國內外新型顯示技術的發展現狀
顯示產業是我國電子信息產業的基石之一，也是信息領域為數不多的每年千億美元級的產業，帶動力和輻射力極強，吸引了國內外眾多研究機構、企業的目光，成為了電子信息產業領域競爭的新高地。
2020 年，我國在新型顯示產業領域投資超過 1.3 萬億元，已建成 6 代及以上面板生產線 35 條，實現直接營收 4460 億元，同比增長19.7%，全球占比達到 40.3%，增長速度和市場占有率均處于全球首位，全球顯示產業正加速向我國轉移，新型顯示已經成為我國后續發展的優勢產業，在我國國民經濟中占有重要的戰略地位。當前顯示產業發展到了“更新換代大洗牌”階段，多種技術 / 產業競相發展，如液晶顯示（LCD）、有機發光（OLED）顯示、量子點（QD）顯示、發光二極管（LED）顯示、電子紙（E-paper）顯示、三維（3D）顯示、激光顯示（LDT）等。我國產業規模已經成為全球第一，正處在由大變強的產業轉型機遇期，在日益復雜國際形勢下，亟需全面分析各種新型顯示技術特點和發展現狀，梳理產業發展方向和制定相應展路線圖，確保新型顯示產業自主可控、安全發展。
圖 1 顯示技術發展歷程
顯示是將信息顯示給人眼觀看的人機界面終端，集觀賞 / 娛樂應用和信息應用于一身，其發展方向是超高分辨（幾何 / 顏色雙高清）、全色化（大色域，最大色彩范圍還原）和真三維（高觀看舒適度）。20 世紀 30 年代出現的黑白顯示解決了視頻圖像的有無問題，20 世紀 50 年代的彩色顯示解決了視頻圖像無顏色問題，20 世紀末出現的數字顯示解決了視頻圖像易受干擾、清晰度差的問題。當前的激光顯示是要解決視頻圖像的全色問題，將來基于全息術的三維顯示技術有望解決真三維（3D）顯示問題。可以說，顯示技術的發展歷程（如圖1）就是圖像保真度不斷提高，從而走向人眼視覺極限的過程。
各種新型顯示技術原理與態勢分析
激光顯示
激光顯示是以紅、綠、藍三基色（或多基色）激光為光源的新型顯示技術，具有大尺寸 / 超大尺寸、大色域、超高清、高觀賞舒適度等優點。在現有激光光源中，三基色半導體激光（LaserDiode，LD），具有直接電激發、高效率、高偏振度、長壽命、高可靠、小型化、頻域 / 空域/ 時域綜合參數易于調控，以及可用半導體制造工藝實現大規模量產降低成本等優勢，將是激光顯示產業化發展的核心。
據統計，2019 年我國激光顯示銷售額已超過 150 億元，2017-2019 年銷售量同比增長了162%、483%、106%，預計到 2025 年激光顯示出貨量將超過 100 萬臺。我國激光顯示已走在世界前列，產業規模上已達國際領先水平，激光顯示正在成為下一代電視機、計算機、游戲機、電影機、工程機以及超大屏幕產品主流。
圖 2 激光顯示產業發展路線
液晶顯示（LCD）
有機發光二極管（OLED）顯示
由于 OLED 發光材料存在壽命問題導致“紅臉現象”和燒屏現象，應繼續發展手機屏、可穿戴小屏幕短使用周期的產品，同時探索透明、柔性等特殊用途產品的市場應用。目前基于蒸鍍工藝的 OLED 產品已經占據手機、可穿戴等小尺寸移動顯示產品部分市場，基于印刷工藝的 OLED 顯示屏已實現中小屏的小批量生產。
圖 3 OLED 顯示屏幕已廣泛應用于手機
量子點顯示
圖 4 量子點顯示材料種類
Mini/Micro-LED 顯示
目前小間距顯示（屏）如 mini-LED 已在室內公共信息大屏幕廣泛應用，已有較大的市場，下一步可加強改善觀看舒適度，獲得更大的市場份額。對于 Micro-LED 顯示產品，其巨量轉移等實用化技術尚需進一步攻關，尤其是隨著分辨率的提高，如何進一步提高良率成為關鍵。
圖 5 Micro-LED 工藝流程
電子紙顯示（E-paper）
圖 6 電子紙顯示原理圖：黑白（左）；彩色（右）（來源：中關村在線）1. 屏幕正面 2. 透明電極層 3. 透明微膠囊；4. 帶正電荷的白色粒子；5. 帶負電荷的黑色粒子；6. 透明液體；7. 點擊像素層；8. 基板；9. 入射光；10. 白色出射光；11. 黑色出射光
因觀看舒適度高（環境光反射式顯示）、輕薄、近零功耗、低成本等優點，電子紙顯示特別適合發展靜態顯示產品，如電子書、電子價簽、可穿戴等，在人眼健康（類紙顯示）、超低功耗、低成本等方面有顯著優勢，有可能成為類紙顯示產品的主市場。目前電子紙顯示尚存在對比度低、 分辨率較低、響應時間慢等問題，應著力解決彩色化和可動化關鍵技術，實現快速響應和彩色顯示的突破。
三維顯示（3D 顯示）
三維顯示方式的發展趨勢，將實現高動態、寬視角、高臨場感的全息三維圖像再現，即大景深、大視場、高分辨率和真彩色的實時三維顯示。由于全息三維顯示仍面臨空間帶寬積小、計算和傳輸量大等關鍵技術制約，還處于技術研發階段，市場化尚需很長時間。
圖 7 全息三維顯示效果圖
國內產業鏈情況及面臨的挑戰
我國非常重視新型顯示產業的發展， 從“十二五”期間的《國家中長期科學和技術發展規劃綱要 (2006-2020 年 )》，到“十三五”期間的《“十三五”國家戰略性新興產業發展規劃》等一系列重要政策的出臺，上述顯示技術如激光顯示、OLED、三維顯示等已被列入未來發展規劃，力爭在全球顯示產業的技術創新和產業升級的新機遇期，進一步提升顯示產品的競爭力、創新力和對終端消費者的吸引力，來提升顯示產品的產值和利潤。
到 2020 年，我國新型顯示全產業累積總投資已超過 1.3 萬億元，顯示產業規模已經超過 3 萬億元，生產的顯示面板占全球總產量的 50%，電視屏幕占 70%，電腦和手機產量超過 90%，其中 LCD、激光顯示、OLED 等顯示技術的產業規模已經全球領先，中國已經超過韓國成為全球規模最大、市場最大、最具競爭力的顯示市場。
但是我國的顯示產業依然大而不強，在超過60% 的關鍵核心材料與工藝裝備依賴進口，產業關鍵環節尚難以自主可控，潛在發展壁壘日益顯現。在上游材料方面，液晶、玻璃基板、光學膜、光刻膠材料、OLED 發光材料、空穴 / 電子傳輸材料、電極材料、RGB 激光器和成像材料、MicroLED 外延材料、鍵合材料、電子紙油墨材料等等關鍵材料與配套材料國產化率低，亟需發力關鍵顯示材料國產化及其上游原料的開發。
顯示的前端工藝設備、生產設備、檢測設備對外依存度同樣很高，日、韓、德、美在精密涂布設備、曝光設備、蒸鍍設備、精密檢測設備等等高端設備方面長期壟斷，例如液晶顯示用框膠涂布機、CF 光阻涂布機、CF 曝光機、液晶滴下機，OLED 用 RGB 打印機、蒸鍍機、熱退火裝置、像素缺陷檢測及修復設備、QD 打印機、激光器半導體工藝設備、巨量轉移設備、高精度巨量MicroLED 芯片陣列檢測機等等，部分設備受制于開發難度，100% 依賴進口。材料和裝備的對外依存度過高不利于我國產業地位的穩固和自主可控安全發展。
新型顯示的自主創新必然以相關材料、工藝與裝備的創新為基礎。我國科研院所、高等學校和企業在新型顯示相關的關鍵材料、器件及工藝、核心裝備的基礎研究和應用方面開展了大量工作，積累了良好基礎，我國替代性材料以及設備本土化覆蓋率正逐年提升。
材料國產化開拓方面，國內京東方等在具備了 LCD 顯示面板大規模生產能力，圍繞產業上游的玻璃基板、偏光片、薄膜材料開展攻關，國產化率穩步提升，中游面板制造企業的現地采購比例也逐漸上升。廣州華睿、北京鼎材、吉林奧來德等 OLED 顯示發光材料方面，以及廣東聚華、納晶科技、華南理工大學在柔性、大面積印刷顯示材料方面已實現自主研發與應用。激光顯示的發光和成像材料方面，中科院理化所、半導體研究所、海信、長虹等研究單位和企業已實現部分國產替代。
在設備的國產化提升上，據 CINNO Research 顯示，在17 大類的設備中，檢測設備國產化完成度超過60%，目前基本可以實現替代，如在面板后道檢測設備方面，測試機領域國產替代成果顯著，國內企業占據國內市場的 82%。
在自動化、模組貼合 / 綁定等領域，國產化提升較為迅速，超過30%。另外，多種關鍵工藝設備，如激光切割機、曝光機、有機材料蒸鍍機、自動光學檢測儀器等實現了零的突破。
可以說，我國已充分意識到新型顯示材料、工藝和裝備對于發展新型顯示產業的重要性，并通過自主創新，逐步形成和完善了以企業為主體、市場為導向、產學研用相結合的創新體系，有望在新一輪科技和產業革命到來之時主導全球顯示產業發展。
總 結
當今時代，全球顯示產業正加速向我國轉移，迎來了顯示產業由大變強的機遇期，也存在外部形勢復雜、全產業鏈布局、顯示產業的更新與轉型等新挑戰。我們應針對各自顯示技術特點與發展趨勢，整合相關領域材料、工藝、器件方面有優勢的企業、高校、科研院所等單位研發資源，提前布局未來顯示技術創新開發能力，形成對我國顯示技術長遠創新發展的有力支撐。最終開拓多種新型顯示的特色市場，百花齊放，全面發展，圓“十三億中國人看中國（安全）電視”的中國夢，推動我國顯示產業由大變強，成為顯示產業強國，為中華民族百年復興做出應有貢獻。
