抛光

电子玻璃行业研究千亿市场,进口替代可期

发布时间:2022/10/26 19:30:30   
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(报告出品方/作者:长江证券,范超、李浩)

一、初识行业——强壁垒,高端制造的典范

什么是电子玻璃?电子玻璃通常被认为是应用于电子、微电子以及光电子领域的高技术玻璃产品,具有光电、热电、声光及磁光等功能,主要用于制作电真空器件、电子显示产品以及微电子、光电子等领域的关键玻璃材料,如光电源电子玻璃、盖板玻璃以及显示电子玻璃等。与普通玻璃相比,电子玻璃在物理性质方便具备明显差异,其厚度更薄、抗压强度更大、热膨胀性更小等。

电子玻璃行业经历了近年的发展,下游产品的变化以及对产品性能的要求不断提高推进电子玻璃行业的进步:

阶段1—电真空玻璃:电真空玻璃经过百年传承,至今仍经久不息。电灯泡及电子管的玻璃外壳均采用电真空玻璃,电真空玻璃具有耐高温、高绝缘性、耐高频以及防射线等特性,推动电灯泡及电子管的发展;

阶段2—阴极射线管(CRT)显示玻璃:CRT电视在年第一次出现在中国,并在后续的40至50年间高速发展,但是CRT电视机由于体积大、耗能高,限制其屏幕尺寸的增长,面临逐渐被淘汰的命运;

阶段3—平板显示器(FPD)玻璃:FPD正处于高速发展阶段,成为玻璃厂商竞争的主战场,并不断推动电子玻璃产业的进步。进入21世纪以后,FPD相比于CRT显示器更轻薄、功耗更小并有利于人体健康,因而逐渐替代CRT显示器。

电子玻璃包含的品种较为丰富,但目前技术及应用的发展主要体现在手机、平板电脑、液晶电视、工控屏等终端显示产品的显示玻璃以及防护盖板玻璃为主,因此报告中电子玻璃指显示玻璃以及防护盖板玻璃。

1.分类方法复杂,聚焦“两块”玻璃

电子玻璃可根据化学成分(有碱玻璃、无碱玻璃)、功能用途(盖板玻璃、面板玻璃)、尺寸世代(高世代、低世代)以及制造工艺(溢流法、浮法、流孔下拉法)进行分类:

按照化学成分中碱金属的含量分为有碱玻璃和无碱玻璃。其中有碱金属含量大于0.1%的玻璃成为有碱玻璃,主要包括钠钙玻璃(Na2O-CaO-Al2O3)和高铝硅酸盐玻璃(ROAl2O3-SiO2,R为碱金属);碱金属含量小于0.1%的玻璃为无碱玻璃,主要包括硅酸铝玻璃(Al2O3-SiO2)和硼硅酸盐玻璃(B2O3-Al2O3-SiO2)。

按照功能用途可以分为面板玻璃基板和视窗防护盖板玻璃:

面板玻璃基板:主要用作液晶或晶体管的基板,并在玻璃表面进行相关电路和制程的加工。其中TN-LCD与STN-LCD面板玻璃基板可以采用有碱玻璃,TFT-LCD面板只能采用无碱玻璃,因碱金属离子会影响薄膜晶体管栅压的稳定性,影响正常使用。由于TFT-LCD显示技术成为主流,玻璃基板通常特指TFT-LCD玻璃基板。

盖板玻璃基板:作为触摸屏的最外层,起到保护触摸的作用,并且可在表面进行丝印图案、标志等,通常具有高硬度、耐划伤及防指纹等特性。盖板通常采用有碱玻璃,高铝硅酸盐玻璃相较于钠钙玻璃具有更高强度,在高端盖板玻璃中应用广泛。

按照原片尺寸划分,可以分为高世代玻璃与低世代玻璃,其中8.5代及以上称为高世代,6代及以下则称为低世代。高世代产线玻璃相比于低世代产线玻璃尺寸更大,因而产量更大,生产效率更高,技术也相对更加成熟和先进。玻璃在生产后段工序中需要进行切割,而玻璃的最高切割效率通常在切割6-8块左右,因此高世代玻璃通常用于大尺寸液晶电视,且高世代玻璃基板还能在高切割效率下用于相对较小尺寸产品,生产效率提高。

按照工艺可分为浮法、流孔下拉法与溢流法。其中浮法工艺应用最为广泛,产能较高,但打磨抛光程序增加工艺成本;流孔下拉工艺需要双侧打磨抛光,产品不良率较高,逐渐被淘汰;溢流制造工艺加工质量最优,工艺难度较大,目前为玻璃基板加工主流工艺。

2.性能要求严格,铸高端制造典范

TFT-LCD玻璃基板对于性能具有极高要求。玻璃基板在平整度和粗糙度方面需要保证在20mm的长度范围内厚薄差要小于10nm;应变点温度超过℃,从而保证在高熔点情况下玻璃本身不会产生永久变形;玻璃基板在0.5mm左右的厚度下为保证足够的硬度,其杨氏模量超过70GPa。TFT-LCD玻璃基板生产工序复杂,厂房净化等制造环境要求严格,属于典型高新技术产业。

TFT-LCD玻璃基板在高性能的要求下,行业天然具备技术壁垒,主要体现在配方制备、设备研发以及制作工艺三个方面。

第一,配方制备的壁垒。玻璃基板配方中各种原料的选取与配比对性能具有直接影响,而这种材料配方一直被国外专利所封锁,自主研发则需要上千次的试验确定合适的配比;

第二,设备研发的壁垒。优质的玻璃基板大多通过溢流法加工,但生产设备均由玻璃厂商自主研发且不对外销售,行业潜在进入者需要重新设计并制作生产设备;

第三,制作工艺的壁垒。采用溢流法工艺制作玻璃基板时,需要准确的控制温度、流速等多个参数,实施难度较大。

技术壁垒之外,玻璃基板行业还具备高资金壁垒。玻璃基板生产分为前段熔化成型工序和后段切割加工工序,高世代玻璃基板生产技术的核心在于前段工序,主要由美国和日本企业掌握,中国企业只能通过合资建厂的方式建立后段加工产线。一条高世代玻璃基板生产线的投资高达20-30亿元,投资回收期长达5-8年,建立高资金壁垒。

盖板玻璃起到触摸屏最外层保护作用,需要具有较强的防冲击、耐刮花性能,其技术壁垒主要存在两个方面:玻璃生产工艺和化学强化工艺。

1)玻璃生产工艺

盖板玻璃根据化学成分分为钠钙玻璃和高铝玻璃,其中高铝玻璃具有更高的Al2O3含量,具有更高的抗跌落性。但也由于配方中含有较多的氧化铝和氧化钙,在同样的温度条件下玻璃表面张力更大,在后期工艺中容易产生翘曲,降低玻璃质量。高铝玻璃盖板采用溢流工艺产品良率更高;采用浮法工艺需要解决熔化控制、波纹度和平面度控制等。

2)化学强化工艺

盖板玻璃的强度可以通过化学强化工艺进一步增强,包括高温强化型和低温强化型,低温强化更多。低温强化是指在玻璃转变点温度之下,利用大半径离子去交换出玻璃表面小半径离子,在玻璃表面产生挤塞的作用,从而产生压应力,起到提高玻璃强度的效果。

二次强化是技术突破关键。目前主流的工艺为一步法强化,增强玻璃表面压应力,但离子交换深度(DOL)较低。部分玻璃厂商能够实现二步法强化,在提高玻璃表面应力的情况下,还能够得到更大的离子交换深度,从而在发生碰撞时内部裂纹在在深度处停止扩展,产品的抗摔与抗跌落性能得到较大的提升,成为众多玻璃厂商竞争的领域。

化学强化需要长时间的研发,具有技术壁垒。盖板玻璃二步强化后的性能与玻璃组分、离子交换熔盐成分、离子交换时间和温度等有关,需要经过不断的研发确定化学强化时需要考虑化学强化温度,强化时间和熔盐配比,第一步强化工艺与第二步强化工艺都有三种变量因素需要进行系统搭配与优化,以获得合理工艺参数。

二、解构市场——国外先发,国内加速追赶

1.产业链地位高,突出的盈利能力

电子玻璃对于下游产品性能影响较大,其中TFT-LCD玻璃基板与面板分辨率、透光度、视角等关键参数密切相关,盖板玻璃则关乎产品耐摔和抗跌落性。电子玻璃在研发生产中具有高技术和资金壁垒,因此产业链中玻璃厂商具有较高话语权,具备较高盈利水平。

TFT-LCD玻璃基板属于液晶产业链,上游为玻璃基板、偏光板、液晶材料以及驱动IC等原材料供应商,中游为LCD模组组装及面板制造商,下游则为液晶电视、手机及平板等电子产品生产商。

成本占比低,盈利能力高。在LCD面板产业链中,玻璃基板虽然仅占到面板成本的15.2%,但是由于其研发制造难度较大,且在研发初期需要大量的资本投入,在产业链上具有较强的议价能力,因而玻璃基板企业具有的良好的盈利能力。

盖板玻璃同样盈利较好。在盖板玻璃产业链上,上游为玻璃基板、镀膜材料、抛光材料等原材料供应商,中游为盖板玻璃加工制作商,下游为液晶电视、手机及平板等电子产品生产商。从东旭光电看,其以生产盖板玻璃为主的四川旭虹子公司净利率水平基本保持在20%左右,明显好于其他子公司。

2.集中度高,国外巨头处优势地位

电子玻璃市场集中度高,并长期由美国与日本玻璃巨头垄断,在TFT-LCD玻璃基板和盖板玻璃方面都占据着绝对的市场份额:

显示基板:在TFT-LCD玻璃基板方面,康宁的市场份额接近50%,旭硝子(AGC)和电气硝子(NEG)分别以22.7%和17.3%的份额占据着全球第2与第3的位置,TFTLCD玻璃基板市场CR3高达87.5%,具有极高的市场集中度。

盖板玻璃:高铝玻璃相比于钠钙玻璃具有更高的强度,逐渐占据市场,高铝玻璃占比80%左右。在高铝盖板玻璃领域,康宁、旭硝子及肖特三家企业垄断市场份额90%以上,其中康宁市占率超过50%。

以康宁为例,海外企业垄断源于长期技术积累。无论是TFT-LCD玻璃基板还是盖板玻璃,都需要极强技术研发能力,来源于长时间的积累。国外龙头企业较早进入电子玻璃行业,并通过大量的投资和持续的研发,最终建立起绝对的领先优势和行业壁垒。从目前全球的专利分布看,主要集中于康宁、旭硝子等海外龙头手中,具备较强的技术优势:

玻璃龙头康宁公司在年爱迪生发明灯泡时便为其生产灯泡玻璃,在-年美国CRA公司制造出了采用DSM的液晶手表,液晶显示也随之进入实用化阶段,康宁由此开展了显示玻璃的研究生产,并在年开始为电子产品厂商提供液晶显示器玻璃基板;年苹果推出智能手机时,康宁公司同年研制出的“大猩猩”盖板玻璃凭借优异的抗跌落性能成为高端手机盖板玻璃的绝对领导者。

3.任重道远,国内企业加速追赶中

政府不断推出政策支持电子玻璃产业发展。电子玻璃是电子信息产品的基础支撑产业之一,直接影响电子信息产品的发展。中央和各级地方政府为了支持国内电子玻璃产业的发展,也开始不断推出支持性的政策,包括提高面板的进口关税,对有能力突破技术壁垒的企业给予货币补贴等。

国内企业起步晚,发展滞后。年成都光明光电曾采用流孔下拉工艺进行玻璃基板开发,并制作出mm×mm玻璃基板,但良品率不足并未量产;年彩虹集团与东旭集团在陕西咸阳,采用溢流法工艺建设第5世代玻璃基板产线,并于年9月成功生产出我国第一片合格玻璃基板;直到年中国建材8.5世代产线投产才使得国内企业在高世代领域取得突破。对比之下,康宁玻璃基板于年就已经投产,当前康宁及旭硝子已经完成了10.5世代玻璃基板的生产建设,并向下游面板厂商供货。

国内玻璃基板企业加速追赶。TFT-LCD玻璃基板国内主要有东旭集团、彩虹股份、中国建材等公司,年共有30条4.5世代至8.5世代玻璃基板生产线。年中国建材自主研发生产的我国首片8.5代TFT-LCD玻璃基板在安徽蚌埠成功下线,标志着我国实现了高世代液晶玻璃基板零的突破;年2月,彩虹股份自主设计建设的8.5世代玻璃基板标准化产线也正式点火,成为我国第2条高世代玻璃基板产线。

盖板玻璃同样任重道远。中国建材于年采用浮法工艺制造出钠钙盖板玻璃,虽然具有良好的防刮花性能,但是抗跌落性能较差。直到年,科立视材料有限公司建成一条第4.5世代的高铝盖板玻璃生产线,采用溢流法工艺生产处合格的产品。中国南玻集团下属公司与中国建材(蚌埠)光电材料有限公司分别在年与年生产出合格的高铝盖板玻璃。

部分国内企业已生产高端高铝盖板玻璃。在盖板玻璃方面,国内主要有东旭光电、彩虹股份、中国南玻、旗滨集团以及中国建材等企业进行高铝硅盖板玻璃的研发生产。近年来一些传统的玻璃厂商也逐渐进入到高端盖板玻璃市场中,旗滨集团于年开始研发生产高铝硅盖板玻璃,年产线投产,年预计有望取得突破;南玻A的KK6盖板玻璃已可以进行二次强化并通过多家厂商认证,开始进军高端盖板领域。

整体看国产盖板玻璃与康宁“大猩猩”盖板玻璃仍存在一定的差距,康宁公司于年推出第一代“大猩猩”盖板玻璃并不断更新,于年升级至第六代,能够满足高达2m的抗跌落试验,而东旭光电生产的“王者熊猫”盖板玻璃能够满足1.5-2m的抗跌落试验,彩虹股份生产的“凯丽6”盖板玻璃仅能满足1m左右的抗跌落试验。

三、空间测算——千亿市场,进口替代可期

我们测算全球面板玻璃以及盖板玻璃的行业空间约为、亿左右,且电子玻璃行业仍在增长,随着高附加值的3D玻璃等应用提升,行业有望达到千亿规模。对应国内空间,考虑到我国LCD面板产能占比65%左右,预计国内面板玻璃基板的空间为亿左右;国内手机产量占比全球约为80%,对应空间为亿左右。随着国内企业在技术上的不断突破,未来进口替代空间较大。

1.“两块玻璃”的全球市场空间测算

面板玻璃空间测算

LCD与OLED面板的不同应用。目前主流的显示面板类型为TFT-LCD面板,使用寿命长且技术成熟易于量产。OLED面板则因为更加轻薄以及颜色对比度更好等优点而不断发展,但由于寿命相对较短且难以大屏化,主要应用于智能手机等移动电子设备上。TFTLCD面板与OLED面板在玻璃基板上无本质区别,只是TFT-LCD面板需要2块玻璃基板,而OLED面板仅需要1块玻璃基板。

OLED在小尺寸屏幕中应用较多。从现状来看,与大尺寸屏幕类似,智能手机面板大部分为LCD面板,但OLED面板在智能手机中的渗透率逐年提高。根据智能手机出货量、OLED面板渗透率和智能手机的平均尺寸可测算小尺寸面板中玻璃基板的需求量。

LCD玻璃基板的空间测算:全球空间约为亿左右。

1)价:面板玻璃基板的销售均价可通过下游面板企业成本端测算得到,根据京东方年报数据测算,假设玻璃基板成本约占面板总成本的15%左右,均价在元/平方米左右;

2)量:包括大尺寸应用以及小尺寸应用,大尺寸面板不考虑OLED影响,一块面板对应两块玻璃,小尺寸主要为手机平板,考虑OLED渗透率的影响。

盖板玻璃空间测算

盖板玻璃的应用场景。盖板可以细分为前盖板和后盖板。在智能机时代,手机和平板电脑的前盖板均为玻璃材质,当前80%以上的盖板玻璃需求集中于手机领域。后盖板方面,由于5G时代下频率比4G高,衰减速率加快,金属后盖对电磁波有屏蔽作用从而造成信号失真,并且在美观的影响下玻璃材质在后盖中的渗透率快速提高,平板电脑的后盖则基本采用不锈钢材质。

从2D到3D的发展。盖板玻璃按照应用结构可以分为2D玻璃、2.5D玻璃和3D玻璃,其中2D玻璃采用纯平面设计,2.5D玻璃则为中间平面但边缘弧形设计,而3D玻璃在中间和边缘都采用弧形设计。3D玻璃具有轻薄、透明洁净、抗指纹、防眩光等优点,不仅可以提升智能终端产品外观新颖性,还可以带来触控手感,2D盖板玻璃也逐渐向3D盖板玻璃转变。

玻璃盖板的空间测算:全球空间约为亿左右。

1)价:年其玻璃原片采购价格为元/平,考虑价格的逐步下调,假设价格为元/平;

2)量:盖板玻璃在切割、加工等环节损耗较高,假设玻璃原片到最终成品转换率为20%。

2.电子产能大国,决定进口替代空间

LCD产能大国,国产玻璃基板替代空间大。全球LCD面板目前有65%的产能分布在中国大陆,且未来或将进一步提升至接近70%,国产面板厂商的产能份额也将进一步扩大。玻璃基板作为LCD面板产业的上游,随着国内玻璃企业的技术不断升级,国产替代空间较大。且目前我国玻璃基板的自给率仅有12%,在8.5代线市场份额更是不到3%,主要通过进口满足。进口基板由于关税、包装、运输和仓储费用较高,导致面板的生产成本也相应提高,国产玻璃基板在各方面都具有成本优势。

我国为手机产能集中地,盖板玻璃替代空间同样较大。年全球手机销量12.8亿部,其中国内销量3.26亿部,占比全球为25.4%;若考虑产量占比,年中国智能手机产量11.0亿部,测算占比约为78.3%,随着我国盖板玻璃企业产品以及技术逐步进步,未来有望进一步提升盖板玻璃的国产化率。

综上,对于盖板玻璃以及面板玻璃原片,当前依然是海外龙头处于绝对优势地位,但国内部分企业在“两块玻璃”中均已实现了较大的突破,如高世代玻璃基板以及二次强化的高铝盖板等。我们测算全球面板和盖板原片市场空间约为亿、亿,考虑到面板以及手机的主要产能均集中于我国,未来国内企业的进口替代空间较大。

(本文仅供参考,不代表我们的任何投资建议。如需使用相关信息,请参阅报告原文。)

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