《電子技術(shù)應(yīng)用》
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TFT-LCD進(jìn)入成熟期 OLED成為旭日朝陽(yáng)

2011-09-21
關(guān)鍵詞: TFT-LCD OLED 3G

TFT-LCD已進(jìn)入成熟期,需求難大增,價(jià)格易下跌

目前,平板顯示終端幾乎覆蓋了所有尺寸和性能的消費(fèi)類、工業(yè)、醫(yī)療、車載、航空等領(lǐng)域。但互聯(lián)網(wǎng)電視、LED背光電視、3D電視、3G智能手機(jī)、平板電腦等,基本是替代原有產(chǎn)品,對(duì)產(chǎn)業(yè)總需求量影響不大。在2011北京國(guó)際平板顯示產(chǎn)業(yè)高峰論壇上,眾多與會(huì)專業(yè)人士認(rèn)為,以TFT-LCD為代表的平板顯示產(chǎn)業(yè)在2011年已進(jìn)入成熟期,需求很難大幅增長(zhǎng),潛在需求也不會(huì)太大。

2011年下半年,中國(guó)大陸的京東方和華星光電2條8.5代線投產(chǎn),預(yù)計(jì)仍將建設(shè)一條7.5代線和兩條8.5代線。2012年中國(guó)占全球的份額將從目前的5%提高到20%以上,并在2015年成為世界第三大平板顯示生產(chǎn)地。三星、LG、友達(dá)和奇美也在擇機(jī)擴(kuò)大其本土8代線產(chǎn)能,業(yè)界的產(chǎn)能過(guò)剩壓力仍然很大。因此,未來(lái)幾年行業(yè)多有可能會(huì)出現(xiàn)供大于求,價(jià)格易跌難漲的局面。

日本高級(jí)數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)首席執(zhí)行官高多清作就持這種觀點(diǎn)。2008年美國(guó)金融危機(jī)時(shí),他對(duì)TFT-LCD面板價(jià)格做出了下降走勢(shì)的準(zhǔn)確判斷,因此,他對(duì)預(yù)計(jì)本次美國(guó)債務(wù)危機(jī)期間的TFT-LCD面板價(jià)格仍會(huì)繼續(xù)走低非常自信(見圖1)。

 

2009-2011年TFT-LCD面板價(jià)格走勢(shì)
圖1 2009-2011年TFT-LCD面板價(jià)格走勢(shì)

 

事實(shí)上,2011年2季度,全球四大液晶面板企業(yè)已出現(xiàn)虧損。三星電子12.8億美元,LG顯示2.9億美元,友達(dá)光電24億美元,奇美29億美元。中國(guó)面板企業(yè)恐怕也將步起后塵。

彩虹集團(tuán)技術(shù)中心副主任王答成認(rèn)為,3個(gè)因素導(dǎo)致了中國(guó)面板企業(yè)建成即難以持續(xù)發(fā)展的瓶頸:1.面板業(yè)投資成本巨大,5代面板線投資額在130-150億元,8.5代線投資額在250-350億元;2.面板價(jià)格不斷下滑,主要規(guī)格面板價(jià)格自2010年5月至今,已連續(xù)下跌超過(guò)40%;3.相應(yīng)關(guān)鍵部件材料依賴海外大企業(yè)壟斷供應(yīng)。對(duì)此他表示,中國(guó)企業(yè)有必要建立供應(yīng)產(chǎn)業(yè)鏈聯(lián)盟,以突破上述困境。

在面板企業(yè)相繼虧損時(shí),上游液晶玻璃基板的降價(jià)不足20%。不過(guò),2011年中國(guó)將形成10條5代玻璃基板線;6條6代線;1-2條8.5代線。其中,彩虹玻璃基板產(chǎn)能規(guī)劃如2所示。今后玻璃基板供應(yīng)增加后,其價(jià)格走勢(shì)及終端需求也許會(huì)在一定程度上緩解面板市場(chǎng)的虧損狀況。

 

彩虹玻璃基板產(chǎn)能規(guī)劃
圖2 彩虹玻璃基板產(chǎn)能規(guī)劃

 

政府支持力度不夠與人才不足——中國(guó)液晶顯示產(chǎn)業(yè)之殤

中科院院士歐陽(yáng)鐘燦認(rèn)為,液晶顯示技術(shù)已經(jīng)占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位。2020年以前,沒(méi)有一種顯示技術(shù)在應(yīng)用領(lǐng)域(尺寸從1英寸到超過(guò)100英寸)、投資力度(全球電視TFT-LCD面板的投資超過(guò)1000億美元)、市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)普及度(全球超過(guò)800家制造企業(yè))三方面可與TFT-LCD產(chǎn)業(yè)抗衡。

中國(guó)要想在競(jìng)爭(zhēng)激烈的全球平板顯示市場(chǎng)長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展,必須依靠人才開拓未來(lái),而不是靠便宜土地、電力、及人工資源,。要加強(qiáng)“政產(chǎn)學(xué)研用”結(jié)合的基礎(chǔ)研究:“政”是政府負(fù)責(zé)研究計(jì)劃部署、資金支持,“產(chǎn)”是以企業(yè)為主體,“學(xué)”培養(yǎng)專業(yè)人才,“研”是建立國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室,“用”是市場(chǎng)需求。

歐陽(yáng)院士指出,雖然《國(guó)家“十二五”科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃》已把“新型顯示”排在新一代信息技術(shù)的首位,但仍未安排TFT-LCD研究項(xiàng)目,依然把液晶顯示當(dāng)作成熟產(chǎn)業(yè),對(duì)TFT-LCD新技術(shù)研發(fā)少有支持。例如,目前,中央及各地政府已經(jīng)出臺(tái)的對(duì)平板顯示產(chǎn)業(yè)的扶持政策和研發(fā)資金支持,絕大多數(shù)集中在高世代生產(chǎn)線的引進(jìn)上,而對(duì)下一代新型平板顯示技術(shù)研發(fā)的重視和投入不足。從短期看,對(duì)TFT-LCD技術(shù)和生產(chǎn)線的引進(jìn)可以比較快地建立起國(guó)內(nèi)的面板生產(chǎn)能力,并拉動(dòng)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。但必須吸取CRT時(shí)代對(duì)TFT-LCD技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面投入嚴(yán)重不足,導(dǎo)致落后的教訓(xùn)。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展初期,海外培育有全球競(jìng)爭(zhēng)力企業(yè)所需的巨額資金大多采用政府支持、市場(chǎng)化運(yùn)作方式。一是在資本市場(chǎng)上鼓勵(lì)投資機(jī)構(gòu)購(gòu)買企業(yè)股票;二是鼓勵(lì)銀團(tuán)提供長(zhǎng)期低息貸款。

而中國(guó)政府對(duì)企業(yè)成立國(guó)家工程實(shí)驗(yàn)室一次性投入千萬(wàn)元的支持,及彩電顯示平板化、OLED產(chǎn)業(yè)開發(fā)等全國(guó)性專項(xiàng)幾百萬(wàn)到幾千萬(wàn)元的支持,力度遠(yuǎn)不及海外政府。

另外,在技術(shù)研究人才方面,目前,中國(guó)大陸高?;救∠艘壕锢砗突瘜W(xué)專業(yè);除了河北工大等個(gè)別大學(xué),基本沒(méi)有液晶顯示專業(yè)。這造成了新型顯示技術(shù)的基礎(chǔ)研究人才嚴(yán)重短缺。而臺(tái)灣教育部門的“854專案”人才計(jì)劃,每年各大學(xué)電子專業(yè)招聘的85名教授中,要保證20名是在全球招聘的液晶專業(yè),且每人至少負(fù)責(zé)培訓(xùn)5名研究生。兩岸人才培養(yǎng)的巨大差距,將對(duì)各自產(chǎn)業(yè)發(fā)展產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

加強(qiáng)TFT-LCD技術(shù)研發(fā)

TFT-LCD無(wú)論對(duì)目前還是下一代平板顯示技術(shù)都很重要。對(duì)此,歐陽(yáng)院士提出了2點(diǎn)建議:

1.發(fā)展AMOLED離不開有基礎(chǔ)的TFT-LCD企業(yè)。

最近,日本政府在《企業(yè)創(chuàng)新聯(lián)盟》框架下投資了25億美元,組織日立、索尼與東芝成立世界最大的中小尺寸LCD觸摸屏及OLED顯示屏新公司。該舉措被認(rèn)為是取LCD之長(zhǎng)補(bǔ)OLED之短。而東芝移動(dòng)顯示公司2010年10月原本宣布取消OLED研發(fā)計(jì)劃而回到LCD。AMOLED的核心技術(shù)是增大TFT場(chǎng)效應(yīng)遷移率與均勻性,因此有TFT-LCD基礎(chǔ)的企業(yè)最容易開發(fā)AMOLED。中國(guó)也應(yīng)給予足夠重視,并采取相應(yīng)措施。

2.發(fā)展LTPS、金屬氧化物TFT、藍(lán)相、ChLCD、3D、柔屏、觸摸等TFT-LCD新技術(shù),逐步向AMOLED滲透。

目前,以液晶顯示所需新材料為主的很多TFT-LCD新技術(shù)還有待研究和突破。這些新材料包括有特殊光電性質(zhì)的無(wú)機(jī)、有機(jī)膜材料,用于液晶分子光取向的高分子材料,用于驅(qū)動(dòng)的半導(dǎo)體材料及LED背光材料。所以,現(xiàn)在還不能把液晶當(dāng)成一個(gè)成熟的產(chǎn)業(yè)。如目前TFT-LCD主流是控制電壓型a-Si工藝,但三星已啟用氧化物半導(dǎo)體技術(shù),日本正在研發(fā)有機(jī)半導(dǎo)體技術(shù)(甚至液晶半導(dǎo)體技術(shù)),中國(guó)也應(yīng)加強(qiáng)對(duì)液晶顯示新技術(shù)的研究。要特別關(guān)注以O(shè)LED為背光源的TFT-LCD技術(shù)發(fā)展動(dòng)向。

通常背光源用LED來(lái)做,因?yàn)槭屈c(diǎn)光源,所以還要加上光擴(kuò)散膜工藝。如用OLED背光源,因?yàn)槭敲婀庠?,擴(kuò)散膜工序就可省去,工藝成本下降可觀。2011年,三星、LG已開建用OLED做背光源的TFT-LCD新生產(chǎn)線。

OLED呈旭日朝陽(yáng)之勢(shì)

目前,業(yè)內(nèi)部分企業(yè)認(rèn)為,與LCD技術(shù)相比,OLED在對(duì)比度、視角、響應(yīng)時(shí)間和成本方面占優(yōu),但壽命處于劣勢(shì),在功耗、色域和均勻性方面兩者差不多。DisplaySearch預(yù)計(jì),從2013年起,AMOLED的功耗將開始全面低于AMLCD。

對(duì)于AMOLED顯示器對(duì)TFT背板的要求,京東方的未來(lái)技術(shù)研發(fā)總監(jiān)王剛表示,1.TFT載流子遷移率要高,以便在顯示周期內(nèi)為OLED單元提供足夠載流子注入;匹配OLED的電流效率。2.TFT穩(wěn)定性,TFT的開關(guān)特性不隨工作時(shí)間顯著變化,或在可控范圍內(nèi)變化,以保證從數(shù)據(jù)信號(hào)得到的顯示結(jié)果前后一致。3.TFT均勻性,在整個(gè)顯示矩陣上,TFT的開關(guān)特性趨于一致,減少因特性差異而增加的補(bǔ)償電路。還有,為將OLED用于柔性和透明顯示應(yīng)用,要求TFT背板的可撓性及透明化;底發(fā)射時(shí)為提高開口率要求TFT尺寸小。硅基TFT AMOLED技術(shù)比較如圖3所示。

硅基TFT AMOLED技術(shù)比較
圖3 硅基TFT AMOLED技術(shù)比較

另外,關(guān)于AMOLED與AMLCD的TFT背板不同之處,包括TFT結(jié)構(gòu)和像素電路。OLED是電流型器件,因此其基本像素驅(qū)動(dòng)電路采用2T1C,一個(gè)TFT做選通開關(guān),另一個(gè)作為驅(qū)動(dòng)OLED像素用。由于AMOLED采用的TFT背板技術(shù),常有TFT穩(wěn)定性和均勻性問(wèn)題,以及OLED器件本身的老化等問(wèn)題,所以通常在2T1C的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)更復(fù)雜的像素電路來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償(消除)上述問(wèn)題。

目前,AMOLED市場(chǎng)在迅速擴(kuò)大。特別是2011年三星顯示器(SMD)推出了Super AMOLED plus,更是加速了AMOLED顯示屏的普及。2011年AMOLED面板市場(chǎng)份額中,三星約占70%。三星的生產(chǎn)線和產(chǎn)品情況如圖4所示。此外,索尼也于2011年推出了17和25英寸的AMOLED 專業(yè)顯示屏。

 

三星的生產(chǎn)線和產(chǎn)品情況
圖4 三星的生產(chǎn)線和產(chǎn)品情況

 

DisplaySearch于2011年5月發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示,2011年,全球AMOLED的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)40億美元,2012年將上升到64億美元。并將于2015年成為主流顯示技術(shù),屆時(shí),基于AMOLED的顯示設(shè)備可達(dá)6億件。材料的發(fā)展會(huì)推動(dòng)上述情況的實(shí)現(xiàn)。RGB OLED的螢光和磷光材料的壽命比較如圖5所示。

 

RGB OLED的螢光和磷光材料的壽命比較
圖5 RGB OLED的螢光和磷光材料的壽命比較

 

目前,中國(guó)大陸的AMOLED面板生產(chǎn)線有京東方的4.5代和5.5代線,成都虹視的4.5代線,長(zhǎng)三角天馬的2.5代線,維信諾的2.5代線和4.5代線,廈門天馬的5.5代線,珠三角彩虹的2條4.5代線,彩顯的2.5代線,信利的2.5代線等。

OLED不會(huì)很快取代LCD

2011年8月的OLED-Info newsletter報(bào)道,LG宣布停止對(duì)中小尺寸OLED屏的投資,因?yàn)樗麄儎偼瞥龅?ldquo;超分辨率平面驅(qū)動(dòng)”液晶顯示技術(shù)(AH-IPS LCD)明顯好于OLED。LG還批評(píng)三星最近在OLED顯示上對(duì)市場(chǎng)的誤導(dǎo),指出在畫質(zhì)、反應(yīng)時(shí)間、能耗及對(duì)比度上,OLED還不是合適的顯示技術(shù)。LG雖然以AM-OLED4.5代線為諾基亞生產(chǎn)手機(jī)屏,但已決定不擴(kuò)產(chǎn)到原定的12K/月,而是縮減到4K/月。LG可能在2012下半年推出少量的55英寸OLED電視試水市場(chǎng),然后據(jù)反應(yīng)再?zèng)Q定是否擴(kuò)產(chǎn)。LG決定跨過(guò)5.5代線直接到8代線生產(chǎn)OLED電視屏,不過(guò)這不是真正的彩色OLED顯示屏,而是由柯達(dá)開發(fā)的白光OLED彩膜顯示技術(shù),也有可能是白光OLED背光液晶電視。

友達(dá)質(zhì)疑LG這個(gè)計(jì)劃,認(rèn)為到2014年,由于OLED低良率帶來(lái)的高成本,OLED電視不可能與液晶電視競(jìng)爭(zhēng)。

日本高級(jí)數(shù)據(jù)研究機(jī)構(gòu)的高多清作也認(rèn)為,OLED電視近幾年還不會(huì)取代液晶電視,理由如圖6所示。而且液晶電視市場(chǎng)會(huì)隨著成本的不斷降低持續(xù)擴(kuò)大。

OLED電視不會(huì)取代液晶電視的理由
圖6 OLED電視不會(huì)取代液晶電視的理由

 

 

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