5G时代8K电视来了,我国新型显示行业进入发展关键期

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5G时代8K电视来了,我国新型显示行业进入发展关键期

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今年上半年,三星、TCL等厂商纷纷推出8K电视,现在不少型号都投入市场开售。

科技日报记者 操秀英

在高世代液晶面板生产线布局上我国已经由被动跟随走向主动出击,10.5代线的投资开创了全球液晶面板产业新的竞争格局。但是,如今显示技术除了主流的TFT-LCD之外,还有OLED、QLED、印刷显示、Micro
LED、激光显示等技术。

8K电视贵不贵,相比4K有什么优势?8K内容匮乏是如何解决的?近日召开的2019年8K
QLED显示技术论坛再次聚焦这些问题。

“作为全球最大的显示面板需求市场,中国在很长时间内处于‘缺芯少屏’的状态,我们非常自豪的是,经过三四十年的发展,‘缺芯少屏’中的‘少屏’问题已经解决。”中国科学院院士、中科院理论物理所研究员欧阳钟灿22日在接受科技日报记者采访时表示。

北京大学信息科学技术学院微电子学系教授关旭东指出,要防备液晶被其他显示技术冲击的可能性,同时还要加强前瞻性技术研发,关注非液晶显示技术。那么,哪一个才是最值得中国布局的未来显示技术呢?

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OLED技术已获国家重点支持

在技术结构上,欧阳钟灿称,液晶显示仍为主流,OLED技术已经成为第二大显示技术。2018年,全球显示器件营收规模约1188亿美元,其中LCD为850亿美元,占比71.6%;OLED为270亿美元,占比22.7%。

当天,全球显示产业春季数据趋势发布会在河北固安召开。华夏幸福在固安打造的新型显示产业集群,成为显示行业发展趋势的“风向标”。欧阳钟灿评价说,固安既有引领产业发展的创新科技,又有支撑产业发展的完整产业链,在这可以看到新型显示产业的未来。事实上,固安也是中国新型显示产业发展的缩影。

受上游高世代液晶面板产线投入生产的影响,近两年,大屏化成为电视市场发展的趋势,目前国内55英寸已经成为彩电主流尺寸,而且还在向65英寸以上市场迈进。根据预测,2018年65英寸以上液晶电视可能占整个电视市场8.7%左右,而到2020年,70英寸以上液晶电视占比将达10%。

在应用结构上,手机、电视等传统应用市场仍为主流,车载、商用等新兴应用市场快速形成。2018年传统应用市场的营收规模约1001亿美元,占比约70%,而新兴应用市场的占比则提高到30%。

欧阳钟灿说,十年前,显示器件一度位列我国进口产品的第四位,进口额高达500亿美元,2018年的这一数字是200亿美元。“这是因为我国是电视机、手机、笔记本电脑制造第一大国,需求量巨大,但相比以前,显示器进口额大幅下降。更重要的是,新型显示产业已成为我国经济发展一个重要的新增长点。”他说,2018年,我国大陆显示器件营收规模约406亿美元,同比增长3.8%,全球占比34.2%,仅次于韩国位居世界第二。

面对电视产品大尺寸化的风口,全球面板企业争相布局超高世代液晶面板生产线(10代及以上)。在京东方和华星光电投资建设了两条10代以上面板生产线后,富士康、LGD、惠科、CEC等企业也开始布局超高世代液晶面板生产线。据统计,全球或将有8条10代以上液晶面板生产线提上日程。

欧阳钟灿还表示,展望未来,全球显示器件市场未来5-7年不会发生重大技术结构变化。LCD技术将在局部细分市场受到OLED技术和未来Micro
LED技术的竞争,OLED和Micro LED技术依然存在一定的不确定性。

其中,TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)营收约291亿美元,全球占比约37.7%;出货超过1亿平方米,同比增长46.8%,全球占比42.6%,均已成为全球第一。在其他显示技术分类上,如PMOLED(被动矩阵有机电激发光二极管)、LED等,我国大陆地区的市场份额也已位居第一。

与液晶面板产线相比,虽然国内超高世代OLED生产线还处于空缺状态,但是国内面板厂商早已经开始研发印刷OLED技术。TCL研究院资深顾问朱昌昌解释,用蒸镀工艺做小尺寸OLED不错,但是要做大尺寸OLED良品率比较低,代价太高,三星已经放弃了。而用印刷工艺做OLED可以降低成本。所以早在2012年,TCL集团副总裁兼研究院院长闫晓林就在国内首先提出,印刷显示是突破大尺寸OLED显示技术瓶颈的一个重要方向。

中国光学光电子行业协会液晶分会秘书长梁新清认为,从整体规模、应用市场和成本看,我国新型显示产业已具备全球领先的基础和条件。具体来说,我国是全球最大TFT-LCD显示面板生产基地、全球信息消费的最大单体市场,也是全球主要信息消费产品最大的生产基地。同时,依靠产业政策的引导和企业自身努力,我国显示产业已经具备相对成本优势。

2014年,广东省科技厅批准建立了以行业巨头为核心、辅以高校顶级智力资源的广东省印刷显示技术创新联盟,继而组建了印刷OLED显示技术公共研发开放平台,并成立了广东聚华印刷显示技术有限公司。

尽管如此,欧阳钟灿分析,我国新型显示产业要实现领先,依然任重道远,还需补齐很多短板。

而且我国在“十三五”国家重点研发计划中已经把发展印刷OLED技术作为重点支持项目之一,草拟中的国家新材料重大工程中也已将印刷OLED技术列入。

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2016年,广东聚华印刷显示技术有限公司(TCL旗下华星光电公司、天马微电子股份有限公司共同注资)与美国杜邦、日本住友化学、日产化学及美国柯狄等企业签订战略合作协议,后者将支持聚华在印刷OLED技术开发中的材料以及工艺需求,为聚华量身订制相关研发设备。

他举例说,我国新型显示产业2018年全产业链的营收规模约519亿美元(折合人民币3496亿元),其中,显示上游材料和装备的营收只有113亿美元,材料的本地化配套率不足60%,装备的本地化配套率也不足20%,“说明我们对产业链的控制能力还不够强”。

朱昌昌指出,华星光电、广州新视界光电和福州大学联合攻关印刷OLED,已做出31英寸FHD印刷OLED样品。现在聚华在广州科学城的厂房已盖好,正进入设备调试阶段,大概8月底试验线就可以打通。

“我们在前瞻技术布局上与先进企业相比也有明显差距,全球新技术首发产品仍以国外企业居多。”欧阳钟灿说,此外,我国产业的新增投资结构过于集中,无序投资的势头依然明显。

我国激光显示技术与外国不相上下

数据显示,2018年我国显示行业新增投资近4000亿元,增长近2.5倍,90%左右是面板的投资,而显示材料和装备领域的投资不足10%。这些新增投资中有1/3来自新增主体。

不管是印刷OLED技术研发,还是高世代液晶面板生产线投资,主要以上游面板厂商为主,而激光显示布局则以下游整机厂商为主。

“要补齐这些短板,需要政策的继续引导、产学研用的有机结合和产业链上下游的协同创新。”欧阳钟灿强调。

近两三年来,激光电视迈入发展快车道,除了海信、长虹等彩电品牌加速布局外,小米、索尼、看尚、微鲸等也在积极布局激光电视。

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中国科学技术大学物理学院教授许立新在接受采访时指出,我国激光显示技术与外国不相上下,各有优点。国外在驱动芯片、半导体光源上发展比较靠前,而我国在光学引擎、消散斑、光效技术上有一定的优势。

在梁新清看来,全球显示产业正处于技术更替的敏感时期,中国显示产业更是到了从规模第一走向未来的关键时期。“全球显示器件市场未来几年不会发生重大技术结构变化,LCD技术虽然在局部细分市场会受到OLED技术和LED技术的竞争,但仍然占主导地位。”梁新清说,不同技术有各自优势,并非互相取代的关系。

据记者了解,海信激光光学引擎100%自主研发设计,70%整机成本掌握在自己手中。长虹也在激光电视产业链上加快布局。6月15日,长虹建成年产能15万台激光光机、主机一体化标准激光显示生产线,加快推进长虹激光显示产业发展。而且现在行业正在加快研发全色激光投影技术,通过使用窄谱红绿蓝三基色激光来合成白光,在真正意义上实现激光“全色”显示。在这种情况下,我国厂商正积极推进“全色”激光显示技术的应用,据透露明年海信将推出全色激光电视。

“未来会不断有各种技术涌现,中国企业该怎么做,如何保持优势?我认为,我们首先要继续将LCD做好,巩固优势地位,同时攻克OLED关键核心技术,把产业链做起来,在这个前提下,有余力的企业再跟进新兴技术的发展。”梁新清说。

Micro LED这两三年备受关注

图片除注明外均来自网络

除了LCD、印刷显示、激光显示之外,还有不少企业也在研发QLED、Micro
LED、全息显示等技术,其中Micro
LED这两三年备受关注,这主要受苹果并购Luxvue公司的影响。据中国光学光电子行业协会液晶分会常务副理事长兼秘书长梁清新透露,苹果已经将Micro
LED研发团队转移到我国台湾,苹果在那里有一条从高通收购的4.5代TFT生产线,该厂线主要用于面板分析认证和Micro
LED研发。

实际上,我国的研究机构很早就开始研发Micro
LED技术。早在2006年,香港科技大学团队就采用无源驱动,使用倒装焊技术集成Micro-LED阵列。2010年香港科技大学Z.J.Liu所在团队分别利用红绿蓝三种LED外延片制备出360ppi的微LED显示芯片。而且Z.J.Liu所在的香港科技大学团队与中山大学团队合力将微LED显示的分辨率提高到1700ppi,像素点距缩小到12微米。

我国大部分LED厂商的营收规模不大,更加注重LED商用市场本身,但对于像Micro
LED这种前瞻性技术投入比较少。2015年,利亚德推出了超微P0.9毫米高清无缝拼墙,这是市面上第一款实现量产的低于1毫米间距的LED显示屏,但主要还是应用在室内监控领域。江苏中创芯片科技有限公司的技术团队在氮化镓Micro
LED微显示芯片的设计和制造领域取得突破,展示过CMOS驱动的高亮度、低功耗绿色Micro
LED主动显示微显示芯片,分辨率达到1000ppi,中程亮度达到50000cd/m2。

专家主张液晶应“保”“守”

从国内企业显示技术的布局可以看出,如今的局面已经不同于CRT向平板转向时只有LCD和PDP两强争霸的时代,而是进入战国时代,LCD、OLED、印刷显示、QLED、Micro
LED、激光显示等技术各“显”千秋。

面对这么多显示技术,我国应该如何谋篇布局,使自己在大屏时代保持领先优势?

中国光学光电子行业协会液晶分会副秘书长胡春明指出,我国目前最具备竞争力的还是LCD,10.5或11代产线的率先建设使得我国产业抢得先机,适应了电视等大尺寸显示屏的需求,中短期保障了我国在这个领域的优势。

关旭东也指出,目前中国大陆显示产业最大的优势是大尺寸面板制造业,京东方和华星光电已经各自投资一条10.5代以上液晶面板生产线,取得了先发优势,而且它们还有各加码一条超高世代液晶面板生产线的打算,而韩国厂商似乎没有跟投的意愿,所以中国大陆要做强显示产业首先要突破的是大尺寸液晶面板,“守”住已有成绩。

但是现在国内不少人担心液晶面板产能过剩,如何消化这些产能是摆在面板厂商面前的一道难题,所以目前最为紧要的是要为大尺寸液晶面板提供出海口。现在大尺寸液晶面板还看不到新的应用市场,所以梁清新认为,将大尺寸与高分辨率结合,抓住日本2020年奥运会使用8K广播的机会,并推动国内广电开通4K、8K频道,这是我国大尺寸液晶面板唯一的出路。

赛迪智库电子信息产业研究所研究员耿怡也指出,我国已经告别了缺屏时代,现在如何通过下游应用反作用面板产业显得十分关键,例如,带动4K、8K应用的发展,让下游应用带动上游大尺寸、高分辨率面板的发展。

与此同时,我国还应该不断完善产业链配套,突破核心技术。目前我国已经面临专利的拷问。据了解,提供显示材料的德国默克公司目前已经打出了专利牌,但并不是直接面向面板厂商,而是暗示终端厂商不要用侵犯专利的液晶面板。

要敢于在新兴显示上“超车”

与大尺寸液晶相对的是大尺寸OLED。中国电子材料行业协会常务副秘书长袁桐指出,OLED因具有更高的对比度、更高的色饱和度和曲面显示,在替代部分中小尺寸显示屏市场方面具有优势,在高端大尺寸TV显示市场保持快速年增长率,但由于成本是LCD面板成本的2.3倍、在G8.5代以上生产线还有很多生产技术、配套材料等问题需要解决,因此预计到2022年,大尺寸OLED
TV的市场占有率还是一个相对较小的份额。

目前,能够量产大尺寸OLED的只有LGD一家,但OLED电视厂商已经从原来的5家扩展至今年的13家,市场也在逐渐扩大,中国是否要像中小尺寸AMOLED一样跟随LGD的大尺寸OLED技术路线呢?

耿怡在接受采访时指出,LGD采用WRGB技术推出了大尺寸OLED面板,从显示效果和轻薄的角度来看,比较有竞争力,但是成本还偏高,难以和主流TFT-LCD竞争,所以跟或者不跟LGD的技术路线是值得国内面板企业考虑的一个问题。而将印刷技术应用于大尺寸OLED显示屏的制造是业界努力的方向,理论上可以降低成本,目前看量产还需要一段相对较长的时间。

国内已经有像聚华这样的企业正在研究,并试图攻克墨水寿命、喷墨打印设备等难题。朱昌昌表示,现在印刷OLED形成中国、韩国、日本和美国四大阵营,韩国阵营以三星、LG为主,日本以JOLED为主,美国主攻印刷OLED设备。中国印刷OLED起步较早,基本与国际处于同一个起跑线,印刷OLED是我国弯道超车的一个重要机会。

印刷OLED作为一项新兴技术,单方面投入风险比较大,朱昌昌认为,应该由国家、地方共同支持,企业参与,通过三方通力合作,集中全国优势力量,在比较短的时间内突破印刷OLED技术瓶颈,保持国际先进水平,甚至弯道超车。

激光电视在大尺寸领域同样有优势,只是对比度较差,因为投射式易受外来光影响。在中科院院士欧阳钟灿看来,目前厂商推出的产品大多数采用的是激光荧光粉技术(ALPD),这是一种蓝光激光激发荧光粉产生白光的技术,解决了投影灯泡寿命问题,但是它是类似LED的技术,难以克服激光荧光粉技术存在散斑的问题。这也是目前激光显示发展存在的问题。

但许立新表示,激光显示在75英寸以上市场有优势,而且我国在消散斑、光效技术方面有一定的优势,应该将激光显示技术推向实用化和市场化。现在驱动芯片、半导体光源与国外有一定差距,需要进一步国产化。同时,激光显示关键技术,例如消散斑、颜色管理技术等,也要进一步实用化、产品化。

同样,Micro LED在大尺寸领域也有一定的潜力。Micro
LED集低功耗、高亮度、超高分辨率与色彩饱和度、反应速度快、超省电、寿命较长、效率较高等优点于一身,与LCD和OLED相比,Micro
LED亮度和色彩饱和度优势十分明显。雷曼股份研发总监屠孟龙指出,Micro
LED做室内屏幕亮度能达到1000~2000nit,液晶屏幕亮度只能达到几百nit。此外,Micro
LED可以用三基色或者四基色等方案,色区覆盖更广,显示效果更好。

友达光电董事长彭双浪指出,Micro
LED是一个好技术,它结合了TFT背板和LED固态发光这两个非常成熟的技术,成本也在大幅降低。如果Micro
LED能够提早几年进入市场,有可能成为市场的主流,但是现在切入市场具有非常大的挑战。

Micro LED技术面临着众多技术挑战,LED inside研究助理经理Simon
Yang表示,微型LED制造有众多关键技术,其中大规模转移技术在Micro
LED制造中是最难的一部分,而驱动IC、颜色转换、检测设备、均匀性等技术瓶颈同样待破。

关旭东在接受采访时指出,我国应该关注非液晶显示技术,加强前瞻性技术研发,特别是Micro
LED。“不要小看Micro
LED,虽然它对液晶显示潜在的威胁现在还很难清晰地看到,但是这个可能性是存在的。就像当年的TFT技术一样,刚开始默默无闻。我国从上世纪80年代开始研究TFT技术,当时没有人关注,到90年代同样非常小众,但是看看今天显示面板产业,已经成为TFT的天下了。”

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