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打破美日垄断,中国可以自己造高世代TFT-LCD玻璃基板了

iwangshang / 张超 / 2019-09-19

摘要:全球玻璃基板的供应商中,美日厂商占据了市场94%的份额。

天下网商记者 张超

昨天,安徽蚌埠下线了一块2.2米×2.5米的玻璃,吸引了全世界的目光,因为这不是一块普通的平板玻璃,而是8.5代TFT-LCD玻璃基板。

这背后是中建材旗下凯盛科技投资建设的中国首条自主研发8.5代TFT-LCD玻璃基板生产线,标志着我国高世代液晶玻璃基板“零”的突破,对于我国液晶面板的产业配套、行业发展都有着重要意义。

图片来源:蚌埠新闻网

玻璃基板被美日企业垄断

TFT-LCD(薄膜晶体管液晶显示屏)是LCD大家族中的一种。

TFT(薄膜晶体管)技术诞生于上世纪九十年代,主要是在玻璃或塑料基板等非单晶片上(也可以在晶片上)通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜,之后对膜进行加工,最后再由基板和膜贴合,内充液晶制成TFT-LCD。

因为TFT-LCD与半导体制程一样需要真空蒸镀与蚀刻,所以玻璃基板与硅晶圆相似,必须要能忍受强酸强碱的腐蚀以及高温的制程环境,因此玻璃基板在TFT-LCD的生产中,扮演了一种高精密透明电子零件的角色,约占液晶显示器件生产成本的4%。

TFT-LCD面板结构示意图

随着普通消费者对LCD显示屏的显示质量要求变高,相应增加了面板厂商制备的工艺难度。比如,市场上主流厚度小于1毫米的超薄基板玻璃,相关的生产、运输和加工,不光对玻璃基板的表面精度要求高,更拉高了对其性质的标准。

目前,基板玻璃的主要制造工艺有流孔下引法、溢流法和浮法3种。

流孔下引法生产的基板玻璃加工难度大,并不太适合液晶面板用途。剩下两种主流的制作工艺中,各有优缺点。

溢流法主要是美国康宁公司在用,缺点是难以做高世代大尺寸基板玻璃,且产能较小;浮法是日本旭硝子(AGC)等公司采用的技术,虽然可以扩大基板玻璃面积,降低单位成本,但还需要进行抛光等再加工(我国的首条8.5代TFT-LCD玻璃基板生产线使用的就是浮法)。

玻璃基板制造工艺复杂,是典型的技术、资本双密集型行业,核心技术此前只被少数国家所掌握。

根据统计,全球玻璃基板的主要供应商为美国康宁(Corning)、日本旭硝子(AGC)、日本电气硝子(NEG)及日本板硝子等企业,这些美日厂商占据了市场94%的份额,其中康宁占据了50%的份额。

玻璃基板行业的中国力量

TFT-LCD行业中,一般按照产品尺寸进行世代划分。

比如5代线是1100毫米×1300 毫米,6代线是1500毫米×1850毫米,8.5代线是2200毫米×2500毫米。

5代线主要用于手机、平板电脑等移动终端设备;6代线主要用来生产笔记本或显示器的液晶屏;8.5代线主要用来切割大尺寸液晶电视的显示屏,可以切割6块55英寸屏,是最经济的切割方式。

业内通常认为,6代线及以下为低世代,8.5代线及以上为高世代,因为高世代的玻璃基板能有效提升大屏幕液晶面板的良率以及产出率,同时降低生产成本,市场对于8.5代及以上高世代玻璃基板的需求日益提升。

不同厚度的玻璃基板

此前,其实中国已经有企业在玻璃基板行业进行了探索,比如彩虹集团,东旭光电、中国建材等,但基本上都集中在4.5代-6代等低世代,其中彩虹集团和东旭光电掌握了溢流法生产技术,能够实现批量生产6代及以下尺寸玻璃基板。

另外,彩虹集团和东旭光电也在探索高世代玻璃基板的生产,在2017年,彩虹集团和美国康宁合作,分别在咸阳和成都建设一条8.6+代玻璃基板后段加工生产线;东旭光电也与日本电气硝子在福清建立8.5代线玻璃基板加工厂,进行的都是类似来料加工式的后段加工。

中国打破垄断完善行业配套

根据不完全统计,目前全球主要的LCD面板企业约有12家,中国占了9家,而LCD领域最先进的技术是10.5代线,全球共有4条线,全在中国,其中2条是京东方的。另外规划中的8条高世代线,有7条在中国。

中国光学光电子行业协会液晶分会资料显示,2018年,中国大陆地区对玻璃基板的需求量约为2.6亿m2,其中8.5代玻璃基板的需求量为2.33亿m2,而国产TFT-LCD玻璃基板年供给量不足4000万m2,且均为6代线及以下。到2020年我国8.5代及以上TFT-LCD玻璃基板市场需求将超3亿m2,占全球总需求量49.6%。

数据表明,中国的液晶面板行业发展迅猛,但是作为配套的玻璃基板行业却明显被“卡脖子”。甚至有资料显示,因为相关技术掌握在美日企业手中,这些企业的利润空间达到了40%以上。

8月26日,我国第一块国产8.5代TFT-LCD玻璃基板引板成功进入生产

除了利润被国外企业吞噬,更可怕的事实就摆在眼前,因为日本对韩国限制出口“氟聚酰亚胺”“光刻胶”“高纯度氟化氢”等半导体和显示面板核心材料,导致韩国国内半导体和面板行业生产大受影响。

如果类似的情况在玻璃基板行业中发生,那么中国液晶面板行业同样会陷入危局。

而我国的首条8.5代TFT-LCD玻璃基板生产线,经过了3年多持续攻关,先后攻克了能够同时满足理化和工艺性能的玻璃基板化学组成与配方,创新开发出具有中国特色的液晶玻璃基板超薄浮法新工艺,实现了窑炉、锡槽、退火窑等关键装备的国产化开发。

8.5代TFT-LCD玻璃基板生产线实现工业化生产后,有利于完善我国液晶面板产业配套、打破国外垄断甚至降低成本,另外也标志着我国成为继美国、日本之后,全球第三个掌握高世代TFT-LCD玻璃基板生产技术的国家。

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