平板顯示作為電子信息產業(yè)的“糧食產業(yè)”,其發(fā)展水平是一個國家的科技實力和國際競爭力的重要體現(xiàn)?;仡欉^去5年,我國平板顯示產業(yè)保持較快增長態(tài)勢。產業(yè)核心競爭力隨著面板產能、技術水平的穩(wěn)步提升而逐漸增強。產業(yè)整體規(guī)模持續(xù)擴大,全球市場份額不斷提高,面板自給率快速攀升,技術水平與國際先進差距逐漸縮小,產業(yè)發(fā)展進入良性循環(huán)軌道。同時也面臨著產能迅速擴張帶來結構性過剩壓力、終端產品需求增長趨緩導致產品結構調整、產業(yè)鏈成熟度不均衡、上游受制于人的發(fā)展瓶頸等不利因素。
顯示產業(yè)迅猛發(fā)展
新型顯示產業(yè)保持良好發(fā)展態(tài)勢,產業(yè)規(guī)模持續(xù)增長,供給能力明顯提高,技術創(chuàng)新能力逐步提升,產業(yè)聚集區(qū)初步形成,全球影響力不斷增強。近年來,隨著新型智能終端、車載顯示產品不斷升級,顯示產業(yè)不斷適應下游新需求,創(chuàng)新發(fā)展成為顯示行業(yè)主旋律。2016年全球新型顯示行業(yè)總體保持增長態(tài)勢,顯示面板產值達到1150億美元,出貨面積2.02億平方米,創(chuàng)新步伐進一步加快,新應用不斷涌現(xiàn),產品形態(tài)日益豐富,全球產業(yè)資源整合加快形成。面板企業(yè)不斷淘汰低次代落后產能,新型顯示產業(yè)結構升級進入新階段,產業(yè)競爭日趨激烈,我國作為全球電子制造業(yè)生產基地,個人計算機、手機、電視機產量均位居全球第一,世界顯示器件制造中心也加快向中國轉移。
隨著國家大力推進“中國制造2025”和“互聯(lián)網+”戰(zhàn)略,新型顯示產業(yè)戰(zhàn)略地位日益凸顯。2016年在全行業(yè)共同努力下,我國新型顯示行業(yè)發(fā)展向好態(tài)勢更為明顯,實現(xiàn)了“十三五”良好開局。一是技術水平不斷提升。多項創(chuàng)新產品和新技術陸續(xù)推出。AMOLED面板小批量出貨,華星光電全球首條11代線開工建設,京東方98英寸8倍屏首次應用在里約奧運會轉播。二是產業(yè)規(guī)模持續(xù)擴大,2016年我國新型顯示行業(yè)銷售收入達到2013億元,同比增長20%;出貨面積0.53億平方米,同比增長16.5%。全球市場占有率由“十二五”初期的3.9%增至27%,面板產業(yè)41條,在建15條,面板供應能力得到明顯提升。三是本土配套能力逐步提升。骨干企業(yè)本土化材料覆蓋率超過60%,全年采購金額同比增長35%,玻璃基板在六代線上量產,小尺寸規(guī)?;瘧?,偏光片8.5代線導入中。顯示產業(yè)是新一代信息技術和先進制造業(yè)的重要組成領域,總體來看,近年來我國顯示產業(yè)不斷蓬勃壯大,并帶動上下游產業(yè)共同發(fā)展,為國民經濟發(fā)展新舊動能轉化作出積極貢獻。
顯示技術進步有加
(一)柔性顯示屏
隨著更先進的制造設備和材料工程技術的發(fā)展,可彎曲、可折疊以及曲面顯示在電子產品中的應用日益豐富,為電子產品制造商帶來了豐厚的獲利機會。
對于LCD液晶顯示來說,通常由液晶負責控制顯示灰度,三原色濾光片控制顯示顏色,這就要求它們必須一一對應才能顯示正常。而如果用LCD液晶面板來做曲屏,內周長與外周長不相等,原來一一對應的液晶和濾光片就會出現(xiàn)位置偏差,從而導致色彩失真,此外還會引起漏光、暗屏重影及雪花等一些列問題。因此,對于曲屏來說,以AMOLED為代表的OLED顯示技術幾乎就成了不二之選。
但值得注意的是,無論是否是柔性顯示器,任何OLED顯示設備,尤其是大尺寸屏幕,在進入批量生產前必須解決以下這些挑戰(zhàn):電致發(fā)光(EL)蒸發(fā)現(xiàn)象及其對有機材料壽命的影響,低沉積速率,因缺陷導致的低良率問題,以及蒸鍍技術的可擴展性,這會直接影響顯示器批量生產的成本。
(二)印刷顯示
印刷顯示技術是將印刷電子學應用于顯示領域,指以旋涂、絲?。⊿creen)或噴墨打?。↖nk-jet)等印刷方法,將金屬、無機材料、有機材料轉移到基板上,制成發(fā)光顯示器件。印刷顯示技術的終極目標是實現(xiàn)全印刷發(fā)光顯示器件,在常溫、常壓下以按需給料方式實現(xiàn)低成本制造。目前印刷顯示技術中,采用OLED材料來實現(xiàn)顯示是主流且比較成熟的技術。
印刷OLED 顯示是利用現(xiàn)代印刷工藝制造 OLED 面板的新技術,目前基于蒸鍍工藝的小分子 OLED 面板仍然是市售的主流,但蒸鍍工藝、材料和制造成本等制約了大尺寸 OLED 顯示面板的規(guī)模化應用,而印刷顯示技術則具有工藝簡單,材料利用率高,生產成本低,有利于柔性化和大尺寸面板生產等優(yōu)點。因為技術限制,現(xiàn)階段并不能實現(xiàn)全器件的印刷制作。現(xiàn)有印刷OLED工藝僅指以印刷的方式制作功能層,如空穴/電子傳輸和EML等。電極依然以蒸鍍方式制作。
現(xiàn)有印刷技術主要關注在噴墨打印機方向。根據噴墨方式不同,印刷技術分為連續(xù)噴墨(CIJ)和按需噴墨(DOD),在印刷OLED中以Piezoelectric型噴頭比較常見,在實驗室中也有用Thermal型的噴頭。
噴墨打印成膜過程主要是通過電腦控制的噴嘴,將一定濃度的載流子注入層、傳輸層、發(fā)光層材料構成的功能墨水沉積在電極或者其他功能層上,溶劑揮發(fā)后在噴印的位置形成所需要的像素點。像素點揮發(fā)成膜過程中,受到溶劑表面張力、溶質結晶特性的影響,極易形成邊緣厚、中間薄的形態(tài),俗稱“咖啡環(huán)”效應。這是造成印刷 OLED 顯示面板無法達到市場化要求的主要問題。
(三)量子點電致發(fā)光
量子點電致發(fā)光二極管的工作原理與有機電致發(fā)光器件是類似的復合發(fā)光機理。QLED電致發(fā)光器件的基本結構和OLED器件也基本一樣,即用量子點材料取代有機發(fā)光器件中的有機發(fā)光材料。量子點在顯示技術領域的應用主要包括兩個方面:基于量子點電致發(fā)光特性的量子點發(fā)光二極管顯示技術(Quantum Dots Light Emitting Diode Displays, QLED),基于量子點光致發(fā)光特性的量子點背光源技術(Quantum Dots-Backlight Unit, QD-BLU)。
利用量子點材料的光致發(fā)光特性制造的背光源可將現(xiàn)有白光LED作為背光源,顯示器件色域覆蓋率從72%提高到110%,大幅度提升顯示器件的色彩表現(xiàn)力。量子點材料非常昂貴,雖然量子點材料的光致發(fā)光應用已經商業(yè)化,但只是定位于高端市場。對于大面積應用還需看量子點材料的降價幅度和速度。量子點電致發(fā)光的應用還處于實驗研究階段,從實驗階段到生產階段還需要較長時間,要解決制備工藝、發(fā)光亮度、壽命、效率等多方面問題,因此量產時間很難確定。
(四)IGZO(氧化物)TFT
自從2004年報道了柔性和透明的非晶銦鎵鋅氧化物薄膜晶體管(TFT)之后,非晶態(tài)半導體氧化物薄膜晶體管引起了人們的關注,目前關于作為TFT背板的非晶氧化物半導體器件已經取得了巨大進展。這些器件支持高性能平板顯示器(FPD),包括TFT-LCD及有源矩陣有機發(fā)光二極管顯示器(AMOLED)。
許多FPD制造商如三星、LG、夏普和友達已經在2012年宣布大規(guī)模投資基于氧化物半導體器件的大尺寸AMOLED面板生產。
IGZO(Indium Gallium Zinc Oxide)為銦鎵鋅氧化物的縮寫,非晶IGZO材料是用于新一代薄膜晶體管技術中的溝道層材料,是金屬氧化物(Oxied)面板技術的一種。IGZO材料由日本東京工業(yè)大學細野秀雄最先提出在TFT行業(yè)中應用的。其實IGZO只是溝道層材料,而不是一種新的面板技術。
穩(wěn)定性是氧化物TFT最重要的問題。需要考慮負/正偏壓、溫度、照明和環(huán)境(濕度)四個方面。從優(yōu)化結構、選擇合適的柵極絕緣體材料、不可滲透的鈍化層、穩(wěn)定的半導體材料和后退火處理幾方面提高穩(wěn)定性。此外,還要對工藝、材料和設備進行非常嚴格的控制。
(五)低溫多晶硅TFT
低溫多晶硅(Low Temperature Polysilicon,LTPS,以下以LTPS代稱)是平板顯示器領域中的又一新技術。繼非晶硅(Amorphous-Silicon,以下以a-Si代稱)之后的下一代技術。
Polysilicon(多晶硅)是一種約為0.1μm至數(shù)個μm 大小、以硅為基底的材料,由許多硅粒子組合而成。在半導體制造產業(yè)中,多晶硅通常經由LPCVD(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)處理后,再以高于900℃的退火程序,此方法即為SPC (Solid Phase Crystallization)。然而此種方法卻不適合用于平面顯示器制造產業(yè),因為玻璃的最高承受溫度只有650℃。因此,LTPS技術即是特別應用在平面顯示器的制造上。
LTPS TFT具有分辨率高、反應速度快、亮度高、開口率高等優(yōu)點,加上LTPS的硅結晶排列較a-Si有次序,使得電子移動率相對高100倍以上,可以將外圍驅動電路同時制作在玻璃基板上,達到系統(tǒng)整合,節(jié)省空間及驅動IC的成本的目的。
LTPS TFT的元件結構,有N型和P型兩種,其中的N型TFT,會利用低摻雜型漏極(Lightly Doped Drain,LLD)來降低元件的漏電流。LTPS TFT的柵極是位于半導體層上方,是所謂的Top Gate的結構;非晶硅型TFT的柵極是位于半導體層下方,是所謂的Bottom Gate的結構。這種結構上的不同,使得LTPS TFT 在TFT LCD中應用時,具有以下幾個優(yōu)勢:溝道串聯(lián)電阻低,柵極絕緣膜厚度小,柵極金屬層厚度大,柵極與源/漏極不重疊。
知識產權重視程度加大
顯示技術作為技術密集型產業(yè),長久以來一直被日本、韓國等壟斷。顯示面板的制造從原材料的生產,到最終面板成像電路的設計等各個環(huán)節(jié)都存在專利壁壘。
截至2017年3月9日,京東方向國家知識產權局提交且已公開的中國專利申請為2.3063萬件,其中1.3137萬件獲得授權。2006年,京東方的專利申請量僅有116件,之后逐年遞增,2016年新增中國專利申請且公開的數(shù)據達4612件。其中以2010年至2013年的專利申請量增長最為迅猛,每年遞增800件至1000多件??梢?,京東方對自主創(chuàng)新能力和知識產權給予了高度重視,即使是在2008年到2011年連年虧損的情況下,京東方依然在研發(fā)上投入近30億元。
誠然,我國以前對知識產權的保護力度不夠,侵權行為得不到應有懲罰,使得企業(yè)對知識產權喪失信心。2016年12月,《蘇州市“十三五”知識產權發(fā)展規(guī)劃》中特別提到了建設知識產權聯(lián)盟:在納米材料、大數(shù)據、未來網絡、3D打印、新一代信息技術和軟件、石墨烯、小核酸和抗體藥物等領域建成國際性知識產權聯(lián)盟;在高性能戰(zhàn)略材料、大品種創(chuàng)新藥物、新能源、智能裝備、物聯(lián)網核心器件及應用系統(tǒng)、高端裝備、電子信息、平板顯示等領域建成國內示范性知識產權聯(lián)盟。由此可見,近年來知識產權的保護力度在不斷加大。
利用知識產權來鼓勵員工創(chuàng)新,降低產品成本,增加企業(yè)利潤,防止竊取研發(fā)成果,使企業(yè)在激烈的競爭中占領專利的至高點,從而使企業(yè)在復雜的經濟環(huán)境中立于不敗之地。
技術人才需求旺盛
據對京東方、華星光電、天馬微電子、中電熊貓平板顯示企業(yè)每年招聘情況的不完全統(tǒng)計,京東方工程師最低要求是“一本”,每年招聘人數(shù)大概在2000人左右,碩士不多,不到20%;而華星光電在人員招聘這一塊的要求都比較高,近幾年對應屆畢業(yè)生都要求是“985”高校畢業(yè)的學生,因為公司正處在發(fā)展階段,所以人員的需求量也是較大的,每年大概會校招300~400個應屆畢業(yè)生,一般在本碩博方面是以7∶2∶1的比例招聘的;天馬微電子招聘每年1000多個應屆畢業(yè)生,大部分是“985/211”高校畢業(yè)生,也有部分非“985/211”學校畢業(yè)生,本碩比大約1∶1,本科生稍微多一點;中電熊貓招收的人員比較多。
由此可見,顯示行業(yè)對人才需求量暴增,具有平臺高、晉升機會多等優(yōu)勢。這些現(xiàn)狀都預示著顯示面板行業(yè)未來將有良好的發(fā)展前景。