“人接收資訊60%以上靠眼睛,屏是核心。”中國科學院院士歐陽鍾燦說。在電子科技領域,中國之所以被“卡脖子”,主要在於“缺芯少屏”。其中的“屏”,就是我們現在隨處可見的液晶顯示屏(LCD)。如今,我國的液晶顯示技術已領先世界。“中國屏”逆襲之路,對映著改革開放以來中國人追求自主技術創新的發展史。
為什麼歐陽鍾燦說“在資訊化大發展的時代,‘少屏’曾是中國人的心頭之痛”?中國顯示產業是如何用20年突破“少屏”困境,實現領跑的?一臺液晶電視機為什麼可以從上萬元降到兩三千元?
《院士科普》欄目由中國青年報社聯合好看影片共同出品,旨在進一步弘揚科學家精神,打造當代“科技明星”,激發觀眾對科學技術的興趣。本期節目邀請了中國科學院院士、中國科學院理論物理研究所研究員歐陽鍾燦,聽他講述“中國屏”的發展歷史。
如果不能自主生產,海外廠商就可以隨意定價
錄製現場位於中國科學院大學中關村校區東南角的一座紅色樓房,這座看似普通的樓房,就是著名的中國科學院理論物理研究所,40多年間這裡走出了16位兩院院士。歐陽鍾燦出現在節目現場時,穿著一件深藍色西裝外套,內搭淺藍色襯衫和暗紅色馬甲,看起來樸素、低調。
在2003年以前,我國電視螢幕完全依賴進口,當時質量一般的液晶電視價格也在一萬到兩萬元,我們自主生產的初級電子屏只能用於數字手錶。這就是我們所說的“少屏”。
1968年,美國無線電公司研發出第一臺液晶顯示器。1972年,日本的夏普買下了美國無線電公司的LCD技術,1988年,夏普成功開發出了行業最高水準的TFT-LCD(薄膜電晶體液晶顯示屏)。後來,日本的松下、東芝、日立等電子公司紛紛加入到了LCD產業中。到1994年,依託於完整的產業鏈體系,日本TFT-LCD液晶顯示器已經佔到95%,可以說是行業的“領頭羊”。
也是在這個時間段,韓國的三星、LG大規模投資TFT-LCD產業。到1999年,三星和LG在液晶面板行業分別以18.8%和16.2%的市場份額位居世界第一和第二。伴隨著韓國企業在TFT-LCD行業的強勢增長,中國臺灣藉助著日本企業的技術優勢,在TFT-LCD產業開始騰飛,最終超越日本,成為世界第二。
顯示屏是手機、電腦、電視機等終端產品的核心部件,在顯示屏上被“卡脖子”曾讓眾多國產電子產品廠商苦不堪言。例如,在2009年以前,電視機廠的螢幕也主要依賴進口,這就導致電視機產品的價格居高不下。
“全世界最大的電視市場在中國,如果我們不能自主生產,海外廠商就可以隨意定價。從前三星、LG以及我國臺灣地區等幾家企業把屏價抬得很高。”歐陽鍾燦說,“所以我們一定要自己建廠、建生產線。只有擁有自己的屏,價格才能降下來,才能給老百姓帶來利好”。
雖然1990年中國還沒有掌握液晶技術,但在當時,國家就開始大力加強基礎研究,推進科技創新,使中國液晶得以從0到1、從無到有、從弱到強。
逆襲的20年,企業功不可沒
我國的顯示企業也在技術創新上不斷努力,為打破外國廠商技術封鎖與哄抬物價的局面,作出了巨大貢獻。歐陽鍾燦談道,“生產顯示屏的難點在於有源驅動的薄膜電晶體。早期我們的技術水平無法實現自主生產,在2003年,我國顯示企業的代表京東方以3.8億美元收購了韓國現代的顯示屏3代生產線,隨後開啟了逆襲的20年。”
同年,京東方自主建設了第五代TFT-LCD生產線,終於在2005年結束了我國無自主液晶屏時代。2008年到2013年,京東方陸續在國內各地建設多條TFT-LCD生產線。與此同時,國內另一家新興顯示企業華星電子用19個月的時間,完成了我國第二條8.5代線的自主建設。2019年,京東方成為全球最大的液晶屏供應商,在膝上型電腦、平板、智慧手機、顯示器、電視機這五大細分領域上出貨量都排名第一。
2020年,我國液晶顯示屏產能在全球佔比達到55%,液晶顯示器已經躍居世界第一。隨著三星、LG等大廠逐步退出LCD市場,未來中國顯示企業的市場份額有望進一步提高。
而現在,一臺液晶電視機只需要兩三千元就可以買到,人們也有了更多、更自主的選擇。這充分印證了歐陽鍾燦所說的:“科技最終是為老百姓服務的。”
“中國屏”建成了順暢的產業鏈,給“中國芯”什麼啟示
從第一代CRT(陰極射線管)顯示技術,到第二代液晶(LCD)顯示技術,再到第三代有機發光材料(OLED)顯示技術,顯示技術在不斷更迭。對於我國OLED顯示的發展,歐陽鍾燦很有信心,“OLED顯示方面,我們跟韓國沒有代差,柔性屏研發我們幾乎同時起步,現在三星建成了6代線,我們也有6代線。清華等高校從事基礎研究,京東方等企業投入工藝研究,產業鏈非常順暢。所以我認為OLED技術發展速度沒有問題,而且過幾年我們照樣能後來居上。”
螢幕是電子產品的外表,而晶片就是它的靈魂。“缺芯”的現象依然存在。“芯”即指高階晶片,目前手機上的高階晶片主要是高通、三星、蘋果A系列,電腦主要是英特爾。2020年,受新冠肺炎疫情影響,膝上型電腦、平板電腦等電子產品需求顯著提升,這使得對晶片的需求變大。汽車行業也受到了“缺芯”的影響。中國的晶片公司一直在不斷提升自身技術優勢,相信“中國芯”也會和曾經的“中國屏”一樣,打破國外廠商的壟斷。
本科學自動控制,碩士學習液晶,博士轉攻光學,很多人問歐陽鍾燦院士為什麼不深入研究一項呢?歐陽鍾燦認為,興趣是最好的老師,只有感興趣,才會潛心研究。而這3個專業前後也不是絕對分開的,很多當時學習過的知識為之後的研究幫了大忙。歐陽鍾燦說:“我目前的重點研究方向主要是從物理、化學、生物、材料等多個學科領域交叉部分切入,推動了國內軟物質的研究,其中包括顯示技術。”在歐陽鍾燦看來,科研就像是猜謎,謎面是自然現象,謎底就是客觀規律,所以我們要“永遠保持恰當的好奇心”。
歐陽鍾燦最後寄語年輕科研工作者:“首先得在立場方向問題上站穩腳跟,這樣才能符合新時代的要求。搞科研就要專心致志,不能老是想入非非。第二,要把自己的工作融合到科技創新發展上,哪些工作需要我們,我們就去做哪些工作,不能過於強調個人得失。當然,從事技術研究工作還得能忍,板凳十年冷要坐得住。”
中青報·中青網見習記者 徐丹陽 來源:中國青年報
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