現(xiàn)代顯示技術(shù)及產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

楊 斌，劉 棟，劉紅麗，張永愛

(1.中華人民共和國科學(xué)技術(shù)部 高技術(shù)研究發(fā)展中心，北京 100044) (2.天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300350) (3.福州大學(xué)物理與信息工程學(xué)院，福建 福州 350108)

1 前 言

新型顯示技術(shù)已發(fā)展成為新一代信息技術(shù)的先導(dǎo)性支柱產(chǎn)業(yè)，是我國信息化、智能化時(shí)代戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)發(fā)展的方向之一。隨著“互聯(lián)網(wǎng)+”、人工智能、可穿戴設(shè)備等信息技術(shù)的快速進(jìn)步，對于作為信息窗口的顯示器件提出了柔性、輕薄、省電、可折疊卷曲、超大尺寸等要求，從而出現(xiàn)了現(xiàn)代顯示技術(shù)，如液晶顯示(liquid crystal display, LCD)、有機(jī)發(fā)光二極管(organic light-emitting diode, OLED)顯示和激光顯示(laser display, LD)等顯示技術(shù)[1-4]，利用這些顯示技術(shù)所生產(chǎn)的產(chǎn)品在量產(chǎn)效率和產(chǎn)品多樣性方面發(fā)生革命性轉(zhuǎn)變，是從顯示材料、器件、裝備到制造技術(shù)等整個(gè)顯示產(chǎn)業(yè)鏈的一次全面的技術(shù)革命。

未來15年將是顯示產(chǎn)業(yè)升級換代期，量子點(diǎn)發(fā)光二極管(quantum dot light emitting diodes, QLED)顯示技術(shù)、Micro/Mini LED顯示技術(shù)、電子紙顯示技術(shù)等新型顯示技術(shù)將成為主流，反射式顯示技術(shù)、光場顯示技術(shù)、神經(jīng)元顯示技術(shù)等新興顯示技術(shù)也將有一定的市場。涉及整個(gè)顯示產(chǎn)業(yè)鏈的顯示技術(shù)全局圖如圖1所示。

圖1 顯示技術(shù)全局圖Fig.1 Global diagram of the display technology

全球顯示產(chǎn)業(yè)正加速向我國轉(zhuǎn)移，新型顯示產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為我國后續(xù)發(fā)展的優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)投入近9000億元人民幣，每年產(chǎn)值增幅超過10%，2018年產(chǎn)值超過3000億元人民幣，拉動(dòng)GDP規(guī)模超過12000億元人民幣。雖然我國顯示產(chǎn)業(yè)的總體量得到了全球矚目的躍升，在產(chǎn)業(yè)上游的玻璃基板、偏光片、液晶材料、薄膜材料等方面獲得局部突破[5]，但同時(shí)，關(guān)鍵的上游材料和裝備技術(shù)，仍然掌握在日本、韓國、美國、歐洲國家的企業(yè)手中，我國顯示產(chǎn)業(yè)依然面臨大而不強(qiáng)的局面[6]。

2 現(xiàn)代顯示技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 液晶顯示(LCD)技術(shù)

LCD技術(shù)是利用電場改變液晶分子排列狀態(tài)而調(diào)制外界背光源的一種非自發(fā)光型顯示技術(shù)[7, 8]。LCD技術(shù)起源于美國，但將其發(fā)揚(yáng)光大的是日本，韓國憑借“反周期投資”后來居上。中國臺灣地區(qū)和大陸地區(qū)承接產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移，與日韓共同形成“三國四地”的產(chǎn)業(yè)格局。隨著中國大陸企業(yè)8.5代及以上高世代的面板產(chǎn)能持續(xù)釋放，韓國三星、LG公司選擇策略性地逐步退出LCD市場，臺灣地區(qū)和日本企業(yè)已無力進(jìn)一步擴(kuò)張，該行業(yè)向中國大陸地區(qū)轉(zhuǎn)移的趨勢更加勢不可擋[9, 10]。由于高世代產(chǎn)線的持續(xù)投產(chǎn)，可以預(yù)見未來幾年產(chǎn)能過剩將是常態(tài)，未來能夠度過“洗牌寒冬”的企業(yè)將大概率在中國大陸和韓國產(chǎn)生，全球市場也就從“三國四地”向“中韓爭雄”演變，在洗牌中剩下的企業(yè)有望分享行業(yè)集中度提升、周期性變?nèi)鯉淼拈L期盈利紅利。根據(jù)市場調(diào)研機(jī)構(gòu)IHS Markit提供的數(shù)據(jù)及預(yù)測，2018年全球顯示面板出貨總面積為2.20億平方米，2026年預(yù)計(jì)將達(dá)到2.80億平方米。其中TFT-LCD仍是主力，2018年出貨面積為2.14億平方米，2026年預(yù)計(jì)將達(dá)2.51億平方米。

近年來，中國大陸廠商持續(xù)進(jìn)行LCD高世代線產(chǎn)能擴(kuò)張，且該占比將持續(xù)擴(kuò)大。2011年中國大陸廠商高世代(G6以上)LCD產(chǎn)能占全球總產(chǎn)能的僅1%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于韓國、日本和中國臺灣等競爭對手，到2017年則超過韓國排名第一，占比達(dá)到40%。據(jù)IHS Markit預(yù)測，到2024年，中國大陸地區(qū)G6以上LCD產(chǎn)能的全球占比將達(dá)到68%。同時(shí)，我國有望憑借高世代產(chǎn)能形成對中國臺灣地區(qū)、韓國、日本的低世代產(chǎn)能的打擊，逐步擠占低世代產(chǎn)能廠商的市場份額。據(jù)HIS Markit統(tǒng)計(jì)，2019年第一季度，隨著高世代產(chǎn)能的釋放，國內(nèi)面板廠商對60英寸及更大尺寸LCD電視面板的市場份額達(dá)到了33.9%，市場份額相較一年前的3.6%增長了近10倍。我國平板顯示產(chǎn)業(yè)規(guī)模已經(jīng)超過韓國，將有超過19條G8.5代線(及以上)投入使用，其分布如表1所示，產(chǎn)業(yè)規(guī)模成為全球第一。

表1 我國顯示產(chǎn)業(yè)G8.5代線(及以上)分布

2.2 有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)顯示技術(shù)

OLED技術(shù)是在電場驅(qū)動(dòng)下通過電子和空穴的注入和復(fù)合而發(fā)光并實(shí)現(xiàn)顯示的一種自發(fā)光型顯示技術(shù)[11]。各國將OLED作為LCD之后下一代的新型顯示技術(shù)進(jìn)行了廣泛布局。以三星顯示、LG顯示為代表的韓國企業(yè)率先于2005年和2013年實(shí)現(xiàn)小尺寸有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(active-matrix organic light-emitting diode, AMOLED)、大尺寸AMOLED的產(chǎn)業(yè)化，并一度壟斷了整個(gè)AMOLED顯示面板產(chǎn)業(yè)[12]。而直接影響AMOLED良率、壽命等的關(guān)鍵技術(shù)和裝備及高附加值的材料領(lǐng)域，因技術(shù)難度高,目前依舊被日本、美國、韓國等發(fā)達(dá)國家所壟斷。

處于產(chǎn)業(yè)鏈上游的OLED材料約占整個(gè)OLED面板成本的20%～30%，是影響OLED產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵核心因素。根據(jù)UBI Research數(shù)據(jù)，OLED材料市場將在2016～2021年間保持46%的復(fù)合年增長率，最終達(dá)到43億美元規(guī)模。OLED材料作為技術(shù)壁壘較高的領(lǐng)域，目前主要被歐美、日韓廠商壟斷，以有機(jī)發(fā)光材料為例，日韓廠商約占80%市場份額，這主要是由于國際幾大材料巨頭已對OLED材料專利及技術(shù)做了較為嚴(yán)密的系統(tǒng)性布局。相比之下，國產(chǎn)OLED材料起步晚，短期內(nèi)較難突破國外專利壁壘[13, 14]。日本Idemitsu、韓國SAMSUNG和LG Chemical、美國Dow Chemical和UDC、德國Merck和Novaled等公司基本上壟斷了全球OLED產(chǎn)業(yè)的材料市場，成為目前世界范圍內(nèi)OLED顯示面板的主要供貨商[3, 15]。目前，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的國產(chǎn)OLED材料還未能實(shí)現(xiàn)規(guī)?；匿N售，市場份額較低。國內(nèi)相關(guān)材料企業(yè)主要供應(yīng)OLED材料的中間體和單體粗品，銷往歐、美、日、韓等地的企業(yè)，各個(gè)企業(yè)的材料生產(chǎn)能力平均在每月百公斤級以上甚至噸級水平。

目前，以三星顯示、LG顯示為首的韓國企業(yè)在AMOLED領(lǐng)域遙遙領(lǐng)先，2018年，三星顯示占有全球小尺寸OLED面板市場的92%份額，而LG顯示壟斷了大尺寸OLED電視面板市場。韓國本土配套企業(yè)在兩大面板企業(yè)的帶動(dòng)下，在部分核心材料與設(shè)備領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破，例如韓國企業(yè)在聚酰亞胺(PI)成膜設(shè)備的全球市場份額達(dá)到了95%。

由于技術(shù)等方面的差距，國內(nèi)企業(yè)對AMOLED布局晚于韓國，目前主要集中在中小尺寸AMOLED領(lǐng)域，大尺寸AMOLED尚在研發(fā)階段。我國在AMOLED和產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈建設(shè)方面也進(jìn)行了快速布局，產(chǎn)業(yè)核心競爭力不斷增長，與國際先進(jìn)差距逐漸縮小。華星光電技術(shù)有限公司、天馬集團(tuán)、上海和輝光電有限公司、京東方科技集團(tuán)股份有限公司、維信諾科技股份有限公司等也紛紛投入巨資建設(shè)G4.5～G6柔性O(shè)LED生產(chǎn)線[16]，相繼推出小尺寸柔性O(shè)LED顯示屏，并實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)出貨，成功供貨國內(nèi)大型手機(jī)廠商，如華為、小米、Oppo、Vivo等；并且京東方作為備用供應(yīng)商，成功打入全球最大手機(jī)廠商——蘋果的供應(yīng)鏈。我國AMOLED產(chǎn)線分布如表2所示。

表2 我國有源矩陣有機(jī)發(fā)光二極管(active-matrix organic light-emitting diode, AMOLED)產(chǎn)線分布

OLED產(chǎn)線上國產(chǎn)材料的缺乏使我國在新型顯示技術(shù)發(fā)展過程中缺乏話語權(quán)，OLED面板企業(yè)很大程度受到國外材料公司的制衡。借助OLED顯示產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的黃金期，國內(nèi)主要骨干OLED材料企業(yè)也開始技術(shù)轉(zhuǎn)型。國內(nèi)OLED材料企業(yè)集聚區(qū)分布較為均衡，主要有華南地區(qū)的廣州華睿光電材料有限公司、廣東阿格蕾雅光電材料有限公司；華東地區(qū)的江蘇三月光電科技有限公司、寧波盧米藍(lán)新材料有限公司；華北地區(qū)的北京鼎材科技有限公司、石家莊誠志永華顯示材料有限公司；東北地區(qū)的吉林奧來德光電材料股份有限公司；西北地區(qū)的西安瑞聯(lián)新材料股份有限公司、西安寶萊特光電科技有限公司及華中地區(qū)的江西冠能光電材料有限公司等。

總體來說，我國作為全球最大的OLED應(yīng)用市場，對OLED需求相當(dāng)可觀，產(chǎn)業(yè)發(fā)展?jié)摿薮?。隨著國內(nèi)面板廠商憑借資本優(yōu)勢持續(xù)發(fā)力，完成技術(shù)積累及產(chǎn)業(yè)鏈配套，不斷提升產(chǎn)品良率、降低屏幕成本，我國OLED顯示產(chǎn)業(yè)的前景值得期待。

2.3 激光顯示(LD)技術(shù)

LD技術(shù)，也稱激光投影技術(shù)，是以紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)三基色(或多基色)激光為光源的新型顯示技術(shù)和產(chǎn)品，通過控制三基色激光強(qiáng)度比、總強(qiáng)度和強(qiáng)度空間分布即可實(shí)現(xiàn)彩色圖像顯示[17, 18]。

激光光源是LD技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的核心，隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，三基色半導(dǎo)體激光作為顯示光源逐漸引起重視，各國均投入了大量資源開展三基色LD技術(shù)基礎(chǔ)材料、器件、工藝與設(shè)備的研究。目前在三基色LD材料和器件方面，國外處于壟斷地位。紅光LD基于磷化銦(InP)材料體系，采用InGaP/AlGaInP量子阱結(jié)構(gòu)，日本的索尼、日立、奧蘭若和三菱等公司處于領(lǐng)先地位，單管功率可達(dá)750 mW，使用壽命超過2×104h，蝶形(transistor outline, TO)封裝的紅光LD單管器件價(jià)格低于10dollar/W。藍(lán)綠光LD基于GaN材料，采用(In)GaN/InGaN 多量子阱體系，日本Nichia公司、德國歐司朗公司在GaN基藍(lán)、綠光LD研究方面處于領(lǐng)先地位，藍(lán)光LD單管輸出功率已經(jīng)達(dá)到了4 W，綠光LD單管超過1 W，均可以滿足在LD領(lǐng)域應(yīng)用的要求，預(yù)示著激光光源全半導(dǎo)體化的LD時(shí)代的來臨。另外，國外十分重視超高清、大帶寬、超高速圖像處理芯片技術(shù)的研發(fā)，美國TI公司、日本的索尼公司在LD技術(shù)圖像處理芯片方面均開展了長期研究，實(shí)現(xiàn)了DMD和LCOS等核心顯示芯片產(chǎn)品開發(fā)，處于國際領(lǐng)先地位。

LD技術(shù)當(dāng)前處于產(chǎn)業(yè)引導(dǎo)期，全球市場正在持續(xù)增長，國際顯示行業(yè)一致看好LD方向。韓國三星和LG等企業(yè)也開發(fā)了激光背投電視、超短焦投影電視多種LD產(chǎn)品，爭取國際競爭中的發(fā)言權(quán)和參與權(quán)。在歐美，多家公司積極開發(fā)LD核心器件和產(chǎn)品，正在加緊LD技術(shù)的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。如Barco、Christie、Philips、Cinemec、Canica和Projection Design等公司陸續(xù)開發(fā)出面向影院應(yīng)用的高流明LD產(chǎn)品。2014年Barco在CinemaCon上推出了光通量高達(dá)60 000 lm的激光投影機(jī)，實(shí)現(xiàn)了4K(4096×2160)的分辨率；2019年展示了基于RGB激光光源、TRP DMD、4K分辨率、98.5% REC2020色域的激光電影放映機(jī)等。2014年Christie展示了使用六原色(6P)的4K分辨率的3D激光放映系統(tǒng)，2019年在BIRTV展示了4K分辨率、120 Hz高幀率的RGB電影放映機(jī)[19]。

隨著半導(dǎo)體激光器的發(fā)展，我國在LD領(lǐng)域得到了長足的發(fā)展，LD市場快速增長，形成了從LD材料、裝備、工藝研發(fā)到應(yīng)用的上下游產(chǎn)業(yè)鏈布局，具有一定的基礎(chǔ)[20, 21]。我國LD的產(chǎn)線分布情況如表3所示。中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所2002年就開展了GaN激光器的研究，并于2004年在國內(nèi)首次實(shí)現(xiàn)藍(lán)紫光LD激射；中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所研制的小功率GaN藍(lán)光激光器性能接近德國歐司朗公司的水平。深圳瑞波光電子有限公司是從事高端半導(dǎo)體激光器研發(fā)和生產(chǎn)的高科技企業(yè)，擁有從半導(dǎo)體激光芯片外延設(shè)計(jì)、材料、制造工藝，到芯片封裝、表征測試等全套核心技術(shù)。中國科學(xué)院理化技術(shù)研究所、海信、長虹、TCL、光峰光電和中科極光等單位圍繞整機(jī)設(shè)計(jì)、集成與產(chǎn)業(yè)化開發(fā)開展了長期布局，使得我國在整機(jī)方面的研究成果和產(chǎn)業(yè)水平已達(dá)到世界領(lǐng)先水平。深圳光峰科技股份有限公司在2007年全球率先發(fā)明了先進(jìn)的激光熒光粉顯示技術(shù)(advanced laser phosphor display technology, ALPDT)，該技術(shù)被國際同行視為下一代LD的發(fā)展方向，并在全球范圍內(nèi)率先實(shí)現(xiàn)該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化，確立了我國在LD領(lǐng)域的國際領(lǐng)先地位。海信公司從2007年開始在大屏幕上發(fā)力研發(fā)激光電視，從2K到4K，從單色、雙色到三色，產(chǎn)品線已拓展到80英寸、88英寸、100英寸、120英寸、150英寸5個(gè)規(guī)格段，通過豐富產(chǎn)品線快速放大激光電視的市場規(guī)模。海信激光電視在85英寸以上超大屏電視的國內(nèi)市場份額已超過50%。杭州中科極光科技有限公司自2015年5月成立以來，一直致力于LD產(chǎn)業(yè)化推動(dòng)工作，研發(fā)出了超高清激光家庭影院、高性能激光數(shù)字影院和特種顯示器等新一代LD系列產(chǎn)品[22]。

表3 我國激光顯示產(chǎn)業(yè)分布

上述3種現(xiàn)代顯示技術(shù)是目前顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主流技術(shù)，但是依然存在一些問題，如LCD技術(shù)存在顯示器亮度較低、可視角度較窄、畫面均勻度差等問題；OLED技術(shù)存在壽命較低、能耗高、生產(chǎn)成本較高的問題；LD技術(shù)在亮度、色彩飽和度和可視角度等方面均需進(jìn)一步改善。為解決上述問題，Micro-LED顯示技術(shù)、量子點(diǎn)發(fā)光顯示技術(shù)、反射式顯示和3D顯示技術(shù)等成為新型顯示技術(shù)和研發(fā)熱點(diǎn)。

3 新型顯示技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

3.1 Mini / Micro-LED(μLED)技術(shù)

μLED技術(shù)是基于微米級半導(dǎo)體發(fā)光像元陣列的新型顯示技術(shù)，是顯示技術(shù)與LED技術(shù)復(fù)合集成的綜合性技術(shù)，比現(xiàn)有的OLED技術(shù)亮度更高、發(fā)光效率更好，但功耗更低[23]。

μLED技術(shù)在十余年前引起人們的關(guān)注，世界上多個(gè)研究團(tuán)隊(duì)發(fā)布成果并推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的發(fā)展。法國CEA-LETI研究中心推出了iLED matrix，采用量子點(diǎn)實(shí)現(xiàn)全彩顯示，像素點(diǎn)只有10 μm，側(cè)重于虛擬現(xiàn)實(shí)(virtual reality, VR)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(Augmented reality, AR)顯示應(yīng)用。X-celeprint公司獲得美國John A.Rogers教授獨(dú)家授權(quán)Micro-Transfer-Printing (μTP)技術(shù)，專注于μLED轉(zhuǎn)印技術(shù)及設(shè)備解決方案的研發(fā)和銷售。日本索尼公司在2012年發(fā)布的55英寸“Crystal LED Display”實(shí)現(xiàn)在明亮環(huán)境下約3.5倍的更高對比度、約1.4倍的更寬色域及約10倍的更快視頻響應(yīng)速度。2016年索尼公司在原產(chǎn)品的基礎(chǔ)上推出了“模塊化拼接”的概念，經(jīng)多片模組拼接成大尺寸顯示屏。2018和2019年國際消費(fèi)電子展(CES)上，三星公司也成功推出大尺寸Mini-LED(LED尺寸在60～100 μm左右)的顯示墻樣機(jī)和產(chǎn)品。我國的TCL和海信公司也推出相應(yīng)的顯示墻樣機(jī)。同期，國外一些科研機(jī)構(gòu)和科研團(tuán)隊(duì)已開發(fā)出不同尺寸和陣列的μLED顯示器件[24, 25]。

3.2 電子紙顯示技術(shù)

電子紙顯示是視覺效果接近紙張的被動(dòng)顯示技術(shù)，屬于反射式顯示技術(shù)。目前國際上主流技術(shù)路徑包括電泳電子紙(electrophoretic display, EPD)[26]、電潤濕電子紙(electrowetting display, EWD)[27]、膽甾相液晶電子紙(cholestric display)[28]等。電子紙技術(shù)后端產(chǎn)品種類包括電子書、移動(dòng)終端顯示、輔助顯示屏及智能電子標(biāo)簽等。

當(dāng)前EPD技術(shù)依然占據(jù)反射式顯示屏幕的絕大部分市場，主要被元太科技(E-ink)公司把控乃至壟斷，國內(nèi)奧翼電子也已宣布其EPD技術(shù)量產(chǎn)，加入了競爭。在EWD技術(shù)方面，美國亞馬遜、德國ADT、荷蘭Etulipa以及國內(nèi)深圳市國華光電科技有限公司、臺灣工業(yè)技術(shù)研究院等屬于EWD產(chǎn)業(yè)化第一梯隊(duì)的公司，已經(jīng)基本完成產(chǎn)業(yè)布局。EWD技術(shù)將帶來電子紙技術(shù)視頻化的革命性突破，將帶來電子紙屏幕市場乃至應(yīng)用市場的變革。2017年，總部位于美國加利福尼亞州的CLEARink Display公司也發(fā)布了全彩視頻化顯示電子紙樣機(jī)，能以每秒30幀的速度播放全彩視頻，該公司也在加速產(chǎn)業(yè)化步伐。2018年，Plastic Logic公司在電子紙像素密度提升上取得突破，其發(fā)布的10.8英寸顯示屏上達(dá)到了500 ppi的分辨率。

3.3 量子點(diǎn)顯示技術(shù)

量子點(diǎn)顯示技術(shù)是基于發(fā)光量子(quantum dot,QD)材料可產(chǎn)生紅、綠、藍(lán)光之三原色的技術(shù)[29, 30]。量子點(diǎn)材料和量子點(diǎn)顯示技術(shù)領(lǐng)域目前是美、中、韓三強(qiáng)競爭的格局。在美國，Columbia、MIT、Berkley大學(xué)發(fā)明了金屬有機(jī)前體的制備工藝，衍生出了QD Version和Nanosys這兩家在量子點(diǎn)行業(yè)有影響力的創(chuàng)新企業(yè)[31]。世界上第一款QLED電視是2015年3月TCL公司在第14屆中國家用電器博覽會上發(fā)布的Q55H9700，當(dāng)時(shí)該款產(chǎn)品受到了諸多高端用戶群體的喜愛，隨后三星公司亦推出量子點(diǎn)電視。

量子點(diǎn)顯示產(chǎn)業(yè)鏈從上游到下游依次為上游量子點(diǎn)材料和阻隔膜、中游量子點(diǎn)膜和下游量子點(diǎn)電視。量子點(diǎn)材料和阻隔膜供應(yīng)商負(fù)責(zé)量子點(diǎn)材料和阻隔膜的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，代表性公司有Nanosys和3M；量子點(diǎn)膜公司完成量子點(diǎn)光學(xué)膜的涂布和復(fù)合工藝，代表性公司是3M、激智科技；終端電視廠(代工廠)負(fù)責(zé)量子點(diǎn)電視的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)和銷售，代表性公司是三星、TCL和海信。國內(nèi)中國科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所也已成功實(shí)現(xiàn)噴墨打印制備電致發(fā)光量子點(diǎn)器件，成品粗糙度低于2.2 nm，達(dá)到了旋涂工藝的精度，在低于9 V的電壓驅(qū)動(dòng)下，發(fā)光亮度超過4000 cd/m2。納晶科技股份有限公司在量子點(diǎn)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了量子點(diǎn)放大生產(chǎn)與量子點(diǎn)背光源產(chǎn)業(yè)的全覆蓋，與美國Nanosys和QD Vision一起引領(lǐng)了全球量子點(diǎn)背光源產(chǎn)業(yè)化。河南大學(xué)、TCL研究院、蘇州星爍納米科技有限公司均聚焦于可用于QLED應(yīng)用的梯度合金系列量子點(diǎn)，他們開發(fā)的這一類量子點(diǎn)具有發(fā)光效率高、制造成本低、發(fā)射光譜半峰寬窄、重金屬鎘含量低等特點(diǎn)[32]。

3.4 3D/全息顯示技術(shù)

3D顯示技術(shù)，也被稱為三維顯示或立體顯示，是一種新型顯示技術(shù)，是指利用雙目視差的原理，使人的左右眼接收到不同的畫面并將兩幅畫面重疊后即可實(shí)現(xiàn)觀看時(shí)的立體效果。在3D顯示領(lǐng)域新型技術(shù)層出不窮，例如虛擬現(xiàn)實(shí)(VR)/增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)(AR)[33]、裸眼3D、3D全息投影等技術(shù)[34, 35]。部分企業(yè)已成功運(yùn)用這些技術(shù)生產(chǎn)出AR眼鏡、裸眼3D顯示器[36]、3D智能手機(jī)等熱門產(chǎn)品，迎合了當(dāng)下的市場消費(fèi)熱點(diǎn)。從全球市場的競爭格局來看，歐美主導(dǎo)3D顯示內(nèi)容市場、日韓主導(dǎo)3D顯示終端市場的產(chǎn)業(yè)格局基本形成。歐美憑借先進(jìn)的3D內(nèi)容攝錄系統(tǒng)、專業(yè)的內(nèi)容制作團(tuán)隊(duì)、發(fā)達(dá)的媒體應(yīng)用市場，在內(nèi)容制作方面具有明顯競爭優(yōu)勢。日韓在3D顯示終端方面優(yōu)勢突出，產(chǎn)業(yè)鏈相對完整，尤其在3D立體平板顯示技術(shù)方面擁有全球競爭力。

日本、韓國等開展了基于投影的多視點(diǎn)3D顯示技術(shù)研究，提高了分辨率；美國、荷蘭和我國臺灣等對基于液晶陣列和柱鏡光柵的3D顯示技術(shù)進(jìn)行了研究和開發(fā)，但是容易引起眼睛視覺疲勞[37]。我國的裸眼3D技術(shù)成熟度較高，康得新、深圳天馬微電子和奧拓電子等少數(shù)幾家行業(yè)龍頭企業(yè)引領(lǐng)著裸眼3D顯示技術(shù)的發(fā)展方向。中國科學(xué)院自動(dòng)化研究所、北京理工大學(xué)、北京郵電大學(xué)開發(fā)了體三維顯示技術(shù)，南京航空航天大學(xué)開發(fā)了用于海洋館的3D液晶顯示器。蘇州大學(xué)信息光學(xué)工程研究所從事3D激光全打印機(jī)等方面的產(chǎn)業(yè)化工作，在全息防偽技術(shù)上處于國內(nèi)領(lǐng)先水平[38]。

4 未來顯示技術(shù)展望

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，未來的顯示科技將滲透到我們生活的方方面面，結(jié)合人工智能、5G、AR/VR、物聯(lián)網(wǎng)和移動(dòng)互聯(lián)網(wǎng)等前沿技術(shù)，將出現(xiàn)多種未來顯示技術(shù)，并深入改變?nèi)藗兊纳?。未來，交互式顯示界面將在人們生活中無處不在[39]，例如智慧家庭新品“智能魔鏡”，通過在傳統(tǒng)的鏡子內(nèi)嵌入顯示屏、傳感器與操作系統(tǒng)，除了鏡面顯示還增加了人鏡互動(dòng)的功能，可實(shí)現(xiàn)音樂選播、新聞播放、家電智能控制；它還具備健康檢測功能，可以通過連接體重秤、血壓儀、牙刷、水杯等產(chǎn)品，將實(shí)時(shí)監(jiān)測結(jié)果反饋到鏡面上。2019年7月8日，海信發(fā)布了全球首臺疊屏電視[40]，被認(rèn)為是目前最具性價(jià)比、最成熟的頂級顯示技術(shù)方案。疊屏電視是由上下兩塊液晶面板組成的疊屏顯示方案，一面控色，一面調(diào)光，實(shí)現(xiàn)了對比度、色階及視角的三大突破，疊屏電視更像是以上所有未來顯示技術(shù)沒有成熟之前的最優(yōu)選擇，但它畢竟還是一臺液晶電視。全息投影是一種更為震撼的商用領(lǐng)域的未來顯示技術(shù)，其實(shí)現(xiàn)真實(shí)的三維圖像的記錄和再現(xiàn)，突破了傳統(tǒng)聲、光、電局限，空間成像色彩鮮艷，對比度、清晰度都非常高，空間感、透視感很強(qiáng)。它不僅可以產(chǎn)生立體的空中幻像，還可以使幻像與表演者產(chǎn)生互動(dòng)，一起完成表演，產(chǎn)生令人震憾的演出效果[41]。利用光場技術(shù)，可以讓VR/AR頭戴式顯示設(shè)備模擬出人眼感知光線和聚焦的方式，對人眼注視點(diǎn)所在的區(qū)域進(jìn)行動(dòng)態(tài)聚焦，以呈現(xiàn)出更自然的觀感。光場顯示技術(shù)用于AR/VR的優(yōu)勢在于，它能夠更逼真地表現(xiàn)出真實(shí)環(huán)境中光線的活動(dòng)，以及人眼感知的方式[42]。除此之外，還有神經(jīng)元顯示技術(shù)[43]，可以同時(shí)記錄遍及大腦整個(gè)皮層的神經(jīng)元的活動(dòng)，“照亮”整個(gè)大腦；透明顯示[44]，顯示屏的能見度較高，能夠呈現(xiàn)出鮮艷亮麗的影像效果，讓產(chǎn)品的影像更加亮眼，超強(qiáng)的色彩能為用戶打造極佳的視覺體驗(yàn)。

5 我國現(xiàn)代顯示產(chǎn)業(yè)存在的問題

雖然我國顯示產(chǎn)業(yè)的總體量得到了全球矚目的躍升，在產(chǎn)業(yè)上游的玻璃基板、偏光片、液晶材料、薄膜材料等方面獲得局部突破，但另一方面，我國顯示產(chǎn)業(yè)依然面臨大而不強(qiáng)的局面。由于技術(shù)起步較晚和長期以來跟隨發(fā)展的模式，我國顯示產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新積累、人才儲備和基地平臺不足，產(chǎn)業(yè)鏈布局集中在中下游，關(guān)鍵的上游材料和核心裝備技術(shù)被日本、韓國、美國、歐洲的國外顯示巨頭牢牢把控，產(chǎn)業(yè)安全無法自主可控，在國際貿(mào)易保護(hù)主義抬頭的形勢下，我國顯示產(chǎn)業(yè)的安全時(shí)刻面臨威脅。

技術(shù)起步較晚，創(chuàng)新積累不足。目前我國投入最多、規(guī)模最大的顯示產(chǎn)業(yè)是液晶顯示(TFT-LCD)，但該產(chǎn)業(yè)起步較晚，仍然未跳出“歐美原創(chuàng)、日本產(chǎn)業(yè)化、韓國/中國臺灣及中國內(nèi)地的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移”模式。在關(guān)鍵顯示材料(例如液晶、光刻膠)、關(guān)鍵量產(chǎn)裝備(例如曝光機(jī)、濺射鍍膜)、核心技術(shù)及專利上雖然努力追趕，但國外廠商已經(jīng)形成較強(qiáng)的專利布局和產(chǎn)業(yè)鏈分工，國內(nèi)材料及設(shè)備廠商在整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈中仍然受制于人，產(chǎn)業(yè)鏈中的利潤空間依然被國際巨頭公司把控。在新型顯示領(lǐng)域，我們不能重蹈覆轍，而應(yīng)該進(jìn)行前瞻性布局，主要瞄準(zhǔn)新型顯示關(guān)鍵材料和核心裝備這兩個(gè)關(guān)鍵環(huán)節(jié)，突破關(guān)鍵材料和核心裝備技術(shù)，從而擺脫跟隨發(fā)展模式，掌握發(fā)展主動(dòng)權(quán)，實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展。

新技術(shù)開發(fā)投資分散，各自為政。國外顯示巨頭在顯示領(lǐng)域經(jīng)過多年的領(lǐng)先發(fā)展，具備了堅(jiān)實(shí)的新型顯示技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展基礎(chǔ)，而我國雖在新型顯示領(lǐng)域取得一定成果，但發(fā)展基礎(chǔ)較為薄弱，投資分散，各自依靠自身有限的人力、財(cái)力、資源組織技術(shù)攻堅(jiān)，造成了大量的重復(fù)投資與資源浪費(fèi)，且不能取得理想的成效。

面臨國際競爭與技術(shù)壁壘，形勢嚴(yán)峻。由于顯示產(chǎn)業(yè)的巨大市場規(guī)模，以及其在信息電子產(chǎn)業(yè)舉足輕重的作用，為保障未來產(chǎn)業(yè)競爭中的優(yōu)勢，國際上各大面板廠商都將新一代的顯示技術(shù)列入各自的發(fā)展戰(zhàn)略，積極開展研究布局，各國政府也大力推出政策予以支持。與此同時(shí)，各大面板廠商還根據(jù)自身需要，抱團(tuán)組成利益集團(tuán)，形成技術(shù)壁壘。

關(guān)鍵材料、核心裝備面臨瓶頸期。經(jīng)過10多年的發(fā)展，我國顯示產(chǎn)業(yè)規(guī)模已在全球舉足輕重，但全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展極不均衡，關(guān)鍵材料對外依存度較高，接近85%，面臨瓶頸期風(fēng)險(xiǎn);新型顯示關(guān)鍵發(fā)光材料市場占有率僅約5%，其中具有完全自主知識產(chǎn)權(quán)的幾乎為零。新型顯示材料領(lǐng)域是日韓歐美的天下，各類材料主要供應(yīng)商如表4所示。

表4 現(xiàn)代顯示技術(shù)關(guān)鍵發(fā)光材料主要國外供應(yīng)商

顯示產(chǎn)業(yè)的制造裝備方面更是嚴(yán)重依賴進(jìn)口，我國裝備領(lǐng)域基礎(chǔ)薄弱，如表5所示，無論在LCD還是OLED領(lǐng)域，主要集中在外圍輔助、測試、低精度裝備，在核心高、精、尖的裝備領(lǐng)域還非常欠缺。

人才團(tuán)隊(duì)與基地平臺不足。顯示產(chǎn)業(yè)的競爭依賴于技術(shù)的競爭，技術(shù)的競爭歸根到底是人才的競爭。我國LCD顯示產(chǎn)業(yè)在發(fā)展的中前期，為從國外獲得轉(zhuǎn)移技術(shù)付出了高額的代價(jià)。因此，專業(yè)人才的缺乏和開發(fā)平臺的不足也是制約我國顯示技術(shù)和產(chǎn)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的重要影響因素之一。

表5 我國顯示領(lǐng)域裝備國產(chǎn)情況

6 顯示技術(shù)領(lǐng)域補(bǔ)短板、建優(yōu)勢和破解核心關(guān)鍵技術(shù)問題的對策建議

根據(jù)以上分析可知，我國顯示技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的短板是：人才、團(tuán)隊(duì)不足，平臺基地分散，創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造尚未密切融合。核心關(guān)鍵技術(shù)問題是：核心材料、關(guān)鍵裝備、知識產(chǎn)權(quán)受制于人。為了在顯示產(chǎn)業(yè)補(bǔ)短板、建優(yōu)勢，破解核心關(guān)鍵技術(shù)問題，建議從以下幾個(gè)方面進(jìn)行戰(zhàn)略布局：

重點(diǎn)開發(fā)印刷與柔性O(shè)LED/QLED、μLED顯示、激光顯示技術(shù)，發(fā)展VR/AR顯示等熱點(diǎn)技術(shù)和產(chǎn)品；開發(fā)發(fā)光與顯示材料、基板蓋板玻璃、柔性基板材料，研發(fā)蒸鍍?yōu)R射和化學(xué)成膜設(shè)備、噴墨打印與封裝等關(guān)鍵裝備，提高材料和裝備的國產(chǎn)化率；支持光場顯示、人工智能顯示、神經(jīng)元顯示等新概念顯示技術(shù)，研究核心材料和原型器件，獲取基礎(chǔ)專利。

建立材料和裝備技術(shù)驗(yàn)證認(rèn)證、基礎(chǔ)設(shè)施/儀器設(shè)備/知識產(chǎn)權(quán)的開放共享的運(yùn)行管理機(jī)制，以及技術(shù)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)的利益共同體、產(chǎn)品產(chǎn)業(yè)和品牌創(chuàng)造的命運(yùn)共同體；重點(diǎn)建設(shè)在印刷與柔性顯示[45, 46]、激光顯示、μLED顯示等優(yōu)勢顯示技術(shù)方面的新型顯示研發(fā)平臺，搶占新型顯示技術(shù)制高點(diǎn)。

調(diào)整專業(yè)和學(xué)科布局，改革教學(xué)教育課程體系和培養(yǎng)方案，擴(kuò)大本/碩/博培養(yǎng)數(shù)量和博士后隊(duì)伍；通過改革創(chuàng)新人才考核評價(jià)和獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制體制，建立健全科技創(chuàng)新人才、工程技術(shù)人才、經(jīng)營管理人才和科技金融人才的高層次人才生態(tài)鏈，打造新型顯示產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)創(chuàng)造人才團(tuán)隊(duì)。

順應(yīng)OLED顯示和柔性顯示產(chǎn)業(yè)崛起的趨勢，出臺金融與稅費(fèi)政策，支持面板企業(yè)將LCD產(chǎn)線改造成OLED產(chǎn)線，將剛性O(shè)LED產(chǎn)線改造升級為剛?cè)崛诤匣蛉嵝設(shè)LED產(chǎn)線。