前材料领域具备生产能力。在技术壁垒较高的终端材料领域,奥来德等企业完成技术突破,公司终端材料成品已在多家面板厂商实现量产并出货 。

国内OLED生产线陆续量产叠加国外厂商为了减少贸易成本,相继在华设厂,助力有机发光材料市场规模持续提升。根据基业常青研究院公开数据显示,2020年国内厂商合计出货OLED面板面积为191.2万m²,按OLED面板每平米价格139美元测算,市场规模约41.1亿元。预计2022年国内厂商合计出货OLED面板面积将达到303万m²,按OLED面板每平米价格113美元测算,市场规模约66.4亿元。

在有机发光材料领域,美、日、韩等企业占据垄断地位。国内企业由于起步较晚,技术积累薄弱,在有机发光材料领域市占率较低。在OLED有机发光材料成品(终端材料)领域,我国企业目前占比相对较低,通用辅助材料(电子功能、空穴功能等材料)国内市场占比12%左右,发光层材料占比不足5%。2020年中国、日本、韩国OLED有机材料市场规模合计达到28.5亿美元,预计2021将达到约34亿美元。其中,2020年国内厂商在中日韩OLED有机材料市场中占比为20.7%,预计2021年将达到22.7%。

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五、风险提示

(1)受新冠疫情及贸易摩擦等不确定性因素,上游原材料、零部件和设备的供应安全或对产业链产生了一定的威胁;

(2)近两月LCD面板价格出现下滑,面板价格下滑或对面板厂商盈利能力产生一定冲击。(公众号:老范说评laofanshuoping)

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