汽车调光玻璃材料行业浅析
一、调光玻璃的不同技术路径
分类来看，智能调光玻璃根据实现方式的不同，可分为电控、温控、光控、压控等各种类型，其中电控型最为主流。
具体到汽车领域，调光玻璃主要有三种类型，按照量产时间的先后，分别为PDLC（聚合物分散液晶）、SPD（悬浮粒子）和 EC（电致变色），三者均属于电控型调光玻璃，但原理和效果存在差异。
对比来看，1）调光效果方面，PDLC有透明和雾化两种基本状态，即使玻璃雾化，也会有大量光线通过，即透光却不透明，而EC 和 SPD 在透明和着色态之间则可以连续调节光线通过率；2）美学效果方面，PDLC可以在玻璃上制作可变换透明或雾化的图形效果，拥有良好的设计和扩展属性，而EC 和SPD 不能设计图形效果；3）隔热效果方面，PDLC隔热效果有限，提升隔热效果可增加一层Low-e玻璃，而 SPD 和 EC 技术具有良好的隔热效果；4）隐私效果方面，PDLC的隐私保护效果好，可以遮挡距离玻璃10cm以外的物体，10cm以内只能看到物体的模糊阴影，而EC 或 SPD 玻璃隐私功能相对有限，以建筑调光玻璃为例，在某些情况下，比如晚上从室外透过玻璃往室内看，仍然可以看到室内的模糊阴影。
总体来看，PDLC 出现最早、技术最先进成熟、成本最低，国内绝大多数调光玻璃生产商均使用该方案；EC 低雾度、低能耗、隔热效果好、可连续调光，成本居中，以极氦001、AION S PLUS 为代表的电动智能车均使用该方案；SPD由于耗电多、成本大，目前主要应用于以奔驰为代表的高档车。
- PDLC（聚合物分散液晶）方案：出现最早，技术最先进成熟
PDLC 方案的原理在于 PDLC技术，在玻璃之间加装一层液晶调光膜（PDLC）。当通电时，液晶膜中的高分子液晶材料在电场的作用下，会进行有序排列，使光线可以轻易穿透玻璃变成透明状。反之，关闭电源时，高分子液晶材料会被打乱不能正常排序，呈现透光而不透明的外观状态。
拆解 PDLC 调光玻璃结构，主要包含玻璃、PVB、导电层、PDLC液晶薄膜等，可以理解为 PDLC调光玻璃是用两片玻璃、两片PVB 膜与一块 PDLC液晶调光薄膜经过高温高压制作而成，因此它的价格与玻璃、PVB 膜、PDLC液晶调光有关，影响最大的因素是玻璃和调光膜。
进一步拆解 PDLC 液晶调光膜，为一种电响应切换的薄复合薄膜，由固体聚合物基质中的一层（10～30μm）微米级的液晶（LC）微滴或纳米液滴及外围夹层膜组成，PDLC 层夹在两个透明导电的 ITO-PET 支撑膜之间形成智能调光薄膜。在没有电场（非稳态）的情况下，PDLC 膜是高度散射的，下图中的黄色小球代表 LC 微滴，分布混乱且光轴取向随机，光照在薄膜上产生散射，此时处于不透明状态；而在电场作用下（通态），液滴内的 LC 分子与电场对齐，LC 与聚合物基质的折射率匹配，PDLC 薄膜变得透明；去除电场后，LC微滴恢复开始的无规取向状态，此时处于不透明状态，完成一次开关转换。LC 微滴对电场的毫秒级快速切换响应使不透明快速转换为透明，PDLC 液晶调光膜的响应时间在 160~7 毫秒之间。
从功能角度看，PDLC 只有透光和半透光两种状态，不可连续调节透明度，且隔热和抗紫外线性能一般。但其优势在于相比SPD 和 EC，PDLC有着独到的白色雾化效果，隐私性好，且成本最低、量产最早、技术最成熟，因此仍能占有一席之地，国内绝大多数调光玻璃生产商用的都是这种方案。目前，PDLC调光玻璃还可集成超薄（0.7mm）、隔热、隔音等功能。
从应用部位看，PDLC 调光玻璃可应用于门玻璃、后挡风玻璃及天窗。
- EC（电致变色）方案：低雾度、低能耗、隔热效果好
电致变色技术，是指在外加电场作用下，实现材料的光学性质（即透射率、反射率或吸收率等）发生稳定可逆变化的一种技术，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。可以主动变色是电致变色与光致变色、热致变色等其他变色最大的技术不同。在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。目前，电致变色技术的应用场景集中于汽车、飞机、手机等领域，比如汽车后视镜、波音787 飞机、手机显示屏等。
薄膜电致变色技术的应用，开启了车用调光玻璃的量产之路。第一代技术为紫罗精技术，代表产品为波音 787 飞机舷窗、法拉利 Superamerica敞篷跑车，玻璃变色后都呈蓝色，该技术存在容易漏液、可靠性差、功耗高等问题；第二代为无机非金属材料技术，比如三氧化钨主要应用在智能建筑玻璃领域，存在变色速度慢、造价高等缺点；第三代技术为薄膜电致变色技术，采用的是柔性固态电致变色材料，用导电膜代替上两代的固态和液态介质，将前两代的缺点解决，从而落地商用，代表产品就为极氦001 EC 光感天幕。
从结构看，EC（电致变色）玻璃一般是在两层基片之间夹有 5 个薄膜层，分别为透明导电层、 电致变色层、 电解质层、离子存储层及另一透明导电层。其工作原理是在电致变色元件两端电极外加电压，离子在外加电压的电场作用下，迁入（或迁出）至电致变色层内，使电致变色材料的价数减少（或增加），在达到平衡前，电致变色材料发生颜色变化；当达到平衡后，电致变色材料颜色变化达到稳定。以阴极着色的三氧化钨为例，当两端没有加电压时，为初始状态，电致变色层是无色或浅色；当在两端加上电压后, 储存在离子存储层的锂离子在电场的作用下经过电解质层注入到三氧化钨薄膜的晶格空隙中, 形成钨青铜，导致 W6+被还原成低价的W5+，电子从 W6+到 W5+的带间跃迁吸收光子而引起变色。EC 与 PDLC的差异在于 EC 是天幕在改变状态时，内部物质发生了化学反应，而PDLC只是改变了微粒排列方向。
从功能及优势角度看，1）雾度低，雾度低于 2%，低于 PDLC，可看到透亮的车外风景；2）隔热效果好，EC 紫外线阻隔率高达 99.9%，长波黑斑效应紫外线 UVA（波长 320～420nm）透过率小于 6%，可格挡红外线，着色态遮阳系数为 0.02-0.08，隔热效果优于 PDLC和 SPD；3）能耗低，SPD 使用 110V交流电、EC 使用 3V 直流电，在能耗方面 EC 具备优势。此外，EC 调光玻璃成本较低，更适合主流价位车型，近些年受到了许多车企的认可；4）可连续调节，相比 PDLC的透光和半透光两种状态，EC 可连续调节明暗程度。
从行业应用来看，EC 调光玻璃产量从 2014 年的 4.9 万平方米增至 2019年的12 万平方米，CAGR为 20%。目前 EC 已经广泛应用于汽车（自动防眩后视镜、侧窗和天窗玻璃）、飞机（舷窗玻璃）、建筑（外墙玻璃）等领域，其中车窗及飞机领域2019年需求占比为 29%。
- SPD（悬浮粒子）方案：耗电多，成本大，应用于高端车
构成上，SPD（悬浮粒子装置）主要由两块玻璃或塑料面板、导电材料（用于涂覆玻璃板）、悬浮粒子装置（数以百万计的黑色粒子被放置在两块玻璃板之间）、液体悬浮液或薄膜（允许颗粒在玻璃之间自由漂浮）、控制装置（自动或手动）构成。
原理上，数以百万计的 SPD 悬浮粒子被放置在两块玻璃或塑料面板之间，玻璃或塑料面板涂有透明导电材料，断电时由于布朗运动粒子随机排布，可以吸收99% 以上的可见光。当电流通过导电涂层与 SPD 悬浮粒子接触时，它们排成一条直线并允许光线通过。当电压量降低时，窗口变暗，直到完全黑暗。驱动电压一般为110V的交流电压。
优缺点上，SPD 调光玻璃中的悬浮粒子可吸收 99%以上的可见光，且明暗程度连续可调。缺点在于雾度大、耗电多且偏蓝色严重，驱动电压超过100V，需配套更完善的安全措施，抬高使用成本，车厂正在寻找替换方案。
应用上，SPD 技术广泛应用于汽车、建筑、航空航海等行业，其中交通方面目前应用在奔驰高档型号车、游艇等场景。
二、汽车调光玻璃的应用趋势和发展空间
定量测算全景天幕和含调光功能的全景天幕玻璃的市场规模
1）全景天幕玻璃：受益于电动智能化，全景天幕玻璃量价双增。目前，全景天幕玻璃的渗透率为 5%，新能源乘用车的持续渗透带动全景天幕渗透率上行，另外传统车搭载全景天幕玻璃也将逐渐成为趋势，预计2025年全景天幕渗透率为25%。此外，集成更多功能的全景天幕玻璃（镀膜、调光等）带动ASP增长。量价双增大势下，预计全景天幕玻璃全球市场规模将由2020年的 20.1亿元增至 2025年的 284.5亿元，CAGR为 70%；国内市场规模将由 2020年的 7.2 亿元增至 2025年的 108.8亿元，CAGR为 72%。
2）含调光功能的全景天幕玻璃：受益于在全景天幕中的持续渗透，调光玻璃将贡献重要增量。考虑到目前市面上搭载调光功能全景天幕玻璃的车型集中于极氦001、岚图 FREE、AION S PLUS 为代表的电动智能车，当前调光玻璃预计在全景天幕玻璃车型占比在5%左右（预计 2021年调光玻璃车型销量低于5 万辆，2022年调光玻璃车型销量15 万辆左右），考虑主机厂后续搭载意愿，预计该占比2025年有望达到 30%，对应的全球市场规模将由 2021年的4.3 亿元增至 2025年的 147.8亿元，CAGR为 143%；国内市场规模将由2021年的 1.5 亿元增至 2025年的 56.5亿元，CAGR为 147%。
三、全球汽车调光玻璃行业的产业链及主流参与企业
对于汽车调光玻璃而言，相较汽车玻璃，其上游主要原材料中加入了导电层及调光材料，其中 PDLC方案的调光材料为PDLC液晶薄膜、EC 方案的调光材料为 EC 电致变色层、SPD 方案的为 SPD 薄膜，其中能提供 PDLC车用调光膜的企业分别为国安奇纬、中禾科技，能提供EC 车用调光膜的企业为光弈科技（C轮融资），能提供 SPD 薄膜的为日立化成。中游为能提供汽车调光玻璃的厂商，未上市的公司有毓恬冠佳、精一科技、伟巴斯特，已上市的公司为福耀玻璃、 旭硝子、板硝子、圣戈班。
通过对上述具有汽车调光技术的供应商进行梳理后可以发现，调光玻璃属于汽车玻璃细分智能化玻璃，为相对新兴的汽玻应用，能参与进来进行调光玻璃供货的玩家依然集中于以福耀玻璃、板硝子、旭硝子、圣戈班为代表的全球玻璃龙头，另外，上游膜片环节以光弈科技为代表的公司具有电致变色（EC）薄膜技术，主要应用于汽车天幕/天窗、防眩目后视镜、建筑幕墙、手机背壳、AR 眼镜等场景。
- LANCI澜社汽车