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國産螢幕崛起20年:一位工程師的見證與探索

《科技時代·講述 100 個人的故事》是雷科技推出的一個年度專題,由雷科技深度團隊出品。科技大時代中,不隻是行業巨擘才是“英雄”,衆多的參與者們也在發光發亮。本專題聚焦你我身邊了不起的平民英雄,通過他們的事迹、透過他們的視角,以另類角度呈現科技真相。

2006 年,人民網釋出了一則刊文,标題是《螢幕包圍了我們的生活》。時至今日,移動網際網路和智能手機的發展,讓幾乎每個人都擁有一塊 24 小時候命的螢幕——在地鐵裡、在路上、在深夜的床上。螢幕已經不是包圍我們的生活,而是成為了我們生活的一部分和延伸。

自然而然,當螢幕成為現代生活的關鍵視窗,所有人都希望可以用上更好的螢幕,消費者、顯示終端廠商、顯示面闆廠商以及更多的供應鍊企業一道将螢幕的顯示推向一個又一個新的高度。但最終這一切都離不開人,既是在螢幕前面的大衆使用者,也是在螢幕背後的每一個人。

一個人和一個産業

“OLED 是一條顯示産業的彎路嗎?”就在我把問題抛給螢幕面闆工程師吳明之後,iPhone 14 Pro 靈動島燒屏的新聞在 315 期間再次登上了熱搜。早在今年 1 月就有部分使用者發現僅僅不到半年,手上的 iPhone 14 Pro/Max 就在靈動島附近出現了燒屏。而在過去幾年内,OLED 螢幕燒屏的消息不絕于耳,數位愛好者中對 OLED 的質疑也始終存在。

但另一方面,在智能手表、筆記本電腦、顯示器、電視等主要顯示裝置上,OLED 都在持續擠占 LCD 液晶顯示屏的市場佔有率,較早大規模采用 OLED 螢幕的手機更是如此,如今不僅是旗艦機标配,就連千元機也越來越多采用 OLED 螢幕。

吳明告訴我們,OLED 有機發光材料的特性決定了,壽命問題不可能被解決,隻能進行不斷地優化,“但就算 OLED 是一條彎路,也是一條必經之路。”盡管沒有正面回應我們的問題,但他強調,在 Micro-LED 等新一代顯示技術遠遠還沒有接近落地的情況下,OLED 相比 LCD 技術,在螢幕厚度、色彩和亮度等方面都占據了絕對優勢:

沒有必要,也沒有可能繞開。

OLED 直接少了背光模組和彩色濾光片,圖/EIZO

LCD 液晶顯示螢幕一般由面闆、背光、驅動 IC 晶片三大主件構成,但 OLED(有機發光二極管)由于自發光的特點,不需要 LCD 螢幕的背光。而直接去掉其中的背光層,讓顯示裝置由此可以變得更薄,或是塞入更多、更大的元器件。再加上更高的亮度和戶外可用性,這也是為什麼智能手表、旗艦智能手機等小尺寸裝置較早大規模使用 OLED 的關鍵原因之一。

同時由于每個像素(包括三個子像素)可以獨立控制開關,OLED 也可以實作更純淨的黑色以及更高的對比度,表現出更生動、沉浸的視覺效果,在較暗場景下差別更為明顯,這也是灰蒙蒙的 LCD 所無法對比的。

更好的螢幕背後也是更複雜的技術和更高的成本。吳明說,雖然 OLED 在結構上更簡單,但在技術複雜度上也更高,三星較早上司了整個 OLED 技術的産業化,一度壟斷整個市場,當時他的工作才剛從 LCD 轉向 OLED。

而在吳明奔向 OLED 那幾年,國産面闆為了追趕踩了不少技術、專利上的坑,一直到今天才敢說追上,甚至在部分名額上超越三星的頂級 OLED 螢幕。但國産螢幕的成功,既不是一蹴而就,也不隻是少數人的偉業。在吳明向我們展示的值班記錄上,充斥了大量的夜班和加班。

回想起過去幾年加班撲在産線的時光,吳明用“痛苦”和“自豪”來形容那段日子,盡管隻是龐大産業鍊條上的小小一環,他還是在其中經曆并見證了産業的大潮,以及中國顯示面闆如何一次又一次走上潮頭浪尖。

這是他開始沒有預想到的。

從 LCD 到 OLED

不管是 LCD 還是 OLED 面闆,在制程上都分為前段 Array、中段 Cell、後段 Module。2017 年之前,吳明還是某家國内面闆廠 LCD 産線上的工程師,在前段 Array 制程中他負責電路設計、良率以及其他 Array 相關問題。盡管如此,吳明更早就想過轉到 OLED 方向。

吳明知道,LCD 的下一代顯示技術發展一定是 OLED,後者在面闆性能上領先優勢太大,隻剩下除了“使用壽命”和“成本高”兩個難關,但随着大規模量産,這兩個問題都會持續改善。同時相比其他階段,Array 制程的轉型會更加容易,從 LCD 到 OLED,雖然還是要投入大量的學習,但他在 LCD 上積累的多年經驗和知識可以直接帶到 OLED 之上。

也是以,吳明對于“LCD 衰落論”其實沒有感受到太多的焦慮,“大不了就轉嘛,比起 Cell 階段,我的轉型成本确實比較低。”

當然,顧慮還是有的。在吳明下決心從 LCD 面闆産線轉向 OLED 面闆産線之前,三星已經釋出了搭載 OLED 螢幕的 Galaxy S6/S6 Edge,螢幕測試機構 DisplayMate 也驚歎于 Galaxy S6 的螢幕顯示效果,并認為 OLED 螢幕将成為未來的主流。但在當時,吳明不知道,自己跳到 OLED 是不是一個合适的時機。

一方面,受限于國内 OLED 産線的發展,2017 年之前國内面闆廠商的産能和市場佔有率決定了,隻能容納較少的崗位機會。另一方面,三星、LG 等南韓廠商曾經就做出過對 OLED 商用時間節點的誤判,同時也錯過了 2011 年後一段 LCD 高速發展的時間。

南韓面闆廠商的誤判,不僅留出了更大的市場需求,客觀上也縮短國内面闆廠商的追趕時間。當三星、LG 等南韓面闆廠商過早地踏入 OLED 的商用階段并減少 LCD 方面的産能投資,京東方、華星光電、惠科等中國面闆廠商同時開始集體“逆勢”增産 LCD 面闆,用吳明的話來說就是,“剛學會走沒多久就跑起來了。”

吳明沒有經曆過國産面闆最為艱難的時期,但在最早工作的幾年間,他親眼見證了中國 LCD 産業如何抓住機會,實作在全球市場的逆襲。等到南韓面闆廠商反應回來重新恢複對 LCD 的投資,已經阻擋不住中國對手的腳步。到 2017 年,中國公司正式将南韓公司擠下了全球面闆市場的頭把交椅,此後不斷擴大優勢,确立了 LCD 領域的新一代霸主地位。

不過到了 2017-2018 年,“OLED 大局已定。”吳明說。首先是整個 OLED 在智能手機市場的應用迎來了爆發,尤其是 iPhone X 的采用帶動了整個産業的信心。與此同時,中國面闆廠商沒有滿足于 LCD 面闆市場的成功,以京東方的首條第 6 代柔性 OLED 産線正式量産為代表,國産 OLED 也迎來了一輪新的爆發。

圖/WINSTAR

市場和産線的爆發,讓吳明真正下定了決心,并最終走到了 OLED 的産線上。而這也隻是一個開始,以國産面闆三傑——京東方、天馬、華星光電(TCL)為代表,每一個參與其中的人都沒有放松在 OLED 領域的追趕。

在吳明的回憶中,當時所有人都攢着一股心氣,值班記錄裡的無數加班和晚班不隻是痛苦和焦慮,同時也是如饑似渴的學習和追趕,為了改進一道工序,他也曾 1 個月隻休 1 天。

到去年,根據 CINNO Research 調查資料顯示,2022 年第三季度,國産智能手機 OLED 面闆市場佔有率已經占到了全球市場的 30.4%,相較去年 20% 的市場佔有率又提升了 10%。具體到廠商排名,京東方憑借 13% 的份額僅次于三星,全球前十中有五家都是國内廠商。

圖/CINNO Research

同時,一個明顯的變化是更多的中高端機型都開始采用國産 OLED 螢幕,最新釋出的榮耀 Magic5 更是全系采用來自京東方、天馬和維信諾的國産 OLED,還有之前釋出一加 Ace 2/2V、努比亞 Z50 Ultra、realme GT Neo5 等。

但更讓吳明在意的是,國産 OLED 螢幕的市場評價也在快速接近三星 OLED,甚至在高頻 PWM 調光等領域表現得更好,消費者對高端手機也不再唯“三星 OLED”。

事實上,南韓《北韓日報》在 2021 年也警告南韓 OLED 産業,盡管南韓廠商還在獨霸 OLED 面闆市場,但中國廠商在 LCD 面闆上發生的故事,很可能在 OLED 面闆上重新上演,甚至超越南韓廠商也隻需要:5 年。

為什麼國産 OLED 又可以了?

2018 年 10 月,華為釋出了旗下年度旗艦—— Mate 20 Pro,同時搭載來自京東方和 LG 的 OLED 螢幕,其中 LG 版本遭遇了嚴重的“綠屏”問題,反倒是首次“亮相”的京東方 OLED 表現出了較高的素質。

“坦白講,當時大家都挺興奮,華為和京東方開了一個好頭,也讓後續其他國産 OLED 少了很多阻力。”吳明回憶道,有鼓舞也有壓力,但所有人都明白,技術追趕和成本控制依然是關鍵。而随着國内面闆廠商的進步,OLED 面闆的價格大幅下降,性能卻還在繼續提高。

由于職業習慣,吳明平常就比較多關注周遭人使用螢幕的評價和變化,看到搭載自己公司螢幕的産品偶爾也會有些小竊喜。尤其是這兩年,國産 OLED 越來越好的同時,更常見,總讓他想起與同僚們一起解決一個又一個技術和工程上的問題。

事實上,今年國内面闆廠商已經在很多方面追上了全球領先的玩家,甚至也有技術和底氣在路線上進行挑戰。比如在 OLED 關鍵的亮度上,國内面闆廠商通過改良材料性能和蒸鍍工藝,使得 OLED 的發光層在電流增加的時候擁有更高的工作效率,進而實作更高的亮度。

微棱鏡技術,圖/資訊顯示學會會刊 SID

相比之下,吳明看到三星在 E5(發光材料)一代上采用微棱鏡技術的時候,就認為“方向錯了”。三星采用微棱鏡技術(Microlens Array)的初衷是想通過透鏡将光線更好地集中在正面,以實作同等功耗下的更高亮度,而數以百萬計微型透鏡組成的陣列也就是微棱鏡技術。問題在于,微棱鏡技術在提高亮度的同時,也犧牲了螢幕的可視角度。

不僅是得不償失的問題,微棱鏡技術的改良空間也不大,即便 E6 上的二代微棱鏡技術在可視角度和色彩方面有了一定的補足,綜合來看還是不如直接在材料和蒸鍍上的改進。

而在高頻 PWM 調光方面,國内廠商已經走在了行業領先的位置。相較正常的 480Hz PWM 調光,國産 OLED PWM 高頻調光已經突破到了 2160Hz,高于三星最高的 1920Hz。在今天的國内手機市場,PWM 高頻調光已經成了線上使用者的普遍關注重點之一,包括近期釋出的榮耀 Magic5 Pro、realme GT Neo5 都支援了最高 2160Hz 的 PWM 調光。

國産 OLED 螢幕的進步也有目共睹。吳明也認為,受限于基材,國産的頂級 OLED 雖然在亮度和色彩方面同三星 E6/M12 還有一定差距,比如可視角度、色彩均勻性、色彩準确度和亮度均勻性等方面,但總體而言:

“我認為已經強于三星 E4 了,和三星的差距也被拉倒隻差一個身位了。”

成功不是一種必然

顯示技術是一個很殘酷的行業,沒有進步就意味着退步。身處其中,吳明也常常感到行業的殘酷——面闆産線不能停,圍繞産線的人也不能斷;而不斷起伏的行業周期,也在影響無數人的生活。去年面闆行業出現了集體性的巨虧,吳明不僅耳聞了其他廠的裁人,甚至也見證了身邊同僚的離職。

在這樣的環境下,個體很難不陷入對自身價值的困惑。吳明告訴我們,他能走出困惑倒不是解開了,隻是看到最近數位圈對國産螢幕的又一輪讨論之後,想通了一件事——盡管隻是一家國内面闆廠商裡的普通工程師,但在國産螢幕崛起并且普及更好螢幕的程序中,他自認還是出了一份微薄的力量,足夠了。

而在講述中國面闆行業逆勢的故事中,一種曾經比較流行的說法是“國際産業轉移”,指伴随着社會發達程度帶來的成本變化,面闆産業的中心在上世紀八九十年代從美國轉移到日本,之後再從日本轉移到南韓、中國台灣,然後是中國大陸。

但一個産業的發展和崛起,不是一句輕飄飄的“國際産業轉移”可以輕易概括。中國面闆的成功不是一種必然,從 2003 年京東方開建 5 代 LCD 産線開啟中國 LCD 産業元年算起,到 2022 年面闆産能達 2 億平方米,占全球 60%左右,中國面闆廠商用近 20 年證明了國産螢幕的成功不是吃飽了坐在沙發就能得來,而是撲在産線解決一個又一個技術問題,以及對戰略的堅定和貫徹。

這是一批面闆廠商以及背後的無數人共同努力的成果,他們值得被記錄,也被記住。

*文中所提吳明為化名。

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