守望平板顯示器
21世紀(jì)將是C技術(shù)(有機(jī))時代
本文引用地址:http://m.butianyuan.cn/article/71732.htm自產(chǎn)業(yè)革命以來,縱觀世界技術(shù)的發(fā)展,它明顯地呈現(xiàn)出周期的特性(圖1),大約每50年左右為1個周期,從紡織、鋼鐵、汽車到電子,并正向著生物技術(shù)前進(jìn)。自20世紀(jì)后半葉開始,半導(dǎo)體成為牽引各項技術(shù)發(fā)展的核心技術(shù)材料,首先是鍺的萌生,而后是硅的不斷發(fā)展,以迄于今,可稱為硅技術(shù)時代。參照化學(xué)元素周期表,從IV族的第4周期發(fā)展到了第3周期,未來將向著第2周期的C發(fā)展。IV族Ge、Si和C,按其原子結(jié)構(gòu)都是外層有4個電子,并存在4個空穴,從而可獲得種種有趣有用的特性。展望21世紀(jì)將是以C為核心的有機(jī)技術(shù)時代。
圖1 世界主要技術(shù)的發(fā)展周期
以硅為主的無機(jī)半導(dǎo)體是一種礦石,材料硬性,沒有自由度;有機(jī)材料是一種柔軟性材料。有機(jī)半導(dǎo)體材料性能上大大優(yōu)于無機(jī)半導(dǎo)體材料,可以采用印刷技術(shù)高速地進(jìn)行大面積制造,并具有無機(jī)半導(dǎo)體沒有的新功能。它身輕體薄,質(zhì)地柔軟,可以隨便彎曲,在顯示器方面OLED(有機(jī)LED)堪稱代表。近年以來,人們對有機(jī)電子材料充滿期待,21世紀(jì)將迎來有機(jī)化合物多樣化及大發(fā)展的時代。有人說,20世紀(jì)是以硅為核心的硬電子時代,21世紀(jì)則將是以C為核心的軟電子時代,C技術(shù)時代。
IC和FPD的融合
自從1958年TI公司的J.kilby發(fā)明IC之后,影響遍及各種電子產(chǎn)品,當(dāng)然也涉及顯示器件,不過,其時,基于CRT的顯像管,體大身重,電壓高,耗電大,在電性能和機(jī)械結(jié)構(gòu)方面與IC無疑是很不相當(dāng)?shù)摹?/p>
液晶的發(fā)現(xiàn)已超百年,到20世紀(jì)上半葉人們才在理論上對液晶有了較好的認(rèn)識,1962年Williams發(fā)明了LCD(液晶顯示器),1964年Sharp公司在電子計算器上開展了LCD的商品化,從而推動了LCD的大應(yīng)用和大發(fā)展。LCD身輕體薄,并且有低電壓、低功耗等特性,正與IC比較相宜。
以IC為首的半導(dǎo)體和以LCD為代表的平板顯示器(FPD)先后發(fā)展,到1990年,半導(dǎo)體產(chǎn)值已達(dá)488億美元,而FPD還不過10億美元,及到2005年,半導(dǎo)體增加到2275億美元,而FPD也達(dá)到了750億美元的規(guī)模(圖2,2006年兩者的產(chǎn)值分別為2477億美元和855億美元)。兩者合計達(dá)3025億美元,約占世界電子工業(yè)產(chǎn)值的25%,所占比例甚大。1990~96年16年間,半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)規(guī)模擴(kuò)大到5倍,年均增長率10.7%,F(xiàn)PD同期則擴(kuò)大了85倍,年均增長率達(dá)32%,比半導(dǎo)體快得多,勢頭很猛。
圖2 世界半導(dǎo)體和FPD生產(chǎn)的發(fā)展
半導(dǎo)體和FPD的產(chǎn)值在電子工業(yè)中不僅占有相當(dāng)比重,發(fā)展迅速,并且FPD與半導(dǎo)體相比,也從1990年的0.2:100縮小到了2006年的35:65,比例接近,地位大大提高,因此,今天在電子器件領(lǐng)域,不再是半導(dǎo)體一家獨領(lǐng)風(fēng)騷,而是與FPD雙雄并踞,一起成為了電子工業(yè)的中心,占有核心地位,其上游有原材料和制造、測試設(shè)備,下游為各種電子產(chǎn)品,再通過流通而進(jìn)入市場(圖3)。
圖3 電子工業(yè)的結(jié)構(gòu)
記得曾有人把FPD作為后半導(dǎo)體時代的典型產(chǎn)品,今天以LCD和PDP為代表的FPD發(fā)展十分迅速,預(yù)計在本年代將趨于成熟,因此,又有人提出了后FPD的概念,認(rèn)為OLED、MEMS、太陽電池、燃料電池,生物技術(shù)等是未來發(fā)展方向。與此同時,也有不少人堅信,半導(dǎo)體后還是半導(dǎo)體,F(xiàn)PD后仍是FPD。不過,放眼未來,把時間放長點看,有機(jī)技術(shù)取代無機(jī)技術(shù)倒是可以肯定的。
LCD和PDP之爭
平板電視正在全世界范圍內(nèi)激情增長。歐美日主要市場經(jīng)過前兩年的發(fā)展已真正進(jìn)入了普及階段,加上中國、俄羅斯和東歐市場的興起,世界平板電視市場正以每年增長2000萬臺的規(guī)模前進(jìn),預(yù)計2009年即可達(dá)到1億臺的水平(圖4),2011年達(dá)1.29億臺,2005~11年間的年均增長率達(dá)31%,發(fā)展惹人。其間中國的發(fā)展尤為耀眼,年均增長率高達(dá)55%,今年市場即可超過日本,達(dá)到910萬臺,2011年更可望達(dá)2700萬臺,接近美國,成為世界第3大市場。屆時,日本的普及率達(dá)99.9%,西歐89%,美國88%,中國57%,中國還有發(fā)展空間,因此特受世界關(guān)注。
圖4 世界平板電視市場
據(jù)報道,世界LCD電視市場將于2009年超過CRT電視,中國將晚1年于2010年趕超CRT電視,達(dá)到2200萬臺(圖5)。2006年世界LCD電視市場上30英寸系列產(chǎn)品占42%,40英寸系列占12%,平均尺寸為27.9%英寸;同年中國市場上LCD電視銷售平均尺寸為29.6英寸,還高于世界水平,中國家庭的生活面積比歐、日還大些,因此,中國市場在奧運會、世博會的推動下,也將很快進(jìn)入40英寸系列主流時代。最近國內(nèi)報道,一向做大不做小的PDP電視,在中國做小到32英寸,憑借價格優(yōu)勢一上市便甚受走捧,說是明年還會有更小的26英寸、28英寸產(chǎn)品上市,還真有點反潮流的勢頭。
圖5 中國平板電視市場
又據(jù)信息產(chǎn)業(yè)部預(yù)測,今年我國平板電視生產(chǎn)將比去年增長55%,達(dá)750萬臺,其中LCD和PDP之比為84:16,而有廠商預(yù)測,今年市場有可能會達(dá)到800~1000萬臺,并預(yù)測2010年中國電視總需求量將達(dá)4500萬臺,其中6成將是平板電視,37英寸以上大型電視又占其中5成。
總體上看,世界主要平板電視市場正走向大型化和高清化,隨著第8代基板的大量生產(chǎn),日歐市場都已以40英寸產(chǎn)品為主流,美國因住房面積大,更以50英寸產(chǎn)品為熱點,預(yù)計今年美國市場將增長14%,占世界市場(按銷售值計)的28%,其中50英寸產(chǎn)品即占74%。
據(jù)Sharp公司調(diào)查預(yù)測,日本目前平板電視的普及率為52%,而37英寸以上的平板電視占14%,但未來幾年發(fā)展迅速,很快會超過50%,并向著更大的比重快速前進(jìn)(圖6)。日本是平板電視應(yīng)用最早,發(fā)展趨于成熟的市場,它的趨勢很值得注意。
圖6 日本平板電視的家庭普及率
據(jù)日經(jīng)社最新報道,今年世界平板電視表現(xiàn)出色,預(yù)計將比去年激增81%,達(dá)9000萬臺,LCD與PDP之爭更趨激烈,按世界產(chǎn)量講,LCD占有壓倒優(yōu)勢,2006年兩者之比為82:18,今年將進(jìn)一步擴(kuò)大到85:15。
到2006年上半年以前,LCD和PDP電視還沒有直接面對面的交手,兩者各守一邊,互不相擾。當(dāng)時松下有個宣言:37英寸以上為PDP電視,32英寸以下為LCD電視。2004年,Sharp公司沖破LCD/PDP 37英寸壁壘,開始推出大尺寸LCD TV。最近,松下也已撤回此一宣言,自己也開始出售37英寸LCD電視。
事實上,LCD通過性能的改進(jìn),價格的下降(圖7,去年3季度二者的平均價格已十分接近。)2006年下半年開始大舉入侵PDP 40英寸領(lǐng)域,2007年即可超過PDP電視。2006年二者銷量之比還僅為38:62,2007年將一轉(zhuǎn)而為54:46,以后差距還將繼續(xù)拉大,預(yù)計2009年可達(dá)66:34。據(jù)說原因之一是,LCD 40英寸TV采用了全清技術(shù),搶在了PDP的前面,PDP開發(fā)的全清電視是50英寸以上產(chǎn)品,從發(fā)展看,從今年開始兩類產(chǎn)品的激烈角逐,即將擴(kuò)展到50英寸產(chǎn)品市場上(圖8)。
圖7 LCD和PDP TV的價格走向
圖8 LCD PK PDP的競爭趨勢
其實,PDP自有它不少長處,生產(chǎn)線投資比LCD小,大尺寸產(chǎn)品價格可做低,性能方面無論視角、動畫分辯率、暗室對比度,還是灰度、色再現(xiàn)性等都優(yōu)于LCD,因此,只要技術(shù)上有所突破(如降低耗電等),重新定位市場(做小尺寸,低價位打開發(fā)展中國家市場),還有得一拚。
最要命的是PDP TV生產(chǎn)廠商正在減少,不像LCD廠商量多勢大。LCD TV大廠商有Sony、三星、Sharp、Philips等,而PDP大廠只有松下1家,其他生產(chǎn)PDP TV的如三星、LG等都是腳踩兩只船的。
松下公司倒是雄心不減,投資加碼以增強(qiáng)對LCD的對決力度,不放棄40英寸系列產(chǎn)品,捍衛(wèi)50英寸產(chǎn)品。松下計劃投資23.6億美元,正建設(shè)其第4家號稱世界最大的PDP工廠,去年動工,今年7月第一期工程完工投產(chǎn),待明年年中全部開工之后,月產(chǎn)92.5萬片(以42英寸計),年產(chǎn)1100萬片,公司產(chǎn)能翻番,且每片成本可降低到3萬日元(低于Sharp同尺寸LCD的5萬日元)。松下預(yù)測,2010年世界PDP市場為2500萬臺,松下可獨占40%以上??墒牵a(chǎn)PDP的其他兩個大廠(三星SDI和LG)都無動靜,沒有增加投資的意愿。因此,松下成為孤軍奮戰(zhàn),難免不給人“獨木難支”、“獨木不成林”的感受。
OLED的崛起
Sony和東芝相繼發(fā)表了OLED TV的產(chǎn)品化,特別是Sony決心今年將11英寸產(chǎn)品推上市,要從LCD打開一個缺口,OLED一時成為人們關(guān)注焦點。
OLED(Organic LED)有機(jī)發(fā)光二極管屬于有機(jī)類產(chǎn)品,毫無疑問,它代表了“有機(jī)”的光明發(fā)展前景。OLED的研究工作始于上世紀(jì)60年代,20年前人們研究出了它的基本結(jié)構(gòu),10年前的1997年,日本先鋒公司在車載小型顯示器上首先采用了OLED,開應(yīng)用的先河。
OLED具有自發(fā)光、高清晰、寬視角、高亮度、高對比、低功耗、超薄、低成本等特性,柔性是它與其他平板顯示器最大的差別,利用樹脂(LCD用玻璃)做基板,不僅可撓而且厚度可做到1mm以下。在生產(chǎn)上,OLED有可能采用滾筒印刷進(jìn)行大面積大量生產(chǎn),成本可望大幅度削減,且產(chǎn)品可像招貼畫那樣附在墻上(圖9)。這些都迎合著消費者的新需求。
圖9 各種顯示器的應(yīng)用尺寸
OLED與LCD一樣,有無源矩陣驅(qū)動(PMOLED)和有源矩陣驅(qū)動(AMOLED)兩種技術(shù),前者比較成熟,2003~04年開始大量應(yīng)用于小尺寸OLED產(chǎn)品,諸如手機(jī)次屏、MP3等,以文字顯示為主。同時,因受掃描行數(shù)等的限制,不可能做成大尺寸產(chǎn)品。AMOLED不僅可用于做大尺寸產(chǎn)品,并且可顯示彩色,是OLED的發(fā)展方向。
Sony公司10年前即以制作電視為目標(biāo)開展了OLED的研發(fā),經(jīng)過公司上上下下共同奮斗,今年11英寸電視即可上市,并展出了27英寸的全清平板電視試制品,進(jìn)入大尺寸電視領(lǐng)域,引起了很大反響。在CRT電視時代,Sony曾以單槍三束彩色顯像管(triniton)聞名于世,進(jìn)入平板電視時代之后,Sony在LCD技術(shù)方面無所作為,落后于其他廠商,經(jīng)營不善,故而,急切希望利用公司品牌影響,用OLED技術(shù)參戰(zhàn)平板電視,打個翻身仗,復(fù)活Sony。試制基于OLED大型電視的廠商還有精工一愛普生、韓國三星(開發(fā)40英寸產(chǎn)品)、柯達(dá)/LG.philips、佳能、Sharp等。
無論從產(chǎn)品實用化和向大尺寸的發(fā)展情況看,OLED都比LCD來得快(圖10),因而廠商們都抱以很大的期待。但目前,OLED的主要應(yīng)用還在小尺寸方面(圖11)。據(jù)預(yù)測,世界OLED屏將從2004年的4億美元,增長到2012年的35億美元,年均增長率達(dá)31%,速度很快,但絕對值還很小。屆時大小尺寸OLED屏之比為1:4,小尺寸依然占有最大份額。
圖10 OLED和LCD向大型發(fā)展
圖11 世界OLED市場
總之,我們看到OLED尚處于產(chǎn)業(yè)化初期,有人認(rèn)為真正對LCD造成威脅,大概還要10年時間,但由它flexible和wearable等特色,榮景可期,因此,如Sony、三星為首的一批具有遠(yuǎn)見卓識的公司都在加大投入,積極開發(fā)。我國在IC、LCD、PDP等技術(shù)方面一次次落在人后,盡管努力追趕,吃虧已是事實,可我國OLED差距較小,已開始開發(fā),并起步,應(yīng)用,因此,應(yīng)向日、韓、甚至臺灣地區(qū)學(xué)習(xí)(臺灣仍采IC發(fā)展道路,由“官”辦研究所開發(fā),然后轉(zhuǎn)讓出去,已初現(xiàn)成效),提高認(rèn)識,努力投資,積極落實,不要再錯失這一大好時機(jī),趕上時代潮流,發(fā)展我國的OLED事業(yè)。
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