張芳 科技部高技術研究發展中心材料處
平板顯示產業是電子信息領域的「核心支柱產業」之一，是年產值超過千億美元的戰略性新興產業，融合了光電子、微電子、化學、製造裝備、半導體工程和材料等多個學科，具有產業鏈長、多領域交叉的特點，對上下遊產業的拉動作用明顯。我國與顯示技術相關的產品產值約佔信息產業總產值的30%，彩電製造能力已佔全球彩電產業總加工能力的47%，我國已成為新型顯示相關產品的製造大國，已具備跨越式發展的技術和產業基礎。
平板顯示技術指以TFT-LCD（薄膜電晶體液晶顯示）為代表的顯示技術，還包含 PDP（等離子體顯示）、OLED（有機發光顯示）、FED（場發射顯示）以及E-PAPER（電子紙顯示）及其他新型顯示技術。平板顯示技術總體趨勢將朝著高畫質高臨場感、互動式多功能一體化、節能降耗和健康環保的發展。
我國平板顯示技術發展現狀
近年來，相關企業、大學、科研機構都在為我國平板顯示產業發展做著積極有效的努力，在國家科技計劃支持下已經取得了一些令人矚目的成就。
1、TFT-LCD技術方向
科技部在「十一五」期間非常重視TFT-LCD技術和產業發展，圍繞上遊原材料、設備、屏、模組及整機等全產業鏈進行了開發，到目前為止已比較完整地自主掌握了TFT-LCD生產工藝技術及產品設計技術，通過自主創新和交叉授權等方式，骨幹企業掌握了如AFFS等核心專利技術和GOA、ODF、4Mask、120Hz驅動、動態背光等新技術，具備了一定的專利和技術風險防範能力，從產品開發上看已經覆蓋了從手機、筆記本電腦、電腦顯示器和電視以及特種應用等所有領域。
2、PDP技術方向
在等離子體顯示屏製造方面，我國主要採用國際上主流的表面放電障壁式等離子體顯示技術，在收購韓國Orion公司的等離子體顯示技術和結合國內有關企業近十年的等離子體顯示技術研究的基礎上，以量產為目標，通過本地化大規模生產降低成本，不斷提高顯示性能，目前已經基本全面掌握量產技術和模組產品的開發技術，量產良率水平已超過90%，42英寸、50英寸高清晰度系列模組成功實現規模量產，全高清模組完成試製即將量產。目前國內等離子體顯示產業上遊的材料、器件研究取得了一定進展，大部分已經進入試製驗證階段，尚未實現大規模的產業化應用。
3、OLED技術方向
我國在OLED機理研究、材料開發、器件結構設計等方面，已經積累了豐富的經驗，做了大量的研究工作，尤其在材料和工藝技術開發方面取得了較大進展和有價值的研究成果。我國在藍光配合物材料、有源有機發光顯示驅動技術、小分子發光材料、界面材料等方面開展了卓有成效和研究工作，開發了具有自主智慧財產權的一系列紅色螢光材料，壽命超過15000小時（初始亮度1000cd/m2），具有產業化應用前景。我國開發的單層結構器件突破了傳統的雙層和多層結構，簡化了材料、設備和工藝製備過程，大大降低生產成本。在陰極結構上，突破了柯達公司核心專利之一的LiF/Al陰極結構技術壁壘，開發了鹼及鹼土金屬的氮化物和胺化物材料的新型陰極結構。國內的高分子發光材料主要依靠自己研製，雖然國內材料總體性能還低於國外產品，但是發展很快，發光材料的效率得到大幅度提高，但穩定性還需要大幅度改善。我國在有源有機發光顯示用矽基、金屬氧化物基的TFT基板技術研發和驅動IC開發方面也取得較大的進展。
4、FED技術方向
我國自1985年開始研究場發射冷陰極，經過二十多年的不懈努力，在新型場發射材料、場發射理論、場發射顯示器件的設計與製備方面開展研究工作，具有較好的基礎和研究特色，特別是在低逸出功印刷型LWF場發射顯示、新型納米線冷陰極場發射顯示和類金剛石場發射顯示研究方面取得了較大的進展。在低逸出功印刷型和微納材料兩條技術路線上，已研製出彩色場發射顯示器和背光源原理性樣機。我國在場發射顯示陰極材料、陰柵結構、器件製備等方面獲取重要智慧財產權，為「十二五」開展場發射顯示研究打下良好的基礎。
5、電子紙技術方向
我國大陸在上世紀90年代就出現採用液晶顯示面板的電子書商品，由於液晶顯示面板類紙顯示特徵較差而不被人們所接受。隨著新型液晶材料的發展，將有可能推動新一代的液晶電子紙的產生。
電泳顯示由於其類紙顯示性能較好得到人們較好的認同，成為目前電子紙顯示商品化產品的主流技術。我國大陸的電泳顯示面板技術研究起步晚，但進步快，國內薄膜電晶體液晶顯示生產企業也積極投入TFT有源電泳顯示電子紙面板技術研發。中國大陸採用電泳顯示電子紙顯示面板的電子書商品出現是在2006年，市場規模擴展迅速。此外，隨著新型液晶材料的發展，將有可能推動新一代的液晶電子紙的產生。
平板顯示技術的未來發展趨勢
1、TFT-LCD技術方向
全球TFT-LCD的發展正由成長期向成熟期轉變，穩步擴大產能規模，繼續搶佔TFT-LCD顯示的主流市場（如筆記本電腦顯示器面板、桌上型電腦顯示器面板和液晶電視面板）的同時，積極向應用市場靠近,注重向個性化和專用化產品拓展。TFT-LCD實現產業化已近二十年，工藝技術和設計技術構成相對成熟，但在降低成本和提升產品性能方面仍存在科技創新空間。
（1）產品性能提升技術：為了獲得高畫質（色彩更豐富、亮度更高、對比度更大）、高臨場感（尺寸更大；畫面更清晰；視角更寬；響應速度更快）以及更節能（更薄、更輕、更省電）產品，目前已將LED背光技術、120Hz驅動技術等新技術導入到大規模量產線上，大尺寸超高分辨技術、240Hz驅動、場序顯示等技術也在研發過程中。
（2）低成本技術：通過簡化工藝、提高良品率等方式，可以降低生產成本。Mask 減少技術、GOA技術等工藝技術的改進，可以簡化工藝、達到降低成本的目的，另外，光取向技術也正在逐步進入量產化研究的階段。
（3）TFT陣列技術：TFT是TFT-LCD屏的核心技術，目前均勻性和遷移率還有待提高。輕薄型TFT-LCD產品通過功能集成增加產品附加值來拓展應用，為實現更高的集成度，高遷移率的TFT技術是業內研究的重點，氧化物TFT、有機TFT等新型結構也在研究中。
2、PDP技術方向
與TFT-LCD技術相比，PDP技術主要問題在高解析度和高發光效率，特別是在高解析度上難以和TFT-LCD技術競爭，加上其它因素，目前PDP在50英寸以上領域才有優勢。
PDP正在向高亮度、高解析度（全高清/高清）、高畫質、長壽命、低功耗方面發展。高發光效率是目前PDP亟待解決的問題，發光效率的提高可使模組成本和能耗顯著下降，據測算，發光效率從2.5(lm/W)提高到5(lm/W)時，模組成本可降低約20%，能耗降低50%；發光效率提升到10 (lm/W)時，模組成本可降低約50%，能耗降低75% 。目前PDP產品的發光效率在1.5-2 lm/W，發光效率的提升還有大空間。四川長虹(600839,股吧)公司在引進消化吸收基礎上自主研發，通過使用低介電常數透明介質技術、高Xe放電氣體技術、新型MgO技術以及高光效螢光粉技術，光效可達到2.2(lm/W)，該技術將在長虹下一代PDP產品中體現。屆時50HD的PDP功耗將降低到200W左右，產品的驅動電壓、電流將進一步下降，驅動電路和電源的器件規格可以使用成本更低的器件，產品的可靠性和EMI性能都將得到進一步提升。
通過對氣體、開口率、電極結構、障壁結構、驅動線路等進行研究和開發，達到低功耗、高效率顯示的目的；通過對新型電極漿料、介質漿料、障壁漿料、螢光粉漿料、高速驅動技術及FHD的單掃技術等的開發，可提高PDP亮度和解析度；通過器件、結構件一體化設計、新型工藝設備開發，達到簡化工藝的目的。通過製造過程良品率的提升，提高PDP產品成本競爭力。
3、OLED技術方向
由於OLED具有自發光和薄膜結構的優點，除了AMOLED和PMOLED器件應用技術的開發之外，柔性顯示以及OLED白光照明將是OLED重要的拓展領域。
困擾OLED柔性顯示的主要問題是器件的壽命很短、製作過程中基板的形變無法控制，因此解決基板的氣密性和封裝技術及顯示器的製備工藝是OLED柔軟顯示器的主要課題。
OLED具有可做面光源、節能、低熱量、重量輕、薄型化和可實現柔性照明的優點，被認為是下一代的照明技術。目前市場上推出的OLED照明產品的發光效率約為20 lm/W，壽命為6000小時，但成品率和照明亮度還不理想。需要解決發光效率、壽命及低成本技術的問題。
在OLED材料方面，OLED發光材料的發展非常迅速，紅、綠、藍三色材料的發光效率和發光壽命均基本滿足實用化需求。但色純度、發光效率、壽命的進一步提高依然是今後一段時間內的主要工作，特別是色純度好、發光效率高的深藍色材料仍然是OLED的主要瓶頸之一。此外，適用於AMOLED的有機材料開發仍然有廣闊的研究空間。
在OLED器件設計和製備方面，PMOLED技術及其製造工藝已經成熟，並進入了產業化階段。中小尺寸的AMOLED顯示技術也已取得重要突破，進入產業化初夜。大尺寸AMOLED顯示技術是當前技術研究的重點方向之一，其核心技術仍是TFT基板的製備技術。
總之，OLED技術已經初步滿足實用化的要求，並在材料、彩色化、大尺寸、柔性顯示、照明方面都還有很大的發展空間。從長遠來看OLED未來將沿著中小尺寸－大尺寸－超大尺寸、無源－有源、硬屏－軟屏的方向發展。
4、FED技術方向
除在顯示領域的應用外，FED的發展有望拓展至背光源與照明領域，採用二極式碳納米管FED技術，配合驅動電路，可實現高亮度、低功耗、區域調光。在顯示方面，未來的工作朝改進型Spindt技術、微納冷陰極技術或基於低逸出功材料的印刷技術方向發展，預期2012前完成背光源或照明產品的中試甚至規模量產，2015年開始進行顯示產品的中試與量產。
5、電子紙技術方向
瀏覽「電子出版物」已經成為一種時尚的閱讀方式而逐漸被人們接受，人們希望研製一種低能耗、高反射、寬視角、超薄輕便的可攜式顯示器。電子紙顯示技術（E-Paper技術）的出現使這一希望變為現實，並使平板顯示技術開拓了媒介產品領域的應用空間。
電子紙按種類可分為電泳顯示、膽固醇液晶顯示技術、雙穩態向列項液晶顯示和電潤溼顯示技術等幾種。
目前電子紙的主流產品是電泳顯示電子紙，主要供應商是臺灣元太科技（E-Ink國際控股公司）的子公司E-Ink，由於其市場份額佔95%以上，處於壟斷地位，掌握了市場定價權。這幾年應用電子紙的顯示屏價格也有所下降，但幅度不大，而且降價的動力主要是出於做大市場以及與iPad的競爭，而不是同行之間的競爭。
由於納米電子墨水顯示技術還處於彩色顯示的商業化初期，目前的主要任務是儘快完善彩色顯示技術，開發市場。其技術發展趨勢可總結為如下幾個方面：
（1）靜態顯示向動態顯示發展。目前開發的電子紙張大多只能顯示單色靜態圖像，開發能夠實現彩色顯示以及動態圖像的產品是電子紙發展的必然趨勢。現有產品的響應時間大約為150～200ms，與LCD顯示器的5ms相比慢很多。要想提高電子紙的動態顯示效果，提高其響應時間是當務之急。
（2）雙色顯示向彩色顯示發展。通過層疊彩色濾色器來實現彩色顯示，是電子紙實現彩色化的途徑之一。
（3）硬質顯示向柔性顯示發展。大力開發適合低溫工藝的a-Si TFT技術，氧化物半導體TFT和有機TFT是低溫工藝TFT的方向，可作為柔性基板電子紙的突破口。
（4）成本偏高向低生產成本發展。低成本製作方面主要是開發和採用卷對卷的工藝技術，這種工藝和傳統的平板顯示工藝完全不同，工藝簡單，效率高，設備也便宜，可以大大降低生產成本，是電子紙生產的最終目標。
我國平板顯示產業展望
2008年國際金融危機後，由於市場需求萎縮，產能利用率下降，面板生產廠商遭遇嚴重虧損，新增投資預算收縮和延緩，DisplaySearch預計2011年行業收入增速僅為4%，全球平板顯示產業面臨重新洗牌。這種情況為受到金融危機影響較小的中國企業獲取技術轉讓、擴大產能、借力進軍高端市場等都提供了可能。中國大陸已經成為全球平板顯示最大消費市場，隨著技術進一步升級，LED背光電視、3D電視、智慧型手機、平板電腦等電子類產品的消費將推動產業發展。再加上農村消費能力的提升，以及模擬電視向數位電視的過渡都會給市場帶來促進作用，未來幾年的市場規模仍令人興奮，近兩年全球產業投資基本集中在中國大陸。雖然原材料、基礎零部件本土化配套不足，但中國大陸在整機後端配套方面，產業鏈完整，中國的平板顯示生產製造企業有易於融入市場的先天優勢。
面對機遇，我國平板顯示產業也面臨更多挑戰。技術方面，高解析度、低功耗、低成本等新技術開發上上還存在差距；專利方面，由於核心專利壁壘的保護，中國大陸產業的發展受到了很大的制約；環保方面，電子信息類產品正向節能、綠色製造的方向發展，技術要求和門檻更高，所需技術研發和投資更大；人才儲備、產業鏈配套等環節仍是軟肋，而物流及勞動力成本的上升也給行業帶來了新的不利因素。
面對著機遇和挑戰，如何堅持科學發展觀，針對中國國情制定產業政策，做好「十二五」的戰略規劃和產業集群布局，建立和完善多元化的資本市場和融資渠道，充分發揮政府的引導作用，調動企業的積極性，又要優化產業結構，適當集中資源，避免重複建設，合理安排不同顯示技術的產業布局，完備生產要素，提高龍頭企業國際競爭能力，充分利用優惠政策，做好現有的技術升級及新型顯示技術的研發，突破產業鏈上遊裝備和材料瓶頸，抓住市場差異化、個性化和專用化需求，中國平板顯示產業一定會大有可為。
（責任編輯：木四 HN027）