起点:从“少屏”到“富屏”
许多中国电影画面中时常有这样的场景:20世纪80年代,电视直播世界大赛,家家户户的大人小孩挤在一台信号时断时续的小电视机前,共同见证中国队一个个精彩的历史瞬间。
今天,国人通过屏幕观看重大的赛事有了更大的自由度,已经不再被时间、空间所限,而是通过手机、平板电脑,甚至高清户外大屏随时随地体验比赛的乐趣;人们也可以在形态不一的屏幕间随时切换,在不同的场景下享受不同的视觉体验。不知不觉间,电视屏已经从人们生活中唯一的屏幕变成众多屏幕之一。
一块电视屏变迁的背后
曾几何时,“去邻居家看电视”是许多70后的童年回忆。
30年过去了,人们对旧时电视机产品细节的记忆已经变得模糊不清。实际上,那时电视机的屏幕尺寸与一张A4纸大小相当,但显示屏后面的“大脑袋”——显像管,却让其显得颇为笨重。
20世纪70年代,电视机所采用的主流显示配件是CRT,屏幕的尺寸多数为9英寸和14英寸;到90年代末,中国家庭基本上使用的是“大脑袋”电视。虽然笨重,但它仍然是当时人们观看视频内容的唯一窗口,更是年轻人结婚的“三大件”之一,堪称稀缺的贵重货。
2003年开始,中国家庭的CRT电视逐渐被更轻薄的等离子或者液晶电视替代。当时,液晶电视屏幕的尺寸与价格呈指数级正相关。研究中国经济的著作《置身事内》有过如下描述:“2008年,70英寸以上液晶电视价格接近40万元,在当时相当于北京、上海的小半套房子的价格,而且只有三星、索尼才有这种大尺寸的产品。”
到2022年,75英寸的液晶电视价格只有3000元左右。电视机的升级进步并非简单地将尺寸做得更大,而是加持了许多新的技术元素,比如广视角、高色域、低反射率、高对比度、高刷新率等。有了创新技术的加持,电视画质水平和影像质感可以媲美电影效果。
2022年,4K超高清是家用电视机所能达到的清晰度极限(电视网络只能传输4K信号)。而全球冰雪盛会开幕式当晚,中央电视台则推出了惊人的8K信号转播。一些年轻人并不满足于家庭电视的高清效果,选择聚集在各大商业综合体的8K大屏前观看全球冰雪盛会开幕式。8K的信号加上8K的屏幕,分辨率整整是4K电视机的4倍。毫不夸张地说,它在视觉的细节体验上甚至如同现场观众。通过这样的屏幕,运动员滑冰时带起的细碎冰屑都清晰可见。
同样是观看世界级比赛,从1984年多家人聚在一起看一台电视机,到2008年一家人聚在家里看一台电视机,再到2022年人们可以通过各种尺寸的屏幕沉浸式观赛,显示技术的巨变让人们的赛事观看体验更加便捷,也更加互联互通。
如今,观看影像的屏幕选择空前丰富。像全球冰雪盛会这种世界级赛事,人们早已不再拘泥于通过电视屏幕观看:在通勤路上通过手机关注赛事,回到家再从手机小屏直接切换到电视大屏;不想在客厅看电视,躺在床上拿起平板电脑也不失为一种宜人的观看姿势……
随着时代的变迁,30年间从“多家一屏”到“一人多屏”,屏幕变得更多、更好,以至各种观看场景都能获得高质量的视觉享受,而成本却在大幅下降。这是中国人生活方式的巨大变革!
可以说,正是京东方在半导体显示产业迈出的第一步,中国电子信息产业才得以摆脱“少屏”的困境。
2008年以前,中国还没有液晶屏高世代线,液晶电视屏大多依赖进口,仅后者的成本就占到了一台电视机成本的七成。因此,当时国内无论是中国品牌还是外资品牌,液晶电视的价格居高不下。而京东方中国首条液晶面板6代线的建成,完全改变了“中国没有大尺寸液晶电视面板”的窘境。
随后的10年间,京东方持续大规模投资建设各种世代半导体显示生产线,创造了中国半导体显示产业的各种突破和“第一”。
如前所述,在2008年这个时间点,70英寸以上的电视之所以贵得出奇,主要原因就在于中国液晶面板厂商没有大尺寸屏幕的制造能力。而仅仅时隔5年,即2013年4月,京东方110英寸超高清ADSDS[1]显示屏便入选了吉尼斯世界纪录。作为当时世界上尺寸最大的液晶显示屏,它标志着中国人开始进入了“大屏自由”的时代。
如今,京东方拥有全球数量最多的液晶面板高世代线,同时引领着全球的技术和行业标准,在液晶显示领域形成了ADS技术专利体系。技术优势加规模优势使京东方的“护城河”更具深度,竞争壁垒不可撼动。尤为值得关注的是,京东方于国内大规模建设的生产线,还带动了上下游产业链在中国的落地和繁荣。产业链本地化降低了成本,又进一步增强了京东方在全球的竞争力。
支撑了中国人日常生活变革的,是京东方对全球产业格局的引领与重塑。面对京东方强大的竞争优势,一些曾经领先的日、韩企业不得不宣布退出液晶面板产业。
一部折叠屏手机的科技“含金量”
一次商业演讲的现场,没有中控台,也没有题词器,演讲者手持一部折叠屏手机,将PPT(演示文稿)投在现场大屏上:只见演讲者侃侃而谈,挥洒自如,时而滑动手机屏来翻页,时而妙语连珠,赢得阵阵掌声……
这是折叠屏手机商务化的经典应用场景。对用户来说,折叠屏手机不仅兼顾了手机的便携性和平板电脑的大屏使用体验,还可以把计算机的部分功能整合起来,成为一个全能生产力工具。
折叠屏手机的兴起,是近几年手机技术革命性升级的体现。一位电子产品发烧友在网络论坛里写道:“智能机替代功能机是手机划时代的转折。近几年虽然技术不断精进,但智能机的形态基本没有发生过质的变化,直到折叠屏出现,我才确信智能机的第二次技术飞跃降临了。”
时代在变,用户的习惯也在变。目前的智能机已经取代了人们原先的钱包、照相机、钟表、图书和公交卡等物件,像一个“电子器官”一样随时随地满足着人们的各种需求。由于要在有限的体积中集成更多的功能,手机也是现今科技含量最高的电子消费品。在此基础上,折叠屏又将其技术“含金量”提升了一大截,将手机、平板电脑甚至家用计算机的功能集成在一起。
纵观手机技术的演变史,无论是功能机时代还是智能机时代,手机技术创新在软件领域和硬件领域皆由国外厂商主导。到了折叠屏时代,中国厂商再也不是跟随者,在硬件创新上甚至超越了国外竞争对手。
折叠屏手机最重要的硬件创新是柔性屏的使用,也就是OLED。这是一种与液晶屏不同的显示技术,具有更轻薄、亮度高、功耗低、发光效率高等优点,其最大亮点是柔性好,可以实现多种形态的显示。
在投入OLED研发的中国企业中,京东方是最早的一家,起步时间并不比国外厂商晚。在柔性显示技术上,京东方已经进入世界前列。
2015年,京东方在成都投建国内第一条6代柔性AMOLED(有源矩阵有机发光二极管)面板生产线;2017年10月,该生产线实现量产,成为国内柔性显示产业发展的里程碑事件。紧接着,京东方又在绵阳和重庆各投建了一条AMOLED生产线。
据多家权威媒体报道,截至2022年,京东方在柔性屏领域已经投资了1400亿元。随着重庆6代柔性生产线实现量产,京东方柔性屏的年出货量也几近达到了一亿片,这是一份令业界震动的成绩。可以说,无论从规模、技术还是产业带动性上,以成都、绵阳和重庆为核心的西南柔性显示产业集群业已形成。
在柔性显示领域,京东方的实力不仅体现在生产规模上。在研发上,京东方在北京、成都布局了两大柔性AMOLED技术研发中心,招募了共计957名工程师,其中博士45人,硕士706人,高端技术人才占比达到近八成。研发人员的豪华阵容带来的是技术上的世界领先——京东方已经在柔性屏领域获得了2.8万余件技术专利。在标准建设上,京东方共主持及参与制(修)订了34项柔性显示行业技术标准,正在由单纯的技术引领者全面成长为行业标准的制定者。
将柔性屏应用于智能手机后,手机变得易折叠、更轻薄,也更加美观了。近几年,京东方把更多的功能集成到了柔性屏上。原先,触控和指纹识别等功能使用的是不同的元器件,如今这些功能都被集成到一块柔性屏面板上,使之不仅具备显示功能,还具备触控和传感等人机交互功能。显示屏从单一的信息输出端升级为信息交互端,手机自然变得更加轻薄。
到了折叠屏时代,技术的“含金量”变得更高。在集成更多功能的前提下,手机屏实现了形态的多变。而且,折叠屏也只是一个开始,从京东方推出的产品来看,柔性屏可以承载更多关于手机形态的想象力:除了全面屏,还有外折内折、360°双向折叠,或将手机像一张三折页海报一样折起来,甚至还有像画轴一样徐徐展开的卷轴屏……
柔性屏的应用也不仅限于手机,只要有屏幕的应用场景,柔性屏就能带来更多的想象空间。比如,在车载应用领域,京东方柔性屏技术除了可应用于车内屏幕,还开发了尾灯、汽车A柱[2]等应用,以提升汽车的安全性。随着新一代智能网联汽车市场的快速增长,车载领域将成为柔性OLED显示的全新市场。
2021年,京东方发布了ADS Pro(高端LCD显示技术解决方案)、f-OLED(柔性有机发光设备)、α-MLED(玻璃基新型LED显示系统及解决方案)三大显示技术品牌。其中,高端柔性显示技术品牌f-OLED代表京东方独有的高端柔性OLED技术解决方案,具有色彩绚丽、形态多变、功能集成度高等优势。它涵盖的技术能力在应用想象空间上极为广阔,而折叠屏手机不过是浮出海面的冰山一角,未来,更多智慧终端会被京东方柔性显示技术注入新的活力。
在京东方柔性技术和品牌的双加持下,柔性显示有望深入渗透人们生活的各种场景。此刻的我们已经可以像科幻小说家那样畅想,比如将柔性显示技术与现有的衣物、饰品融合,甚至直接贴附于皮肤上,这种“可穿戴显示”无疑将彻底颠覆人们的生活模式。
一朵“雪花”震撼世界
“两位年轻的运动员,将手中的火炬留在了大雪花的中心,这是一个由所有代表团共同构建的火炬台。这最后一棒火炬留在了大雪花的中心,继续燃烧。这,就是我们的主火炬!”延续全球冰雪盛会历来的传统,圣火点燃被安排在开幕式最受瞩目的压轴环节。但在2022年北京这场盛会的开幕式上,导演组选择了一个突破传统而又别出心裁的设计——没有点燃圣火的动作,也没有火炬台的熊熊烈火,取而代之的是一个悬于半空的巨型“雪花”。
随着圣火点亮,雪花绽放出一波波晶莹剔透的光芒,用唯美的光影秀将开幕式的气氛推至最高潮。现场转播开幕式的中央电视台不吝盛赞,称其为“史无前例、开创历史”的设计。
这片形似巨型雪花的火炬台,由代表各国的一个个小雪花共同构建而成,在圣火点燃雪花后,一片片小雪花接力将光芒向外传递。这确实是一个“史无前例”的精彩创意,但距离用视觉艺术将创意背后的美好寓意呈现给世界,还需要迈过一个“史无前例”的技术难关——既有的显示装置,无论是形状还是精准度,都未能达到让巨型雪花完美绽放的技术水平。
这种举世瞩目的盛会,哪怕一分差错涉及的都是国家荣誉,因此技术保障必须以100分来要求。事实上,没有任何电子装置能做到100%的技术无误,更何况一个结构复杂的巨型显示产品。为了达到最佳的演出效果,提出创意的导演组将这一高难度挑战交给了京东方。
接到“雪花屏”任务时,京东方团队留给自己的时间已经相当紧迫。无论从雪花的形态结构还是对于电路和系统的技术要求,都有着极高的难度。这个直径为14.89米的LED双面屏,由96块小雪花形态和6块橄榄枝形态组成。
“雪花屏”首先要做到尺寸大、厚度薄,同时要在升降过程中保持结构稳定。
接下来,根据导演组的创意要求,“雪花屏”上的55万余颗LED灯珠都要做到单点可控。换句话说,每一颗灯珠的显示,都要实现单一信道独立控制,而不是用一条线路控制一串灯珠。这样的设计是为了在火炬点燃的那一刻,能让雪花的光芒从中心向四周辐射开来。
单点可控对电路设计提出了极为苛刻的要求——55万余颗灯珠排布非常密集,最窄的地方只有4.8毫米,基本上就只剩下一个灯珠的直径。在如此窄的通道上布置灯珠,还要设计单点可控的电路,犹如“螺蛳壳里做道场”,在全世界还没有先例。
面对极限挑战,京东方的技术团队选择征服。历经半年的攻关,京东方团队研发出了行业内发光面最窄的单像素可控的LED异形屏,实现了55万余颗灯珠的单点可控,在全球范围内填补了这一技术空白。
正是得益于单点可控的设计,全世界的观众才有幸目睹了“雪花”升空后层层叠进的璀璨光芒。支撑这一视觉效果的除了硬件上的保障,还有更加强劲的软件实力。
为了保证观众看到的光影效果流畅统一,不会出现延迟、卡顿或与音乐节奏不同步,55万余颗灯珠需要实现毫秒级的响应和信号完美同步。每一颗灯珠都要实现这种响应,就像10个足球场大的场地站满人,且所有人都能不失毫厘地响应同一套指挥。想做到这种程度的“默契”,软件系统的精准控制不可或缺。
为“雪花屏”提供软件技术支撑的是京东方AIoT(人工智能物联网)技术体系和自主研发的同/异步兼容信发系统。其中,异步集控能在极短时间内将大规模视频内容快速下发,同步集控则确保102块双面屏实现毫秒级响应。此外,“主路+环路”备份的高冗余控制系统确保了火炬台播控系统的超高可靠性。
不仅如此,方案还采用了LoRa(远距离无线电)技术。这一技术对于普通用户乃至互联网企业可能都是陌生的,但在物联网领域却是耳熟能详的存在。它具有延迟低和抗干扰性强的技术优势,搭配同步播放时间校正技术,能够进一步确保下发指令的时机万无一失,实现视频画面完美协同。
一朵“雪花”震撼世界的背后,是京东方团队迎难而上的勇气和实力。“雪花屏”项目时间紧,任务重,要求高。从通宵达旦地准备标书材料,到夜以继日地技术攻关,在500张图纸的设计和十几轮制样的支撑下,团队最终将“小雪花”的出光面宽度控制至只有4.8毫米。而单点可控技术的生成,从某种意义上触到了屏显技术的天花板,其光影效果以及系统可靠性于当今世界的显示案例中堪称一绝。
整体可见,“雪花屏”的诞生过程就是“关关难过关关过”。无数的难题在团队的奋斗中被攻克,科技与艺术圆满交融,实现了“全世界的雪花都汇聚于此”的创意理念。最终,这片“史无前例”、如钻石般璀璨闪耀的巨型“雪花”亮相于冰雪盛会开幕式,既秀出了大国的美学境界,亦展露了大国的技术实力。
业界普遍认为,京东方所锻造的这片巨型“雪花”,除了展现出科技之美,更佐证了一个事实:“雪花屏”完全超越了半导体显示企业的能力范畴。因为其所集成的硬件能力、系统控制能力、数据传输能力都充分说明,京东方将“屏显+IoT(物联网)”兼容并蓄、生动演绎,将不可能变成了可能!
无论是电视屏带来的生活变迁,还是手机屏的飞速更新换代,抑或是“雪花屏”将不可能变为可能,京东方以30年的不断创新,在“幕后”造福着每一个中国消费者。2021年,京东方凝结成了三大技术品牌——ADS Pro、f-OLED、α-MLED,并在它们的加持下,无论在电视大屏、手机小屏还是户外巨屏,消费者都能享受到顶级视觉体验。至此,京东方实现了技术、标准和品牌的全面飞跃。
然而令人难以置信的是,30年前京东方的前身——北京电子管厂,却是一家资不抵债、濒临倒闭的企业。