揭开中美日韩的电视面板历史,中国如何在落后十年的情况下实现反超?

微观人 2022-07-08

夏普京东方三星电视

6179 字丨阅读本文需 15 分钟

韩国三星在1995年建立第一条TFT LCD生产线(二代线),历经20多年,SDC(韩国三星显示)曾经在TFT LCD产业叱咤风云,多年领先群雄,是TFT LCD的领导厂商。

可惜的是,在中国厂商强力的竞争下,SDC的生产成本无法在市场生存,今年6月底,SDC关闭LCD 面板产线,退出TFT LCD面板事业。

三星在TFT LCD面板的杰出表现,将三星电子推上全球电视市占第一的宝座。目前三星电子仍是全球电视市占第一,年销售电视超过4000万台,约占全球市场的20%左右。为了成本考量三星电子不得不向外采购电视面板,三星自有的TFT LCD面板厂失去市场,最后落到关厂的结局,实是令人不胜唏嘘。

记得1995年三星刚进入TFT LCD产业时,不少分析师当时大胆预言,韩国很可能复制DRAM成功的经验,再一次击败日本,成为液晶面板的王国。值得一提的是,当时日本TFT LCD几乎寡占全球市场,除了日本外,没有其他地区生产TFT LCD面板。

果不期然,短短约10年左右,韩国的SDC及LGD两家TFT LCD厂击败日本,成为全球TFT LCD市占率最高的国家,继DRAM之后,韩国再度成功将面板技术从日本转移到韩国,成为TFT LCD技术及生产的领导者。

美国1968年造出全球第一片液晶显示器,却后继无力

美国是高科技技术的先驱,现代社会大部分的高科技技术皆由美国发明,然后发展出产品,进入市场。然而当市场快速成长后,生产效率成为最重要的竞争要素,此时美国往往敌不过日本、韩国、中国台湾和大陆,由于高科技产业因成本因素,不得不转移到这些地区生产。

我们所熟知的半导体产业、液晶显示器产业等,都是美国人发明的技术。半导体产业在美国仍能够蓬勃发展,迄今美国仍执全球半导体产业牛耳。

液晶显示器虽然是由美国人最先发明,可惜的是后继无力,由日本人将技术实用化并加以发扬光大,方有如今的局面。

1968年美国RCA公司研发出全球第一片液晶显示器(LCD),许多人意识到LCD发展的庞大潜力,认为可利用LCD制造出壁挂式的平板电视。AT&T、摩托罗拉、全录、HP等美国公司,纷纷投入LCD的研究开发。可惜的是,由于这些公司除了LCD外,也同时投入半导体的开发,当时大家认为半导体的发展潜力较大,因此投入半导体的资源较多。这些美国公司在LCD的研发不顺,因此将投入LCD研发的资源,转到半导体或其他项目,美国公司纷纷退出LCD产业。

日本看准LCD商机大举投入,1990年代独霸全球TFT LCD市场

1970年代,当美国公司纷纷从LCD产业打退堂鼓之际,日本公司看到商机。以钟表为主要产品的公司精工舍认为LCD可做为手表的显示器,成为电子表的重要零组件。

除了精工舍外,日本夏普(Sharp)公司,也同时看到LCD的潜力,大举投入LCD的研发。当时夏普以生产小家电、事务用机器闻名,LCD可用于小型计算机。

夏普看到LCD的潜力后,大举投入LCD的研发。由于LCD技术刚起步,小尺寸LCD较容易成功,精工舍、夏普最早量产的小尺寸LCD用于手表、计算机、仪器等用途,为LCD找到了突破口。

此时的LCD为TN(扭转向列型) LCD,只能单色显示,之后进步到STN(超扭转向列型) LCD。STN LCD除了单色显示外,之后也发展出彩色。STN LCD的缺点是反应速度慢、视角小、画质不理想。

1988年,夏普公司展示14吋彩色TFT LCD(薄膜电晶体液晶显示器)面板,震惊全球。夏普公司从1973年起,默默投入LCD产业研发,传闻夏普公司内有一处,堆满液晶玻璃,是由开发失败的液晶面板堆积而成,号称液晶冢,这显示夏普经无数次的失败,方能淬炼出卓越的液晶显示器技术。

此时除了夏普外,东芝、日立、NEC等日本公司,也具备TFT LCD面板技术,日本公司开始量产TFT LCD。1993年TFT LCD进入笔记本电脑市场,笔记本电脑萤幕由单色进化成彩色。

笔记本电脑市场快速成长,成为TFT LCD的主要市场, 笔记本电脑萤幕由最早的6吋,一路扩大到15.6吋,一方面是市场的需求,另一方面是TFT LCD成本不断地下降。

TFT LCD技术不断地进步,尺寸愈做愈大,成本也愈来愈低。1990年代,日本厂商独霸全球TFT LCD市场,直到1995年韩国三星电子及LGD进入TFT LCD市场,方结束日本垄断TFT LCD产业的局面。

1998年全球TFT LCD市场,日本夏普、东芝、NEC市占率分别居第一、第二及第三,这是日本在TFT LCD产业的顶点。之后即反转向下,到2001年被韩国SDC及LGD超越。

韩国1998年抢进、日商为反击将技术转移,日韩台三足鼎立成形

TFT LCD与DRAM都是景气循环产业,供不应求时,获利丰硕,大家积极扩产,导致供过于求,不得不削价求售,使供应商亏损累累。日本人的保守心态,对景气循环的应对往往进退失据,不景气时过度削减开销,不投资,这往往让对手有机可乘。

三星电子是最擅长应对不景气的专家,大家不敢投资时,三星电子往往无畏景气不佳,奋力投资。以DRAM为例,不管景气如何,三星电子当时几乎每二年,盖一座新晶圆厂。不景气时,设备取得成本低,反而是投资的好时机,三星电子的DRAM事业能够一路领先,与它持续投资有很大的关联。

1997年亚洲金融风暴使面板需求急缩,TFT LCD产业陷入严重供过于求的低潮,日本厂商不敢继续投资建新厂,南韩趁势抢进。

1997年亚洲金融风暴,使面板需求急缩,TFT LCD产业陷入严重供过于求的低潮,日本厂商不敢继续投资建新厂,除了夏普、日立和三洋继续对3.5代线和4代线投资外,其他日本企业的投资都处于搁浅状态。这一波不景气,为中国台湾带来了进入TFT LCD产业的契机。

中国台湾主导全球笔记本电脑的生产制造,他们一心想发展TFT LCD面板产业,不过当时日本企业惧怕一旦将技术授权给中国台湾后,会失去该地笔记本电脑工厂的面板订单,因此不肯轻易给中国台湾转移技术。

亚洲金融风暴让韩元大贬,使韩国面板竞争力十足,迅速取得台湾笔记本电脑市场订单,日商在中国台湾市占率输给韩商。

1998年,日商在韩商的猛烈的攻势下,将技术转移给中国台湾企业作为反击。这样一方面可以收取高额的技术转让费,另一方面也可以弥补日本在产能上的不足。当年共有6家中国台湾公司,相继获得了日方的技术转移,进入大尺寸TFT LCD产业,日、韩、台三足鼎立开始成形。

1999年,台厂相继量产,产能逐步扩大,中国台湾取代日本,成为大尺寸面板的主力供应地区。

2004年,大尺寸TFT LCD,日本仅有夏普(市占率约5%)及日立(市占率约2%),其他厂商几乎已全面退出市场。韩国SDC市占率约24%,LG Philips市占率约21%,Hydis(现代集团)市占率2.2%,韩国合计约47.2%。中国台湾方面,友达13%、华映9.1%、奇美10.1%、广辉6.3%(当时尚未与友达合并)、瀚宇彩晶4.2%,合计42.7%,与韩国分庭抗礼。

中国挟庞大内需挖角人才建立技术,2015站稳脚步

中国大陆经济经多年的高速成长,成为庞大的市场。电视是家电中最主要的产品,当电视由映像管转成TFT LCD的平板电视后,发展TFT LCD产业成为中国的国家发展策略。由于中国是全球最大的电视市场,加上笔记本电脑、液晶显示器等,都在中国生产,因此对TFT LCD有庞大的需求,具备发展TFT LCD产业绝佳的条件。

2004年,上海广电集团与NEC合资兴建全中国第一条TFT LCD五代线在上海投产,这是中国正式踏入TFT LCD产业的起手式。

2003年京东方收购了韩国现代电子的TFT LCD部门(包括2.5代线、3代线和3.5代线,以及技术及专利等),当年9月京东方在北京亦庄经济技术开发区,投资12亿美元,建设一条5代线,于2005年5月量产。

2006年6月,江苏昆山的龙腾光电,建成了中国第三条5代线。龙腾光电为昆山经济技术开发区管委会,与中国台湾人合资的企业。昆山以土地、基建、优惠政策等要素入股,占股51%。中国台湾宝成集团、中强等是龙腾光电的大股东,龙腾光电的技术和管理,主要依靠由130多名中国台湾工程师组成的团队。

2008年全球大尺寸TFT LCD的市占率,SDC 21.5%、LGD 21.4%、友达18.1%、奇美15.2%、华映5.6%、夏普4.4%、瀚宇彩晶4.3%、群创2.4%、京东方2.1%、上广电NEC 1.9%。此时,中国TFT LCD厂商,已浮出台面,不过产量、品质与韩国等有差距。

上广电NEC、京东方及龙腾光电这三家元老级TFT LCD公司在景气循环下,历经不少磨难,上广电NEC不敌巨额亏损,在2009年出售给深圳天马。京东方在政府的支援下,度过不少危机,愈挫愈勇,2008年在合肥建6代线,2009年在北京建8.5代线。

2009年由TCL投资的华星光电,2010年8.5代线开始量产,动作神速,华星光电目前是中国第二大面板厂。华星光电主要的技术团队来自奇美、友达等,中国台湾的工程师及管理人才。

中国的TFT LCD产业发展过程中,中国台湾工程师扮演重要角色,中国面板厂在创立初期,以高薪、高签约金等优渥条件,挖角中国台湾面板厂技术人员,这对中国面板厂建立自己的技术有很大的裨益。

京东方于2015年兴建全球首座10.5代TFT LCD产线,华兴光电不落人后,也投资兴建11代线,至此中国TFT LCD产业已站稳脚步。

液晶面板产业腾飞的起点

2009年6月的第一天,白为民与长虹、海信、康佳、TCL、创维、厦华、熊猫电子、海尔等中国大陆彩电企业高层,一行20多人飞往台北。此行目的是为了拜访当地的液晶面板厂,商谈采购事宜。当时的情况是:台湾地区能供应多少,大陆就能采购多少。

多年后,中国电子视像行业协会原常务副会长白为民对《中国电子报》记者回忆起此事,仍感慨不已。从2009年到2015年,白为民连续7年带领中国大陆彩电商前往中国台湾地区采购面板,她也因此被媒体冠以“面板采购女王”的称号。

在中国大陆液晶面板产业发展史上,那是一段极为特殊的过渡期。传统CRT(阴极射线管)显示器被液晶(LCD)取代的命运已成定局。

那时一个棘手的问题是:中国作为世界上最大的电视机生产国,占液晶电视整机成本2/3的核心部件液晶面板却不能自给,被迫每年花费巨资,从韩国、日本等厂商手中采购。资料显示,2010年我国液晶面板进口额高达460亿美元。“大家都特别着急,想尽办法要买到面板赶紧开发产品,否则当年的液晶平板电视就得被韩国三星、LG等企业垄断。”白为民告诉《中国电子报》记者说。

2010年前后,在政策鼓励和市场推动下,京东方、华星光电、中电熊猫、深天马等中国大陆面板厂商先后投建液晶面板生产线。“很多国外同行并不看好中国大陆市场,有些国外厂家对于跟中国大陆的合作不屑一顾。”中国光学光电子行业协会液晶分会常务副理事长兼秘书长梁新清告诉《中国电子报》记者。

之所以不被看好,主要有两点原因:一方面,中国大陆面板企业的起点很低,没有技术积累,与日韩面板厂商相比实力悬殊。另一方面,液晶面板属于资金和技术密集型产业,做传统产业的中国大陆企业此前从未涉足这么高端的制造领域。

也就是在这一时期,还处在亏损中的京东方逆面板周期扩张,接连启动合肥6代线和北京亦庄8.5代线建设。这家中国大陆面板企业的“破釜沉舟”成为整个中国大陆液晶面板行业腾飞的起点。

从“跟跑”到“领跑”

由京东方掀起的“液晶风暴”震动业界,一直对中国大陆封锁技术的三星、LG、夏普等日韩面板企业,一夜之间改变态度,纷纷在中国投建高世代线项目。

极具前瞻眼光的京东方早在本世纪之初就已布局液晶领域,经过十多年的积累,到2013年实现了毛利润业内第一,产业规模、技术实力、市场份额均达到世界领先水平。十年磨一剑,这位“液晶热潮”的发起者渐渐展露出行业领先者的姿态。中国大陆液晶面板产业也逐步告别艰难的“跟跑”阶段,拿到了与全球面板厂商“并跑”的入场券。

随着我国液晶产业的发展,显示器件对电子信息领域的重要意义愈加彰显,国家出台了一系列鼓励政策引导产业发展。2014年,《2014-2016年新型显示产业创新发展行动计划》发布,提出到2016年新型显示行业按面积计算出货量达到世界第二,全球市场占有率超过20%,产业总体规模超过3000亿元。实际上,到2016年中国大陆液晶面板生产线已达25条,累计投资额超过4000亿元,成果大大超出预期。

没有了缺屏之忧的中国大陆彩电企业越跑越快,数据显示,到2015年底,我国平板电视保有量年接近3亿台,其中海信、创维、TCL等国产品牌占比高达70%。这一时期,大尺寸液晶电视凭借高分辨率、低功耗、宽视角、高画质、更轻薄、低成本等优势,开始走入寻常百姓家,惠及千家万户。而这一切都要得益于京东方、华星等中国大陆面板企业的做大做强。

液晶发展的历史证明,谁拥有更多的高世代生产线,谁在液晶显示领域内的话语权就更大。2015年,京东方再一次发力,开工建设合肥第10.5代TFT-LCD生产线。一年之后,华星光电深圳第11代线TFT-LCD生产线开工。这两条全球最高世代线的建立,不仅让京东方、华信光电获得了优势市场份额,更让中国站在了超大尺寸液晶面板市场的全球制高点,除此之外国内多条8.5代线也先后建成量产。从小尺寸到大尺寸的整个LCD液晶领域,我国面板厂商实现全面领跑。

国产OLED的技术突破

奋勇向前的国内面板厂商,如今不仅在市场份额上已经逐步追赶上了韩国企业,更是获得了诸多国内企业的认可,包括此次北京冬奥会上,都采用了国产屏幕。至少在品质上,国内已经与三星等顶级屏幕相差不远。

而在这些年,国内企业在OLED技术上也不断突破。比如有网友发现,京东方在2018年7月份申请了一项名为“一种显示方法和显示装置”的发明专利,主要是为了解决OLED显示器存在的“烧屏”问题,延长产品使用寿命。

所谓“烧屏”,通常指的是OLED显示屏长时间显示同一画面,而常亮的区域亮度衰减相比其他区域更为明显,因此在切换画面时,会产生残影。如果,停留在同一画面的时间过长,导致像素点老化严重,那么就会对显示屏造成无可挽回的烧屏。

京东方的解决方案是当检测到显示屏上显示的当前帧画面处于静止状态,且下一帧画面与当前帧画面相同时,就将下一帧画面向预设方向移动,得到移动后的画面,然后控制显示屏显示移动后的画面。通俗来说便是将需要常亮的图像移动一定的位置,避免在该区域常亮导致“烧屏”。

这种方案主要是通过控制图像不在同一位置长时间显现而避免出现“烧屏”的现象,如今这一技术已经广泛应用在了更大手机厂商的产品当中。不过有网友认为,更换无机材料,不然无法解决“烧屏”的问题,属于治标不治本。

当然,这一专利距今已有近4年,而近期京东方申请了一项新的专利,名为“蜂巢排列”的屏幕像素排列技术专利。该专利的每个像素单元,由一个蓝色子像素,一个红色子像素,两个绿色子像素组成,形成蜂巢一样的结构。

在这一像素排布下,让相邻的两个子像素之间距离均等,确保所有子像素可以均匀分布,让蜂巢排列在理论上实现无损的RGB排列。

而当前市场中主流的三星“钻石排列”,只能达到80的RGB排列像素密度,这也意味着京东方的“蜂巢排列”OLED屏,在显示效果上要比三星的更好。不仅摆脱了三星的专利壁垒,并且还做到了更好,让屏幕的寿命更长。

此外,华为与京东方还合作推出了一款名为HW&BOE AMOLED Drive芯片,最高达到12bit色深,可驱动8K屏,120Hz@4K屏,165Hz@2K屏。

这些技术的推出,已经标志着国内面板厂商在OLED领域正式追赶上了三星,甚至在某些方面超越了三星。当然,三星目前拥有Canon Tokki真空蒸镀机,以及金属掩膜板技术上仍然领先全球,在精准、品控上仍是国内厂商所需要仰望的,但从难以望其项背,到如今的差之毫厘,国内面板厂商们的进步不可谓不大。

中国在Mini/Micro-LED这条道路上越走越好

在LCD、OLED之后,Mini-LED是最受市场关注的技术,应用范围也得到不断拓展。其商业化落地案例最为市场所知的或是苹果春季发布会发布的新款iPad Pro,该款产品首次引入了Mini-LED。

公开信息显示,Micro-LED因其超高发光效率极佳的显示效果而被认为是极具潜力的下一代显示技术,但由于技术难点较多,距离量产落地仍需较长时间。在Micro LED技术开发空窗期,Mini-LED作为折中技术率先推出,有望在背光端和直显端重塑产业格局。

本次显示大会也对Mini/Micro-LED展现出极高的兴趣,不仅专门安排了一场“Mini/Micro LED产业技术与创新应用主题论坛”,康佳集团股份有限公司集团副总裁李宏韬还专以康佳在Mini/Micro-LED的实践进行了主题演讲,此外,多位从业人员、专家均提到该技术的演进。

中国电子信息产业发展研究院副院长刘文强指出,“MiniI-LED随着成本下降,To B市场正在呈现快速的爆发期。Micro-LED虽然量产技术还不太成熟,但这两年技术路线和设备的研发进行非常快。企业在基础研究、产业布局两方面都在做好两手准备。相信在不远的将来,随着投入的不断扩大,Micro-LED的量产技术突破将很快到来。”

那么,Micro-LED还具有哪些技术难点?

福州大学教授、国家发改委“平板显示技术国家地方联合工程实验室”主任郭太良指出,关键技术包括色彩转化技术、芯片制备技术、巨量转移技术、全彩化技术以及驱动技术等。“现在Micro-LED工作经全面铺开了,对整机企业和轻量产是好机会。我国Micro-LED产业发展预期与国外同步,甚至具有先发优势。巨量转移和检测修复是影响产能和价格的因素。”

李宏韬对Micro-LED的应用寄予厚望。他指出,“从CRT、PTP、LCT、LED、Micro LED中国整个显示技术的发展走过了一条引进、消化、吸收、创新布局投资的路径,但Micro LED这个产业,中国企业很有可能实现弯道超车,我们可以充分利用中国这几年在显示领域以及OLED领域、半导体领域的优势来发展Micro-LED产业。”

他认为,当下显示面板的应用场景在不断扩展,从穿戴、车载、电视,还有橱窗显示、医疗显示等,这是新技术带来的价值,不仅仅是成本优势,还有新的特征。随着Micro-LED技术逐渐成熟,新的显示边界会打开,以前认为没有机会用显示的地方会用显示技术,以前认据悉,为不可能存在的场景会出来。“Micro-LED带来的远远不止2000亿美金。”

在上市公司层面,多家在Mini/Micro-LED技术有所布局。

2019年,深康佳A在重庆总投资300亿元建立康佳半导体光电产业园在,一期投入50亿元建立Micro LED研究院以及一条中试线。近日公司宣布,在Micro LED实现了全链条产业布局和技术领先,并率先研发出全球领先的超小尺寸Micro LED芯片和7英寸柔性Micro LED显示屏。

此外,京东方、TCL华星、深天马、三安光电、维信诺、中国海外集团、洲明科技、兆驰股份等在Mini/Micro-LED均有布局。

文章来源:半导体产业纵横,中国电子报,电子发烧友,21金融圈

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