中国科学院院士欧阳钟灿：我国新型显示产业存在问题及有关进展

来源:半导体产业纵横发布时间:2023-09-071555浏览

本文由半导体产业纵横（ID：ICVIEWS）根据第24届中国国际光电博览会（CIOE）开幕式暨2023全球光电大会主题报告欧阳钟灿的演讲整理

我国新型显示产业总投资已超过1.5万亿，已成为全球最大的面板生产基地，产业规模世界第一。

9月6日，中国科学院院士欧阳钟灿在第24届中国国际光电博览会（CIOE）开幕式暨2023全球光电大会主题报告上，纵观显示行业的发展历史，总结出三条技术规律，指出了我国新型显示产业存在问题并分享目前的有关进展。

作为信息交互的重要端口，新型显示产业已发展成为战略性高新科技的基础和最具活力的电子信息产业，整体产业规模超过千亿美元。新型显示技术含量高，其技术研发过程需要多学科、多领域的高度复合集成，工艺技术复杂、生产难度大。

随着5G、大数据、人工智能等新一轮科技革命和产业变革的蓬勃兴起，使得显示应用不断升级，带动“场景延伸+技术更新”双驱动，不同的应用场景对应不同的显示技术。欧阳钟灿表示，目前主要的技术路线有LCD显示、蒸镀OLED显示、印刷OLED/QLED显示、Micro-LED显示、激光显示、反射式显示六大类。

LCD

LCD显示技术是目前新型显示技术中，技术成熟度最高的一种，应用也最为广泛。目前市场大都使用TFT-LCD显示技术，其结构主要为在两片玻璃基板中间夹着一层液晶，上层玻璃基板是彩色滤光片、下层玻璃则分布着薄膜晶体管及其周围的相关电路，当在像素晶体管两端施加一定电压时，结合数据电极电压的控制，就可以实现控制像素区域的电场大小，使得液晶分子原本的排列状态发生了扭转，进而改变光线的通过量，并以不同比例照射在彩色滤光片上，进而产生不同颜色。

近年来，人们对显示产品的品质要求进一步提高，加之随着市场发展，也催生了很多种新的应用场景，为应对这些新的需求，TFT-LCD仍然有许多新的技术实现量产或正在开发，如Mini-LED背光技术、曲面LCD显示技术、UB Cell显示屏技术异形、轻薄化、窄边框等外观技术、透明LCD显示技术等。TFT-LCD显示在未来很长一段时间仍将是显示产业的主流技术。

最新TFT-LCD显示展品

蒸镀OLED显示

蒸镀OLED显示主要分为WOLED和FMM OLED两种技术:在大尺寸方面，蒸镀OLED主要采用WOLED蒸镀技术，即用白光OLED作为发光无件，利用开口型掩膜版，将各层功能性材料采用蒸镀工艺进行整面型成膜。在中小尺寸方面，其技术采用RGB三原色像素独立发光技术，即像素级全蒸镀工艺，利用精细金属掩膜版( FMM)将各层功能性材料采用蒸镀工艺进行像素级成膜。

随着5G、物联网、人工智能快速发展与普及，应用端对显示技术提出了越来越高的要求。产业界在性能提升(如降低功耗、提高寿命、改善画质)、形态多样化、技术集成和中尺寸拓展等方面，持续进行OLED器件优化和工艺升级。在性能提升上主要有LTPO技术、光取出MLA技术等，在形态多样化上主要有可折叠、可卷曲、全屏屏、透明屏等技术，在变革性技术上主要有JDI eLEAP技术、维信诺ViP技术等。

最新OLED技术

印刷OLED/OLED显示

印刷OLED显示是区别于蒸镀OLED技术的一种全新的技术路线，主要的特点是采用喷墨打印的方式将OLED功能层材料通过墨水的形态精确地输送到对应的像素内，最终实现全彩显示。印刷OLED技术可适用各种尺寸的产品范围，且产品结构和制备工艺简单。

印刷OLED正向高分辨率、中大尺寸、低功耗、柔性等方向发展，已可覆盖分辨率在350PPI以下的各类显示产品，可同时适用于TV/MNT/NB/Tablet产品。

目前，各面板厂家已经开发了不同尺寸的印刷OLED样机，形态包括刚性和柔性，均实现了较好的显示效果；同时国内外多家厂商进行印刷OLED材料/墨水开发，近年来性能持续提升；印刷OLED显示的关键技术与工艺流程已打通、产业化所需核心要素条件均已具备，产业化序幕即将开启。

三星印刷QLED当前进展

Micro-LED显示

Micro-LED技术是一种以微米量级LED作为像素元，按微米量级周期在TFT或CMOS背板上组装成的高像素密度LED平面显示技术，其显示原理是将LED结构设计进行薄膜化、微小化、阵列化，其尺寸仅在几微米至几十微米；然后将Micro-LED发光芯片巨量转移至TFT或CMOS背板上，Micro-LED芯片阵列周期排列，且每一个点像素必须可控制、单独驱动点亮。

Micro-LED显示具有高发光效率、高亮度、响应时间短和可靠性好的优良特性，被行业誉为继LCD和OLED显示的下代显示技术。从2000年Micro-LED概念首次提出以来，到近几年来已经成为国际竞争关键科技焦点之一，受到了国内外产业界和学术界的高度重视。

激光显示

由于激光具有方向性好、单色性好和亮度高三大特性，用于显示可以实现大尺寸、超高清、大色域和高观赏舒适度的高保真图像再现，冲击人眼视觉极限。根据光源的技术路线不同，激光显示主要分为三基色激光光源技术路线和混和光源技术路线。混合光源技术是激光和非相干光组合构成显示用三色光源，目前主要包括激光+荧光光源、激光+LED光源技术路线

基色激光显示技术基于红绿蓝三基色激光结合投影/平板技术的路线。

2023年全球最大的消费电子展CES 2023上，海信、长虹、光峰、三星等厂商展出了最新激光显示技术，从家用、微投、车载、智能等多个应用场景展示了激光显示最新产品，推动了激光显示走入8K时代。

反射式显示

反射式显示又被称为电子纸显示，通过反射环境光实现图像显示，无需背光源，也不会自发光，拥有类似“传统纸张”的观阅体验，同时具有视觉健康、低功耗、低光热辐射、阳光下可视等突出优点，是一种绿色健康、阅读舒适、超薄轻便、可弯曲、超低耗电的新型显示技术，具有多个不同的技术路径，主要包括电泳、电润湿、电浆、胆固醇液晶、反射式液晶等。

反射式显示技术起源于国外，我国在该技术诞生伊始就处于落后地位。虽然近几年，我国先后在电润湿显示技术、电泳显示技术上取得了重大突破，但在激烈的国际竞争中，还未站稳一席之地。当前主流电子纸显示屏产品源于美国E-Ink公司的电泳电子墨水技术( 现为台湾元太科技)，占据全球95%以上垄断市场。电润湿显示是基于微流体操控体系的全新显示原理，是当前唯一兼容彩色视频主流信息播放的电子纸技术，有望引领电子纸从黑白准静态到彩色动态的革命。

未来，电子纸显示技术发展趋势将会有多个发展方向，视频显示、柔性显示、全彩显示、无源低功耗、触控大屏等。最近一年，各反射式技术路径在彩色化、视频化方面均有一定的突破。

欧阳钟灿纵观显示行业的发展历史，总结出三条技术规律：

一是，每一次显示技术的升级都依赖于显示材料的技术进步。CRT显示需要使用电子枪发射高速电子激发显示屏上的磷光物质发光；LCD显示依赖TFT背光模组、大尺寸玻璃基板、液晶材料、偏光片和滤光片实现对颜色的调控；OLED显示得益于有机自发光材料与柔性封装膜材料实现了对比度高、发光效率高、色彩丰富、可柔性弯折的优势；Micro-LED显示和激光显示的核心是半导体发光材料和封装技术在光效率和光功率方面的提升。

二是，显示材料在面板成本中占比较高，高毛利率导致国外技术垄断严重。由于上游显示材料具有高附加值、高技术含量的特点，日韩和欧美公司通过技术壁垒和专利保护等手段垄断了上游显示材料领域，长期盘踞显示产业价值链分工的中高端。

三是，显示装备在投资成本中占比最高，且显示核心装备技术被欧美、日、韩等国企业所严重垄断。

目前，全球平板显示产业的国际竞争日益激烈，日本、韩国等显示产业大国已陆续关闭并转移LCD的产线并加紧推动有机发光显示( OLED)、量子点发光显示(QLED )等新型显示技术，抢占产业发展先机。与此同时，下一代显示技术新方向不断涌现，以印刷显示、Micro-LED显示为主的下一代显示方向逐步明确，光场显示、纳米LED显示等变革性显示技术将推动三维立体显示发展，全球都处于产业化应用前的研发阶段。

欧阳钟灿指出了我国新型显示产业存在问题，他表示，我国新型显示产业总投资已超过1.5万亿，已成为全球最大的面板生产基地，产业规模世界第一。但关键材料和核心装备严重依赖进口，产业整体面临“大而不强”的发展局面，在国际贸易保护主义抬头的形势下，我国新型显示产业发展安全时刻面临威胁。

针对以上问题，欧阳钟灿分享了目前的进展情况。在关键材料方面，通过国家科技重大专项、863计划、973计划国家重点研发计划等科技和产业计划的持续支持，我国企业、高校、科研院所等单位已取得了较大的成效:印刷OLED红绿蓝材料的性能已基本赶上、甚至略有超越国外先进水平；QLED红绿材料的性能已经满足产品化需求，蓝色材料的寿命也有所突破，有望在不久的将来实现商业化应用。

在核心装备方面，由于产业链长、技术含量高，前期投入大、试验成本高、研发周期长、跨区域协作等问题，需进一步加强装备的研发及产业化应用。由季华实验室和国家新型显示技术创新中心组织全国优势力量开展“璀璨行动”，对于补齐新型显示核心制造装备短板，构建完善的新型显示产业生态体系，助推我国迈向显示强国具有里程碑意义。

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