折叠、双内折、卷轴……一直以方正平直形象示人的液晶屏,正进入前所未有的柔性时刻,并将迅速镶嵌进我们的未来生活。
2023 年 5 月 9 日,广州,2023 世界超高清视频产业发展大会。京东方(000725.SZ)、TCL 华星(000100.SZ)、维信诺(002387.SZ)等液晶面板制造企业,要么发布 OLED 新工艺,要么推出 OLED 新产品,要么展示 OLED 新应用,而这些新产品无一例外都属于柔性液晶屏之列,“柔性风潮”正席卷而来。
我们目前广泛使用的电视机、笔记本、手机等屏幕,都是采用的 TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)技术。而 OLED(Organic Light-Emitting Diode),又称为有机电激光显示、有机发光半导体(Organic Electroluminescence Display)。与 LCD 相比,这一次众厂商推出的 OLED 技术具有功耗低、响应速度快、视角宽、分辨率高等优点。
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如果这样比较,还不足以将 OLED 与 LCD 完全区分开来,那么能够实现软屏这一点,则是 OLED 技术对于 LCD 技术的降维打击。其工艺秘诀在于,LCD 是在玻璃基板上作业,而 OLED 可以在塑料、树脂等柔性衬底材料上进行生产,从而可以让屏幕呈现出或折叠或卷轴等柔性姿态。
4 月 27 日,韩国显示产业协会发布 2022 年全球显示产业主要统计数据,在 LCD 领域,中国企业的市场占有率高达 55.5%,而韩国企业只占 13.5%;但在 OLED(柔屏)领域,中国企业的市场占有率为 17.9%,韩国为 81.3%,绝对占优。
这份统计数据还表明,从全球范围看,OLED 占整体显示市场的比重,由 2021 年的 27.3% 升至 2022 年的 34.3%,一个比较明显的趋势——未来显示领域的争夺将以柔屏 OLED 为主。
或者换一种说法,不管在智能手机、平板电脑、电动汽车中控板等中小尺寸电子产品上,还是在电视机、智慧大屏、会议白板等大尺寸电子产品上,我们印象中的面板制造企业,正把应用创新日益延伸为“场景化显示解决方案提供商”。 在全球显示市场上,由韩国和中国的产业巨头所主导的“柔性时刻”正在到来。
早在 1877 年,德国物理学家奥托·雷曼(Otto Lehmann)运用偏光显微镜,首次观察到了液晶化现象。但此后,直到近 100 年后的 20 世纪 60 年代,伴随材料科学和材料加工技术的进一步发展,以及新型显示模式和驱动技术的开发,液晶显示技术才获得了快速发展。
美国无线电公司(Radio Corporation of America,RCA)1968 年便将这项技术应用于电视机,但后来阴差阳错没能坚持下去。真正将液晶显示技术实现产业化发展的,是日本的夏普。从 1991 年到 1996 年,全球至少有 25 家大批量液晶面板生产线建成,其中有 21 条建在日本。
随后,韩国企业三星和 LG 在 1998 年亚洲金融风暴期间逆势杀入,以凌厉的搏杀风格开启了液晶面板行业逆周期投资的先河。2008 年全球金融风暴前后,中国企业京东方、TCL 华星等以同样的逻辑进入这一产业。
时至今日,在国产领域,TCL 华星拥有 9 条面板生产线、5 大模组基地,投资金额超过 2600 亿元。京东方在其前 11 条液晶面板生产线上的总投资金额就已经超过 3000 亿元。到 2021 年 5 月,京东方已坐拥 16 条生产线,其投资金额可想而知。
在高科技、重资产、长周期的液晶面板行业,巨额投入意味着巨量产出。韩国显示产业协会的统计数据显示,截至 2022 年,中国企业在全球显示市场的占有率达 42.5%,韩国企业占 36.9%。
出版于 2021 年、讲述 TCL 创业 40 周年的企业传记《万物生生》中,TCL 就已经提出了以印刷 OLED/QLED 为主要抓手的技术领先发展战略。京东方也有类似明确方向。
两年后的市场数据验证了当初的判断——中国企业在 OLED 市场上的追击速度正在加快,中国企业在中小型 OLED 市场上的占有率 2017 年仅为 1.5%,到 2022 年为 17.9%。
OLED 柔屏技术由美国工程院院士、美籍华人邓青云发明,他早在 1986 年就提出了双层异质结有机太阳电池的重要新概念,并于次年提出采用给受体异质结结构作为发光器件活性层,在柯达公司率先实现了高效、低工作电压、结构简单的有机电致发光器件(OLED)。
从 LCD 到 OLED,对液晶面板行业而言,是一次由硬变软的剧烈变革。与形态变化同步发生的,是一系列的性能优化:更低的功耗、更快的响应速度、更宽的视角、更高的分辨率、更轻的重量。
更低的功耗:OLED 不需要背光源,这恰恰是 LCD 中较为耗能的一部分,OLED 因此更为节能。目前来说,同样规格的 OLED 模块,比 LCD 模块可节能三分之一,即柔屏更节能。
更快的响应速度:OLED 的响应时间可达微秒级,从而能够更好地呈现运动图像。相关数据显示,OLED 的响应速度是 LCD 响应速度的 1000 倍左右。
更宽的视角:由于 OLED 是主动发光的,所以更大视角范围内的画面不会失真,其上下左右的视角宽度超过 170 度。
更高的分辨率:OLED 的发光层可以吸纳 26 万真彩色,高分辨率、高清晰度。
更轻的重量:OLED 的质量较小,能够适应较大的加速度、振动等比较恶劣的环境。
这些特性,决定了 OLED 的应用范围更加宽广。商业领域的 POS 机、复印机、ATM 机、商务屏、广告屏等,电子产品领域的智能手机、笔记本、显示屏、电视、平板、数码相机等,交通领域的轮船、飞机仪表、GPS、可视电话、车载显示屏等,工业医疗领域的触控屏、监控屏、显示屏等,由此有了更多更优选项。
OLED 的技术难点在于发光材料。华睿光电开发不同发光材料的过程很有代表性。研发人员通过两三年的艰苦努力,陆续开发出三种性能颇佳并具有自主知识产权的材料,其中绿光主体(一种对显示材料功能的分类)和红光客体的寿命,都比市场上已有的 OLED 材料长。
蓝光材料是发光材料里最难攻克的基础色光,光子能量最高,要激发它需要的能量和驱动电压都比较大,对材料的要求也最高。最终,华睿光电的研发人员把蓝光的外量子效率做到了可量产水平,填补了行业空白,率先实现了红绿量子点材料从实验室向产业化的跨越。
作为全球范围内的两大液晶面板巨头,韩国企业三星和 LG 已在有计划地退出 LCD 领域,转而将全部注意力投注于 OLED 领域。
2023 年 4 月,三星宣布将在韩国忠清南道牙山投资 4.1 万亿韩元,建设世界上第一个 IT 用第 8.6 代 OLED 显示屏生产厂。通过此次投资,三星将原先的 IT 用 OLED 玻璃基板从 6 代级(1.5 米 × 1.8 米)大幅扩大到 8.6 代级(2.25 米 × 2.6 米),产量和切割效率将大幅提升。
市场调查企业 Omdia 的数据显示,三星显示 2022 年在中小型 OLED 市场的占有率为 56%,遥遥领先于中国代表企业京东方,其占有率为 12%。
与此同时,韩国已将显示技术上升为国家战略。韩国国会 3 月 30 日通过《税收特例管制法》。根据该法案,半导体、二次电池、显示技术等被明确列为韩国国家战略技术,相关中小企业的投资抵免率由目前的 16% 提高到 25%,中型骨干企业和大企业由 8% 提高到 15%。
中国企业也正在这一领域发力。2023 世界超高清视频产业发展大会上,维信诺发布了拥有自主知识产权的无金属掩膜版 RGB 自对位像素化技术(VIP 技术),由于不需用精密金属掩膜版,OLED 产线可提高排产的适应性。TCL 华星也展示了 65 英寸 8K 印刷 OLED 显示器、14 英寸超轻薄柔性 OLED 中尺寸显示屏,正实现从“效率领先—产品领先—技术领先—生态领先”的跨越。
行业研究机构群智咨询预计,2023 年国产 OLED 智能手机面板出货量将超 2.2 亿片,同比增长近 40%;中国大陆面板厂在全球智能手机 OLED 面板市场的份额今年有望达 38%,同比有望上升近 10 个百分点。
不过,总体而言,柔性应用的角逐目前集中于手机等中小尺寸电子产品,而中大尺寸电子产品的柔性角逐才刚刚拉开帷幕,行业分析人士认为,OLED 的成本较高是难点所在。
直观来看,这是全球显示巨头之间的竞逐,究其本质,是供应链与供应链、生态圈与生态圈之间的竞逐。
三星已经在这一领域建立了极高的技术壁垒和优先市场壁垒。技术方面,三星不单单做 OLED 显示屏,还收购了很多做 OLED 工艺的关键设备厂商。而且三星在 OLED 方面积累了很多专利和技术,对于后来者,这些都是需要克服的技术壁垒。
在市场壁垒方面,三星也有先发优势。客户要导入新的供应商,一般需要两到三年。2017 年 2018 年前后,三星独供苹果的 OLED 屏。由于苹果不想受制于三星,所以和 LG 签订了一个长期合同,约定两年后开始使用 LG 的 OLED 产品。LG 的工厂那时已经投产,但性能、质量、产量达不到苹果的要求。LG 承诺,两年后一定达到要求。结果过了两年,产品仍未完全达到苹果的交付要求,后续才逐步满足其要求。可见 OLED 的门槛有多高。
况且,液晶面板还是一个强周期行业,平均每约 3-4 年,整个产业便会经历一轮完整的上行下行周期。
纵观显示技术的发展历程,这个赛道没有常胜将军。即便是今天拥有巨大份额的三星和 LG,我们也无法预测未来谁将一马当先,但在新一代颠覆性技术出现之前,我们可以确定的一点是,OLED 未来柔屏的胜出者必定具备“极致性价比”——更低的成本、更大的产能、更高的效率。
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