顯示技術(shù)發(fā)展歷程及場變革

1、顯示技術(shù)發(fā)展歷程及市場變革一、技術(shù)發(fā)展歷程在2013年FPD峰會上，京東方董事長王東升將顯示技術(shù)進行了一個分類，將CRT和PDP歸類為真空顯示；把TFT-LCD、AMOLED、柔性顯示等歸類為半導體顯示。半導體顯示是指通過半導體器件獨立控制每個最小顯示單元的顯示技術(shù)統(tǒng)稱。它有三個基本特征：一是以TFT陣列等半導體器件獨立控制每個顯示單元狀態(tài)；二是主要應用非晶硅（a-Si）、低溫多晶硅（LTPS）、氧化物（Oxide）、有機材料（Organic）碳材料（CarbonMaterial）等具有半導體特性的材料；三是主要采用半導體制造工藝。與半導體顯示技術(shù)和產(chǎn)品相關(guān)的材料、裝備、器件和相關(guān)終端產(chǎn)業(yè)鏈統(tǒng)

2、稱為半導體顯示產(chǎn)業(yè)。王東升總結(jié)LCD替代CRT、PDP的原因為“TFT-LCD脫穎而出是因為它順應了半導體技術(shù)替代真空電子技術(shù)這一歷史大趨勢。”軍畀住機手TFT4,C0>|AMBLEDfFtaMS/.P*1”一-m-rmMM-WI1.1 從CRT到LCD/PDP:平板顯示與球面顯示的競爭1897年CRT誕生，CRT包含一個能夠通過電子束觸及磷光表面創(chuàng)造出圖像的真空管。之后，此項技術(shù)被用于早期電視和電腦顯示器上顯示圖像，一直到20世紀80-90年代CRT逐步被LCD顯示所替代，到目前為止CRT已基本退出歷史舞臺。1964年首個LCD（液晶顯示器）和首個PDP（等離子顯示器）雙雙問世。LCD

3、技術(shù)使得平板顯示成為可能。1972年首臺液晶電視的誕生。2005-2006年LCD液晶顯示的銷售份額超過CRT,成為顯示主流技術(shù)，到2010年市場上已基本沒有CRT產(chǎn)品。CRT被淘汰的原因：由于本身重最重且很厚，加之結(jié)構(gòu)（陰罩技術(shù)的限制）三基色熒光粉不能做小，因此無法實現(xiàn)屏幕大型化和輕便化以及像素性高清晰顯示（只能達到800X600像素），還有閃爍、X射線輻射、幾何失真、清晰度和亮度不高等缺陷。表CRT、LCD、PDP性能對比項目CRTLCDPDP峰值亮度較局較低高亮度均勻性較差差好彩色還原能力好較好較好對比度高低較局響應時間小于0.001ms約4ms0.002ms可視角大小較大X射線有無1無

4、電磁輻射大小大耗能大較小較大成本低高重輕輕適宜尺寸小于41英寸小于82英寸37-105英寸適應HDTV較好好壽命二大于25千小時大于60千小時大于50千小時性價比高較好CRT無法在新興市場-筆記本電腦屏幕取得競爭優(yōu)勢，不能適應大屏化、輕便化與高清化的要求，同時非常成熟的技術(shù)也無法取得更多的技術(shù)紅利，迫使廠商在性能不完全占劣勢的情況下完全停產(chǎn)。1.2 PDP與LCD的競爭：半導體技術(shù)與真空技術(shù)的對決發(fā)展到21世紀，等離子技術(shù)一直都主要用于大尺寸的屏幕（40英尺及以上）。2007年左右，LCD液晶電視憑借著更大的尺寸和更低廉的價格取代等離子電視PDP,成為主流。圖表3等騙子及源晶P酊目&1

5、V價格鱉化趨勢比較ZOCBirLCDPdnel&TV所格名W乃諦i#0MmmiMM1MMismUM*(«MM0-41-土鼻百遇癡/；1<2006年P(guān)DFPajicliTV我杼壁牝的勒基帆和怦架，是人與人互動分享不可或靚的界面片和電子元件，捱入軟件用戶終端、云計算和網(wǎng)絡設(shè)備電子元器件信息服務包括內(nèi)容制作和云服務電子信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)LCD是典型的薄膜制造工藝，制造工藝復雜，成品率低，大屏幕成本高，但清晰度有可能達到HDTV的要求；PDP是典型的厚膜制造工藝，制造工藝相對簡單，成品率局，大屏幕成本低，未來在大屏幕HDTV顯本器領(lǐng)域有一定的優(yōu)勢。LCD為低壓驅(qū)動，驅(qū)動集成電路數(shù)量少

6、，可以采用常規(guī)的半導體CMOS工藝兼容，集成電路成本低；而PDP為高壓驅(qū)動，驅(qū)動電路成本高，數(shù)量多，而且集成電路需要封裝，制造工藝復雜，因此PDP的驅(qū)動電路成本是LCD的510倍，長時間使用容易出現(xiàn)局部點的燒屏現(xiàn)象也是其不足。在PDP模塊中，電路成本占60%,模塊成本占40%,LCD模塊則相反。用戶終湍，從已有的IV、pc、筆記本、手機向VR、車栽、醫(yī)用、工接"公用'穿戴,透明、瞪面等諸多新的細分應用領(lǐng)域，特別是物寐網(wǎng)友霹，顯示器件是物聯(lián)網(wǎng)終端設(shè)，的必管部件以半導體技術(shù)為基礎(chǔ)的LCD技術(shù)由小尺寸向大尺寸發(fā)展的速度遠快于以真空電子技術(shù)為基礎(chǔ)的PDP技術(shù)由大尺寸向小尺寸滲透的速度

7、。半導體技術(shù)自身持續(xù)的快速進步，極大推動了整個電子信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)進步和發(fā)展，極大改變了人類生活、生產(chǎn)方式和產(chǎn)業(yè)生態(tài)，人類迎來了發(fā)展新紀元。電子信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的基本價值體現(xiàn)，就是更快速、更便利、更舒適、更安全的將一部分人的知識、智慧、經(jīng)驗和體驗與另一部分人進行互動、分享和升華，從而改變?nèi)祟惿?、生產(chǎn)方式，實現(xiàn)人類更美好未來。從電子信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)看到，顯示器件是基礎(chǔ)和骨架，是人與人互動分享不可或缺的界面。顯示器件在電子信息產(chǎn)業(yè)生態(tài)鏈的影響力和帶動力將不斷提升，其自身進步發(fā)展也將與產(chǎn)業(yè)生態(tài)進步發(fā)展相適應、相促進。在LCD與PDP的競爭過程中，有多方面的原因：從終端來看，LCD抓住了新興市場-智能手機領(lǐng)域

8、，在與PDP的競爭過程中不斷擴大規(guī)模；從競爭參與者來看，LCD陣營的三星、LG、夏普等多家企業(yè)聯(lián)合開發(fā)推廣，為擴大規(guī)模相對開放，而PDP陣營則是以松下為主，為保護技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢相對封閉；從技術(shù)發(fā)展來看，LCD與半導體技術(shù)的結(jié)合更為緊密，大尺寸玻璃基板、LTPS技術(shù)的采納有助于成本的降低與性能提高，并實現(xiàn)大尺寸化。1.3 LCD的技術(shù)變革：半導體技術(shù)的逐步滲透1）驅(qū)動技術(shù)的變更：從單色到多色、由低性能到高性能液晶顯示（半導體技術(shù)的逐步滲透）0TNLCD屬于被動矩陣式LCD器件，顯像原理是將液晶材料置于兩片貼附光軸垂直偏光板之透明導電玻璃間，通過水平方向控制電場，垂直方向控制液晶材料的方式來顯示圖像

9、。TN-LCD的缺點在只能顯示黑色，同時尺寸越大顯示效果越差。STN型液晶也屬于被動矩陣式LCD器件,不同的是TN扭轉(zhuǎn)式向列場效應的液品分子是將入射光旋轉(zhuǎn)90度，而STN超扭轉(zhuǎn)式向列場效應是將入射光旋轉(zhuǎn)180270度。它的好處是比TN-LCD對比度高、比TFT-LCD功耗小，具有省電的優(yōu)勢，其產(chǎn)品主要應用在計算機、鬧鐘、低端手機等領(lǐng)域。TFT-LCD用液晶材料由于采用薄膜晶體管陣列直接驅(qū)動液晶分子,消除了交叉失真效應，因而顯示信息容量大；配合使用低粘度的液晶材料，響應速度極大提高，能夠滿足視頻圖像顯示的需要。因此，TFTLCD較之TN型、STN型液晶顯示屏技術(shù)有了質(zhì)的飛躍。表TN、STN、TF

10、T原理、特性和應用范圍的對比類別TNSTNTFT原理液晶分子扭轉(zhuǎn)90液晶分子扭轉(zhuǎn)240°270°液晶分子扭轉(zhuǎn)90。以上特性黑白、單色，低對比度黑白、彩色（26萬色），低對比度，較TN佳彩色（1667萬色），高對比度，較STN佳全色彩化否否全彩色動畫顯示否否可以視角狹窄（30°以下）狹窄（40°以下）狹窄（40°以下）面板尺寸13英寸112英寸12英寸以上應用范圍電子表、計算器、簡單的掌上游戲機、移動電話電子詞典、移動低檔筆記本電腦移動電話、筆記本電腦、液晶彩顯、液晶彩電2）半導體技術(shù)的結(jié)合TFT-LCD的生產(chǎn)中大量應用到了半導體工藝，非常成熟的

11、半導體工藝與設(shè)備使得LCD的大規(guī)模生產(chǎn)成為可能。在制造TFT基板時，除了在厚約0.71.1mm的玻璃基板上集成薄膜晶體管外，與現(xiàn)在的主流半導體或集成電路制造工藝幾乎完全相同。玻璃基板大型化長期以來，人們認為LCD的面板尺寸很難超過76cm（30in）以上。然而，隨著基板尺寸的迅速增大，尺寸已經(jīng)不再是束縛LCD的問題了，隨著第5代甚至更大基板的采用，已經(jīng)有人認為LCD的優(yōu)勢恰恰在于可以通過簡單的半導體工藝做成大尺寸顯示。大尺寸基板的采用無疑是LCD業(yè)界重要的技術(shù)與產(chǎn)業(yè)進展。低溫多晶硅技術(shù)的成熟由于多晶硅的電子遷移率是非晶硅的幾十幾百倍，因此就可將驅(qū)動IC設(shè)計在基板的面板上，從而帶來LCD外部電路

12、的大幅簡化，最終使得TFT-LCD的制造成本降低10%15%。同時多晶硅還可使屏的開口率提高10%,這意味著相同耗電量下可使亮度提高10%（即相同的亮度下省電10%）o此外多晶硅中載流子的遷移率高使得像素和TFT晶體管布線的精細化成為可能，這樣就帶來了顯示屏分辨率的提高。2015年LTPS在所有面板中的占比己經(jīng)達到32%。表不同背板技術(shù)性能對比a-SiTFT-LCDOxideTFT-LCDLTPSTFT-LCD電子遷移率較差好很好制程溫度200-350180-350250-400電子穩(wěn)定性較差好很好制程光罩數(shù)4-64-69-11成本低中高分辨率中等較局最高良率高不易控制較低1.4OLED技術(shù)，

13、LCD技術(shù)的延伸與發(fā)展OLED技術(shù)與LCD技術(shù)同源，TFT-LCD有六個部分組成，分別為：偏光片、彩膜、液晶、TFT陣列、偏光片、背光源。頂發(fā)光AMOLED有三個部分組成，從人的視線方向往里看分別為：密封層、有機發(fā)光層、TFT陣列。但TFT陣列的半導體材料已發(fā)生變化，其采用的是LTPS或Oxide。材料和工藝發(fā)生了革命性進步，器件結(jié)構(gòu)也簡單多了，但半導體顯示的基本特征和技術(shù)基礎(chǔ)并沒有改變，柔性顯示也同理，它們之間技術(shù)相關(guān)性和資源共享性高達70%,因此OLED可以看做LCD的延伸與發(fā)展。OLEDLCDOLED"品與技術(shù)優(yōu)勢視角寬度不受限制受限制視角寬，可達160度，側(cè)視畫面色彩不失真響

14、應時間10-6秒10-3秒更適合播放動態(tài)圖像，無拖尾現(xiàn)象發(fā)光方式主動發(fā)光被動發(fā)光不需要背光源，發(fā)光轉(zhuǎn)化效率高，能耗比液晶低溫度范圍-40°C80oC-20°C60°C高低溫性能優(yōu)越，適應嚴寒等特殊環(huán)境工藝過程簡單復雜制作成本更低，性價比更局器件材料全固態(tài)液態(tài)OLE郵件為全固態(tài)機構(gòu)，無真空、液體物質(zhì)，抗震性好，可以適應巨大的加速度，振動等惡劣環(huán)境。顯木方式柔性剛性O(shè)LED可采用塑料為背板材料，實現(xiàn)柔性化顯示、超輕薄顯示或透明顯示LCDVSOLED與LCDvsCRT/PDP競爭對比相似性：LCD在與CRT、PDP的競爭過程中都把握了新興市場：筆記本電腦與智能手機，有利

15、于LCD在競爭中擴大規(guī)模從而降低成本。OLED在VR與可穿戴式設(shè)備中的應用有借鑒意義。差異性：LCD與CRT、PDP競爭時，本質(zhì)上是其背后的半導體技術(shù)與真空顯示技術(shù)在競爭，LCD的發(fā)展經(jīng)歷了液晶材料、驅(qū)動電路技術(shù)、玻璃基板、背板技術(shù)的變革后，到OLED與LCD競爭時，回到了材料與工藝的競爭上。LCD在與CRT、PDP的競爭過程中，決定淘汰的不是性能是否更優(yōu)，而是生產(chǎn)商是否能取得更多的技術(shù)紅利。LCD是一個相對成熟的技術(shù)，而OLED技術(shù)則有更大技術(shù)發(fā)展空間，如柔性化、透明化等趨勢，有利于取得更多的技術(shù)紅利。二、行業(yè)應用市場發(fā)展1972年初，日本夏普(SHARP)公司買下美國RCA公司的LCD技術(shù)

16、，并在次年推出了第一款采用TN-LCD為顯示面板的計算器(SharpEL-805)。1987年，夏普已經(jīng)開始批量生產(chǎn)筆記本電腦用的小尺寸STN-LCD01989年8月至1990年秋季，NEC、DTI和夏普，相繼啟動了各自的第一條大尺寸TFT-LCD量產(chǎn)線，拉開大尺寸液晶顯示器產(chǎn)業(yè)的序幕。1992年9月，美國舊M公司完成了個人電腦事業(yè)部重組；兩個月后推出了劃時代的產(chǎn)品一一IBM700C,它是第一款使用彩色TFT-LCD顯示屏的筆記本電腦，采用DTI的10.4英寸彩色液晶屏，售價4350美元1995年屬于TFT-LCD開始真正實現(xiàn)商業(yè)，與CRT相比，關(guān)鍵核心競爭優(yōu)勢是輕薄、大尺寸化，切人第一個利基

17、市場為筆記本電腦，當時液晶顯示屏的價格極高，1995年一款15英寸的產(chǎn)品，價格就要3000多美元。后面廠商通過擴大規(guī)模逐步將成本降低。2002年，液晶面板在桌面電腦上替代CRT,并批量應用于電視。2005年LCD超越CRT成為主流技術(shù)，當時電視和PC電腦很大程度是使用CRT顯示，隨著LCD成本的逐步下降及各項指標提高如響應時間縮短，PC電腦逐步走向LCD,電視領(lǐng)域出現(xiàn)LCD和PDP兩者競爭。PDP的缺點就是只能實現(xiàn)大尺寸。終端智能手機的出現(xiàn)，蘋果將智能手機（LCD）市場引爆2007年以后智能手機的出現(xiàn)，需求量大幅增加，將LCD的成本進一步降低。PDP在某些領(lǐng)域性能由于LCD,但成本一直居高不下

18、且技術(shù)主要壟斷幾家企業(yè)手中，導致PDP走向消亡。手機市場的同質(zhì)化嚴重，顯示廠商追求差異化2009年三星搭載OLED進入智能手機領(lǐng)域，一個原因是液晶顯示面板的盈利能力在逐年下降，競爭加劇；二是OLED顯示能實現(xiàn)低成本，以及曲面柔性化等優(yōu)勢，（其他的色彩鮮艷等并沒能給用戶帶來量級提升，僅為改進），先發(fā)優(yōu)勢可獲得較好的盈利能力。2010年，LED應用作為LCD背光源2009-2015年三星都保持一家獨大的優(yōu)勢，2015年在獲知國內(nèi)上海和輝將會量產(chǎn)，年底就開始向國內(nèi)手機廠商供應OLED面板，產(chǎn)能釋放以及成品率的提高。2016年一季度OLED生產(chǎn)成本與LCD相當，即以O(shè)LED是以成本優(yōu)勢在智能手機實現(xiàn)L

19、CD替代，是以響應時間較快實現(xiàn)作為新市場VR的應用。在大尺寸領(lǐng)域，OLED顯示由于制程工藝不成熟，雖在顯示視覺方面有些改進，但居高不下的成本，用戶難以接受，預計2017年三星、LG將導入噴墨印刷制程，2019-2020年進入正式生產(chǎn)，2020年左右大尺寸OLED面板將迎來發(fā)展機遇三、衰退周期與競爭格局變遷第一次衰退：日本企業(yè)進場1992年，進入第一次衰退周期，夏普、NEC、DTI等領(lǐng)先企業(yè)為滿足筆記本電腦的需求，建設(shè)了大批生產(chǎn)線，出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的危機。衰退釋放出來的技術(shù)資源，為新的日本企業(yè)創(chuàng)造了進場機會。1991年到1996年，全球至少興建了25條TFT液晶面板生產(chǎn)線，其中有21條建在日本。第

20、二次行業(yè)衰退：韓國反周期投資，TFT-LCD真正商業(yè)化在1995-1996年的第二次衰退周期里，韓國企業(yè)大規(guī)模投資新生產(chǎn)線，反周期投資”幫助他們獲得了巨大成功，用不到10年時間，硬是把日本人擠下了世界第一的寶座。第三次行業(yè)危機：韓國反周期投資搶占市場，日本扶持臺灣轉(zhuǎn)讓技術(shù)1997年亞洲金融危機爆發(fā)后，全球面板市場也陷入了第三次液晶產(chǎn)業(yè)衰退期，日本廠商雖然占據(jù)絕對壟斷地位，但大多面臨虧損的窘境。在這種情況下，三星電子和LG卻再一次采取了反周期的投資戰(zhàn)略，果斷投入數(shù)十億美元，建設(shè)大尺寸液晶面板生產(chǎn)線，積聚了驚人的爆發(fā)力。同時給了臺灣企業(yè)機會。1998年，日本企業(yè)在韓國人的兇猛攻勢下，刻意高調(diào)地將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給臺灣企業(yè)作為反擊。共有6家臺灣企業(yè)相繼獲得了日方的技術(shù)許可，從而進入大尺寸TFT-LCD產(chǎn)業(yè)，是年被稱為臺灣TFT-LCD產(chǎn)業(yè)元年1998年9月，吉林彩晶（由吉林電子集團和中科院長春光機所等單位合資），耗資8400萬美元從日本DTI引進了一條第一代TFT-LCD生產(chǎn)線（就是DTI建于1991年的舊線），但未能真正量產(chǎn)。南