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风景这边独好
——访中国科学院欧阳钟灿院士
作者:黄晓艳 摄影/吕学谦 发表时间:2014年09月25日

  平板显示产业是带动电子信息产业崛起的核心基础产业。近年来,我国投资建设了多条高世代液晶面板生产线和AMOLED等新型显示器件生产线,逐步成为全球领先的显示面板生产基地。液晶显示面板的产能从2005年不到全球份额的1%,发展到现在的21%。

  随着全球市场应用的新拓展,国内产能持续扩大,高性能显示产品仍将供不应求。正是在这样的大背景下,我们走进了中国科学院理论物理研究所欧阳钟灿院士的办公室,聆听了他对全球显示产业的发展趋势、应用领域、未来前景的分析。他坦言,作为战略新兴产业的平板显示产业,只有不断在新的市场生态中开拓出新的应用技术才有未来。未来5年,半导体显示产业将处在“攻坚期”,迫切需要国家给予更多的政策支持。

  本刊记者:显示技术的每一次进步,带给我们的不只是视觉革命,更大意义的是商业革命和生活的改变。请问欧阳院士,您如何看待我国显示技术、显示产业的发展现状和未来的发展前景。

  欧阳钟灿:我国在早期显像管(CRT)时代,主要依靠进口欧美、日本早的先进技术。上世纪90年代,信息产业部作出很大的结构调整,诞生了TCL、康佳、长虹、海信、创维、海尔等彩电品牌,中国一跃成为全世界彩电第一生产大国与出口大国。当世界电视产业从传统CRT向液晶(LCD)、等离子(PDP)等平板显示器转换时,我国彩电产业生产安全受到严重挑战。

  从2003年开始,京东方通过收购韩国现代3.5代线液晶业务,迅速启动本土薄膜晶体管液晶显示(TFT-LCD)计划,在北京自主建设了第五代TFT-LED生产线,2005年5月量产。上海广电集团和日本NEC合资,也在上海建设了我国第一条五代TFT-LED生产线。2006年,昆山龙腾和台商合作,在江苏昆山建成国内第三条五代TFT-LED生产线。由于5代线产品只能用作中小尺寸(笔记本电脑)显示屏。因此这三家企业的液晶显示屏总产量只占全球市场5%的份额,其余95%份额被韩国(47%)、我国台湾地区(37%)、日本(11%)所瓜分。

  2008年的全球金融危机,摧垮了液晶面板的市场盈利周期,全世界平板显示产业变成“惨业”。上广电因资不抵债被重组出售给中航天马,京东方和龙腾光电也严重亏损;虽然液晶周期的过山车效应还在继续,但在金融危机的背景下,世界上只有中国市场对液晶面板的需求仍在持续增长,这就给后进场的中国企业提供了很好的进入机会。

  继北京5代线建成后,具有里程碑意义的我国自主建设的首条可以用于彩电的高世代液晶面板生产线京东方合肥6代线开工,主要切割18~37英寸电视和电脑显示屏,自量产后,仅两个多月综合良品率已经达到95%以上,并于2011年5月实现满产,宣告我国本土企业已完整掌握了液晶显示的核心技术。2011年,党与国家领导人习近平同志在安徽调研时视察了京东方合肥6代线。习近平同志充分肯定京东方在开展研发工作、提高自主创新能力方面所作的努力和取得的成果,并强调战略性新兴产业代表着科技创新和产业升级的方向,决定着未来经济发展的制高点,一定要大力培育和发展。

  在合肥6代线成功建成的基础上,北京京东方8.5代液晶面板生产线动工,填补了国内32英寸以上大尺寸液晶屏的制造空白,击溃了外国厂商的技术封锁联盟,实现了液晶显示生产关键技术的重大突破。随后,华星光电也在深圳建设我国第二条8.5代线,合肥&京东方8.5代,重庆&京东方8.5代,深圳华星第二条8.5代也相续动工,增强了我国平板显示产业的国际竞争力,缓解了国内彩电企业液晶面板完全受制于人的局面,企业的议价能力、竞争力得到了提升,国内消费者也能以实惠的价格购买平板彩电。

  面对需求量巨大的中国显示面板市场,全球平板显示产业布局向中国聚集,日本夏普、韩国三星、LG,中国台湾奇美、友达等厂商,纷纷放弃封锁策略,加速在中国投资,建设了南京熊猫&夏普6代、8.5代、广州&LG8.5代、苏州&三星8.5代、昆山&友达(龙飞)6代、昆山之奇美(显示材料)等高世代液晶面板与材料生产线,贴近中国终端产品厂家,在国内市场与本土企业展开竞争。

  可以说,我国液晶显示产业十年发展,一路辛苦。自己不能生产时,国外进口屏价格昂贵。等我们有能力生产时,海外企业采用价格战、人才战、专利诉讼等手段打压中国企业发展。竞争结果带来新一轮平板显示产业的洗牌。2010年,除三星因产业链比较全好过点外,其它显示企业都是亏损的,索尼、日立、松下都垮了。

  2007年,乔布斯掀起苹果iPhone和iPad的移动通信革命,五年后智能手机在全世界普及,手机显示屏的需求使平板显示产业从巨亏走到盈利,从“惨业”变成“灿业”,我国的平板显示产业发展也从质疑不断走到赢得尊严,支持了中国智能手机制造、应用位居全球第一的发展。2014年第一季度全球智能手机出货量为2.794亿部,中国占比高达35%,远远超过美国市场的12%,排名前十的厂商中国就有五家,分别是华为、联想、小米、宇龙通信(酷派)、中兴通讯。

  2014年中国平板显示器的市占率可望提升至18.6%,是世界唯一保持不断成长的地区。预计到2015年,我们的TFT-LCD产能将超过日本和中国台湾地区,占据世界第二位,其中最适合生产TV屏的8.5代生产线的产能将位居世界第一。可以说,我国的平板显示技术产业发展,风景这边独好。

  本刊记者:近年来,国家相继出台了若干支持平板产业发展的政策措施,您为此也提交过具有代表性的政协提案。能否与我们分享一下,提案的动因、出发点和目标是什么?

  欧阳钟灿:我是清华物理系国内液晶显示领域的第一批研究生,多年来,我一直在关注世界与中国液晶显示的产业化进程。液晶显示的概念是美国人黑尔迈乐提出;发明真正可用与彩电显示的扭转90度场效应向列液晶显示模式的是德国科学家海尔费里希与瑞士科学家马丁•沙特,他们是液晶显示技术原理的奠基者,海尔费里希还是我1987年在德国做博士后时的合作导师;把液晶显示(LCD)的无源简单多路驱动向有源矩阵薄膜晶体管(TFT)驱动演化的是西屋电气公司彼得•布罗迪;因此,被誉为“工程诺贝尔奖”——美国工程科学院最高奖德雷珀奖2012年2月授予液晶显示上述四个发明人。当然,液晶显示从原理走向产业化是由日本企业完成的。

  液晶显示产业作为国家战略性新兴产业的地位得到广泛的共识。我国平板显示产业保持着良好的发展势头,形成了京津塘、长三角、珠三角以及成渝鄂等四大产业聚集区,成为全球显示器件的重要生产基地。以京东方、深圳华星、南京熊猫、深圳天马为代表的国内企业,能在国外企业已充分竞争的平板显示产业,做到后来居上。

  现在,国内平板显示处在产业发展的机遇期。但液晶生产线投资巨大,一条八代线就要40多亿美元,液晶屏价格变动莫测,一般企业很难承受这种风险,再加上自主屏的上游——玻璃、各种偏光彩膜多数依赖进口。为此,需要国家及时给予能带动产业链中上游的专项支持,重点支持像京东方、华星和上海天马等有技术实力和发展前景的企业,加强科研开发,提高产品的国产化率,推动平板显示产业链的自主化进程。因此,2013年,我递交了“将新型显示技术研究列为国家科技重大专项”的提案。2014年,又提交了关于巩固我国TFT-LCD平板显示产业发展的提案。提案建议继续延续“膜晶显”和进口设备增值税缓增等财税政策,及时调整AMOLED免税清单,为国内液晶面板产业营造健康成长环境,以提升我国平板显示产业链的整体竞争力。据我所知,这两项提案得到有关部门的重视。

  本刊记者:中国已成为全球显示终端最大的消费市场和生产基地,也是全球领先的面板生产基地。在新的竞争环境下,您认为我国液晶显示和平板产业会面临哪些巨大的挑战和良好的发展机遇。

  欧阳钟灿:信息社会的不断发展,给产业提供了新的机会。2013年,中国的手机产量达到11.8亿部,计算机产量3.5亿台,彩电产量1.3亿台,集成电路产量823.1亿块,是全球第一的电子信息产业制造大国。中国也是全球第一的信息消费国。我国网民超过5.38亿,微博账户2.74亿,移动电话普及率达到82.6部/百人,3G网络用户突破1亿;互联网普及率42.1%,手机上网用户占网民总数的74.5%;城镇居民的彩电、计算机拥有率超过136台/百户和80台/百户。中国智能手机制造、使用位居全球第一。中国大陆市场因庞大需求和增长潜力成为全球平板显示企业的竞争焦点。

  我国的液晶显示产业虽然已经达到赢利拐点,但产业发展面临一个非常严峻的考验——可持续发展与质量提升的问题。最大的挑战是我国在高分辨率屏的生产上并不占优,由日本政府主导出资合并索尼、东芝、日立中小型面板业务,于2012年4月成立的日本显示器公司(JDI)在蛰伏三年后,于全球最大显示器国际学会“SID2014”展会上,展出了以移动终端及车载设备为主要应用对象的众多超高精细低温多晶硅(LTPS)液晶面板,显示器的超高精细化达到700ppi最高纪录,从性能看,JDI展示的面板无论哪一款都可谓走在业界前沿,如用于平板电脑的4K×2K高精细液晶模块,市场份额公认占48%的医疗用途的显示器,以及向全世界(包括中国)高端手机供货第一的咄咄逼人气势。中国近年虽然布局了多条LTPS的生产线,如鄂尔多斯京东方、厦门天马、昆山国显(建设中)、及武汉华星(将要开工),但还处在良品率困难爬坡阶段,因此我国政府应该对LTPS-LCD的发展进一步整合支持。中国面板企业需要用更长远的眼光看待产业发展,需要进一步加强对新型显示技术领域研发的力度,更要从基础层面来加强对液晶显示、新型显示技术的研究,做好未来的技术储备,及早考虑从液晶显示制造大国向制造强国发展的战略与布局。

  本刊记者:自OLED问世以来,有OLED将取代TFT-LCD的言论不绝于耳。引起大家关注的OLED新技术是否会影响液晶的持续发展?

  欧阳钟灿:OLED被称为有机发光二极管,因具有全色域、轻、薄,柔性、卷曲、可折叠、可自发光、无需背光灯与偏振片等特性,受到市场关注。但与已经非常成熟、占有市场较高份额、拥有一定产业基础的TFT-LCD技术和产业相比,OLED仍处于产业化初期,存在众多需要解决的问题,如大尺寸面板制造技术尚不成熟,良品率不高,发光材料需要进口,成本比液晶贵,整体产业规模并不大等。因而,很多技术层面的优势并没有体现到产品应用及市场占有上。

  我国有关领导到三星、LG参观后,曾经问到液晶显示是否会被OLED所取代这个问题。我们几个专家一致认为:在这几年时间内,OLED是不会取代TFT-LCD的。

  从技术演变及其关联性来看,OLED和TFT-LCD具有极大的产业共通性和承接性,两者在材料、工艺和装备等方面的技术相关性和资源共享性高达70%,并不是一种技术替代关系。虽说OLED代表新型平板显示技术的发展方向已逐渐清晰,但在大尺寸领域OLED无法替代液晶。同时,随着技术的不断进步与发展,TFT-LCD本身也在进步,高性能液晶显示产品仍然供不应求,市场发展空间还很大,特别值得注意的是,在今年SID2014展示中,三大量子点制造商(Nanoco、Nanosys和QDVision)以蓝色LED为光源,将采用量子点的光学材料放入背照灯与液晶面板之间,从而可以通过拥有尖锐峰值的红绿蓝光获得鲜艳的色彩,色域达到或超过OLED的水平。美国QDVision公司的技术已被索尼采用于LCD电视,色域NTSC比由原来的70%提高至100%。美国3M公司和Nanosys公司的技术已被亚马逊(Amazon.com)采用,美国陶氏化学公司(Dow Chemical Company)和英国Nanoco Technologies公司合作,试制出了使用无镉(Cd)量子点的液晶显示器。世界最大的液晶材料厂商德国默克集团(Merck KGaA)已开发棒状的量子点,由于量子棒的纳米晶体为棒状,具有指向性,所以会产生偏光,因此可直接用于液晶显示。传统的液晶显示器都要使用偏光板来形成偏光,这样会使背照灯的光损失一半。在相同的显示性能下,量子棒能够获得采用普通量子点时3倍的亮度。这一性能有助于降低耗电量,移动产品的待机时间能明显延长,另外,还有望以更低的成本制造液晶显示器(因为有可能省去光源侧的偏光片)。

  去年夏天,我在剑桥大学参加牛顿数学研究所《液晶数学》Program,看到5月29日英国BBC记者对马丁•沙特获得欧洲专利最高成就奖采访报道,记者也问到液晶显示是否会被OLED所取代这个问题,有几十项OLED专利的马丁•沙特的回答是不会,他认为OLED三种发光材料寿命不同是OLED不可逾越的致命伤。因此,OLED可用于开机较短经常更换的手机,但不适用长时间开机的PC、平板电脑与彩电。

  本刊记者:与全球面板企业相比,国内面板企业如何布局,才能抢抓OLED产业发展机遇,提升未来在世界市场的份额。

  欧阳钟灿:随着信息技术的迅速发展,平板显示产业出现了液晶显示(TFT-LCD)、等离子显示(PDP)、有机发光显示(OLED)等新型平板显示技术和产品互相补充、互相竞争、共同发展的局面。在剧烈竞争中上演了不少“道高一尺,魔高一丈”的惨烈场面。PDP甫一出现,由于其尺寸大、颜色鲜的闪亮登场气势,业界就传出PDP在彩电代替LCD喧嚣,误导了未能赶上LCD的个别大彩电企业押宝PDP。但在LCD从5代到6代、8代、10代的快速技术发展,PDP很快就退出历史舞台。

  但对OLED与LCD的竞争来看,还不能简单归结谁将代替谁的结论,OLED在柔性、可穿戴、透明显示与极端温度(如航天与车载)显示有明显的优势。在OLED产业布局上,韩国三星、LG Display都投入巨资开发OLED技术。三星拥有一条5.5代AMOLED手机面板生产线,几近独占了在中小尺寸OLED市场的绝对领先位置。LG Display增设了全球最大的的8.5代OLED电视面板生产线。三星、LG在推出OLED电视产品的同时,已经瞄准柔性显示技术,开始量产OLED柔性显示屏。LG预告在车载显示,柔性显示OLED将取代玻璃LCD显示。日本企业通过产业整合,加快了对OLED技术的研发和产业化。今年5月,日本显示JDI在LTPS-LCD取得成功后,又回头加入投资松下、索尼的OLED,三家组成名为JOLED的新公司,专门生产平板电脑中小尺寸OLED显示屏。

  因为OLED还处于产业化的初期阶段,中国企业一方面要持续关注技术发展动向,进行AMOLED的前瞻性技术布局;另一方面要关注技术和产业发展的延续性和继承性,要积极利用现有基础,联合产业链上下游资源,进行新的产业布局,强调政府在统一布局的主导作用。日本显示在成立JDI开发LTPS-LCD时,从日本政府主导的创新网络公司(INCJ,Innovation Network Corporation of Japan)获得70%的创投基金,其他三家(索尼、东芝、日立)各出10%。现在的JOLED同样获得INCJ70%的创投投入,而JDI投入20%,其他两家,松下、索尼各出5%,显示了日本政府对新一轮OLED竞争志在必得的强势。因此,我国政府对国内OLED的支持也不能掉以轻心。

  为了有效提升OLED的市场占有率,京东方、华星光电、维信诺、彩虹、天马等企业均已建立OLED实验线或中试线,经过多年的技术研发和产业化积累,2008年,维信诺自主设计的国内首条OLED大规模生产线建成投产,2010年推出基于金属基板的柔性PM-OLED显示屏,2011发布了彩色柔性PM-OLED显示屏,2013年推出大陆首款3.5英寸单色柔性AMOLED显示屏。京东方在合肥建立了氧化物TFT-LCD生产线,为解决AMOLED大尺寸化进行技术布局,在鄂尔多斯投资兴建的中国大陆首条、全球第二条5.5代AMOLED生产线现在已经投产,推出了55英寸AMOLED显示屏。华星光电在8.5代线二期项目中引入OLED技术,计划拿30%的产能用于大尺寸OLED电视面板的生产。另外,2012在上海创立的和辉光电(Ever Display Optronics)建成的4.5代LTPS-AMOLED宣称在今年第四季度将量产,并生产4.5英寸,5.5英寸和6英寸高端手机屏,分辨率将达到720ppi。

  进入2014年,在智能手机技术发展上独领风骚的苹果手机,据说将采用量子点显示技术。目前,各类新型显示技术的发展都处于探索期,还有许多的新技术没有研制出来,哪种显示技术将会引领平板显示终端产品彻底更新换代还有待观望,这就给了我们国家和企业新的机会。国内企业特别是大陆面板厂商要通过在高端显示技术领域抢占先机,所以,我说“东隅已逝,桑榆未晚”。

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