中國工程院院士彭壽：加速顯示關(guān)鍵材料創(chuàng)新發(fā)展迫在眉睫

谷月

11月20日-21日，2020世界顯示產(chǎn)業(yè)大會在安徽省合肥市召開。大會由工業(yè)和信息化部、安徽省人民政府共同主辦。中國工程院院士彭壽出席大會并發(fā)表演講。彭壽指出，顯示關(guān)鍵材料是顯示產(chǎn)業(yè)不可或缺的支撐性、導(dǎo)引性材料。提升我國顯示關(guān)鍵材料創(chuàng)新發(fā)展水平，對于構(gòu)建我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系影響深遠(yuǎn)。

關(guān)鍵材料既是“熱點”又是“痛點”

新一代信息顯示與5G通信、集成電路、海量存儲、新型顯示、大數(shù)據(jù)、人工智能算法等深度融合，賦能智慧城市、移動互聯(lián)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等。信息顯示產(chǎn)業(yè)將加速我國進(jìn)入數(shù)字化、智能化、信息化為特征的新型工業(yè)化時代。

隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的調(diào)整，如今我國已成為世界顯示產(chǎn)業(yè)大國。我國顯示產(chǎn)業(yè)從“缺芯少屏”邁向“中國制造”，從日韓市場主導(dǎo)逐漸向中國市場傾斜。目前，我國已投產(chǎn)的面板線達(dá)45條，后續(xù)還有19條高世代液晶面板產(chǎn)業(yè)和4條AMOLED面板產(chǎn)線將陸續(xù)投產(chǎn)，總投資約為1 3萬億元。

從顯示產(chǎn)業(yè)終端來講，中國已經(jīng)成為最大、最重要的集聚地，終端產(chǎn)品產(chǎn)量全球占比超70%。

此外，產(chǎn)業(yè)發(fā)展“集聚”態(tài)勢顯現(xiàn)。目前，中國已形成合肥、南京、武漢、成渝、深圳等區(qū)域特色化、高度集中化產(chǎn)業(yè)集群。

彭壽表示，從市場需求端到應(yīng)用端再到全產(chǎn)業(yè)鏈，我們已經(jīng)實現(xiàn)了多個第一，很多“新星”企業(yè)冉冉升起，如京東方、維信諾這樣的頭部企業(yè)正不斷產(chǎn)生。不過，我國顯示產(chǎn)業(yè)雖然已實現(xiàn)快速發(fā)展，但顯示關(guān)鍵材料本土供給有待提升，距離顯示強國仍有差距。目前，我國新型顯示上游材料本土化率為48%，關(guān)鍵設(shè)備本土化率不足10%。

中國工程院梳理了我國高度依賴進(jìn)口的材料。如半導(dǎo)體材料中的大尺寸硅材料、大尺寸碳化硅單晶、SOI、高飽和度光刻膠、高性能靶材、電子特種氣體、濕電子化學(xué)品、氮化鎵單晶襯底、化學(xué)機械拋光（CMP）材料、封裝基板、高密度陶瓷材料等，以及顯示材料中的OLED發(fā)光材料、高世代玻璃基板、精細(xì)金屬掩膜板（ FMM）、光顯示材料柔性PI媵、偏光片、高性能水汽阻隔膜、異方性導(dǎo)電膠膜（AcF）、特種光學(xué)聚酯（ PET）、OCA光學(xué)膠、微球、抗指紋涂層（AFC）涂料等。

顯示關(guān)鍵材料已成為國際競爭“熱點”，也成為我國顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展“痛點”，加速顯示關(guān)鍵材料的創(chuàng)新發(fā)展迫在眉睫。

彭壽表示，今年以來，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人兩次作出重要指示批示，強調(diào)加強顯示關(guān)鍵材料核心技術(shù)攻關(guān)，確保我國產(chǎn)業(yè)鏈安全。此次，中國工程院再次提出了重大戰(zhàn)略咨詢研究項目，并發(fā)布了《面向2035的新材料強國戰(zhàn)略研究》，明確面向2035年的新材料產(chǎn)業(yè)四大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域是運載工具、能源動力、信息顯示、生命健康，并指出信息顯示材料將引領(lǐng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)變革。 “顯示關(guān)鍵材料是顯示產(chǎn)業(yè)不可或缺的支撐性、導(dǎo)引性材料。提升我國顯示關(guān)鍵材料創(chuàng)新發(fā)展水平，對于構(gòu)建我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系影響深遠(yuǎn)?！迸韷蹚娬{(diào)。

材料進(jìn)步支撐了顯示產(chǎn)業(yè)變革

顯示技術(shù)與器件經(jīng)歷了剛性顯示、柔性顯示、硅基微顯示到激光/量子點顯示的演變。一代顯示材料決定一代顯示器件，顯示材料的進(jìn)步支撐了顯示產(chǎn)業(yè)變革。 彭壽介紹說，顯示關(guān)鍵材料主要包括液晶材料、顯示玻璃、OLED發(fā)光材料、氮化鎵發(fā)光材料、激光/量子點材料等。

從液晶材料方面來看，由于TFT-LCD技術(shù)在未來十年仍是市場主流，所以液晶材料將在很長一段時間內(nèi)仍為核心材料。從2016年到2019年，中國大陸的需求量年復(fù)合增速超過32%，每條8 5代面板線年需50噸液晶材料。“如今中國混合液晶本土化率約為40%，未來這一比例將不斷提升。”彭壽表示，“隨著國家產(chǎn)業(yè)政策不斷扶持、LCD面板產(chǎn)能轉(zhuǎn)移，以及應(yīng)用場景不斷拓展，液晶材料的技術(shù)與市場的重要性將更加突出?！?/p>

從顯示玻璃方面來看，顯示玻璃是信息顯示產(chǎn)業(yè)不可或缺的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，玻璃之于顯示產(chǎn)業(yè)的意義相當(dāng)于硅晶圓之于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。

彭壽介紹，顯示玻璃主要包括TFT液晶玻璃、超薄觸控玻璃、柔性可折疊玻璃等。其中8.5代及以上的TFT液晶玻璃已成為市場主流。到2019年末，中國在建及建成的高世代TFT液晶面板生產(chǎn)線共21條，占全球產(chǎn)能60%以上。2020年，我國年需高世代玻璃基板3 2億平方米。超薄觸控玻璃則推動了顯示終端的薄型化發(fā)展。2018年，中國工業(yè)化量產(chǎn)了厚度為0.12mm世界最薄的超薄觸控玻璃，為研發(fā)柔性顯示奠定了技求基礎(chǔ)。目前，中國超薄觸控玻璃占全球85%以上市場份額。預(yù)計2021年，超薄觸控玻璃需求量將達(dá)11億平方米。此外，柔性蓋板材料是影響柔性顯示囂件發(fā)展的核心，而超薄的柔性玻璃正是被業(yè)內(nèi)最為看好的材料之一。2020年8月13日，我國開發(fā)出國際領(lǐng)先的30微米柔性可折疊玻璃。據(jù)悉，蘋果正加緊研發(fā)全新柔性玻璃可折疊iPhone。

從OLED發(fā)光材料方面來看，OLED發(fā)光材料是有機材料的核心，包括小分子材料與高分子材料。“目前，中國OLED材料仍然處于起步階段，主要以生產(chǎn)中間體和粗單體材料為主，而單體材料由于專利及技術(shù)（升華提純）門檻限制，尚未實現(xiàn)量產(chǎn)?！迸韷鄹锌?。

從氮化鎵發(fā)光材料方面來看，以Micro LED為代表的硅基微顯示憑借高響應(yīng)速度和像素密度成為VR/AR最佳選擇。“5G+AI”將推動頭戴式智能設(shè)備大規(guī)模落地，極大程度帶動氮化鎵材料增長。

從激光/量子點材料方面來看，激光顯示/量子點電致發(fā)光是下一代顯示技術(shù)最有利的競爭者，兩者的色域覆蓋范圍可達(dá)到自然界色彩的70%以上，是液晶顯示（33%左右）的兩倍多。其中，量子點顯示色域從目前的75%左右提高到最高130%NTSC。如今，量子點顯示材料已成功列入戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料國家重點專項，我國在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先。

“電子顯示行業(yè)是變化最大、迭代最快的行業(yè)，在一代一代的潮流變化中，大家要積極擁抱變化，緊跟時代步伐?！迸韷郾硎?。

材料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“四個特征、三個范式”

顯示材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，已呈現(xiàn)出產(chǎn)品多元、產(chǎn)業(yè)集中、高速迭代等顯著特點。彭壽認(rèn)為，在新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)品、新技術(shù)的驅(qū)動下，顯示材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)出“四個特征、三個范式”發(fā)展趨勢。

“四個特征”分別是薄型化、高純化、復(fù)臺化、大尺寸化。

薄型化指的是顯示器件的薄型化永無止境，從可折疊、可卷曲向極輕形態(tài)發(fā)展;柔性玻璃則向30微米一次成型、高韌性發(fā)展;量子點膜、偏光片等材料均向100微米以下發(fā)展。顯示材料的薄型化將極大推動顯示器件與應(yīng)用場景的多元化。

高純化指的是顯示器件對比度、廣色域、低功耗、高亮度、深黑場等性能提升不斷加速。關(guān)鍵材料的高純化制備十分重要。例如，OLED發(fā)光材料純度的提升可實現(xiàn)顯示高色域、高輝度、低功耗等;激光晶體要求氧化物的純度要大于99.999%，從而提升準(zhǔn)直性、單色性和相干性。

納米化指的是材料的納米級發(fā)展使其磁、光、電、熱等性能不斷提升，為顯示技術(shù)發(fā)展提供更多可能。例如，量子點三個維度尺寸均在納米級，穩(wěn)定直徑為2～10納米，不同粒徑發(fā)光特性不同;新型石墨烯氮化鎵材料，外延層厚度為100納米。

復(fù)合化指的是材料性能和功能的復(fù)合。多組分材料復(fù)合摻雜，獲得高性能材料，而材料功能復(fù)合則是各基體組元重構(gòu)、協(xié)同、強化。例如，5G基站、手機用高分子材料要求具備低介電損耗、高熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)侵蝕、耐候性等;顯示醫(yī)療玻璃材料具備顯示功能且支持復(fù)雜的蛋白質(zhì)分析等?！半S著人機交互、人感體驗等需求的不斷提升，顛覆性技術(shù)群體涌現(xiàn)，材料性能、材料功能復(fù)合化發(fā)展趨勢不斷凸顯?！迸韷壅f。

“三個范式”則包括數(shù)字驅(qū)動、智能升級、綠色發(fā)展。

數(shù)字驅(qū)動指的是我國進(jìn)入數(shù)字化時代后，材料科學(xué)的未來依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動、算法主導(dǎo)，材料研發(fā)周期將縮短一半、研發(fā)成本將降低一半。數(shù)字化時代“四高”特征是指高技術(shù)特性、高滲透特性、高融合特性、高增長特性，要把數(shù)字計算變成真正信息化發(fā)展中的另一個發(fā)展高地。

智能升級指的是質(zhì)量變革、效率變革、動力變革。新興技術(shù)推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展實現(xiàn)“從智能單元到智能工廠再到互聯(lián)工廠”的革命化轉(zhuǎn)變。即以智能傳感器、工業(yè)機器人、工業(yè)AR為主體的車間級智能生產(chǎn)單元，向運營技術(shù)（OT）、信息技術(shù)（IT）、制造技術(shù)（IE）深度融合的流程化智能制造平臺，再向云（云互聯(lián)網(wǎng)平臺）、企（工廠互聯(lián)網(wǎng)平臺）、端（邊緣計算節(jié)點）互聯(lián)的智慧云平臺的轉(zhuǎn)變?！罢嬲阎悄芄S變成IT（智）+OT（能）+IE（制造）。全方位的智能工廠一方面開拓了信息顯示發(fā)展空間和場景，另一方面也使我們國家的工業(yè)更加現(xiàn)代化、直觀化?！迸韷壅f。

綠色發(fā)展指的是工廠從材料采購、制造、運輸，到銷售、消費、物流，最后到回收再利用的全生命周期的綠色管理，形成供應(yīng)端、物流端、數(shù)據(jù)端、消費端的綠色閉環(huán)。其中，綠色回收環(huán)節(jié)既是綠色生命周期的終點，也是起點，非常重要。彭壽舉例說，原材料廢棄物回收，如玻璃材料均可回收，實現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用;生產(chǎn)排放物回收，如二氧化碳捕收，可發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)、化工行業(yè);材料本體回收，如ITO靶材，重新加工成為新的高精度靶材。彭壽強調(diào)，我們國家必須以綠色發(fā)展為主線，實現(xiàn)智能化、數(shù)字化、高端化、綠色化的融合發(fā)展。