新型显示咋发展？听听两位院士怎么说

近年来，5G、人工智能、云计算、物联网、大数据等新一代信息技术的快速崛起，加之可穿戴设备、车载显示、AI等新兴需求的不断释放，让显示成为人机交互的重要端口，这为新型显示技术创新带来更为广阔的发展空间。在5月29日举办的2019年海峡两岸(成都)新型显示产业发展高峰论坛上，欧阳钟灿、郑有炓两位院士针对超高清视频及Micro LED产业发展发表的演讲无疑成为本次论坛的最大亮点。

超高清视频产业 应借冬奥会迎风飞扬

2019年3月出台的《超高清视频产业发展行动计划(2009—2022年)》明确提出，到2022年，中国超高清视频行业总体规模要达到4万亿元，2020年，中央广播电视总台和有条件的地方电视台要开办4K频道，不少于5个省市的有线电视网和IPTV平台开展4K直播频道传输和点播业务，实现超高清节目制作能力超过1万小时/年到2022年，4K频道供给能力大幅提升，超高清视频节目年制作能力达3万小时，超高清视频用户达到2亿。

中国科学院院士欧阳钟灿表示，超高清技术不仅应用于电视产业，更将带动VR/AR、医疗显示、数字标牌、安防监控、车联网、军事地图等行业的发展，预计2020年，4K/8K超高清影像产值将达2.5万亿元，其中8K超高清影像产业将超过1万亿元。

据IHS Markit预测，2025年，超高清视频显示屏幕市场需求将达183M㎡，渗透率达67%，产值约700亿美元。

欧阳钟灿认为，我国在4K/8K超高清影像产业优势集中在播放显示、传输环节。在播放显示环节，中国大陆8K超高清显示终端具备绝对优势，创维、海信、长虹、康佳等品牌企业已相继推出8K超高清电视，半导体显示龙头企业京东方在8K超高清显示面板领域全球领先，韩国三星、LG在美国消费电子展上展出并获奖的8K系列产品，其显示面板均来自京东方。8K超高清产业全球领先的日本，从4年前开始与京东方合作，日本在2016年巴西奥运会上进行试播的显示终端采用了京东方自主创新的8K显示屏，而不是日本本土企业夏普的产品。

欧阳钟灿算了一笔账，得出的结论是：貌似“过剩”的TFT-LCD产能在4K/8K TV的需求下是远远不够的。他说，目前，我国2K电视保有量7亿台，以10代以上产能、每片6切65英寸计算，5条(京东方2条、广州富士康1条、华星光电2条)每年只能提供4000万台4K/8K TV，全部更换需要近20年。但2K到4K/8K的转变不是“立竿见影”的，相当长的时间内，2K、4K、8K将并存。

他同时指出日本发展4K/8K的路线图，为响应2020东京奥运会的召开，日本NHK电视台已开通4K/8K电视广播。作为后来居上者，我国影像4K/8K超高清视频产业，为迎接2022年北京冬奥会的召开，国家新闻出版广电总局尽快部署开通4K/8K电视广播，带动超高清视频产业的发展。为此，他建议，首先，制定4K/8K超高清影像产业发展战略，推动影像产业供给侧改革，引导我国超高清影像产业骨干企业和研究机构的协同创新，尽早实现4K/8K超高清产业化。

其次，国家发改委、工信部等部委在制定《2019—2021年中国新型显示器产业发展行动计划》中，应出台“购买4K/8K TV补贴”等政策，以支持我国消费者更换2K电视，向4K/8K电视升级。

最后，以产业链上各关键环节企业和骨干研发机构为核心，组建国家级“政产学研用”的“中国4K/8K超高清影像产业联盟”，研究产业发展趋势与各国产业发展战略及政策，协助政府主管部门做好产业政策制定，构建产业协同发展的支撑平台，推进核心技术突破，建立标准和专利体系，扩大高清视频片源制作平台。

把握Micro LED发展机遇 掌握发展主动权

而在刚刚结束的SID Display Week 2019(国际显示周)上，Micro LED产品的集中展示，印证了郑有炓的观点。台湾工研院的Micro LED用PCB板，台湾錼创 科技 的7.56英寸全彩Micro LED显示器(分辨率达到720*480，像素密度114PPI，穿透率60%)、柔性Micro LED显示器及高达458PDPI的可穿戴装置，天马微电子的7.56英寸透明全彩显示屏，华星光电的3.5英寸全彩Micro LED显示器，Plessey的针对AR应用的Micro LED显示器，X- Display的采用主动式驱动Micro IC方案、5.1英寸70PPI的显示器面板……形态各异的产品让Micro LED大放异彩。

郑有炓认为，基于Micro LED显示屏的可扩展性，Micro LED模块的无缝拼接可实现任意尺寸、任意形状的超大屏幕终端显示，与LCD、OLED相比Micro LED更具优势，支撑下一代数码电影显示器对高动态范围、超高像素密度、高亮度和高对比度的需求，有望率先推出用于以数码电影屏为代表的超大尺寸高端工程显示器产品。它在数字电影院、指挥调度中心、商业中心显示、高端商务会议、高端数字告示、光电制作级产品有大量应用。近几年，索尼、三星、LGD接连推出多种Micro LED拼接模块拼接成的超大尺寸的数码电影屏样机。

郑有炓强调，“巨量转移”是发展Micro LED最主要的瓶颈技术，目前已涌现出众多提供各种巨量转移工艺的设备制造公司，如Uniqarca公司开发的“激光放置技术”，一个激光器每小时可转移1亿个管芯日本设备厂Toray在今年的NEPCON JAPAN上展示了一整套巨量转移的工艺技术和设备。“目前，Micro LED技术进展很快，八仙过海，各显神通，还不清楚哪种技术将会胜出，但这不影响Micro LED产品的进一步发展。”郑有炓说。

郑有炓同时认为，Mini LED作为发展Micro LED的过渡技术，展现出广阔的应用前景。他表示，Mini LED支撑小间距LED朝减小间距方向发展，小间距LED技术发展面临一致性差、良品率低、成本高、可靠性差、维护难等技术瓶颈，Mini LED是从分立式封装实现集成化封装，可以克服这些技术困难，并推进更小间距产品的发展，为小间距LED技术开拓更广阔的市场空间。Mini LED有望作为继小间距LED之后的新技术带，支撑LED显示产业发展。

郑有炓最后总结说，Micro LED是战略性新技术，顺应信息时代发展需求，支撑新一代信息技术LED显示技术可持续发展。Micro LED推动LED显示技术大变革，小间距LED、Mini LED和Micro LED协同发展，引领LED显示技术从户外高端应用走向主流民用市场，为LED显示产业拓展巨大商机。“我们要把握Micro LED发展机遇，吸取显示产业发展经验，积极应对，抢占技术先机，掌握发展主动权。”郑有炓表示。

A 碳纤维 最高强度。

B 碳纤维复合材料是现在航空业复合材料的首选，很大程度了代替了金属。比如飞机火箭等外壳组成材料，属于材料科学前沿。

C 简单介绍如下

1971 年，TORAY 成了世界上第一人制造商，从事 PAN 基碳纤维的人型工业化生产，并将其产品命名为“TORAYCA”，是 TORAY 碳纤维的缩写。目前，TORAY 是全球生产和营销 碳纤维的领导者。

目前，全世界主要生产两种碳纤维。一个是 PAN 基碳纤维以聚丙烯腈为原料，另一个是沥青基的碳纤维，由煤、石油利合成沥青蒸馏而成沥青，然后再聚合成纤维。在强度上 PAN 基的碳纤维要优丁沥青基的碳纤维，因此在全世界的碳纤维生产中占有绝对 性的压倒优势。

1．碳纤维的生产工艺

对于碳纤维的生产工艺，当生产 PAN 基碳纤维的时候，被称为“母体”的聚丙烯腈纤维首先要通过聚合和纺纱工艺加工聚丙烯腈而成。然后，将这些母体放入氧化炉中在 200 到 300 摄氏度进行氧化。另外，还要在碳化炉中，在温度为 1000到 2000 摄氏度间进行碳化制成碳 纤维。除了常规类型的细碳纤维之外，PAN 基碳纤维还包括粗纤维，被称为“人丝束类型碳纤维”，这种粗纤维的生产成本比较低。

2．碳纤维特性

正如通常人们所说的，碳纤维比铝还要轻比钢还要硬，它们的比重是铁的四分之一，比强度是铁的十倍。通过与其它纤维的这种比较，你就可以初步了解碳纤维的特性。还有，碳纤维首先是一种物质，是由和钻石同等材质的碳制成的。出于这种原因，另外还有在优越的抗张强度利抗拉模量，碳纤维在化学组成上非常稳定，并且具有高抗腐蚀性。碳纤维的其它特 性包括高度的 X 射线穿透性，较高的抗化学，抗热和抗低温能力。碳纤维的这些特性也就意味着他们可以被应用于很多的领域。主要的应用包括体育运动，例如高尔大球棒和钓鱼杆；航空应用包括飞机元件；和工业应用。随着工业的不断进步，人们正在寻找很多具有新能的材料，碳纤维的需求在逐渐增长，广泛地应用于医疗设备、压力

容器、土木工程和建筑材料、能源、其它新的工业应用上。碳纤维的生产成本也在逐渐降低，加工技术趋向多元化，制造商可以按照具体的应用提供一系列的碳纤维产品。所有的这些都 支撑了以工业应用为中心的新型应。

3．碳纤维的产品形式及制造工艺

碳纤维有四种产品形式：纤维，布料，预浸料坯，和切短纤维。布料指的是由碳纤维制成的织品。预浸料坯是一种产品，是将碳纤维按照一个方向一致排列，并将碳纤维或布料刚树 脂浸泡使其转化成片状。切短纤维指的是短丝。按照不同的配比，这些产品和树脂一起应用将形成碳纤维强化塑料(CFRP)。将树脂附在纤维上可以制成压力容器和轧滚，将它们缠绕在一个芯儿上，然后进行塑化或 硬化处理。这种方法被称为“缠绕成型法”。 将布料放入一个模型中，然后刚树脂浸泡，可以川米生产卡=乍和划艇的车身部分。这就是 所说的“树脂转注成型法(RTM)”。飞机元件的制造是通过在高压釜中给预浸料坯加热，加压和塑化成型而成的。将预浸料坯缠绕在一个芯儿上，然后将其加热和塑化，这就是所说的“薄片缠绕法”，用这种方法可以用来制成高尔夫球棒利钓鱼杆。短丝与树脂混合可以形成混合物，经过加工后可以生产山机 器元件和其它产品。

过去，预浸坯料是应用最广泛的碳纤维形式，通过在反应釜内利用薄片缠绕法预制而成。然而，近来，随着新的工业应用的开发，纤维缠绕成型法，混合物和其他的预制方法得到了 更加广泛的发展。像 RTM这样的成型法的应用，使得制造商可以更加有效地制成大型产品。 碳纤维与最合适的树脂及预制工艺的结合使得碳纤维的应用更加具有吸引力。

4．应用的发展

目前，各种应用占碳纤维年需求的比例如下：体育应用大约为 30％，航空应用为 10％，工 业应用为 60％。体育应用中的三项重要应用为高尔夫球棒，钓鱼杆和网球拍框架。目前，据估计每年的高 尔大球棒的产量为 3400万。按照《国家利地区分类，这些高尔大球棒主要产地为美国，中 国，日本和中国台北，美国和日本是高尔夫球棒的主要消费地占 80％以上。全世界 40％的碳纤维高尔大球椿都是由 TORAY 的碳纤维制成的。全世界碳纤维钓鱼杆的产量人约为每年 2000 万副，这就意味着这种应用对碳纤维有着稳定 的需求。网球拍框架的市场容量人约为每年 600 万副。其它的体育项目应用还包括冰球棍，滑雪杖，射箭，和自行车，同时，碳纤维还应用在划船，赛艇，冲浪，和其它的海洋运动项目中。在 1 992 年问，航空应川中对碳纤维的需求开始有所减少，主要是受到了商业飞机业衰退 的影响，但是在 1995早期有得到了迅速的恢复。恢复的主要原因是由于生产效率在整体上 都得到了提升，同时也开始全力生产波音 777 飞机，TORAY的碳纤维被用做结构材料，包 括水平和垂直的横尾翼和横梁，这两部分结构是如此的重要，如果他们受损，那么整个飞机在飞行的过程中就可能坠毁。这些材料被称为“首要的结构材料”，因为他们是如此的重要， 所以对他们的质量要求是极其苛刻的。对于波音 777机，TORAY 是波音公司指定的唯一 有资格的碳纤维制造商。欧洲空客也在他们的飞机上使用了大量的碳纤维，TORAY 的 TORAYCA 碳纤维有望将被大 量地应用在他们的新型客机 A380 上。在工业领域，碳纤维的应用也相当广泛，作为材料，它们正在替代金属和混凝土来满足环 境、安全和能源要求，在工业领域对碳纤维的需求量正在呈现上升趋势。在土木工程和建筑领域，应用碳纤维的抗震修复和加强法是一项主要突破，正在此领域得到更加广泛的推广。在铁路建筑中，大型的顶部系统和隔音墙在未来会有很好的应用，这些也将是很有前景的应用。压力容器主要用在汽车的受压大然气(CNG)箱上，如图所示，还用 在救火队员的固定式呼吸器(SCBA)上。CNG罐源于美国和欧洲国家，现在日本和其他的亚 洲国家也对这项应用表现山了极大的兴趣。 碳纤维的其它应川包括机器元件、家用电器、微机、及与半导体相关的设备的复合材料的生产，可以用来起剑加强，防静电，和电磁波防护的作用，另外，在 X 射线仪器市场上， 碳纤维的应用可以减少人体住 X 射线下的暴露。随着碳纤维成本的连续降低，和世界范同内的环保要求的提高，碳纤维开始被应用于汽车领域，将来它们会被应用做尾部沸腾器，发动机，传动轴和燃料箱材料，在未来将有很好的 前景。

5．碳纤维市场的历史

碳纤维的全方位商业化始丁 20 世纪 70 年代，70 年代是高尔大球棒和钓鱼杆应用的引入和 发展时期，主要是在日本。在 80年代早期，碳纤维开始被广泛地川在客机和航空飞行器上 作为结构材料，主要是用在欧洲和北美。然后，人们提高了对碳纤维的认识，开始把它当成一种高质苗的材料，并在 20 世纪 80 年 代中期得到了飞速的增长。在 80 年代中期，空客公司开始将CFRP 作为首要的结构材料应 用在它们的飞机上，而且，随着碳纤维在网球和新的体育项目的应用，碳纤维市场得剑了稳 步的扩展。尽管住 1991年的海湾战争之后，航空业的发展走向衰退，全球经济开始停止不 前，碳纤维的需求增长也趋向缓慢，白 90 年代中期以斤，碳纤维的工业应刚开始成为新的需求增长点。尤其是，欧洲和北美开始将碳纤维应用与压力容器上，这种增长非常显著，由于1995 年的神户人地震，加快了抗震加固应用的需求。在未来，预计碳纤维的主要应用领 域将侧重于工业应用，而且这一需求将会稳步增加。另外，新一带的航天计划和与汽下相关的应用都将促进碳纤维的工业化应用。

6．供需状况

在 2004 年，常规型的碳纤维的产能约为 25000 吨，其中 75％由和日本相关的制造商生产。另外，低成本的粗碳纤维一被称为“人丝束类型”的碳纤维的产量也有几千吨，人丝束类型已经开始被用于低端的体育和工业应用中，同时也被应用于过去只有玻璃纤维才涉及的领域。

对丁碳纤维米说，通常所说的 70％的宣布的产能是实际的产能。所宣布的产能通常是以标准产品类型为基础进行计算的，但是对于碳纤维，除了具有标准强度和模量的标准产品之外，还有很多其他的根据技术特性而定的等级产品。纤维的粗度也不尽相同，因此，按照产品类型和纤维粗度来划分，他们的产能是不同的。在生产多种产品的时候，换产会很浪费时间。 因此，实际的产能通常会低于宣布的产能。从 2003 到 2010 年按照应用和领域来划分的全球需求和需求预测。到 2010 年的这段时间内， 碳纤维的需求将每年增长 7.5%。预计到2010 年碳纤维的总需求量将达到 32000 吨。

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