间距LED显示屏发展趋势与分析
类别：行业新闻发表于：2014-10-27 11:48
关键字：小间距LED 显示屏 室内显示
摘要：随着LED显示屏成本逐步降低，一方面，原有室外市场会持续平稳增长;另一方面，更小间距的产品将进入室内应用，打开新的广阔市场。
LED是一种二极管，有P-N结的结构，在两极之间加上特定电压后，可以使得电子从高能级向低能级跃迁，根据能量守恒定律，将释放出光能，而不同的材料具有不同的禁带宽度(Bandgap)，决定了当垫子发生能级跃迁时所释放出光的波长，形成不同颜色的可见光。
LED 的历史已达百年，而技术取得突破，实现大规模商用则是在近些年。自英国人HenryJosephRound在1907年首次在破化娃中观察到电致发光现象后，LED技术已经经历了长期发展和改进，目前已广泛应用于液晶显示背光光源、室内外照明和信息图像显示等领域。
LED的下游应用广泛，其中照明、背光和显示占比最高，这一点可以从LED封装器件的细分领域比重看出。根据LEDinside的预测，2014年高亮度LED封装器件的全球产值将达到144亿美元。在各下游应用中，LED显示屏用封装器件的占比12%，对应产值约17.3亿美元，对应约107亿元人民币。预计随着更小间距LED显示屏的出现，LED显示屏应用开始从室外走入室内，应用领域显著拓宽，未来数年内的高增速有望使得LED显示在LED全部下游应用中的占比提高。
LED显示技术的演变
LED显示屏相比其他显示技术，具有自发光、色彩还原度优异、刷新率高、省电、易于维护等优势，但是高亮度、可实现超大尺寸这两个特性，是决定 LED显示屏在过去高速增长的根本因素，在超大屏幕室外显示领域，目前没有技术能够与LED显示相抗衡。但是在过去，LED显示屏也有其不足，比如封装器件(灯珠)之间间距大，造成分辨率较低，只适合室外远距离观看;若想提高分辨率，需要缩小灯珠之间间距，随着灯珠的尺寸缩小，虽然能够提升整屏分辨率，但是成本也会快速上升，过高的成本使得小间距的LED显示屏不具备大规模商用基础。然而，这一问题到了现在已经明显改善，与LED照明类似，半导体属性的 LED显示随着技术进步，成本快速下降，目前更小间距的显示屏售价已经降低到具有大规模普及的基础。
根据显示颜色，可以将LED显示屏分为单基色LED显示屏、双基色LED显示屏和全彩LED显示屏。
在LED显示屏领域，最早出现的是单色(红色或绿色)和双色(红色加绿色)显示屏，由封装好的灯珠组成矩阵式屏幕，主要用来显示文本信息以及简单的图形，至今仍广泛应用于火车、汽车站等交通枢纽的信息显示、银行、保险公司等业务大厅。
随着LED技术的进步，能够更好显示复杂图像的全彩显示屏开始出现，在一个封装器件中包含了红光、绿光和蓝光三种芯片，构成三原色，通过调节三颗芯片的电流以实现每个芯片发出不同强度的光，这样就能够实现成千上万种色彩的显示。
由于LED显示的特性，目前主要应用于大尺寸、远距离显示，多数用于户外而较少用于户内。从下游应用来看，广告用途占比达到三分之一，主要安装于人流量较高的地方，如大型商业中心，LED显示屏的高亮度和优异的色彩还原能力，使得其用于室外广告宣传能够获得很好的视觉效果。
第二大应用领域是体育场馆，如足球联赛球场和NBA赛场的显示屏等，除了用于广告之外，还可以用于实现比分显示和镜头回放等。LED显示屏用于舞台表演，其高亮度、高色域和对比度能够很好地烘托现场气氛。此外，随着成本的逐年下降，常规信息显示也已经开始大规模采用LED显示屏。
小间距LED显示
随着LED全彩显示屏封装器件体积缩小，加上整屏成本快速下降，更小点间距的产品不断进入市场，LED显示屏的应用开始从室外走入室内。
室外显示和室内显示因其应用环境不同，对显示屏的要求有较大差别，其中分辨率，也即像素点间距就是一个重要因素。对于LED显示屏来讲，每一个自发光的封装器件——灯珠，就是一个像素点，因此两个灯珠之间的距离决定了LED显示屏在单位面积下的分辨率。一般业内会以灯珠间的距离来标明产品的型号，如P10产品表明屏体两个灯珠间的距离是10mm(毫米)。
由于室外空间较大，受众的观看距离一般较远，而人的肉眼有一定分辨极限，因此在远距离观看时，即使LED显示屏的点间距较远，也能够满足要求。而由于室内空间有限，观看距离一般要小于室外，因此需要点间距更小的显示屏才能够满足用户对分辨率的要求，否则将影响观看效果。
由于人眼分辨能力有一定极限，因此理论上来讲，某一观看距离下，人眼能够分辨的最小像素间距，可以通过人眼成像原理计算出来。
在正常亮度和对比度的情况下，人眼对像素的分辨能力的极限约为1'(1度角的1/60，称为1分)，假设屏幕高度为H，观看距离为D，屏幕高度方向分辨率为n,则每个像素点间距为H/n,该点在人眼中形成的视角为arctg(H/n/D)，如果视角小于1'，即超过人眼的分辨极限。
我们认为，对于小间距LED显示屏来说，灯珠在成本中占比已经较高，因此灯珠价格的快速下降，有助于推动产品普及。实际上，苹果iPhone上所采用的“视网膜”屏幕也正是基于这个原理，其液晶显示屏的像素点间距超过了在常规观看手机的距离下，人眼视网膜分辨像素距离的极限。
在不同的室内应用领域，有不同的观看距离需求，因此对LED显示屏点间距的需求一般也不同，但超过某一距离人眼的分辨极限后，更小间距的产品将没有实际意义。由于LED显示屏的优势领域是110寸以上的大屏幕显示，而即使在110寸上实现4K高清的显示效果，0.634mm点间距产品就能满足要求，因此我们认为，0.634mm是下游需求决定的小间距LED显示屏的极限间距，更小的间距将没有实际意义。
由于室内的最远观看距离一般为10米，点间距在4mm(P4)的产品即可满足观看要求，因此在以下研究中，我们将点间距在4mm以内的LED显示产品定义为小间距LED显示屏，其主流型号包括P4、P3.5、P3、P2.5、P1.9、P1.6、P1.4等等。
全球LED显示市场格局伴随着LED技术的进步和成熟，全球LED显示屏市场规模快速扩大，虽然2009年受到全球金融危机影响出现接近零增长但增速很快在2011年又回到了20%以上的水平。2013年，全球LED显示屏市场规模约405亿元人民币。
其中，中国LED显示屏市场在全球占比最高，2013年中国LED显示屏市场规模达到190亿元人民币，占比近50%，且在过去数年之间，中国LED显示市场增速始终高于全球增速。我们认为，随着小间距LED显示的出现，LED显示技术从室外应用走入室内应用，将打开一个个新的广阔市场，预计未来几年我国和全球LED显示市场规模仍将保持较快增长。
放眼全球，LED显示屏的市场集中度较低。全球LED显示屏制造商中，规模最大的是美国企业达科(Daktronics)，但其市占率也不超过 10%，且82%的收入均来自于北美地区(2013年数据)。排名第二的比利时巴可(Barco)的LED显示屏销售规模，则仅略高于中国国内龙头企业。
若按区域总产值来看，中国LED显示屏制造商已经占据了全球最高的份额，得益于成本优势和响应速度，且背靠中国大陆这一巨大市场。与此同时，从近几年的市场份额变化来看，中国显示屏制造商正在借助其优势，挤压海外企业的市场份额。我国的LED显示屏龙头企业利亚德、艾比森和洲明科技等公司不仅增速高于国外竞争对手，而且这些公司的海外业务占营业收入比重均呈上升态势。
2012年，中国大陆有44家LED显示屏制造商的收入超过1亿元人民币，比2011年增加4家。在这44家企业中，有26家企业收入超过2亿元人民币，5家企业收入超过5亿元人民币。
中国LED显示屏企业全球竞争优势显著
为了更好地理解中国LED显示屏企业的竞争优势，我们将达科和巴可两家海外龙头企业与利亚德、艾比森、洲明科技和联建光电四家中国龙头企业进行企业规模和盈利能力等方面的对比。
通过对比国内外LED显示屏制造企业的历年收入规模与收入增速变化可以看出，利亚德、艾比森、洲明科技等中国LED显示屏企业增速高于全球行业龙头，收入体量与国外巨头的差距正在缩小，市场份额正在向国内企业转移。
2010年，两家海外企业收入之和是四家中国企业的2.4倍;到了2014年上半年，这一数字变为1.4倍。从收入增速看，达科和巴可2011 年-2013年这三年收入复合增速分别为8.8%和3.2%，而利亚德、艾比森、洲明科技、联建光电四家国内企业的三年收入复合增速分别高达26.7%、 40.2%、9%和21%。
中国制造业的优势从国内外LED显示屏企业盈利能力上得到了充分体现。与海外龙头企业达科和巴可相比，国内规模较大的四家LED显示屏企业利润率显著高出一截，四家国内企业2014年上半年的毛利率、净利率算数平均值分别为33%和12%,而达科同期的毛利率和净利率则只有25%和3%,巴可的 LED显示屏业务更是出现了亏损，2014年上半年毛利率仅为10%。
国内外企业利润率水平的差异，也解释了为什么我国显示屏企业在海外市场上，即使用低于国外龙头的价格来销售产品抢占市场，仍然能够获得可观的利润率水平。我们认为低成本和高效率共同造就了中国LED显示屏制造业的全球竞争优势。
此外，我们也看到，海外市场中LED显示屏的销售价格高于中国国内市场，以海外市场为主的LED显示屏企业利润率要高于以国内市场为主的企业。以同时经营国内和海外市场的艾比森光电为例，公司2011年-2013年期间，海外市场销售毛利率保持在40%左右，而国内市场仅在22%左右。相同或相似的供应链和原材料对应着产品不同的利润率，表明LED显示屏在海外市场的销售价格更高。
们认为，凭借成本优势、高效率生产和有竞争力的供应链响应速度，中国LED显示屏制造业在全球的市场份额仍将持续提升。
受到中国企业的冲击，未来国外LED显示屏巨头的发展方向有两种，一种是向渠道商和集成商转型，剥离制造业并向有优势的企业采购产品，如丹麦的老牌LED显示屏企业ProShopEuropeA/S就是走的这条路，该公司从2010年开始，就向我国LED显示屏企业采购。
另外一条出路则是逐渐退出竞争激烈、利润率低下的LED显示屏市场，这也是部分国外企业正在考虑的方向。
LED显示屏产业链
从LED显示产业链构成来看，从上游到下游的核心元器件主要包括RGB三色光芯片、全彩封装器件、驱动IC、多层PCB板、箱体套件、显示卡(发送卡/接收卡)和视频控制系统等，涉及到较多相关企业。
在所有元器件中，成本占比最高的是封装器件，也就是灯珠，根据产品间距规格的不同，灯珠在总成本中占比可从20%到70%。占比其次的元器件是用来承载灯珠的PCB板、控制灯珠显示(明暗、灰阶)的驱动IC、箱体材料、电源和控制系统等。
根据封装技术的不同，LED显示屏灯珠的封装工艺大致可以分为三类：
1. 直插式封装：采用支架作为封装主体材料，一端是安置灯珠的球形结构，另一端是引脚，用于插在模具上。直插式封装器件主要用于室外，间距大于8mm的显示屏产品，优点是亮度高，容易实现防水防尘。但是缺点也很明显，难以实现高密度显示。
2. 点阵式封装：将LED芯片组成矩阵，焊接在一块PCB板上，形成模组，再与外部器件连接，优点是平整性好，可靠性高，防护等级优秀。缺点是生产工艺略复杂，且对材料品质的要求较高。可用于室外显示屏和室内显示屏，一般用于密度大于P3的显示屏。
3. 表贴式封装：最大特点是自动化程度高，可直接用于SMT高速贴片机，在高密度显示屏生产过程中更有优势，因此其主要用于高密度室内显示屏。优点是色彩一致性较好，但在防护等级上有待加强。
主要应用于室内领域的小间距LED显示屏一般采用表贴式封装器件，因为需要加工的灯珠数量会随着间距缩小而呈几何级数增长，表贴式封装可使用高速贴片机进行自动化生产。
随着LED显示屏像素间距的缩小，单位面积上的灯珠数量越来越多，使得灯珠在整屏的成本中，占比呈上升趋势。根据我们的测算，在小间距LED显示屏P1.9及更小间距型号的产品，灯珠成本占比已经达到70%以上。
值得注意的是，不同级别的元器件价格差距很大，可达一倍甚至数倍，因此不同企业相同规格的显示屏，往往成本和售价迥异，如P2.5规格的小间距LED显示屏，采用进口灯珠、驱动IC等高端元器件的产品，每平米售价可以达到采用低端元器件同样规格产品的2倍。
目前，LED显示屏的核心元器件中，技术含量最高的芯片和封装器件的高端市场仍然被国外厂商占据，中低端产品则属于我国企业的主要市场;技术壁垒略低的驱动IC和PCB板的国产化程度则较高。我们认为，大陆LED显示屏产业链企业正在从产能规模和技术先进性两方面快速追赶国外龙头，随着中国大陆 LED显示屏产业链的快速崛起，各种元器件的国产化程度越来越高。
在小间距LED显示屏市场培育期，率先推出小间距产品的企业主要采用台湾封装器件供应商亿光电子的灯珠，而基本没有其他选择。随着近两年的市场爆发，越来越多的国内封装企业开始进入该领域，目前国内的国星光电和晶台光电，用于小间距LED显示屏的1010灯珠月产能均达到或接近亿光的产能，并将根据市场需要继续扩产。
我们认为，随着国内封装企业的技术与产能提升，小间距LED显示屏用封装器件的国产化将在未来几年内推进，将有效推动间距更小产品降低成本并进入市场，替代传统室内显示技术。而随着市场蛋糕的快速扩大，海外封装龙头也有望进入该领域，形成封装器件市场良性竞争，促进技术进步和成本下降。
LED显示屏的半导体属性
半导体属性的产品，最大特点就是技术不断进步，包括制程工艺的进步和材料科技的进步，最终的结果是推动最终产品性能提高和成本下降。
在LED显示屏的所有成本构成部分中，与半导体紧密相关的元器件，主要包括LED芯片、封装器件、驱动IC、控制系统(发送/接收卡)等，这些在过去数年成本均呈快速下降趋势。
我们以行业内广泛使用于P5-P10规格显示屏的全彩SMD3528灯珠为例，其价格从2008年到2014年的年复合降幅达到36%。而广泛用于P2.5-P1.6规格小间距LED显示屏的1010灯珠价格也呈迅速下降趋势，年复合降幅接近40%。
我们认为，对于小间距LED显示屏来说，灯珠在成本中占比已经较高，因此灯珠价格的快速下降，有助于推动产品普及。实际上，LED两大细分下游应用——LED照明和LED显示均是受益于LED芯片价格下降而普及，但未来这一状况将开始出现分化。对于LED照明，一方面LED芯片近几年价格快速下降，另一方面，其他材料成本略具刚性，因此近些年芯片在最终LED灯具成本中的占比快速下降。
而对于LED显示则不同，随着更小间距LED显示屏的推出，灯珠数量呈几何级数增长，而LED芯片是灯珠成本结构中最大部分，因此芯片和灯珠成本在整屏成本中的比重反而是呈增加的趋势。我们预计，未来在小间距LED显示屏市场中，也会如同室外大间距LED显示屏发展趋规律一样，出现间距越来越小的趋势。
而LED显示屏灯珠(尤其是小间距LED显示屏用灯珠)的成本下降，主要有几个因素：
1. 成本占比较高的LED芯片价格下降。LED芯片成本占整个灯珠成本的比重大约在30%~40%，随着上游LED芯片技术进步、产能扩张和MOCVD设备生产效率提升，芯片价格的下降将推动封装器件价格下降。
2. 规模化生产和封装技术进步带来的成本下降。LED显示屏目前有向更小间距产品发展的趋势，需要研发更小的封装器件才能满足要求，而新产品推出之初，由于技术和良率等问题，往往价格较高，而随着大规模量产，有望实现技术进步、规模效应进而降低成本。与集成电路封装类似，LED封装技术始终都在进步，体现在封装方式和封装材料等方面，这将为封装器件带来更好的性能、稳定性和更低的成本。
3. 行业竞争加剧;国产化程度提高。一方面，我们认为，随着小间距LED显示市场规模的快速提升，将有越来越多的全球封装龙头企业进入该领域;另一方面，中国 LED封装企业也在快速切入小间距封装器件供应链。与国外企业相比，国内LED封装企业拥有成本优势、效率优势、供应链优势，且国内制造业企业能接受比国外同业更低的利润率水平。随着国内外LED显示屏封装器件供应商产能提升，有望推动灯珠价格下降。除了灯珠之外，LED显示屏的核心元器件中，驱动IC和控制系统中的芯片都属于半导体产品，随着制程工艺进步，成本均呈现快速下降趋势，而箱体等结构件的价格则相对平稳，因其主要材料成本具有一定刚性。
我们认为，正是LED显示屏较强的半导体属性，使得其成本得以快速下降，更小间距产品不断推出，进而激发潜在市场需求，实现市场规模平稳较快增长。我们预计，随着LED显示屏成本逐步降低，一方面，原有室外市场会持续平稳增长;另一方面，更小间距的产品将进入室内应用，打开新的广阔市场。