液晶屏驱动板烧录(技术前沿:盘点小众显示技术)

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液晶屏驱动板烧录(技术前沿:盘点小众显示技术)

技术前沿:盘点小众显示技术

在AIOT物联网领域,有很多小众显示技术广受市场欢迎,其中最主要的有三种:PMOLED,硅基OLED,以及电子纸。这些小众显示技术产品广泛应用于医疗健康、家居应用、商超零售、消费电子、车载工控、穿戴产品、安全产品等多个下游领域。

PMOLED显示面板是OLED显示面板的一种,具有自发光的特性,与传统中小屏液晶显示面板相比,其采用的面板厚度较薄,可薄至0.2mm,画质较高,具有高亮度、高对比度等特点,类似于LCD显示领域的STNLCD产品。

电子纸显示模组是一种反射式显示方案,其自身不发光,无需背光源,通过反射环境光实现显示,具有类似传统纸张的显示效果。电子纸显示模组即使移除供电来源,其画面仍然能持续显示,仅在更换画面时,才需要消耗电量,因此其具有功耗极低的特点,适用于功耗敏感度高的下游领域。

硅基OLED显示器是以单晶硅作为集成式驱动背板制作而成的前沿OLED显示器件,与传统显示技术相比,硅基OLED技术具有分辨率高、体积小、对比度高、功耗低、性能稳定等特点,主要应用于近眼式显示和投影显示系统,在5G通信时代,有望成为VR、AR等下一代智能穿戴显示的主要方案。

1、PMOLED显示面板工艺流程

PMOLED显示面板具体的工艺流程可以分为5个部分,依次为背板工艺(光刻工艺)、蒸镀工艺、封装工艺、屏体工艺以及模组工艺:

(1)光刻工艺:通过光刻工艺制作驱动背板,主要流程包括在基板上制备ITO层(镀氧化铟锡膜,制作ITO导电玻璃)、钼铝钼层、PI层以及RIB层等。

(2)蒸镀工艺:主要包括基板清洗、有机材料蒸镀以及阴极铝层蒸镀。

(3)封装工艺:从封装片投料开始,依次经清洗、干燥片贴附、点胶,与蒸镀完毕的材料进行UV胶(UltravioletRays,无影胶)压合固化,此后进行烘烤与检测处理后获得屏体大片。

(4)屏体工艺:主要包括屏体大片的切割、清洗,以及电测与外观检测等步骤,检验合格后入库。

(5)模组工艺:包括经过ICBonding(芯片邦定)、FPCBonding(柔性电路板邦定)、涂胶、贴片、电测等工序后,进行遮光贴附、外观检测、成品质量检验,合格后包装入库。

2、硅基OLED显示器工艺流程

硅基OLED显示器具体的工艺流程可以分为5个部分,依次为背板工艺(驱动背板制作)、蒸镀工艺、封装工艺、屏体工艺以及模组工艺:

(1)驱动背板制作:通过半导体工艺制作硅基OLED所需的CMOS背板,再运用物理气相沉积、化学气相沉积、黄光曝光显影工艺、刻蚀工艺等工艺制作阳极反射层和阳极限定层。

(2)蒸镀工艺:主要包括基板清洗、有机材料蒸镀以及阴极材料蒸镀。

(3)封装工艺:首先通过PECVD和ALD设备制作硅基OLED薄膜封装;再通过黄光旋涂有机彩色滤光材料,进行曝光显影制作硅基OLED所需的三基色(R、G、B)图形,完成彩色化工艺。

(4)屏体工艺:主要包括屏体大片的切割、清洗,以及电测与外观检测等步骤,检验合格后入库。

(5)模组工艺:通过清洗、点胶贴合、切割、外观检测、邦定、涂胶、外观检测和测试老练,合格后包装入库。

3、电子纸显示模组工艺流程

电子纸显示模组制作工艺为模组工艺环节,主要经过切割、组装、涂胶、邦定、OTP烧录等生产工序后,完成电子纸显示模组的生产:

(1)切割:切割电子纸膜与TFT背板。

(2)组装:将PS阻水膜、电子纸膜、TFT驱动背板等电子纸显示材料进行组装。

(3)涂胶:使用点胶机对组装好的在制品均匀涂胶,并去泡固化。

(4)邦定:将驱动芯片与电子纸显示面板邦定为模组。

(5)OTP烧录:对驱动IC烧录波形程序,最终检验入库。

当前市场上主要的新型平板显示技术路线

目前新型平板显示器件主要应用的技术路线包括OLED、LCD、电子纸、LED等。

①OLED显示技术特点

OLED属于载流子注入型发光,其发光原理为有机半导体材料和发光材料于电场的驱动下通过电子和空穴分别从阴极和阳极的注入,在有机发光材料形成激子并将发光分子激发,后者经过辐射弛豫而发出可见光。OLED发光的全物理过程涉及载流子的注入、输运以及激子的扩散等,大体可分为以下五个阶段:载流子注入、载流子迁移、载流子复合产生激子、激子复合产生光子以及光子逃离发光层产生发光。

OLED作为新一代平板显示技术,拥有众多优良特性。OLED显示技术画质较高,具有高亮度、高对比度、宽色域等高画质显示的特点。除此之外,基于自发光、无需使用背光源的特性,使得其无视角限制,显示视角可达160度以上,并且模组整体厚度较小,响应速度快;基于有机材料层天然具有柔性、基板可使用柔性材料的特性,使得其柔性化较易实现;基于全固态模组结构、无液态材料使用的特性,其温度范围广,尤其是低温特性良好,相比TFT-LCD不存在低温状态下液体材料易凝固的问题。

总体而言,OLED具高画质(高对比度、高亮度、宽色域)、无视角限制、超薄、响应速度快、可卷曲、工作温度范围宽等特性。

一般而言,按背板驱动方式的不同,OLED技术可分为主动式驱动背板(AMOLED)、被动式驱动背板(PMOLED)以及集成式驱动背板(硅基OLED)。其中AMOLED显示品质较佳、反应速度较快,主要面向量产规模较大的中大尺寸显示屏,包括智能手机屏、平板电脑显示屏和电视。PMOLED具有高亮度、生产成本较低的特性,因此多用于多样化的定制产品市场,以中小尺寸的显示屏为主,如医疗健康、家居应用、消费电子、车载工控、安全产品等。硅基OLED属于前沿显示技术,具有分辨率高、体积小等特性,应用于微型显示面板,适用于近眼显示场景,可用于电子取景器、头戴显示器等。三种技术的具体比较如下:

AMOLED技术采用独立的薄膜晶体管电路控制每个像素,通过邦定的外接驱动IC,实现像素连续、独立发光。AMOLED采用主动驱动方式,无占空比问题,不受扫描电极数的限制,易于实现高分辨率、宽色域及柔性显示。AMOLED技术中的蒸镀、封装部分工艺复杂,总体生产成本较高,需要大规模投资。AMOLED主要下游应用领域包括手机、穿戴设备、车载显示器、笔记本电脑、电视等。

PMOLED技术以阴极、阳极构成矩阵结构,即水平一组显示像素共用同一性质的电极,纵向一组显示像素共用相同性质的另一电极,借助邦定的外接驱动IC,以扫描方式逐行或逐列点亮阵列中的像素,每个像素均在短脉冲模式下瞬间高亮度发光。PMOLED技术的生产工艺成熟,可以有效降低制造成本,目前产品尺寸在5英寸以内,多集中在3英寸及3英寸以下。PMOLED主要应用领域包括医疗健康、家居应用、消费电子、车载工控、穿戴产品、安全产品等。

硅基OLED显示器是将OLED器件制作在已集成视频信号处理和像素驱动阵列的单晶硅集成电路芯片上,无需像PMOLED、AMOLED显示面板一样通过邦定环节外接显示驱动芯片,而是将驱动功能集成于硅基背板上,从而节省大量空间。除具有OLED器件的一般优良特性外,硅基OLED还具有体积小、重量轻、分辨率高、对比度高等特点。由于工艺复杂、生产成本高,硅基OLED目前主要用于以电子取景器、头戴显示设备等为主的近眼式显示系统。

②LCD显示技术特点

LCD不具有自发光特性,属于非自发光型显示器,须由背光模组来提供光源。LCD产业发展经历了从单色的扭曲向列型(TN-LCD)到超扭曲向列型(STN-LCD)、从超扭曲向列型加上彩色滤光片后可显示彩色的超扭曲向列型(CSTN-LCD)、从可显示彩色的超扭曲向列型到有源式的薄膜晶体管型(TFT-LCD)的显示技术升级历史。

TFT-LCD的液晶盒放置于两块平行玻璃基板中间,TFT(薄膜晶体管)设置于下层玻璃基板,彩色滤光片设置于上层玻璃基板。液晶分子的转动方向则由TFT的信号和电压变化来共同控制,从而影响每个像素点偏振光的出射,最终达到显示发光的效果。TFT-LCD显示技术具有轻薄、成本低、技术成熟稳定的优点,下游应用较为广泛。

③电子纸显示技术特点

电子纸采用电泳式电子墨水技术。其基本构成是将电子墨水涂布在一层塑料薄膜上,再贴合TFT电路,经由驱动IC控制,形成像素图形。其内部由上、下带有相反极性电荷的两个透明极板构成,在极板中间包含数百万个微胶囊或者微杯,每个微胶囊或微杯里包含带电荷的着色电泳粒子,着色电泳粒子悬浮于透明液体中。接通电源后,由电场控制着色电泳粒子移动,从而产生图像。由于图像静止时电泳粒子处于稳定状态,所以仅当显示内容变化时需要施加电能,因此其能耗极低。电子纸本身不发光,反射自然光形成图像,阅读效果与纸张类似。电子纸凭借上述特性广泛应用于电子阅读器中,目前在商超零售领域的电子价签中应用增长明显,未来有望在数字货币、智慧交通等领域拓展应用。

④LED显示技术特点

传统LED显示屏包括LED户内外显示屏、小间距LED显示屏,多集中于室内外大型显示领域,如户外媒体、广告、体育场馆、公共交通、大型剧院、展会、演唱会等。新型高分辨率LED显示技术则主要包括MiniLED与MicroLED技术,两者主要区别在于LED的尺寸大小。MiniLED是指尺寸为100微米级别的LED器件,是小间距LED向MicroLED发展的过渡阶段产品。目前MiniLED技术已进入前期量产阶段,主要应用于MiniLED显示和MiniLED背光,在显示领域的应用主要为超大显示屏,如商业广告显示牌和户外大型显示等,未来有望进入4K/8K大尺寸LED电视领域。MicroLED则将晶粒尺寸进一步缩小至10微米级别。MicroLED无需背光模组,具有发光效率高、功耗低的优势,同时具备高分辨率、高亮度、高对比度等性能特点。MicroLED市场需求和产品技术逐步起步,但目前仍存在包括巨量转移等尚未攻克的技术难点,处于技术储备阶段,未能实现规模量产。

PMOLED产业发展成熟,市场规模长期来看稳中有升

(1)作为OLED技术的发展起源,PMOLED技术已经日趋成熟

从技术工艺上比较,同属于OLED产业范畴的PMOLED结构简单、制程容易,因此OLED技术的开发以及产品的量产基本均从PMOLED开始发展。其中最早实现OLED商品化的为1997年先锋电子将分辨率为256*64的PMOLED显示面板用于汽车音响面板。经过二十余年的产业化发展,各大PMOLED显示面板制造厂商均可保持高良品率的持续生产,PMOLED生产技术趋于成熟稳定。

我国OLED技术的发展同样从PMOLED技术起步,清华大学及其他高校与研究机构于上世纪90年代开始从事OLED技术研究。其中,2001年北京维信诺科技有限公司与清华大学合作建成了中国大陆第一条OLED中试线,并于2003年进行小批量单色OLED产品的生产,应用于仪器仪表市场,成为中国大陆第一家能够生产和销售OLED产品的公司。2008年10月,中国大陆第一条PMOLED同时也是第一条OLED产线在昆山由维信诺显示实现大规模量产,标志着我国PMOLED技术的逐渐成熟。

PMOLED产品多为小尺寸面板,PMOLED技术已经逐步成熟,市场发展比较稳定,不存在AMOLED产业中生产线持续升级换代的需求。中国作为OLED产业的后起之秀,产业链中上游环节中的制造设备与有机材料等仍旧落后于国外公司,甚至被国外公司垄断,但是经过10余年的发展,我国OLED尤其是PMOLED产业链中的面板制造环节已经逐步成熟,国产PMOLED面板制造商在产品稳定性、亮度等技术指标均处于行业前列。

(2)中国PMOLED面板企业逐步占领全球市场

全球PMOLED面板产业的发展经历了“美国起源—日本、韩国发展—中国台湾地区、大陆地区发力”的过程。OLED产业的早期发展即为PMOLED产业的发展,最早由美国成功研发出OLED技术,之后由日、韩厂商将OLED技术产业化。

1997年,先锋电子实现PMOLED产业化并在1999年成功开发全彩色PMOLED显示面板;2000年,摩托罗拉公司的手机采用先锋电子1.8英寸多彩PMOLED显示面板并实现商品化;2001年,三星推出搭载全彩PMOLED显示面板的手机;2002年,富士通在F505i手机副屏上配置先锋电子生产的1.0英寸全彩PMOLED显示面板,PMOLED在手机副屏上的应用大量兴起。之后,三星与LG等韩国厂商逐步在PMOLED产业的基础上转向投资AMOLED产业,以中国台湾地区和中国大陆为代表的公司逐步占据了PMOLED行业的市场份额。

(3)下游各行业的市场需求将推动

PMOLED进一步发展如果将OLED比作LCD,PMOLED就如同STN-LCD,而AMOLED就如同TFT-LCD。PMOLED无需TFT作为基板、生产成本低、开模费用低、生产工艺成熟,由电流控制灰阶、分辨率、画质表现,产品主要为单色和多色,多集中于低分辨率小尺寸市场,适用于定制化产品开发。AMOLED色域宽、分辨率较高,适用尺寸较广,最大可达电视面板需求,但生产工艺复杂、生产成本高、开模费用高,多用于标准化产品的大批量生产。

鉴于PMOLED具有上述特性,其下游领域呈现应用场景灵活、行业集中度较低的特征,与AMOLED下游行业主要集中于手机面板和电视面板的市场分布形成鲜明对比。

PMOLED发展已到成熟期,成为常规化显示手段,可以灵活应用于各个行业,同时各个行业对于PMOLED的需求也随着时代的发展而不断变化。其发展初期恰逢MP3广泛使用时期,因此下游市场对PMOLED产品需求旺盛。2014年至2018年,以手环为主的智能穿戴产品的爆发同样也促进了行业发展。2020年新冠疫情在全球蔓延,PMOLED主要增长点则体现在医疗健康领域。

未来随着5G/AIoT的发展,家用电器及智能家居、医疗健康、工控仪表等市场的扩张将有望带动以PMOLED为代表的小屏幕市场再次发展。

①家用电器市场发展分析

家用电器市场规模庞大,未来将继续朝着智能化、精品化和重设计方向发展。以空调、冰箱为主的传统白电产品和以烤箱、电磁炉、洗碗机、空气净化器等为主的小家电产品在智能化升级的过程中均有安装小尺寸显示面板的需求。此外,包括智能台灯、智能门锁、智能音箱在内的新型智能家居设备逐步崛起,同样需要显示屏幕为其提供交互信息平台。

PMOLED主要应用于3寸以下的显示面板市场,与STN-LCD技术相比,具有对比度高、亮度高、工作环境(温度、湿度)适用度广等优势;与AMOLED相比,具备在小尺寸领域内的成本优势和量产优势。因此,PMOLED在家用电器显示面板方面的应用具有较强优势。

对于下游的品牌厂商而言,应用PMOLED显示屏仅需增加小部分成本,但能够较大幅度提升产品的外在观感,进而提升产品附加值。

目前,部分家电厂商已逐步使用PMOLED显示面板,其中包括三星、海尔、小米等知名品牌,应用领域包括空调、冰箱、烤箱、智能音箱、电磁炉、洗碗机、空气净化器等白电、小家电和智能家居产品,可以预见家电行业智能化等升级迭代需求将进一步驱动PMOLED行业发展。

A.白电市场表现稳定,未来景气度向好

从空调市场来看,新冠疫情的发生也推进了国内消费理念的升级。消费者对室内空气健康的关注度明显提升,具有新风、净化、防尘、高温除菌、可拆洗等功能的健康空调热度提高。除健康因素外,消费者对产品的舒适、智能功能的关注也在提升,空调产品正朝着更健康、更智能的方向快速发展。总体而言,在国内经济和房地产市场的稳定恢复之下,空调行业的新增需求也将持续保持。

根据奥维云网统计及预测,2020年和2021年中国空调销量分别为5,134万台和5,905万台,销售额则分别达到1,545亿元和1,953亿元。从冰箱市场来看,作为家庭食材存储和管理的核心家电,冰箱的需求更为刚性。在复杂的外部环境下,冰箱产业的稳定性相对较强。根据奥维云网统计,2020年中国冰箱零售额达900亿元,销量达3,256万台,预计2021年零售额增长2.3%,零售量增长2.0%。除此之外,全球范围内的冰箱产能对中国市场依赖度显著提高,海关总署数据显示,2020年冰箱出口量同比增长35.6%。预计未来中国冰箱市场将持续处于高保有量状态,尽管存在低价竞争和短期价格下降的可能,但是其有助于市场需求的快速释放,长期而言冰箱行业将持续稳步发展。

B.小家电线上销售增加,跨境电商驱动出口

受到新冠疫情影响,居家防疫使烹饪及清洁杀菌类小家电产品销量在线上渠道呈现了较高景气度,而在终端客流量减少等因素影响下,线下渠道受到冲击比较明显。整体来看,小家电在不同渠道表现不同,整体呈现分化的态势。根据奥维云网全渠道推总数据,2020年厨房小家电11个品类总零售额566.3亿元,同比下降11.3%,其中线上零售额366.0亿元,同比提升9.4%。

此外,跨境电商已逐步发展成为外贸的重要方式,未来市场空间广阔。2020年,在疫情推动下,我国跨境出口迎来加速发展,国内小家电自主品牌亦顺势加码布局。目前我国家电自主品牌研发创新能力得到提升,未来有望凭借日益增强的产品竞争力享受海外线上渠道快速增长的红利。

C.全球智能家居市场增长强劲

根据IDC预测,尽管2020年疫情对世界经济造成了严重冲击,但智能家居市场仍保持了相当的增长势头,且未来随着消费重点从度假、旅游、外出就餐等其他领域转移,智能家居市场将得到进一步发展。预计2020年全球智能家居设备出货量为8.54亿台,同比增长4.1%,2024年全球智能家居设备出货量为14.41亿台,2020-2024年复合增长率为14%。其中,影音娱乐类智能家居包括智能电视、交互网络电视等,预计2020年、2024年出货量分别为3.54亿台、4.51亿台;家庭监测与安全类智能家居包括智能摄像头、智能门铃和门锁等,预计2020年、2024年出货量分别为1.66亿台、3.04亿台;智能音箱作为广受市场认可的智能家居产品,预计2020年、2024年出货量分别为1.34亿台、2.04亿台,2020-2024年复合增长率达到11.1%。

②医疗健康市场发展分析

随着人口的不断增长,全球人口老龄化程度逐渐提高,以及发展中国家经济的增长,长期来看全球范围内医疗器械市场将持续增长。医疗器械产品种类繁多,根据终端客户和使用场景不同,可分为给药装置、体外诊断、图像仪器、骨科医疗器械等类别。根据BCCResearch的研究报告,全球2025年医疗器械市场规模将达到7,969.11亿美元。

常见家用医疗器械属于体外诊断器械中的POCT设备(即时检验设备),包括电子血氧仪、电子血压计、制氧机以及各种理疗、康复仪器设备。家用医疗器械的显示屏功能以快速呈现数据为主,目前PMOLED显示屏已凭借其面板结构简单、制程容易、响应速度极快且成本低廉等优势,被广泛应用于家用医疗器械。因此,拥有信息显示需求的医疗器械行业发展将带动PMOLED显示产品的持续需求。

根据BCCResearch的研究报告,目前全球体外诊断市场已经进入稳步发展阶段,预计未来将保持6%左右的速度稳步增长,其中POCT设备增长率稍高于整体体外诊断市场,约为7.8%。预计2025年全球体外诊断市场规模将达1,259.21亿美元,其中POCT设备市场规模约为143.73亿美元。

目前,亚太地区已成为全球增长最快的医疗器械市场,未来医疗器械市场有望受益于消费升级和人口老龄化带来的中国居民人均医疗保健支出的提升,2030年健康中国规划等强有力政策也将持续带动医疗器械行业发展。根据BCCResearch统计与预测,2025年亚太医疗器械市场规模将达249.16亿美元。

③工控仪表市场发展分析

工控仪表品类众多、单品数量较少、所处工作环境复杂,且功能性显示屏无需呈现色彩艳丽的效果。PMOLED具备定制化、生产成本低、工作环境(温度、湿度)适用度广等优势,可极大地适用于工控仪表对于数据显示的需求。相较而言,AMOLED技术定制化开模费用高,色彩艳丽但成本较高;LCD技术的背光而非自发光的原理使其在强光环境及侧面视角下难以识别显示内容,无法很好地满足工控显示的需求。因此,PMOLED产品在环境适用性、阅读便利性、成本控制、量产等方面具有较强优势,未来有望在工控显示领域占据更加重要的地位。

随着“工业4.0”及“工业互联”的快速发展,显示产品在工控仪器仪表及装备制造业中的需求持续扩大,工控显示产品快速发展。仪器仪表可以分为通用型仪器仪表和专用仪器仪表,其中工业自动控制系统装置属于通用型仪器仪表。根据前瞻产业研究院统计与预测,2020年中国工业自动控制系统装置行业市场规模将达1,886亿元,随着中国制造2025的稳步推进,预计2025年中国工业自动控制系统装置行业市场规模将达2,347亿元。

电子纸显示技术向新应用领域拓展

电子纸与其他主要显示技术最大的不同在于,电子纸是双稳态、反射式的显示技术,双稳态是指即使移除供电来源,电子纸显示屏上的画面仍然能持续显示而不会消失。其仅在更换画面时,才需要消耗电量。反射式显示是指其自身不发光,同时无需背光源,是利用环境光源照射在电子纸显示屏幕上,再折射光线至观看者的眼中,与传统纸张或生活中物体的可视原理相同,所以环境光源越亮,电子纸也越清晰可见。

目前电子纸的下游应用领域包括电子阅读器、零售标牌、公告标牌、电子胸牌和电子门牌等,应用场景遍布消费市场、新零售、智慧城市、智慧物流和智慧医疗等。

(1)电子阅读器

电子阅读器市场依旧是电子纸技术的主要应用领域,电子纸显示效果接近真实纸张,无背光或主动发光设计,具有一定的护眼属性。同时电子书阅读器由于本身的便携性、超长待机、专注阅读、类纸体验等其他终端暂不具备的优势,满足了广大用户深度阅读的需求,被广大消费者所接受。

目前主流电子书阅读器多集中在10英寸以下,预计未来电子书阅读器将持续朝屏幕尺寸増大的方向推进。同时,随着电子纸彩色技术的成熟,色彩更丰富的电子纸阅读器也将逐步推向市场。

教育市场是未来电子阅读器的重要发展方向。随着网络线上教育的兴起,目前青少年视力水平不断恶化,而主打护眼的电子纸则是教育电子化的优质解决方案,特别是彩色电子纸技术的完善,使得电子纸也可以做到图文并茂,提高阅读乐趣。电子纸在教育市场具备视力保护的优势,且其相比纸质书本具有超大储存量优势,可以明显减少纸质书的使用,帮助学生书包减重,并且减少纸张的浪费。

(2)电子价签

基于电子纸节能以及护眼显示的特性,该技术已经逐步从单一的电子阅读领域,向新零售、交通、教育、物流、医疗等多元化领域发展,尤其以零售业发展最快。随着新零售、智慧零售的兴起,电子纸显示技术可以替代纸质材料,成为电子货架标签、零售端促销广告的解决方案。其功耗超低,电池可使用长达数年,并且兼具180度广视角、黑白、多色或全彩的色彩选择,以及具备在各种灯光条件下都如同纸张般易读的优异特性。同时,电子货架标签让零售商能以无线方式快速、有效率的实时更新货架上的标签内容,达到价格实时更改、商品重新配置、促销项目架快速安排等功能,随时更改标签内容,减少经常性成本支出,并且也为零售商提供了实时更新价格的能力,亦能有效减少错误标价的发生。

在德国、法国、英国等欧洲国家,多家连锁零售商已经实际应用电子纸作为电子货架标签解决方案。根据GlobalMarketInsight数据,2019年电子价签市场规模超过10亿美元,并有望在2020年至2026年之间以10%的年均复合增长率增长。预计2026年全球行业出货量将达到6亿个,市场容量超过20亿美元。在欧洲率先应用该项技术的同时,我国多家零售商也在进行试点,如物美超市、永辉超市、超市发、盒马鲜生、便利蜂等商超、新型便利店和无人便利店均逐步大量应用电子价签。电子纸技术借由智慧零售业的推广,有望在物联网时代迎来更大发展,具有良好的发展潜力。

(3)其他应用市场

除电子阅读器以及电子价签领域的应用外,电子纸技术在其他下游行业也衍生出诸多应用场景。在数字金融应用领域,早在2013年,中国银联就推出了可视银联卡。其采用电子纸显示技术,在金融IC卡卡面上加载显示屏和数字键盘,可显示银行卡中的电子现余额、交易记录或用户积分等非敏感信息。同时结合动态令牌功能,还可显示交易认证信息。但由于成本造价以及实用性等问题,其推广程度并不理想。近两年,数字货币在国家大力支持下逐步推开,其中一种重要载体形式即为卡片型数字钱包。其外观形态类似于早期银联推出的可视银联卡,电子纸作为功耗极低的显示手段将有望成为卡片型数字钱包的显示方式。未来如果产品路径验证成熟,并得到市场的广泛认可,将呈现广阔的市场前景。

此外,在智慧交通领域的电子纸智慧公交站牌与资讯显示板,在医疗资讯及看护应用领域使用的病房门牌与床头卡,在公共领域的户外广告牌与加油站汽油价格显示器等诸多领域均出现了电子纸显示产品的应用。多元化的下游应用领域将为电子纸显示模组带来新的发展前景。

微型显示器行业快速发展,硅基OLED有望成为广泛应用的技术类型

微型显示器指尺寸小于1英寸的显示器,是显示器件的重要分支。不同于传统的PMOLED及AMOLED显示技术,应用于微型显示器领域的OLED技术被称为硅基OLED,其是以单晶硅作为驱动背板而制作的OLED显示器件,将传统外置邦定的显示芯片集成在硅基背板中,像素尺寸为传统显示器件的1/10,精细度远远高于传统器件。硅基OLED技术具有体积小、重量轻、功耗低、分辨率高等优点,主要应用于近眼式显示和投影显示系统,包括HMD、HUD、EVF等产品领域。目前,其在消费类领域的应用包括VR眼镜和EVF,专业市场应用包括物流仓储管理的AR智能眼镜等。

(1)预计OLED成为微型显示主要应用技术,亚太地区占比最高

根据市场研究机构MarketsandMarketsTM的研究报告,2020年至2025年,OLED微型显示器市场规模增长最为迅速,年均复合增长率达到61.2%,预计2025年将实现16.39亿美元的市场规模,并超过LCD与LCoS成为微型显示器应用最为广泛的技术类型。

在亚太地区,政府的大量投资加速了大规模的城市化和工业化,行业和机构的研发活动驱动OLED微型显示器行业的技术创新,经济发展以及人口基数则促进了消费需求,使得亚太地区持续引领OLED微型显示器的发展方向。

(2)近眼显示设备的应用推动OLED微型显示的发展

近眼显示设备(NTE)包括电子取景器和头戴显示器等设备,这些设备结构紧凑、重量轻,具有便携性。OLED微型显示器与这类电子设备的集成最能体现其体积小、重量轻、功耗低、分辨率高等特点。根据MarketsandMarketsTM的数据,2025年,近眼显示设备用OLED微型显示器市场规模将达到13.94亿美元。

目前,微型显示器在照相机和EVF应用中的需求比在HMD中的需求更多,而HMD是微型显示器未来市场规模增长的主要动力之一,也是增长最为迅速的领域。EVF是一种相机取景器,主要应用于数码相机和摄像机中。与采用LCD微型显示技术的传统EVF相比,采用硅基OLED显示技术的EVF具有高对比度、宽色域和高速响应等性能,进一步提高了数码相机的取景拍摄效果。目前,SONY已将OLED微型显示器应用于其高端数码相机的电子取景器中。

HMD是一种戴在头上作为头盔或耳机的设备,用户可以在视野中获取图像、数据和其他信息。HMD可以通过光学系统放大微型显示器上的图像,进行视觉成像,进而在观看者眼中呈现大屏幕图像,实现VR、AR等不同效果。OLED微型显示器体积小、功耗低,有助于缩小HMD的尺寸,不仅可以开发出紧凑、轻便的器件,而且可以保证较长的使用时间。

近眼显示设备中广泛应用了VR、AR技术,其均为把虚拟世界直接凝实为人类感知的技术。VR技术是利用电脑模拟产生一个三维空间的虚拟世界,通过近眼显示提供浸入式体验,目前其主要应用于娱乐领域,包括娱乐游戏、赛事直播等领域。特别是在娱乐游戏行业,VR的渗透正在迅速增长。2016年,索尼推出了消费级的VR电子游戏机PlayStationVR,推动了VR技术在终端应用的发展。AR技术则为通过电脑技术,将虚拟的物体实时叠加到真实世界、真实环境中,使得虚拟与真实的物体在同一个画面或空间中同时存在。目前AR近眼显示已应用于军事领域,用于武器瞄准器等装备。随着计算技术的进步,AR设备也将广泛应用于医疗、工业、教育、消费电子、娱乐等领域。总体来看,未来近眼显示设备的技术逐步成熟、下游应用范围广泛,将有力带动OLED微型显示产品的需求。

行业内的主要企业

全球PMOLED面板产业的发展经历了“美国起源→日本、韩国发展→中国台湾、中国大陆发力”的过程。OLED产业的早期发展即为PMOLED产业的发展,最早由美国成功研发出OLED技术,由日本、韩国厂商将OLED技术产业化。之后,三星与LG等韩国厂商逐步在PMOLED产业的基础上转向投资AMOLED产业,以中国台湾地区和中国大陆为代表的公司逐步占据了PMOLED行业的市场份额。目前,PMOLED显示器厂商数量较少,市场集中度较高,包括中国台湾地区的铼宝科技、智晶,中国大陆地区的信利光电,清越光电,以及日本的先锋电子、日本双叶、日本精机等。其中中国大陆及中国台湾地区厂商在PMOLED显示面板上占据主导地位,但日本公司在领域内深耕多年,亦具备较强的技术基础。

中核心的原材料为电子墨水膜,全球主要量产电子墨水膜的企业仅有两家,分别为元太科技(8069.TW)和广州奥翼电子科技股份有限公司,其中元太科技在全球电子纸产业占有重要地位,是全球最大的电子墨水膜供应商。

行业主要包括包括清越光电、合力泰、东方科脉、龙亭新技、无锡威峰、重庆京东方等电子纸显示模组制造厂商。

目前,OLED微型显示技术主要应用领域分为军事领域与消费电子领域,其中在军事领域应用较早,主要行业参与者包括eMagin、MICROOLED、奥雷德、国兆光电等公司。硅基OLED在消费品市场的主要应用场景包括HMD、HUD、EVF等。其中仅有SONY凭借其在消费电子领域的优势地位推出了用于自身品牌的EVF及HMD,其余以消费电子领域作为主要发展方向的主要参与者仍处于持续提高工艺水平、提升良品率的阶段。总体而言,硅基OLED显示器行业处于发展早期,各大厂商均处于加速产线布局、技术水平快速提升阶段,努力满足快速增长的市场需求。

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