我國平板顯示技術(shù)現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

張芳

平板顯示產(chǎn)業(yè)是電子信息領(lǐng)域的“核心支柱產(chǎn)業(yè)”之一，是年產(chǎn)值超過千億美元的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，融合了光電子、微電子、化學、制造裝備、半導(dǎo)體工程和材料等多個學科，具有產(chǎn)業(yè)鏈長、多領(lǐng)域交叉的特點，對上下游產(chǎn)業(yè)的拉動作用明顯。我國與顯示技術(shù)相關(guān)的產(chǎn)品產(chǎn)值約占信息產(chǎn)業(yè)總產(chǎn)值的30%，彩電制造能力已占全球彩電產(chǎn)業(yè)總加工能力的47%，我國已成為新型顯示相關(guān)產(chǎn)品的制造大國，已具備跨越式發(fā)展的技術(shù)和產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

平板顯示技術(shù)指以TFT-LCD（薄膜晶體管液晶顯示）為代表的顯示技術(shù)，還包含 PDP（等離子體顯示）、OLED（有機發(fā)光顯示）、FED（場發(fā)射顯示）以及E-PAPER（電子紙顯示）及其他新型顯示技術(shù)。平板顯示技術(shù)總體趨勢將朝著高畫質(zhì)高臨場感、互動式多功能一體化、節(jié)能降耗和健康環(huán)保的發(fā)展。

我國平板顯示技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

近年來，相關(guān)企業(yè)、大學、科研機構(gòu)都在為我國平板顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展做著積極有效的努力，在國家科技計劃支持下已經(jīng)取得了一些令人矚目的成就。

1、TFT-LCD技術(shù)方向

科技部在“十一五”期間非常重視TFT-LCD技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展，圍繞上游原材料、設(shè)備、屏、模組及整機等全產(chǎn)業(yè)鏈進行了開發(fā)，到目前為止已比較完整地自主掌握了TFT-LCD生產(chǎn)工藝技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)，通過自主創(chuàng)新和交叉授權(quán)等方式，骨干企業(yè)掌握了如AFFS等核心專利技術(shù)和GOA、ODF、4Mask、120Hz驅(qū)動、動態(tài)背光等新技術(shù)，具備了一定的專利和技術(shù)風險防范能力，從產(chǎn)品開發(fā)上看已經(jīng)覆蓋了從手機、筆記本電腦、電腦顯示器和電視以及特種應(yīng)用等所有領(lǐng)域。

2、PDP技術(shù)方向

在等離子體顯示屏制造方面，我國主要采用國際上主流的表面放電障壁式等離子體顯示技術(shù)，在收購韓國Orion公司的等離子體顯示技術(shù)和結(jié)合國內(nèi)有關(guān)企業(yè)近十年的等離子體顯示技術(shù)研究的基礎(chǔ)上，以量產(chǎn)為目標，通過本地化大規(guī)模生產(chǎn)降低成本，不斷提高顯示性能，目前已經(jīng)基本全面掌握量產(chǎn)技術(shù)和模組產(chǎn)品的開發(fā)技術(shù)，量產(chǎn)良率水平已超過90%，42英寸、50英寸高清晰度系列模組成功實現(xiàn)規(guī)模量產(chǎn)，全高清模組完成試制即將量產(chǎn)。目前國內(nèi)等離子體顯示產(chǎn)業(yè)上游的材料、器件研究取得了一定進展，大部分已經(jīng)進入試制驗證階段，尚未實現(xiàn)大規(guī)模的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

3、OLED技術(shù)方向

我國在OLED機理研究、材料開發(fā)、器件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面，已經(jīng)積累了豐富的經(jīng)驗，做了大量的研究工作，尤其在材料和工藝技術(shù)開發(fā)方面取得了較大進展和有價值的研究成果。我國在藍光配合物材料、有源有機發(fā)光顯示驅(qū)動技術(shù)、小分子發(fā)光材料、界面材料等方面開展了卓有成效和研究工作，開發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的一系列紅色熒光材料，壽命超過15000小時（初始亮度1000cd/m2），具有產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用前景。我國開發(fā)的單層結(jié)構(gòu)器件突破了傳統(tǒng)的雙層和多層結(jié)構(gòu)，簡化了材料、設(shè)備和工藝制備過程，大大降低生產(chǎn)成本。在陰極結(jié)構(gòu)上，突破了柯達公司核心專利之一的LiF/Al陰極結(jié)構(gòu)技術(shù)壁壘，開發(fā)了堿及堿土金屬的氮化物和胺化物材料的新型陰極結(jié)構(gòu)。國內(nèi)的高分子發(fā)光材料主要依靠自己研制，雖然國內(nèi)材料總體性能還低于國外產(chǎn)品，但是發(fā)展很快，發(fā)光材料的效率得到大幅度提高，但穩(wěn)定性還需要大幅度改善。我國在有源有機發(fā)光顯示用硅基、金屬氧化物基的TFT基板技術(shù)研發(fā)和驅(qū)動IC開發(fā)方面也取得較大的進展。

4、FED技術(shù)方向

我國自1985年開始研究場發(fā)射冷陰極，經(jīng)過二十多年的不懈努力，在新型場發(fā)射材料、場發(fā)射理論、場發(fā)射顯示器件的設(shè)計與制備方面開展研究工作，具有較好的基礎(chǔ)和研究特色，特別是在低逸出功印刷型LWF場發(fā)射顯示、新型納米線冷陰極場發(fā)射顯示和類金剛石場發(fā)射顯示研究方面取得了較大的進展。在低逸出功印刷型和微納材料兩條技術(shù)路線上，已研制出彩色場發(fā)射顯示器和背光源原理性樣機。我國在場發(fā)射顯示陰極材料、陰柵結(jié)構(gòu)、器件制備等方面獲取重要知識產(chǎn)權(quán)，為“十二五”開展場發(fā)射顯示研究打下良好的基礎(chǔ)。

5、電子紙技術(shù)方向

我國大陸在上世紀90年代就出現(xiàn)采用液晶顯示面板的電子書商品，由于液晶顯示面板類紙顯示特征較差而不被人們所接受。隨著新型液晶材料的發(fā)展，將有可能推動新一代的液晶電子紙的產(chǎn)生。

電泳顯示由于其類紙顯示性能較好得到人們較好的認同，成為目前電子紙顯示商品化產(chǎn)品的主流技術(shù)。我國大陸的電泳顯示面板技術(shù)研究起步晚，但進步快，國內(nèi)薄膜晶體管液晶顯示生產(chǎn)企業(yè)也積極投入TFT有源電泳顯示電子紙面板技術(shù)研發(fā)。中國大陸采用電泳顯示電子紙顯示面板的電子書商品出現(xiàn)是在2006年，市場規(guī)模擴展迅速。此外，隨著新型液晶材料的發(fā)展，將有可能推動新一代的液晶電子紙的產(chǎn)生。

平板顯示技術(shù)的未來發(fā)展趨勢

1、TFT-LCD技術(shù)方向

全球TFT-LCD的發(fā)展正由成長期向成熟期轉(zhuǎn)變，穩(wěn)步擴大產(chǎn)能規(guī)模，繼續(xù)搶占TFT-LCD顯示的主流市場（如筆記本電腦顯示器面板、臺式電腦顯示器面板和液晶電視面板）的同時，積極向應(yīng)用市場靠近,注重向個性化和專用化產(chǎn)品拓展。TFT-LCD實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化已近二十年，工藝技術(shù)和設(shè)計技術(shù)構(gòu)成相對成熟，但在降低成本和提升產(chǎn)品性能方面仍存在科技創(chuàng)新空間。

（1）產(chǎn)品性能提升技術(shù)：為了獲得高畫質(zhì)（色彩更豐富、亮度更高、對比度更大）、高臨場感（尺寸更大；畫面更清晰；視角更寬；響應(yīng)速度更快）以及更節(jié)能（更薄、更輕、更省電）產(chǎn)品，目前已將LED背光技術(shù)、120Hz驅(qū)動技術(shù)等新技術(shù)導(dǎo)入到大規(guī)模量產(chǎn)線上，大尺寸超高分辨技術(shù)、240Hz驅(qū)動、場序顯示等技術(shù)也在研發(fā)過程中。

（2）低成本技術(shù)：通過簡化工藝、提高良品率等方式，可以降低生產(chǎn)成本。Mask 減少技術(shù)、GOA技術(shù)等工藝技術(shù)的改進，可以簡化工藝、達到降低成本的目的，另外，光取向技術(shù)也正在逐步進入量產(chǎn)化研究的階段。

（3）TFT陣列技術(shù)：TFT是TFT-LCD屏的核心技術(shù)，目前均勻性和遷移率還有待提高。輕薄型TFT-LCD產(chǎn)品通過功能集成增加產(chǎn)品附加值來拓展應(yīng)用，為實現(xiàn)更高的集成度，高遷移率的TFT技術(shù)是業(yè)內(nèi)研究的重點，氧化物TFT、有機TFT等新型結(jié)構(gòu)也在研究中。

2、PDP技術(shù)方向

與TFT-LCD技術(shù)相比，PDP技術(shù)主要問題在高分辨率和高發(fā)光效率，特別是在高分辨率上難以和TFT-LCD技術(shù)競爭，加上其它因素，目前PDP在50英寸以上領(lǐng)域才有優(yōu)勢。

PDP正在向高亮度、高分辨率（全高清/高清）、高畫質(zhì)、長壽命、低功耗方面發(fā)展。高發(fā)光效率是目前PDP亟待解決的問題，發(fā)光效率的提高可使模組成本和能耗顯著下降，據(jù)測算，發(fā)光效率從2.5(lm/W)提高到5(lm/W)時，模組成本可降低約20%，能耗降低50%；發(fā)光效率提升到10 (lm/W)時，模組成本可降低約50%，能耗降低75% 。目前PDP產(chǎn)品的發(fā)光效率在1.5-2 lm/W，發(fā)光效率的提升還有大空間。四川長虹公司在引進消化吸收基礎(chǔ)上自主研發(fā)，通過使用低介電常數(shù)透明介質(zhì)技術(shù)、高Xe放電氣體技術(shù)、新型MgO技術(shù)以及高光效熒光粉技術(shù)，光效可達到2.2(lm/W)，該技術(shù)將在長虹下一代PDP產(chǎn)品中體現(xiàn)。屆時50HD的PDP功耗將降低到200W左右，產(chǎn)品的驅(qū)動電壓、電流將進一步下降，驅(qū)動電路和電源的器件規(guī)格可以使用成本更低的器件，產(chǎn)品的可靠性和EMI性能都將得到進一步提升。

通過對氣體、開口率、電極結(jié)構(gòu)、障壁結(jié)構(gòu)、驅(qū)動線路等進行研究和開發(fā)，達到低功耗、高效率顯示的目的；通過對新型電極漿料、介質(zhì)漿料、障壁漿料、熒光粉漿料、高速驅(qū)動技術(shù)及FHD的單掃技術(shù)等的開發(fā)，可提高PDP亮度和分辨率；通過器件、結(jié)構(gòu)件一體化設(shè)計、新型工藝設(shè)備開發(fā)，達到簡化工藝的目的。通過制造過程良品率的提升，提高PDP產(chǎn)品成本競爭力。

3、OLED技術(shù)方向

由于OLED具有自發(fā)光和薄膜結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，除了AMOLED和PMOLED器件應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)之外，柔性顯示以及OLED白光照明將是OLED重要的拓展領(lǐng)域。

困擾OLED柔性顯示的主要問題是器件的壽命很短、制作過程中基板的形變無法控制，因此解決基板的氣密性和封裝技術(shù)及顯示器的制備工藝是OLED柔軟顯示器的主要課題。

OLED具有可做面光源、節(jié)能、低熱量、重量輕、薄型化和可實現(xiàn)柔性照明的優(yōu)點，被認為是下一代的照明技術(shù)。目前市場上推出的OLED照明產(chǎn)品的發(fā)光效率約為20 lm/W，壽命為6000小時，但成品率和照明亮度還不理想。需要解決發(fā)光效率、壽命及低成本技術(shù)的問題。

在OLED材料方面，OLED發(fā)光材料的發(fā)展非常迅速，紅、綠、藍三色材料的發(fā)光效率和發(fā)光壽命均基本滿足實用化需求。但色純度、發(fā)光效率、壽命的進一步提高依然是今后一段時間內(nèi)的主要工作，特別是色純度好、發(fā)光效率高的深藍色材料仍然是OLED的主要瓶頸之一。此外，適用于AMOLED的有機材料開發(fā)仍然有廣闊的研究空間。

在OLED器件設(shè)計和制備方面，PMOLED技術(shù)及其制造工藝已經(jīng)成熟，并進入了產(chǎn)業(yè)化階段。中小尺寸的AMOLED顯示技術(shù)也已取得重要突破，進入產(chǎn)業(yè)化初夜。大尺寸AMOLED顯示技術(shù)是當前技術(shù)研究的重點方向之一，其核心技術(shù)仍是TFT基板的制備技術(shù)。

總之，OLED技術(shù)已經(jīng)初步滿足實用化的要求，并在材料、彩色化、大尺寸、柔性顯示、照明方面都還有很大的發(fā)展空間。從長遠來看OLED未來將沿著中小尺寸－大尺寸－超大尺寸、無源－有源、硬屏－軟屏的方向發(fā)展。

4、FED技術(shù)方向

除在顯示領(lǐng)域的應(yīng)用外，F(xiàn)ED的發(fā)展有望拓展至背光源與照明領(lǐng)域，采用二極式碳納米管FED技術(shù)，配合驅(qū)動電路，可實現(xiàn)高亮度、低功耗、區(qū)域調(diào)光。在顯示方面，未來的工作朝改進型Spindt技術(shù)、微納冷陰極技術(shù)或基于低逸出功材料的印刷技術(shù)方向發(fā)展，預(yù)期2012前完成背光源或照明產(chǎn)品的中試甚至規(guī)模量產(chǎn)，2015年開始進行顯示產(chǎn)品的中試與量產(chǎn)。

5、電子紙技術(shù)方向

瀏覽“電子出版物”已經(jīng)成為一種時尚的閱讀方式而逐漸被人們接受，人們希望研制一種低能耗、高反射、寬視角、超薄輕便的便攜式顯示器。電子紙顯示技術(shù)（E-Paper技術(shù)）的出現(xiàn)使這一希望變?yōu)楝F(xiàn)實，并使平板顯示技術(shù)開拓了媒介產(chǎn)品領(lǐng)域的應(yīng)用空間。

電子紙按種類可分為電泳顯示、膽固醇液晶顯示技術(shù)、雙穩(wěn)態(tài)向列項液晶顯示和電潤濕顯示技術(shù)等幾種。

目前電子紙的主流產(chǎn)品是電泳顯示電子紙，主要供應(yīng)商是臺灣元太科技（E-Ink國際控股公司）的子公司E-Ink，由于其市場份額占95%以上，處于壟斷地位，掌握了市場定價權(quán)。這幾年應(yīng)用電子紙的顯示屏價格也有所下降，但幅度不大，而且降價的動力主要是出于做大市場以及與iPad的競爭，而不是同行之間的競爭。

由于納米電子墨水顯示技術(shù)還處于彩色顯示的商業(yè)化初期，目前的主要任務(wù)是盡快完善彩色顯示技術(shù)，開發(fā)市場。其技術(shù)發(fā)展趨勢可總結(jié)為如下幾個方面：

（1）靜態(tài)顯示向動態(tài)顯示發(fā)展。目前開發(fā)的電子紙張大多只能顯示單色靜態(tài)圖像，開發(fā)能夠?qū)崿F(xiàn)彩色顯示以及動態(tài)圖像的產(chǎn)品是電子紙發(fā)展的必然趨勢?，F(xiàn)有產(chǎn)品的響應(yīng)時間大約為150～200ms，與LCD顯示器的5ms相比慢很多。要想提高電子紙的動態(tài)顯示效果，提高其響應(yīng)時間是當務(wù)之急。

（2）雙色顯示向彩色顯示發(fā)展。通過層疊彩色濾色器來實現(xiàn)彩色顯示，是電子紙實現(xiàn)彩色化的途徑之一。

（3）硬質(zhì)顯示向柔性顯示發(fā)展。大力開發(fā)適合低溫工藝的a-Si TFT技術(shù)，氧化物半導(dǎo)體TFT和有機TFT是低溫工藝TFT的方向，可作為柔性基板電子紙的突破口。

（4）成本偏高向低生產(chǎn)成本發(fā)展。低成本制作方面主要是開發(fā)和采用卷對卷的工藝技術(shù)，這種工藝和傳統(tǒng)的平板顯示工藝完全不同，工藝簡單，效率高，設(shè)備也便宜，可以大大降低生產(chǎn)成本，是電子紙生產(chǎn)的最終目標。

我國平板顯示產(chǎn)業(yè)展望

2008年國際金融危機后，由于市場需求萎縮，產(chǎn)能利用率下降，面板生產(chǎn)廠商遭遇嚴重虧損，新增投資預(yù)算收縮和延緩，DisplaySearch預(yù)計2011年行業(yè)收入增速僅為4%，全球平板顯示產(chǎn)業(yè)面臨重新洗牌。這種情況為受到金融危機影響較小的中國企業(yè)獲取技術(shù)轉(zhuǎn)讓、擴大產(chǎn)能、借力進軍高端市場等都提供了可能。中國大陸已經(jīng)成為全球平板顯示最大消費市場，隨著技術(shù)進一步升級，LED背光電視、3D電視、智能手機、平板電腦等電子類產(chǎn)品的消費將推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展。再加上農(nóng)村消費能力的提升，以及模擬電視向數(shù)字電視的過渡都會給市場帶來促進作用，未來幾年的市場規(guī)模仍令人興奮，近兩年全球產(chǎn)業(yè)投資基本集中在中國大陸。雖然原材料、基礎(chǔ)零部件本土化配套不足，但中國大陸在整機后端配套方面，產(chǎn)業(yè)鏈完整，中國的平板顯示生產(chǎn)制造企業(yè)有易于融入市場的先天優(yōu)勢。

面對機遇，我國平板顯示產(chǎn)業(yè)也面臨更多挑戰(zhàn)。技術(shù)方面，高分辨率、低功耗、低成本等新技術(shù)開發(fā)上上還存在差距；專利方面，由于核心專利壁壘的保護，中國大陸產(chǎn)業(yè)的發(fā)展受到了很大的制約；環(huán)保方面，電子信息類產(chǎn)品正向節(jié)能、綠色制造的方向發(fā)展，技術(shù)要求和門檻更高，所需技術(shù)研發(fā)和投資更大；人才儲備、產(chǎn)業(yè)鏈配套等環(huán)節(jié)仍是軟肋，而物流及勞動力成本的上升也給行業(yè)帶來了新的不利因素。

面對著機遇和挑戰(zhàn)，如何堅持科學發(fā)展觀，針對中國國情制定產(chǎn)業(yè)政策，做好“十二五”的戰(zhàn)略規(guī)劃和產(chǎn)業(yè)集群布局，建立和完善多元化的資本市場和融資渠道，充分發(fā)揮政府的引導(dǎo)作用，調(diào)動企業(yè)的積極性，又要優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，適當集中資源，避免重復(fù)建設(shè)，合理安排不同顯示技術(shù)的產(chǎn)業(yè)布局，完備生產(chǎn)要素，提高龍頭企業(yè)國際競爭能力，充分利用優(yōu)惠政策，做好現(xiàn)有的技術(shù)升級及新型顯示技術(shù)的研發(fā)，突破產(chǎn)業(yè)鏈上游裝備和材料瓶頸，抓住市場差異化、個性化和專用化需求，中國平板顯示產(chǎn)業(yè)一定會大有可為。