世界新型显示产业发展动态

2015-04-20 10:07:05 江苏省企业技术改造协会 46

图片关键词



 

 

 

一、世界新型显示产业总体发展态势 

(一)全球新型显示产业总值稳中有升 

(二)移动显示面板产值首超电视面板 

(三)LTPS TFT-LCD有望成为主流移动显示技术 

(四)平板显示生产设备市场强劲反弹 

(五)可穿戴设备为触控技术带来新机遇 

(六)曲面电视将导入市场 

(七)高清级以上手机显示面板将快速升温 

二、TFT-LCD产业发展态势 

(一)液晶面板制造技术迅速从大尺寸电视向高解析度移动应用转移 

(二)TFT-LCD电视产业维稳归结于替代产品消失 

(三)新尺寸液晶电视面板渗透率不断提升 

(四)车用TFT-LCD产量持续增长 

(五)TFT液晶面板不断实现高精细化,4K×2K液晶面板需求增长 

(六)韩国和中国将拥有全球液晶面板八代线85%的产能 

三、LED产业发展态势 

(一)LED产业增长动能主要来自背光和照明应用 

(二)LED背光崛起受益于4K×2K电视带动 

(三)LED照明市场渗透率不断提升 

(四)日本和中国将引领LED照明需求 

四、OLED产业发展态势 

(一)OLED市场规模激增,主要应用在手机屏及电视机屏 

(二)OLED驱动控制和材料分别以日韩系和欧美系为主要供应商 

(三)AM-OLED技术将得到迅速发展 

(四)三星为最大AM-OLED厂商 

五、激光显示产业发展态势 

(一)激光显示技术优势明显 

(二)激光显示产业化程度较低 

(三)激光投影设备有望率先量产 

(四)大尺寸激光电视成为激光电视产业化新契机 

六、立体显示产业发展态势 

(一)3D市场规模持续增长 

(二)3D显示市场结构略有变化 

(三)裸眼3D是发展趋势 

(四)3D显示产业受制于观赏体验和片源制作影响 

七、柔性电子纸显示产业发展态势 

(一)柔性电子纸市场潜力显现 

(二)单色柔性双稳态显示技术已接近实用化 

(三)主动式电泳显示器已应用于单色电子书阅读器,其他柔性显示技术仍处于研发阶段 

(四)柔性显示将向彩色、柔性发展 



世界新型显示产业发展动态

2014)

 

 

一、世界新型显示产业总体发展态势

显示技术是人机联系和信息展示的窗口,广泛应用于工业、娱乐、通信、教育、交通、医疗、军事等社会生产、生活的各个方面。目前,显示技术处于多种技术路线并存、产业发展迅速的黄金阶段。其中,液晶显示(LCD)已经成为当前主流显示技术,激光显示、3D立体显示、有机发光显示(OLED)、电子纸显示将是未来主流显示技术。显示产业也是全球年产值超过千亿美元的战略性新兴产业,是信息时代的先导性支柱产业,产业带动力和辐射力强,其发展快慢、技术水平高低,直接影响整个电子信息工业的发展。中国政府明确提出鼓励新型显示器件产业发展,这对于解决国内目前平板显示行业在产业结构升级中面临的关键部件特别是显示屏技术相对落后的问题具有重要意义。

(一)全球新型显示产业总值稳中有升

根据NPD Display Search最新的全球平板显示器(FPD)出货量及预测季度报告显示,2013年全球平板显示器销售额达到1297亿美元,2014年销售额预计将达1310亿美元,比2013年高出一个百分点,并超过2012年近10%。其中手机、移动电脑、汽车监视器、公共显示器和OLED电视显示器的销售额将有所增长,而液晶电视、PDP电视、数码相机和娱乐设备的显示面板销售额将有所下降。而随着40英寸及以上液晶电视的价格下跌,液晶电视显示器销售额下降幅度最大。虽然数量与面积持续增长,但液晶电视面板销售额预计将从2013年的530亿美元跌至2014年的490亿美元。而同时,移动电脑显示面板的销售额将从203亿美元增至212亿美元,手机显示面板销售额将从289亿美元增至336亿美元。

(二)移动显示面板产值首超电视面板

图片关键词自2006年以来,液晶电视面板一直占领着FPD行业销售额的最大份额,2011年至2013年智能手持移动设备市场扩张迅速。随着智能手持移动设置面板分辨率越来越高、外形越来越轻薄、视角越来越宽广、能耗越来越低,以及低温多晶硅( LTPS)和OLED显示屏的出现,在平均价格扬升之下,移动设备销售额飞快增长。随着平板电脑、高端笔记本电脑和智能手机,特别是高分辨率和宽视角手机的快速发展,智能移动设备开始引领FPD行业的增长,2014年,FPD行业最大销售额的地位将由移动显示取代。根据NPD Display Search的数据,2013年移动电脑和智能手机的显示器销售额占到全球FPD面板销售额的38%,液晶电视显示器销售额约占43%,2014年,移动电脑和智能手机的显示器销售额将占到全球FPD面板销售额的42%,第一次超越液晶电视,液晶电视显示器销售额预计占37%。到2016年智能手持与可移动设备面板销售额将占到全球FPD总销售额的一半(图1)。

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(三)LTPS TFT-LCD有望成为主流移动显示技术

智能手机功能的不断发展推动着屏幕尺寸和像素密度的增加,功耗仍是关键性能指标。低温多晶硅薄膜晶体管( LTPS TFT)液晶显示技术因比其他面板可实现高解析度、低功耗的特点,在智能手机市场的份额正在逐渐增长。根据NPD Display Search的数据,在全球智能手机市场,2013年LTPS TFT-LCD显示器以37%的份额超过有源矩阵有机发光二极管(AM-OLED)显示屏、非晶硅薄膜晶体管(a-Si TFT)液晶显示屏以及金属氧化物薄膜晶体管(oxide TFT)液晶显示屏,这一比重预计在2014年增长到44%,并于2020年达到51%(表1)。

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LTPS TFT-LCD生产线的难度较传统的a-Si TFT-LCD生产线或氧化物TFT-LCD要复杂许多,它要求特殊的生产工艺,包括结晶化、掺杂以及其他复杂工艺,如需要10次掩模加工等,尤其需要昂贵的高分辨率的光刻设备。由于LTPS TFT-LCD屏被大量用于智能手机和平板电脑,许多面板厂商包括中国台湾厂商友达、日本显示器,夏普和LG显示器,中国大陆制造商京东方、天马、龙腾正积极推进该显示技术的发展。

(四)平板显示生产设备市场强劲反弹

2012年世界平板显示生产设备市场遭遇滑铁卢,暴跌69%,市场规模38亿美元,是平板设备制造商有史以来最糟糕的一年。但在新型显示技术应用的有力驱动以及成熟的电视和个人计算市场需求带动下,2013年开始,平板显示生产设备强劲反弹。为了扩大产能,厂商正积极建新厂并购买平板显示生产设备,而且这种趋势仍将继续。据NPD Display Search的数据,2013年,世界平板显示生产设备市场大幅飚升121%,达到83亿美元,2014年有望续增18%,约达98亿美元。造成这一现象的主要原因是低温多晶硅( LTPS)新技术生产线的启用,以及非晶硅(a-Si)生产线向LTPS的转移,以便能同时进行TFT-LCD和AM-OLED显示器的生产,这些新的制造技术将会带来更低的成本和更高的应用价值(图2)。

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(五)可穿戴设备为触控技术带来新机遇

智能手机和平板电脑的快速普及,使触控面板产业规模持续增长。触控面板厂商在积极进行产业布局的同时,也将发展重点转向新产品和新技术,拓展触控应用市场。根据NPD Display Search数据统计,2013年整体触控产业出货额近314亿美元,同比增长近30%。2014年触控屏出货量仍将增长15%。

将触控技术应用于可穿戴领域已经逐渐成为厂商的共识,这让柔性触控显示迎来新的发展机遇。随着可穿戴设备逐渐成为行业热点,相关配套产业也迎来了巨大的商机。根据IHS提供的数据,可穿戴式显示器的销售额2014年至2016年将呈现90%以上的增长率。2020年,随着柔性及伸缩性采用率剧增,可穿戴式显示器年销售额增长率将达到52.9%,市场规模将增长到227亿美元。无论是触控面板厂商还是材料厂商,都已经为可穿戴触控屏做好了相应准备。

(六)曲面电视将导入市场

曲面电视之所以被导入市场,基于两个因素:造型的新颖以及画面临场感的提升。从技术上来讲,曲面电视主要涉及两类显示技术:OLED和液晶。曲面液晶电视有可能与侧边式的LED背光类似,市场开发初期消费者将因为青睐更薄、更时尚的外观而付出较高的费用,随后理性回归到相对较厚但具备更高性价比的直下式LED背光产品。根据NPD Display Search对于全球曲面电视的预估,在2017年之前,曲面液晶电视将搭配智能、4K,甚至OLED向市场高端产品定位。但随后成长受到制约,主流尺寸的中低端产品仍将回归平面。OLED曲面电视则不同,由于定位高端,并且其实现曲面相对于液晶更为容易,OLED曲面电视长期的趋势仍维持成长。曲面电视未来发展空间的大小重点不在技术、产能,甚至是成本上,而是需待市场验证消费者的接受程度而定。根据平面电视相关技术规格发展经验来看,欧洲和中国大陆将成为曲面电视主要的发展区域,而日本、北美和其他新兴国家地区将普遍受到制约。

目前主要一线面板厂商均有能力推出曲面的模组,或者供应可以弯曲的液晶面板( Open Cell)给整机厂商,再由整机厂商在系统端生产曲面的液晶电视。主要的变化是需要面板厂商在前段Array和CF制程进行改良,甚至可能采用特殊规格的玻璃基板,达到可以进行物理弯曲的能力。在电视面板的开发上,三星已决定暂缓OLED电视的开发,未来产品重点放在曲面和4K上,其曲面面板2014年计划将达到250万片左右;而LG则主攻曲面OLED,在LCD上较为保守。日本厂商普遍在曲面电视的导入上较为保守。中国厂商目前重点虽然仍在4K上,但对于曲面电视的导入仍较为积极,尤其是在以友达为代表的台厂在曲面电视模组和Open Cell的资源保障下,预计2014年年底将实现快速增长(图3)。

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(七)高清级以上手机显示面板将快速升温

全球智能手机显示屏的分辨率发展迅速,而在其中又以两种分辨率——高清( HD,720×1280)与全高清( FHD,1080×1920)快速跃升为主流。由于LTE的逐渐普及、智能手机应用处理器的发展、面板成本的下降加上低温多晶硅( LTPS)技术逐渐成熟并且供给扩大,2014年将是高清和全高清智能手机发展最快的一年。但是,驱动IC可能会成为限制手机高分辨率面板发展的一个瓶颈。目前已经有许多驱动IC厂商针对手机高分辨率面板加紧研发并加大产能。面板厂商如友达、JDI、三星和其他显示面板制造商已经在生产2K显示器,同时应用处理器和图形处理器厂商也已准备支持1080分辨率以上的产品。根据NPD Display Search的智能手机季度报告,2014年高清及更高分辨率的智能手机出货量将超过全球智能手机总出货量的一半,与2013年同比增长29%。

二、TFT-LCD产业发展态势

(一)液晶面板制造技术迅速从大尺寸电视向高解析度移动应用转移

随着高端移动应用产品屏幕分辨率已超过400分辨率且继续向更高分辨率迈进,移动应用产品液晶显示面板的制造在很多方面都比大尺寸液晶显示面板制造更具挑战。此外,对大部分移动产品来说,最大化降低显示屏幕能量消耗是增加移动应用产品相对较短的待机时间的关键。

根据NPD Display Search的TFT-LCD技术路线图报告,2013年和2014年顶尖LCD制造技术的发展目标主要是提高分辨率、降低能量损耗、提高画面质量(例如色彩饱和度和对比度)、符合人体工程学和降低成本。在LCD具体制造技术中,低温多晶硅技术(LTPS)、金属氧化物薄膜晶体管(oxide TFT)、染料型彩膜(dye type CF)和红绿蓝白四色素(RGBW)可以提高像素开口率,增加传输速度和亮度,或通过减少背光照明达到降低能量消耗的目的。减少边框宽度是符合人体工程学的手持设备的重要发展趋势,尤其是目前智能手机屏幕不断增大,以及7英寸屏幕在平板电脑市场备受欢迎。LTPS和oxide TFT是减少边框宽度的主要技术,它们的高电子迁移率可以减少栅阵列(GOA)的电路尺寸从而减小外部边框。先进的液晶模式和光学对准,特别是最近在负型平面转换/边缘场转换(IPS/FFS)液晶和IPS/FFS光学对准方面取得的进展,是增强传输速度和提高色彩对比度重要的发展趋势。以量子点(Quantum Dot)为基础的背光可以同时提高发光效率和色彩饱和度。相较于传统的提高色彩饱和度的方式,比如较多使用会影响传输速度的色彩抗蚀剂,这种方式更为先进,采用这种方式,100% NTSC色彩再现就可能以较小成本实现。此外,以量子点为基础的背光源可以向LCD面板提供相当于AM-OLED的色彩表现。

(二)TFT-LCD电视产业维稳归结于替代产品消失

LCD电视出货量占全球电视出货量的九成以上,它已成为行业增长的主要驱动力。根据NPD Display Search的数据显示,虽然2014年全球电视出货量预计仅增长1%,但液晶电视出货量将增长5%,部分LCD电视出货量的增长是由PDP电视和CRT电视的下滑换来的,2014年PDP电视和CRT电视出货量将分别下降48%和50%。随着电视厂商停止生产这两种电视,而将精力集中在更具成本竞争力的LCD电视上,至2015年底,PDP电视和CRT电视将完全消失,OLED电视在可预见的2017年以前,市场份额仍不足1%。

虽然全球电视市场需求长期由新兴市场主导,但在上个十年周期末端,发达地区的电视需求增势更为强劲,其中包括日本、西欧和北美。发达地区电视需求的强劲增势主要由于模拟广播的中断,以及平板电视成本的快速下降。另外,日本和其他国家政府还实施了补助计划,以提高节能电视等产品的本地需求。不过由于需求饱和,发达地区的电视需求之后迅速下降,但即便如此,其需求也基本维持在每年7500万台左右。另一方面,由于中国政府颁布了若干项地方补贴政策导致国内电视需求猛增,2009-2012年新兴地区电视需求增长飞快。但是,随着中国补贴政策的结束,以及在亚太和其他地区LCD电视需求增长趋势不足以弥补CRT电视需求的下降趋势,2013年新兴地区的电视需求增势明显转弱(图4)。

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(三)新尺寸液晶电视面板渗透率不断提升

48英寸、49英寸、42.5英寸(或称为43英寸)等新尺寸的产生是2014年电视市场最重要的发展方向。在大尺寸液晶电视面板市场,为了与中国台湾面板厂主导的50英寸竞争以及追求8代线玻璃基板切割效率的最大化,韩国三星将会以在8代线生产48英寸面板来逐步取代其46英寸面板,而同时韩国LG在49英寸面板上也开始进行发展与生产。NPD Display Search调查显示,在与其他同在8代线为8片切割的46英寸、47英寸和48英寸液晶电视面板比较下,49英寸还是在8代线最有效率。46英寸的尺寸在8代线的玻璃基板利用效率有90%,47英寸为93%,48英寸为96%,49英寸则有高达98%的利用效率,49英寸在第8代线实际上是48.5英寸的设计。此外,42.5英寸(43英寸)将跃升为新的液晶电视面板新尺寸,并改变目前39英寸到42英寸区间竞争状况。

如今39—42英寸规格段间的面板尺寸机种已十分饱和,随着39.5英寸和40英寸面板的盛行与相对较具竞争力的定价,42英寸的盈利能力已经受到影响。韩国LG和中国台湾友达光电将从2014年中开始开发并量产42.5英寸LCD电视面板。根据NPD Display Search预测,2014年全球面板厂39~42英寸面板的供应量可达7千万片,其中42英寸将会自2014年下半年起逐渐转为42英寸,2015年替代效应则会更明显。

(四)车用TFT-LCD产量持续增长

由于电动车和混合动力车逐渐普及,且车用导航变成更多新款汽车的标准配备,因此多功能车用TFT LCD液晶面板/显示器需求将会持续增加。根据NPD Display Search的数据,随着车辆内装中央控制显示器和多功能显示器的环保型车辆出货增加,估计2013年全球车用TFT-LCD液晶面板出货量可能超过6500万片,年增长率估计达16%。2017年全球车用液晶面板出货规模更上看9000万片。而且除主要的导航以及影音娱乐显示器外,特殊仪表板以及抬头显示器等也逐渐成为显示器厂商竞逐的应用焦点。

车用TFT-LCD面板已经逐渐由定制化的项目转变成更容易大量生产的商品,原本日本为车用TFT-LCD液晶面板最大生产国,然而,随着全球需求增加,中国台湾、韩国及中国大陆制造商陆续增加产能,以及在车载显示器/车用面板方面加强开发并出货。根据NPD Display Search车用显示器报告调查显示,2013年来自中国台湾的群创(Innolux)车用显示器出货量超越之前的市场领导者日本显示器及夏普,成为领先的车用TFT—LCD面板供货商,市场占有率达23%;紧接在后的是日本显示器,占有率达21%;排名第三大车用面板供应商则为日本夏普,占有率为18%(图5)。

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(五)TFT液晶面板不断实现高精细化,4K×2K液晶面板需求增长

4K为2014年液晶电视的热门规格,4K电视市场出货量预计将从2013年的160万台增至2014年的1230万台。根据NPD Display Search全球电视出货量和预测季度报告显示,到2017年,4K面板在50英寸及以上液晶电视中的占比将达到93%。这与之前FHD占领液晶电视市场的情形类似,FHD在5年间占领了90%的40英寸及以上液晶电视市场。由于观看距离的不同,4K面板的优势和价值在50英寸及以上的电视中更容易体现,而40—49英寸电视则较难体现4K的优势。2014年一线中国厂商4K液晶电视的出货量增长率计划普遍在15%—25%。  

从2014年上半年起,一些厂商开始大幅降低大尺寸FHD电视的产品投入,对大尺寸FHD产品的降价促销和去库存化将是2014年下半年的主旋律;预计到2014年底,4K在大尺寸的渗透率将超过50%。台湾地区面板厂商群创(Innolux)和友达(AUO)预计将引领全球4K面板出货量。这两家台湾地区厂商2014年的出货量将占到全球市场的58%;随后是韩国厂商(三星和LG),占比25%;第三是中国大陆厂商(华星光电和京东方),占比14%(图6)。

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(六)韩国和中国将拥有全球液晶面板八代线85%的产能

在政府和银行雄厚资金的支持下,中国LCD厂商积极建造八代线液晶面板厂,从而使得中国正向全球的LCD产能大国迈进。到2015年第四季中国大陆将会有以下8座TFT-LCD及AM-OLED八代线面板厂建成并投入运行,分别是北京京东方B4厂、合肥京东方B5厂、重庆京东方B8厂、南京中电熊猫八代厂、深圳华星光电Fab#1、深圳华星光电Fab#2、LG Display广州厂、三星Display苏州厂。

根据NPD Display Search调查显示,目前韩国是最大的液晶面板八代产能地区,到2015年,即使中国大陆八代线产能能够快速成长,韩国也将持续维持在八代线产能的领先地位。韩国保持领先的主要原因是由三星显示和乐金显示建造的韩国八代液晶面板工厂产能巨大,且产品多样化;而中国的八代厂尽管在近几年建造速度惊人,但仍处于早期阶段,且每单一工厂产能相对较小。

从(表2)可以看出,中国大陆八代液晶玻璃全球市场占有率将从2013年四季度的19%增长到2015年四季度的39%,韩国从60%下降到46%。韩国和中国大陆的八代产能一共将占到全球的85%。而中国台湾的产能从2013年四季度的12%下降到2015年四季度的8%。

中国八代线面板厂产品正呈现多样化态势,例如,京东方已经开始在北京八代B4工厂生产LCD显示器面板和平板计算机面板;京东方八代工厂,比如重庆B8厂和合肥B5厂,计划将新增Oxide和AM-OLED设备,并生产手持设备面板;南京中电熊猫与夏普合资,将IGZO技术运用于八代产品,生产高分辨率的手持设备面板;三星显示将在其新建的苏州八代工厂生产LCD显示器面板。

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三、LED产业发展态势

(一)LED产业增长动能主要来自背光和照明应用

当前,LED已快速进入各类背光应用领域,如笔记本、监视器、电视机等,预计未来LED在各类背光的渗透率还将持续提升,尤其是在中大尺寸背光的监视器、电视机及新兴领域的平板电脑等方面,渗透率及数量保持较高增速。在照明领域,随着规模及行业配套的逐渐完善,LED整体效率的提升,LED照明产品终端价格还将持续下降,渗透速度也将加快。总体来看,LED市场规模仍将持续增加,以500×500微米为标准尺寸估算,LED芯片总体需求量预计将从2012年的170亿片增至2014年的610亿片。

从LED收入增长来源看,2009年之前手机所占比重较大,约在30%左右,从2009年开始随着中大尺寸背光的快速渗透,笔记本、监视器、电视机背光逐渐成为主要增长驱动因素,2012年中大尺寸占比超过50%.2013 -2015年其所占比例仍可能居高不下,但增速将逐渐放缓。LED照明自2011年开始明显提升,2012年占比约在15%—20%,2013年占比超过20%,2014- 2015年有望与中大尺寸背光持平,占比在40%左右。整体来看,未来2—3年内LED增长的主要来源将是背光和照明,其中LED照明比例将逐渐增加,将有望代替LED背光成为LED快速增长主要动力(图7)。

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(二)LED背光崛起受益于4K×2K电视带动

随着高解析度电视继续增长,背光源市场仍将有发展空间。由于4K×2K面板的透光率较差,因此背光模组设计者必须使用更大或更亮的LED芯片以达到面板的亮度规格。现在99%的4K×2K面板都是侧入型背光模组,而这种情况将持续至2017年。高分辨率面板为了保持与普通面板相同的亮度,其LED芯片数必须是原始面板的1.2—1.3倍。但是由于亮点问题,侧入型背光模组无法像直下型背光模组一样减少很多LED芯片数量。为了提高亮度,侧入型背光模组将把长边改成短边,但不会使用过载电流驱动。直下型背光模组使用具有高电流、超频的LED芯片以获得更高亮度,其成本与侧入型背光模组相同。

根据NPD Display Search关于LED背光源季度研究报告显示,随着越来越多的电视厂商使用直下型背光模组,至2017年普通电视在LED显示应用中的需求量将降至53.8%。不过4K×2K电视的需求将从2014年的0.3%增至2017年的22.7%。因此,LED芯片需求量将从2013年的12.52亿片增至2017年的57.38亿片。

(三)LED照明市场渗透率不断提升

LED照明需求能够迅速增长得益于厂商产能扩张、LED价格下降、环保考虑以及政府补贴。根据NPD Display Search LED照明市场预测报告指出,聚光灯、LED灯具、路灯、LED灯泡和荧光灯管等LED照明产品的需求将从2012年的167.26亿片增长到2013年的337.31亿片,到2016年将增加近3倍,达到900亿片,全球市场渗透率从2012年的5%增长到2016年的26%。商业办公楼照明的持续增长、政府补贴的实施以及消费者对节能产品的需求,是LED渗透率提高的主要原因,发展最为快速的是LED灯管代替荧光灯管应用于商业办公楼照明、LED路灯和各种LED新型灯具。

(四)日本和中国将引领LED照明需求

随着全球对于节能减碳的环保议题逐渐重视,LED照明需求逐渐兴起,相较消费者自主替换居家照明所带起的需求,由政府主导的路灯替换需求更为明确。日本自2011年以来一直是LED照明应用的最大市场,NPD Display Search预测,日本的主导地位将持续到2016年,主要驱动力为LED灯泡、聚光灯、荧光灯和LED灯具。2012年到2016年间,LED照明在中国市场的成长力度将高于其他地区,中国政府的“十二五”规划对LED路灯发展具有一定的促进作用。到2016年北美和欧洲LED照明的应用需求也将有所提高,尤其是对LED荧光灯管的需求。

四、OLED产业发展态势

(一)OLED市场规模激增,主要应用在手机屏及电视机屏

OLED具有全固态、主动发光、高对比度、超薄、低功耗、无视角限制、响应速度快、工作范围宽、易于实现柔性显示和3D显示等诸多优点,将成为未来20年最具“钱景”的新型显示技术。同时,由于OLED具有可大面积成膜、功耗低以及其他优良特性,因此还是一种理想的平面光源,在未来的节能环保型照明领域也具有广泛的应用前景。

目前OLED在技术、材料、生产工艺流程等方面已基本成熟,全球范围内对OLED的需求已经启动。根据市场研究公司iSuppli的数据,全球OLED电视机出货量将从2007年的3000台增长到2013年的280万台,复合年增长率为212.3%。从销售收入看,全球OLED电视机的销售收入将从2007年的200万美元增长到2013年的14亿美元,复合年增长率为206.8%。到2016年OLED显示产业市场规模有望达到62亿美元,其中手机主显示屏将是主要应用,市场规模约30亿美元,OLED电视将是第二大应用,预计将达到20亿美元。未来随着材料、技术的进步及成本的下降,OLED的市场渗透将进一步加强,其在大尺寸、柔性显示等新领域的应用也有望启动(图8)。

 

 

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(二)OLED驱动控制和材料分别以日韩系和欧美系为主要供应商

目前,OLED的基础材料和核心技术主要掌握在美、欧等国家企业手中,而驱动控制以及制备流程等产业化技术则主要由日、韩等企业掌握,此外,中国大陆和台湾地区企业也有一定实力。

企业和研究机构方面,美国伊斯曼柯达公司是小分子OLED技术的发明者,掌握着相关OLED材料和器件设计的大部分核心技术和基础专利,英国剑桥大学率先利用高分子作为发光材料开发出了聚合物OLED技术,聚合物OLED的核心技术和基础专利主要由剑桥显示技术公司和杜邦公司等所有。

产业化方面,精工爱普生、索尼等日本企业是最早进行OLED产业化的公司,但是在经历2006年OLED产业的发展低潮后(TFT-LCD被认为是平板显示产业技术主流,大量资金用于TFT-LCD高世代线建设,OLED发展陷入停滞),许多日系厂商放缓甚至退出了OLED面板的研发,以三星电子、乐金等为代表的韩系厂商则继续保持对OLED的投资,最终占据了产业的绝对主导地位。

中国大陆参与OLED面板研发和制造的科研机构和企业约有20多家,包括清华大学、华南理工大学、吉林大学、上海大学、东南大学、南京邮电大学、合肥工业大学、长春光机所、中科院化学所、北京维信诺、昆山维信诺、信利半导体、广东宏威数码、上海广电电子集团、京东方等。

(三)AM-OLED技术将得到迅速发展

OLED的驱动方式分为主动式驱动(有源驱动,AM-OLED)和被动式驱动(无源驱动,PM-OLED)。其中,AM-OLED具有自发光、重量轻、厚度薄、速度快、亮度高等特点,可实现柔性显示,是理想的新型半导体显示材料之一。

现阶段,全球TFT-LCD的产能已严重过剩,而作为其替代技术的AM-OLED则仍处于产能建设阶段,供需存在较大的缺口。在AM-OLED领域,显示器产品将会以低成本、高性能和高画质为导向进行技术升级。根据Display Search的预测,AM-OLED显示器的市场占有率将在今后3年保持高速增长,产品将以使用低温多晶硅技术(LTPS)的中小尺寸显示器为主,主要应用领域为智能手机,2013年占据整个中小OLED市场78.7%的份额;使用金属氧化物技术的大尺寸、高分辨率AM-OLED显示器可能由于工艺不成熟,且寿命较短和成本较高等因素推迟进入市场。

此外,柔性AM-OLED显示器鉴于可穿戴、可折叠等贴近用户使用的特点,也会有较快的发展。对于柔性AM-OLED来说,衬底材料、电极材料都要求具有较好的柔性,另外器件的封装要求也更高。其中柔性衬底材料的开发是技术的关键。主流的柔性衬底材料金属箔片(表面粗糙,不透光)、超薄玻璃(柔韧性差,易产生裂纹)和聚合物材料(制作温度远低于TFT工艺,膨胀系数与ITO膜极不匹配)等各有优缺点,在耐受温度、热稳定性和机械强度方面仍存在多种缺陷。

(四)三星为最大AM-OLED厂商

从厂商来看,韩国三星是中小AM-FPD领先厂商,并是成功批量生产AM-OLED的主要厂商。三星对于OLED采取的是技术领先战略,持续投入巨资进行OLED产能建设、技术研发,以保持创新领先地位;产品方面则仍以智能手机、平板电脑、数码相机等用中小尺寸AM-OLED面板为发展重点。如三星Galaxy S3、Galaxy S4采用AM-OLED显示屏,成为全球最畅销的智能手机之一。三星公司投产的5.5代AM-OLED生产线,占据了全球OLED面板产业90%以上的份额,市场处于供不应求的状态。

日本显示(Japan Display)、夏普和乐金显示居三星之后,并都通过生产应用于iPhone 4和iPhone 5等更高分辨率和广视角的TFT-LCD显示屏而提高了营收占比。不过和三星独享AM-OLED市场增长不同,这些公司需共享TFT-LCD市场的营收增长。

2013年底,中国首条、全球第二条5.5代AM-OLED生产线——京东方第5.5代AM-OLED生产线在内蒙古鄂尔多斯点亮投产,标志着我国自主创新、自主技术的全球最先进新型半导体显示生产线进入生产运营阶段。京东方鄂尔多斯第5.5代AM-OLED生产线总投资220亿元,项目建筑面积约46.7万平方米,设计产能为5.4万片玻璃基板/月,产品定位主要为中小尺寸LTPS及AM-OLED高端显示器件。

五、激光显示产业发展态势

(一)激光显示技术优势明显

激光显示是采用红、绿、蓝三基色( RGB)激光作为光源的显示技术。相对于传统技术,激光显示具有如下优势:1.色域宽(全彩色):激光单色性好,色纯度极高,按三色合成原理,它在色度图上形成的三角区域最大,激光显示色域覆盖率可达90%,为传统显示技术的2倍以上;2.方向性强:容易实现高清晰数字显示;3.亮度高:激光亮度比普通光源高100—1000倍,激光显示比LCD、PDP等技术更易于实现大屏幕显示;4.光效率高:相同显示亮度下,激光的功耗只是灯泡光源的1/3;5.使用寿命长:激光显示光源已经被实验验证的使用寿命为2万小时,理论上可以达到10万小时;6.环保:激光光源在生产、使用、废弃等环节,均没有明显的环境污染;7.集成成本更低:激光光源的显示系统无需偏光器和滤光镜等部件,简化了光学系统结构,降低了整机的集成成本。激光显示光源可实现小体积如半导体激光器( LD),较易实现便携式投影(表3)。

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激光显示被公认为是继黑白显示、彩色显示、数字显示之后的第四代显示技术。目前,激光显示已经被应用于作为数码终端的微投影仪;而其在公共信息大屏幕、数码影院、家庭影院、飞行员模拟训练、天文观测、大屏幕指挥显示系统、水幕成像表演以及个性化头盔显示系统等高端显示领域也具有很大的发展空间和广阔的市场前景;此外,激光显示技术与3D显示技术、触控技术等结合还可以开发出如激光全息立体显示、激光虚拟键盘、激光投影触摸屏、透明显示等创新应用。据Laser Focus World预测,激光显示技术潜在市场规模超过570亿美元。

目前世界范围内激光显示发展处于起步阶段,产业化程度很低,很多产品还是采用实验室和半手工化的制作方式,激光光源及相关组件的成本、性能等阻碍了激光显示的商业化进程。

(二)激光显示产业化程度较低

世界范围内激光显示发展处于起步阶段,产业化程度很低,很多产品还是采用实验室和半手工化的制作方式,激光光源及相关组件的成本、性能等阻碍了激光显示的商业化进程。现阶段激光显示技术仍以行业的示范应用为主,核心材料与器件仍未实现规模化生产,配套产业链仍有待完善,未来3—5年将是全球激光显示技术产业化发展的关键时期,激光显示有望在高端消费类产品率先实现普及。

在中国,激光显示技术的研究势头很好,但产业化步伐堪忧。相较于美国、日本、欧洲等发达国家和地区,中国在半导体激光器产业化推动方面,由于国内半导体激光器等光电器件行业错失了光存储、光通信的最佳发展期,尚没有一家企业具有半导体激光器材料外延生长、芯片制备、器件封装的产业化生产能力。半导体激光器产业基础薄弱是导致目前中国激光显示用大功率半导体激光器主要依赖从国外进口的主要原因,尤其是大功率半导体激光器外延与芯片技术大大限制了国内激光显示技术的发展。

(三)激光投影设备有望率先量产

将激光光源用于投影机,是近年来众多投影机厂商一直在努力的方向。因为激光光源不仅具有亮度高、颜色纯的特点,而且激光光源的寿命非常长,可以是现在常用投影机灯泡的数倍,达到两万小时以上,在整个投影机的生命周期内用户都无需更换灯泡。

在新光源领域,激光光源和LED光源分庭抗争多年,意欲成为下一代光源。但是以目前的技术来看,LED光源在亮度方面提升困难,始终无法实现高亮度输出。反观激光光源,巴克、科视、NEC已经发布了亮度达到7.2万流明的激光投影机。除了亮度方面的优势,激光光源在色彩方面也具有先天的优势,激光光源的颜色表现能力是普通超高压汞灯的两倍以上,饱和度更高。现阶段具有激光光源产品的主要厂商包括索尼、松下、视美乐、DP、璞美、AVANZA、华录等。

虽然激光光源拥有诸多的优点,但是它也不是一个十全十美的技术。由于激光的发散角非常小,所以其投影的画面均匀度非常好,但是这也带来一个严重的问题,即激光能量很大,这种能量有一定的危险性,直视激光会对视力造成损害。美国激光管制协会将民用的激光投影机的亮度限制在5500流明,欧盟也有相关的限制措施。这对投影机厂商提出了更高要求,必须将激光光源投影机安全性提高至传统高压汞灯投影机同样水平。

(四)大尺寸激光电视成为激光电视产业化新契机

激光电视是利用半导体泵浦固态激光工作物质,产生红、绿、蓝三种波长的连续激光作为彩色激光电视的光源,通过电视信号控制三基色激光扫描图像。一个激光器总是发射确定波长和颜色的光线,可以通道在激光器前面安装专门的晶体或光导生成红绿蓝颜色,然后在这些材料内通过所谓的聚焦将激光转化成期望的颜色。放映时,将红绿蓝数据送到激光单元内部的调制解调器上,视频数据通过调幅转换成光学信息,带有红绿蓝光线的三分射线组合成单一的激光射线,而包含所有图像信息的激光束再通过光缆送到放映头,最后投射到银幕上。

以往受制于激光源直射屏幕及背投成像在高热能方面的技术缺陷,很早就被誉为“视觉史上的革命”的激光电视迟迟无法市场化。2013年,韩国LG和中国环球华影均推出了量产化的激光电视,而且起步的尺寸便达到100英寸。100英寸激光巨幕新品完全不同于早年的传统激光电视。因为采用了全新的发光及成像设计理念,可以令单色激光激发荧光粉,以超短焦成像投射于特制的玄乌冷屏,再以30。自然角反射入眼,从而形成一套低能低耗无辐射的拟生态放映系统,这些都为激光电视迎来产业发展的春天。

六、立体显示产业发展态势

(一)3D市场规模持续增长

立体显示技术(又称三维显示技术或3D显示技术)是指能够提供符合立体视觉原理的具有深度信息画面的媒介技术。立体显示技术已最先在影视、游戏等互动娱乐以及仿真设计等领域有了规模化应用,此外,其作为新型可视化技术,在临床医疗、电子地图、交通管理、智慧生活等方面也具有广阔的应用前景。市场研究机构NPD Display Search预计,全球3D显示器出货量、市场规模将分别由2011年的5080万台132亿美元,增长至2019年的2.26亿台和670亿美元,年均复合增长率分别为20.5%、22.5%(图9)。

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(二)3D显示市场结构略有变化

目前,3D显示技术应用主要集中在电视、智能手机等领域,市场重心逐步由立体电视向智能手机、笔记本电脑扩展。2013年3D电视、3D智能手机、3D笔记本合计占全球3D显示市场的比重为83.2%,预计到2015年微幅上升至84.5%,不过,3D电视的比重将由2013年47.3%下降至2015年的45.5%; 3D智能手机、3D笔记本占3D显示市场比重则分别由2013年26.4%、9.5%上升至2015年的28.8%、10.2%(表4)。

从全球市场竞争格局来看,欧美主导内容市场、日韩主导终端市场的产业格局基本形成。欧美3D市场以其先进的3D内容摄录系统、专业的内容制作团队、发达的媒体应用市场,在内容制作方面具有明显竞争优势。日韩在3D产业终端显示方面优势突出,产业链相对完整,尤其在3D立体平板显示技术方面拥有全球竞争力。由于目前全球3D产业仍处于发展初期,产业推动力量主要来自3D产业基础较好的国家和地区,因此,这种产业格局在短期内将更趋显性化。

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从企业发展来看,各个领先企业形成了错位竞争的格局。如,美国RealD公司是全球3D电影发展的领头羊;美国3ality公司在3D前端拍摄、制作设备方面享有广泛声誉;美国Provision互动科技公司是一家互动式三维显示技术开发商;日本索尼公司主打家庭娱乐和个人消费类电子产品市场;匈牙利Holografika公司专注于三维可视化技术的研发;韩国三星、LG公司活跃于立体面板市场,成为两大主要制造商。

(三)裸眼3D是发展趋势

立体显示技术分为眼镜式和裸眼式两大类。眼镜式立体显示主要技术有红绿眼镜、偏振光眼镜、电子快门眼镜、头盔式显示等;裸眼立体显示的代表性技术有全息显示、体三维显示和平面双工等,其中平面双工技术又可以分为柱状透镜阵列、视差光栅、分时技术。

红绿眼镜是业内最早开展研究的立体显示技术,技术实现简单,制造成本低,但存在色彩不自然、观看舒适度不佳等问题,基本已经被淘汰。

电子快门眼镜是通过眼镜上的电子快门开闭交替控制进入左右眼的影像,从而形成立体图像。三星、索尼等厂商支持此项技术,该技术优点是图像分辨率较高,易于实现大尺寸屏幕显示,缺点是对屏幕刷新频率要求高(120~240赫兹),画面亮度相对2D显示衰减较大(衰减80%—90%),动态画面显示效果较差,存在图像灰阶光串扰,眼镜成本较高,且快门闪烁易造成观看者眼睛疲劳。

偏振光眼镜技术是两台投影机(或其他方法)用正交的偏振光投射(显示)两组视角不同的影像,利用偏光片眼镜的滤光作用,使得左、右眼分别接收到不同的图像,从而形成立体画面。偏振光眼镜为目前眼镜式立体显示的主流技术,受到Real 3D、AOC、LG、奇美、友达等厂商的广泛支持,其技术优点是亮度、可视角度较大,显示效果(图像干扰小)较好,眼镜相对轻巧,其问题主要在于3D显示图像分辨率有下降(降低50%),大屏幕显示的成本较高等。

头盔式显示是将两个屏幕安装在眼镜上(或两个微型投影仪,直接将图像投影在视网膜上),给双眼不同的信号,从而形成立体影像。在Google发布了Google Glass之后,该项技术开始受到业内的广泛关注,包括5DT、Liteye、苹果、索尼等在相关领域均有投入研发。该项技术的优点是3D显示效果好,未来可以开发出更多的整合应用;缺点是眼镜成本为非裸眼显示技术中最高,影像只适合单一观众观看。

自由立体显示技术(采用2D双工方式)是目前裸眼3D显示技术中研发较多也相对成熟的技术,部分厂商已面向医用等专业市场推出了商业化产品。自由立体显示技术又可划分为柱状透镜阵列、视差光栅、分时技术等具体实现方式。其中前两种技术基于分光原理,首先将在显示器上间隔地划分左右眼显示区域,然后利用柱状透镜阵列或视差光栅,使得左右眼接收到视角不同的影像,从而形成立体图像。后者是利用分时原理,是通过背光系统两个光源,配合液晶层的快速切换,使成对影像交替投影到左、右眼,从而形成立体图像。3种技术路线优缺点的比较见(表5)。

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体三维立体显示由德州仪器提出,是通过光散射激励位于透明空间内的体像素来实现立体影像的技术。具有能提供真实感的三维影像,图像可360。观赏等特点,其技术缺陷在于中心影像较不清楚,制造成本高,装置体积大。

全息显示。全息是指光波的全部信息,全息立体显示利用光束的衍射与干涉效应,通过记录并重现物体的光波的振幅和相位信息,实现逼真的立体影像。全息技术被认为是未来最理想的3D显示方式,但其对计算能力的要求较高,目前较难以实现低成本、高亮度、高分辨率的彩色动态显示。

目前,立体显示技术主要以佩戴立体眼镜等辅助工具来观看立体影像。随着人们对观影要求的不断提高,由非裸眼式向裸眼式的技术升级成为发展重点和趋势。2014年4月,杜比和飞利浦共同推出了新的杜比3D内容传输规范——杜比3D格式,作为一套完整的技术套件,杜比3D用于裸眼3D内容的创建、传输和播放,制作让消费者身临其境的立体影像,采用杜比裸眼3D技术的裸眼3D面板在显示分辨率、观看视角、画面纵深度和观看舒适度上面都有了巨大的飞跃。除了无需眼镜外,杜比3D还不受最佳观看位置的局限,不管观众坐在何处都可以欣赏到清晰的图像。杜比3D格式能够确保3D内容在采用杜比3D技术的电视、智能手机、个人电脑和平板电脑上得到很好的呈现,并能准确体现内容创建者的本意。此外,裸眼3D发展还遇到了一个得天独厚的好时机,那就是4K显示产品的普及。2014年以来,4K超高清显示的发展突飞猛进,面板价格也日渐亲民。但是4K超高清节目短缺是其瓶颈,裸眼3D技术的发展,正是依托于4K面板的普及,有了坚实的产业基础。

(四)3D显示产业受制于观赏体验和片源制作影响

3D片源是个大问题,全球范围内3D电影的热度已经有所下降,投拍的3D电影数量呈现下降的趋势,3D电视除了体验不佳之外,无3D内容可看也是使其热度下降的重要原因。在广播电视领域,BBC和ESPN停播3D节目,也从另一个侧面印证了这个趋势。

由于3D内容制作和终端显示是整条3D产业链最为重要的两个关键环节,因此,未来3D内容制作技术和3D终端显示技术的突破将成为推动3D产业发展的关键因素。在电视领域,目前电视3D播放渠道不足,在片源少、价格贵等情况下,3D电视终端的消费者往往只能利用高清频道的3D转换,满足自己的3D收看需求。而高清频道内容的不足,令3D电视几乎全部播放平面节目。3D摄录设备的缺乏也造成节目源不足,松下、索尼等企业在3D摄像机、3D数字音频切换台等设备领域实际上处于垄断地位,这些企业对3D技术转让禁令,在限制本土3D企业竞争力的同时,客观上也造成了内容制作上的瓶颈。

此外,庞大的数据存储和传输量已经成为除了3D内容制作外,影响3D产业,尤其是3D影视产业快速发展的一个瓶颈。目前3D内容存储和传输技术仍受限于价格和网络环境等诸多因素。

七、柔性电子纸显示产业发展态势

(一)柔性电子纸市场潜力显现

柔性电子纸显示器与传统刚性显示器相比,具有柔软、耐用、轻薄、外观新颖等特点,不仅对终端用户具有吸引力,而且发展柔性显示也成为发达国家或地区发展光电技术的重要布局点。目前,“柔性显示”这一概念业界并无明确界定,但基本共识为“基于轻薄和柔性基板的平板显示技术”。

按照形态(使用情况)可分为具备纸张画质的柔性显示器:未来所要取代的应用在于书本或是卖场的广告看板等市场,因此在产品特性上需要具备轻薄、低耗电量的特点;具备微弯曲特性的柔性显示器(conformable):低耗电、厚度在0.5毫米以下且具备较佳的画面特性,对显示器弯曲程度的要求不是很高;卷曲式的软式显示器(rollable):低耗电、厚度最好在于0.5毫米以下且具备较佳的画面特性,显示器本身要可以弯曲,甚至可以卷曲带走。

作为柔性显示的技术代表,电子纸技术由于被率先成功应用于电子书阅读器而吹响了柔性显示向产业化迈进的步伐。与传统液晶显示器最大的不同点是,液晶显示器采用背光透射显示方式,需要背光;电子纸采用反射式显示方式,不需要背光。液晶显示器在断开电源后立即失去显示能力,而电子纸在断电以后还能保持原显示状态。电子纸这种可随意存取,并能反复使用的特点,不但环保,而且具有低能耗、重量轻、方便携带等特点。根据NPD Display Search公司研究数据,2013年全球电子纸设备为3.66亿台,市场收入为36.23忆美元;到2018年全球电子纸设备将达到18.33亿台,电子纸市场收入将达到96.16亿美元(图10)。

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(二)单色柔性双稳态显示技术已接近实用化

柔性双稳态显示器为反射型显示器,不需背光源,同时显示介质具有记忆特性,当显示静态画面时不耗电,只有更新画面时才耗电。故与传统液晶显示器相比,耗电量大为降低。主要包含电泳显示器(EPD,electro-phoretic display)、胆固醇液晶显示器(Ch-LCD,cholesteric liquid crystal display)、电子粉流体显示器(QR-LPD,quick response liquid powder display)及双稳态向列显示器(binem, bistable nematic display)等。

目前已有部分双稳态显示产品投入市场,例如日本索尼与美国亚马逊均以单色EPD技术推出电子书阅读器,日本富士通则推出灰阶4096色的Ch-LCD电子书阅读器,美国摩托罗拉公司推出采用单色EPD主面版的低价手机,荷兰Polymer Vision则推出第一个面板可弯折的单色EPD电子书手机。单色双稳态显示技术发展已接近实用化,单色技术可应用于电子书、电子铭牌、电子标牌与电子广告牌等,其中电子书阅读器因其能提供现有显示器及纸张之特性,因此产品接受度高,已有产品在市场销售(表6)。

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(三)主动式电泳显示器已应用于单色电子书阅读器,其他柔性显示技术仍处于研发阶段

柔性主动显示技术的主要优点是可全彩化与高影像显示质量,同时显示介质具有高反应速率,可显示如多媒体影音等动态视频内容,适合应用于高阶可携式行动装置。主要包含电泳式显示( EPD)、LCD、OLED及电湿式显示(EWD)等。

目前除了主动式电泳显示器已应用于单色电子书阅读器产品(但尚无法显示动态视频)外,其他柔性主动显示技术仍处于研发阶段,展示面板集中于中小尺寸,例如日本索尼发布可弯折的2.5英寸彩色OLED面板原型,韩国乐金发布4英寸的曲面彩色OLED面板原型,三星则发布7英寸的曲面彩色LCD面板原型(表7)。

 

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(四)柔性显示将向彩色、柔性发展

目前,柔性显示正从单色显示向彩色、柔性、可触控、快速画面响应、动画影像播放等方向发展。在彩色化方面,主要电子纸前板显示技术厂商均全力投入,其中,又以胆固醇液晶技术和普利司通的QR-LPD进展最快。在动态性表现方面,显示介质中电泳式显示(EPD)仍不足以胜任,而电湿式显示( EWD)较适合,尚未量产的高通公司的Mirasol技术和Liquavista电湿润技术,近期仍在积极发展中。在柔性基板方面,超薄玻璃基板、金属基板和塑料基板为3种可选方案,但现阶段柔性基板以塑料薄膜基板为主。



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