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顯示技術升級的中國時刻
發布時間:
2020-10-26
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從2019年下半年開始,韓國面板企業就開始陸續關閉LCD產線,三星蘇州工廠也出售給了TCL。而歷經10余年的沉浮,我國面板產業也逐漸走上了世界舞臺中央,LCD領域份額高達50%,TCL、京東方雙雄格局也已見端倪。

談及我國面板如今的成就時,有不少人會簡單歸因為“砸錢、拼規?!?;毫無疑問,我們有逆向投資、也發揮了規模效應,然而,無論是最初的“收購產線”,還是隨后的“自主建設”,國內面板產業在技術研發的路上從未停止過步伐。而且也已經從技術引進、步步跟隨,逐步走向了前沿探索、部分引領。

在10月22日的“2020年全球顯示生態大會(DTC2020)”上,TCL華星就發布了四項“全球首款”的產品,在前沿技術領域秀了一把“肌肉”:

142”IGZO玻璃基主動式MLED顯示屏,它的特點是可以無限拼接,想要多大屏就有多大屏,舞臺布置、會議展示更從容。48”8K In-cell Touch AM Mini-LED背光曲面車載屏,一體化超大屏,智能更便捷,駕駛更有趣,而這也是特斯拉引領的亮點。


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142”IGZO玻璃基主動式MLED顯示屏

6.7”AMOLED云卷屏,通過抽拉手機,就可以讓屏幕尺寸隨機殼滑動變換,可大可小,當完全折疊起來時又只有4.5”,比傳統折疊屏厚度更薄,實現“把大屏裝進褲兜里”;17”打印式OLED卷軸屏,彎曲效果更佳、而且成本低、不僅加速手機屏幕變革,也有望實現電視等更大尺寸的應用。


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6.7”AMOLED云卷屏

每個技術的名稱都很長,但呈現給消費者的體驗卻都是兩個字:真香。事實上,LCD技術已經穩健發展了十余年,產業需要新驅動、消費者也需要更驚艷的體驗。新一輪顯示領域的革命,已是微瀾之時。而中國能否引領趨勢、技術變革又走向何方、誰又能扛起大旗,這是追尋產業新機遇時,要推敲的問題。


顯示技術升級的中國時刻

人類在日常生活中,有80%的信息是來自于視覺。因此,顯示技術研發,也一直是各國企業、各科學家工程師們所看重的。

曾經最廣泛采用的是CRT顯像管技術,簡單說就是利用電子槍射出電子撞擊熒光粉來顯示?!按蠓筋^”的電視機、電腦顯示屏都是其應用。在CRT領域,日本企業靠著“精益求精”的工藝精神,制造出了“耐摔十幾次”的電視機,很快成為產業霸主。索尼的“特麗瓏”,全球銷量超過1億臺,吊打競爭對手。

我國在1970年代開始引進技術,并一步步鉆研,終于實現了CRT產業鏈90%以上本土化的成績。然而,2000年初,LCD液晶電視逐漸問世,中國CRT產業遭遇整體淘汰。

LCD技術在1960年代左右,由美國RCA公司所發明,但由于前期技術不成熟,難以制作大尺寸產品,所以并未被美國企業所重視,長期處于“荒涼狀態”,甚至認為“建立電視屏大小的液晶屏是荒謬的”。但日本企業卻興趣濃厚。他們將液晶技術用于了小型數字手表,大獲成功,并隨后開啟了液晶電視之路。

1988年時,日本夏普公司成功制造出了14英寸液晶電視樣品,點燃了產業的加速器。1代線、2代線、3代線相繼開立。隨后,韓國、中國臺灣、中國大陸都加入了這場LCD液晶的爭奪戰,不斷擴大液晶面板的生產尺寸、優化生產工藝。而日本企業領先于美國,最終贏得LCD產業的原因也有三個:

“學習網絡”,日本企業紛紛進場,并在競爭中保持分享,形成了經驗、工藝的知識網絡。“產業集群”,日本還形成了上下游體系,幾乎每個環節都有企業參與,玻璃基板有旭硝子等;光刻機有尼康、佳能;彩膜、偏光片有東電等等。“開放生態”,IBM、飛利浦、康寧等等都是日本LCD崛起的重要力量。

相比之下,美國在液晶研發上卻出現了獨自創新、封閉體系的趨勢,最終在一次次產業周期“捶打”幾近消亡。然而,日本在液晶產業的領先,卻不意味著一勞永逸。

在2000年左右的第5代線選擇上,日本企業忌憚于資金壓力和市場前景,出現了猶豫。而韓國三星、LG等公司,卻逆勢加碼,不僅出錢造廠、也大量從日本公司挖人,最終,在被日本企業嘲笑是“泰坦尼克號”的質疑中,韓國企業迎來了需求回暖,快速搶占了市場,并一步步加大投資實現了領先。

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所以總結來看,面板產業技術的變革、主導地位的切換,都可以歸結為四點:

戰略上,必須要貼近需求,但又要領先于需求市場一小步,提前布局;在心態上,要廣泛采用合作、培養上下游生態;資源儲備上,必須要有人才儲備以實現技術研發、工藝改進;更重要的是,要有“良性砸錢”的循環,不僅有充足資本金,更要有商業利潤來推動長久循環。

而對比來看,歷經十余年的發展,我國面板產業創新的實力已經大幅增強:積累了良好的工藝經驗、人才隊伍;產業鏈也都有了發展,上游有三安光電、大族激光、杉杉股份等等在材料、設備等領域有所突破,而下游領域,無論是手機、電視、筆記本,還是智能汽車,中國都是最大的市場,中國企業也已經是產業中堅。

而在資金方面,由于技術推進,研發、產線投入的資金體量也越來越大。而隨著LCD格局的穩定,行業利潤也在持續改善,這也有利于TCL華星等行業領先公司,進行前沿技術探索。尤其疫情沖擊下,中國供應鏈率先恢復,也會加強對海外企業合作的吸引力。

比如,6月,TCL華星就以300億日元(約合20億人民幣)投資日本企業JOLED,該公司在印刷顯示技術方面居于全球領先地位;而本次TCL華星的DTC大會,也迎來了韓國顯示技術創新平臺主席的交流。從站外邊看、到跟著學,中國面板產業一步步走上技術舞臺,搭建自己的主場秀。

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最初的CRT技術,動態響應非???,但缺點也很明顯,需要一定的體積、需要厚厚的玻璃;顯示面積做到30多吋時,已經接近百斤重。重量成為限制顯示面積的重要障礙。而在CRT進化到LCD期間,仍有PDP(等離子)、FED(場致發射)等技術在推進,但最終折戟。

LCD獲勝的原因有三個:最接“地氣”,用初級技術早早實現了商業化,開啟“利潤-研發”的螺旋推進;最新潮,數字手表成為人們熱捧的電子產品,而這顯然是CRT無法實現的場景;最符合終極需求,從理論來看,更容易實現輕薄、大尺寸。也就是,盡管道路有曲折,但最終是光明的。

LCD產業在過去十余年也有兩個提升:一個是代際不斷提升、尺寸不斷擴大;二是背光源的發展。而回顧所有技術的發展,不管術語有多繞,本質就一個,極力滿足消費者需求:從電視到電腦、從手機到可穿戴、從戶外廣告到車內中控,場景更加多元化,也對應著功耗、柔軟度、尺寸、厚薄的需求;以及更真彩的視覺效果。

因此,判斷一個技術是否有更好的未來,一方面是判斷其是否符合消費趨勢,另一方面則是商業化的可行性。而目前來看,業界廣泛布局的技術,主要有MLED、噴墨印刷OLED兩條路線。

MLED包括MicroLED和MiniLED,都是利用LED顯示技術。LED很常見,比如路燈、廣告牌等,但MLED的難度就大幅增加了,在微米級上進行操作。MicroLED是指將傳統的LED設計結構微米級化,并將這些微小的芯片陣列化,成為可以單一驅動控制的顯示像素,這樣就可以實現高亮度、低能耗、高分辨率及高飽和度的顯示效果。

MicroLED比較正式的亮相是2012年,Sony發布了一款55吋顯示器,采用了622萬顆MicroLED打造出高分辨率的顯示像素。由于MicroLED去除了藍寶石襯底,不易轉移,而且單位面積封裝芯片數量增加了三四倍,容易形成虛焊、防護性更脆弱,所以成本、難度大幅提升。目前仍處于孵化階段。

而為了平衡技術、效果和商用,MiniLED技術應運而生。它同樣采用LED顯示,但設計尺寸要比Micro大兩三倍,芯片尺寸在100-200微米,而且保留了藍寶石襯底。因此,工藝難度、生產成本都大幅降低。而又可以實現比傳統LED更好的效果,而且使用壽命也比OLED更長。

由于功耗、尺寸等原因,MiniLED 并不適用于可穿戴等設備,但對于車控等中大尺寸領域,效果就非常不錯。

TCL華星此次推出的全球首款142”IGZO玻璃基主動式MLED顯示屏,就是用小尺寸拼接而成,而且還可以組成任意尺寸,實現無限拼接、簡直和想象空間同步,適用于如辦公室會議機、指揮中心、影院等多樣化的商業顯示場景。而全球首款48”8K In-cell Touch AMMini-LED背光曲面車載屏,集儀表、中控、副駕駛娛樂功能于一體,incell的觸控技術將給消費者帶來更加舒適、順暢的操縱感。


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48” 8K In-cell Touch AM Mini-LED背光曲面車載屏



而作為消費電子風向標的蘋果,最近也傳出有望在中國臺灣地區加碼MicroLED研發,產品也會率先采用MiniLED技術。

OLED的發光原理為有機涂層通電自發光,因此無需發光器件、驅動電路、導光板等光源系統,大幅縮小體積、功耗,而且通過材料的優化,還可以實現柔軟、折疊。OLED主要有蒸鍍式和印刷式兩個路徑。

蒸鍍式OLED,即通過在真空中用電子束或者激光,將發光材料加熱蒸發,最終在基板上凝結。在蒸鍍過程中,需要一張金屬掩膜版,來實現圖紙到基板的精準轉移。然而,當尺寸過大時,掩膜版在重力作用下就會發生一定程度的扭曲,對于高精密制造而言,失之毫厘謬以千里,會嚴重影響產品質量。

而且,蒸鍍過程中材料的使用率也僅為70%左右,加之需要真空環境,都會造成成本上升。因此,蒸鍍式OLED在大尺寸環節也面臨著商業瓶頸。目前,韓國兩強在這一技術領域處于領先地位,三星和LG分別在中小尺寸和大尺寸市場占有優勢。

印刷OLED,也稱為噴墨打?。↖nkjetPrinting,簡稱IJP),類似于在紙張上噴墨印刷文字,將有機發光材料噴涂在基板上、經過干燥等環節后形成發光薄膜。

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印刷OLED無需真空環境,常壓下也可以生產,而且實際過程中僅有2%左右溶液會被浪費,材料利用率大幅提升,和蒸鍍工藝相比,可以說是“皮實好用”。整個過程對于規模限制小,因此,對于大尺寸領域而言,印刷OLED可謂是性價比極高。

印刷原理雖然簡單,但技術難度并不低。實驗室技術到工業化生產之間,是漫長的know-how探索期。僅僅拿噴涂的墨滴來說,需要對其大小、粘度、表面張力、速度、方向、慣性等參數都進行嚴格控制。粘度高了,墨水會堵在噴頭處;粘度低了,墨水又難以在基板上以理想的情況附著等等。

盡管難度大,但就像LCD取代CRT一樣,在初級技術使用、生產工藝、需求場景等要素考量下,印刷OLED在大尺寸領域更具備商業價值。而且印刷技術,不僅可以用于OLED,也可以用于QLED,是一種面向更廣的通用技術,一次突破,多次受用。此次TCL華星基于OLED技術推出的云卷屏就頗有特色。

相比于折疊屏,云卷屏從正面繞到后面,做了拉升。而折疊屏合上后厚度會加倍、體積增加明顯,消費者使用體驗一般。但云卷屏收起來厚度就不會增加,面積減小了,便攜性提升。其發布的全球首款17”打印式OLED卷軸屏,也采用了噴墨印刷工藝制作,而且通過頂發光的器件結構,色域高達100%,顯示效果更加艷麗,屏體厚度輕薄。


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17”打印式OLED 卷軸屏


未來OLED的發展會走向量子點技術,而量子點技術之后,仍會有更多新技術誕生。技術變革永不停步,需要的是商業、技術、需求三者之間的平衡。這就要求企業,既要腳踏實地,又要抬頭看路。

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2009年,抵御著金融危機,TCL液晶電視銷量依然實現了翻倍增長。與此同時,TCL華星也正式啟動深圳工廠,建設國內領先的8.5代線,并在隨后的十年里,先后開啟了多技術路線研發。今年,疫情之下,TCL華星仍在技術上主動出擊,吹響著探索號角。

而回顧歷次技術變革中日本、韓國、中國臺灣等企業的發展來看,優秀的扛旗手至少要在四個領域能力突出:管理效率、需求捕獲、技術儲備、產業生態。那么TCL華星能否扛起技術探索的大旗呢?

高效的管理,對于高科技、重資產、長周期的面板行業而言,非常重要??梢愿纳破髽I的利潤狀況、增強抵御風險、捕捉機遇的能力。而TCL華星采用的策略是:結硬寨、重經營。在項目建設上,穩步推進,項目量產一兩年后,才會啟動下個項目;而且每個項目并不是簡單的產能擴充,也是新技術的迭代升級。

TCL華星建廠布局采取了“雙子星”策略,t1、t2;t6、t7生產線都在深圳,t3、t4同在武漢。這種布局可以發揮聚合效應,提高配套資源利用。據測算,這一策略比同規模項目,節省項目成本9億元、運營成本6億元,供應鏈協同,還可以節省3千萬左右。

而在業務發展方面,公司也將業務戰略分解到每年的業務規劃和落地舉措,并細化到每個組織和每個人。公司存貨周轉速度行業領先,人均費用率(人力成本/營業收入)長期處于行業低位。

需求捕獲,是所有企業的重要技能,防止產品和市場脫節,同時又提前把握商機。對于單產線就需要高額資金的面板企業而言,這點也更為重要,尤其它的下游是不斷涌現新潮流的電子產業。

公開報道可見,TCL華星和所有彩電大客戶都有業務合作,包括三星、索尼等國際頂尖客戶,也是小米智能手機、華為智慧屏的重要供應商。同時背靠TCL(集團)垂直產業鏈的整合優勢,TCL華星可以快速獲得主流消費市場對每項新技術的喜好。

技術儲備方面,TCL華星也是不遺余力。2019年研發投入46.6億元,收入比為13.7%,并不遜色于華為的15%。華星的研發資金有序地投入到了各個技術路徑。在大尺寸領域,公司布局了印刷OLED、QLED、MiniLED等技術,也在研發觸控傳感器等面板微系統。在小尺寸領域,公司在柔性屏、觸控一體、輕薄化等環節都有突破。

在2014年時,TCL華星發起成立了廣東聚華印刷顯示技術有限公司。廣東聚華先后與韓國LGC、日本住友化學、日產化學及美國柯狄等世界頂尖企業進行了廣泛合作。旗下的“國家印刷及柔性顯示創新中心”,也是我國顯示領域唯一的一家國家級創新中心,已建成全球最先進的印刷顯示公共平臺。

TCL科技旗下的華睿光電,在發光材料領域研發,已經突破了500多種產品。OLED材料已開始批量供貨,QLED研發團隊也已解決紅、綠材料使用壽命等關鍵問題,自主研發的藍光材料的性能全球領先,相關研究成果已在國際頂尖科學雜志《自然·通訊》上發表,開發進展處行業前沿。


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數月之前,廣州方面已經披露,TCL科技將會在廣州投建一條8.5代印刷顯示生產線,在印刷顯示領域的合縱連橫,已開始產業化落地。

截至上半年,TCL華星共提交PCT國際專利申請838件,累計申請11,895件。而在量子點領域的公開專利數量為1,199件,居全球第二名。而在蘋果重金押注的MicroLED領域,TCL華星140件專利,也位居全球第一。成熟應用、前沿探索,TCL華星正階梯化有序攻堅。

產業生態領域,TCL華星也秉承著合作開放的理念,擴大“朋友圈”。與三安光電共同成立聯合實驗室,從事Micro-LED顯示技術開發,并形成Micro-LED商業化規模量產的工藝流程解決方案;戰略投資日本JOLED,加速印刷顯示產業化進程,牽頭構建上游設備、材料、到器件、應用的全球范圍新型顯示產業生態。

TCL旗下的投資創投業務也在上游領域布局,包括材料領域的納晶科技、無錫帝科等,以及芯片領域的寒武紀、集創北方、宏祐圖像等投資。而和三星也是強強聯手,2009年TCL華星成立之初,三星便是其股東。包括此次大會上清華教授張百哲的演講,都表明著TCL華星正打造著一個產學研結合、全球開放共享的產業生態。

俗話說,有志者事竟成,而要成為顯示革命中合格的扛旗手,不僅需要遠大目標,更需要在管理效率、需求捕獲、技術儲備和產業生態等領域形成自己的特色和優勢。日本LCD變革如此、韓國的超越也如此,而TCL華星也已經準備好了。

清華大學教授、平板顯示領域專家張百哲表示,預計到2025年,中國在LCD顯示領域可以占到全球份額的71%,這個領域將會是中國一家獨大的局面。這是一個可以預見的成果,也是一個值得慶祝的成果,然而,這卻不是一個可以一勞永逸的成果。

退出LCD的韓國企業,并沒有退出面板領域,相反,他們在新一代顯示技術領域開疆拓土:比如三星在小尺寸OLED方面實力強勁,占據了80%以上的市場份額;而LG也在大尺寸白光OLED領域領先。而三星的一大秘訣就在于:提前一步押注并研發新技術。

依靠持續研發、從技術突破到產業制勝的中國案例并不少見。比如飽受美國打壓的華為,即是如此,通信設備、芯片設計都在一代代研發人員的拼搏下,成就了中國企業的技術之光。拼技術,中國企業也可以。

而回到面板產業來看,如今形成的LCD局面,確實非常艱辛,一次次的周期震蕩,讓產業、企業家都經歷考驗。幸運的是,我們挺過來了。而且,當下,新一代顯示技術中,仍未出現大規模商業化的技術和公司,這是中國企業的機遇。幸運的是,已經有TCL華星等公司,扛起了技術探索的大旗,闊步邁入新一輪顯示革命。