新一代生产线：显示器行业之变局

当今的显示器市场价值1200亿美元，主要由智能手机和电视驱动。未来几年内，显示器年产量将达到约25万平方米，大部分增长的LCD产能将来自10.5代显示晶圆生产线的建成。这些大型工厂预期将带来明显的产能过剩，导致显示器价格下降，利润压缩。FlexEnable战略总监Paul Cain探讨了为什么较早的7代和8代生产线必须为了竞争而放弃制造与10.5代线相同的规格，转向关注使用其现有显示技术的新市场，或转换为制造差异化的显示晶圆类型。

上了年纪的人一定记得那些电视机还是巨大盒子的日子，它们足以占据房间的一角，而且非常重，需要几个人才抬得动。显示技术发展至今，已经取得了长足的进步。得益于平板显示器的发展，今天的电视纤薄、轻巧，足以挂在墙上。

平板显示器行业真正起步于20世纪90年代，当时这种类型的显示技术开始出现在办公显示器中，不久后便进入了家庭。随后的几年里，整个行业迎来了巨大的增长。如今，全球显示市场总价值约为1200亿美元，主要的驱动力是消费者对智能手机和电视的需求。然而，尽管在此期间体量和供应量持续增长，但与此同时，价格也在迅速下跌。1997年，平板电视的价格约为每平方英寸屏幕30美元；如今，同等大小顶级屏幕的价格已降至约2美元。现在，该行业所面临的挑战是差异化——生产出消费者需要而竞争对手无法提供的创新显示产品。

日新月异

显示技术的选择取决于应用，但大多数人都知道有机发光二极管（OLED）和液晶显示器（LCD）。它们由面板（OLED或LCD组件）、背板以及包含数百万个薄膜晶体管的阵列组成，薄膜晶体管可控制单个显示像素的开关。显示属性（色彩性能，对比度和像素大小）由所选的面板和背板组合决定。目前，由于现有的显示器还不能产生所有自然界中出现的颜色，因此人们对进一步提高色彩性能非常感兴趣。量子点和MicroLED等新技术为此提供了可选的探索路径，有可能开发出能够产生所有肉眼可见颜色的显示器。

柔性需求

自LCD技术被广泛应用至今已有二十多年了，它仍然占据着市场的主导地位，占当今屏幕销量的90％以上。电视和显示器、笔记本电脑、手提电脑以及平板电脑的屏幕几乎全部依靠LCD技术。然而，尽管随着时间的推移，LCD变得越来越薄，越来越轻，扩展到了更大的尺寸并提供了显著改善的屏幕性能（包括分辨率、色彩、对比度、亮度和刷新率），但其基于玻璃的刚性结构却为许多新应用和产品带来了设计限制 。直到目前，唯一适合的替代产品是柔性OLED，这种柔性OLED现在普遍用于旗舰智能手机和手表，其弯曲半径仅为几毫米。但技术并没有停滞不前，显示制造商正在不断创新，努力开发新型的面板和背板，例如有机LCD（OLCD）。

图1：10mm半径弯曲的有机LCD。图片来源:FlexEnable

OLCD为更广阔的显示市场开辟了设计自由的全新维度。其基于与玻璃/硅基LCD相同的可靠原理，使用碳基而不是非晶硅晶体管，可以在更低的温度下生产，允许使用柔性塑料基板。由此产生的OLCD具有超薄、轻巧和防碎的特性，并且可以在凹面或凸面上切割和成形，产生了许多潜在的应用，其中一些将是全新的变革，而另一些则可能涉及用更薄、更轻或无边框的新选项代替现有市场中的显示器，例如笔记本电脑、手提电脑和平板电脑的屏幕。在飞机工业中，用塑料OLCD代替玻璃机上娱乐系统将大大减轻其重量。在标准的七年使用寿命中，相当于将每个座位的燃油成本降低了400美元左右。

产能提高

在行业不断创新的同时，中国的产能正在大幅增加，整套的新一代显示生产线（“ Generation 10.5”展示工厂）正在建设中。这些巨大的设施每个需要花费60到70亿美元，旨在实现使用10 m²的玻璃板材制造显示器，比早期的7代线和8代线所使用的玻璃要大得多。这些玻璃板的尺寸意味着它们无法放入运输容器中，因此必须在晶圆厂附近建造玻璃工厂。

10.5代线的优势在于其可以生产更大的电视屏幕、显示器和数字看板，同时能够依靠规模经济效应达到较低的成本。但是，由于每个这样的工厂每年能够生产约1000万平方米的显示器（相当于几百万台大屏幕电视，约为目前整个行业每年显示器总产量2亿平方米的5％）， 这种扩张将对产能产生巨大的影响。随着越来越多的10.5代线投产，预计会有严重的产能过剩，将导致电视价格降低，利润压缩。如果前代工厂生产的是与新型工厂完全相同的显示器，那么他们将在特定细分市场的竞争中变得越来越困难。

改造再利用现有显示器生产线

具有讽刺意味的是，如今未来堪忧的7代线和8代也线曾经为4代线和5代线造成过类似的困局，这些生产线不是被出售就是被改造再利用。其中一些现在仍在运行的工厂已经从制造消费型LCD转向了利润率更高的应用，例如汽车、工业和柔性显示器、X射线传感器背板以及其他类型的大面积传感器阵列。现在，7代线和8代线面临着同样的挑战，需要与众不同并进行创新才能与即将到来的10.5代线竞争。

尽管柔性OLED显示器在智能手机和智能手表中拥有可靠的表现，但该技术很难转移到更大的显示类型上，例如笔记本电脑、显示器和电视。10.5代线的投产迫使我们重新评估现有生产线的用途，塑料OLCD无疑为这些设施的改造再利用提供了合理的选择。这项补充性技术非常适合需要贴合、无玻璃显示器的应用，不仅能够为显示器制造商创造新的市场机会和销售渠道，而且能够以最小的资本支出融入现有的老工厂。

图2：2018年， Novares展示了一种采用整合OLCD技术的侧视镜替代设备。图片来源：Novares

促成从玻璃到塑料的飞跃

在亚洲，有许多完全折旧的工厂，已经依照其最初的计划用途达到了使用寿命。这些工厂非常适合融入OLCD制造工艺进行重新规划，能够利用现有的供应链来重振工厂。用于制造OLCD的低成本塑料薄膜附着在玻璃板上，使用传统LCD生产工艺中现有机器人平台即可处理原材料：不需要购买专业设备，实施成本几乎为零。与基于硅的玻璃显示器相比，OLCD制造工艺所使用的温度更低，具有更高的能效比（整个显示器制造过程的温度不超过100℃），提供了环境和成本上的优势。得益于制造方法和所用材料的优势，OLCD是成本最低的柔性显示技术。

图3：概念智能音箱，搭载弧面OLCD。图片来源：FlexEnable

总结

OLCD技术代表了显示行业的重大进步，改造利用老一代生产线拥有大规模生产的巨大潜力。虽然最早生产的OLCD将是中小型产品，但相同的方法可以应用于7代线和8代线的电视、数字看板和显示器生产，首次实现大型和小型显示器均可使用塑料制造。这将为OLCD打开许多潜在应用的大门，为这一创新技术带来光明的前景。