硅基OLED：下一代微显示技术，军用转民用，AR_VR打开成长空间

1. 硅基 OLED：下一代微显示技术
1.1. 硅基 OLED：最适用于近眼显示行业的微显示技术
OLED 按驱动方式的不同可以分为被动式驱动 OLED（PMOLED）和主动式驱动 OLED (AMOLED)。与普通的以非晶硅、微晶硅、多晶硅或氧化物薄膜晶体管为驱动背板的 AMOLED 显示器件相比，单晶硅背板具有更高的载流子迁移率。（《硅基 OLED 微显示技术的优势与发展现状》张积梅等）
OLED 按屏幕大小可以分为大尺寸、中小尺寸和微型显示器；按照基板的不同可以划分为玻璃基板、硅基板、柔性基板等。由于PPI 的差异，微型尺寸的OLED显示器一般使用硅基板，而中小尺寸、大尺寸OLED通常选用玻璃基板或柔性基板。
硅基OLED微型显示器是结合 CMOS 工艺和 OLED 技术，以单晶硅作为有源驱动背板而制作的主动式有机发光二极管显示器件。单晶硅芯片采用成熟的集成电路 CMOS 工艺，并结合了OLED 快速响应、大视角、低功耗等突出优点，不但实现显示屏像素的有源寻址矩阵，还实现了如SRAM 存储器、T-CON等多种功能的驱动控制电路，减少了器件的外部连线，增加了可靠性，实现了轻量化，像素尺寸为传统显示器件的 1/10，精细度高于传统器件。
硅基OLED器件结构包括驱动背板和OLED器件两个部分。驱动背板应用标准的 CMOS工艺制作,形成硅基OLED微显需要的像素电路、行列驱动电路以及其他的功能电路。在CMOS电路的顶层金属中通常制作高反射的金属,作为OLED器件的阳极。
OLED器件部分通常包括空穴注入层、空穴传输层、发光层、电子传输层、电子注入层、半透明的顶电极。在顶电极上制作薄膜封装层，用于阻隔水氧，接着旋涂透明贴合胶层，贴合玻璃进行器件强度保护。
硅基 OLED 驱动芯片架构。SVGA059 驱动芯片采用标准CMOS 工艺设计，驱动背板包括像素电路、行列驱动电路、D/A 转换器、三路电源模块、I2C接口、温度传感器等。芯片中同时集成了温度传感模块,实现芯片在高低温下的精确调节，提高芯片显示的稳定性。
硅基OLED是主动式有机发光显示AMOLED 的一个重要分支。与AMOLED显示技术相比，硅基OLED显示技术具有以下一些突出特点：
1）基底芯片采用成熟的集成电路工艺，制造良率大大高于LTPS技术。2）采用单晶硅，迁移率高、性能稳定、寿命高。3）200mm ×200mm 的OLED蒸镀封装设备就可满足制造要求，不像AMOLED需要追求高世代产线。4）硅基OLED微显示器体积小，其提供的近眼显示效果可以与AMOLED显示器相媲美。
硅基 OLED 技术优势。硅基OLED集电子技术、光学技术、材料技术、半导体技术等于一体，除具有OLED自发光、响应速度快、工作温度范围宽、全固态等特点外，还具有体积小、重量轻、功耗低、PPI高等特点，主要用于近眼式显示系统，是近眼式显示系统的核心器件。
硅基OLED：下一代微显示技术，军用转民用，AR_VR打开成长空间

占总成本比例高，产品技术水准更新快和人才密集等特点。硅基OLED 行业的具体特点如下：
欧美国家公司较早进入市场，国内奥雷德与国外eMagin 等公司形成分庭抗礼的产业格局，国内企业大有可为。目前全球从事开发、生产 OLED 微显示器的厂商并不多，主要集中在欧美国家，包括美国eMagin 公司、英国Micro Emissive Displays(MED)公司、德国 Fraunhofer IPMS 研究机构、法国 Micro OLED 公司、日本索尼以及中国云南北方奥雷德。
行业壁垒高。硅基 OLED 行业属于资本密集型的产业，材料成本占总成本比例高，进入门槛高。硅基 OLED 是集成电路和新型显示两种技术的结合，其中集成电路制程占据了器件成本的70%到 80%。
产品技术水准更新快。随着近年来硅基 OLED 微型显示器市场关注度越发提高，市场参与者数量快速增加，各厂商研发投入大幅攀升，产品快速迭代更新，朝着低电压、高亮度、高分辨率、低功耗、高集成性及低成本方向发展。
对人才的需求强烈。该行业为典型的人才密集型行业，行业内公司的发展很大程度上依赖于技术专业人才。随着OLED 微型显示器行业的快速发展，业内人才需求增大，人才竞争日益激烈，能否维持技术人员队伍的稳定并不断吸引优秀人才的加入是公司能否在业内保持技术领先优势的关键。
1.2. 第三代显示技术，技术更迭驱动行业发展
需求推动技术更迭。显示技术从最传统的 CRT（阴极射线管）技术，到 LCD（液晶显示）技术，随着消费者对显示器可视角度、图像显示质量和节能环保的要求越来越高，已经不满足于 CRT、LCD 技术，而 OLED（有机发光二极管）由于其具有视野角度宽、轻薄、对比度高、显示色彩丰富、响应速度快、功耗低以及抗震性能好等优点，备受人们关注。
OLED 被称为是继CRT、LCD之后的第三代显示技术。与 CRT、LCD 显示器相比，OLED 微型显示器具有自发光、功耗低、抗震性强、耐低温、超轻薄、响应速度快等优势，因此呈现出逐步替代的趋势。
硅基微型显示器可分为自发光型、透射型和反射性三类。硅基微型显示器有两个明显特征：一是显示器以制作有 CMOS 驱动电路的单晶硅芯片为基底,二是显示器的外观尺寸非常小, 以致要借助一些光学放大系统才能看到所显的图像信息。
自发光型器件因为附有一层能电致发光的(荧光)薄膜,故不依赖外光源而发光。与自发光显示相反的是，透射型和反射型属于调制光显示模式，都要利用外光源。
通常调制光显示器比自发光显示器功耗低,且易于小型化, 另外可运用成熟的平面光刻技术来规划显示空间，从而提高图像分辨率。调制光显示能大批量生产的特性还有利于降低成本。
目前微显示技术主要包括高温多晶硅液晶显示技术（HTPS-LCD）、硅基反射式液晶显示技术（LCOS）、硅基 OLED 显示技术（Micro OLED）和硅基LED显示技术（Micro LED）等。
HTPS-LCD、LCOS 等为被动式显示技术，存在体积大、光路复杂等问题。Micro LED 显示技术成熟度较低，需要进一步解决 LED 微型化和与驱动背板组装等问题，目前还没有实现工程化应用。
硅基 OLED 显示技术是一种新兴的显示技术。相比于 LCD 显示屏，OLED 微显示技术具有不少优点。
1)低功耗，比 LCD 功耗小 20%，电池重量可以更轻。2)工作温度宽，不需要加热和冷却就可以工作在-46℃~+70℃的温度范围内。3)高对比度，LCD 对比度为 60:1，OLED微显示器的对比度可以达到 10000:1。4)响应速度快，OLED像素更新所需时间小于1μs，而LCD的更新时间通常为 10~15ms，相差了 1000 到 1500 倍。
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根据市场研究机构 MarketsandMarketsTM的研究报告，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 41.14%，预计 2024年将实现 1566.3 百万美元的市场规模，并最终超过 LCD 与 LCoS 成为微型显示器应用最为广泛的技术类型。未来的 MicroOLED显示器将达到 4k x 4K 的分辨率，亮度超过 5000cd/m2，大批量生产价格约为今天的 15％。
1.3.硅基 OLED 产业链分析
硅基 OLED 产业链包含上游原材料，中游 OLED 面板制造以及下游 OLED 应用等环节。上游包括硅基板、驱动 IC、光胶显影材料、金属材料、有机材料、彩色过滤层材料、封装材料、生产设备等主要环节，为中游 OLED 微显示器厂商提供原材料和设备。
中游厂商制造显示面板后，其产品可应用于头戴显示产品、智能穿戴产品、工业仪表、医疗仪表等下游应用产品中。
上游原材料主要系硅基板、有机材料等，属于半导体产业链上游，具有技术密集型特点。 整个硅基 OLED 产业链中，韩国占据产业链的高端，控制了大部分的核心设备和工艺，日本紧随其后。
国内的硅基 OLED 产业的主要问题在上游，即设备和原材料。设备方面，国内没有能供应硅基 OLED 生产的核心高精度设备；原材料方面，国内精细化工等基础工业落后，不能配备关键材料，如有机材料和彩色过滤层材料。
中游 OLED 微型显示器领域中，奥雷德在国际竞争中扭转了显示面板长期落后于欧美日等国家和地区的不利局面，形成了与 eMagin、Micro OLED 分庭抗礼的产业格局，在当前美国等发达国家对我国实行严格技术封锁的情况下，有效增强了国防装备的研发能力，维护了我国的国防安全。
硅基 OLED 产品对应的下游客户主要包括工业测温、测距手持设备制造商；穿戴式视频终端设备制造商；相机制造商；高端医疗器械、工业器械制造商等。硅基 OLED 微型显示器应用范围宽广，未来将逐步取代 LCD 显示，技术成熟时，还可以取代大型显示屏的应用领域。
2. 军用转民用，AR/VR 打开成长空间，巨头加速布局
国家战略性新兴产业，军用转民用，释放需求增长空间
政策红利不断释放，国家引导 OLED 行业发展。随着人类步入信息社会，信息量飞速增加，各种信息频繁交换，作为视觉信息与人眼沟通的桥梁——各种显示设施和显示设备正得到前所未有的发展，已经成为电子信息工业的一大支柱产业。OLED 行业是国家重点支持的战略性新兴产业，国家制定了一系列政策推动产业加速创新发展。
硅基 OLED 微显示行业处于早期发展阶段，军用领域是相关产品在早期发展阶段的切入点。 硅基OLED 显示器产品应用主要包括瞄准观察系统（如轻武器系统用瞄具、手持观察类仪器、装甲车辆炮长镜等）、头盔系统（如单兵作战头盔等）和模拟训练系统（如模拟训练头盔等），是国防现代化、信息化建设的重要组成部分。硅基 OLED 应用场景从军用逐渐转向民用。硅基 OLED 具备制造良率较高、性能稳定、寿命较长、体积小、低功耗等特性，进而促进其成为头盔显示器、立体显示镜以及眼镜式显示器等可穿戴显示的主要方案。

其能够为便携式计算机、无线互联网浏览器、便携式 DVD、游戏平台及可穿戴式计算机等一系列信息产品提供高画质的视频显示，在 VR/AR、工业安防、医疗等高分辨率近眼显示领域都能有广泛的应用，逐渐成为新型显示行业的角力点。
硅基OLED：下一代微显示技术，军用转民用，AR_VR打开成长空间

预计2023年硅基OLED市场规模有望达900亿美元。硅基OLED随着下游应用的兴起将迎来需求增长，应用层面的需求将刺激上游制造行业的高景气，预计整个 OLED行业未来会迎来高增长。赛迪智库预测，2023 年，VR/AR 头显市场将增长到 6860万台，我们预测到2023年硅基OLED市场规模有望达900亿美元。
3. 欧美日技术布局早，国内生态优势显著，将后来居上
多公司积极推进硅基 OLED 屏幕技术的开发和量产。
基于行业未来发展，多家巨头积极布局 Micro-OLED，2017 年京东方与奥雷德、高平合作投资 11.5 亿元在云南建设国内首条大型 OLED 微显示器件生产线项目；
多公司推进硅基OLED的技术开发和量产。面对较大市场“蛋糕”诱惑，引发多公司抢占发展快车道，不断突破技术创新，国内奥雷德、京东方和视涯科技等公司近年来努力研发硅基OLED技术和开发硅基OLED的生产线并积极推进量产。
1. 奥雷德
奥雷德光电主营AMOLED微型显示器（又叫“主动式 OLED 微型显示器”）研发、设计、生产、销售，是一家高新技术企业。
目前公司的主动式 OLED 微型显示器产品广泛应用于近眼显示系统，包括红外、微光系统，并特别适用于模拟训练、工业检测、医疗器械、虚拟现实、消费电子等相关行业和领域。
全球已拥有用户 400 余家，产品遍及国内及欧美等近五十多个国家和地区，应用领域涉及便携式消费电子产品、医疗仪器、工业检测、消防安全和国防装备等。
公司股权结构较为集中，实际控制人为中国兵器工业集团有限公司。公司股权结构中，前五大股份持股比例合计占比 75.09%，大股东昆明物理研究所持股占比为 21.2%，公司实际控制人为中国兵器工业集团有限公司，占比为 10.97%。
奥雷德营收和毛利率稳步提升。2019 年奥雷德取得营收 1.35 亿，同比增速为 15.48%，主要原因系公司市场开发成效显现，扩大了销售规模，特别是国内的需求量增加，从而增加了收入。
2019 年奥雷德毛利率高达 57.72%，同比增长 4.41 个点，主要是由于报告期内加大了工艺技术攻关及设备维护保养，产量增加，产品良品率同比提高，产品单位成本同比降低。
主营业务为显示器产品，境外客户分布较广。2019 年公司营收结构中，显示器产品和配套产品分别占比 97.87%和 2.13%。
公司境外客户较多集中在俄罗斯、土耳其等国家和地区，境外及港澳台地区占比高达 43.08%，主要原因是地区，境外及港澳台地区销售占比较高，主要原因为公司系全球第二家拥有批量生产和销售 OLED 微型显示器能力的企业，凭借多年合作积累了一大批海外客户。
经过持续创新和刻苦攻关，公司已成为能够批量生产和销售 AMOLED 微型显示器的专业厂商，使中国成为继美国之后，全球第二个掌握 AMOLED 微型显示器研发技术及批量生产的国家。
目前公司可以提供 SVGA/SXGA 分辨率的彩色、白光和高亮绿光 AMOLED 微型显示器系列化产品及模组，产品广泛应用于瞄准、观察、头盔、监视、模拟训练系统以及工业检测、医疗器械、AR/VR/MR、消费电子等领域。
公司发展很大程度上依赖于技术专业人才。公司作为典型的技术密集型和人才密集型企业，注重维持技术人员队伍的稳定和不断吸收优秀人才加入。公司高级管理人员季华夏曾在 2000 年-2006 年担任 eMagin 工艺开发经理，现任公司技术总监。
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2. 京东方
京东方科技集团股份有限公司创立于1993年4月，是一家为信息交互和人类健康提供智慧端口产品和专业服务的物联网公司。京东方坚持物联网转型战略，不断强化转型发展能力建设，深入推进端口器件（D）、智慧物联（S）、智慧医工（H）三大事业板块快速发展。
公司前身为北京电子管厂。2003 年京东方 3.8 亿美元收购了韩国现代电子液晶业务（G2.5G3G3.5），标志中国进军液晶平板显示器生产领域。
2009 年后，亏损中的京东方连续上马北京、合肥、重庆、福州四条 G8.5 线。从并购、消化、吸收到再创新，建立公司技术、制造、营销、供应链和专业管理体系。在早期的扎根战略提升核心技术竞争力，率先形成市场优势。
2019 年行业处于低谷期，公司营收仍保持稳增状态。在严峻市场环境下，京东方积极化市场低谷为企业成长机会，在行业市场规模总体萎缩大环境下，实现营收持续稳定增长。
D、S、H 三大事业板块其发展。其中显示器件市场地位仍实现了稳步提升，整体销量同比增长 16%，智能手机液晶显示屏、平板电脑显示屏、笔记本电脑显示屏、显示器显示屏、电视显示屏等五大主流产品销量市占率继续稳居全球领先地位。
2017 年京东方与奥雷德、滇中发展、高平科技合作，共同投资 11.5 亿元人民币建设 OLED 微显示器件生产线项目，成立了昆明京东方显示技术有限公司，从事 OLED 微显示器件的研发、生产及销售。
近年来随着 AR/VR（增强现实/虚拟现实技术）产业链不断发展，行业即将迎来高涨期，同时，客户在尺寸、亮度、刷新率、功耗等产品规格方面的要求日益提高，具备更高制程的 12 英寸 OLED 微显示器件生产线成为必然趋势。
为满足 AR/VR 高端市场需求，提升项目公司竞争力，京东方拟投资 34 亿元（其中公司出资 18.4620 亿元），用于 12 英寸 OLED 微显示器件生产线建设，该生产线为京东方投建的第二条 OLED 微显示器件生产线。
3. 视涯科技
合肥视涯是国内领先的 Micro OLED 领先的初创企业，公司董事长顾铁曾任上海天马微电子总经理，是国内显示产业领军人物。公司所开发的微型显示器件是基于硅基的 OLED 显示技术，是将半导体技术与 OLED 显示技术完美结合的产品。公司的目标是成为全球领先的微型显示类产品制造商与整体解决方案提供商。
从股权结构来看，股权结构较为集中。前五大股东持股合计 54.52%，其中厦门晟山投资合伙企业为大股东，占比为 18.14%，两家上市公司分别持有合肥视涯 9.01%和 1.69%股权。
硅基OLED：下一代微显示技术，军用转民用，AR_VR打开成长空间

总投资 24 亿元，全球最大硅基 OLED 厂商合肥视涯建成投产。2019 年 11 月 21 日上午，合肥视涯项目竣工投产仪式在新站合肥综合保税区内隆重举行，标志全球最大的硅基 OLED 生产工厂正式投产。
2017 年 9 月，合肥视涯显示科技有限公司在新站高新区成立，总投资超 20 亿元，其中一期投资 12.8 亿元，是目前全球最大的、唯一专注于 12 英寸晶圆硅基 OLED 微型显示组件研发生产基地。一期项目月投片量可达 9000 片，产能全球领先，满产时年产值可达 30 亿元。
4. 硅基 OLED 屏幕、驱动芯片
硅基 OLED 是最适用于近眼显示行业的第三代显示技术，具有自发光、功耗低、抗震性强、耐低温、超轻薄、响应速度快等优势，我们认为硅基 OLED 行业景气度向上趋势不改，建议关注硅基 OLED 行业，原因如下：
（1）技术优势。硅基 OLED 微型显示器是结合 CMOS 工艺和 OLED 技术，以单晶硅作为有源驱动背板而制作的主动式有机发光二极管显示器件，具有体积小、重量轻、功耗低、 PPI 高等优势，主要用于近眼式显示系统，是近眼式显示系统的核心器件。
（2）行业景气度提升。国家战略性基础与新兴产业，政策红利不断释放，国家积极引导和支持行业发展。传统军用领域中，军事装备信息化加速推进，应用领域需求稳定；新兴民用领域中，5G 商用落地，VR/AR 产业前景广阔。
（3）多公司积极推进硅基 OLED 的技术开发和量产。欧美国家的公司较早进入行业，具有领先优势；国内奥雷德、视涯科技等企业积极推动硅基 OLED 的技术开发和量产。同时根据多机构预测，依托产业基础优势、下游产业链布局和庞大的消费群体，中国将成为全球微型显示器最具活力国家，国内企业具有大有可为之势。
在硅基 OLED 产业链方面，硅基 OLED 的“热”目前主要体现在产线投资上，但从长远来看，硅基 OLED 微型显示行业需要一个逐渐成长和需求释放的过程，因此其在量产和应用方面仍有较长道路要走，目前还存在降低成本和完善产品生态体系等方面的目标。
我们认为硅基 OLED 行业存在两大投资机会：硅基 OLED 屏幕和硅基 OLED 驱动芯片。其中，硅基OLED屏幕方面，中国凭借产业基础优势、下游产业链布局和庞大消费群体，加之国内多公司积极推进屏幕的技术开发和量产，具有投资价值；另一方面，硅基OLED驱动芯片是产业链内技术壁垒较高的一部分，具有投资机会和价值。
驱动芯片行业存在如下特点与难点：
（1）充分竞争格局。行业内京东方、天马和华星光电等企业占据行业较大市场份额，占领先优势。
（2）行业发展存在“两座大山”。行业与市场的对接中存在着两座大山“面板厂”与“品牌客户”，国内企业的驱动芯片厂商属于 To B 性质，需要依次获得面板厂和品牌客户的认可方可得到终端客户。
（3）成本居高难下。半导体国产化意味着基础成本的提高而不是降低。一方面，国内量产的出货量少，晶圆厂定价较高；另一方面，量产程度低导致研发投入和营运投入摊销成本较高。
（4）厂商主要面对维修市场。由于难以获得品牌客户的认可，缺乏得到终端客户的机会，许多驱动芯片厂商主要面向维修市场，出货量较大。

来源：显示技术最前沿

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页面更新：2024-03-26

标签：京东方单晶硅背板技术量产功耗产业链器件芯片显示器国家国内数码行业产品空间公司

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