液晶顯示材料標準化發展建議

吳怡然， 孫 勉， 曹可慰， 李其聰

（中國電子技術標準化研究院， 北京 100176）

1 引 言

隨著韓國面板企業退出液晶顯示領域，日本和中國臺灣企業競爭力下降，在顯示領域“三國四地”的競爭格局中，我國已成為液晶顯示面板占較大優勢的全球第一制造大國，也成為液晶顯示材料全球最市場。顯示材料已成為關系我國液晶顯示產業鏈供應鏈安全穩定以及液晶顯示產業高質量發展最重要的一環。液晶顯示技術進一步提升色彩表現、對比度、能耗等均依賴于材料環節的技術創新。我國液晶顯示產業綜合競爭力的提升也急需材料環節進一步提升國產化水平。

在液晶顯示材料行業生產研制、驗證導入、質量穩定性提升、自主品牌塑造、市場認可度提升、材料間協調配套等各關鍵發展階段，都需要標準化發揮基礎性和引領性的支撐、保障和促進作用。本文通過對國內外液晶顯示產業體系和液晶材料標準體系進行比對分析，對各層級、各類型標準的重點發展方向進行科學歸納，優化重構了液晶顯示材料標準體系設計，提升了標準體系對產業體系的匹配度和標準體系統籌各層級標準的可實施性，為進一步發揮標準化平臺價值奠定了堅實的基礎。

2 顯示技術迭代發展，液晶顯示仍是主流

在顯示產業的發展歷程中，光電轉換模式、顯示材料、制造工藝、器件設計等核心技術呈現出升級換代發展的規律。顯示技術先后經歷了由陰極射線管顯示技術（CRT），到等離子體顯示（PDP）和液晶顯示（LCD），再到目前薄膜晶體液晶顯示（TFT-LCD）、有源驅動有機發光二極管（AMOLED）、量子點顯示、micro-LED等新型顯示多技術共同發展的階段。顯示技術的發展歷程總體呈現半導體工藝取代電真空工藝的總趨勢，最典型的例子是液晶顯示，特別是TFT-LCD顯示。液晶顯示以其高分辨率、快響應速度、逐漸體現的成本優勢擊敗了PDP，與元器件領域類似，也是半導體制成技術替代電真空技術的標志之一。此后的OLED、量子點顯示、micro-lED等顯示技術也都是以半導體制程技術為基礎。

目前顯示行業占主流的顯示技術主要是TFTLCD和AMOLED，其中AMOLED憑借其優異的色彩表現、低功耗、快響應速度等成為中小尺寸高端顯示屏的首選技術［1］。但TFT-LCD依然憑借成本、壽命、分辨率、低灰階均勻性和人眼健康等優勢占據了顯示市場的絕對主流。并且隨著mini-LED背光源技術、量子點色彩增強技術、疊屏技術等的涌現，TFT-LCD的色彩表現、對比度等方面得到極大提升，有望繼續保持主流顯示技術的地位［2-3］。全球顯示產業各技術市場占比如圖1所示。

圖1 全球各顯示技術市場占比Fig.1 Global display technology market share

3 顯示材料決定產業鏈創新水平和競爭力

顯示全產業鏈中各環節利潤占比呈現典型的“微笑曲線”的特點，材料、設備等上游環節是利潤率、附加值最高的環節［4］。TFT-LCD供應鏈清單中的主要材料品類的成本占比如圖2所示。材料不僅以其高技術附加值成為全產業鏈中的高利潤環節，同時也越來越體現引導顯示技術發展的特點。新型顯示材料的技術突破將在顯示領域技術發展中扮演越來越重要的角色，也將是顯示產業協同創新的源頭和關鍵，例如量子點增強顯示材料。此外，顯示材料對我國顯示產業的重要性尤其突出，材料環節是我國顯示產業的薄弱環節，其中包括高世代玻璃基板、有機發光材料、光刻膠等短板材料。材料產業鏈的薄弱不僅影響我國顯示全產業鏈的利潤空間和降本增效，還限制了我國顯示全產業鏈的協同創新效能，限制了原創技術的開發和迭代［5］。更嚴重的問題在于，由于存在產業鏈上游依賴進口的情況，我國顯示產業存在受制于人的風險，自主保障能力和安全可控水平都較低。我國在顯示產業的總投資已超1.4萬億元，無論產業發展風險防控、產業升級發展動力、產業協同創新生態都依賴于顯示材料的高質量發展。

圖2 液晶顯示各類材料成本占比Fig.2 Proportion of the cost of various liquid crystal display materials

4 液晶顯示材料國內外標準化現狀與趨勢

4.1 國際標準現狀

液晶顯示材料沒有對應的國際標準化組織，也基本沒有現行國際標準，僅在顯示器件的國際電工委員會（IEC）標準中有幾項玻璃蓋板測試方法標準。國外標準主要是國際半導體設備和材料協會（SEMI）的團體標準。在SEMI標準中，顯示材料不屬于活躍領域，近幾年更新較慢，相關標準共35項，大部分標準標齡超過10年。SEMI標準中除英文版標準外，日文版標準較多，反映了在顯示材料領域，SEMI的主要技術力量來自日本。而隨著日本顯示產業的式微，相關標準化工作也較為停滯。在現行SEMI標準中，產品標準有15項，方法標準有14項，術語標準有6項，3類標準分布較為均衡。相對而言，術語標準占比較高，體現了SEMI標準在奠定行業基礎技術規則的階段較為活躍。隨著產業的快速發展，標準化工作滯后，造成產品與方法標準相對較少的情況。按材料類別分，SEMI標準主要涉及的材料類別包括玻璃基板、掩模版、彩色濾光片、偏光片、藍寶石晶體等。與顯示材料產品體系相比較，缺少液晶材料、有機發光材料方面的標準。此外，彩色濾光片標準較多，而隨著產業鏈整合發展趨勢，彩色濾光片已逐漸不再有單獨的產業鏈環節，面板企業改為外采彩色光刻膠。由于缺乏及時的更新維護，部分SEMI標準無法匹配現行產品分級分類方式，如現行SEMI標準中玻璃基板的相關產品標準并未按高低世代分。現行SEMI標準梳理統計見圖3。

圖3 顯示材料SEMI標準梳理。（a）不同標準類型標準數量；（b）不同種類材料標準數量。Fig.3 SEMI standard carding.（a） Standard quantities of different standard types； （b） Standard quantities of different types of materials.

在現行SEMI標準中，玻璃基板領域有6項產品標準，分別為質量區域規范、標準尺寸、玻璃基板盒、邊緣條件、玻璃基板規范、信息管理規范。掩模版領域有4項產品標準，分別為LCD用掩模版、大尺寸掩模版、超大尺寸掩模版案例和LCD掩膜質量區域。偏光片有1項產品標準，為標記規范。藍寶石襯底領域有4項產品標準，分別為藍寶石、藍寶石襯底、藍寶石片、藍寶石單晶錠規范。其中，氮化鎵和藍寶石材料屬于半導體材料，半導體行業包括集成電路領域、顯示領域、光伏領域等，具有一定的通用性，因此SEMI標準中包含氮化鎵和藍寶石。但在我國的標準體系中，將這兩類材料劃分至半導體材料標準體系中，不在顯示體系中單獨分類。在SEMI標準中，方法標準分類按詳細的測試項分，沒有按測試項類別進行整合，標準顆粒度較細。術語包括基板術語、掩膜缺陷術語、圖案精度術語、基板偏轉術語、偏光片術語、塑料基板術語等6項。

4.2 國內標準現狀

我國顯示材料領域的行業級以上標準共有72項，暫無顯示材料的團體標準，在研計劃7項。其中，國標32項，行標40項，在研計劃全部為國標計劃。現行標準及在研計劃涵蓋了彩色濾光片、玻璃基板、偏光片、光刻膠、液晶材料、有機發光材料、印刷OLED材料、熒光粉、玻璃粉、顯像管用材料等領域，包括方法標準39項、產品標準34項、基礎通用標準6項。現行標準中除極個別玻璃和偏光膜用原材料外，現行和在研標準均為全國半導體設備和材料標準化技術委員會（TC203）歸口管理。

其中屬于液晶顯示材料的共有40項，涵蓋了彩色濾光片、玻璃基板、偏光片、液晶材料、光刻膠等各類材料，材料的種類覆蓋率較全。現行液晶材料標準統計情況見表1。

表1 液晶顯示材料現行標準統計Tab.1 Current standard statistics of liquid crystal display materials

玻璃基板的國內產業發展較早［6］，標準化工作也發展較早，已基本建立了產品和方法標準體系，但產品標準未按高低世代分。隨著顯示技術的發展，現有產品標準的分類方式與現行產品分級分類方式不符［7］。測試方法標準包括部分表面性能測試方法和化學耐久性測試方法。

偏光片領域現行標準均為方法標準，包括表面耐劃傷性、表面硬度測試方法和偏光膜試驗方法，且沒有相關產品標準，需要按照應用需求分類制定液晶顯示用偏光片產品標準，并對現行方法標準按測試類別整合，包括表面性能、理化性能、光學性能、可靠性、工藝性能［8］。對照SEMI標準體系，也可考慮制定相關術語標準。

顯示用光刻膠領域的國內產業發展較晚，但近幾年國內企業快速進步，標準化工作也隨之發力。目前有3項彩色光刻膠測試方法和1項正性光刻膠測試方法在研計劃，該4項標準發布后，可以填補相關領域的標準空白，且上述4項標準幾乎涵蓋了目前光刻膠所需的所有測試項。目前該領域處于量產突破［9］和驗證導入階段，考慮在技術成熟固化后，再制定相關產品標準［10］。

液晶材料現行標準包括1項術語標準、4項產品標準和1項測試方法標準。其中，產品標準包括普通和TFT用單體液晶和混合液晶，與現有產業產品分級分類相對應。測試方法標準為單體液晶的測試方法，后續將根據產業需要，補充混合液晶的測試方法。

4.3 國內標準體系

通過調研和梳理我國顯示材料產品分類分級方式，結合標準化工作基礎，按照標準體系設計原則，TC203組織制定了液晶顯示材料的國家標準體系，如圖4所示。在標準體系中規劃了玻璃基板、液晶材料、光刻膠、背光模組、偏光片、配向膜材料等各類材料標準。產品標準版塊按材料體系展開，方法標準版塊按材料類別和測試類別展開。

圖4 液晶顯示材料標準體系Fig.4 Standard system of the liquid crystal display material

5 液晶顯示材料標準化支撐產業發展建議

近兩年全球顯示產業競爭格局的一個最典型的規律和趨勢就是韓國逐漸退出液晶顯示領域，液晶顯示產業進一步向中國大陸地區轉移，中國大陸的液晶顯示面板全球產能占比達63.4%。我國已成為全球最大液晶顯示面板制造國，也是最大的液晶顯示材料市場。為進一步促進我國液晶顯示產業的高質量發展，從規模效益型向質量與創新驅動型轉變，以及更好地支撐我國液晶顯示材料補短板、鍛長板，更好地服務產業鏈供應鏈綜合競爭力和協同創新生態建設，結合對國內外標準現狀的梳理和分析，本文提出以下液晶顯示材料標準化發展建議。

5.1 標準規范市場發展、推動質量基礎建設

我國是全球液晶顯示材料最大市場，不僅我國材料企業快速發展，大量外資材料企業也在我國投資設廠。此外，我國材料進口量也位列國際前列，材料市場的規范化發展需要科學、先進的標準體系作基礎。

（1）加強標準體系化發展，服務檢驗檢測合格評定等市場質量管理，服務進出口管理，服務產業政策落地實施。為規范市場發展、加強質量基礎設施建設，需要補齊標準體系中的空缺項，實現產品標準和方法標準的全覆蓋。

（2）對國內市場用量大、產量大、通用性強的材料，如液晶材料、偏光片和玻璃基板，制定、修訂和整合產品標準和方法標準，改變以規格說明書和技術要求等企業行為規定產品質量的現狀，以權威的產品和方法標準作為產品的質量評價依據，以標準化作為材料質量管理的手段和質量可靠性提升的路徑。

（3）對國內市場進口量大、與財關稅政策關聯度高的材料，如光刻膠和配向膜［11-12］，研制產品標準以提高關稅稅則目錄等政策的實施效果，完善進出口管理。

（4）落實低碳環保政策要求，加強玻璃基板等高耗能材料的綠色制造標準的研制，強化綠色標準的實施，限制低端落后產能轉移和新增。

（5）充分發揮我國液晶顯示產業技術實力和國際地位，加強國家標準和行業標準外文版工作，以標準為媒介，推進顯示領域“一帶一路”建設。通過研制和實施外文版標準，在全球行業發展路線中，貢獻中國智慧，提升我國產業的影響力和競爭力。

5.2 標準促進協同創新、支撐強鏈補鏈延鏈

我國顯示產業的“主體集中”和“區域集聚”發展態勢較好，在龍頭顯示面板企業作為鏈主企業的帶動下，形成了以長三角、珠三角、京津冀、成渝鄂為代表的顯示產業集聚區域。顯示面板企業和材料企業間的協同發展基礎也較好，典型如彤程新材（北旭）、欣奕華、鼎材等光刻膠企業，格林達等化學品企業均與面板企業在定制化產品的開發上建立了良好的協同創新合作。東旭與京東方公司在低世代玻璃基板上聯合抵御外部壓力也是上下游協同發展的經典案例。

此外，顯示行業產學研用協同創新的基礎也較好，液晶材料企業與清華大學的技術淵源，玻璃基板企業與武漢理工大學、浙江大學等大學的聯合攻堅，都是經典案例。

當前我國顯示產業進一步高質量發展的關鍵之一就是在產業集聚、產業鏈協同創新基礎和產學研用聯合創新基礎上建設產業協同創新生態［13］，其中標準化能發揮重要的支撐作用和平臺價值。通過標準體系中空缺標準的研制和滯后標準的修訂，提高上下游需求對接，把質量提升與技術升級相結合。通過標準的實施應用和評價反饋，塑造國產產品品牌，把品牌樹立與協同創新生態建設相結合。通過標準化促進協同創新，進一步增強我國顯示產業鏈的韌性，把標準化工作的重點更精準地集中于強鏈、補鏈和延鏈的需求，加強對質量管理、工藝匹配性等產業鏈下游關鍵共性技術的標準研制。

5.3 標準保障科技攻關、推動科研成果應用

在重點研發計劃“新型顯示與戰略性電子材料專項”、“工業強基工程”等國家科研和產業化專項的支持下，我國短板顯示材料技術突破總體較快，但需要解決的產業鏈斷點、堵點的壓力依然較大。為此，主管部門已加強對高世代玻璃基板、LTPS玻璃載板、顯示用光刻膠、量子點增強顯示材料［14］等關鍵短板材料的科研攻關支持。

從核心技術突破到產業化應用的關鍵發展時期，需要先進、成體系的標準為媒介固化技術成果；需要在研制標準的過程中，通過性能參數體系、技術指標體系和測試方法體系的細化和明確，以及檢驗規則、包裝運輸貯存等要求的協商一致，完善技術成果，打通材料應用的最后一公里；需要通過標準的貫徹實施，推廣技術成果、推廣國產材料，并以標準的實施反饋為材料迭代創新的需求來源之一；需要方法標準先行，用統一的標準促進產業鏈形成研發合力，并提升市場管理效能，用標準的“硬約束”作用來倒逼產品質量的提高和行業整體質量水平的提升。

5.4 加強標準統籌協調、完善標準體系建設

針對目前標準化工作中客觀存在的因歸口爭議問題影響標準研制的情況，需要從標準體系設計與建設層面加強統籌和協調。從液晶顯示產業發展模式、產業體系發展趨勢出發，科學設計標準體系，明確顯示材料的特殊性和特殊地位。在玻璃基板、有機薄膜襯底、偏光片等領域，加強標準化技術組織的溝通和協作，合理劃清工作界面，明確責任與義務，實現上下游標準的有效銜接和共同發展。依據標準體系規劃和體系重點建設方向，面向行業急需，以上下游企業組成聯合主體，加快補齊標準體系空缺環節，實現材料有標準所依、依標準發展。

6 結 論

本文通過對國內外標準現狀的梳理，結合產業現狀和發展趨勢，對現行液晶顯示材料領域72項標準進行了分析。設計了涵蓋6大類、幾十種材料的標準體系，為液晶顯示材料領域標準化工作提供了科學的頂層設計。從標準化工作基礎和現狀出發，提出了如何統籌3個層級、3類標準協調發展的4點工作建議。