从一无所有到全球第一,中国显示屏技术经历了哪些时段?爆火的折叠屏是否“扛折”

微观人 2022-04-27

京东方上广电tft-lcd

7079 字丨阅读本文需 16 分钟

人类80%的感知都来自于视觉,随着世界越来越趋于数字化,显示屏比以往任何时候都扮演着更为关键的角色。但“少屏”一直是深埋在中国人心里和中国产业里的隐痛。新世纪尤其是近10年来,中国显示产业迅速崛起,从籍籍无名到登顶全球,让“少屏”成为了过去式,也成为中国制造崛起的最佳表征。

2021年6月17日,工信部副部长王志军在世界显示产业大会上介绍称,2020年,中国新型显示产业直接营收达4460亿元,全球占比达到40.3%,产业规模位居全球第一。

在中国显示产业迅速发展的过程中,也崛起了以京东方(BOE)、TCL华星光电等为代表的众多面板龙头。结果就是,不仅中国制造在显示这个关键领域牢牢把握住自主话语权,也让我们日常生活中的电视、电脑、手机、户外LED(发光二极管)的各种屏幕更加清晰、细腻和绚丽,切实感受“显示让生活更美好”的魅力。

起步即落后

相比于改革开放前的其他产业,中国的液晶显示产业起步并不算太晚。

我国液晶材料的研究工作真正的发端是在1969年,此时,引领世界液晶材料产业研究的美、德等国也才刚刚度过材料基础理论和应用研究阶段。

但由于受国内LCD工业整体技术设备水平和投入资金的限制,液晶行业在相当长的一段时间内并没有被国家列入重点科技攻关项目,研究经费严重不足和人才短缺限制了该行业的发展。以清华大学化学系和北化为代表的科研院所是当时的主要研究力量,产业化还无从谈起。

为了响应当时中央领导指示清华开展液晶显示研究,1970年代清华物理教研组化学系、无线电系电真空教研组联合成功研制针靶电影LC投影,在大礼堂放映了表扬中国女排的电影《沙博士学位论之茶鸥》,这成为国际首个有源(CRT)矩阵驱动发明,也是当时国内为数不多的尝试。

在学界积极奋进的同时,产业界也参与了进来。70年代末80年代初,原电子工业部七七四厂(北京电子管厂、即京东方的前身)、七七○厂(湖南长沙曙光电子管厂)、中国科学院713厂(河南新乡)和上海电子管厂,先后建成4英寸基板玻璃的TN-LCD实验生产线,用于生产电子表、计算器和一些仪表的液晶产品。清华大学、长春物理所等科研单位也开始了涉足LCD技术的研发。

上述这些当年的液晶产业先驱们,多数已成为历史,只有原电子工业部七七四厂逐步演化成了如今业内巨头京东方。1981年,注定是京东方载入史册的一年,这一年它试制成功了TN-LCD液晶屏,并随后上马STN-LCD项目,虽然这两个项目都以缺乏资金而流产,但依然不失为伟大的尝试,这也为中国液晶产业的发展乃至壮大,留下了一丝火种。

同一年,清华物理系培养出四位首届液晶物理硕士生,其中两位做理论的阮丽与欧阳钟灿协助导师、中国液晶协会首位会长谢毓章教授编写了国内首本液晶教科书《液晶物理学》。

3年之后的1984年,深圳中航天马公司建成第一条4寸规格的TN-LCD生产线,七七○厂建成第一条7寸规格设备较先进的LCD规模生产线(主要设备通过香港从日本引入)。

但不得不指出的是,直到此时,国内生产企业无论是自主拼装设备还是从美国引入的设备,都是作坊式的小规模实验线,没有形成批量的生产规模,但这些实验室和实验线却奠定了中国液晶产业的基础,曾经在这些实验线上工作过的一批人,在后来中国LCD产业发展的各个阶段都发挥了积极的作用。

到了1987年,河北省和清华大学省校合作的永生华清公司正式成立,成立之初通过将清华大学化学系19年的液晶材料研究成果成功产业化,开创了中国液晶显示产业液晶材料国产化的先河。

此后,永生华清又多次承担并出色完成包括国家863计划、国家发改委产业化专项基金、国家电子发展基金等在内的研究项目,先后研制出1000多种单体液晶以及数百种TN、HTN、STN、第一极小、TFT等系列混晶材料,共申报国家发明专利13项(截至2008年10月底已授权10项)。

由此,80年代末到90年初的这段时期被认为是中国LCD产业的第一个黄金期,这个时期形成了初步的TN-LCD产业规模,深圳天马公司从4寸线开始,很快又建了1条7寸线,在90年代初又建成1条12寸线,在当时规模较大,产品质量较好,聚集了一批高水平的技术人员,从而奠定了其在业界的地位。

但放眼到国际,中国液晶产业的黄金时期却并不那么值得欣喜。1989年,液晶平板产业已经到了起飞的边缘,日本的液晶面板制造商们处于生产投资决策的喜悦气氛中。1989年8月至1990年秋季,NEC、DTI和夏普,相继启动了各自的第一条大尺寸TFT-LCD量产线,拉开了大尺寸液晶显示器产业的序幕。

这段时间的历史背景则是液晶屏开始应用到笔记本电脑上,这成为推动TFT-LCD崛起的决定性力量。此后,从1991年到1996年,全球至少兴建了25条TFT液晶面板生产线,其中有21条建在日本。

而同一时间,中国大陆在90年代初才正式涉足STN-LCD,国家八五计划开发项目“640×200超扭曲液晶显示项目”由七七○厂和清华大学、南京五十五所共同完成。

日后的LCD产业巨头——北京电子管厂彼时的主要工作还是解决生存问题。

1993年4月,年营收仅为8000万元、负债率却高达90%的北京电子管厂以经营性资产出资的方式,王东升和2600多名干部职工以募集的650万元(只够发3个月工资)出资,加上银行的债转股,成立了混合所有制的北京东方电子集团股份有限公司,王东升任董事长兼总裁。

而后,经过与日本旭硝子株式会社合资、与日本端子株式会社合资、与日伸株式会社合资等一系列操作与探索之后,直到1997年,京东方与台湾冠捷科技合资,成立东方冠捷电子股份公司(京东方占股51%),1999年投产后成功盈利,把台式电脑CRT显示器做到了世界第一。

直到此时,王东升和他的京东方才开始活得有滋味了起来,但看到日、韩液晶面板行业的火爆,王东升意识到终有一天液晶面板(LCD)终究会取代CRT,京东方需要改变。

崛起前的努力

在国内面板行业,有一句老话:北有京东方,南有上广电。上广电即为上海广电信息产业股份有限公司。

1997年2月27日,上海市政府为重振上海家电雄风而做出关于上海广播电视(集团)公司划出重组方案的决定,把上广电从上海仪电公司分离出来实施资产重组,实行投资多元化,实际上通过资产划拨的方式,把股权分配给上海几家龙头国企。

作为上广电运营第五代液晶面板生产线的平台,这家合资公司也是上广电转型平板显示行业的最大载体。从2003年开始上广电在第五代液晶项目上的投资前后超过100亿元,资金绝大部分来自银行贷款。

在上广电重组并着手上马液晶项目两年之后,京东方再次成立TFT-LCD项目组,把液晶面板作为未来的方向。此时,等离子显示和真空微电子显示风头正劲,这个选择存在风险,但幸运的是王东升押对了。

几乎在同一时间,三星、LG和现代等韩国企业通过多年的反周期操作,取得了在全球LCD产业的领先地位,开始反超日本企业,但反周期操作的代价是巨额投入难以承受,现代率先屈服,选择寻找买家出售面板生产线。

此时的京东方除了忙TFT-LCD项目,还在忙上市的事情。2000年12月,京东方在深交所增发A股,融资9.7亿元,这为其带来了大展拳脚的实力——2001年11月,京东方收购了现代STN-LCD和OLED业务。

2003年2月12日,京东方以3.8亿美元的价格,成功收购了韩国现代显示技术株式会社(HYDIS)的TFT—LOD(薄膜晶体管液晶显示器件)业务,这是当年我国金额最大的一宗高科技产业海外收购。京东方也因此成为中国第一家拥有TFT-LCD核心技术与业务的企业。

值得注意的是,京东方此次收购采用的是整体收购模式,拥有完全的独立自主权和生产安排权,这也成为京东方日后能够崛起的重要条件。同年,京东方在北京亦庄经济开发区开建5代TFT-LCD生产线。

与意气风发收购现代的京东方不同,上广电选择了合资方式——2003年上广电和NEC合资(两者出资比例分别为75%与25%),投产了5代液晶生产。这与上述京东方开建的5代线一起被视为开启了中国LCD产业元年。

但在这一过程中,上广电不得不面临一个棘手的问题,合资引进的生产线打包运到国内以后,对生产负责的是外方企业。这样一来,整个生产的管理、设备零部件的采购、供应商管理、技术的后续研发等各个环节,都由合资外方承担,上广电能得到的,只是生产出来的产品销售以后的分利。因此,缺乏技术支撑的上广电也就不敢下决心继续投资扩张生产。

京东方和上广电南北两大企业的命运就此来到了分水岭。

2004年10月,上广电投产后以切割15寸电脑液晶屏为主,此时市场主流已经逐渐转向17寸屏。

当2005年上广电决定转向17寸市场时,韩国、台湾厂商凭借其庞大的产能规模降价冲击市场,出现了供大于求的局面,17寸面板价格迅速跌落至160美元以下,造成上广电无利可图。

紧接着2006年9月到2007年11月短短一年多时间内,上广电总经理职位自周家春退休后先后迎来了施岳志(台湾人)和顾伟民,伴随而来的是上广电高层和供应商的两次大换血。最终在高额设备折旧、高价进口原材料、产品缺乏竞争力、人事动荡,以及技术依靠日本NEC(高额技术许可费用,占年销售额3%)的五重打击下,上广电NEC的“引进合资”模式走到了尽头。

据了解,上广电NEC液晶五代线自2005年投产到2007年连续三年亏损,总计亏损超过5亿元。原本对2008年的5代线寄予厚望,却遭遇了液晶面板价格雪崩而巨亏18亿元。

2009年3月,上广电因资不抵债而被托管重组。由此,中国出现了第一家宣告破产的面板厂,也意味着中国政府扶植面板产业的意图受挫。

与此同时,京东方的发展则要顺利许多。2006年,液晶发展进入低潮期,京东方亏损17亿,但由于京东方掌握自主技术和供应链,敢于抓住机会扩大生产,并通过各种方式获得了银行团的贷款延期。到2007年,京东方因为产量大增而迅速转为盈利。

此后,2008年3月,总投资34亿的成都4.5代线正式开工;2009年4月,京东方合肥6代线开建,总投资175亿……

在京东方和上广电努力上游的20世纪末到21世纪初的十年中,吉林彩晶也曾为面板产业带来不小的火花。

吉林彩晶从1996年就开始立项,它的诞生可以说承载着无限期望。作为吉林省“九五”计划的头号重点工程,当时的设想是把长春建设成我国液晶生产的北方基地。1998年,投资13.2亿元的液晶基地三期工程--TFT&LCD先导工程宣布竣工,吉林彩晶形成了年产38万块TFT-LCD的生产能力。

但此后,吉林彩晶的发展却令人大跌眼镜:1998年9月,耗资8400万美元从日本DTI引进了一条第一代TFT-LCD生产线(DTI建于1991年的旧线),其后因技术、资金、市场等一系列因素而夭折;2000年7月,吉林彩晶遭遇“通海高科”的上市骗局,被拖入了资金问题深渊;2002年11月,吉林省政府投资4500万元,组建吉林北方彩晶集团公司,把吉林彩晶从欺诈上市的泥潭中“拯救”了出来。

吉林彩晶几经波折,虽然中途曾以3000万元改造产线获得台湾唯冠包销全部产能,但资金的巨大压力与归属权问题一起最终压垮了吉林彩晶。

当然,除了上述京东方、上广电与吉林彩晶三家企业的不懈努力,中国其他企业也在不断进行尝试,比如2006年龙腾、深超5代TFT-LCD量产,2007年彩虹5代TFT-LCD玻璃基板在咸阳开建等等,但在当时的产业基础和市场环境之下,这些努力并没有根本改变中国面板产业困局。

愤而崛起

海关数据显示,2008年中国面板业贸易逆差达到历史最高峰的1487.96亿元人民币(按照2008年底汇率计算)。中国需求的液晶面板在很长时间中完全依赖进口,甚至中国每年的进口物资消费排行中,液晶面板仅次于石油、铁矿石、芯片,而位居第四位。

直到受到了韩国和台湾方面的恶意重创,这一状况才开始有了转机。

2008年,席卷全球的金融危机爆发,很多台湾的面板厂家陷入困境。2009年上半年,工信部、国台办组织中国大陆彩电厂商,赴中国台湾采购液晶面板,金额高达44亿美元,总量超过1200万片。一度被评价为“将中国台湾企业拉出了金融危机泥沼”。

不过,台湾企业却摆了大陆一道。2009年2月,韩国企业突然以现金向台湾广达、奇美采购了400万片库存,并签署2009年度采购协议,目的很明确——控制市场供应量,这让大陆面板开始严重供不应求。

同时韩企压缩对华液晶出口量,开始涨价,这直接导致2009年3-8月面板涨幅达30%以上,导致中国彩电企业再次陷入困境。而台湾企业坐视这种局面,跟进控制产量,从中大获其利。

2013年,大陆以合伙操控价格的名义对韩台面板厂高额罚款(3.13亿人民币)。此次事件以后,商贸部摆明了态度:“液晶面板行业,以后任何事不再与台湾合作。”

而让商贸部有如此底气摆出此态度的,无疑是国内面板产业几年间的迅速成长。

2008年,国务院批准发改委与工信部于2009年发布的第一个三年行动计划《2010至2012平板产业发展规划》,自主建设TFT-LCD列为发展重点,恢复高世代产线引进国家审批(5选2)。

借此东风,2009年10月,还在亏损中的京东方,出人意料地开始大举扩张,在北京亦庄开建了中国大陆首条自主设计与自主建设的8.5代线,该项目总投资280亿元,设计产能为9万片玻璃基板/月,实现年产液晶显示屏1300万片,年产值近200亿元。

这一决策很快便掀起了一场“液晶风暴”,此后不到10天时间里,日本夏普、韩国三星、LG,台湾奇美、友达等厂商纷纷宣布放弃封锁策略,要在中国大陆建设高世代液晶面板生产线,这背后是抢占庞大中国市场的生死角逐。此时,中国各地计划上马的7.5代以上生产线一度达到8条,总投资超过2000亿元人民币。

同样是在2009年,为改变国内彩电行业“缺芯少屏”的被动局面,增强本土企业在全球平面显示产业的话语权,走出并购困境后的TCL又将创新的目标转向了面板产业。TCL设立深圳市华星光电技术有限公司,仅仅一年之后,华星光电8.5代TFT-LCD生产线在深圳开工。

此时,为了促进中国面板产业的腾飞,2009年底,工业和信息化部电子信息司发布了一份名为《2010~2012年平板显示产业发展规划》的文件,提出面板生产正步入大尺寸时代,要重点支持6代以上TFT-LCD面板生产线等。

此后,中国的面板生产企业与生产线如同雨后春笋般迅速成长,十年之间成绩斐然(以下表格是集微网整理的部分成就):

至此,中国的面板产业终于走到了世界前列。

从显示大国到显示强国

如今,中国显示产业已经占据全球显示产业的半壁江山,在当下市场主流的LCD赛道,市场份额更是高达65%(据中怡康数据),不过如何抢占OLED、QLED(量子点)、激光显示、Mini LED(芯片尺寸介于50~200 μm之间的LED)、Micro LED等下一代显示技术的制高点则成为关注焦点。

“LCD技术产业化始于日本、OLED显示技术产业化始于韩国。我们有理由相信,将来更先进的显示技术,可能在我国首先实现产业化。”欧阳钟灿认为,我国在AMOLED(有源矩阵有机发光二极体)柔性显示和Mini/Micro LED等新型显示赛道具备领跑潜能。

在LCD领域,目前中国显示企业无论是产能规模和技术实力上都牢牢占据着市场主导地位,三星显示则仍然是全球柔性OLED显示器的领先企业,在技术和市场上领先优势明显。不过从2017年以来,这种垄断格局正被京东方、维信诺等中国企业打破。

Omdia的数据显示,2019年国产柔性AMOLED出货占全球比重为10%,到2020年上半年已达到18%。国产柔性AMOLED面板出货占比将在未来3~5年继续提升。

除了当下火热的Mini/Micro LED外,下一代显示技术新方向仍在不断涌现,以印刷显示、激光显示为主的下一代显示方向逐渐明确,光场显示、激光全息显示等变革性技术将推动三维立体显示发展,“这就要求我们及时关注呼应显示技术的最新发展趋势,多条技术路线齐头并进,每条技术路线都有相应的市场空间。”中国电子视像行业协会副秘书长董敏告诉记者。

未来随着5G、超高清技术的加速发展,车载娱乐、行车导航、户外展示、无纸化医疗、智慧教育、在线会议等显示场景也在快速崛起,同时8K超高清互动展示、升降屏、透明屏、触控屏、VR/AR/MR、全息成像、投影拼接、触控交互新的显示手段的落地应用,商用显示正成为全显示产业链万亿元级的蓝海市场。

记者注意到,传统的面板龙头企业也正在跳脱开显示屏的“束缚”,开始向显示产业链上下游延伸,比如京东方目前着力正构建以半导体显示为核心,Mini LED、传感器及解决方案、智慧系统、智慧医工等融合发展的“1+4+N”航母事业群,全面向物联网创新企业转型。

与此同时,业内认为,在需求和行业集中度双双提升的背景下,未来显示行业竞争将更加规范,大尺寸LCD市场价格可能摆脱原有的周期性剧烈波动的状况,进入到相对有序、稳定上升的发展大周期。

不过,快速发展中的中国显示产业依然存在一些短板和隐忧。“经过几十年艰苦努力,中国已经成为终端显示产品最大的生产国,但一些关键的问题仍然没有解决,例如很多显示材料如氧化物TFT、玻璃基板和一些关键装备,仍然依靠进口,关键材料、关键装备国产所占的比重甚至低于5%。” 科技部原副部长、国家新型显示技术创新中心、新型显示产业技术创新战略联盟双任理事长曹健林表示,中国显示产业要实现由大到强,仍然需要集中资源、加强产学研协同、逐个突破这些“卡脖子”难题。

全新的显示技术和丰富的应用场景,打开了显示产业的未来之窗,也将开启人类认知世界的明亮之窗,全球显示产业正在进入新一轮的爆发前夜。王志军表示,新型显示产业作为国民经济和社会发展战略性、基础性和先导性产业的特征更加明显。下一步工信部将按照“十四五”发展规划纲要的要求,围绕稳定和优化产业链、供应链,推动我国新型显示产业聚合化、集群化、生态化发展,更好地实现显示产业高质量发展。

高端折叠屏技术也不甘落后

自2018年以来,三星、小米、摩托罗拉等多家手机厂商,先后都涉足折叠屏手机市场,各种折叠方案百花齐放。甚至连最高冷的苹果,都爆出了2023年发布折叠屏手机的消息。以这个架势来看,折叠屏已经成为继全面屏之后的又一场手机革命。

对于这一方向,各个手机厂商有两条技术路线。一是准备在手机大小不变的情况下去获得更大屏占比,进而提高屏幕面积。也就是前两年爆火的全面屏概念。于是在2018年之后,刘海屏、挖孔屏、水滴屏、弹出式摄像头等新型手机争先上市。而后续的市场反馈则证明,这种思路虽然能让手机的外在表现更亮眼,但是想直接兼容平板功能显然不太可能。

不过于此同时,另一条折叠手机的技术路线却初步实现了当初的构想!通过可折叠的机械结构,使其同时具备手机和平板两种形态。虽然在续航、摄像、内部结构等方面仍然还有缺陷,但是至少这种设计方案的潜力是有的!于是各个厂商都开始争先布局折叠屏技术!而想要完成折叠屏手机的构想,有一项技术至关重要,那就是最核心的柔性屏!

2018年,凭借着在屏幕产业的技术积累,中国企业京东方正式开设6代柔性OLED生产线,成功量产了属于中国的柔性OLED屏幕。而在之后的几年里,京东方也通过与华为、小米、oppo的合作,迅速在这一产业站稳了脚跟。虽然其市场占比距离韩国三星还有着很大差距,但至少成功打破了垄断,使中国折叠屏手机用上了国产柔性屏!

而且除了京东方以外,中国在柔性屏领域还有另一个独角兽企业,那就是刚刚我们提到的柔宇科技!在其技术水平相较韩国三星几乎不相上下!甚至业内流传着,当前只有三星和柔宇掌握了全自主柔性OLED屏技术,堪称新一代国产之光!但可惜的是,由于企业规模以及蒸镀设备的限制,当前柔宇科技在柔性OLED屏的量产以及良品率方面还略有不足!

不过我相信,伴随着中国折叠屏手机市场的爆发,中国的柔性屏产业也会迎来新的发展阶段!在此大东只希望,我们国产科技企业这次能够抱成一团,不要让辛苦博来的机会白白流失!让中国在这场席卷全球的显示革命中,成为真正的时代弄潮儿!

文章来源:爱较真科普,爱集微APP,中国经营报

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