中国工程院院士彭寿：加速显示关键材料创新发展迫在眉睫

谷月

11月20日-21日，2020世界显示产业大会在安徽省合肥市召开。大会由工业和信息化部、安徽省人民政府共同主办。中国工程院院士彭寿出席大会并发表演讲。彭寿指出，显示关键材料是显示产业不可或缺的支撑性、导引性材料。提升我国显示关键材料创新发展水平，对于构建我国现代经济产业体系影响深远。

关键材料既是“热点”又是“痛点”

新一代信息显示与5G通信、集成电路、海量存储、新型显示、大数据、人工智能算法等深度融合，赋能智慧城市、移动互联、数字经济等。信息显示产业将加速我国进入数字化、智能化、信息化为特征的新型工业化时代。

随着技术的发展和产业的调整，如今我国已成为世界显示产业大国。我国显示产业从“缺芯少屏”迈向“中国制造”，从日韩市场主导逐渐向中国市场倾斜。目前，我国已投产的面板线达45条，后续还有19条高世代液晶面板产业和4条AMOLED面板产线将陆续投产，总投资约为1 3万亿元。

从显示产业终端来讲，中国已经成为最大、最重要的集聚地，终端产品产量全球占比超70%。

此外，产业发展“集聚”态势显现。目前，中国已形成合肥、南京、武汉、成渝、深圳等区域特色化、高度集中化产业集群。

彭寿表示，从市场需求端到应用端再到全产业链，我们已经实现了多个第一，很多“新星”企业冉冉升起，如京东方、维信诺这样的头部企业正不断产生。不过，我国显示产业虽然已实现快速发展，但显示关键材料本土供给有待提升，距离显示强国仍有差距。目前，我国新型显示上游材料本土化率为48%，关键设备本土化率不足10%。

中国工程院梳理了我国高度依赖进口的材料。如半导体材料中的大尺寸硅材料、大尺寸碳化硅单晶、SOI、高饱和度光刻胶、高性能靶材、电子特种气体、湿电子化学品、氮化镓单晶衬底、化学机械抛光（CMP）材料、封装基板、高密度陶瓷材料等，以及显示材料中的OLED发光材料、高世代玻璃基板、精细金属掩膜板（ FMM）、光显示材料柔性PI媵、偏光片、高性能水汽阻隔膜、异方性导电胶膜（AcF）、特种光学聚酯（ PET）、OCA光学胶、微球、抗指纹涂层（AFC）涂料等。

显示关键材料已成为国际竞争“热点”，也成为我国显示产业发展“痛点”，加速显示关键材料的创新发展迫在眉睫。

彭寿表示，今年以来，党和国家领导人两次作出重要指示批示，强调加强显示关键材料核心技术攻关，确保我国产业链安全。此次，中国工程院再次提出了重大战略咨询研究项目，并发布了《面向2035的新材料强国战略研究》，明确面向2035年的新材料产业四大战略需求领域是运载工具、能源动力、信息显示、生命健康，并指出信息显示材料将引领数字产业变革。 “显示关键材料是显示产业不可或缺的支撑性、导引性材料。提升我国显示关键材料创新发展水平，对于构建我国现代经济产业体系影响深远。”彭寿强调。

材料进步支撑了显示产业变革

显示技术与器件经历了刚性显示、柔性显示、硅基微显示到激光/量子点显示的演变。一代显示材料决定一代显示器件，显示材料的进步支撑了显示产业变革。 彭寿介绍说，显示关键材料主要包括液晶材料、显示玻璃、OLED发光材料、氮化镓发光材料、激光/量子点材料等。

从液晶材料方面来看，由于TFT-LCD技术在未来十年仍是市场主流，所以液晶材料将在很长一段时间内仍为核心材料。从2016年到2019年，中国大陆的需求量年复合增速超过32%，每条8 5代面板线年需50吨液晶材料。“如今中国混合液晶本土化率约为40%，未来这一比例将不断提升。”彭寿表示，“随着国家产业政策不断扶持、LCD面板产能转移，以及应用场景不断拓展，液晶材料的技术与市场的重要性将更加突出。”

从显示玻璃方面来看，显示玻璃是信息显示产业不可或缺的关键战略材料，玻璃之于显示产业的意义相当于硅晶圆之于半导体产业。

彭寿介绍，显示玻璃主要包括TFT液晶玻璃、超薄触控玻璃、柔性可折叠玻璃等。其中8.5代及以上的TFT液晶玻璃已成为市场主流。到2019年末，中国在建及建成的高世代TFT液晶面板生产线共21条，占全球产能60%以上。2020年，我国年需高世代玻璃基板3 2亿平方米。超薄触控玻璃则推动了显示终端的薄型化发展。2018年，中国工业化量产了厚度为0.12mm世界最薄的超薄触控玻璃，为研发柔性显示奠定了技求基础。目前，中国超薄触控玻璃占全球85%以上市场份额。预计2021年，超薄触控玻璃需求量将达11亿平方米。此外，柔性盖板材料是影响柔性显示嚣件发展的核心，而超薄的柔性玻璃正是被业内最为看好的材料之一。2020年8月13日，我国开发出国际领先的30微米柔性可折叠玻璃。据悉，苹果正加紧研发全新柔性玻璃可折叠iPhone。

从OLED发光材料方面来看，OLED发光材料是有机材料的核心，包括小分子材料与高分子材料。“目前，中国OLED材料仍然处于起步阶段，主要以生产中间体和粗单体材料为主，而单体材料由于专利及技术（升华提纯）门槛限制，尚未实现量产。”彭寿感慨道。

从氮化镓发光材料方面来看，以Micro LED为代表的硅基微显示凭借高响应速度和像素密度成为VR/AR最佳选择。“5G+AI”将推动头戴式智能设备大规模落地，极大程度带动氮化镓材料增长。

从激光/量子点材料方面来看，激光显示/量子点电致发光是下一代显示技术最有利的竞争者，两者的色域覆盖范围可达到自然界色彩的70%以上，是液晶显示（33%左右）的两倍多。其中，量子点显示色域从目前的75%左右提高到最高130%NTSC。如今，量子点显示材料已成功列入战略性先进电子材料国家重点专项，我国在该领域处于领先。

“电子显示行业是变化最大、迭代最快的行业，在一代一代的潮流变化中，大家要积极拥抱变化，紧跟时代步伐。”彭壽表示。

材料产业呈现“四个特征、三个范式”

显示材料产业经过多年发展，已呈现出产品多元、产业集中、高速迭代等显著特点。彭寿认为，在新业态、新产品、新技术的驱动下，显示材料产业发展将呈现出“四个特征、三个范式”发展趋势。

“四个特征”分别是薄型化、高纯化、复台化、大尺寸化。

薄型化指的是显示器件的薄型化永无止境，从可折叠、可卷曲向极轻形态发展;柔性玻璃则向30微米一次成型、高韧性发展;量子点膜、偏光片等材料均向100微米以下发展。显示材料的薄型化将极大推动显示器件与应用场景的多元化。

高纯化指的是显示器件对比度、广色域、低功耗、高亮度、深黑场等性能提升不断加速。关键材料的高纯化制备十分重要。例如，OLED发光材料纯度的提升可实现显示高色域、高辉度、低功耗等;激光晶体要求氧化物的纯度要大于99.999%，从而提升准直性、单色性和相干性。

纳米化指的是材料的纳米级发展使其磁、光、电、热等性能不断提升，为显示技术发展提供更多可能。例如，量子点三个维度尺寸均在纳米级，稳定直径为2～10纳米，不同粒径发光特性不同;新型石墨烯氮化镓材料，外延层厚度为100纳米。

复合化指的是材料性能和功能的复合。多组分材料复合掺杂，获得高性能材料，而材料功能复合则是各基体组元重构、协同、强化。例如，5G基站、手机用高分子材料要求具备低介电损耗、高热稳定性、耐化学侵蚀、耐候性等;显示医疗玻璃材料具备显示功能且支持复杂的蛋白质分析等。“随着人机交互、人感体验等需求的不断提升，颠覆性技术群体涌现，材料性能、材料功能复合化发展趋势不断凸显。”彭寿说。

“三个范式”则包括数字驱动、智能升级、绿色发展。

数字驱动指的是我国进入数字化时代后，材料科学的未来依赖数据驱动、算法主导，材料研发周期将缩短一半、研发成本将降低一半。数字化时代“四高”特征是指高技术特性、高渗透特性、高融合特性、高增长特性，要把数字计算变成真正信息化发展中的另一个发展高地。

智能升级指的是质量变革、效率变革、动力变革。新兴技术推动产业发展实现“从智能单元到智能工厂再到互联工厂”的革命化转变。即以智能传感器、工业机器人、工业AR为主体的车间级智能生产单元，向运营技术（OT）、信息技术（IT）、制造技术（IE）深度融合的流程化智能制造平台，再向云（云互联网平台）、企（工厂互联网平台）、端（边缘计算节点）互联的智慧云平台的转变。“真正把智能工厂变成IT（智）+OT（能）+IE（制造）。全方位的智能工厂一方面开拓了信息显示发展空间和场景，另一方面也使我们国家的工业更加现代化、直观化。”彭寿说。

绿色发展指的是工厂从材料采购、制造、运输，到销售、消费、物流，最后到回收再利用的全生命周期的绿色管理，形成供应端、物流端、数据端、消费端的绿色闭环。其中，绿色回收环节既是绿色生命周期的终点，也是起点，非常重要。彭寿举例说，原材料废弃物回收，如玻璃材料均可回收，实现循环应用;生产排放物回收，如二氧化碳捕收，可发展富碳农业、化工行业;材料本体回收，如ITO靶材，重新加工成为新的高精度靶材。彭寿强调，我们国家必须以绿色发展为主线，实现智能化、数字化、高端化、綠色化的融合发展。