汽车调光玻璃行业专题报告(技术路径、市场空间、竞争格局等)

汽车   2024-11-08 06:01   江苏  

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调光玻璃,指的是在汽车玻璃中间加装膜结构,再通过施加电压控制玻璃,可以实现对光线的智能调节的玻璃产品。

调光玻璃行业正迎来向上拐点,有供需两方面的原因:需求方面,天幕玻璃渗透率的提升带动了对于调光玻璃的需求上涨。天幕玻璃有美观、性价比高等多种优势,但也带来了光照过强、隔热效果差等问题,因此车企对隔热的需求随着天幕玻璃的渗透率上升而不断增长,也转换为对调光玻璃的需求上升;供给方面,国产供应商突破技术瓶颈,同时帮助调光玻璃实现价格下探。此前调光玻璃技术不完全成熟,而近一到两年,国产供应商纷纷完成技术突破,达到量产标准,且攻克此前技术难题;此前调光玻璃成本较高,只出现在百万豪车的配置中,目前国产厂商已经将供应价格下探到合理区间,并且仍有优化空间。



调光玻璃需求增加


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传统的双层玻璃,大多在玻璃之间有一层胶膜,被称为夹胶玻璃夹片,材料大多选择 PVB、EVA、SGP、EVA 等等。胶膜产品是调光玻璃的核心件。胶膜产品的技术壁垒高,涉及多种工艺。

调光玻璃的双层玻璃之间大多采用三层胶膜结构,其中最中间的胶膜起调光的核心功能,另外两层胶膜起到中间层胶膜和玻璃之间的连接作用。而如果进一步拆解中 间的核心的胶膜,不同技术路径下的胶膜的内部结构也有不同组成。

调光玻璃的应用场景主要在建筑行业与汽车行业。建筑行业中,大楼的玻璃外立面、会议室的玻璃等场景中均有调光玻璃的应用。

汽车行业中,目前调光玻璃主要应用于天窗或天幕玻璃,起到隔热功能;也可应用于后排玻璃,起到隐私玻璃的作用、或起到人机交互、娱乐功能;也可应用于挡风玻璃,与 AR HUD 功能结合,也有应用于后视镜,起防眩目功能的作用

2024 年 6 月 21 日,福耀集团举办了“夺天工·幕新境”全新一代智能隔热全景天幕新品发布会,包括遮光系列、滤光系列和御光系列。遮光和滤光分别代表的是一体式遮阳帘产品和镀银玻璃产品,而御光系列便是本报告所介绍的调光玻璃产品,此次福耀集团介绍的产品是 PDLC 和 EC 两条路径的产品。福耀玻璃作为具有相当影响力的汽车玻璃厂商,为调光玻璃做了系统性的宣传,将进一步加速车企对调光玻璃的搭载速度。遮光、滤光和御光产品的定位覆盖从低到高的所有价格带,御光系列(调光玻璃) 代表的是现阶段汽车玻璃的高端产品形态。随着需求的加强和国产厂商供给能力的 提升,调光玻璃这一高端配置的渗透率有望加速提升。

调光玻璃赛道发展的核心逻辑

调光玻璃迎来行业向上拐点,有供需两方面的原因:

需求方面,天幕玻璃渗透率的提升带动了对于调光玻璃的需求上涨。天幕玻璃有美观、性价比高等多种优势,但也带来了光照过强、隔热效果差等问题,因此车企对隔热的需求随着天幕玻璃的渗透率上升而不断上升,也因而转换为对调光玻璃的需求上升。

供给方面,国产供应商突破技术瓶颈,同时帮助调光玻璃实现价格下探。此前调光 玻璃技术不完全成熟,近一到两年,国产供应商纷纷完成技术突破,达到量产标准, 且攻克此前技术难题;此前调光玻璃成本较高,只出现在百万豪车的配置中,目前 国产厂商已经将供应价格下探到合理区间,并且仍有优化空间。

市场对调光玻璃的认知差

1、调光膜和玻璃的价格比较

超出市场认知的是,胶膜产品的价值量也远高于玻璃本身。以汽车天幕为例,玻璃 中间的调光膜的价格是同等面积的天窗玻璃的数倍。因此调光膜属于高附加值零部 件赛道。

2、调光膜的产业链位置

市场此前对于调光玻璃的产业认知当中,有时会将福耀玻璃、圣戈班等与光羿科技、 海优新材等混称为供应商。而我们认为从智能调光玻璃产业链看,上游主要从事相关调光材料薄膜及玻璃基板 和 PVB 等的生产,中游负责调光玻璃的集成,应用于各 OEM 和售后市场,下游则 是整车厂。

福耀玻璃、圣戈班、旭硝子、板硝子等属于 tier1,不是调光膜的生产者,这些汽车 玻璃厂商主要负责集成,以及负责与车厂的直接对接,而光羿科技、海优新材、精 一科技、京东方等属于 tier2,主要对接 tier1 的汽车玻璃厂商,也会直接与整车厂交流产品。如果把产业链做进一步的分化,那么如日久光电等 ITO 导电膜供应商也可以认为是上述 tier2 的上游。

我们与市场对调光玻璃的观点差异

1、市场认为调光玻璃并不是新出现的技术,而我们为什么在这个时间点看好?调光玻璃的确不是近两年才出现的技术,但是近一年是国产供应商实现技术突破, 通过验厂测试甚至已经装车量产的时间点。国产供应商在近两年解决了调光玻璃之前装车率低的两大问题:

第一,此前调光玻璃在汽车的应用中存在多种技术缺陷,而目前在各个技术路径中, 我们都看到国产方案突破了技术瓶颈,攻克了难点。在此仅列举几个方面来佐证,例如颜色、雾度等等。颜色看似是很简单的指标,但是在车规级量产场景中,消费者却对此非常敏感,部分调光膜会呈现白色(PDLC)、蓝色(EC)的色彩,而消费者大多希望调光膜呈现黑色效果。颜色的改变对供应商来说也是技术难题之一,目前已有 PDLC 路径的国产供应商通过染料的研发实现了黑色的 PDLC 调光玻璃,也有 EC 路径的供应商通过将蓝色做成深蓝在视觉上实现“黑色”来满足终端需求,SPD 路径此前也偏蓝,目前也朝灰黑色突破;雾度则是另一个常见的技术指标,此前的方案雾度较高(尤其是 PDLC),而目前国产 PDLC 厂商通过缩小液晶颗粒体积、优化粒子排列等方法,也降低了雾度。

第二,此前调光玻璃价格过高,而国产供应商帮助价格下探,提升装车率。调光玻璃的各条技术路径的起源基本来自于美国、日本等国家,但是从商业化、工业化落地程度来看始终不高,原因就是价格过高,因此调光玻璃也只是搭载于豪华汽车,绝大多数消费者对调光玻璃缺乏接触。而国产厂商在近两年将价格优化到合理位置, 并且随着产品量产,规模化效应释放后,价格仍有下探空间。随着调光玻璃的单价降低,渗透率提升的逻辑将不断显现。

我们也简单复盘了调光玻璃的价格演绎过程。此处我们选取的是部分车企售卖给消费者这一端的调光玻璃价格。2021 年,Aion S Plus 的 1.9m2 光感浩瀚天幕的选装价格为 9600 元。2021 年刚推出 时的极氪 001 将 EC 光感天幕作为选装,售价 1 万元(2021 年 12 月 31 日前折扣价 6000 元);2022 年比亚迪海豹的光感天幕的选装价格为 8600 元;2023 年比亚迪海豹的选装价格调整为 6600 元。蔚来 EC6、ET5T 等车型的选装价格 9500 元;2024 年的极氪 001,在技术方案变化后,在 YOU 版标配 LV 分区调光天幕,WE 版 和 ME 版则可选装 LV 分区调光天幕,选装价格为 16000 元。24 款蔚来 ET7 的 EC 调光玻璃选装价格与 23 年其他蔚来车型的选装价格一样,为 9500 元。

可以看出,目前调光天幕玻璃对于消费者而言的选装价格基本在大几千元的量级,部分价格已经在 6000 元左右,我们预判随着规模效应释放,后续消费者端的选装 价格有望朝 3000 元量级接近。

2、市场认为,天幕玻璃的确带来了较大的需求,但遮阳帘、镀银玻璃等也能实现隔热的效果,且价格比调光玻璃更便宜。调光玻璃是否会如预期增长?

遮阳帘是最传统的隔热方式,缺点在于遮阳帘与天窗的设计略有些突兀,且会占用部分头顶高度空间,对于车内高度不够的车型(尤其是新能源汽车底盘相对偏高) 来说会尤为敏感,此外对于溜背车型而言,遮阳帘的形状也会显得不太合适。

镀银玻璃也是近年新兴的隔热方式,镀银玻璃的缺点是为了实现隔热效果会牺牲透光性,而调光玻璃的遮阳效果较镀银玻璃更好,且调光玻璃在遮挡阳光的前提下还能让车内人员欣赏车外风光。此外,镀银玻璃主要解决的是光当中红外区的热量问题,对可见光区的热量的吸收有限。而 EC 和 SPD 可以解决可见光区的热量问题。换言之,调光玻璃的隔热效果在镀银玻璃之上。

我们认为,如果不考虑成本问题,仅从效果来看的话,调光玻璃应当是最佳的隔热方案,只不过现阶段阻碍其渗透率提升的主要因素是价格。目前能够看到国产厂商在供应能力上的突破已经帮助调光玻璃价格实现下探,且下探趋势较为确定。现阶段调光玻璃的存量渗透率不高,但我们预判向上拐点已经到来,随着调光玻璃不断量产,后续价格有望下探,渗透率有望提升。

从福耀集团的全新一代智能隔热全景天幕新品发布会中看出,福耀集团将遮阳帘产 品、镀银玻璃产品、调光玻璃产品做了自下而上的定位,分别起名为遮光系列、滤光系列和御光系列。根据福耀玻璃官网披露,御光系列(即调光玻璃)的防晒隔热 性能高,2.5H 标准暴晒工况下的降温效果比福耀集团的滤光系列玻璃要凉 2-5℃,隔热效率更胜一筹。因此我们判断在天幕玻璃的隔热产品中,调光玻璃被汽车玻璃厂商定位为最高端的产品。


技术路径:多路径并驾齐驱

调光玻璃具有多种技术路径,目前来看仍呈现多路径并驾齐驱的格局,每条技术路径也都有各自的优点和缺点。四条技术路径分别是 PDLC、EC、SPD、LC/Dye LC。

PDLC

PDLC 是最早出现的调光玻璃技术。上个世纪八十年代末,PDLC 技术由美国德克萨斯州肯特大学发明并授权美国 Polytronix, Inc.商业化量产液晶膜产品。最早液晶膜产品主要应用于夹层生产液晶调光玻璃,并于 90 年代初首次应用于美国 NASA 的项目中,这是已知最早的 PDLC 液晶调光玻璃应用案例。作为全球 PDLC 液晶调光膜及液晶调光玻璃的生产先驱,Polytronix, Inc.旗下的品牌 Polyvision Privacy Glass 也被当做时候液晶调光玻璃的代名词,欧美也因此称调光玻璃为 Polyvision 玻璃或隐私玻璃(Privacy Glass 的直译)。后来韩国、日本等厂商于上世纪九十年代中期开始介入此领域,我国国产厂商也于 PDLC 液晶膜问世十几年后投入到这个生产领域。

PDLC (polymer dispersed liquid crystal) 指的是聚合物分散液晶,是一种柔性材料。PDLC 调光膜的原理是液晶膜中的高分子在通电时会有序排列,玻璃相应变成透明状,不通电时玻璃则呈现透光而不透明的外观状态。


PDLC 的优点是发展相对成熟、成本低(根据隆晟光电官网披露,现阶段 PDLC 调光膜的价格为 EC 调光膜价格的 40-50%)、变色响应速度快、可以实现分区调色等。

传统 PDLC 方案的缺点是隔热效果有限、颜色一般为白色、雾度相对高、大多数只能实现开关两挡位调节等。不过部分供应商也已经对 PDLC 的缺点进行针对性优化。

调光玻璃具有分区调色功能。2022 年保时捷推出 Taycan Sport Turismo,将可变光控 全景天窗作为选配选项,此选项适用于所有 Taycan 车型。保时捷 Taycan 调光天幕玻璃表面分为九个可单独控制的区域,可实现透明、哑光、半透明、鲜艳、自定义五种调光效果。

LC

LC,或叫 DLC(Dye Liquid Crystal)指的是染料液晶,在液晶分子中加入染料分子, 拥有更多颜色选择。将具有二向色性的染料液晶,注入两层分别镀有透明导电氧化物的玻璃或塑料基材之间,形成液晶调光功能层,通过施加交流电压(<24V)即可调 整液晶旋转角度以控制光通量,实现对玻璃透光率的惊细控制。
LC 的优点在于颜色和雾度。LC 在 PDLC 的基础上,进一步优化了视觉效果,相较于传统 PDLC 偏白、EC 偏蓝的特点,LC 的颜色控制能力更佳。此外,LC 拥有比传统 PDLC 更低的雾度。LC 的缺点在于难以与大弧度玻璃(如天窗玻璃)集成、价格高等等。尽管 LC 和 PDLC 的原理都基于液晶,但是若细究又有差别。仅以作用的介质举例,PDLC 和 EC、SPD 等类似,可作用于柔性介质,而 LC 本身就作用于较平整的玻璃,故而 LC 难以与有较大弧度的汽车玻璃集成,因此目前量产的 LC 方案在极氪 009 光辉、红旗 H9 上均用于侧窗玻璃,而非带有弧度的天窗玻璃。此外,现阶段的 LC 价格方案高于 PDLC 等方案。
京东方在 LC 领域有一定技术积累,2021 年 BOE 的 LC 调光玻璃已经在悬浮列车上装车使用。2024 年的极氪0009 光辉也搭载了京东方的 LC 调光玻璃产品。

EC

EC 膜一共有七层结构。EC 器件基底起到包裹所有材料的作用,透明导电层拥有良好的导电性和透明性,让 EC 变色稳定且基本不影响器件的颜色,离子储存层释放离子实现变色,电解质层是离子的移动通道,EC 层是最核心的部分,影响着器件的颜色和变色速度。
EC 变色的本质是在电压作用下,材料的光学性质(透过率、反射率、吸收率等)发生稳定、可逆的变化。在 EC 薄膜两边施加电场,EC 器件内部发生氧化还原反应,离子开始移动至 EC 层,EC 层实现变色;转换正负极,施加反向电场,离子向离子储存层移动,EC 层从深色变为透明,可以实现褪色。
第一代 EC 技术采用凝胶技术,应用例子如 2008 年的波音 787 采用的可调光的智能舷窗。这种技术以紫罗精为主要 EC 材料,通电发生反应后呈现蓝色。由于大面积玻璃平整度和曲率难以管控一致,导致凝胶分配不均匀,从而产生变色不均匀的情况,因此第一代 EC 技术的缺点在于变色不均匀、面积小等。
第二代 EC 技术为无机固态 EC 技术,解决了凝胶 EC 产品使用受限的问题。第二代 EC 技术的应用例子如法拉利 575M 跑车的变色天窗。与第一代的凝胶技术不同,第 二代选择无机材料,其中最具代表性的是过渡金属氧化物三氧化钨,通电后呈蓝色。第二代技术使用磁控溅射技术,以巨大能量撞击材料表面,使得固体材料内的原子 沉积在被镀玻璃上,让固态材料和玻璃完美贴合。
第二代产品使用的无机固态技术,突破了凝胶技术产品面积的限制,使得 EC 技术 得以规模制成大面积产品,并广泛应用于建筑上。但是这种以玻璃为基底的无机固 态技术,仅适合在平面基底进行 EC 材料镀膜,曲面容易镀膜不均匀,因此无法制成大曲面的产品。此外,磁控溅射需要具备严苛的生产条件,间接提高了 EC 玻璃成本,因此 EC 大面积产品的应用也受到了限制、
光羿科技引领了第三代 EC 技术,即为柔性固态 EC 薄膜技术。光羿科技采用全新聚合物 EC 材料,自研采用卷对卷涂布(roll to roll)工艺制作EC薄膜,先将聚合物材料均匀分散成溶液,用仪器将 EC 溶液涂布在薄膜上,对完成涂布的薄膜进行高温烘干,制成 EC 复合薄膜。
高效卷对卷涂布工艺提升了 EC 产品的性价比,同时以薄膜为基底也打破了传统玻 璃基底的局限性,让不同面积、任意形状的 EC 产品成为了可能。第三代 EC 技术 进一步解决了此前的问题,可以应用于汽车天幕玻璃。
对于光羿科技来说,产品的壁垒主要有几个方面:1、材料的选择。前两代技术的材料有一定局限性,光羿科技采用全新材料,材料稳定性强、变色表现优秀、能够用于卷对卷涂布生产;2、柔性薄膜基底。经过多次测试,光羿科技最终选择微米级的 PET 薄膜,厚度相当 2-3 根发丝;3、卷对卷涂布工艺。为保持薄膜变色均匀,涂布 使用的溶液必须确保分散均匀,在微米级薄膜上涂覆纳米级的材料涂层,涂布后复合膜的厚度需要保持一致性,误差控制在几百纳米以内。涂布完成后进行溶液烘干,也需要溶液挥发一致,否则也会影响膜片性能。
2020 年 12 月,光羿科技与 OPPO 携手发布 OPPO Reno5 Pro+,是全球首款量产 EC 变色手机,代表着 EC 技术开始加速进入大众生活。此后,光羿科技的 EC 产品又 在汽车领域拿到多个量产项目。
与 PDLC、SPD 等其他路径相比,EC 方案的优点在于可连续动态调光,且断电记忆 维持状态,仅需低电压运作;EC 方案的缺点在于颜色偏蓝、无法实现分区调光、调 光响应时间不如其他几个技术路径。

SPD

SPD 调光玻璃的原理是将有取向光吸收特性的粒子分散在悬浮液中,不通电时,布 朗运动的粒子随机排布,可以吸收 99%以上的可见光。当施加 110V 的交流电压时, 粒子发生取向排列,光线得以通过。
SPD 的优点是可以实现无极调节:可以根据需要,自由地控制玻璃的透明度,实现 从透明到半透明或完全遮光的平滑转变,提供合适的光照和视觉效果。
SPD 的缺点是成本和电压。SPD 方案的成本高于 PDLC;SPD 的驱动电压高于其他 几种方案,SPD 采用 110V 电压。曾经汽车行业内只有高端车型才使用该种玻璃, 例如 McLaren GT 与奔驰第三代 SLK。如今随着国产供应商的技术突破,SPD 的成 本有望降低,我们判断搭载车型的价格带也将下移。
来源:东北证券股份有限公司


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