光电显示产业链分析与产业发展前景探析研究报告

光电显示产业链分析与产业发展前景探析研究报告
一、简述
随着全球步入“后危机”时代，寻找并培育新的经济增长点，发展战略性新兴产业，成为世界各国抢占新一轮战略制高点的最重要手段。

发展以光电显示和固体照明为代表的战略性新兴产业，是我们立足当前，面向未来的一项重大战略抉择。

光电显示和固体照明产业是新一代信息技术的重要组成部分，是光电子产业核心关键，随着技术、产品、市场的不断发展和完善，已经形成千亿美元级产业，在未来将发展成为与汽车产业相当量级的产业。

国内外政府、企业、研发机构和资本通过官、产、学、研、资高效联动方式积极推进产业化生产、技术创新、产品应用、产业布局等方面的快速发展。

根据当前国内外产业、技术、产品和市场趋势，高新区结合《新一轮战略发展规划》适时提出进行有关光电显示和固体照明产业链课题分析，通过文献收集、咨询专家和考察调研等多种方式，首先分析光电显示和固体照明产业发展现状；分析国内外光电显示和固体照明产业发展趋势；重点提出高新区发展光电显示和固体照明产业发展战略和目标；最后提出高新区发展光电显示和固体照明产业的推进措施。

二、光电显示产业链分析与产业发展现状
（一）产业概述
光电显示产业居于信息产业一个十分重要的位置，是IT终端产品“人机互动”的界面，具有如下特点：一是技术含量高，覆盖微电子、光电子、电子材料、专用设备仪器等高技术领域；二是广泛应用于信息、医疗、航空航天等各种电子终端产品；三是在IT终端产品的成本比重高，价值量大。

其中TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)模块占平板电视成本的80%、计算机的20%、手机的5%～
10%；四是具有高成长性好。

未来5～10年，年均增速在20%以上；五是产业拉动系数可达4～5，经济带动效果显著。

因此，发展光电显示产业对提升我省和高新区新一代信息产业的技术和市场竞争力，推动产业向更高附加值的上游延伸，促进产业结构调整和升级具有重要战略意义。

光电显示技术的发展已经有100多年的历史，产品种类繁多，应用比较广泛的显示技术达到十多种。

目前市场份额最大、最具发展前景的是平板显示。

平板显示可以划分为液晶显示(LCD)、等离子显示（PDP）、有机电致发光显示（OLED）和发光二极管显示（LED）等多种类型。

LCD是目前的主导技术，主要应用领域是笔记本电脑、手机和电视等，2005年市场达到500亿美元，2009年仅显示模组销售额超过1000亿美元。

OLED目前已被业内外公认为是继CRT，LCD和PDP后第三代显示技术的代表，具有优异的显示品质，轻薄的外观，绿色节能和全尺寸的优点。

随着LED材料技术和工艺的提升，LED显示屏以突出的优势成为大屏幕平板显示的主流产品，而LED作为背光源取代CCFL(冷阴极萤光灯管)/EEFL(外置电极荧光灯)是LCD产业发展的趋势，目前市场渗透率已经接近25%，且有加速趋势，成为LCD主要背光源配套技术。

本课题所指的光电显示，主要是指LCD、OLED和LED显示产业。

由于吉林省、长春市和高新区在光电显示产业、企业、项目、研发机构和人才等方面拥有一定资源，因此本报告重点研究分析上述三个产业相关情况，其他显示技术吉林省不具备相应资源和优势，在这里不再作进一步分析和赘述。

（二）产业链分析
LCD和OLED产业链可以划分为相对独立的上游、中游、下游三个部分。

上游是LCD和OLED面板、模块加工装配所需要的各种原材料、零组件，主要包括：玻璃基板、彩膜、偏振片、背光源、驱动IC、液晶、发光材料、特气、特药和靶材等专业原材料、PCB(印刷电路板)、关键生产设备等。

主要特征是：（1）涉及的行业众多。

包括光学、材料、化学、电子、化工、机械、金属等，几乎涵盖了现代工业的所有领域。

（2）厂家的专业性强，专业分工比较细。

通常一家企业只能生产一种材料或零组件。

中游是LCD和OLED面板制造及显示模块组装。

与上游产业不同，中游产业要求生产企业具备对上游原材料、零组件和设备的整合能力，同时要求掌握极高的生产技术和加工工艺以确保合理的产品成本；另外由于不断增大的面板尺寸和降低成本等原因，要求中游企业持续投资建设更高代生产线，资金需求也非常高。

下游产业主要是各种显示产品的应用领域，包括电视、电脑显示器、电子图书、可视门铃、车（机）载显示器、笔记本电脑显示器、手机、工业、广告机、工控机、DVD、数码相机、摄像机、游戏机以及各类；投影类产品，如投影电视和投影仪等。

下游企业不仅庞杂，也是产业链中企业数最大的产业群。

LCD、OLED显示产业链
LED产业链大致可分为三部分：上游LED原材料、外延和芯片制造；中游LED封装；下游LED显示应用产业。

上游LED发光材料和器件的原材料包括：砷化镓单晶、氮化铝单晶等衬底材料，大部分是III—V族化合物半导体单晶，生产工艺比较成熟。

由于外延工艺的高度发展，器件的主要结构如发光层、限制层、缓冲层、反射层等均已在外延工序中完成，芯片制造主要是做正、负电极和完成分割检测。

中游是指LED器件封装产业。

在半导体产业中，LED封装产业与其他半导体器件封装产业不同，它可以根据用于显示、照明、通信等不同场合，封装出不同颜色、不同形状的品种繁多的LED发光器件。

下游是指应用LED显示或照明器件后形成的产业。

其中主要的应用产业有
LED显示产业链
LED显示屏、LED路灯、LED车灯、LED交通信号灯、液晶背光源、LED景观灯饰、LED特殊照明等。

（三）产业发展现状
目前全球LCD和OLED产业集中在日本、韩国、台湾和中国大陆。

欧美基本上放弃了该产业。

光电显示产业是资金密集、技术密集、人才密集，高投入、高风险、高回报，典型的规模化高新技术产业。

在政府引导下，在金融机构和研发机构强有力支持下，日本、韩国和台湾省的光电显示产业得到迅速发展和扩张，是官、产、商、学、研密切合作，整合资源，建设规模化高新技术产业的成功典范。

美国、日本、欧盟在LED上游衬底材料、外延片、芯片生产上掌握着核心专利和技术，中国台湾地区通过技术跟踪和规模化发展则成为了全球重要的LED 生产基地。

LED产业形成了以美国、亚洲、欧洲三足鼎立的产业格局，并呈现出以日、美、德为龙头，中国台湾、韩国紧随其后，中国大陆、马来西亚等国家和
地区积极跟进的梯队分布。

——LCD产业发展现状
LCD根据采用基板类型可划分为PM(无源矩阵显示)和AM(有源矩阵显示)两类。

AM采用薄膜晶体管(TFT)的有源矩阵显示技术，目前主要采用LTPSTFT(低温多晶硅有源矩阵)和a-SiTFT(非晶硅有源矩阵)两种TFT基板。

如下图所示，AMLCD器件主要由TFT基板、彩膜板、液晶、光源和驱动IC等几部分组成。

注：AMLCD器件结构简图。

左图是
AMLCD剖面图，含详细单元和布局
结构。

下面是侧视图,清晰表现出
AMLCD由彩膜板、液晶、TFT板、
光源和IC构成。

1、国际LCD产业现状
日本：日本目前在核心技术开发上，特别在基本结构、基本机理的核心专利、核心装备制造、基础材料和零部件等方面仍处于优势地位。

日本AMLCD技术力量主要集中在SHARP、东芝、日立、富士通和NEC等跨国企业中。

其中，夏普还拥有世界上第一个十代线工厂。

韩国：以SAMSUNG和LG-PHILIPS为代表，在九十年代初涉足AMLCD 领域。

LG和Philips，三星与日本SONY的合作使LG和三星得到了长足的发展，目前已经成为国际领先的企业。

经过十多年的发展，韩国在核心技术方面已取得巨大进展，在大尺寸生产线工艺制造和产品开发方面及产业规模上已经处于国际领先地位。

台湾地区：九十年代后期以亚洲金融危机为契机，依靠与大陆密切的经济关系的优势，将LCD定位为台湾新的支柱产业，全面快速进入LCD领域。

到2010年9月，台湾已经拥有多条5代、6代、7.5代，8.5代生产线，友达光电还预计投资建立10代生产线。

2、中国大陆LCD产业现状
国内各企业自1990年开始分别从日本、韩国等国家引进生产线，进入到LCD产业。

目前，在新一轮产业布局和竞争中上海天马、京东方、华星光电技术、昆山龙腾光电有限公司投入大量资金（约2000亿元）引进了高世代生产线。

国内主要LCD企业的现状如下表所示：
总的来说，LCD技术已经开始大规模进入中国大陆，在中国大陆将形成一个新的LCD制造中心，竞争十分激烈，因此新技术开发已经成为LCD产业健康发展的关键所在。

——AMOLED产业发展现状
OLED，即有机发光二极管，又称为有机发光显示，由于发光材料的不同，有小分子OLED(SM-OLED)和高分子OLED(PLED)之分。

OLED的特性是主动发光，不像LCD需要背光，是全固体器件。

其特点是响应速度快、画质清晰、轻薄、宽视角、节能环保等特点，被视为21世纪最具前途的产品之一。

与AMLCD技术类似，高品质OLED显示技术也采用TFT基板即AMOLED。

OLED基板与LCD基板的技术要求不同，比目前AMLCD用非晶硅TFT的电流要求更大、工作稳定性要求更高。

市场上目前没有满足OLED用成熟的低成本AM基板，因此AM基板是目前限制AMOLED大规模产业化的瓶颈技术之一。

1、国际产业发展现状
由于AMLCD70%的生产设备和加工技术可以在AMOLED中采用，因此，在AMLCD技术方面具有垄断性优势的日本、韩国和台湾AMLCD厂商投入巨
资开发有机发光材料、TFT基板、薄膜封装等核心技术推动了该技术的快速发展。

小分子OLED器件开发主要集中在AMLCD生产厂商，目前已经量产的公司有韩国SMD（三星移动显示），LG，日本Sony和台湾奇晶光电，真正达到较大规模生产的只有韩国SMD。

PLED器件的开发进度比OLED要慢4-5年，目前还没有市售的大规模商业化产品。

目前随着AM-OLED市场的打开，各国都在加紧产业化进程，据估计，到2012年全球将有至少20条AM-OLED生产线上马。

2、国内产业发展现状
国内厂商在OLED方面的投资热情比较高，并得到国家和地方政府的大力支持。

国内OLED厂商主要是通过自主创新（如昆山维信诺）或引进收购（如四川虹视）等方式推进OLED显示的产业化。

3、高新区产业发展现状
高新区光电显示类企业或研发单位主要有：吉林省环宇显示技术有限公司、吉林省奥来德公司、吉林大学、长春应化所先进有机光电材料与器件研究中心、长春有机光电显示工程技术研究中心有限公司，有关情况详见下表：
——LED显示与背光源产业发展现状
LED显示屏以突出的优势成为大屏幕平板显示的主流产品之一，并在社会经济的许多领域得到广泛应用。

显示屏是LED产业中发展较早且较快成熟的产
品，在全世界被广泛使用。

2006年到2008年间，LED显示屏的增长速度维持在18%左右。

2011年LED背光源将超越大尺寸TFTLCD面板中的CCFL/EEFL 背光，并且在2013年其渗透率将会达到74%。

就各应用领域而言，大尺寸LED 背光产品的需求将从2009年的1.14亿片增长到2015年的7.7亿片。

1、国际产业发展现状
国际LED显示屏的应用主要集中在户外广告和体育场馆，其次是交通和演出，另外还包括展览，租赁和集会场合。

主要厂商集中在日本，北美和中国台湾。

据不完全统计，至少有150家厂商从事LED显示屏生产，其中规模较大、产品齐全的约有30家，日本日亚化学和美国科瑞是最大的企业。

由于TFT-LCD未来的投资将持续增长，基于LED背光源的所谓LED电视和笔记本电脑逐渐成为主流，国际上LED背光源的生产规模也迅速扩大，其中台湾和韩国在背光模组的生产规模上独占鳌头，市场份额约占40-45%。

由于中国大陆的成本优势，全球LED背光模组生产有向国内转移趋势。

2、国内产业发展现状
国内各省发展LED产业的积极性非常高，上海、江苏、山东、福建等省均制定了推进LED产业发展的意见以及相关扶持政策。

目前我国LED产业已经形成了四大片区（珠三角、长三角、福建江西地区、北方地区）。

由于国产LED 显示屏的性价比比较高，市场占有率近100%，国外同类产品基本没有市场。

3、高新区产业发展现状
高新区内从事LED显示的企业只有长春希达电子技术有限公司（简称希达电子）。

希达电子是LED显示行业协会的理事单位及国家半导体照明产业联盟
的成员单位，在LED显示应用方面表现十分突出。

公司拥有36项专利并完全掌握了LED显示器产品的核心技术和关键生产工艺，自主创新实现的“逐点一致化校正技术”、“集成三合一技术”、“高精度灰度控制技术”受到国内外同行的广泛关注。

“集成三合一技术”成果被载入《2008科学发展报告》。

该报告称其问世“使我国第一次站在LED显示领域最前沿”。

2009年，长春光机所和希达电子共同发起的“高清晰高均匀度全色LED大屏幕显示器关键技术研究”项目获得了国家科技支撑计划的支持，项目资金996万，为国家科技部在LED 显示领域单项支持最多的项目。

该项目从LED显示器高精度光色参数数字采集技术、灰度控制技术、亮度色度校正控制技术、高质量图像显示支撑技术4个方向全面突破困扰LED大屏幕显示的核心技术问题，提升整个LED显示产业的整体水平和核心竞争力。

同年，希达电子获吉林省重大科技成果转化和产业跃升计划2800万的资金支持，成为以技术带动产业发展的典型代表。

另外，区内和LED显示相关的研究机构有1家：长春光机所的激发态实验室。

实验室拥有张家骅等25名专职研究人员，45岁以下人员17人，具有研究员职称15人，具有博士学位人员13人。

博士后流动站1个，博士点1个，博士生导师11人；硕士点2个，硕士生导师12人。

其主要研究集中的方向是低维半导体发光物理；固体中稀土及过渡族离子的发光物理；新型发光及平板显示器件；大功率半导体激光及其应用。

三、光电显示产业发展趋势分析
（一）产业技术、市场发展概述
AMLCD目前已成为平板显示的主流产品，随着AMOLED技术的日益成熟，该类产品从中小尺寸开始逐渐替代AMLCD产品。

今年在东京举办的“第19届
DisplaySearch论坛”对平板显示产业的预测：随着北京京东方科技集团、深圳华星光电技术、台湾友达光电、台湾奇美电子、韩国三星电子、韩国LG显示、日本夏普等高世代TFT-LCD生产线的投产，未来五年AMLCD作为平板显示器的主流产品的地位已经确定，预期大尺寸面板将出现10％左右的供应过剩。

因此，各LCD面板大厂商可能会以2012年面板供过剩为契机，大力启动被公认为“新一代平板技术真命天子”的OLED业务。

实际上，韩国三星、台湾奇晶光电、台湾友达、昆山维信诺、上海天马公司和四川虹视公司等都已经开始批量生产或组建生产线。

注：TFT-LCD发展历程，G1(第一代)到G4在日本发展起来，G3.5到G8在韩国和台湾发展起来。

TFT-LCD的发展目标是超高清和立体电视。

目前OLED主要采用G4.5以下的多晶硅TFT技术，近期发展目标是移动终端显示，长期发展目标是超高清和立体电视，以及柔性显示。

近年来，LED已广泛应用于显示屏、交通灯、景观照明以及室内装饰等，并逐步开始应用于液晶显示器背光源、汽车光源等领域。

北京奥运会各场馆大规模应用LED产品，充分显示了LED进入商业应用的换代技术产品正在逐步成熟，产业目前正处于高速成长期。

LED是全球下一代照明的升级换代产品，涵盖节能、环保、微电子、基础装备制造等诸多领域，对汽车电子、原材料、消费类电子、光电产业等具有重要拉动作用，是具有巨大发展潜力的新兴产业。

随着LED产品的大规模应用，消费电子产品和照明产品进入新一轮的升级换代，可以扩大内需，拉动经济快速增长。

LED显示应用领域
（二）产业技术、产品市场发展前景
最近几年平板显示展会出现一些新技术，给产品带来新颖性，呈现创造市场需求的热闹局面。

1、3D显示技术。

在AMLCD、AMOLED和LED显示屏上增加一功能层，使人的双眼有不同视觉角度，产生3D效果。

2、LED光源电视。

实际上是光源采用LED的AMLCD。

LED光源早就应用到小尺寸AMLCD上，近年来LED在亮度和功耗方面取得长足进步，逐步替代AMLCD传统背光源－高压荧光灯。

据市场调研机构DisplaySearch最新发布的报告显示，2011年LED背光源将超越大尺寸TFT-LCD面板中的CCFL/EEFL 背光，并且在2013年其渗透率将会达到74%。

就各应用领域而言，大尺寸LED 背光产品的需求将从2009年的1.14亿片增长到2015年的7.7亿片。

3、电子纸。

电子纸是一种静态显示技术，能够实现静态显示的技术很多，与传统的液晶屏等相比，电子纸的低功耗特性及更接近传统纸的可视性使其成为专用电子书阅读器不可或缺的重要部件。

随着电子书阅读器市场的崛起，电子纸
行业也开始加速发展。

根据韩国市场调研公司Displaybank的最新调查，用于电子书阅读器的电子纸市场规模将继续迅速扩大：到2010年将达到400万张；到2014年将达到约3000万张。

电子纸的目标是替代传统的书和报纸，当然在标识等方面还有新的市场。

目前市场产品仅有单色显示，彩色显示技术模式将决定电子纸技术的发展趋势。

4、激光显示。

激光显示技术以红、绿、蓝三基色激光作为显示光源，实现的色域空间能够比目前技术增加近3倍，能够最完美地再现自然色彩，在公共信息大屏幕、激光电视、数码影院、家庭影院、车载显示、游戏显示、袖珍投影仪、嵌入式超小型投影仪、手机移动显示以及个性化头盔显示系统等领域具有很大的发展空间和广阔的市场应用前景，但其发展主要受成本限制。

5、LED大屏幕显示。

目前技术相对比较成熟，产业正处于高速发展期，未来将向高亮度、全彩化、标准化、规范化、产品结构多样化方向发展。

（三）产业未来主流产品预测分析
近几年平板显示展会预示出平板显示的未来主流产品。

1、超高清晰电视。

显示技术的梦想“壁挂式电视”如今已经实现。

注：NHK等公司展品预示技术向墙壁一体化的“墙壁电视”方向发展
2、柔性AMOLED 面板。

下图是索尼开发
出了厚度仅为80μm的4.1英寸超薄OLED面板。

现已证实该面板的柔软性较高、至少可弯曲到曲率半径为4mm的状态。

薄膜底板的厚度减至20μm，而且除了像素内OTFT（有机薄膜晶体管）外，栅极驱动电路也是基于有机半导体材料制作而成的。

从技术组合与加工优势看，OTFT与PLED组合更合理。

注：索尼在显示器技术国际学会“SID2010International”上发布。

（四）支撑产业未来主流产品的核心技术分析
1、对于AMLCD而言，生产设备、原材料和工艺成熟度都达到10代线水平。

超高清电视(2kx4k像素)技术的发展瓶颈，是TFT基板的功能(载流子迁移率)达不到要求，需要把现有非晶硅TFT功能(0.7平方厘米每伏秒)提高4倍以上，至少超过3.0平方厘米每伏秒。

这对非晶硅是不可能完成的任务，因此，大面板厂商在致力开发新的TFT基板技术。

2、对于AMOLED而言，很多技术可以从AMLCD技术借用过来，目前瓶颈问题主要是发光材料的寿命、OLED大尺寸加工工艺、薄膜封装、TFT基板。

（1）OLED材料寿命。

目前材料的寿命达到五万小时，完全满足中小尺寸显示的要求，但是未来向超高清电视目标发展，还需要把寿命提高到十万小时。

（2）OLED大尺寸加工工艺。

目前主要有蒸镀法和喷墨打印法来制备RGB 图形。

小分子OLED一般采用蒸镀法，目前尺寸限制在4.5代以下。

聚合物OLED 一般采用喷墨打印法，小尺寸精度不高，适合大尺寸。

（3）OLED薄膜封装。

OLED需要绝水绝氧封装来提高使用寿命。

目前普遍采用玻璃封装，性能价格比较好，但不能充分表现出OLED轻薄的优势。

薄膜封装可以减少一层玻璃，产品灵活性更好，但目前应用产品还不成熟。

（4）TFT基板。

高功能TFT基板技术开发目前主要聚焦在三类技术上：低温多晶硅TFT、氧化物半导体TFT、OTFT。

低温多晶硅TFT受加工方法的限制,目前最大加工尺寸是4.5代生产线(730x920mm)，适合中小尺寸产品。

另外，受加工方法的限制，产品的成品率低，成本一般是非晶硅TFT的3－6倍。

采用低温多晶硅TFT基板的OLED产品成本因此居高不下，失去与LCD产品的市场竞争力。

氧化物半导体TFT主要是指采用InGaZnO等多组分非晶氧化物的TFT，是近期国际研发的一个热点，载流子迁移率超过5.0cm2/Vs，满足AMOLED和高清AMLCD的需要。

目前主要的问题是加工过程中多组分的一致性控制。

OTFT是指采用有机半导体的TFT，是近20年国际上研发的一个热点，载流子迁移率在1－
5.0cm2/Vs之间。

有机半导体一般表现出高空穴迁移率性质，特别适合与OLED组合。

目前主要的问题是器件工作电压漂移控制。

上表是几类TFT的综合指标对比。

从性能、成本和工业加工性角度看，OTFT和氧化物半导体TFT应该是最有发展潜力的技术。

3、我国LED显示产业在规模发展的同时，产品技术推陈出新，一直保持比较先进的水平。

90年代初即具备了成熟的16级灰度12bit视频控制技术及无线遥控等国际先进水平技术，近年在全彩色LED显示屏、灰度级控制技术、集群
无线控制、多级群控技术等方面均有国内先进、达到国际水平的技术和产品出现；LED显示屏控制专用大规模集成电路也已由国内企业开发生产并得到应用。

固体照明部分
四、固体照明产业链分析与产业发展现状
（一）产业概述
固体照明以其技术的先进性和产品应用的广泛性，被公认为是21世纪最具发展前景的高新技术领域之一，并已从最初的手机、交通信号、景观装饰等特殊照明领域，开始进入居室照明、场馆照明、户外路灯、庭院灯、广告灯等领域。

特别是随着中国的城市化进程加快，公共基础设施建设用的路灯等功能性照明和商业性照明，已成为当代信息社会“增光添彩”不可或缺的关键元器件。

未来5-10年全球有可能形成近1000亿美元应用市场。

固体照明亦称半导体照明，是指用固体发光器件作为光源的照明，包括无机发光二极管（LED）和有机发光二极管（OLED）。

LED作为一种新型的照明技术，其应用前景举世瞩目，自从白光LED出现，无论是发光原理还是功能等方面都具有其它传统光源无法匹敌的优势。

因此，LED照明将取代传统白炽灯和日光灯，传统居室照明灯具已面临严峻挑战。

灯具设计的内容与形式主体是光源，LED新光源促使照明灯具设计开发的革新，从很大程度上改变了我们的照明观念，使我们可以从传统的点、线光源局限中解放出来，灯具设计的语言和概念可以自由发挥和重新确立，灯具在视知觉与形态的创意表现上具有了更大的弹性空间，居室照明将向更加节能化、健康化、艺术化和人性化发展。