新型顯示技術在崛起

來源:人民日報

北京冬奧會開幕式“致敬人民”環節。新華社記者 李 尕攝

觀眾參觀裸眼3D展示。新華社記者 王全超攝

今年1月16日出版的第二期《求是》雜志發表習近平總書記重要文章《不斷做強做優做大我國數字經濟》，文章指出：“要聚焦集成電路、新型顯示、通信設備、智能硬件等重點領域，加快鍛造長板、補齊短板，培育一批具有國際競爭力的大企業和具有產業鏈控制力的生態主導型企業，構建自主可控產業生態。”多年來，我國顯示技術快速發展，顯示產業升級躍遷，功能豐富的顯示屏不斷涌現，持續為數字生活增色添彩。

2022年2月4日晚，第二十四屆冬季奧林匹克運動會開幕式在北京國家體育場舉行。“致敬人民”環節中，運動員優美地滑行在浩瀚的冰雪“運動場”上。這個“運動場”，正是中國自主設計制造的1萬多平方米大地智慧顯示屏。北京冬奧會開幕式不僅打造出夢幻般的冰雪世界，也讓中國顯示技術的創新成果驚艷亮相。

視覺是人類獲取信息的重要途徑，顯示技術讓人類通過視覺獲取到的信息呈幾何級數增長。電視機、平板電腦、智能手機、城市建筑的高清大屏、增強現實和虛擬現實的體驗設備……正是各式各樣的顯示技術產品，讓我們看到了更加豐富多彩的大千世界。

顯示技術發展歷程

1897年，物理學家發明了CRT（陰極射線管），這是世界上最早的電子顯示器，拓展了人類社會信息傳遞的形式。1939年第一臺黑白電視機誕生，從此人們不僅可以聞其聲，也能見其人。隨著技術成熟，CRT顯示屏幕越來越大，顯示效果越來越好，但存在笨重、尺寸受限、不能移動等缺點。

液晶的發明開辟出顯示技術新領域。1888年，奧地利植物學家發現了一種隨溫度變化而在固液之間轉換的中間態，這種物質具有液體的流動性，同時在光學上表現出晶體的各向異性，被稱為“液晶”。100多年后，液晶廣泛應用于計算機、電子表等產品中，產業化發展初具規模。液晶顯示使十幾公斤重的手提電腦降到幾公斤，極大地方便了人們的工作生活。

隨著技術進步，TFTLCD（薄膜晶體管液晶顯示）閃亮登場，它應用廣泛，是目前最成熟、產業鏈最完整的主流顯示技術。其典型結構類似三明治，在兩片玻璃中間夾著液晶材料，其中包含上偏振片、彩色濾光片、液晶層、TFT陣列基板、下偏振片和背光模組等6個部分。其顯示原理是利用電壓控制液晶分子的排列，進而改變光的偏振性能，實現圖像和文字的顯示。這項技術發展迅速，其對比度、分辨率、刷新率、色域等取得巨大突破，多項顯示參數接近人眼視覺極限，已經廣泛應用于智能手機、平板電腦、筆記本電腦、顯示器、電視等電子產品。近年來，在Mini LED（次毫米發光二極管顯示）背光技術加持下，液晶產品的色域更廣、亮度和對比度更高，未來可在車載、家居、教育、醫療等各類應用場景中大顯身手。

液晶顯示高速發展的同時，OLED（有機發光二極管顯示）技術登上舞臺。這是一種具有多層有機薄膜結構的自發光器件，相比于液晶，具有響應快、高色域、高對比度、可柔性等優勢。2008年，OLED顯示屏首次在智能手機上應用，今天已經成功應用于折疊手機，實現外折、內折、360度折疊、卷曲等多種形態。除了手機，平板電腦應用這一技術也可實現折疊，電視則可以像畫軸一樣舒展。當這項技術集成屏下指紋識別、屏下人臉識別、屏下攝像等功能時，會實現真正的“全面屏”顯示效果。未來，OLED技術將在顯示領域發揮更大作用。

近年來流行的Micro LED（微米量級發光二極管顯示）技術具有芯片尺寸小、自發光等特點，在亮度、色域、分辨率、對比度、功耗、壽命、響應時間、熱穩定性等顯示性能方面擁有優勢，是一項充滿潛力的技術。借助無縫拼接、可定制化形態的特性，這一技術可以應用在超大尺寸顯示領域，也可以應用在微顯示增強現實、虛擬現實、混合現實等領域。

還有更多前沿顯示技術值得期待。量子點發光顯示、光場顯示、全息顯示等將是顯示技術的探索方向。另外，在5G、大數據、物聯網、人工智能等新興技術的帶動下，顯示技術、顯示產業也將發生變革，為人們提供更舒適、更便捷的視覺信息獲取方式。

我國顯示產業崛起

我國從20世紀末開始探索和發展顯示產業，經過20多年“引進、消化、吸收、自主創新”，已經成為全球液晶顯示技術的引領者。我國顯示產業的崛起，折射出我國從制造大國邁向科技強國的發展步伐。

這一發展過程主要包括三個階段。第一階段是探索。20世紀90年代，CRT技術發展如日中天，但平板顯示技術的替代已初露端倪。國內企業敏銳意識到技術變革的到來，經過對產業發展方向的研判，正確選擇了液晶顯示作為發展方向，1998年開始戰略布局和技術積累。第二階段是突破。多條液晶顯示生產線的成功建立，使中國顯示產業實現了從0到1的突破，結束了中國大陸沒有自主液晶顯示屏的時代，實現全系列液晶屏國產化。第三階段是引領。2012年，中國大陸顯示面板產能達到全球10%；2017年，中國成為顯示面板出貨量第一的國家；2021年，中國在全球顯示市場銷售額為648億美元，總份額達41.5%。無論是技術實力、產業規模還是市場占有率等，中國顯示產業都已位居全球引領者地位。

盡管我國在顯示領域已經取得顯著成就，但我們依然要重視全球顯示產業發展態勢，正視技術、材料、設備等方面存在的不足，時刻保持危機意識，加快創新步伐。在新型顯示技術布局上，搶占產業發展高地時不我待，特別要提高關鍵材料和設備的國產化率，提升我國顯示產業鏈的自主化能力。只有加大新型顯示技術研發力度，持續加速產業鏈上下游國產化進程，才能讓中國顯示產業穩步發展。

集成電路與新型顯示并稱“一芯一屏”，在高端制造業中具有重要地位。過去很長一段時間里，“缺芯少屏”難題限制了我國顯示產業發展。如今，我國顯示技術和產業已經位居世界前列，曾經動輒上萬元的液晶電視，如今只需幾千元就可以買到，實實在在地為百姓帶來了實惠，其背后凝結了無數科研人和產業人的智慧與心血。

創新永無止境。在萬物互聯時代，顯示技術作為重要角色，將以蓬勃的生命力賦能更多應用場景。我們應緊抓物聯網與顯示技術深度融合的發展趨勢，積極構建物聯生態，為我國經濟發展注入更多活力。

（作者歐陽鐘燦為中國科學院院士、中國科學院理論物理研究所研究員）

制圖：趙偲汝

推薦讀物

《TFTLCD原理與設計》：馬群剛著；電子工業出版社出版。

《新型顯示技術》：高鴻錦、董友梅等編著；北京郵電大學出版社出版。

《人民日報》（2022年09月13日20版）