華僑網 科技教育 为什么不再说“缺芯少屏”了?因为中国显示领先了 | 袁岚峰

为什么不再说“缺芯少屏”了?因为中国显示领先了 | 袁岚峰

导言:

经过20多年“引进、消化、吸收、自主创新”,我国已成为全球液晶显示技术的引领者。我国显示产业的崛起,折射出我国从制造大国迈向科技强国的发展步伐。

说起中国被卡脖子最严重的领域,大家首先想到的恐怕都是芯片。实际上,这也反映了中国的进步。因为在几年以前,人们还经常把芯片和显示屏并列,说中国的问题是“缺芯少屏”。最近,我看到著名理论物理学家、中国科学院理论物理研究所研究员、中国科学技术大学物理系主任欧阳钟灿院士在《人民日报》的文章《新型显示技术在崛起》(cas.cn/zkyzs/2022/09/36),里面提到这个词,才意识到已经很久没听人说“缺芯少屏”了。

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我们现在是缺芯,但不少屏。为什么会这样呢?此文给出了答案:

我国从20世纪末开始探索和发展显示产业,经过20多年“引进、消化、吸收、自主创新”,已经成为全球液晶显示技术的引领者。我国显示产业的崛起,折射出我国从制造大国迈向科技强国的发展步伐。

更具体的描述如下:

这一发展过程主要包括三个阶段。第一阶段是探索。20世纪90年代,CRT技术发展如日中天,但平板显示技术的替代已初露端倪。国内企业敏锐意识到技术变革的到来,经过对产业发展方向的研判,正确选择了液晶显示作为发展方向,1998年开始战略布局和技术积累。第二阶段是突破。多条液晶显示生产线的成功建立,使中国显示产业实现了从0到1的突破,结束了中国大陆没有自主液晶显示屏的时代,实现全系列液晶屏国产化。第三阶段是引领。2012年,中国大陆显示面板产能达到全球10%;2017年,中国成为显示面板出货量第一的国家;2021年,中国在全球显示市场销售额为648亿美元,总份额达41.5%。无论是技术实力、产业规模还是市场占有率等,中国显示产业都已位居全球引领者地位。

了解了中国显示产业当前在世界上的地位,我们再来学习一下显示技术的发展史。现在我们在买手机和电视的时候,经常见到各种显示器的缩写,如LCD、OLED、Mini LED、Micro LED。这些词是什么意思?它们的优缺点何在?如果你仔细读了欧阳钟灿院士此文,你对显示技术的了解就会超过99%的人。

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1897年,物理学家发明了CRT(阴极射线管),这是世界上最早的电子显示器,拓展了人类社会信息传递的形式。1939年第一台黑白电视机诞生,从此人们不仅可以闻其声,也能见其人。随着技术成熟,CRT显示屏幕越来越大,显示效果越来越好,但存在笨重、尺寸受限、不能移动等缺点。

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1939年,第一台黑白电视机诞生于美国

液晶的发明开辟出显示技术新领域。1888年,奥地利植物学家发现了一种随温度变化而在固液之间转换的中间态,这种物质具有液体的流动性,同时在光学上表现出晶体的各向异性,被称为“液晶”。100多年后,液晶广泛应用于计算机、电子表等产品中,产业化发展初具规模。液晶显示使十几公斤重的手提电脑降到几公斤,极大地方便了人们的工作生活。

随着技术进步,TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示)闪亮登场,它应用广泛,是目前最成熟、产业链最完整的主流显示技术。其典型结构类似三明治,在两片玻璃中间夹着液晶材料,其中包含上偏振片、彩色滤光片、液晶层、TFT阵列基板、下偏振片和背光模组等6个部分。其显示原理是利用电压控制液晶分子的排列,进而改变光的偏振性能,实现图像和文字的显示。这项技术发展迅速,其对比度、分辨率、刷新率、色域等取得巨大突破,多项显示参数接近人眼视觉极限,已经广泛应用于智能手机、平板电脑、笔记本电脑、显示器、电视等电子产品。近年来,在Mini LED(次毫米发光二极管显示)背光技术加持下,液晶产品的色域更广、亮度和对比度更高,未来可在车载、家居、教育、医疗等各类应用场景中大显身手。

液晶显示高速发展的同时,OLED(有机发光二极管显示)技术登上舞台。这是一种具有多层有机薄膜结构的自发光器件,相比于液晶,具有响应快、高色域、高对比度、可柔性等优势。2008年,OLED显示屏首次在智能手机上应用,今天已经成功应用于折叠手机,实现外折、内折、360度折叠、卷曲等多种形态。除了手机,平板电脑应用这一技术也可实现折叠,电视则可以像画轴一样舒展。当这项技术集成屏下指纹识别、屏下人脸识别、屏下摄像等功能时,会实现真正的“全面屏”显示效果。未来,OLED技术将在显示领域发挥更大作用。

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近年来流行的Micro LED(微米量级发光二极管显示)技术具有芯片尺寸小、自发光等特点,在亮度、色域、分辨率、对比度、功耗、寿命、响应时间、热稳定性等显示性能方面拥有优势,是一项充满潜力的技术。借助无缝拼接、可定制化形态的特性,这一技术可以应用在超大尺寸显示领域,也可以应用在微显示增强现实、虚拟现实、混合现实等领域。

还有更多前沿显示技术值得期待。量子点发光显示、光场显示、全息显示等将是显示技术的探索方向。另外,在5G、大数据、物联网、人工智能等新兴技术的带动下,显示技术、显示产业也将发生变革,为人们提供更舒适、更便捷的视觉信息获取方式。

最后,显示产业的进步对我们的生活有什么影响?所有人都会想到,以前动辄上万元的液晶电视现在只需几千元了。现在这么大一台彩电的价格可能低于那么小一台手机,简直令人瞠目。欧阳钟灿此文还举了一个有趣的例子:

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北京冬奥会开幕式“致敬人民”环节 新华社记者 李尕 摄

2022年2月4日晚,第二十四届冬季奥林匹克运动会开幕式在北京国家体育场举行。“致敬人民”环节中,运动员优美地滑行在浩瀚的冰雪“运动场”上。这个“运动场”,正是中国自主设计制造的1万多平方米大地智慧显示屏。北京冬奥会开幕式不仅打造出梦幻般的冰雪世界,也让中国显示技术的创新成果惊艳亮相。

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■ 作者简介:本文作者袁岚峰,中国科学技术大学化学博士,中国科学技术大学合肥微尺度物质科学国家研究中心副研究员,中国科学技术大学科技传播系副主任,中国科学院科学传播研究中心副主任,科技与战略风云学会会长,“科技袁人”节目主讲人,安徽省科学技术协会常务委员,中国青少年新媒体协会常务理事,中国科普作家协会理事,入选“典赞·2018科普中国”十大科学传播人物,微博@中科大胡不归,知乎@袁岚峰(zhihu.com/people/yuan-l)。

■ 责任编辑:SS

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