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LCD行业分析报告LCD行业分析报告 目 录一、TFT-LCD产业链：资本和技术高度密集41、基本原理和技术类别42、液晶面板和液晶模组的基本制程5（1）阵列段制程（Array）的主要工序6（2）成盒段制程（Cell）的重要工序8（3）模组段制程（LCM）的重要工序103、液晶面板成套设备介绍11（1）液晶产业链的设备：工艺大多源于半导体11（2）各类设备购置成本占全部设备的比重：形成一条“微笑线”144、未来的技术发展方向：依托现有制程升级15（1）低温多晶硅LTPS15（2）OLED技术：升级设备，替换产品16（3）IGZO方案：技术竞争的“黑马”185、专利问题和技术标准规范：专利垄断与交叉授权19二、LCD 产业链的演变201、“LCD 起源”：半导体的工艺，化学的材料202、西村法则：LCD产业的“摩尔定律”21（1）沿着生产率提升的方向：从玻璃基板尺寸看生产线进化21（2）西村法则Vs 摩尔定律：不同的产业条件，不同的作用机制223、折旧的力量：设备垄断与液晶周期23（1）折旧：引发液晶周期的最大因素之一23（2）设备垄断的效果：各世代线的投资额直线上升24三、供应链分析：LCD产业的上游原材料市场251、玻璃基板市场：全球市场，本地供应26（1）玻璃基板的分类和工艺介绍26（2）垄断的上游材料市场带来了一致价格27（3）西村法则的必然结果：玻璃基板供应本地化282、彩色滤光片：CF自制成为趋势30（1）彩色滤光片的原理和产业链30（2）成本占比大，工艺相似度高，CF自制成为趋势313、偏光片市场：市场格局将保持稳定31（1）偏光片上游：TAC、PVA等光学膜片31（2）上游材料被日韩厂商垄断324、背光模组BLM：分散的下游和集中的上游33（1）背光模组LED化进程加速34（2）定制化：背光源市场本地供应的特征35（3）BLM的“特殊周期”：来自化工原料周期的影响36四、全球面板厂商：考察液晶周期371、上游原料和设备：谁更垄断37（1）没有绝对的垄断：上游原材料产值的占比多年保持在60% 的水平37（2）设备垄断：“自我加速型”和“预期导向型”的资本开支周期382、LCD需求增长的三个驱动因素：技术替换、换机潮、大尺寸化39（1）地区间的市场隔离：小砝码的故事和关税的作用41（3）补贴的效果：“非均匀补贴”催化大尺寸化需求423、液晶面板价格决定的机制：供求关系的研究434、地区间竞争的三要素：市场、产能、技术45（1）高世代产能迁移的驱动力：市场换技术45（2）产能优势必须通过“导入新工艺升级产能”得以保持45（3）技术竞争将依托于“新工艺的产业化”46五、液晶产业链上的公司47六、主要风险48一、TFT-LCD产业链：资本和技术高度密集 1、基本原理和技术类别 LCD的基本原理是：通过控制液晶分子的偏转角度，利用不同的折射角度来改变透射光线的颜色。LCD（Liquid Crystal Display）即液晶显示设备，是将液晶分子晶体放置于两片导电薄膜玻璃之间。通过改变导电玻璃上电压而改变电场，从而控制杆状水晶分子改变方向，分子在不同角度下表现出不同的遮光和透光性，依此原理控制每个像素，便可构成所需图像。若加上彩色滤光片形成的R、G、B 三原色点阵，则可显示动态彩色影像。进一步的，TFT-LCD 就是指在屏幕的玻璃基板中制成像素驱动模块，其内是一个薄膜状的半导体元件（TFT 元件）。通过这个TFT 元件，可以精确的控制屏幕像素点的色彩、灰度、反应速度，这个元件就被称之为TFT。采用LCD 显示器相比于传统产品，体积更小、更轻薄，因此替代了上一代CRT 产品，渗透率早已超过90%。LCD 技术应需求变化而演进，已经经历数代产品。根据液晶驱动方式分类，可将目前LCD 产品分为扭曲向列(TN，Twisted Nematic)型、超扭曲向列(STN，Super Twisted Nematic) 型及薄膜晶体管(TFT ， Thin Film Transistor)三大类。LCD 液晶屏分为被动矩阵式与主动矩阵式两种。被动矩阵式LCD 在亮度及视角限制较大，反应速度较慢。被动矩阵式LCD 又可分为TN（扭曲向列LCD)、STN（超扭曲向列)和DSTN（双层超扭曲向列LCD)。目前应用比较广泛的主动矩阵式LCD，就是我们所熟知的TFT-LCD(Thin Film Transistor-LCD，薄膜晶体管LCD)。其特点是在每个像素内购建一个微型晶体管，使之获得了更加饱满明亮的色彩。TFT 产品又可以分为a-Si 型TFT、poly-Si 型TFT（LTPS）和CdSe 型TFT 和Te 型四类。详见下图。2、液晶面板和液晶模组的基本制程 传统的CRT 的产业链结构相对简单，关键零组件是显象管。因此，对于具备一定产业基础的国家和地区，要想建立一套完整的垂直产业链结构相对容易。而LCD 产品是数百种半导体材料、膜材料、化工材料的复杂组合，整个制程跨越半导体、光学膜制造、生产线组装、模具成型技术，因此形成一套完整的横向、总想产业链配套体系存在极大难度。目前在全球范围内，仅有日本形成了一套包括基板、光学膜、LCD 设备、化工材料在内的完整产业链。可以预计，在短期内，其他地区很难形成完整的LCD 产业链。 依据生产设备、管线设备特征和无尘室等级来区分，典型的液晶模组（LCD Module）的基本制程分为三段：阵列制程（Array）、成盒制程（Cell）、模组制程（Module）。其中阵列是使用镀膜、曝光、显影、刻蚀等技术在玻璃基板上形成电晶体单元（即TFT 晶体管）；成盒段主要是形成液晶切割裂片，并注入液晶材料；模组段则是将切割完成的面板加装驱动IC、PWB、背光模组BLM 等。（1）阵列段制程（Array）的主要工序 阵列段工艺与半导体有诸多相通之处，从原理、制程再到设备都比较一致。阵列段制程的各道工序都要依托ITO 导电玻璃展开。ITO 玻璃是一层镀有氧化铟锡导电层的玻璃基板（ITO 导电玻璃），具备良好的光学和电学特性，可以为晶体TFT 提供导电通路。ITO 导电层上则是通过镀膜、显影、曝光、刻蚀的工序形成的TFT 晶体的纹路。这一层TFT 纹路的薄膜晶体层是构成像素的物理基础。 1）清洗环节是液晶面板阵列制程的开始该环节的主要目的是去除玻璃基板表面的杂质。得到一片表面平滑、没有任何杂质的玻璃。在制作之前先将玻璃进行清洗和脱水烘干。 2）真空镀膜，形成导电玻璃这一工序的目的是在清洗过的玻璃基片上镀上一层均匀的导电薄膜层（ITO 氧化铟锡层）。在真空环境中，让金属上面的化学气体产生等离子，从而使金属原子自动附上玻璃。一层导电性良好的ITO 涂层至此形成。3）镀上非导电层和半导体层在真空室内先将玻璃板不断升温（也证实这一环节衍生出了低温加工工艺），再使用直流高压喷洒器喷洒特殊气体。电子与气体产生等离子并附上ITO 玻璃，通过化学反应形成非导电层和半导体层。 4）在薄膜上制作微型电晶体在要进入黄光室喷上感光极强的光阻液（Photo Resistance，PR）以后套上光罩。使用蓝紫光（UV 光）进行曝光，然后利用光刻蚀原理，进入显影区喷杀显影液（酸性KOH）。去除照光后的光阻后，被曝光的显影液至此定型。 5）光阻层定型后，可以用蚀刻（Teching）进行湿式刻蚀，使得ITO 层薄膜暴露于外；也有的工厂使用干法刻蚀工艺（等离子方式进行蚀刻）。然后去掉刻蚀工序中的光阻液PR（剥膜工序），导电玻璃基板上即形成了TFT 的微型电晶体图形。 6）依照上述流程重复数次（多为4-7 次），即可形成足够数量和密度的薄膜电晶体，需要重复清洗、镀膜、光阻、曝光、显影、蚀刻、去掉光阻等过程，至此，阵列段工序完成，TFT 阵列成型。（2）成盒段制程（Cell）的重要工序 经过阵列段数次重复，针对玻璃基板的加工基本完成。成盒段的主要目的是形成液晶空盒，并且向其中灌入液晶材料。 1）成盒段的第一步是清洗（预洗净），目的是除去Array 段后的基片上残留的有机污染物以及5 m 的污染粒子。主要是利用界面活性剂、毛刷、超声共振原理、IR、UV 等，将附着在基片上的油污、有机物和其他污染物清除。 2）PI（配向膜）涂布。此步骤的目的是令PI 液体（聚酰亚胺， Polyimide）在已经洗净的基片上形成一层0.05 m-0.12 m 的、均匀的PI 膜。配向膜是可溶性的聚合物，其物理化学特性可以使得液晶分子依照一定的规律排布。 3）定向摩擦的目的是在刚刚布涂的PI 层上制造定向的凹槽，使得液晶分子依照顺序整齐、一致的排列。主要原理是使用带绒布的滚轮在玻璃基板上沿一定角度进行摩擦。 4）框胶印刷和散布间隔剂，目的是预制彩色滤光片CF 和ITO 层之间贴合时所需的封边用框胶。此步骤中，主要是利用网版印刷的方式，将下一步所需的框胶预先印刷到CF 基片上。间隔剂则被均匀的散布在对面的基板上，以便使得上下基板之间形成一段空隙，便于形成液晶空盒。最后通过高温烘烤（150，90min），从而确保框胶完全固化。 5）切割裂片，将上述工序后的玻璃基板，按照设计尺寸进行切割/ 裂片。主要原理是先用钻石刀在玻璃基片上划出裂痕，再用裂片棒进行分割裂片。6）液晶滴注制程，主要是将面板空盒置入真空环境，注入口浸泡入液晶后，通过冲入氮气而形成压力差，利用毛细现象是液晶材料进入面板空盒。这一步的生产率相对较低，傳統LCD 的液晶注入方式，是在上下玻璃對組之後以毛細原理將液晶慢慢吸入，這種灌液晶方法的缺點是非常耗時且浪費液晶，需至少三天方能完成；在2010 年前后，液晶滴入製程(One Drop Filling，ODF)技術（包含了框膠及點膠設備、液晶滴入設備、面板真空壓合設備、UV(紫外光)框膠熟化設備、自動化載出、載入以及清洗等次系統設備），在第五代及其次世代的面板製造中，已經取代了過去以液晶注入方式所進行的面板顯示器的製造方法。 （3）模组段制程（LCM）的重要工序 在整个液晶模组制造的过程中，模组段工艺属于劳动密集的部分。这一步骤的定制性比较强，包括背光模组等零组件的加工需要与客户协调设计、共同研发，甚至出现了In-House 的合作生产方式（零组件厂商进驻面板厂，就地完成生产组装，以便免除运输等成本并提高生产率）。此外，模组段制程还需要多道检验检测工序，这些工序需要大量的人力和时间投入。这一段的工序具体包括： 1）清洗以后，进行驱动IC 的装配。使用TCP（传统方法，最终模组产品较厚）或COG（Chip on Glass，装配后的产品更加轻薄）装配方式。 2）压合工序（Bonding）。先在玻璃上贴上异方性导电胶（ACF），再将IC 置于其上，然后进行定性的预热压。位置确定完毕进行定位本压。当ACG 的导电粒子被适当的压破，就连通面板和玻璃基板的电路。 3）进行偏光片贴合。此工序中，偏光片（Polarizer）将被贴附在成型面板Cell 的上下表面。偏光片的原理是吸收轴角度搭配，配合液晶电场效应，是对比明显，显像清楚。 4）FPC 压合和UV 胶涂布后，加装背光模组BLM。这一步骤主要是将背光模组的挠性电路板FPC 与TFT 的FPC 进行锡溶焊接，使得背光模组接通电源。 5）TAB 绑定和PWB 绑定。主要是精确对准Cell 并贴附ACF，然后冲压出TAB，对准后临时绑定TAB。最后，在恒温恒压环境下实现TAB 的永久绑定，并安装驱动IC 来驱动阵列中的TFT。PWB 绑定需要先涂布树脂，隔离潮湿气体，然后在恒温恒压环境下完成PWB 的连接。 6）老化。将模组送入机台，在环境加速条件下（60 摄氏度，5HR） 工作，从而在高温条件下稳定液晶分子的排列方向，并滤除潜在的电路不良。3、液晶面板成套设备介绍 （1）液晶产业链的设备：工艺大多源于半导体 TFT-LCD 的各段生产工序中，生产设备、管线设备特征和无尘室等级有较大差异，存在很大的工艺跨度。业内往往生产设备按照工艺技术来源区分为四个类别：阵列Array 设备、成盒CELL 设备、模组LCM 设备、检测及辅助设备。 阵列段主要设备包括：PECVD（等离子气相沉积设备）、PVD（物理气相沉积设备）、曝光机、显影机、固烤炉、刻蚀机、清洗机等等。目前的国际TFT-LCD 设备市场几乎为美国、日本、韩国的半导体厂商所完全垄断，主要依靠AKT（美）、TEL（日本东京电子）、ULVAC（日本）、SEMES（韩国）和Canon（日本）等半导体设备制造商供应。日本厂商在该市场份额巨大，原因包括：（1）日本厂商在半导体设备市场份额很高，例如日本在全球半导体涂布/显影设备全球占比达到98%；（2）本国LCD 产业的设备需求，促进了半导体设备向LCD 阵列设备的改造升级。“半导体设备的国产化”将有效加速“LCD 阵列设备的国产化”。今年以来，国内半导体清洗、氧化炉、外延等设备相继取得较大突破，我们认为，随着国内半导体设备的晶圆尺寸和线宽的参数提升，数年以内国内LCD 阵列段设备实现实质性突破的可能性正在增大，国产设备的导入值得期待。早在去年，国内厂商已经在供应清洗设备，例如七星就曾经为北京的8.5G 生产线提供过清洗设备。我国的设备国产化：需要遵循“循序渐进，先易后难”的客观规律。随着国内若干条高世代TFT-LCD 产能的陆续量产，参考国际产业发展过程， 大多遵循从设备引进到技术引进的过程。国内更多的LCD 生产线也为国内的设备突破提供了可供参考的蓝本。进一步的，要实现LCD 产品光学膜片的产业化，需要长期的技术、工艺、生产管理经验的积累，考虑到相应的化学工艺和设备为日本、韩国厂商所垄断，我们认为光学膜材料设备的自给仍然需要一定的时间。成盒段设备与阵列段设备有较大的差异，主要包括PI 印刷机、摩擦机、ODF（液晶滴注）设备、切割机、清洗设备等。其中切割设备和液晶滴注设备的壁垒相对较高，各地区的专利分布情况值得关注。在LCD 裂片与切割设备中，日本厂商所拥有的专利占到60%以上，韩国占到15%左右，美国与德国合计占到17%左右。三星钻石工业股份公司和三星电子的专利数量全球第一。而液晶滴注设备的发展趋势是快速精确滴注和节省材料，全球各地区厂商各自围绕上述两个方向，对于设备有较多改进。典型的模组段设备包括TAB-IC/OLB 设备、PCB 连接设备、加装背光源设备、检验检测设备等。这一工序的设备相对比较简单，设备自主供应能力也不存在实质性的障碍。根据IEK 的统计，模组段设备的设备购建成本占到整个LCD 面板成套设备的5%以下。我们认为，主要是技术壁垒和垄断格局，造成了后段设备与前端设备的巨大的价格差距。这种差距将长期存在。 （2）各类设备购置成本占全部设备的比重：形成一条“微笑线” 与半导体产业链相似，LCD 设备经过二十年的发展已经形成了一套完备复杂的设备系统，成为制造体系中最为复杂的工艺系统之一。同样的，由于不同制造环节各不相同的技术壁垒、竞争格局和地区间技术流动障碍，各环节的设备投资门槛形成悬殊差距。从而使设备市场形成一条特殊的微笑曲线。 阵列段设备的价格高企根源与技术和工艺。根据IEK 和Display Search 的统计调查，一般年份，阵列段设备的全球出货金额占到整个LCD 设备金额的50%-55%。我们认为，阵列段设备获得较高溢价的原因在于阵列设备在整个LCD 生产系统升级中需要进行最大限度的改造，而这种“昂贵的改造”至少体现在如下两方面：1）大尺寸玻璃基板对于曝光和刻蚀的挑战。抛却材料之间的差异不谈，主流尺寸的玻璃基板的尺寸远远大于主流尺寸的硅晶圆尺寸，这使得半导体设备向LCD 阵列设备的改造不能轻易完成；2） 材料间的差别和材料的进化。玻璃基板的材料本来就和单晶硅有极大不同， 何况玻璃基板又在向着更大尺寸和更轻更薄的方向发展。 同样道理，彩色滤光片的制程设备也因为镀膜、光刻等工艺的引入而成为资本开支中占比较大的部分，达到2 成左右；人力最密集的模组段的设备投资仅仅占到3%-5%。考虑到造成上述差距的原因仍在不断加强，我们推测，随着时间发展，阵列段、成盒段、模组段的设备价格差异会呈现一个持续扩大的倾向。考虑到设备市场和专利技术等因素，我们认为这个微笑曲线将会长期保持。4、未来的技术发展方向：依托现有制程升级 （1）低温多晶硅LTPS 低温多晶硅技术LTPS 低温多晶硅技术（LTPS，Low Temperature Poly-Silicon）简称p-Si，不同于传统a-Si TFT 技术，是 TFT 技术的升级版。主要是LTPS 在制造过程中引入了更多的半导体工艺。LTPS 的热源来自于镭射热源，整个加工制造流程的环境不会高于600，“低温多晶硅” 因此得名。按照产品周期的可比阶段的价格进行测算，LTPS 的成本可以比a-Si TFT 降低一半以上。 玻璃基板尺寸越大，导入LTPS 工艺的难度就越高。主要是大尺寸半导体晶圆加工技术仍不能以低成本的方式地移植到大尺寸玻璃基板上。a-Si 时代的面板制造不曾使用离子注入和快速退火等晶圆加工工艺，而LTPS 路线导入了上述制程，并使之成为核心工序的一部分。目前，这些工序在大尺寸的硅基片上的工艺良率仍不能完全适应需求，在更大尺寸的玻璃基板上实现良率的难度可想而知。 LTPS 低世代生产线在全球范围内普遍量产，LTPS 面板尺寸正在提高之中。目前，全球多数厂商已经纷纷将低世代a-Si TFT 生产线改造成了LTPS 产能。近年来，全球范围内已经实现产业化的LTPS 厂商的数目持续增长， 包括日本、韩国等众多厂商都正在扩大上述改造。我们认为，尽管目前“LTPS向高世代线的移植”面临很多技术障碍，随着技术工艺升级的实质突破，LTPS 大尺寸面板的出货具备良好前景。 （2）OLED技术：升级设备，替换产品 OLED 相对于TFT 技术：不是替代性的，而是TFT 技术的更进一步的改进型。OLED 的基本结构是由一薄而透明具半导体特性之铟锡氧化物(ITO)， 与电力之正极相连，再加上另一个金属阴极。整个结构层中包括三层 空穴传输层(HTL)、发光层(EL)与电子传输层(ETL)。主要原理是驱动正极空穴与阴极电荷在发光层中结合，依配方不同而产生并组合三原色光，形成色彩。OLED 是一种自发光技术，不需要背光，因此色彩的饱和度和亮度达到很高的参数。除此以外，OLED 面板驱动电压低、反应快、更轻薄，而且具有理论上的更低成本。OLED 被业界看作是未来显示技术的必然方向。OLED 不需要淘汰TFT 设备，其生产线是TFT 生产线的改造和升级。在在设备工艺上，OLED 和LCD 在前段的薄膜阵列制程和成盒制程阶段阶段的工艺工序有很强的共通性，在阵列制程的很多工艺中，其设备与TFT 设备可以通用，因此只要对TFT-LCD 生产线进行少量的添购设备和升级设备就可以实现量产。AMOLED 设备对于TFT-LCD 设备，并不构成严格的替代关系。Sumsung 和LGD 就是通过改造现有的a-Si TFT 生产线来实现OLED 量产的。 韩国厂商率先进入OLED 领域，已经实现了小尺寸OLED 的产业化。韩国的三星SMD 和LGD 充当了全球OLED 产业化、市场化的先驱，两家韩国公司为OLED 产业化的投资累计已经超过50 亿美元的规模。目前SMD 占到OLED 90%的市场份额，尽管目前该市场仍以小尺寸为主，但SMD 已经推出了OLED 电视样品（今年中期），而且LGD 也在计划要推出55 英寸的OLED 电视面板。我们会对上述厂商大尺寸OLED 面板的量产化良率提升速度保持持续关注。进一步的，考虑到SMD、LGD 以及日系厂商的技术路线存在一定差异。我们会持续关注OLED 产品的市场接受度和技术路线竞争的新变化。（3）IGZO方案：技术竞争的“黑马” IGZO（Indium Gallium Zinc Oxide）即氧化铟镓锌技术，今年有夏普发布，是基于TFT 技术另一种改进。该技术是在原来的主动层之上又追加一层金属氧化物。其原理仍是TFT 晶体驱动面板，但此技术对于液晶分子整齐排列的依赖程度明显降低。目前各地区的厂商正在积极推动IGZO 的产业化。 IGZO 技术的特点是：轻薄、高亮、低功耗。IGZO 技术路线相对于a-Si 型TFT 而言，IGZO 的电子迁移率大约是传统材料的50 倍，因此晶体尺寸更小，亮度更高、功耗更低，适用于移动设备。这对于解决当前的移动终端功耗问题是一个极佳的技术选择。我们看好IGZO 面板向移动终端移植的前景。 IGZO 的设备技术与TFT 制程有较强的共通性，各地区厂商正在积极布局IGZO 制程。目前夏普的8G 线已经率先量产IGZO 面板，用于大尺寸面板的生产。目前，包括台湾地区的奇美、AUO，韩国的SMD、LGD 都计划明年进入IGZO 的量产阶段。考虑到IGZO 的工艺特点和目前的专利竞争格局， 我们认为，上述计划应当都不存在实质性的障碍。 5、专利问题和技术标准规范：专利垄断与交叉授权 TFT 技术的多数专利掌握在日本厂商手中，韩国厂商其次，台湾地区厂商也掌握少量专利。上述厂商形成“交叉合作、专利授权”的复杂的合作- 竞争关系，垄断了LCD 专利，对于新进入的厂商形成极高壁垒，因此，量产初期进行技术引进是必要的过程。参考各地区LCD 产业发展的历史，都要经历一个引进设备、技术消化、技术创新的过程。例如，韩国LG 化学在膜材料领域的突破就是值得研究的历史。 专利授权：各大面板厂商专利的渊源。2007 年以前，我国台湾地区、韩国厂商进入LCD 产业链之初，由于自身没有LCD 专利，于是向日本厂商引进技术。当时的技术引进和专利许可费用占到引入放起始资金的8%-12%，除此以外，多数厂商可能还需要支付一些从量的专利使用费。不应低估技术引进和专利交叉授权对于竞争格局的影响，我们将对这一因素的长期效应保持关注。二、LCD 产业链的演变 1、“LCD 起源”：半导体的工艺，化学的材料 玻璃上的半导体制程。回顾阵列Array 制程，从“清洗、镀膜”到“显影、刻蚀”半导体工艺工序无处不在。LTPS 路线更是导入了离子注入、退火等更加复杂的半导体工艺，与半导体深度结合。LCD 的阵列段制程都是依托于ITO 导电玻璃展开。可以毫不夸张的说，半导体工艺的进步带来的LCD 工艺的进步，半导体设备的发展保证了LCD 设备的发展。 将膜材料应用推向极致。在LCD 产品中，化学膜片使用达到惊人的数量。仅不足1mm 厚度的偏光片中，就包含了PET 表面保护膜、TAC 保护膜、偏光基体PVA、PET 分离膜的等多层膜片；背光源中有反射膜、扩散膜等。随着LCD 技术的不断进化，它正在将膜材料的应用推向极致。 2、西村法则：LCD产业的“摩尔定律” （1）沿着生产率提升的方向：从玻璃基板尺寸看生产线进化 Intel 创始人之一的Gordon Moore 提出过半导体晶圆加工的摩尔定律(Moores Law)，这条经验性的定律被后人引申描述为：微处理器的性能每隔18 个月提高一倍，或价格下降一半。本质上这是半导体厂商对于市场需求变化速率的预期，与之相匹配的，对应着半导体生产线的进化规律。 与半导体产业线类似，LCD 产业链也同样存在着与之相似的规律，业界称之为“西村法则”：液晶面板生产中的玻璃基板尺寸具有逐渐扩大的趋势， 扩大速度约为每3 年扩大1.8 倍。如此命名主要是用以表彰夏普的西村靖纪为扩大基板所做的努力。 目前，TFT-LCD生产线已经发展到10G线。1G线的标准化玻璃基板尺寸为300mm400mm，2G线为360mm465mm、3G 线为550mm650mm，如今主流的8G线基板尺寸已经达到2200mm2500mm，夏普的10G线更是达到了2850mm3050mm。玻璃基板的尺寸不断扩大，厚度不断变薄，以至于很难使用集装箱运输，但玻璃基板尺寸的大型化仍未停止，西村法则所揭示的规律仍在发挥作用。 西村法则根源于需求扩大，直接驱动力源于厂商提高生产率的动机。根源上，玻璃基板尺寸的大型化，最终驱动力是终端需求的持续上升。企业扩大资本开支的直接目的是不断提高生产率、降低生产成本，这一规律由此形成。然而，产品的特性一定程度上决定了市场的特性，需求扩张和生产线升级所遵循的规律会存在不同的作用机制。液晶世代线的升级，以玻璃基板的尺寸提升为主，解析度和生产率的提升为辅。自90 年代以来，LCD 面板生产线的升级始终围绕着玻璃基板尺寸的扩大进行。同时，各大厂商也通过对设备和制程的改进不断提升生产率，例如对于生产先进料设备的改进和液晶滴注生产率提升做出的努力。 （2）西村法则Vs 摩尔定律：不同的产业条件，不同的作用机制 相似的规律，不同的作用机制。IC 产品和平板显示产品具备不同的产品属性和市场属性。LCD 产业链上的利润率低于半导体，而利润率的波动幅度大于半导体。我们认为，产生上述现象的原因在于，西村法则与摩尔定律所面对的产业条件和作用机制存在一定的差异性，我们概括为如下几点： 1）产业链环境不同。LCD 产业面对着垄断的上游和垄断竞争的下游， 而半导体产业的上游和下游都是竞争相对充分的。 2）代际产品间的替代性不同。在IC 产品的家谱上，新一代产品的出现会使得上一代产品的使用效用大幅降低，代际产品间表现出极强的竞争性；而LCD 显示产品的使用效果下降没有那么明显。 3）需求扩张的方式不同：LCD 产品的需求是阶梯型扩张，IC 产品是连续型的扩张。西村法则的最终需求是阶段性扩张（且耐用品周期）；摩尔定律的阶段性不明显（耐用品周期不明显）。 3、折旧的力量：设备垄断与液晶周期 液晶周期是耐用品需求周期和资本开支周期共同作用的产物。液晶产业链上存在着每2-3 年一个周期的波动规律，LCD 厂商的资本开支和利润率变化都形成高度同步的周期。在2003 年-2009 年的若干年间，甚至形成了“大年”、“小年”相交替的循环。尽管半导体产业也存在着类似的周期， 但二者的周期表现却存在很大的不同。（1）折旧：引发液晶周期的最大因素之一 LCD 产业投资的特点是：设备投资昂贵，预期收益驱动投资。LCD 产能投资既是“单行道”，又是“高速路”，这已经成为业界共识。昂贵的设备投资形成退出壁垒，“TFT 投资形成一条单行道”。面板厂商一旦启动投资，就没有回头的选择。 资本开支和产能释放的时间往往比较集中。竞争对手之间往往对于需求成长形成比较一致的预期，因此会形成周期性的、更高世代线的扩产竞赛，因此可以说“TFT 投资是一条高速路”。任何不跟进扩产的厂商都会面临市场淘汰风险。扩大投资成为面板厂商维持竞争优势的基础条件，一个阶段的盈利累积以后，往往随之而来的就是新一轮的投资，从而使得短暂的盈利转化为下一阶段的新收益的预期。这条“单行高速公路”由此形成。 产能建设周期较长，致使LCD 产业链的毛利率的波动有显著放大。我们认为，LCD 产业链上，显著放大毛利率波动幅度的因素包括：（1）LCD 面板高世代生产线的建设期需要18-20 个月，一般还要经历6 个月左右的产能爬坡和良率提升时期期。这样漫长的产能形成过程，加上面板厂商投资和产能释放的时间往往比较集中，因此，LCD 产业链上的利润波动被显著的放大了。回顾国际LCD 产业成长的历史，液晶面板的利润从+40%到-40%之间大幅度波动，这种剧烈的周期波动从未停止。 （2）设备垄断的效果：各世代线的投资额直线上升LCD 产业链的资本开支周期表现为一个自我加速型的循环。随着世代线的升高，为适应玻璃基板尺寸扩大化的要求，LCD 设备也不断改进。设备市场高度垄断的格局，导致各世代线的投资额直线上升。值得强调的是，即使全球各地区的设备自给能力有一定幅度的差异，各世代线的成套设备投资仍然保持了直线上升的趋势。三、供应链分析：LCD产业的上游原材料市场 除设备垄断以外，LCD 产业还面对着一个高度垄断的上游原材料市场。其中，TFT-LCD 上中游原材料如玻璃基板、彩色滤光片（Color Filter）、偏光片（Polarizer）等垄断性比较强。上述材料各自具有不同的工艺制程和上下游，产业链结构和竞争格局迥异，一些原材料甚至形成了与LCD 周期“既相关联，又会背离”的独特周期。此外，背光模组（Backlight Module） 也形成了比较独特的周期规律，值得深入研究。上游材料的周期随液晶周期而波动，因化学材料的供求冲击而背离。考察上游原材料对液晶需求周期的敏感度，我们发现上游材料的产值增长速度与液晶周期之间确实存在一定的关联关系。1、玻璃基板市场：全球市场，本地供应 （1）玻璃基板的分类和工艺介绍 玻璃基板占到液晶面板成本的7%-10%，衡量其参数的指标包括热膨胀率、密度（g/cm）、杨氏模量（Pa）、泊松比（ ）、以及折射率等，产品参数因最终产品的不同而有所不同。被动矩阵式产品用钠碱玻璃即可满足需求，而有源矩阵必须使用硼硅玻璃。值得一提的是，在AM-LCD 产品中，必须使用硼硅玻璃（因为高温环境会产生碱金属离子），这成为了阻碍OLED 面板成本下降的重要因素之一。 玻璃基板市场是一个垄断竞争的市场，市场规模约在数十亿美元的规模。1989 年，美国康宁在全球最早推出产业化的玻璃基板（7059 玻璃）， 后来为了适应阵列段的新工艺升级，不断提高产品的耐高温性能、提升材料密度和降低厚度（最新产品厚度早已达到0.3mm）根据Display Search 的统计调查，美国康宁公司的市场占有率为55%左右。旭硝子约为25%，板硝子和电气硝子合计约占20%。玻璃基板的工艺路线玻璃基板的工艺分为三类，分别为浮法玻璃技术（Float Technology）、熔融溢流技术（Overflow Fusion Prowss）和流孔下引技术（Slot Bushing Down Draw Tech）。其中熔融溢流法可以得到两面平整度极高的产品，可以减少阵列制程前段的抛光研磨工序，因此，这一方法为产业界所推崇。溢流法的产品优点是可以覆盖各种尺寸，且可以免去抛光，康宁和板硝子主要使用此法；流孔下引法易于控制玻璃厚度， 但产品下料前需要抛光，电气硝子主要是这种技术；浮法玻璃适合制造大尺寸基板，也需要经过抛光环节，旭硝子主要采用此工艺。（2）垄断的上游材料市场带来了一致价格 垄断竞争格局使得玻璃基板市场形成了全球性市场。全球范围内，玻璃基板的供应商主要有四家。按照市场份额大小分别为：美国康宁（Corning）、日本旭硝子（Asahi Glass）、日本电气硝子（NEG）、日本板硝子（NG Technology）。尽管部分地区在小尺寸或低端基板生取得突破， 但大尺寸、高参数、环保型玻璃板仍然几乎为上述四家厂商所垄断。我们认为，上述垄断竞争厂商的全球产能布局，使得玻璃基板形成了全球市场，形成了比较一致的价格。 玻璃基板产能向全球分散，本地化供应成为趋势。随着全球更多地区的高世代面板产能陆续量产，大尺寸玻璃基板的运输成本上升越来越显著。因此，玻璃基板供应商纷纷在高世代面板生产线附近设置熔炉和后段设备， 从而形成本地供应（如韩国的三星康宁SCP 工厂、康宁在北京的工厂等）。我们认为，垄断市场并非一无是处，它形成了一致的价格，为不同地区的面板厂商在带来相似的原材料成本水平。与其他垄断上游材料一同作用， 使得不同地区、相同世代的液晶面板生产的现金成本趋于一致。 （3）西村法则的必然结果：玻璃基板供应本地化 玻璃基板供应本地化的原因在于运输成本扩大。生产线沿着西村法则的方向进化，越来越大的尺寸造成其运输成本快速上升。因此全球各地区的LCD 产业链都在越来越多的实现基板供应的本地化。早在2006 年，韩国和我国台湾地区的玻璃基板的本地配套率都已达到了100%（康宁三星合资SCP）。更进一步的，一些地区的本土企业配套比重也在上升（包括合资建厂）。韩国除液晶电视外都已实现了本土企业配套，而台湾企业的本地企业配套率已经超过30%。 在全球产能比重较大的地区，合资建厂的情况开始出现。康宁三星合资建厂SCP，在韩国实现玻璃基板的本地化供应。三星康宁精密玻璃（Samsung Corning Precision Glass Co., Ltd.）是三星和康宁于1995 年合资建立。2006 年，SCP 公司开发出2200mm2500mm 的玻璃基板，供应SMD 公司的8G 线。 国际玻璃基板厂商在内地加快设厂。在2010 年以前，国内的玻璃基板生产线仅能提供有5G 线玻璃基板。当时的生产线没有熔炉，主要是玻璃基板后段制程。8.5G 线在北京开动后，康宁在北京建立了包括熔炉、后段工序在内的完整的生产线。目前，三星和康宁已经签约投资建设无锡8.5 代液晶玻璃基板项目。我们认为，包括康宁在内的国际一线厂商采取本地配套的方式是一种不可逆转的趋势，驱动因素在于：（1）玻璃基板的尺寸扩大、厚度降低，运输成本直线上升；（2）全球范围内的竞争加剧，标准参数级别的玻璃基板市场内，有可能出现潜在的进入者。期待国内液晶玻璃基板实现国产化。目前，国内的玻璃基板在5G 线以下（包括5G）的市场具备自给的能力。据统计，中国目前已建和规划建设的液晶面板生产线有20 多条。其中，东旭集团可以供应5G 线和4.5 代线玻璃基板和等离子玻璃背板。在彩虹股份（彩虹集团控股，长虹参股25%， 河北东旭参股5%）同样已经具备5G 线玻璃的供应能力。期待国内厂商在大尺寸TFT 玻璃基板和LTPS、OLED 等新产品研发上实现突破，实现LCD 玻璃基板国产化的目标 2、彩色滤光片：CF自制成为趋势 （1）彩色滤光片的原理和产业链 上游原材料包括：玻璃基板(Glass Substrate)，光阻，ITO 导电膜。彩色滤光片（Color Filter）包括红R、绿G、蓝B 三种原色，其原理是通过上述三元素的排列，从而在白色光透过时产生所需颜色。进一步，为了防止上述三基色出现串色现象，需要在像素点之间插入黑色矩阵以便隔开， 这就是玻璃基板上“黑矩阵”（Black Matix）。在贴附彩色滤光片时，需要首先在玻璃基板上做好黑矩阵并预留出三元色素的位置，然后在网格内做成有一定排列顺序的基色膜片。最后经过钝化，就可以在其上制造电极。CF 的工艺制程与光刻相似。彩色滤光片有5 种工艺路线，分别是颜料分散法、染色法、印刷法、电沉积方法和喷墨法。其中颜料分散法是最普遍使用的方法。颜料分散法的主要制程包括五道工序：涂胶、前道烘干、曝光、湿影、后道烘干，与光刻工艺流程相似。这也透射式电容触摸屏刚刚兴起时，彩色滤光片生产线改造升级成电容屏（Sensor）生产线的原因。（2）成本占比大，工艺相似度高，CF自制成为趋势面板厂商积极推进CF 自制，CF 外购比例持续降低。随着液晶面板的产品价格不断下降，面板厂商的成本控制压力致使上游原材料的利润空间有显著的压缩。CF 市场在不断缩小，转为面板厂自制滤光片，或者转入到In-House 的合作方式。发生上述现象的原因有三点：（1）面板厂商利润缩减带来成本控制压力；（2）CF 厂商成本占比较大，且面板产量对于CF 的供应和价格异常敏感；（3）CF 的工艺与面板Array 制程中的光刻比较相似， 易于实现技术迁移。 3、偏光片市场：市场格局将保持稳定 （1）偏光片上游：TAC、PVA等光学膜片 偏光片可以帮助LCD 可实现高亮度和高对比度。偏光片约占TFT-LCD 面板成本的10左右。目前全球主要偏光片企业包括：日本的日东电工、住友化学、三立化工，韩国的LG 化学以及我国台湾的力特光电等。 目前LCD 常用的偏光片，绝大多数是以聚乙烯醇（PVA）为主要原料。其主要工序是：将具有二向色性的有机染料进行染色，然后在恒温恒湿的室内进行膜拉伸。然后进行脱水干燥，至此，偏光片原膜成型。由于原膜亲水性强，所以在两侧贴上防水的TAC（三醋酸纤维素）膜。偏光片具备多层膜的复杂结构，是LCD 面板中最为精密的光学膜片之一。（2）上游材料被日韩厂商垄断 关键膜材料TAC、PVA 市场是日本厂商控制的寡头垄断市场。偏光片的关键材料是TAC、PVA 膜和光学补偿膜，膜材料成本占偏光片全部成本的8 成以上（TAC 膜和PVA 膜占一半）。上述三种光学膜的专利和生产长期被日本厂商垄断，从而形成寡头市场。其中，富士写真占据全球TAC 膜市场的80%，而Kuapary 在PVA 市场的占有率超过60%。目前，全球80%的偏光片生产技术来源于日本厂商，日本以外的其他地区的偏光片厂商规模有限， 主要进行后段裁切和偏光片贴合。 韩国和台湾地区厂商实现了偏光片材料的局部突破。目前，全球主要的偏关片制造商包括中国台湾力特、韩国LG 化学、日本日东等。上游关键膜材料掌握在富士、柯尼卡、kuraray 等手中。近年来，韩国、台湾和台湾地区已有相关厂商进入LCD 膜材料领域，例如韩国的LG 化学开发了替代性的膜材料，目前已经实现量产，市场份额仍在不断提升。 值得一提的是，PDP 和OLED 不需要偏光片。如果大尺寸OLED 面板产业化速度超过预计，可能会对偏光片的需求形成一定影响。4、背光模组BLM：分散的下游和集中的上游 背光源的工作原理是：将CCFL 或LED 发射的光线，通过反射片的反射进入导光板。导光板改变光线的方向和分布，引导光线射入下扩散片，从而将电光源转化成为面光源。通过增光片的增光和聚光，是光线进入上扩散片，从而实现光线在背光模组的上表面呈现均匀的分布，从而向Panel 供应均匀光源。 背光源产品具有较强的定制性特征。背光源是一种劳动密集型的设计和装配制造。首先要与客户进行协作设计，然后确定光学特性和模具结构等。正是因为较强的定制性特征，所以出现了内置式（In-House）的生产合作方式。背光模组的关键原料主要有美国和日本厂商供应。棱镜片的供应商主要有3M、日东电工、三菱等；导光板供应商主要包括旭化成、三菱Rayon、Kuraray；扩散板供应商包括惠和、Tsujiden、SKC；增量膜专利主要为3M、日东电工、三菱化工等公司所掌握。全球背光模组厂主要集中在中国台湾地区。（1）背光模组LED化进程加速 今年以来，LED 背光源的渗透率有显著的提升。LED 市场需求的加速启动，使得今年以来LED 背光模组（尤其是大尺寸电视LED 背光）的出货量有较快增长，成为整个LED 应用下游中的一枝独秀。值得一提的是，为了有效控制LED 芯片的成本，已经有部分背光模组厂商并购LED 芯片厂。考虑到市场需求强劲以及原材料价格的可持续性，我们看好大尺寸LED 背光模组的渗透率的进一步提升。大尺寸LED 背光市场先于通用LED 照明市场启动。目前，尽管LED 通用照明市场尚未全面启动，但LED 芯片价格的下降已经下降到LED 背光市场的“甜蜜点”。今年以来，LED 背光源在LCD TV 市场的渗透率超过市场普遍预计，出现了跨越性的大幅度增长。在LED 市场需求偏冷的环境下，成为了在LED 的应用领域中一枝独秀。我们认为，随着LED 芯片和颗粒的价格按照目前的趋势稳步下降，LED 背光源的渗透率提升进程会大大提前。 （2）定制化：背光源市场本地供应的特征 背光模组供应的本地化源于产品的定制化特征。无论是大尺寸产品还会中小尺寸应用，背光源导光板的设计需要适应具体的产品参数，这就需要背光模组提供商在量产前夕与客户进行协调协作设计，背光模组供应商与客户的关系因此具备较强的粘性和延续性，以至于近年来出现了内置式（In-House）的生产合作方式（背光模组厂商直接进入面板厂制作BLM，免除运输并提高效率）。 “本地化供应”和“本土厂商配套”的倾向。通过对国际终端大厂的供应链的观察，我们注意到，背光模组的供应都遵循着“本地化供应”和“本土厂商配套”的规律。例如，日本夏普的LED 电视所使用的背光模组都是来自其国内供应商；而三星除部分高参数LED 颗粒采购自台湾的璨圆光电（近期为三安所并购）以外，背光模组的其他原料都来自国内。 （3）BLM的“特殊周期”：来自化工原料周期的影响背光模组的周期容易与LCD 产业周期发生背离。我们前面指出，LCD 的零组件的波动周期有液晶周期主导，同时又因为化学材料的周期而扰动。据我们了解，包括TAC、PVA、PMMA 在内的化学材料的固有周期特征都足以对背光源等零组件的周期造成显著影响，从而使之与LCD 的周期发生背离。可以肯定的是，只要上游膜材料的技术垄断和寡头竞争格局不改变，上述周期背离就会不定期的发生，甚至在一定程度上扰乱LCD 的固有周期。 上游化工材料的周期波动，增加了液晶周期的复杂性。包括TAC、PVA、补偿膜、PMMA 在内的化学膜材料的周期，主要源于如下因素：（1）日韩寡头垄断厂商的产能建设周期漫长，且频繁的意外事件会造成显著的工艺波动；（2）竞争性的下游需求波动，上述膜材料的其他应用领域的超预期需求波动，就会干扰其在LCD 产业的供应情况。上述原因造成的化学材料的周期波动，增加了液晶周期的复杂性。四、全球面板厂商：考察液晶周期 液晶周期是LCD 产品需求周期和资本开支周期共同作用的结果。我们认为，驱动LCD 需求成长的三个因素分别为：替代旧产品、耐用品换机潮、大尺寸化；而驱动LCD 资本开支周期的因素主要是厂商盈利造成的现金流累积和对于需求大尺寸化的预期。 地区间LCD 产业竞争的三要素：市场、产能、专利技术。随着内地LCD 高世代面板产能的扩张，LCD 产业的地区间竞争正在酝酿，只等待新一轮LCD 需求周期去催化。我们认为，地区间市场禀赋的差异是决定最终竞争格局的关键，市场、产能、技术的差异将成为各地区产业地位的决定因素。 1、上游原料和设备：谁更垄断 （1）没有绝对的垄断：上游原材料产值的占比多年保持在60% 的水平 拒下刚性是否存在？历史数据表明，多年以来，LCD 供应链的“上游原材料产值”与“液晶面板的产值”之比保持了比较稳定的水平。一个高度垄断的上游材料市场，往往给人一种印象：上游原材料的价格会形成一个不可压缩的成本。短期也许是对的，通过长期对历史数据的比照分析，我们得到结论：在LCD 产业链上，上游材料的垄断带来了难以降低的价格， 然而这种拒下刚性不是通过“原料价格保持一成不变”的方式表现出来，而是通过“上游材料价格与面板价格保持同步下降，原料价格降幅一般不会超过面板价格降幅”的方式表现出来。形成上述现象的原因：寡头竞