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纳米银线透明导电膜行业深度研究

www.91jinshu.com   2020-02-06  广证创投  编辑部
摘要 来源:广证创投纳米银线是电子触控领域即将产业化的新材料(一)纳米银线属纳米材料的一种,浆料与透明导电膜的生产是产业链的核心环节纳米银线是指长度在微米尺度、直径在纳米尺度的一维银金属材料,其长径比可达1万以上。一般来说,银纳米线的长度越长、直径越小,其
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 来源:广证创投

纳米银线是电子触控领域即将产业化的新材料

(一)纳米银线属纳米材料的一种,浆料与透明导电膜的生产是产业链的核心环节

纳米银线是指长度在微米尺度、直径在纳米尺度的一维银金属材料,其长径比可达1万以上。一般来说,银纳米线的长度越长、直径越小,其透光度越高、电阻越小。

纳米银线透明导电薄膜是一种将无数纳米银线与合适的有机交联体在柔性衬底上制成的导电薄膜。目前,可用作柔性衬底的材料有聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚酰亚胺(PI)等。相对于传统的ITO等在硬质材料衬底上沉积的透明导电薄膜,在有机柔性基片上制备的透明导电薄膜在透光性、导电性和柔性等方面的性能更好。

图表1:纳米银线柔性透明导电膜结构图

资料来源:CNKI、广证创投

从纳米银线导电膜的产业链来看,上游是硝酸银、乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮等常用基础化工品原料,中游是纳米银线浆料/墨水与纳米银线导电膜,下游是触控屏、柔性OLED、太阳能电池、智能窗膜等。产业链的核心在于纳米银线浆料/墨水的制备,与纳米银线透明导电膜的生产,前者涉及到原料配方及处理工艺,后者涉及到设备及工艺。

图表2:纳米银线透明导电膜产业链

资料来源:CNKI、广证创投

图表3:纳米银线透明导电膜的应用场景

资料来源:百度图片、广证创投

(二)纳米银线性能优异,产业化已至,是当前ITO材料的最佳替代品

透明导电薄膜(简称TCF)是一种兼备透光性和导电性的材料,被广泛应用于触摸屏、有机发光二极管(OLED)、有机太阳能电池、平面显示器和智能玻璃等领域。

目前,氧化(ITO)是市面上最主要的透明导电薄膜材料。ITO透明导电膜主要是通过喷溅涂覆沉积在透明的玻璃基质上制备得到,存在制备条件苛刻、成本高和柔性差、大尺寸产品良率低及电阻过大等缺陷,且制备ITO所需的金属铟(In)日渐稀缺,因此,需要寻找ITO材料的替代品。

金属网格、纳米银线、导电聚合物、碳纳米管、石墨烯成为最有可能替代ITO材料的五大发展方向。其中,纳米银线的导电、透光、弯折性能最好,且可以使用涂覆工艺生产透明导电膜,生产成本比ITO低,是当前ITO材料的最佳替代品,产业化正在进行中。

图表4:不同透明导电膜材料比较

 

ITO

金属网格

纳米银线

导电聚合物

石墨烯

碳纳米管

导电性

★★★

★★★★★

★★★★★

★★

★★

★★

透光性

★★★

★★★★

★★★★★

★★★

★★★

★★★★★

弯曲性

★★

★★★★★

★★★★★

★★★★★

★★★★★

材料成本

★★★

★★★

★★★★★

★★★★★

★★

制造成本

★★★

★★★★★

★★★★★

稳定性

★★★

★★

★★★★

★★★

★★★★★

★★★★★

摩尔纹

★★★★

★★★★★★

★★★★★

★★★★★

★★★★★

资料来源:CNKI、广证创投

从各类透明导电膜产业化进程来看,同样具有优良导电性与透光性的金属网格比纳米银线更早实现产业化,是纳米银线最大的竞争对手。经调研,国内金属网格与国外金属网格产品质量差距较大,国内金属网格线距非常宽,金属线较粗,近距离可以清楚看到屏幕中的金属线,美观性差,价格比纳米银线产品低;国外金属网格线距非常窄,技术含量更高,价格比纳米银线产品高很多,比如微软的Surface Hub,单台售价22,000美元。因此,综合成本与产品质量,纳米银线较金属网格具有很大的性价比优势。

图表5:各类透明导电膜产业化进程

资料来源:新电子期刊、广证创投

此外,纳米银线透明导电膜的弯折性能远好于金属网格透明导电膜,经历100次绕曲,ITO已经开路,金属网格阻抗变化大于100%,而纳米银线阻抗变化仍小于1%。未来,在柔性触控领域纳米银线是目前唯一可行的方案。

图表6:弯折性能测试比较

绕曲次数

阻抗变化R(%)

ITO

金属网格

纳米银线

10

>5000%

>5%

0%

100

Open

>100%

<1%

200,000

-

Open

<15%

资料来源:CNKI、广证创投

纳米银线薄膜的缺点是存在雾度问题,导致在室外场景光线照射的情况下看不清屏幕。随着工艺的改进,纳米银线的直径已下降至30nm以下,雾度问题已显著降低,与ITO材料接近。

2下游大屏触控需求旺盛,柔性触控未来可期

(一)纳米银线的出现将使大尺寸触控屏使用更具有性价比的电容屏技术

大屏触控一体机由大尺寸显示器和触摸屏组成,广泛用于教育、广告、展示、指挥中心、智慧城市等商业环境中。

由于ITO材料电阻值较大,不适合做超大电容屏,因此目前市场上的超大触摸屏基本都是红外屏,少量高价产品使用金属网格电容屏。而银纳米线导电膜的电阻值仅为ITO的30-50%,完全适合超大触摸屏的需求,将使大尺寸触控屏使用更具有性价比的电容屏技术。

图表7:红外触控屏的性能远不如电容触控屏

比较指标

电容屏(纳米银线)

红外屏

抗干扰

不会对任何无法导电的物品起触摸反应,不容易出现物品接触发生的误操作现象,太阳光无影响

只要有东西阻碍到红外线就有动作,容易发生误动作;强光会干扰触控操作甚至失效

多点触控

可以配合操作系统做到真正多点触控,灵敏度高

可以实现多点触控,但成本会成倍增加甚至高于电容屏

手写效果

线条光滑,写硬币大小的小字可正常识别

线条呈现锯齿状,不能书写小字

柔性

可根据需要做成曲面屏

必须纯平,无法弯折

外观

可以与外框无缝贴合,缩小产品厚度,做到真正美观,一体成型

红外屏无法做到和外壳在同一平面,水和尘进入到机内会使触控失效

防水防尘性能

由于可以一体成型,防水防尘效果优秀

和外壳无法同一平面

校正

出厂校正,后续无需校正

需经常进行校正

维护

寿命长,维护成本低

取决于红外灯管

用户体验

可实现iPad一样流畅操控

手指的触摸角度对触控效果影响较大,无法达到iPad的效果

资料来源:公开资料整理、广证创投

(二)商用显示市场规模保持较快增长,大尺寸化成为大势所趋,教育与会议是主场景

国内商用显示市场仍处于成长期,市场规模增长较快。2016年市场规模363亿元,2017年市场规模估计在475亿元,增速达30%。

教育是当前需求占比最大的领域,达39%,其中主要产品为电子白板,占85%。其余需求来自:政府与公共服务(激光投影占28%)、商业服务及零售(广告机占29%)、休闲娱乐(激光投影占83%)、酒店及地产(商用电视89%)等。

图表8:国内商用显示市场规模

资料来:奥维云网、广证创投

图表9:国内商用显示市场主要构成

资料来:奥维云网、广证创投

以商业显示销量前三的产品为例,短短两年内,商业显示产品销售的平均尺寸在不断攀升,电子白板的平均尺寸由66.2吋上升到71.2吋,平板拼接的平均尺寸由49.2吋上升到50.7吋,商用电视的平均尺寸由40.8吋上升到42.1吋。2017年,70吋以上电子白板销量占比达到57.8%,同比增加12.8%,50吋以上平板拼接销量占比45.0%,同比增加7.3%。

图表10:商业显示TOP3产品销售平均尺寸变化

资料来奥维云网广

图表11:大尺寸产品占销量比重

资料来源:奥维云网、广证创投

趋势一:政策红利驱动教育信息化发展,教育交互设备市场持续扩大。

2010年起,国家制定和发布的多项促进教育信息化发展的政策,体现国家促进教育信息化水平提升的决心,为教育信息化行业带来的政策红利。从2010年至今,国家已制定和发布了多项促进教育信息化发展的重要政策。从2012年至今,每年的2~3月,教育部均制定当年的《教育信息化工作要点》,供各教育厅(教委)、部内各司局和各直属单位使用和执行。

图表12:我国教育信息化行业产业发展政策

年度

政策与举措

内容

20107

全国教育工作会议

胡锦涛强调要以教育信息化带动教育现代化,把教育信息化纳入国家信息化发展整体战略

20118

《教育部办公厅关于成立教育信息化领导小组的通知》

成立教育部信息化领导小组,下设教育信息化推进办公室,具体负责教育信息化推进工作。

20121

《教育部关于开展教育信息化试点工作的通知》

4年左右时间,总体完成100个左右趋于试点和1600所左右学校试点。

20123

《教育信息化十年发展规划(2011-2020)

提出教育信息化带动教育现代化,破解制约我国教育发展的难题。

20129

全国教育信息化工作电视电话会议

刘延东同志在会上强调:十二五期间,要建设好三通两平台这个教育信息化建设的核心目标与标志工程,并着重提出了教育信息化建设的六个方面的重点工作。以这次会议为起点,教育信息化以三通两平台为标志的建设工程在全国普遍实施。

20137

《关于进一步加强教育管理信息化工作的通知》

明确教育信息化的建设目标:即建设教育管理信息系统,建成国建教育管理公共服务平台,加强两级建设,推动五级应用,加大推进力度,保证经费投入

20143

教育部办公厅关于印发《2014年教育信息化工作要点》

2014年教育信息化工作核心目标作出指示,主要包括完成8.5万所中西部中小学宽带网络接入,探索建立系统推进基础性资源和个性化资源开发应用。全面完成国家、省级教育信息化中心建设

20166

《教育信息化十三五规划》

要建立健全教师信息技术应用能力标准,将信息化教学能力培养纳入师范生培养课程体系,列入高校和中小学办学水平评估、校长考评的指标体系,信息化教学能力将纳入学校办学水平考评体系

20174

2017年全国教育信息化工作会议

提出积极引导产业界,与学校联合起来,开发适用、好用、易用的应用软件和工具软件,为广大师生提供技术支撑和保障

资料来源:教育部、广证创投

在持续的政策利好下,我国的教育信息化投入逐年提升,2016年教育信息化市场达到千亿规模。10余年以来,我国财政性教育经费支出占GDP的比重不断提高,从2005年的2.82%增长到2016年的4.22%。教育部2011年发布的《教育信息化十年发展规划》(征求意见稿)提出,各级政府在教育经费中按不低于8%的比例列支教育信息化经费;2012年正式发布的《教育信息化十年发展规划》则提出要在教育投入中加大对教育信息化的倾斜,保障教育信息化发展需求。根据咨询机构对市场的抽样调研,目前各级政府在教育信息化方面纷纷加大投入,按照8%的投入比例简单估算,2017年国家财政性教育信息化投入规模约3,000 亿元。未来,政府对于教育信息化经费的投入会继续增加。

图表13:国内教育信息化经费情况

资料来源:教育部、广证创投

电子白板、交互智能平板等交互设备受到学校认可,智能显示交互应用领域得到拓展。电子白板、交互智能平板等设备能够满足教师授课时的需求,能够使得教学内容清晰呈现并增强教师授课的趣味性,受到越来越多学校的认可。2017年,我国电子白板销售量达到180万台,同比增长约26%;交互智能平板销售量达到148万台,同比增长28%。液晶显示屏作为电子白板、交互式智能平板的最主要部件,拓展了新的应用领域。

图表14:国内教育交互设备销量

资料来源:商友圈、广证创投

随着教育信息化进入2.0行动的展开,政府对学校教育信息化水平提出了更高的要求。北上广等首批配备交互设备的地区进入设备更新期,产品更新多为更大尺寸,70吋以上是主流。

2018-2020年,预计我国电子白板销量保持35%左右年增长率,平均单价在3,000元左右。2018-2020年,预计我国交互智能平板销量保持40%左右的年增长率,平均单价在11,000元左右。因此,2018~2020年,我国教育行业交互设备市场规模将达到290、400、556亿元。

行业内主要品牌包括欧帝科技、泛普、丰信达、seewo希沃(视源股份)、鸿合科技、艾博德等。

图表15:国内电子白板市场规模预测

资料来源:智研咨询、光大证券、广证创投

图表16:国内交互智能平板市场规模预测

资料来源:智研咨询、光大证券、广证创投

趋势二:会议场景逐步往智能化发展,将带动会议平板需求增长

中国会议室数量已超2,000万,而全球会议室数量更高达1亿。目前,我国智能会议市场渗透率仅为1.7%,据智研咨询预测,2020年我国智能会议渗透率将达到20%左右。预计2018-2020年,我国智能会议市场规模将分别达到66、100、160亿元,保持50%以上的增长。

会议平板市场:2017年预计国内全年销量至少8万台,销售额至少18亿元,其中65-69吋产品占比40%以上。交互智能平板等产品尚处于性能提升期,具备巨大的市场发展空间。行业内主要品牌包括MAXHUB(视源股份)、夏普、长虹等。

图表17:国内智能会议市场规模预测

资料来源:智研咨询、光大证券、广证创投

图表18:2017H1会议平板主要厂家市场份额

资料来源:智研咨询、光大证券、广证创投

综合教育与会议两个应用场景的市场,假设终端触控产品的平均售价在15,000元,纳米银线透明导电膜的平均售价在1,000元/块,粗略测算出2018-2020年纳米银线透明导电膜的市场规模分别在24亿元、33亿元和48亿元。

(三)纳米银线透明导电膜可从PDLC调光膜的市场中分一杯羹

智能调光膜是PDLC嵌入式薄膜,通电后为透明薄膜,断电时不透明,使用者通过控制电流的通断可以控制玻璃的透明与不透明状态。智能调光玻璃是将智能调光膜复合进两层玻璃中间,经高温、高压胶合后一体成型的夹层结构的新型特种光电玻璃产品。智能调光产品用途包括遮蔽隐私(办公室、卫浴)、隔热(节能)、调光薄膜大型广告墙、汽车贴膜、智能家居等。

图表19:PDLC调光膜原理图

资料来源:新材智库、广证创投

智能调光产品目前仍属于小众市场。2017年国内智能调光产品的市场规模是4.1亿元。随着智能调光产品的价格逐步下降,以及质量提升,智能调光产品的渗透率将逐步提高。预计2020年市场规模可达9亿元,年复合增速30%。

虽然智能调光产品的市场规模不大,但是毛利率很高,在50%以上。

(四)柔性显示的时代即将到来,柔性触控功能必不可少,纳米银线导电膜前景可期

柔性显示是显示技术的发展方向。在柔性面板中,可分为可弯折(Bendable)、可折叠(Foldable)和可弯曲(Rollable)三个境界。可弯折状态是柔性屏最容易实现的状态,显示屏幕是按固定的角度弯曲,而可折叠和可弯曲的屏幕可以在一个面和任意面上随意弯曲。

图表20:显示技术发展路线

资料来源:DisplayBank广证创投

柔性显示行业进入快速增长期。2017年柔性显示屏出货量达1.39亿片,较2016年增长135%。IHS预计2020年柔性屏出货量将达4.17亿片。可折叠、可弯曲的软屏占比将不断提升,2020年预计将达到60%以上。

智能手机等触控产品是最快产业化的柔性显示产品。2016年,智能手机占柔性显示屏供应总量的76%,其余份额被智能手表所占据。

图表21:全球柔性屏幕出货量预测

资料来源:IHS、广证创投

图表22:柔性显示屏软硬屏占比情况

资料来源:中商产业研究院、广证创投

短期内,ITO透明导电膜仍然是主流,但非ITO的透明导电膜市场占有率将逐步提升,对ITO透明导电膜形成替代。目前,非ITO的透明导电膜市场占有率仅为9%左右,但预计十年后到2027 年,替代ITO的新型透明导电膜将占全部市场份额的45%。

由于ITO材料的脆性,未来柔性触控市场的主角是纳米银线。取代ITO的透明导电膜市场规模将逐渐上升,预计2018年,将达到高达40亿美元的产值;到2022年时,将超过百亿美元。金属网格、纳米银线由于已实现产业化,将会成为当中的主力。

图表23:非ITO透明导电膜市场规模

资料来源:TouchDisplay Research广证创投

图表24:非ITO透明导电膜市场占有率预测

资料来源:ID TechEx广证创投

3国内纳米银线企业逐渐增加,产业化进展已跟上国际水平

美国Cambrios公司是纳米银线行业的始祖,2003年开始研发纳米银线技术,在全球已全面布局纳米银线专利,但由于纳米银线技术尚不成熟,终端大尺寸触控以及柔性触控的需求尚未形成,一直以来都未成功推广。2016年,Cambrios资金链紧张,被台湾TPK公司收购。

2010年以来,国内纳米银线行业进入蓬勃发展期,纳米银线厂家逐渐增多。资本市场关注度也在升高,深创投、北极光创投、金沙江创投等知名VC已参与其中。从技术来源看,纳米银线技术多来自海归团队。

图表25:纳米银线产品主要厂家背景资料

公司名称

公司所在地

成立年份

技术来源

机构投资者

Cambrios

美国

2003

自主研发

三星曾是主要股东,2016年因资金链紧张被TPK收购

C3nano

美国/中国常州(新建)

2010

斯坦福大学教授

日立化成、Nagase AmericaNissha Printing Co., Ltd.、金沙江创投、新疆国力民生股权投资有限公司、Phoenix Venture Partners

苏州诺菲纳米

苏州

2012

硅谷团队

A轮:英特尔、北极光创投;B轮:深创投、开翼资本

深圳华科创智

深圳

2014

香港科技大学

A轮:深创投;B轮:国科瑞华

浙江科创新材料

(中美合资)

杭州

2010

千人计划团队

-

合肥微晶科技

合肥

2013

中科大

南洋科技、合肥高投

珠海纳金科技

珠海

2015

清华校友团队

广东清合投资有限公司(珠海深圳清华大学研究院创新中心100%控股)、珠海高新天使创业投资有限公司(珠海国资委)

苏州冷石科技

常熟

2015

海归人员

-

北京中科纳通

北京

2012

中科院

北京中科纳通科技有限公司、长江润发投资管理有限公司、北京首科集团公司、重庆君岳共享高科股权投资基金合伙企业(有限合伙)

广东南海启明光大

佛山

2014

中美韩印刷团队

纳麦斯科技(佛山)有限公司、佛山市启联达科技信息咨询合伙企业(有限合伙)

成都崇越新材料

成都

2014

-

-

苏州顾氏新材料

苏州

2009

苏州大学

-

吉仓纳米

南京

2009

中科院纳米所

-

天津奈博

天津

2016

韩国技术团队

N&B Co.,Ltd

先丰纳米

南京

2009

南京大学

-

科廷光电

宁波

2013

-

力合清源(2015年天使轮)

宝兴威

天津

2013

自主研发

天津宝坻区天宝科技企业孵化器孵化

资料来源:公开资料整理、广证创投

行业中,能生产纳米银线的企业数量不少,大多数企业可生产出纳米银线墨水以及透明导电膜,但产业链能延伸到触控模组并量产供货的企业不多。

在国际上,Cambrios公司已经可以给三星、LG、苹果等高端品牌量产供货,目前的重心在中小尺寸触控屏,将直接冲击ITO材料。国际上另外一家跨国公司C3nano也已量产,并且2018年计划在中国常州建设工厂。

国内有多家纳米银线企业宣称自己拥有量产纳米银线透明导电膜能力,但从供货情况看,目前国内量产能力处于领先位置的是苏州诺菲纳米以及深圳华科创智,两者都已经进入国内主流的商显客户供应体系,产品都以大尺寸触控产品为主,差异在于苏州诺菲纳米的产品是纳米银线透明导电膜,仍需经过模组厂做成触控模组,而深圳华科创智的产品直接为纳米银线触控模组。

图表26:纳米银线产品主要厂家生产情况

 

公司名称

是否生产

纳米银线

是否生产

墨水

是否生产

透明导电膜

是否生产

触控模组

Cambrios

×

×

C3nano

×

苏州诺菲纳米

√(不外销)

√(不外销)

×

深圳华科创智

√(不外销)

√(不外销)

浙江科创新材料

(中美合资)

×

×

合肥微晶科技

×

×

珠海纳金科技

×

苏州冷石科技

×

北京中科纳通

×

广东南海启明光大

×

成都崇越新材料

苏州顾氏新材料

×

吉仓纳米

×

×

天津奈博

×

×

先丰纳米

×

×

科廷光电

×

×

宝兴威

√(不外销)

√(不外销)


本文来源:广证创投  编辑部
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