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            松禾成长关爱基金会

            OLED和QLED材料的市场机会

            发表于:2020-04-03 来源:

            编者按

            2019年被称为5G手机元年,但全球5G手机出货量仅为1900万台,渗透率约为1%。但业界普遍估计,2020年将是5G手机爆发的一年,换机潮有望驱动智能手机出货量止跌回弹。


            凭借低功耗、可折叠以及屏下指纹和摄像头技术更易实施等优势,OLED屏幕将随5G手机换机潮加速其渗透速度。除了行业龙头三星显示以外,2020年京东方作为华为的供应商将成为有力的竞争者,维信诺、华星光电和深天马也将相继投产。


            而在大屏领域,QLED技术的强力推动者三星在2020年3月19日又推出了9款2020款QLED电视,并计划在今年生产800万台产品。QLED屏幕在亮度,尺寸和使用寿命上有诸多优势,技术的不断革新也改善了其黑色显示水平和可视角度。


            在显示技术革新一触即发的今天,OLED与QLED材料的具体差异在哪里?市场仍有哪些机会?相信松禾成长基金团队的这篇行研报告可以解答你的诸多问题。

            松禾成长基金团队出品 

            撰稿人:史家骏  策划:冯华


            史家骏

            松禾成长基金投资经理


            冯华

            松禾成长基金董事总经理

            核心观点:

            ?? 在小屏领域PMOLED已与IPS并驾齐驱,且有取代后者的趋势。OLED在小屏显示应用的先天优势或帮助其后来居上,在未来几年取得市场主导地位。

            ?? QD技术尚未达到小屏应用的要求,但其生产难度不随面积增大而明显增加的特点以及不输于OLED的显示效果使其目前在大屏应用上较OLED与LCD更有优势。

            ?? 三星推动的QD-OLED结合两种技术的优点,很有可能成为未来大屏现实的理想解决方案。

            ?? 无论是OLED还是QD材料,量产对工艺的要求都极高,主流面板厂主要使用国外供应商的产品。

            ?? 国内OLED材料供应商主要做中间体与粗体,但近年来在升华环节也开始产生突破,颇有在国际上与大厂抗争的架势。国内QD材料起步则较晚,但国际竞争局势并不激烈,国内面板厂对QD材料的国产替代持欢迎态度。


            OLED与QLED(为防止混淆,以下以量子点Quantum Dots的缩写QD代替QLED)材料指显示面板中受电或光激发发光的半导体材料,在产业链中处于上游地位并主要由外国厂商生产。本文围绕包括电视、显示器与手机的显示面板应用,对OLED与QD材料分别的市场进行观察,分析两者的竞争格局,并提示潜在的投资机会。

            市场格局

            在电视、显示屏等大屏领域,QD作为后来者,在色彩还原、成本、生产难易度等方面具有潜在优势,但各厂商在LCD与OLED上投入巨大,不会很快进行产业转移。在以手机屏幕为代表的小屏应用领域,OLED即将成为行业主流,未来几年内手机行业不会放弃基于AMOLED的显示技术。QD的打印工艺与电致发光技术成熟前,分辨率与厚度等因素尚不能满足小屏应用的需求。


            OLED材料

            AMOLED可以使用较低电压通过TFT控制单一像素点,在寿命与分辨率上均优于工艺较简单的PMOLED,已成为OLED的绝对主流驱动技术。PMOLED现在仅存在于一些低端的小屏非彩色面板且已经接近被淘汰,因此在智能设备显示面板领域OLED可以代指AMOLED。


            在手机显示领域,OLED近年来迅速抢占由IPS控制的市场份额,尤其是苹果自17年开始在在iPhone X上使用OLED的行为证明了OLED在小屏应用的优越性。OLED在手机面板的渗透率在2018年为45.7%,2019年会达到50%左右,对应8亿部AMOLED手机。而到了2025年其渗透率可能会超过70%,成为绝对的主流方案。


            OLED材料市场空间预测

            资料来源:基业常青经济研究院

            在以电视为代表的大屏领域,LG为首的厂商对OLED技术持续推动。但OLED的蒸镀工艺本身在大屏生产上面临诸多挑战,因此OLED大屏电视仍然价格高昂。国内电商网站上的55寸OLED电视价格由8500到15000元不等,而同尺寸LCD电视大多在2000-4000元的范围内。OLED在电视领域概念较热,但在LCD主导的市场中只能算作小众高端产品。


            QD材料

            三星自量子点技术推出以来,一直主导着QD的应用市场。2016年,三星首次推出QD电视,次年便出货300万台,使用约360万平方米QD点膜,占全球点膜用量的90%以上。2019年,三星QD电视出货量约为500-600万台,是QD最有力的支持者。


            除三星外,国内厂商也有布局QD电视的动向。华为在2019年9月发布了65寸量子点电视,并定价6999元。TCL从20年起,会将X、C和P三个系列陆续全部替换为QD电视(之前只有X系列使用),预计2020年达到总出货量200万台,2021年达到400万台。海信与小米也在近期推出了QD电视产品,并且均定位高端产品线。手机厂商一加也将在进入电视领域的首款产品上选择应用QD技术。


            随着三星在2019年10月宣布在结合量子点与OLED各自优势的QD-OLED技术上投资108.5亿美元并最早于2021年开始生产基于此技术的产品的计划,QD材料有望在两年内迅速起量,点膜总市场规模有可能在2021年达到一亿片左右。无论是光致QD还是QD-OLED面板都需要点膜,由单张电视面板点膜平均15-20美元的售价范围推算,2021年QD点膜是一个潜在的百亿规模市场。


            技术与生产工艺

            OLED在近年市场的巨大驱动力下经历了快速技术更迭,但主要集中在矩阵构成与叠层结构等优化上,如三星的Super AMOLED系列。实际的有机发光材料并未发生重大工艺改革,材料寿命、蓝光效率、烧屏与良率等仍是OLED厂商急需解决的难题。与OLED不同,目前主流的QD应用仍使用依靠LED背光源(光致发光)的过渡技术,导致业界无法将QD应用在小屏设备上。QD材料目前大多基于已确认对人体细胞有危害的镉元素,在无镉QD工艺成熟前存在健康风险。


            OLED材料

            OLED基于电致原理发光,由载流子通过附在有机材料上的N与P材料激发有机材料形成激发态,从而能级跳跃发光。目前的OLED有RGB与白光两种形态,分别较多适用于小屏与大屏上。RGB方案为真自发光技术,出射光线已经由红绿蓝三色组成,不再需要滤光片处理,而因颜色种类多在大屏量产时良率极低,目前主要在小屏应用。白光OLED是LG主打的大屏OLED工艺,将黄光与蓝光有机材料叠加在一起成为白光源,再通过滤光片产生红绿蓝光。


            OLED与LCD和QD相比较优点缺点都很明显。OLED的高对比度、视野范围以及低耗电量(非浅色调显示时)受行业追捧,在家用电视上能展现出最好的视觉效果。其结构特点也允许制成透明、超薄或柔性屏,为未来的显示形态扩展了可能性。OLED尤其是蓝光材料的寿命一直是技术短板,而紫外线、湿气与长期使用都会容易让有机材料发生变化而降低发光效率或小概率产生烧屏现象。从生产角度看,OLED整体良率仍维持在50-60%,相比较LCD与QD低很多。需要注意的是,许多国内外厂商宣称的超过70%的良率大多建立在未放量的前提上,在产量扩大的情况下OLED良率会明显下降。


            OLED面板的TFT层、发光堆叠层与转换层

            资料来源:DSCC/OLED-A Quarterly OLED Material Report

            任何一种OLED解决方案都离不开本文关注的有机发光材料,以及用来激发发光层所需的电子与空穴的注入、传输与阻隔层材料,其中发光层材料最难制备。将化学原料经多步合成处理后可相继生成OLED中间体与升华前粗体,最后经升华得到发光材料。原料的技术门槛比较低,供应商很多,而从中间体进行化学合成的工艺复杂,大多由国外厂商提供。由有机材料到显示面板的生产就涉及将发光层以及用来传输及阻挡电子和空穴的HTL、ETL、EBL与EML层逐一通过掩模版蒸镀在LTPS上。白光OLED的蒸镀复杂度比RGB方案低很多,也是目前使大屏OLED电视经济可行的唯一方法。RGB方案对于掩模版工艺精度要求极高,需要准确将三颜色的有机材料蒸镀在LTPS上,成本高昂所以仅适合小屏应用。


            QD材料

            QD屏的光致与电致方案

            资料来源:SK Industry Analysis 2017

            QD点膜即光致QD屏的被动发光层,在LED光照射下吸收光子受激发光。点膜内的量子点为镉或由其他II-VI或III-V族元素组成的晶体,具有根据尺寸改变受激后发光波长的特性。QDEF与QDCF结构均基于蓝光背光源,并将蓝光转换为纯绿光或红光。目前也有将量子点附在LED背光源芯片上的on-chip方案,能显著减小面板厚度以应用在手机上,但因距离光源太近无法避免因受热导致的寿命问题,还未能得到行业认可。QD显示只有在与OLED原理相似的电致技术成熟后才能与OLED在小屏领域展开竞争。


            QD材料的制备涉及核材与包附材料的制备,随后在核外包附材料形成纳米结构,进行分离提纯与后处理形成浓缩液。由浓缩液可通过涂布形成QD点膜,或打印为电致QD层。对比蒸镀为主的OLED生产,光致或电致QD均在生产成本与良率上更具优势,但打印的批量生产速度不及蒸镀。面板尺寸越大,OLED面临的生产难度越高,而QD点膜生产难度受尺寸影响较小,在大尺寸显示领域QD便存在明显优势。


            QD-OLED层级结构

            资料来源: Nanosys官网

            鉴于纯电致QD在数年内难有突破,三星为在大屏OLED显示市场挑战LG,于19年底提出了QD-OLED生产计划。QD-OLED将光致QD屏的LED蓝光源换为OLED蓝光源,通过减少色源数量降低了大屏的生产难度。而相比较市场主流的由蓝光与黄光组成的白光OLED,QD材料取代了滤光片提高了通光效率。QD-OLED保留了OLED的高对比度(单一像素开关)等优点,又结合了QD的高光转换效率与大屏优势,是电致QD推出前最有市场前景的高端显示技术之一。三星在21年如能顺利推出QD-OLED产品,势必会改变大屏显示的市场现状。


            竞争格局与投资机会

            OLED与QD面板及终端设备厂商在近些年的电子产品领域备受关注,两家韩国厂商引领了行业发展,而国内有代表性的面板厂如京东方、维信诺、华星光电等也在持续放量。这里重点关注OLED与QD最上游发光材料的国内外厂商目前的竞争态势以及潜在的投资关注点。


            OLED材料

            OLED有机材料种类较多,国际供应商也形成了按材料种类划分的态势。韩国厂商LG化学、三星SDI、斗山与德山主要供应电子/空穴注入传输层的材料,而三色发光有机材料则基本由美日德三国供应商包揽。OLED发光材料分为三代:第一代荧光材料的极限效率是 25%,第二代磷光材料从单重态转换到三重态,效率接近 100%;第三代TADF距离成熟商用还有一定距离。目前蓝光主要使用荧光材料,红光与绿光则使用磷光材料。蓝光材料主要的三家国际供应商均在日本,分别为JNC、保土谷化学与出光兴业。绿光材料供应商有日本新日铁、日本东丽、韩国斗山、美国UDC与德国默克。红光材料供应商则有日本东丽、美国UDC与美国陶氏。国际上OLED材料第一梯队供应商以大型化工企业为主,且有数家巨型跨国集团,可以看出有机发光材料对工业基础的要求之高,留给第二梯队的空间并不多。


            OLED材料的供应金字塔

            资料来源:中国产业信息网,基业常青经济研究院

            国内市场早期以中间体供应为主,例如靠液晶中间体与单体起家的万润股份与西安瑞联,以及濮阳惠成也在近年来逐渐开始OLED中间体或单体,供应给上述国外厂商。升华后材料因为技术水平的限制,国内较少起量,但也有宇瑞化学、莱特光电、阿格蕾雅、夏禾科技、卢米蓝、鼎材科技、海普润斯与奥莱德几家在该领域持续发力,都有了一定生产技术的突破。上述几家厂商的材料多数供应给京东方等国内面板厂,如果能解决量产难题,在京东方OLED今年预计放量达到7000万片的情况下,市场前景比较乐观。


            QD材料

            受限于目前较小的行业规模,QD材料领域玩家不多,国际上仅有美国QDVision、美国Nanosys与英国Nanoco三家能够批量供应量子点材料。其中Nanoco与另两家不同,在无镉QD材料上技术较强,但尚未进入主流面板厂的供应链,其产品主要应用在电脑显示器与工农业照明等领域。目前QDVision与Nanosys两家厂商供应了三星全部的QD材料,其中QDVision在16年已被三星收购。Nanosys也被三星大比例占股,18年又被LG投资。按前文所述,三星一家几乎占据全球大约90%的QD点膜用量,因此QDVision与Nanosys基本所有产能都供应给三星,并将配合后者接下来的QD-OLED计划。目前国内的点膜厂采购的国外QD材料也主要来自Nanosys,包括道明光学、南京贝迪与激智科技均使用Nanosys QD浓缩液进行涂布工艺后产出自己品牌的量子点膜。


            国内方面,因QD材料的工艺门槛高,有能力生产的厂商并不多,其中纳晶科技、普加福光电与汉邦普净比较有代表性。纳晶科技成立时间较久,量产实力较强,已经进入了华为、TCL与海信等电视厂商,有潜力在点膜市场起量后与国际厂商争夺市场。普加福与汉邦普净这两家在电致技术上有一定技术突破,未来的表现值得期待。


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