11月20日～21日，2020世界顯示產(chǎn)業(yè)大會(huì)在安徽省合肥市召開。大會(huì)由工業(yè)和信息化部、安徽省人民政府共同主辦。中國工程院院士彭壽出席大會(huì)并發(fā)表演講。彭壽指出，顯示關(guān)鍵材料是顯示產(chǎn)業(yè)不可或缺的支撐性、導(dǎo)引性材料。提升我國顯示關(guān)鍵材料創(chuàng)新發(fā)展水平，對于構(gòu)建我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系影響深遠(yuǎn)。
關(guān)鍵材料既是“熱點(diǎn)”又是“痛點(diǎn)”
新一代信息顯示與5G通訊、集成電路、海量存儲(chǔ)、新型顯示、大數(shù)據(jù)、人工智能算法等深度融合，賦能智慧城市、移動(dòng)互聯(lián)、數(shù)字經(jīng)濟(jì)等。信息顯示產(chǎn)業(yè)將加速我國進(jìn)入數(shù)字化、智能化、信息化為特征的新型工業(yè)化時(shí)代。
隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)的調(diào)整，如今我國已成為世界顯示產(chǎn)業(yè)大國。我國顯示產(chǎn)業(yè)從“缺芯少屏”邁向“中國制造”，從日韓市場主導(dǎo)逐漸向中國市場傾斜。目前，我國已投產(chǎn)的面板線達(dá)45條，后續(xù)還有19條高世代液晶面板產(chǎn)業(yè)和4條AMOLED面板產(chǎn)線陸續(xù)投產(chǎn)，總投資約為1.3萬億元。
從顯示產(chǎn)業(yè)中端來講，中國已經(jīng)成為最大、最重要的集聚地，終端產(chǎn)品產(chǎn)量全球占比超70%，“全球最大的終端消費(fèi)市場”強(qiáng)化終端產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢。此外，產(chǎn)業(yè)發(fā)展“集聚”態(tài)勢顯現(xiàn)，目前，中國已形成合肥、南京、武漢、成渝、深圳等區(qū)域特色化、高度集中化產(chǎn)業(yè)集群。
彭壽表示，從市場需求端到應(yīng)用端再到全產(chǎn)業(yè)鏈，我們已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了多個(gè)第一，很多新星企業(yè)冉冉升起，如京東方、維信諾這樣的頭部企業(yè)正不斷產(chǎn)生。不過，我國顯示產(chǎn)業(yè)雖然已實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展，但顯示關(guān)鍵材料本土供給有待提升，距離顯示強(qiáng)國仍有差距。目前，我國新型顯示上游材料本土化率為48%，關(guān)鍵設(shè)備本土化率不足10%。
中國工程院梳理了我國高度依賴進(jìn)口的材料。如半導(dǎo)體材料中的大尺寸硅材料、大尺寸碳化硅單晶、SOI、高飽和度光刻膠、高性能靶材、電子特種氣體、濕電子化學(xué)品、氮化鎵單晶襯底、化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)材料、封裝基板、高密度陶瓷材料等 。以及顯示材料中的OLED發(fā)光材料、高世代玻璃基板、精細(xì)金屬掩模板(FMM)、光顯示材料柔性PI膜、偏光片、高性能水汽阻隔膜、異方性導(dǎo)電膠膜(ACF)、特種光學(xué)聚酯(PET)、OCA光學(xué)膠、微球、抗指紋涂層(AFC)涂料等。
顯示關(guān)鍵材料已成為國際競爭“熱點(diǎn)”，也成為我國顯示產(chǎn)業(yè)發(fā)展“痛點(diǎn)”，加速顯示關(guān)鍵材料的創(chuàng)新發(fā)展迫在眉睫。
彭壽表示，今年以來，黨和國家領(lǐng)導(dǎo)人兩次作出重要指示批示，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)顯示關(guān)鍵材料核心技術(shù)攻關(guān)，確保我國產(chǎn)業(yè)鏈安全。此次，中國工程院再次做了重大戰(zhàn)略咨詢研究項(xiàng)目，并發(fā)布了《面向 2035 的新材料強(qiáng)國戰(zhàn)略研究》，其中，明確面向 2035 的新材料產(chǎn)業(yè)四大戰(zhàn)略需求領(lǐng)域：運(yùn)載工具、能源動(dòng)力、信息顯示、生命健康。《研究》指出，信息顯示材料將引領(lǐng)數(shù)字產(chǎn)業(yè)變革。
“顯示關(guān)鍵材料是顯示產(chǎn)業(yè)不可或缺的支撐性、導(dǎo)引性材料。提升我國顯示關(guān)鍵材料創(chuàng)新發(fā)展水平，對于構(gòu)建我國現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)體系影響深遠(yuǎn)。”彭壽強(qiáng)調(diào)。
材料進(jìn)步支撐了顯示產(chǎn)業(yè)變革
顯示技術(shù)與器件經(jīng)歷了剛性顯示、柔性顯示、硅基微顯示到激光/量子點(diǎn)顯示的演變。一代顯示材料決定一代顯示器件，顯示材料的進(jìn)步支撐了顯示產(chǎn)業(yè)變革。
彭壽介紹說，顯示關(guān)鍵材料主要包括：液晶材料、顯示玻璃、OLED發(fā)光材料、氮化鎵發(fā)光材料、激光/量子點(diǎn)材料等。
從液晶材料方面來看，由于TFT-LCD技術(shù)在未來十年仍是市場主流，所以液晶材料將在很長一段時(shí)間內(nèi)仍為核心材料。從2016到2019年，中國大陸的需求量年均復(fù)合增速超過32%，每條8.5代面板線年需50噸液晶材料。“如今，中國混合液晶本土化率約為40%，未來，這一比例將不斷提升。”彭壽表示，“隨著國家產(chǎn)業(yè)政策不斷扶持、LCD面板產(chǎn)能轉(zhuǎn)移，以及應(yīng)用場景不斷拓展，液晶材料的技術(shù)與市場重要性將更加突出。”
從顯示玻璃方面來看，顯示玻璃是信息顯示產(chǎn)業(yè)不可或缺的關(guān)鍵戰(zhàn)略材料，玻璃之于顯示產(chǎn)業(yè)的意義相當(dāng)于硅晶圓之于半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)。
彭壽介紹說，顯示玻璃主要包括TFT液晶玻璃、超薄觸控玻璃、柔性可折疊玻璃等。其中，8.5代及以上的TFT液晶玻璃已成為市場主流。到2019年末，中國在建及建成的高世代TFT液晶面板生產(chǎn)線共21條，占全球產(chǎn)能60%以上。2020年，我國年需高世代玻璃基板3.2億平方米。超薄觸控玻璃則推動(dòng)了顯示終端的薄型化發(fā)展。2018年，中國工業(yè)化量產(chǎn)了厚度為0.12mm，世界最薄的超薄觸控玻璃，為研發(fā)柔性顯示奠定技術(shù)基礎(chǔ)。目前，中國超薄觸控玻璃占全球85%以上市場份額。預(yù)計(jì)2021年，超薄觸控玻璃需求量將達(dá)1.1億平方米。此外，柔性蓋板材料是影響柔性顯示器件發(fā)展的核心，而超薄的柔性玻璃正是被業(yè)內(nèi)最為看好的材料之一。2020年8月13日，我國開發(fā)出國際領(lǐng)先的30微米柔性可折疊玻璃。據(jù)悉，蘋果正加緊研發(fā)全新柔性玻璃可折疊iPhone。
從OLED發(fā)光材料方面來看，OLED發(fā)光材料是有機(jī)材料的核心，包括小分子材料與高分子材料。“目前，中國OLED材料仍然處于起步階段，主要以生產(chǎn)中間體和粗單體材料為主，而單體材料由于專利及技術(shù)(升華提純)門檻限制，尚未實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。” 彭壽感慨道。
從氮化鎵發(fā)光材料方面來看，以Micro LED為代表的硅基微顯示憑借高響應(yīng)速度和像素密度成為VR/AR最佳選擇。“5G+AI”將推動(dòng)頭戴式智能設(shè)備大規(guī)模落地，極大程度帶動(dòng)氮化鎵材料增長。
從激光/量子點(diǎn)材料方面來看，激光顯示/量子點(diǎn)電致發(fā)光是下一代顯示技術(shù)最有利的競爭者，兩者的色域覆蓋范圍可達(dá)到自然界色彩的70%以上，是液晶顯示(33%左右)的兩倍多。其中，量子點(diǎn)顯示色域從目前的75%左右提高到最高130%NTSC。如今，量子點(diǎn)顯示材料已成功列入戰(zhàn)略性先進(jìn)電子材料國家重點(diǎn)專項(xiàng)，我國在該領(lǐng)域處于領(lǐng)先。
“電子顯示行業(yè)是變化最大、迭代最快的行業(yè)，在一代一代的潮流變化中，大家要積極擁抱變化，緊跟時(shí)代步伐。”彭壽表示。
材料產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)“四個(gè)特征、三個(gè)范式”
顯示材料產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年發(fā)展，已呈現(xiàn)出產(chǎn)品多元、產(chǎn)業(yè)集中、高速迭代等顯著特點(diǎn)。彭壽認(rèn)為，在新業(yè)態(tài)、新產(chǎn)品、新技術(shù)的驅(qū)動(dòng)下，顯示材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展將呈現(xiàn)出“四個(gè)特征、三個(gè)范式”發(fā)展趨勢。
“四個(gè)特征”分別是薄型化、高純化、復(fù)合化、大尺寸化。
薄型化指的是，顯示器件的薄型化永無止境，從可折疊、可卷曲向著極輕形態(tài)發(fā)展;柔性玻璃則向30微米一次成型、高韌性發(fā)展;量子點(diǎn)膜、偏光片等材料均向100微米以下發(fā)展。顯示材料的薄型化將極大推動(dòng)顯示器件與應(yīng)用場景的多元化。
高純化指的是，顯示器件對比度、廣色域、低功耗、高亮度、深黑場等性能提升不斷加速。關(guān)鍵材料的高純化制備十分重要。例如，OLED發(fā)光材料純度的提升可實(shí)現(xiàn)顯示高色域、高輝度、低功耗等;激光晶體要求氧化物的純度要大于99.999%，從而提升準(zhǔn)直性、單色性和相干性。
納米化指的是，材料的納米級發(fā)展使其磁、光、電、熱等性能不斷提升，為顯示技術(shù)發(fā)展提供更多可能。例如，量子點(diǎn)三個(gè)維度尺寸均在納米級，穩(wěn)定直徑為2~10 納米，不同粒徑發(fā)光特性不同;新型石墨烯氮化鎵材料，外延層厚度為100納米。
復(fù)合化指的是，材料性能和功能的復(fù)合。多組分材料復(fù)合摻雜，獲得高性能材料，而材料功能復(fù)合則是各基體組元重構(gòu)、協(xié)同、強(qiáng)化。例如，5G基站、手機(jī)用高分子材料要求具備低介電損耗、 高熱穩(wěn)定性、耐化學(xué)侵蝕、耐候性等;顯示醫(yī)療玻璃材料具備顯示功能且支持復(fù)雜的蛋白質(zhì)分析等。“隨著人機(jī)交互、人感體驗(yàn)等需求的不斷提升，顛覆性技術(shù)群體涌現(xiàn)，材料性能、材料功能復(fù)合化發(fā)展趨勢不斷凸顯。”彭壽說。
“三個(gè)范式”則包括數(shù)字驅(qū)動(dòng)、智能升級、綠色發(fā)展。
數(shù)字驅(qū)動(dòng)指的是，我國進(jìn)入數(shù)字化時(shí)代后，材料科學(xué)的未來依賴數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)、算法主導(dǎo)，材料研發(fā)周期將縮短一半、研發(fā)成本將降低一半。數(shù)字化時(shí)代“四高”特征，即高技術(shù)特性、高滲透特性、高融合特性、高增長特性，要把數(shù)字計(jì)算變成真正信息化發(fā)展中的另一個(gè)發(fā)展高地。
智能升級指的是，質(zhì)量變革、效率變革、動(dòng)力變革。新興技術(shù)推動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)現(xiàn)“從智能單元到智能工廠再到互聯(lián)工廠”的革命化轉(zhuǎn)變。即以智能傳感器、工業(yè)機(jī)器人、工業(yè)AR為主體的車間級智能生產(chǎn)單元，向運(yùn)營技術(shù)(OT)、信息技術(shù)(IT)、制造技術(shù)(IE)深度融合的流程化智能制造平臺(tái)，再向云(云互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái))、企(工廠互聯(lián)網(wǎng)平臺(tái))、端(邊緣計(jì)算節(jié)點(diǎn))互聯(lián)的智慧云平臺(tái)的轉(zhuǎn)變。“真正把智能工廠變成IT(智)+OT(能)+IE(制造)。全方位的智能工廠一方面開拓了信息顯示發(fā)展空間和場景，另一方面也使我們國家的工業(yè)真正更現(xiàn)代化、直觀化。”彭壽說。
綠色發(fā)展指的是，工廠從材料采購、制造、運(yùn)輸，到銷售、消費(fèi)、物流，最后到回收再利用的全生命周期的綠色管理，形成供應(yīng)端、物流端、數(shù)據(jù)端、消費(fèi)端的綠色閉環(huán)。其中，綠色回收環(huán)節(jié)既是綠色生命周期的終點(diǎn)，也是起點(diǎn)，非常重要。彭壽舉例說，原材料廢棄物回收，如玻璃材料均可回收，實(shí)現(xiàn)循環(huán)應(yīng)用;生產(chǎn)排放物回收，如二氧化碳捕收，可發(fā)展富碳農(nóng)業(yè)、化工行業(yè);材料本體回收，如ITO靶材，重新加工成為新的高精度靶材。彭壽強(qiáng)調(diào)，我們國家必須以綠色發(fā)展為主線，實(shí)現(xiàn)智能化、數(shù)字化、高端化、綠色化的融合發(fā)展。
