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| 谷至华:平板显示器是信息产业的关键器件 | ||||||||||||||||||||
作者:谷至华 文章来源:复旦大学 点击数: 更新时间:2007-9-7 ![]() |
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引言 目前信息产业已经是我国乃至全球的第一大产业。四个现代化,哪一化都离不开信息化。信息化社会的三大支柱是关键器件技术、网络技术和软件技术。其中关键器件技术包括两部分,即大规模集成电路和人机界面的平板显示终端。抓住关键器件的建设是发展我国信息产业的核心战略。作为信息产业的核心器件之一,平板显示技术,特别是TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示器)产业对我国新世纪经济发展的贡献将远远超过CRT。TFT-LCD技术已经全面成熟,进入全面高速发展期。由于TFT-LCD优良的性能和应用领域的广泛性,以TFT-LCD为核心技术的电子信息平板显示器产业的发展是爆炸式的,预计2005年全球市场将达到800亿美元。TFT-LCD开创了人类的一个技术时代,将改变整个人类的生活方式。液晶显示器不再是传统意义上的简单的显示器,它可以满足各种不同的显示要求。液晶显示器的结构科学合理,伴随着材料科学、光源技术和半导体工艺技术同步发展。在计算机软件和网络技术的支持下向集成化,智能化,经济化发展的空间非常广阔,潜力很大。液晶显示器将渗入人类社会生活的每一个领域,成为信息社会人类生活中的最重要的必需品之一。TFT-LCD产业正在全球范围内形成一个新的经济增长点。抓住了TFT-LCD产业,就抓住了我国信息产业发展的关键。目前全球信息产业都看好中国市场,平板显示器产业的国际大公司都纷纷进军中国,平板显示器产业需要中国。但是中国的发展更需要平板显示器技术。TFT-LCD对我国的意义不仅仅在于创造新的经济增长点,更重要的是为我国产业结构的调整创造了条件,为我国今后经济的发展奠定基础。信息产业的发展对核心器件的依赖程度越来越高,发展核心器件是我们掌握高新技术制高点,保持国民经济持续发展的重要战略措施。吉林省电子集团彩晶公司的TFT-LCD生产线2000年7月通过技术验收, 一、 平板显示终端在信息产业在的地位
n 信息产业的核心器件
人类已经进入信息社会,以信息化带动工业化是我国“十五”发展的战略方针。我国政府对信息产业高度重视,国家成立了以国务院总理朱镕基为组长,胡锦涛、李岚清为副组长的信息化领导小组。信息产业是由关键器件技术、网络技术和软件技术三大支柱支撑的。其中关键器件包括大规模集成电路技术和显示终端技术。关于网络技术和软件技术在信息产业中的地位和重要性已经引起了社会的广泛注意和重视。由于计算机技术的发展与普及,关键器件中的大规模集成电路技术也已经引起了人们的高度重视和广泛关注。唯有平板显示器的地位和重要性没有引起社会应有的重视与关注。显示终端是信息社会中人机交流的界面,没有方便、灵活、功能强大的人机界面是构不成信息社会的。信息社会主要特点是信息量的迅速膨胀、信息流的速度极快,信息内容的繁杂,处理信息的个人化、适时化。时间、信息、效率是信息时代的三大财富要素。平板显示器和迅速发展的数字化硬件,网络技术,应用软件相互推动,带动信息产业迅速发展。TFT技术将计算机的CPU实现和显示器的一体化集成,覆盖全球的网络系统,无线接入技术,大容量的储存技术和数据压缩技术使得庞大的图像数据可以瞬间在指头上实现读取,转化,发送,为平板显示器的应用开辟广泛的应用市场。正是以TFT-LCD为代表的可移动的、个性化的、功能强大的信息显示终端满足了信息社会的这一最根本的技术需要。平板显示器作为功能强大、轻便、微功耗、高清晰度的信息处理的人机界面是信息产业的核心器件。当代最成熟的平板信息显示终端就是TFT-LCD。 n 新的经济增长点
平板显示器,特别是TFT-LCD进入21世纪,进入了全面高速发展的黄金时期。未来5年中国人口将超过13亿,有3亿个家庭,2000万个行政单位,台式液晶显示器需求量将达到3000万台,按每台2500元算,市场容量是750亿元。液晶电视的需求量至少是500万台,每台8000元,市场容量是400亿元。液晶工业显示器的市场容量是700亿元。其它类高档液晶显示器产品的市场容量是1200亿元。TFT-LCD的发展将带动上游原材料,下游整机和其它工业产业和消费领域市场的同步发展。上游原材料,生产设备,生产技术涉及到现代工业生产的几十个领域,新材料的开发,大规模生产设备的制造,先进生产技术的应用将带动上游产业群。下游产品涉及到通讯、交通、家电、计算机、教育、工业、医疗、国防等等几乎所有的领域。上下游产品的开发和应用将拉动整个国民经济的发展,对我国产业结构的调整,国民经济的跨越式发展和持续性发展具有全局性的意义。 一位美国科学家说,中国发明了造纸和活字印刷技术,美国发明了激光印刷技术,为人类的文明发展做出了巨大的贡献。而以TFT-LCD为代表的平板显示器的出现将使造纸和印刷技术成为历史,人类将进入无纸办公时代。平板显示器的市场远远大于辉煌了一个世纪的阴极射线显示器的市场,是新世纪新的经济增长点。 n 新世纪产业结构调整的龙头
信息流、资本流、物资流和人才流汇集成汹涌澎湃的信息浪潮席卷人类社会的各个角落,带动全球经济迅速发展,人类进入了高速发展的信息时代。传统产业在信息时代面临着全面的战略调整和重新定位。 信息产业作为我国的第一大产业,对国民经济的发展具有十分重要的意义。改革开发20多年来,我国经济的高速发展基本上是靠组装加工业,劳动密集型的产业实现的。发展信息产业必须抓好核心器件的产业建设,才能获得持续性发展的能力,使我国经济发展上一台阶,只有这样,发展才是可靠的、安全的。TFT-LCD在最近的10年的时间内迅速成长为主流显示器,开创了人类一个新的技术时代。TFT技术是采用新材料和新工艺的LSI(大规模半导体集成电路)技术。TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(当然也可以在单晶片上)制作LSI,通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜,通过对膜的加工制造电路。由于TFT技术采用大面积基板成本更低,功能更强大,可以实现显示器件和驱动电路(COG)甚至整个系统的整体集成(SOG),将个人计算机的主机集成在个人显示终端的内部。TFT技术不仅的液晶平板显示器的基础,也是有机电致发光平板显示器的基础,LSI的最新技术可以直接用于平板显示器产业。平板显示器产业是我国新世纪产业结构战略调整的龙头。 l TFT-LCD的优势 结构科学合理,发展潜力巨大。它伴随着材料科学、光源技术和半导体工艺技术(a-Si,p-Si,其他Ⅱ-Ⅵ,Ⅲ-Ⅴ族TFT,COG,SOG)同步发展。TFT-LCD会越来越成熟,所谓的平板显示器时代,在新世纪的上半叶实际上是TFT-LCD的时代。 使用特性好-应用广泛的全尺寸显示器 TFT-LCD无辐射、无闪烁、轻便、便携、低功耗,适用温度范围宽,产品规格型号、尺寸系列化,品种多样,既有玻璃基板屏,又有塑料基板屏,既有非晶硅材料的,又有多晶硅材料,还有单晶硅材料和其它Ⅱ-Ⅵ和Ⅲ-Ⅴ TFT-LCD,使用方便灵活,维修、更新、升级容易,使用寿命长等许多优点。 显示范围:覆盖了从 显示质量:从最简单的单色字符图形,到高分辨率,高彩色保真度,高亮度,高对比度,高响应速度的各种规格型号的视频显示器;显示方式;有直视型,投影型(背投和前投),透射式,也有反射式; 大规模工业生产特性好产业技术成熟,制造技术的自动化程度高,大规模生产的成品率达到了90%以上; 固体化,使用的安全性、可靠性提高,平板化,又轻又薄,节省了大量的原材料,节省了使用空间,是性能优良的便携的、移动化的、个性化的显示终端。 能源是人类最大的心病,节约能源是新世纪科学技术发展的最重要的任务和方向。TFT-LCD的功耗在CRT的三分之一以下,反射式TFT- LCD甚至只有CRT的百分之一左右,节省了大量的能源。 电视、电脑、电信将全面转向TFT-LCD 由于信息技术的发展,人们关于电视的概念也正在悄悄地发生变化。电视、电脑、电信一体化,便携化、个性化成为发展的趋势。一家人每晚团聚在客厅里看电视的生活将成为历史。传统的电视将演变成功能强大的个人显示器终端。 液晶投影电视将成为大屏幕电视的主流。 笔记本电脑和台式监视器 更轻、更薄、便携性更好的、功能更强大的10.4 今年夏季的液晶显示器市场火爆,液晶显示器已经开始进入百姓家庭。从人体工学的角度,TFT-LCD将首先在计算机台式显示器领域成功。 平板显示技术将推动移动电信产业迅速发展,平板显示器和网络技术的结合,实现移动通讯,移动办公,无纸办公,远程教育,将大大提高人们的工作效率和生活质量。和蓝牙等无线接入技术的结合,使人类从无线语音时代进入了高品质的无线视频时代,机动性更高。平板显示器的发展刺激并带动了软件技术的发展,更加完善的软件将进一步扩大平板显示器的应用领域。 平板显示器将带动数字(摄)相机、多媒体投影机、个人数据处理器(PDA)、INTEPLAY、掌上电脑、可视门铃、小型游戏机及飞机、轮船、火车座位上的电视、便携式电视、便携式DVD、军事装备、汽车导航系统(GPS)、车载办公系统、可视社区网络等新兴产业迅速成长。 二、 TFT-LCD产业特点 l 资金密集,规模经营 建立一条生产线投资在10亿美元左右。没有规模就没有效益。发展TFT-LCD产业需要政府调控和参与。我国政府参与CRT的发展取得了巨大的成功,在总结CRT产业发展经验的基础上,我国的平板显示器产业将更加辉煌。 l 技术密集, 涉及到半导体技术、精密机械、精密光学、自动控制、大规模集成电路设计和制造技术、光电子、微电子、精细化工、光源、材料、通讯、计算机软件等等。 l 发展速度快,核心技术稳定 TFT-LCD产业化十年来生产线经历了7次大的发展,平均一年半生产线就要更新一次。但是TFT-LCD的核心技术是相对稳定的。 三、 TFT-LCD技术已经全面成熟 视角:170度; 亮度:≥500尼特,对比度:500: 1,分辨率:200dpi; 颜色:Rx=0.636 Gx=0.292 Bx=0.146 Ry=0.352 Gy=0.625 By=0.118; 响应速度:≤20ms; 寿命:≥3万小时; 38英寸的TFT-LC-TV研制成功,结束了大屏幕LCD的拼接时代; 场序列全彩色(FSFC)技术开始应用于工业生产; 大面积低温多晶硅TFT-LCD已经商品化,COG,SOG已经用于生产; 反射式TFT-LCD彩色显示器开始商品化。 第四代生产线已经研制投产,生产周期由15天缩短到7天; 塑料基板TFT-LCD开始商品化。日本现在已有5个品种的塑料基板产品; 用于为大屏幕液晶电视的平板荧光灯背光源,亮度可以达到5000-7000cd/m2,寿命达到10万小时; OEL背光源和高亮度LED背光源最近也取得了很大的进展。 背光源逆变器的调制范围达到500:1。 四、 市场已经启动 TFT-LCD技术上的成熟和TFT-LCD大规模量产化的形成,为下游厂家的开发提供了优质而充足的货源; 现代人类的环保意识日益强化,节能和环保的要求,提高了TFT-LCD的市场竞争力。 人们消费意识的变化。随着人们生活水平的提高,人们追求高质量,高效益采用高新技术已经是一种共识。消费不再仅仅是生活的享受,也是一种再投入。TFT-LCD在技术上的成熟和生产能力上的发展适应了人们的需求。时间、效率、信息已经成为人类最重要的财富。平板显示器的市场是新世纪最大的市场之一。 l TFT-LCD降低价格的空间广泛 液晶显示器的市场从电子表,计算器,游戏机,文字处理机,电话手机到笔记本电脑,PDA,台式计算机显示器,液晶平板电视,液晶投影仪以及各类消费产品迅速扩大,产品价格也迅速下降。两年前TFT-LCD还是贵族产品,今天一家进入百姓的家。作为一个新兴的FPD产业,进入21世纪,由于规模化的发展,产业化体系的完善,将成为性价比最佳的显示终端。 五、 机遇 西方国家由于TFT-LCD产业战略的失误,丧失了这一领域的技术优势,没有形成TFT-LCD的规模产业。目前我们的发展战略不是争取世界科技领先水平,而是争取尽快缩短与发达国家的技术差距。TFT-LCD是资金密集、技术密集、人才密集型的规模经营型产业。TFT-LCD已经是一个成熟的产业,通过政府的调控和干预可以把整个生产设备和生产技术买进来,利用内部的优势消化吸收,进行技术改造和再创新,以最快的方式获取科学技术的最新成果,东方的韩国、我国大陆和台湾地区政府都有强有力的调控干预能力,所以TFT-LCD产业在东北亚得到迅速发展。韩国通过5年的努力,已经进入TFT-LCD产业国际领先的地位。韩国在TFT-LCD产业上的成功,有力的说明,通过引进、消化吸收是可以进入世界领先水平的。 吉林省电子集团在TFT-LCD产业上积累的经验是我国新世纪经济发展的重要财富。我们已经掌握了TFT-LCD大规模生产的核心技术和管理技术。当前我国TFT-LCD产业的发展急需把吉林省电子集团做强做大,确立我国在国际上的TFT-LCD产业的地位,形成我国TF-LCD产业自己的产业技术优势和品牌。只要我们抓住机遇,中国有可能成为国际上平板显示器产业大国。 六、 我们发展TFT-LCD产业的优势 l 大环境的优势 改革开放的气候、政府的调控能力,国民经济的高速发展使我们具备了比80年代发展彩色电视产业更加有利、有力的大环境。特别是加入WTO 以后我们的原材料发展滞后的劣势将得到改善。 l 资金优势 我国的国家经济实力和良好的投资环境都是我们发展TFT-LCD产业重要优势。 l 市场优势 中国的国内市场十分庞大,我们对自己民族的文化,消费心理的理解是我们占领国内市场的优势。廉价的能源和劳动力是我们进军国际市场的优势。 l 政策优势 许多在发达国家和地区经营不下去的企业,到我国大陆却可以得到很好的发展,就是因为我们有良好的产业政策。 l 地理优势 TFT-LCD产业对地理环境的要求也是该产业的重要特点。日本、韩国和台湾地区的地震、台风的自然灾害威胁着TFT-LCD产业的发展。我国长春地区稳定的地质结构和平和的地理环境非常适合TFT-LCD产业发展。 七、 发展平板显示器产业的思考 引进:站在巨人的肩上-缩短差距,形成规模。 消化吸收:掌握核心技术-有所为,有所不为,生产技术的消化吸收(设备原理、功能、结构、成品率、开工率、),设计技术的消化吸收(建立设计平台、新品种的开发),原材料国产化(玻璃、药液、驱动电路、背光源、彩膜、光学膜片),管理技术的消化吸收(作业标准、质量标准、产品标准) 技术创新:占领关键器件制造技术的制高点,建立自主知识产权的平板显示器产业。建立基地,培养人才体现高起点,高效率,集中优势人才。技术创新要从产业化研究入手,加强产业化配套技术研究的力度,以经济效益为目标。研究与生产、市场相结合。 突破大规模生产设备的设计技术与制造技术,掌握大规模生产线的组线技术,建立检测手段。 八、 平板显示器需要中国,中国更需要平板显示器-建立核心器件产业,完成产业结构的战略调整 中国巨大的市场,经济的高速发展,超前的消费意识。中国有13亿人口,是最大的,也是发展最快的信息产业的市场,全球的信息产业都盯着中国市场。当然中国也是平板显示器的最大市场。 TFT-LCD是信息产业的核心器件。发展TFT-LCD产业符合中国国情。建立核心器件产业有利于我国产业结构的战略调整。通过引进、消化吸收TFT-LCD生产制造技术,有利于我国平板显示技术的发展;有利于国家大规模集成电路新技术的发展;有利于提高我国大规模现代化生产线的组线技术,设备使用技术,设备制造技术,缩短和发达国家在大规模自动化生产技术上的差距;带动带动信息产业、光电子产业的设备制造技术、工业制造业、平板光源、玻璃产业、化工产业和相关产品的迅速发展。投资TFT-LCD,发展平板显示器产业已成为我国投资者、企业家和政府的共识。吉林省电子集团公司TFT-LCD先导工程的运作成功标志着我们已经迈出了关键的第一步,实现了从无到有的质的飞跃。 发展TFT-LCD产业是我国国民经济持续性发展的需要,产业结构调整的需要,占领关键技术制高点的需要,提高综合国力的需要。 中国发展TFT-LCD产业的前期需要国家的投入和政府的扶持。 谷至华1953年6月出生,高级工程师,中国科技大学物理系毕业。一直从事发光与显示的研究工作。1987年发明了实现蓝绿光到红光的高效转换的荧光转换膜,解决了我国歼八-Ⅱ飞机座舱红色电致发光显示系统红色材料的重大关键性技术难题,使该系统达到了国际先进水平,填补了国内空白,为国防现代化做出了贡献,创造了巨大的经济效益和社会效益。1991年由中科院派往德国进修平板显示技术,1999年回国参加北方液晶产业基地的建设。 现任吉林省电子集团国家级技术中心副主任、集团科技发展部部长兼任集团北京液晶应用产品开发中心主任。
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