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經濟

柔性屏里的未來,什么樣?

姜璇 王全寶  2019-04-15 16:16:37

一個革命性的變化 是各項綜合技術達到同一點時引起的質變

  維信諾的一款任意 折疊屏全模組產品。圖/受訪者供圖

 

  柔性屏能否顯示未來?

  本刊記者/姜璇 王全寶 

  本文首發于總第895期《中國新聞周刊》

 

  三星Galaxy Fold發布4天之后,華為也發布了全球首款5G商用折疊屏手機。據悉,華為這款折疊屏手機的屏幕供貨商,既非韓國廠商,也不是前不久與小米打口水仗引發熱議的柔宇,而是京東方。

 

  此前華為和京東方已經是深度合作伙伴,華為Mate 20 Pro的AMOLED雙曲面屏也是來自京東方。

 

  京東方集團高級副總裁張宇在接受《中國新聞周刊》采訪時證實了這一消息。“在顯示器件的各項前沿技術領域,京東方都做了必要的技術儲備。折疊屏就是其中之一。”

 

  折疊屏手機對于消費者而言,是有限空間內更高的屏幕效率和區別化的用戶體驗。而對屏幕供應商而言,折疊屏手機是柔性顯示技術的應用進階。

 

  截至2019年3月,國內屏幕供應商京東方、深天馬、維信諾、TCL集團旗下華星光電等布局的柔性OLED生產線已有14條,投產時間基本在2018年到2021年之間,產能將逐步釋放。

 

  布局柔性顯示

 

  2019年世界移動通信大會點燃的折疊屏手機戰火蔓延至今,多家手機廠商密集發布折疊手機計劃。而將折疊屏手機由理想帶入現實核心元器件——柔性屏,話題也熱度不減。

 

  所謂柔性屏,即柔性OLED屏幕。相較于LCD(液晶)技術,OLED(有機發光二極管)技術具有自發光、廣視角、高對比度等優點。OLED按外形分類,可分為剛性屏和柔性屏。

 

  柔性屏有哪些特質?先來做一道選擇題,以下哪種情形會讓柔性屏停止顯示:第一種,置于煮沸的熱水中30秒;第二種,用直徑兩毫米的金屬細棍將柔性屏完全卷起來;第三種,用液壓機對柔性屏施加四噸的壓力。

 

  這是一塊柔性屏在某節目科學實驗的現場經受的三重考驗。實驗的測試結果是,以上幾種方式都不能。這三項測試基本對應柔性屏抗高溫、耐壓、耐卷曲的物理特性。

 

  中國科學院院士、理論物理學家歐陽鐘燦在接受《中國新聞周刊》采訪時解釋說,柔性屏的特性取決于支撐它的基板(PI),也就是一塊厚度為10微米的塑料板,它是在玻璃基板上做一層玻璃膠,形成固體后再加一層PI溶液形成的。“在基板上再做有機發光、做各種半導體管制成柔性屏,總厚度僅為0.03mm。”相較之下,一張普通A4紙的厚度約為0.08mm。

 

  這塊比紙更薄、比乒乓球更輕的柔性屏來自京東方集團成都第6代柔性OLED面板生產線。2017年10月,這條生產線的量產打破了韓國企業在柔性顯示領域的壟斷。

 

  京東方的前身是始建于1953年北京電子管廠,為中國第一個五年計劃時期由蘇聯援建的156個重點項目之一。1992年京東方創始人、現任董事長王東升出任當時的廠長,對北京電子管廠進行股份制改革,1993年成立京東方并于1997年在深圳證券交易所上市。

 

  在柔性顯示領域,除了京東方以外,近年來國內深天馬、維信諾、華星光電等屏幕供應商也在投資布局OLED產能,在武漢、上海、北京、固安等地分別投建第6代柔性OLED生產線。值得注意的是,半導體顯示行業的世代線是根據玻璃基板的面積大小來劃分,主要是為了適應不同尺寸的產品切割需求和提高切割效率,新舊世代線之間不是替代關系。

 

  目前,作為新型顯示技術的柔性顯示已經發展成為未來顯示技術主流趨勢之一。但在技術方向還不明確的2013年,是否要布局柔性顯示生產線,京東方在內部經歷過爭論。

 

  這場爭論聚焦于技術方向和產線風險,張宇對《中國新聞周刊》說道,“一方面從市場和技術前景看,柔性顯示是未來的發展方向之一;另一方面,投建一條柔性生產線耗資四五百億元,若投入后沒有產出,對企業來說是難以承受的損失。”

 

  這在中國顯示發展史上曾有“血淚教訓”。上世紀70年代開始,中國加緊布局CRT(電子顯像管)技術,產能迅速擴張并培育了長虹、TCL、海信等世界彩電巨頭,等到2004年液晶技術如潮水般替代CRT時,中國彩電工業遭受重度損失,再一次慘遭淘汰。有些耗資幾十億元建設的生產線,還未投產就打了水漂。

 

  “半導體顯示行業是高技術門檻的重資產行業,技術方向關乎企業生存,一旦跑錯就可能回到原點。”張宇回憶,在2010年前后,業內對OLED技術是否要替代LCD技術——如同LCD替代CRT——有過大規模的討論。

 

  回答這個問題,王東升提出了“半導體顯示”概念。他認為,液晶技術和OLED技術都是基于半導體顯示技術上發展而來,存在延續性和共通性,兩者是共存的關系而非替代關系。以當時布局較早的韓國三星電子、LG集團來看,OLED生產線基本都有由液晶生產線改造而來的情況。

 

  從國際上來看,三星電子大約從2000年開始做OLED,2005年開始做柔性OLED,有十幾年的生產工藝經驗積累。

 

  京東方在2001年建立AMOLED實驗室,開始OLED技術的跟蹤研究,到2013年已經能在實驗室做出柔性顯示產品,第一條全柔性生產線投建到量產用了兩年時間。“在柔性顯示的發展上,中國和日韓等國家已經是站在同一起跑線上了。”張宇說。

 

 

 

  京東方成都第6代柔性AMOLED生產線。圖/受訪者提供

 

  資本運作

 

  在2000年之前,半導體顯示行業經歷了兩次衰退期。不久,韓國企業和臺灣企業異軍突圍。

 

  目前,OLED面板市場基本由韓國三星壟斷,占到市場份額的95%。2018年,京東方、深天馬、華星光電、和輝光電等為主的國內廠商開始發力OLED產能,有機構預計,到2023年國內廠商的產能有望達到全球的40%。

 

  據張宇介紹,半導體顯示行業屬于重資產、重裝備、高技術、高風險行業,投資數額大、回報周期長。一般而言,建設一條生產線耗資上百億元,從建設到盈利,需要五年以上,這段時期內企業的盈利能力非常弱,單純依靠企業初期生產經營難以進行周轉。

 

  因而,在A股市場,半導體顯示行業企業往往充滿爭議,地方政府青睞有加,而連年虧損又會受到公眾的質疑。

 

  維信諾公司副總裁黃秀頎在接受《中國新聞周刊》采訪時表示,在新技術發展階段和新產線建設和運營初期,由于前期投入較大,良率爬升周期等因素,都會造成企業在投入期階段出現虧損,具體到各家企業的原因又各不相同。

 

  維信諾脫胎于1996年成立的清華大學OLED項目組,最初以學校為創新主體,產學研結合,為促進實驗室成果產業化于2001年成立維信諾公司,在2016年轉向以企業創新為主體,進行重大資產重組后上市。

 

  半導體行業有明顯的逆周期投資特性,這在國際上也有經驗可循。1993年到1994年間,行業進入下行周期時,幾乎壟斷世界市場的日本液晶生產企業因削減產量,給了韓國企業突圍的機會,韓國企業以“逆周期投資”策略繼續擴大產能直至將競爭者擠出,成功翻盤并保持絕對優勢地位至今。

 

  在2008年金融危機時,全球電子消費品市場嚴重下滑,國內半導體顯示企業開始“逆周期”擴張產能。仍在虧損中的京東方連續布局了成都4.5代線、合肥6代線和北京8.5代線,進而使得全球主要TFT-LCD(薄膜晶體管液晶顯示器)企業放棄對中國大陸的技術封鎖,轉而要求在中國大陸啟動投建液晶高世代線目。華星光電也在2010年深圳光明新區投資建設8.5代液晶面板項目。

 

  無論是風險較高的新世代線投建支出,還是企業經歷下行周期時的逆周期投資,全球半導體顯示行業發展都需要政府的資本參與和政策引導。

 

  張宇向《中國新聞周刊》回憶了在早期京東方尋求銀行貸款的經歷:京東方的第一條五代線建設完大約在2005年前后投產,當年上半年一臺17英寸顯示器的價格在兩三千元左右,而到年底就降到了1500元,幾乎攔腰斬了一半,當時供應商停止供貨,現金流緊張,銀行貸款最多只能貸三年,沒有長期貸款。

 

  最終,在借鑒國際產業發展規律、產業政策和金融資本的支持經驗后,中國建設銀行牽頭聯合七家銀行組成銀團,給京東方提供了十年的長期貸款。

 

  京東方的經歷反映了中國顯示領域企業經歷的發展困境和破局之路,長久以來形成了地方政府入股、銀行貸款和公司出資的資本運作模式。

 

  競爭與合作

 

  OLED屏幕在iPhone X等智能手機的應用,加速了OLED技術產業化落地。隨著制造設備和材料工程技術的發展,曲面屏、全面屏乃至可折疊屏幕在以智能手機為代表的移動終端的應用,加速柔性屏產業化應用進程。

 

  從三星、華為等手機廠商公布的量產計劃來看,2019年折疊屏手機的放量在百萬級。有不少觀點認為,柔性OLED的屏幕良率和產能問題導致折疊屏手機推廣不及預期。

 

  在張宇看來,柔性OLED面板產業尚處在起步階段。當前,柔性OLED面板生產商共同面臨的問題是材料和裝備。“比如以上游材料來看,目前能提供一些材料的企業比較少。”

 

  從制備設備來看,目前OLED面板制程的主要設備蒸鍍機,大多來自日本和韓國企業,這也是國外企業在柔性顯示領域更占據主動的主要原因。

 

  華南理工大學材料科學與工程學院院長彭俊彪教授指出,制備柔性屏的上游材料稀缺,材料供應產業鏈比較弱,導致柔性屏的成本比較高。“高端材料基本還是靠進口,但是國內的上游材料已經在擴張布局,估計在一兩年內就能有較好的發展。”

 

  彭俊彪所在的華南理工大學團隊,研究的是制備柔性屏的另一項關鍵技術——TFT背板技術。2009年承擔國家科技部“863”平板顯示重大專項后,團隊逐步研發掌握了氧化物TFT背板關鍵技術(Ln-IZO TFT技術),規避了日本的技術專利。創維集團和華南理工大學聯合成立了廣州新視界光電科技有限公司,加速實驗室成果轉化。

 

  除了材料、設備的桎梏,制備工藝上的差別是影響良率的重要因素。“即使是采購同一家廠商的材料,從同一家設備商訂購設備,做出來的產品也是有差別的。比如在生產線的投建過程中,包括玻璃基板搬運、蒸鍍、曝光等各項工藝環節中使用的材料及設備,都需要提前與供應商共同測試開發,有的甚至需要經過上幾千次的調試。”張宇說。

 

  目前,處于行業產能爬坡、良率提升時期,各家半導體顯示企業的經驗、管理模式以及使用的材料不盡相同。“從長遠來看,隨著工藝的精進和成熟,未來都是取長補短,雖然有很多是商業機密,但是最終會慢慢趨同。”彭俊彪說。

 

  換句話說,這條賽道上的半導體顯示企業,橫向上是競爭與合作,而縱向上完善產業鏈需要產業協同。

 

  迎接5G時代

 

  進入2019年,5G商用漸行漸近,各行業產業形態多維度升級,企業的商業模式及人們的生活模式都在醞釀變化,萬物互聯也是大勢所趨。終端產品的交互體驗往往能給用戶最直觀的刺激,比如華為的5G折疊手機Mate X可以3秒鐘下一部高清電影,可以直播8K超清攝像頭拍攝的巴塞羅那的海灘。

 

  華為消費者業務CEO余承東在微博上說:“5G孕育高速暢想時代,折疊開啟智慧未來。”

 

  折疊屏的未來是否已來?在黃秀頎看來,目前折疊屏還沒有很好的可放量的產品形態出現,硬屏和固曲在未來一段時期內還是主流,對于企業來講,最重要的還是把現在的曲面屏、全面屏做好,具備大批量交付能力,同時去做未來新產品的應用開發,突破迭代技術。

 

  他把柔性顯示劃分成四個階段,從固曲全面屏顯示、固定單軸折疊到平行多軸折疊到全柔性顯示,即可以任意折疊甚至拉伸。

 

  在張宇看來,柔性顯示的想象空間是無限的,未來顯示將成為物聯時代信息交互的端口,屏幕將“隨形而變”。“一個革命性的變化是各項綜合技術達到同一點時引起的質變,比如智能手機的普及就是在通訊技術和液晶技術同時發展到一定時點,蘋果三的發布剛好踩在這個時點。”張宇說道。

 

  “萬物互聯自然推導出來就需要有萬物顯示,柔性顯示又能夠加速萬物互聯。”黃秀頎認為,柔性屏不再僅限于一塊屏幕,它是交互的終端,重點是實現物與物的聯結。柔性顯示在智能家居、車載顯示、虛擬現實、人工智能等終端產品的應用,屏幕無處不在,更貼近于“泛在屏”的概念。

 

  彭俊彪更傾向于從技術角度展望柔性顯示的未來,“從物理屏幕的角度來看,柔性顯示基本上發展到一個頂點,從工藝上講,未來印刷顯示制造屏幕就像印報紙一樣,Roll-To-Roll (卷對卷),成本降低、產能效率提升都是可預見的。”

 

  中國科學院院士、華南理工大學分子光電材料與器件所長曹鏞認為,印刷顯示和柔性顯示是未來的發展方向。“相當一段時期內,OLED和LCD仍將共生共存,相互補充,而不是完全取代。”他解釋說,LCD和OLED誰占主導,取決于產品的性能價格比,由市場來決定。

責任編輯:郭惠芬

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