關鍵詞：5G材料，絕緣散熱膜，毫米波，低介電透波材料

導語：5G時代巨大數據流量對于通訊終端的芯片、天線等部件提出了更高的要求，器件功耗大幅提升的同時，引起了這些部位發熱量的急劇增加。BN氮化硼散熱膜是當前5G射頻芯片、毫米波天線、AI、物聯網等領域最為有效的散熱材料，具有不可替代性。

致力于解決當前我國電子封裝及熱管理領域面臨的瓶頸技術問題，建立了國際先進的熱管理解決方案及相關材料生產技術，是國內低維材料技術領域頂尖的創新型研發團隊。本產品是國內首創自主研發的高質量二維氮化硼納米片，成功制備了大面積、厚度可控的二維氮化硼散熱膜，具有透電磁波、高導熱、高柔性、低介電系數、低介電損耗等多種優異特性,解決了當前我國電子封裝及熱管理領域面臨的“卡脖子”問題，擁有國際先進的熱管理TIM解決方案及相關材料生產技術，是國內低維材料技術領域頂尖的創新型高科技產品。

產品的應用方向為5G通訊絕緣熱管理，主要目標市場可分為終端設備，智能工業，及新能源汽車三大板塊。5G技術是近年來最受矚目的關鍵科技，也是國內外重點發展的核心產業之一。隨著5G商用，工業4.0、智慧城市、無人駕駛等科技建設的推進，該項目已經初步形成了萬億的市場規模，并持續快速發展。

顯示作為信息技術的重要組成和信息鏈的終端人機界面，應用領域遍及工業、交通、通訊、教育、航空航天、衛星遙感、娛樂、醫療等日常生活各方面，是信息產業的重要支柱。放眼全球，新一輪科技和產業革命加速興起，顯示與 5G、大數據、人工智能等新一代信息技術不斷發展和融合，呈現出超高清、泛在、融合、智能和綠色的新型發展態勢。本文梳理了具有代表性的新型顯示技術的發展現狀與發展趨勢，將結合新型顯示技術的發展現狀，分析和展望各種顯示產業的發展方向和前景。

新型顯示技術の現狀與發展摘選（文：高偉男/畢勇 中國科學院理化技術研究所）

一

國內外新型顯示技術的發展現狀

顯示產業是我國電子信息產業的基石之一，也是信息領域為數不多的每年千億美元級的產業，帶動力和輻射力極強，吸引了國內外眾多研究機構、企業的目光，成為了電子信息產業領域競爭的新高地。2020 年，我國在新型顯示產業領域投資超過 1.3 萬億元，已建成 6 代及以上面板生產線 35 條，實現直接營收 4460 億元，同比增長19.7%，全球占比達到 40.3%，增長速度和市場占有率均處于全球首位，全球顯示產業正加速向我國轉移，新型顯示已經成為我國后續發展的優勢產業，在我國國民經濟中占有重要的戰略地位。當前顯示產業發展到了“更新換代大洗牌”階段，多種技術 / 產業競相發展，如液晶顯示（LCD）、有機發光（OLED）顯示、量子點（QD）顯示、發光二極管（LED）顯示、電子紙（E-paper）顯示、三維（3D）顯示、激光顯示（LDT）等。

顯示技術的發展歷程（如圖1）就是圖像保真度不斷提高，從而走向人眼視覺極限的過程。

二

各種新型顯示技術原理與態勢分析

01激光顯示：激光顯示是以紅、綠、藍三基色（或多基色）激光為光源的新型顯示技術，具有大尺寸 / 超大尺寸、大色域、超高清、高觀賞舒適度等優點。在現有激光光源中，三基色半導體激光（LaserDiode，LD），具有直接電激發、高效率、高偏振度、長壽命、高可靠、小型化、頻域 / 空域/ 時域綜合參數易于調控，以及可用半導體制造工藝實現大規模量產降低成本等優勢，將是激光顯示產業化發展的核心。

02液晶顯示（LCD）：LCD 是利用液晶材料的電控雙折射性能實現的顯示技術。2019 年，LCD 顯示屏占手機屏幕的 60% 以上，在高端電視占比超過 50%，技術經過多年的發展已趨于成熟，是目前中小尺寸顯示產品的主流，我國大陸 LCD 面板產能已超全球 50% 份額[3]。但是 LCD 相比于其他產品，色彩豐富程度較低、顏色不鮮艷、可視角度有限、響應速度慢（ms 級），亟需探索新材料（低溫多晶硅、金屬氧化物等）、新工藝（快響應、高對比度），解決以上技術問題，將推動產業升級換代。

03有機發光二極管（OLED）顯示：OLED 是用有機電致發光材料開發的發光二極管顯示技術，包括其響應速度快（μs 級）、工作溫度范圍寬（-30℃ ~+85℃）、對比度高（5000:1）、可視角度大（150 度）、面板超薄（mm 級），能使用多種材質基板，實現柔性顯示和透明顯示。由于 OLED 發光材料存在壽命問題導致“紅臉現象”和燒屏現象，應繼續發展手機屏、可穿戴小屏幕短使用周期的產品，同時探索透明、柔性等特殊用途產品的市場應用。

04量子點顯示：量子點顯示是利用發光量子點材料的一種顯示技術，改變量子點尺寸就能實現色彩的調控，具有高亮度、較大色域、高對比度、低功耗的優點。根據發光形式的不同，量子點顯示可分為光致發光和電致發光。光致發光量子點顯示可與現有液晶電視工藝結合提高畫質，電致發光量子點顯示可實現自主發光顯示[5]，但是較為成熟的技術路線基于含鎘量子點材料，有毒性，歐盟等國家已禁止銷售，應著力探索無毒電致發光 QLED顯示在中小尺寸、短使用期等市場應用。圖4為量子點顯示材料種類。

圖 4 量子點顯示材料種類

05Mini/Micro-LED 顯示：Mini/Micro-LED 顯示是由微米級半導體發光像元陣列組成的新型顯示技術，將 LED 器件微小化（<100 μm）、薄膜化、陣列化后，批量轉移至電路基板上形成的顯示器件，具有高亮度、超高分辨率與色彩飽和、發光效率高的特點，不易受水汽、氧氣或高溫的影響，穩定性、使用壽命、工作溫度較好。圖5為 Micro-LED 工藝流程。目前小間距顯示（屏）如 mini-LED 已在室內公共信息大屏幕廣泛應用，已有較大的市場，下一步可加強改善觀看舒適度，獲得更大的市場份額。

圖 5 Micro-LED 工藝流程（來自 :YOLE）

06電子紙顯示（E-paper）：電子紙顯示是電場驅動帶電材料（電子墨水或膽固醇液晶）實現雙穩態，通過反射環境光達到的類紙型顯示技術。電子紙顯示原理如圖6所示。

07三維顯示（3D 顯示）：3D 顯示，也稱立體顯示，實現三維視覺效果。主要分為雙目視差三維顯示、集成成像三維顯示、立體三維顯示和全息真三維顯示。

三

國內產業鏈情況及面臨的挑戰

我國非常重視新型顯示產業的發展，到 2020 年，我國新型顯示全產業累積總投資已超過 1.3 萬億元，顯示產業規模已經超過 3 萬億元，生產的顯示面板占全球總產量的 50%，電視屏幕占 70%，電腦和手機產量超過 90%，其中 LCD、激光顯示、OLED 等顯示技術的產業規模已經全球領先，中國已經超過韓國成為全球規模最大、市場最大、最具競爭力的顯示市場。但是我國的顯示產業依然大而不強，在超過60% 的關鍵核心材料與工藝裝備依賴進口，產業關鍵環節尚難以自主可控，潛在發展壁壘日益顯現。在上游材料方面，液晶、玻璃基板、光學膜、光刻膠材料、OLED 發光材料、空穴 / 電子傳輸材料、電極材料、RGB 激光器和成像材料、MicroLED 外延材料、鍵合材料、電子紙油墨材料等等關鍵材料與配套材料國產化率低，亟需發力關鍵顯示材料國產化及其上游原料的開發。我國替代性材料以及設備本土化覆蓋率正逐年提升。材料國產化開拓方面，國內京東方等在具備了 LCD 顯示面板大規模生產能力，圍繞產業上游的玻璃基板、偏光片、薄膜材料開展攻關，國產化率穩步提升，中游面板制造企業的現地采購比例也逐漸上升。在設備的國產化提升上，據 CINNO Research 顯示，在17 大類的設備中，檢測設備國產化完成度超過60%，目前基本可以實現替代，如在面板后道檢測設備方面，測試機領域國產替代成果顯著，國內企業占據國內市場的 82%。在自動化、模組貼合 / 綁定等領域，國產化提升較為迅速，超過30%。另外，多種關鍵工藝設備，如激光切割機、曝光機、有機材料蒸鍍機、自動光學檢測儀器等實現了零的突破。

四

小結

當今時代，全球顯示產業正加速向我國轉移，迎來了顯示產業由大變強的機遇期，也存在外部形勢復雜、全產業鏈布局、顯示產業的更新與轉型等新挑戰。百花齊放，全面發展，圓“十三億中國人看中國（安全）電視”的中國夢，推動我國顯示產業由大變強，成為顯示產業強國，為中華民族百年復興做出應有貢獻。

作者簡介：高偉男，中國科學院理化技術研究所，高級工程師，研究方向為高功率激光、激光全色顯示技術等。畢勇，中國科學院理化技術研究所，研究員/ 中心主任，研究方向為激光顯示、激光全息三維顯示、激光散斑技術等激光技術及應用研究。

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高導熱絕緣氮化硼膜材

六方氮化硼（h-BN）這種二維結構材料，又名白石墨烯，看上去像著名的石墨烯材料一樣，僅有一個原子厚度。但是兩者很大的區別是六方氮化硼是一種天然絕緣體而石墨烯是一種完美的導體。與石墨烯不同的是，h-BN的導熱性能很好，可以量化為聲子形式（從技術層面上講，一個聲子即是一組原子中的一個準粒子）。有材料專家說道：“使用氮化硼去控制熱流看上去很值得深入研究。我們希望所有的電子器件都可以盡可能快速有效地散射。而其中的缺點之一，尤其是在對于組裝在基底上的層狀材料來說，熱量在其中某個方向上沿著傳導平面散失很快，而層之間散熱效果不好，多層堆積的石墨烯即是如此。”與石墨中的六角碳網相似，六方氮化硼中氮和硼也組成六角網狀層面，互相重疊，構成晶體。晶體與石墨相似，具有反磁性及很高的異向性，晶體參數兩者也頗為相近。

二維氮化硼散熱膜是一種性能優異的均熱散熱材料。傳統的人工石墨膜和石墨烯薄膜具有電磁屏蔽的特性，在5G通訊設備中的應用場景受限，特別是在分布式天線的5G手機中。二維氮化硼散熱膜具有極低的介電系數和介電損耗，是一種理想的透電磁波散熱材料，能被用于解決5G手機散熱問題。

基于二維氮化硼納米片的復合薄膜，此散熱膜具有透電磁波、高導熱、高柔性、高絕緣、低介電系數、低介電損耗等優異特性，是5G射頻芯片、毫米波天線領域最為有效的散熱材料之一。

高導熱透波絕緣氮化硼膜材主要應用