我国新型显示关键材料发展目标和重点方向(组图)

作为电子信息领域千亿级产业之一，新型显示器是我国信息化、智能化时代战略性新兴产业重点发展方向之一。本文论述了新型显示关键材料和工艺在新型显示技术和产业发展中的战略、支撑和支撑作用，梳理了具有代表性的新型显示关键材料的研究现状和发展趋势，对我国进行了凝练。相关领域的材料技术和应用技术问题提出了我国新型显示关键材料的发展目标和重点方向。
研究建议：把握新一轮显示技术升级和产业转型的重大机遇，从国家经济发展的整体高度和全产业链的生态角度出发，以整机应用为牵引，以核心材料为切入点，打造新型显示创新平台，构建高效的技术创新体系；凝聚优势力量，突破产业化发展中的核心共性关键材料和工艺问题，完善产业协同创新生态。新的显示创新平台已经从技术、市场、资金、政策等多个角度完成可行性分析，
一、前言
自1939年第一台黑白电视机发明以来，显示器作为一种人机界面终端显示设备，逐渐应用于社会生活的各个领域。如今，新型显示器已成为电子信息产业的核心技术之一，应用在工业、交通、通信、教育、航天、娱乐、医疗等诸多方面，形成千亿美元的市场规模，成为战略性高新技术 科技领域中最基础、最具活力的产业，极大地改变了人类的生活方式。目前，出现了多种显示技术创新，如有机发光二极管（oled）显示、量子点（qd）显示、-led显示、激光显示（ld）等，推动显示技术向高清、全彩显示方向发展。，大屏幕、柔性化、绿色化方向发展。光学、半导体、材料、视频、信息等技术的融合，进一步提升了显示产品对终端消费者的竞争力、创新性和吸引力。
经过多年的发展，我国的显示产业已成为世界的重要组成部分。2019年，中国大陆新型显示产业综合规模突破3万亿元，成为全球显示面板产能第一大国，正处于“由大变强”的发展机遇期。值得指出的是，与发达国家相比，我国显示产业上游领域60%以上的关键材料和设备依赖进口；行业关键环节仍难自主掌控，潜在发展障碍日益显现。这些都是制约我国新型显示产业跨越式发展的瓶颈。
一代显示材料决定一代显示器件，新型显示的自主创新必须以相关材料的创新为基础。本文梳理了国内外关键新型显示材料体系和技术的发展现状和前景，浓缩了我国产业发展面临的问题，为我国新型显示产业自主可控发展提出了针对性措施。我们希望通过宏观研究，明确未来技术制高点，推动我国新型显示产业高质量发展，尽快从显示强国向显示强国转变。
二、重点展示国外资料发展现状
显示产业是涉及光电材料与器件、光学工程、微电子与电子等领域的综合性产业。新一代的技术变革往往是由材料和设备的突破推动的。纵观显示技术和产业发展的历史，进入21世纪后，以薄膜晶体管液晶显示器（tft-lcd）为代表的第二代数字平板显示技术逐渐成为主流。为响应需求，显示基板的尺寸不断扩大。目前，g8.5代线（及以上）大尺寸生产线已成为主力军。相应的半导体/真空工艺技术难度较大，
近年来，随着第五代移动通信、大数据、人工智能等新一代信息技术的出现，新型显示与超高清视频、柔性、传感、和印刷电子，丰富了新型显示终端产品体系。例如，印刷显示、mini/led显示、激光显示、电子纸显示等新型显示技术和产品基本具备产业化条件，从显示材料、器件、设备到制造技术，引领显示全产业链。全面科技创新。
(一）打印展示及其关键材料
印刷与显示技术是利用喷墨印刷技术，将oled/量子点发光二极管（qled）材料制备的油墨喷涂在所需像素位置，实现制造显示器件的技术。对应的关键材料有印刷发光材料、油墨等，国外在印刷显示产业及其关键材料方面布局较早，具有雄厚的材料技术和装备基础，并已实现商业化。
先进国家在关键材料、器件、工艺和系统原型的基础和应用研究方面投入了大量资源。杜邦公司、公司、美国公司、默克集团公司、欧洲公司等正在印刷小分子oled材料、有机半导体材料、oled发光材料、qd材料、有机薄膜晶体管（otft）背板综合材料和制造工艺 具有技术优势。相关研究机构，如斯坦福大学、西北大学、美国加州大学伯克利分校、欧洲剑桥大学、伦敦帝国理工学院、英国印刷电子中心、芬兰国家技术研究中心、海德堡创新实验室在德国，

(二）蒸发oled显示材料
基于oled显示技术的蒸镀工艺，关键材料包括红、绿、蓝光发光材料、空穴/电子传输材料、电极材料等。相关发光材料可分为荧光材料和磷光材料。根据其分子量又可分为小分子发光材料和高分子发光材料。这些关键材料约占oled显示材料成本的30%。

(三）激光显示及其关键材料
激光显示是一种以红、绿、蓝三基色（或多基色）为光源的新型显示技术。具有大尺寸/超大尺寸、大色域、超高清晰度、高观看舒适度等优点。关键材料包括三基色。激光材料、超高清成像材料。

(四）mini/-led显示屏及其关键材料
mini/-led显示是一种由微米级半导体发光像素阵列组成的新型显示技术。它是一种综合显示技术和led技术的综合技术[8]。gan发光材料、高迁移率半导体材料、驱动技术、传质技术是mini/-led显示的关键材料和技术。
十多年前，mini/-led 显示器引起了研究人员的关注。法国原子能委员会电子和信息技术实验室（cea-leti）推出了一款用于虚拟现实/增强现实显示应用的全彩显示设备，像素尺寸仅为10微米。日本索尼集团2012年发布的55英寸“led”对比度高达百万比一，色彩饱和度高达140% ntsc（国家电视标准委员会制定的彩色电视广播标准）美国），响应速度快，使用寿命长；2016年，日本索尼集团推出了“模块化拼接”工艺，即将多个模块拼接成一块更大尺寸的显示屏。2018 年，
(五）qd显示及其关键材料
qd显示是一种使用发光qd材料的显示技术，根据发光形式的不同，可分为光致发光和电致发光。对应的关键材料是纳米尺寸的qd材料。

(六）反光显示屏及其关键材料
反射式显示通常是指通过反射环境光来实现的一种类似纸张的显示技术。目前主流技术分为电泳电子纸、电润湿电子纸、胆甾型液晶电子纸等，对应的应用终端包括电子书、移动终端显示器、辅助显示器、智能电子标签等。相关关键材料包括：彩色显示材料（粒子系统和溶液系统）、介质润湿材料、高透/高反射tft背板材料、像素结构材料等。

(七）其他显示器及其关键材料

柔性显示器是一种可以通过柔性电子元件卷起来变形和组装的显示器。在移动设备和可穿戴设备领域有着广阔的前景。相关的关键材料是柔性基板材料。聚酰亚胺（pi）基材具有优异的耐热性和尺寸稳定性。它是目前唯一能够制作柔性oled基板的材料，已成为柔性oled显示器的关键核心材料。目前，美国和日本的杜邦公司、宇部兴产株式会社、中原化学工业株式会社、东丽株式会社等在高温电子级pi（黄色）和光学级 pt（无色透明）。性地位，销售额占全球pi市场的70%以上。
三、国产新型显示关键材料发展现状
（一）新的显示产业政策环境持续优化，产业规模
我国高度重视新型显示产业发展，出台了《国家中长期科学技术发展规划纲要（2006-2020年）》、《中国制造2025》技术路线图等文件在关键领域。在国家科技重大专项、863计划、973计划、国家科技支撑计划、国家重点研发计划等国家科技和产业计划的不断支持下，我国从a 完全依赖进口显示屏，自给率高；在oled、qd显示、-oled显示、激光显示、电子纸显示、三维（3d）显示等细分领域也取得了实质性的技术进步，
截至2019年，我国已投产生产线约45条，将投产约19条g8.5代线（及以上）和20条有源矩阵有机发光二极管（）量产线将来投入使用。; 累计投资约1.3万亿元，产业规模超过3万亿元。我国相关产业已成为全球规模大、市场规模大、竞争力最强的产业，全球显示产业正在加速向我国转移。例如，国产显示面板占世界总产量的50%，电视屏幕占70%，电脑和手机的产量超过90%。
相应地，我国显示市场的快速发展推动了关键显示材料需求的进一步扩大。例如，预计到2021年oled发光材料的需求量将超过159吨，年均增长30%。预计到2022年激光显示用三基色半导体激光器需求量将超过5×109。2021年液晶显示g8.5及以上的基板玻璃需求量将增加到3.6×108 平方米。同时，玻璃后盖、3d盖板、柔性盖板的需求持续上升。
（二）技术创新能力不断增强，新型显示材料获得创新应用


四、我国关键新型显示材料发展面临的问题
我国新型显示产业虽然具有规模优势，但整个产业链发展不平衡，关键材料和设备对外依存度高，整体利润率低。行业发展存在隐患。国内工业技术积累与国外企业仍有较大差距，关键原材料“卡脖子”。在我国新型显示材料与国际先进水平差距较大的背景下，尽管国内有大量企业、科研院所、高校涉足显示材料，也取得了一定的整体进步，但始终在关键材料的产业化和应用方面。这是薄弱环节。
（一）关键材料高度依赖外部资源
我国显示产业仍处于“大而不强”的状态。国内平板显示产业的优势在于系统集成与制造，但在关键材料与工艺、元器件与制备技术、辅助材料、高端装备等方面仍存在高度对外依存度。例如，70%以上的相关材料依赖进口。. 在中国主要从事加工制造，处于整个显示产业链的底端，技术含量低，利润微薄。
与关键新型显示材料相关的核心基础专利技术集中在欧美企业，产品和工艺方面的核心专利技术主要掌握在日韩企业手中。tft-lcd显示器的高端液晶材料长期被德国和日本公司垄断，曝光机被日本公司垄断，tft-lcd的玻璃基板多由美国和日本厂商进口. oled显示发光材料依赖于美国、日本、韩国等公司的进口。激光显示器商业化的核心材料，包括三基色发光材料和成像材料，也依赖进口。用于印刷显示，
（二）部分行业“小、散、散”问题突出，市场竞争力不强
新型显示材料的开发过程开发周期长、投资大、爬坡缓慢。国内企业业务发展压力较大，主要产品价格仍处于较低水平。对于这些公司来说，早期的技术积累和研发消耗了大量的资源和资金，持续的高投入是一个很大的挑战。以oled显示领域为例，我国面板厂商正在积极扩大面向移动市场的面板产能，新成立的oled材料厂商有20多家；相关企业研发能力薄弱，缺乏统一部署和长远规划，资金投入小而分散。技术应用以短、平、快为主；
（三）高端产品自给率不高，高端应用自主保障能力不足
我国在新型显示关键材料领域取得长足进步，材料性能得到显着提升。但与国外优势企业相比仍有较大差距，突出表现在材料的稳定性和寿命上。以激光显示领域为例，国内相关产业发展迅速，体现在产品种类不断增加，市场认知度逐步提高，市场规模不断扩大，整体水平接近国际先进水平。 ; 国内企业有能力开发中高端激光显示产品，但在红、绿、蓝激光显示材料器件等激光显示核心材料方面存在明显不足，超高清视频图像调制装置、超短焦镜头、屏幕光阑。由于相关材料基本被国外企业垄断，国内高端激光显示产品的生产成本大幅上升，制约了行业发展空间。
五、对我国新型展示关键材料发展的思考
(一）行业发展目标
显示产业在我国经济发展中占有举足轻重的地位，未来5至10年将是争取产业发展主动权的关键时期。在显示产业转型发展的重要节点，要论证新型关键显示材料的战略制定和规划部署，致力于从长期跟进发展转变为引领未来科技与发展。产业创新发展。
到2025年，新型显示材料整体技术和应用与国际先进水平同步，关键高端材料实现自主可控保障；围绕新型显示材料、技术和应用形成创新平台，有效解决产业发展材料短缺问题。
到2030年，全面建成上下游协同创新体系、评价、标准等公共服务平台，打造涵盖材料、器件、整机的产业链生态；提高关键材料技术成熟度、持续创新能力和产品市场竞争力，实现关键材料国产化率进一步提高。
到2035年，形成具有自主知识产权的新型关键显示材料体系，在国民经济主要领域实现全面自主保护；支持新型显示产业集聚，推动技术、产业、人才水平达到国际，成为显示材料行列的世界者。
(二）整体开发思路
新型显示关键材料具有研发投入大、技术流程长、投资风险高等特点，属于人才/投入/资源密集型产业。当前，在国际平板显示产业发展速度放缓的情况下，我国相关产业呈现逆势而上的良好势头，但上游关键材料大部分依赖进口，巨大的产业链规模与风险并存。
为保障我国显示产业自主可控、安全发展，亟需构建顶层设计，以材料突破为先导，围绕新型显示材料、器件和应用开展全链布局。系统；打通产业链各技术环节，以核心材料为突破口 推动整体突破，解决行业新显示技术瓶颈和技术缺失等实际问题；推进材料、技术、装备国产化，提升新型显示产业核心竞争力。
(三）重点发展方向
显示行业进入更新换代“大洗牌”新阶段。未来很长一段时间内，各种显示技术将在各自的优势应用领域并存并多元化发展。有望呈现百花盛开、综合发展的特点。实施新型关键显示材料和关键技术攻关行动，提高关键材料成熟度、持续创新能力和产品市场竞争力。重点发展方向如下。
开发具有自主知识产权的气相沉积oled材料和印刷oled材料，提高气相沉积材料和印刷油墨的性能，完善全球专利布局。
开发窄谱宽、高效率、长寿命的环保qd发光材料，以及材料产量100公斤的量产工艺，提升产品创新能力。
大面积、低成本gan外延材料和高迁移率、高稳定性有源衬底材料的开发/mini-led应用，解决大规模转移与键合、颜色转换、光提取等关键技术问题。
以整机应用为动力，在短波长铝镓铟磷红光、长波长铟镓氮蓝绿光等激光显示发光材料技术上取得突破。提高新材料的持续供应。
发展彩色显示材料、介质润湿材料、像素结构材料等新一代反射显示材料，支持低功耗、视觉健康、低光热辐射、柔性显示器件等方向应用。
发展玻璃基板玻璃、高铝盖板玻璃、高分辨率玻璃材料和量产工艺等显示基板材料和技术，实现国产替代高世代应用。
六、发展建议-新型显示创新平台
(一）平台建设与运营
新型显示作为涵盖材料、设备、面板、终端产品的完整体系，需要发挥国家产业政策引导作用，集聚国内优质创新资源，实施“政产学研”协同创新。打造新型显示创新平台，是顺应显示产业未来发展趋势，构建显示产业生态链的重要举措。也是抢抓新一代显示技术和产业变革机遇，引领行业国际技术创新合作与竞争的有力支撑。
在平台建设思路上新型seo技术，以国家为指导，聚集显示行业在材料、工艺、器件等方面的优势机构，共同开展显示关键新技术研究；作为一个公共开放平台，它应该专注于印刷显示、oled显示、激光显示和/或mini-led显示等新型显示关键材料的研发。
平台运营以市场为原则，以技术为导向，以市场为导向，为上下游企业提供开放共享的研发、中试和服务；通过技术转移、产业孵化、平台技术服务、知识产权等机制逐步实现。“自我造血”；形成我国显示核心技术供给源、区域产业集群发展的创新高地、新型显示人才培养输出地。
(二）平台风险分析
对于新型显示技术及其关键材料，世界显示大国进行了较为充分的发展战略探讨和基础研究布局，技术积累也较为丰富。我国正在开展平台建设和重点方向，技术路径选择风险不大。
在市场风险方面，新型显示契合大屏、柔性、高清、透明、三维、智能、低成本的技术和产品趋势，将是未来产业发展的必然方向。新型显示材料的开发更好地围绕上述应用方向和场景特点，能够提供技术方向明确、市场风险可控的基本判断。
在资金风险方面，平台以国家资源为支撑，以具有资金实力的公司为主体，发挥公共资源与市场资源相结合的优势，降低投融资风险；平台的技术成果可以实现快速的市场转化，实现投资价值大化，同时带动新型显示产业的快速发展和结构升级。因此，资金风险可控。
在市场竞争力方面，平台可集聚国内优势资源，建立涵盖基础研究、共性关键技术研发、测试验证、产业应用的完整生态系统；支持专利池建设和人才培养，将全面提升我国新型显示产业的国际竞争力。


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