我国平板显示技术发展趋势分析

平板显示产业是电子信息领域的核心支柱产业之一，是年产值超过千亿美元的战略性新兴产业，融合了光电子、微电子、化学、制造装备、半导体工程和材料等多个学科，具有产业链长、多领域交叉的特点，对上下游产业的拉动作用明显。我国与显示技术相关的产品产值约占信息产业总产值的30%，彩电制造能力已占全球彩电产业总加工能力的47%，我国已成为新型显示相关产品的制造大国，已具备跨越式发展的技术和产业基础。

　　平板显示技术指以TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示）为代表的显示技术，还包含 PDP（等离子体显示）、OLED（有机发光显示）、FED（场发射显示）以及E-PAPER（电子纸显示）及其他新型显示技术。平板显示技术总体趋势将朝着高画质高临场感、互动式多功能一体化、节能降耗和健康环保的发展。

　　我国平板显示技术发展现状

　　近年来，相关企业、大学、科研机构都在为我国平板显示产业发展做着积极有效的努力，在国家科技计划支持下已经取得了一些令人瞩目的成就。

　　1、TFT-LCD技术方向

　　科技部在十一五期间非常重视TFT-LCD技术和产业发展，围绕上游原材料、设备、屏、模组及整机等全产业链进行了开发，到目前为止已比较完整地自主掌握了TFT-LCD生产工艺技术及产品设计技术，通过自主创新和交叉授权等方式，骨干企业掌握了如AFFS等核心专利技术和GOA、ODF、4Mask、120Hz驱动、动态背光等新技术，具备了一定的专利和技术风险防范能力，从产品开发上看已经覆盖了从手机、笔记本电脑、电脑显示器和电视以及特种应用等所有领域。

　　2、PDP技术方向

　　在等离子体显示屏制造方面，我国主要采用国际上主流的表面放电障壁式等离子体显示技术，在收购韩国Orion公司的等离子体显示技术和结合国内有关企业近十年的等离子体显示技术研究的基础上，以量产为目标，通过本地化大规模生产降低成本，不断提高显示性能，目前已经基本全面掌握量产技术和模组产品的开发技术，量产良率水平已超过90%，42英寸、50英寸高清晰度系列模组成功实现规模量产，全高清模组完成试制即将量产。目前国内等离子体显示产业上游的材料、器件研究取得了一定进展，大部分已经进入试制验证阶段，尚未实现大规模的产业化应用。

　　3、OLED技术方向

　　我国在OLED机理研究、材料开发、器件结构设计等方面，已经积累了丰富的经验，做了大量的研究工作，尤其在材料和工艺技术开发方面取得了较大进展和有价值的研究成果。我国在蓝光配合物材料、有源有机发光显示驱动技术、小分子发光材料、界面材料等方面开展了卓有成效和研究工作，开发了具有自主知识产权的一系列红色荧光材料，寿命超过15000小时（初始亮度1000cd/m2），具有产业化应用前景。我国开发的单层结构器件突破了传统的双层和多层结构，简化了材料、设备和工艺制备过程，大大降低生产成本。在阴极结构上，突破了柯达公司核心专利之一的LiF/Al阴极结构技术壁垒，开发了碱及碱土金属的氮化物和胺化物材料的新型阴极结构。国内的高分子发光材料主要依靠自己研制，虽然国内材料总体性能还低于国外产品，但是发展很快，发光材料的效率得到大幅度提高，但稳定性还需要大幅度改善。我国在有源有机发光显示用硅基、金属氧化物基的TFT基板技术研发和驱动IC开发方面也取得较大的进展。

　　4、FED技术方向

　　我国自1985年开始研究场发射冷阴极，经过二十多年的不懈努力，在新型场发射材料、场发射理论、场发射显示器件的设计与制备方面开展研究工作，具有较好的基础和研究特色，特别是在低逸出功印刷型LWF场发射显示、新型纳米线冷阴极场发射显示和类金刚石场发射显示研究方面取得了较大的进展。在低逸出功印刷型和微纳材料两条技术路线上，已研制出彩色场发射显示器和背光源原理性样机。我国在场发射显示阴极材料、阴栅结构、器件制备等方面获取重要知识产权，为十二五开展场发射显示研究打下良好的基础。

　　5、电子纸技术方向

　　我国大陆在上世纪90年代就出现采用液晶显示面板的电子书商品，由于液晶显示面板类纸显示特征较差而不被人们所接受。随着新型液晶材料的发展，将有可能推动新一代的液晶电子纸的产生。

　　电泳显示由于其类纸显示性能较好得到人们较好的认同，成为目前电子纸显示商品化产品的主流技术。我国大陆的电泳显示面板技术研究起步晚，但进步快，国内薄膜晶体管液晶显示生产企业也积极投入TFT有源电泳显示电子纸面板技术研发。中国大陆采用电泳显示电子纸显示面板的电子书商品出现是在2006年，市场规模扩展迅速。此外，随着新型液晶材料的发展，将有可能推动新一代的液晶电子纸的产生。

　　平板显示技术的未来发展趋势

　　1、TFT-LCD技术方向

　　全球TFT-LCD的发展正由成长期向成熟期转变，稳步扩大产能规模，继续抢占TFT-LCD显示的主流市场（如笔记本电脑显示器面板、台式电脑显示器面板和液晶电视面板）的同时，积极向应用市场靠近,注重向个性化和专用化产品拓展。TFT-LCD实现产业化已近二十年，工艺技术和设计技术构成相对成熟，但在降低成本和提升产品性能方面仍存在科技创新空间。

　　（1）产品性能提升技术：为了获得高画质（色彩更丰富、亮度更高、对比度更大）、高临场感（尺寸更大；画面更清晰；视角更宽；响应速度更快）以及更节能（更薄、更轻、更省电）产品，目前已将LED背光技术、120Hz驱动技术等新技术导入到大规模量产线上，大尺寸超高分辨技术、240Hz驱动、场序显示等技术也在研发过程中。

　　（2）低成本技术：通过简化工艺、提高良品率等方式，可以降低生产成本。Mask 减少技术、GOA技术等工艺技术的改进，可以简化工艺、达到降低成本的目的，另外，光取向技术也正在逐步进入量产化研究的阶段。

　　（3）TFT阵列技术：TFT是TFT-LCD屏的核心技术，目前均匀性和迁移率还有待提高。轻薄型TFT-LCD产品通过功能集成增加产品附加值来拓展应用，为实现更高的集成度，高迁移率的TFT技术是业内研究的重点，氧化物TFT、有机TFT等新型结构也在研究中。

　　2、PDP技术方向

　　与TFT-LCD技术相比，PDP技术主要问题在高分辨率和高发光效率，特别是在高分辨率上难以和TFT-LCD技术竞争，加上其它因素，目前PDP在50英寸以上领域才有优势。

　　PDP正在向高亮度、高分辨率（全高清/高清）、高画质、长寿命、低功耗方面发展。高发光效率是目前PDP亟待解决的问题，发光效率的提高可使模组成本和能耗显着下降，据测算，发光效率从2.5(lm/W)提高到5(lm/W)时，模组成本可降低约20%，能耗降低50%；发光效率提升到10 (lm/W)时，模组成本可降低约50%，能耗降低75% 。目前PDP产品的发光效率在1.5-2 lm/W，发光效率的提升还有大空间。四川长虹公司在引进消化吸收基础上自主研发，通过使用低介电常数透明介质技术、高Xe放电气体技术、新型MgO技术以及高光效荧光粉技术，光效可达到2.2(lm/W)，该技术将在长虹下一代PDP产品中体现。届时50HD的PDP功耗将降低到200W左右，产品的驱动电压、电流将进一步下降，驱动电路和电源的器件规格可以使用成本更低的器件，产品的可靠性和EMI性能都将得到进一步提升。

　　通过对气体、开口率、电极结构、障壁结构、驱动线路等进行研究和开发，达到低功耗、高效率显示的目的；通过对新型电极浆料、介质浆料、障壁浆料、荧光粉浆料、高速驱动技术及FHD的单扫技术等的开发，可提高PDP亮度和分辨率；通过器件、结构件一体化设计、新型工艺设备开发，达到简化工艺的目的。通过制造过程良品率的提升，提高PDP产品成本竞争力。

　　3、OLED技术方向

　　由于OLED具有自发光和薄膜结构的优点，除了AMOLED和PMOLED器件应用技术的开发之外，柔性显示以及OLED白光照明将是OLED重要的拓展领域。

　　困扰OLED柔性显示的主要问题是器件的寿命很短、制作过程中基板的形变无法控制，因此解决基板的气密性和封装技术及显示器的制备工艺是OLED柔软显示器的主要课题。

　　OLED具有可做面光源、节能、低热量、重量轻、薄型化和可实现柔性照明的优点，被认为是下一代的照明技术。目前市场上推出的OLED照明产品的发光效率约为20 lm/W，寿命为6000小时，但成品率和照明亮度还不理想。需要解决发光效率、寿命及低成本技术的问题。

　　在OLED材料方面，OLED发光材料的发展非常迅速，红、绿、蓝三色材料的发光效率和发光寿命均基本满足实用化需求。但色纯度、发光效率、寿命的进一步提高依然是今后一段时间内的主要工作，特别是色纯度好、发光效率高的深蓝色材料仍然是OLED的主要瓶颈之一。此外，适用于AMOLED的有机材料开发仍然有广阔的研究空间。

　　在OLED器件设计和制备方面，PMOLED技术及其制造工艺已经成熟，并进入了产业化阶段。中小尺寸的AMOLED显示技术也已取得重要突破，进入产业化初夜。大尺寸AMOLED显示技术是当前技术研究的重点方向之一，其核心技术仍是TFT基板的制备技术。

　　总之，OLED技术已经初步满足实用化的要求，并在材料、彩色化、大尺寸、柔性显示、照明方面都还有很大的发展空间。从长远来看OLED未来将沿着中小尺寸－大尺寸－超大尺寸、无源－有源、硬屏－软屏的方向发展。

　　4、FED技术方向

　　除在显示领域的应用外，FED的发展有望拓展至背光源与照明领域，采用二极式碳纳米管FED技术，配合驱动电路，可实现高亮度、低功耗、区域调光。在显示方面，未来的工作朝改进型Spindt技术、微纳冷阴极技术或基于低逸出功材料的印刷技术方向发展，预期2012前完成背光源或照明产品的中试甚至规模量产，2015年开始进行显示产品的中试与量产。

　　5、电子纸技术方向

　　浏览电子出版物已经成为一种时尚的阅读方式而逐渐被人们接受，人们希望研制一种低能耗、高反射、宽视角、超薄轻便的便携式显示器。电子纸显示技术（E-Paper技术）的出现使这一希望变为现实，并使平板显示技术开拓了媒介产品领域的应用空间。

　　电子纸按种类可分为电泳显示、胆固醇液晶显示技术、双稳态向列项液晶显示和电润湿显示技术等几种。

　　目前电子纸的主流产品是电泳显示电子纸，主要供应商是台湾元太科技（E-Ink国际控股公司）的子公司E-Ink，由于其市场份额占95%以上，处于垄断地位，掌握了市场定价权。这几年应用电子纸的显示屏价格也有所下降，但幅度不大，而且降价的动力主要是出于做大市场以及与iPad的竞争，而不是同行之间的竞争。

　　由于纳米电子墨水显示技术还处于彩色显示的商业化初期，目前的主要任务是尽快完善彩色显示技术，开发市场。其技术发展趋势可总结为如下几个方面：

　　（1）静态显示向动态显示发展。目前开发的电子纸张大多只能显示单色静态图像，开发能够实现彩色显示以及动态图像的产品是电子纸发展的必然趋势。现有产品的响应时间大约为150～200ms，与LCD显示器的5ms相比慢很多。要想提高电子纸的动态显示效果，提高其响应时间是当务之急。

　　（2）双色显示向彩色显示发展。通过层叠彩色滤色器来实现彩色显示，是电子纸实现彩色化的途径之一。

　　（3）硬质显示向柔性显示发展。大力开发适合低温工艺的a-Si TFT技术，氧化物半导体TFT和有机TFT是低温工艺TFT的方向，可作为柔性基板电子纸的突破口。

　　（4）成本偏高向低生产成本发展。低成本制作方面主要是开发和采用卷对卷的工艺技术，这种工艺和传统的平板显示工艺完全不同，工艺简单，效率高，设备也便宜，可以大大降低生产成本，是电子纸生产的最终目标。

　　我国平板显示产业展望

　　2008年国际金融危机后，由于市场需求萎缩，产能利用率下降，面板生产厂商遭遇严重亏损，新增投资预算收缩和延缓，DisplaySearch预计2011年行业收入增速仅为4%，全球平板显示产业面临重新洗牌。这种情况为受到金融危机影响较小的中国企业获取技术转让、扩大产能、借力进军高端市场等都提供了可能。中国大陆已经成为全球平板显示最大消费市场，随着技术进一步升级，LED背光电视、3D电视、智能手机、平板电脑等电子类产品的消费将推动产业发展。再加上农村消费能力的提升，以及模拟电视向数字电视的过渡都会给市场带来促进作用，未来几年的市场规模仍令人兴奋，近两年全球产业投资基本集中在中国大陆。虽然原材料、基础零部件本土化配套不足，但中国大陆在整机后端配套方面，产业链完整，中国的平板显示生产制造企业有易于融入市场的先天优势。

　　面对机遇，我国平板显示产业也面临更多挑战。技术方面，高分辨率、低功耗、低成本等新技术开发上上还存在差距；专利方面，由于核心专利壁垒的保护，中国大陆产业的发展受到了很大的制约；环保方面，电子信息类产品正向节能、绿色制造的方向发展，技术要求和门槛更高，所需技术研发和投资更大；人才储备、产业链配套等环节仍是软肋，而物流及劳动力成本的上升也给行业带来了新的不利因素。

　　面对着机遇和挑战，如何坚持科学发展观，针对中国国情制定产业政策，做好十二五的战略规划和产业集群布局，建立和完善多元化的资本市场和融资渠道，充分发挥政府的引导作用，调动企业的积极性，又要优化产业结构，适当集中资源，避免重复建设，合理安排不同显示技术的产业布局，完备生产要素，提高龙头企业国际竞争能力，充分利用优惠政策，做好现有的技术升级及新型显示技术的研发，突破产业链上游装备和材料瓶颈，抓住市场差异化、个性化和专用化需求，中国平板显示产业一定会大有可为。