中国液晶面板产业发展现状及前景分析报告

中国液晶面板产业发展现状及前景分析在CRT时代，中国没有生产显示设备的能力，彩电基本全靠进口，显示器和投影机也是如此，当年很多人靠贩卖彩电和投影机发了家，就是因为这些产品被国外技术垄断，因此在中国的售价非常的高，因此在国内的总代以及分代理拿货转手，就可以有很好的日子过。过渡了液晶时代之后，这种局面开始发展变化，国内的显示企业开始多了起来，随着外资和国内的不断合作，以及国企企业不断的技术攻关，液晶产业开始在国内遍地开花，尤其是进入2010以后，国内的液晶面板生产线逐渐多了起来。中国的显示产业正在壮大，但是也有很多的隐忧。首先国内的面板生产线虽然多，但是配套的上游企业却呈现严重的不配套局面。液晶面板中需要用到的偏光片，液晶材料，以及各种模组，基本上国内都不能生产，全部需要依靠进口。目前液晶面板上游配套企业80%都是国外企业，在上游依然受制于人，会有很多的隐忧，采购成本的不确定，投资风险加大等等，都是不能忽视的问题，配套上游企业的建立，继续全行业的努力。除了上游企业的不足，目前中国高世代液晶面板生产线的投资规模过大，仅仅在2014年到2016年之间，国内新加面板生产线就达到10多条。我们知道建立一条成熟的面板生产线，需要的投资是非常大的，举例说明，建设一条8.5代线的面板生产线，就需要大约250亿人民币的投入，知名的面板企业短期的投入常常达到上千亿元，如此大规模的投资，如果市场出现供大于求的情况，很可能陷入非常被动的局面。因此中国的面板企业在未来有很大的风险。在技术，中国面板企业有很多需要进步的地方。如今液晶电视的发展遭遇了很大的阻力，传统的产品卖不上价格，液晶面板的采购价格也是一直在下滑，因此超前的面板企业都在想新的办法。比如LGD就一直在积极的研发OLED面板，其和液晶技术不同，不需要背光，是次时代的技术，三星也是在审时度势，在4K以及量子点技术方面积极的布局，而日系的企业更是将小屏高分市场，当成了救命草，试图在手机面板市场杀出一条路。因此对于中国面板企业来说，是继续开拓大屏市场，寻求新的市场契机，还是在小屏市场积极发展，开展高分辨率的研究，目前来看各个企业的意见还不统一。有很多的面板企业将正在建设的生产线，转成可以生产小屏幕的新线路，有一些则是在积极的研发OLED技术。总之技术的抉择，是必须要做决定的。虽然上面我们说了很多的挑战，但是对于中国的面板企业来说，如今的市场状况，仍旧是前所未有的好局面。随着中国积极的不断发展，中国的显示市场，正在不断的扩大，全球的显示中心正在中国内地转移，并且目前的液晶技术正处于更新换代的局面，如果弯道赶上甚至超车，都是摆在中国面板企业面前的机会。液晶面板是一个强周期性行业，过去面板行业两年一周期的波动规律主要受电视应用市场影响，现在看周期不仅仅要看电视，还要看移动终端的周期，因为这些细分市场都会占用液晶面板的产能，大部分生产线既可以做大尺寸也可以做小尺寸。过去不管是大屏还是小屏均高度依赖进口，甚至每年国家进口的液晶面板总量，仅低于石油、铁矿石、芯片，占第四位。如今，国内面板厂商的成功运营，极大地改变了高度依赖于国外进口屏幕的情况。在功能机方面，国产面板自给率高。但在移动互联网时代，功能机向智能机转变，解析度、电子迁移率、色域要求越来越高。高端手机屏国内短缺，基本依赖于韩国、日本屏和少量的中国台湾屏。不久前，天马与武汉东湖新技术开发区管委会签约，将在东湖新技术开发区建设一条第6代低温多晶硅(LTPS)显示器面板生产线项目。9月17日，由华星光电投资160亿元建设的第6代LTPS(低温多晶硅)显示面板生产线项目(t3项目)16日在武汉光谷开工建设，预计将在2016年底实现量产。华星三期(t3)做6代LTPS线，做高解析度、高电子迁移率、高色域的手机面板。这是全球第一条全新的6代LTPS线，此前日本有一条改造而来的6代LTPS线，但效率不如全新建设。10月23日，京东方科技集团股份有限公司(BOE)发布公告称已与成都市政府签署项目投资合作协议，在成都高新区投资建设第6代LTPS/AMOLED生产线。至此已经有三条采用LTPS技术的液晶面板线分别上马。目前，大量供给LTPS面板的企业主要是日韩显示企业，其中以日本显示JDI最为突出。日本显示拥有包括6代线在内的多条LTPS生产线，产能巨大，且技术先进。同时，JDI也在积极部署OLED量产项目。研究认为，在中小尺寸、高分辨率产品上，LTPS拥有很强的技术优势。相比传统非晶硅技术，LTPS在导电率、驱动速度等方面都具有领先性。苹果全系列产品，包括手机到MAC几乎都优先采用LTPS屏幕。而我国面板产业在LTPS屏幕上，现处于起步阶段。除PAD显示、手机外，可能还会出现第三种显示，慢慢衍生出一种新的生态，不管怎么衍生，平板是一种基础资源，这种基础资源不是一般企业可以掌握的，技术、人才门槛高，资金需求大。全世界的平板产业发展相对保持了比较平缓的速度。但是，得益于市场的快速成长，国内的平板显示市场发展得非常迅速。2014年平板显示设备支出中，整个大陆企业占70%以上。据最新数据显示，整个显示产业的规模已经达到1070亿元，同比增长44.6%，速度在世界绝无仅有。在全球市场的占有率已经提升到11.2%，国内骨干企业实现了满产满销，初步形成在北京地区、长三角地区、成渝地区、珠三角地区四个集聚的发展带，综合竞争力整体提高。中国科学院理论物理研究所院士欧阳钟灿表示，预计到2015年，中国大陆的液晶面板产能将超过日本和中国台湾地区，仅次于韩国位列世界第二位。由于面板近期形势向好，项目上马的积极性再次被点燃。我国面板业发展势头表现强劲，政府仍是表达了一定的忧虑，有关部门也已经介入利用宏观调控的方式引导面板行业的稳步发展，警惕再次走上光伏产能过剩的老路。另外，与显示产业发达国家相比，我国的面板业还存在许多问题，过于分散而小规模的投入使得技术难以得到集中研发，技术特别是核心技术和关键材料创新上的不足，设备覆盖率过低，资源没有得到良好的优化配置，直接影响到本土面板业的可持续发展，这就亟待面板业的集中整合，以大的龙头企业牵引整个面板业的发展，劲往一处使，在日韩台面板占据主流地位的市场情况下，增强本土面板的整体竞争力显得极为迫切。详解液晶面板制造 泡泡网显示器频道9月14日讯 曾经爆发过的面板门事件，足以解释用户对于液晶显示器所采用液晶面板类型的重视，不仅如此，液晶显示器重要的技术提升，如LED背光，超广视角，都与面板有着直接的关系。而占一台液晶显示器80%成本的液晶面板，足以说明它才是整台显示器的核心部分，它的好坏，可以说直接决定了一台液晶显示器品质是否优秀。 如此来看，民用的液晶显示器的生产只是一个组装的过程，将液晶面板、主控电路、外壳等部分进行主装，基本上不会有太过于复杂的技术问题。难道这是说，液晶显示器其实是技术含量不好的产品吗？其实不然，液晶面板的生产制造过程非常繁复，至少需要300道流程工艺，全程需在无尘的环境、精密的技术工艺下进行。 液晶面板的大体结构其实并不是很复杂，笔者将其分为液晶板与背光系统两部分。液晶面板的LED背光系统 背光系统包括背光板、背光源（CCFL或LED）、扩散板（用于将光线分布均匀）、扩散片等等。由于液晶不会发光，因此需要借助其他光源来照亮，背光系统的作用就在于此，但目前所用的CCFL灯管或LED背光，都不具备面光源的特性，因此需要导光板、扩散片之类的组件，使线状或点状光源的光均匀到整个面，目的是为了让液晶面板整个面上不同点的发光强度相同，但实际要做到理想状态非常困难，只能是尽量减少亮度的不均匀性，这对背光系统的设计与做工有很大的考验。液晶板在未通电情况下呈半透明状态可弯曲的柔性印刷板起到信号传输的作用，并且通过异向性导电胶与印刷电路板（蓝色PCB板的部分）压和，使两者连接想通 液晶板从外到里分别是水平偏光片、彩色滤光片、液晶、TFT玻璃、垂直偏光片，此外在液晶面板边上还有驱动IC与印刷电路板，主要用于控制液晶板内的液晶分子转动与显示信号的传输。液晶板很薄，不通电的情况下呈半透明状态，它的大体构造就像三明治，下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶。微观液晶面板，会看到红绿蓝为一组三原色，一般一组或两组为一个像素 液晶具备固态晶体的光线折射性质，同时具备液体的流动特性，在电极的驱动下，可以按照主控想要的方式进行排列，控制光线透过的强弱，然后在彩色滤光片上，通过红、绿、蓝三基色进行每个像素的调色，最终得到完整画面影像。 按照功能的划分可以将液晶面板分为液晶板与背光系统部分，而要生产一块液晶面板，却需要经过“前段Array制程、中段Cell制程、后段模组组装”三个复杂的过程。今天我们将在此，为大家详细介绍液晶面板的生产制造流程。 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(一) 液晶面板制造的前段Array制程主要是“薄膜、黄光、蚀刻、剥膜”四大部分，如果仅仅是这样看，很多网友根本不解这四步的具体含义，以及为什么会这样做。 首先，液晶分子的运动与排列都需要电子来驱动，因此在液晶的载体TFT玻璃上，必须有能够导电的部分，来控制液晶的运动，这里将会用ITO（Indium Tin Oxide，透明导电金属）来做这件事情。ITO是透明的，也成薄膜导电晶体，这样才不会阻挡背光。 液晶分子排列的不同以及快速的运动变化，才能保证每个像素精准显示相应的颜色，并且图像的变化精确快速，这就要求对液晶分子控制的精密。ITO薄膜需要做特殊的处理，就犹如在PCB板上印刷电路一般，在整个液晶板上画出导电线路。 首先，需要在TFT玻璃上沉积ITO薄膜层，这样整块TFT玻璃上就有了一层平滑均匀的ITO薄膜。然后用离子水，将ITO玻璃洗净，准备进入下一步骤。 接下来，要在沉积了ITO薄膜的玻璃上涂上光刻胶，在ITO玻璃上形成一层均匀的光阻层。然后烘烤一段时间，将光刻胶的溶剂部分挥发，增加光阻材料与ITO玻璃的粘合度。 用紫外光（UV）通过预先制作好的电极图形掩模版照射光刻胶表面，使被照光刻胶层发生反应，在涂有光刻胶的玻璃上覆盖光刻掩模版在紫外灯下对光刻胶进行选择性曝光。 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(二) 我们以一个像素单位为例，如上图，这个像素中，浅色部分未曝光，而深色的是曝光部分。 接着，用显影剂将曝光部分的光刻胶清洗掉，这样就只剩下未曝光的光刻胶部分，然后用去离子水将溶解的光刻胶冲走。显影之后需要加热烘烤，让未曝光的光刻胶更加坚固的依附在ITO玻璃上 然后用适当的酸刻液将无光刻胶覆盖的ITO膜的蚀刻掉，只保留光刻胶下方的ITO膜。ITO玻璃为（In2O3 与SnO2）的导电玻璃，未被光刻胶覆盖的ITO膜易与酸发生反应，而被光刻胶覆盖的ITO膜可以保留下来，得到相应的拉线电极。 前段Array制程:薄膜/黄光/蚀刻/剥膜(三) 剥膜：用高浓度的碱液（NaOH 溶液）作脱膜液，将玻璃上余下的光刻胶剥离掉，从而使ITO玻璃形成与光刻掩模版完全一致的ITO图形。 用有机溶液冲洗玻璃基本标签，将反应后的光刻胶带走，让玻璃保持洁净状态。这样就完成了第一道薄膜导电晶体制程，一般至少需要5道相同的过程，在玻璃上形成复杂精密的电极图形。用相同的方法在玻璃上拉出其他的ITO电极图形形成复杂精密的电极图形，可以更好的控制液晶分子的运动 这样，前段Array制程就结束了。从整个过程不难看出，前面在TFT玻璃上沉积ITO薄膜、涂光刻胶、曝光、显影、蚀刻，最终是为了在TFT玻璃上形成前期设计好的ITO电极图形，以便于在玻璃上控制液晶分子的运动。整个生产过程的大致步骤并不复杂，但是技术上的细节和注意事项非常繁琐，这里我们就不多做介绍了，有兴趣的朋友可以自行查阅相关资料。 液晶板所用玻璃的制造工艺也是非常讲究。目前，全球最大的液晶面板用玻璃，主要由美国康宁、日本旭硝子等厂商提供，处于液晶面板生产制造的上游，这些厂商都掌握着玻璃生产工艺的技术专利。前几个月，由于地震造成康宁玻璃停炉事件，对液晶面板行业造成了一定的影响，可看出其在行业内的地位。 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合(一) 前面我们提到过，液晶板的结构就像三明治，下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶。在液晶面板制造的终端Cell制程，就是TFT玻璃与彩色滤光片的上下贴合，不过这不是简单的粘合，需要做很多细节上的技术工作。下层TFT玻璃与上层彩色滤光片中间夹着液晶层中段Cell制程首先分为TFT与CF（彩色滤光片）两部分首先将经过前段Array制程的TFT玻璃用去离子水洗净 从上图中大家可以看到玻璃上分为相同大小的6块，也就是说这块玻璃做出的液晶板，最后要切割成6块，而每一块的大小则是最终尺寸。在玻璃投片的时候，每块玻璃要切什么规格什么尺寸就已经提前设计好了。在配向膜为溶液状态时屠宰TFT玻璃基本上表面 然后将有机高分子配向材料涂布在玻璃的表面，即采用选择涂覆的方法，在ITO 玻璃上的适当位置涂一层均匀的配向层，同时对配向层做固化处理。 配向摩擦：用绒布类材料以特定的方向摩擦取向层表面，以使液晶分子将来能够沿着配向层的摩擦方向排列，保证液晶分子排列的一致性。配向摩擦之后，会有一些绒布线等污染物，需要通过特殊的清洁流程将污染物冲洗掉。 TFT玻璃基板清洗完毕之后，进行密封胶涂布，其目的是为了让TFT玻璃基板能与彩色滤光片粘合固定，同时也能防止液晶外流。 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合(二) TFT玻璃基板的终端Cell制程基本已经完成，下面就该进行彩色滤光片的Cell制程。与TFT玻璃基板配向相同，彩色滤光片也需要涂配向膜然后在已经固定在滤光片表面的配向膜上进行配向在彩色滤光片表面喷洒垫料，让TFT玻璃基板与彩色滤光片之间有一定的间隔距离接下来，再次进入TFT玻璃基板的制程在TFT玻璃基板上已经涂好的密封胶框内注入液晶 最后，在彩色滤光片的玻璃的粘合方向上的边框涂上导电胶，以保证外部电子能够流通进入液晶层，然后，根据TFT玻璃基板、彩色滤光片上的粘合标记，将两块玻璃粘合，通过高温将粘合材料固化，使上下玻璃贴合稳定。 彩色滤光片是液晶面板非常重要的零组件，制造彩色滤光片的厂商与玻璃基板厂商一样，处于液晶面板厂商的上游，其供应过剩或不足，能够直接影响液晶面板的生产进度，间接影响终端市场。 中段Cell制程:TFT玻璃与彩色滤光片贴合(三)贴合完毕的液晶板就可以根据之前设计好的切割尺寸进行切割，得到最终尺寸通过上图，可以看到，切割完的每块液晶板都留有两个边框，是做什么用的呢？在后面的模组制程中，大家可以找到答案 最后，在每块液晶基板的两面都贴上的偏光片，其中朝外方向贴的是水平偏光片，朝内方向贴的是垂直偏光片。 偏光片是一种只允许某方向的光线才能通过的光学片板，能将自然光转换成直线偏光的光学元件。其作用机制是将直交的入射光线经过垂直偏光片后，使垂直方向光线通过，另一份水平方向光线则被吸收，或利用反射和散射等作用使其遮蔽。 制作液晶面板时，必须上下各用一片，且呈交错方向，在有电场与无电场时，使光线产生位相差而呈现明暗的状态，用于显示字幕或图案。 至此，中段Cell制程就全部完成。下面，就可以进入液晶面板制造的最后一个流程：后段模组组装。 后段模组组装:驱动IC/印刷电路板压合 后段Module制程主要是液晶基板的驱动IC压合与印刷电路板的整合，这一部分可以将从主控电路接受到的显示信号传输到驱动IC上，驱动液晶分子转动，显示图像。此外，背光部分在此环节会与液晶基板整合，完整的液晶面板就完成了。首先在两个边框上压合异向性导电胶，这样可以让外部电子进入到液晶基板层，是电子传输的桥梁压合在液晶基板上的驱动IC 接下来是驱动IC的压合。驱动IC的主要功能是输出需要的电压至每个像素，控制液晶分子的扭转程度。而驱动IC分为两种，位于X轴的源极驱动IC负责资料的输入，特性为高频并具备影像功能；位于Y轴的闸极驱动IC负责液晶分子的扭转程度与快慢，其直接影响着液晶显示器的响应时间。不过目前已经有很多液晶面板只有X轴方向有驱动IC，也许是将Y轴驱动IC功能做了整合简化。柔性电路板的压合，可以传输数据信号，充当外部印刷电路与液晶板电子传输的桥梁。其可以弯曲，因此成为柔性或软性电路板在柔性电路板的另一端贴上异向性导电胶，并且印刷电路板贴合柔性电路板与印刷电路板实物（图片拍自三星2693HM） 液晶基板的制造过程还有很多细节以及注意事项，例如离子水清洗、烘干、吹干、风干、超声波清洗、曝光、显影等等等等，都有非常严格的技术细节与要求，这样才能生产出质量合格的眼睛面板，感兴趣的朋友可以通过搜索引擎自行查阅相关的技术资料。 让液晶面板发光:不可忽略的背光系统 液晶（Liquid Crystal，简称LC）是一种液态晶体，具备固态晶体的透光与折射性质，同时还具有液体的流动性质，正因为它的这种特性才会被应用到显示领域。 不过液晶并不会自主发光，因此采用液晶作为显示介质的显示设备，需要另外搭配背光系统。 首先需要一块背板，作为发光源的载体。液晶显示设备常用的发光源是CCFL冷阴极背光灯管，不过目前已经开始向LED背光转变，但无论是两者中哪一个，都需要一块背板作为载体。三星26吋宽屏2693HM的CCFL背光灯管 CCFL背光已经伴随液晶走过一段岁月，其品质相比LED背光，有不少缺陷，不过现在已经逐步进化为灯管节省50%，加强液晶板的透光率，来达到节能的目的。 三星XL2370的侧置白光LED背光在未发光（左）与发光（右）状态下 而LED在照明领域的快速发展，成本有了大幅度的降低。液晶面板也开始大范围采用LED作为背光源，目前为了控制成本，LED背光都采用侧置而非布置于背板上的方式，这样可以减少LED晶粒采用的数量。侧置LED背光系统的扩散板（导光板）上有无数的点状印刷 但无论是CCFL背光还是LED背光各种放置方式，背光的光源性质都不可能是面光源，而是线光源或者点光源，因此就需要其他组件将光线均匀到整个面上，这任务由扩散板和扩散片来完成。 透明的扩散板上，点状印刷可以遮挡一部分光线，侧置的LED背光将光线从扩散板侧面打入，光线在扩散板内来回反射折射，将光线均匀分散到整个面，点状印刷遮挡住部分光线，将光线如筛子般，均匀的筛出。扩散板上方的扩散片有助于将光线均匀在整个面上 在扩散板上方，还会有34片扩散片，不断的将光线均匀到整个面上，提升光线的均匀度，这直接关系到液晶面板的显示效果。专业的液晶显示器为了更好的控制屏幕的亮度均匀性，在面板采购，后期的背光控制电路方面，会下很大的功夫，以保证面板的品质。 背光系统还包括背光模组点灯器，位于背板的后方，在CCFL背光时代，大家经常可以看到如上图的长条状点灯器，每一个线圈负责一组灯管。 而采用侧置白光LED作为背光源的点灯器就要简单很多，上图最左方那一小块电路板就是LED背光的点灯器。 背光系统大致的结构就是如此，由于笔者没有见过R.G.B LED背光的液晶显示器背光模组长啥样，这里也就无从告知，以后见到了，再与大家分享。 后段模组组装:液晶基板与背光整合 液晶基板驱动IC/印刷电路板压合完成，背光系统也完毕，最后只需整合就可以完成液晶面板的制造。将已经做好的背光模组与液晶基板上下整合由于液晶基板与背光系统没有用粘合