平板显示产业2011年盘点
一、面板产业:小尺寸赚大尺寸亏
2011年,受美债风波和欧债危机的影响,整个世界经济低迷,消费者消费意愿下降。大尺寸平板显示产业亦显现出萧条景象,液晶面板厂商获利者寡亏损者众;等离子面板厂商则减产自保。然而在中小尺寸领域,液晶面板在智能手机及平板电脑需求的驱动下表现不俗,OLED则在三星的推动下逆市发展。整个市场可以用“小尺寸赚,大尺寸亏”一句话来概括。
(一)液晶面板:苦乐不均
DisplaySearch数据显示,2011年液晶面板厂商营收达到854亿美元,相对2010年的923亿美元有所下降。
大尺寸面板方面,液晶电视面板出货量达到2.127亿片,显示器面板出货量为1.97亿片,笔记本电脑面板出货量为2.821亿片。反观2010年全年的面板出货数据,这三种应用类别的面板出货量分别为2.148亿片、2.069亿片、2.344亿片,2011年除显示器面板有所减少之外,其余的为正增长状态(见表1)。
表1 2010—2011年大尺寸面板出货量
资料来源:DisplaySearch。
在出货量增长的情况下,面板厂商的营收不增反降,已体现出2011年大尺寸面板价格依然处于下跌趋势。例如,42英寸液晶电视的平均价格由2011年第一季度的243美元下跌至第四季度的210美元,17英寸显示器面板由57.6美元下跌至55.5美元,14英寸笔记本电脑面板由42.4美元下跌至38美元(见图1)。正是由于价格的下跌,2011年多数面板厂商大幅亏损。中小尺寸面板方面,苹果犹如“财神爷”,其中小尺寸面板的订单往往给面板厂商带来一笔丰厚的利润,使得一些在大尺寸领域亏损的面板厂商减亏。同时由于苹果iPhone及iPad的推出,智能手机及平板电脑一时风靡,拉动了中小尺寸面板的需求,在出货量和价格方面都有所增长。据台湾拓墣产研的数据显示,2011年全球手机及平板电脑液晶面板的出货量达到了16.84亿片,比2010年的16.14亿片增加7000万片,其中传统的STN型液晶面板的市场份额逐步被TFT-LCD所挤占,而在TFT-LCD中,LTPS面板也在逐步增加(见表2)。
图1 2010—2011年大尺寸液晶面板价格变化
资料来源:Witsview。
表2 2010—2011年全球手机及平板电脑面板出货量
注:2011年第四季度为估算值。
资料来源:台湾拓墣产研。
价格方面,根据DisplaySearch的报告显示,中小尺寸TFT-LCD的单片平均售价从2010年第三季度的10.86美元涨到2011年第三季度的12.78美元。其中,非晶硅(a-Si TFT-LCD)的价格从9.49美元涨到10.24美元;低温多晶硅(LTPS TFT-LCD)的价格涨幅更加明显,从14.87美元涨到21.72美元(见图2)。正是由于价格的上涨,中小尺寸的利润空间渐渐放大。
图2 2010—2011年中小尺寸TFT-LCD的平均售价
资料来源:DisplaySearch。
尽管小尺寸领域价量齐升,但这一领域的产值只占整个液晶面板产业的一小部分,难以弥补液晶面板厂商们在大尺寸领域的亏损,因此,对于液晶面板厂商来说,2011年也算是寒冬,液晶面板行业也有了一定的调整。
从厂商分布上来讲,日本索尼所选择的是将其与三星合资企业的股权出售给三星,退出液晶面板领域;松下对此也举棋不定,原先计划出售旗下的IPS Alpha,在韩国三星与LGD宣布2012年投建或改造现有生产线进入大尺寸OLED领域之后,亦欲将现有生产线进行改造;而在小尺寸领域,由带有政府背景的投资公司整合日立、松下、索尼的小尺寸面板业务,组建Japan Display公司,使该公司一举成为全球中小尺寸面板的领头羊;夏普的生产线由于地震和需求的影响,产能利用率也不高。经过整合后的日本面板产业,一大一小的格局基本显现,即Japan Display专注小尺寸领域,夏普致力于大尺寸面板。韩国和中国台湾地区虽然没有进行企业间的整合,但投资计划无限期推迟,如LGD广州、三星苏州、友达昆山的第8.5代线均向后推迟,无明确的量产时间,同时面板厂商的高管也换了不少,台湾的面板厂商瀚宇彩晶甚至计划停止在公开市场销售其大尺寸液晶面板,转而仅为自有品牌显示器供应“限量版”面板。
从面板生产线产品的应用来看,形成了由大转小的趋势。由于中小尺寸的需求量提升,利润较为可观,面板厂商便将原来生产IT面板的生产线改造成生产中小尺寸产品,如第5代线,而原用于生产电视面板的第6代线替代第5代线的功能,甚至有厂商利用第8代线来生产平板电脑面板。然而,随着产能的逐渐扩大,供需的状况亦将改变,从10月开始,手机面板的价格开始出现下探趋势。
此外,大尺寸面板方面新的尺寸也开始推广,如39英寸、43英寸、48英寸等规格的面板。
反观国内,却是我国面板业里程碑式的一年,随着南京熊猫第6代线的投产、京东方及华星光电的第8.5代线陆续量产,正式标志着我国告别液晶电视面板全依赖进口的时代。然而,这三家企业可能将面临一段更艰苦的日子。
(二)等离子面板:外冷内热
等离子显示在近几年来一直处于衰退状态,日本的富士通、日立等厂商先后退出等离子领域。到目前为止,等离子面板的生产厂商也只剩下韩国的三星SDI、LGE、日本松下以及我国的长虹。但松下也于11月宣布计划将其2009年12月才投产的尼崎第三等离子工厂关闭,只保留2010年4月投产的第四等离子面板厂,并且其产品更趋向于等离子拼接墙的应用。松下的这一举动,使得等离子电视面板的出货量呈下探趋势。台湾DIGITIMES的报告指出,2011年全球PDP面板市场预估为1775万片,将较2010年的1880万片减少5.6%。其中韩国PDP面板大厂三星SDI2011年的PDP面板出货量预计可达到676万片,将较2010年增长6%,增长率远优于市场平均水平。
2010年第三季度至2011年第四季度全球PDP面板模块出货量变化情况如图3所示。
图3 2010年第三季度至2011年第四季度全球PDP面板模块出货量变化情况
资料来源:三星SDI,2011/11;DIGITIMES整理,2011/12。
在全球等离子面板出货量下滑的情况下,国内等离子面板的出货量开始攀升。随着长虹旗下虹欧等离子生产线产能的逐渐提高,加上可以算是长虹所有的合肥鑫昊等离子2月投产,另在电视从2D到3D转换,TCL、海信等整机厂商重拾等离子电视等多重因素的驱动下,国内等离子面板的出货数量相对于2010年来说有较大的提升。据相关资料显示,长虹等离子面板的产量已经由2010年的40万片提升到现在的110万片左右,2012年的产量将达到200万片。然而,随着全球产能的逐步下调,相关的配套厂商亦会因无利可图而选择退出,所以现在对于国内的等离子面板生产商来说,加快原材料的本土化配套已成为当务之急,否则会遭“无米之炊”之困。
(三)AM-OLED:备受追捧
AM-OLED无疑是2011年的一个热门话题,随着三星第5.5代AM-OLED的量产,AM-OLED面板开始大规模进入智能手机及平板电脑领域,其中三星占据了大部分的产能,产品也主要供货给自主的手机品牌厂。在三星的带动下,AM-OLED在智能手机及平板电脑领域的出货量2011年达到了1.2亿片,增长近200%(见表3)。同时,三星、LGD及索尼等日韩厂商还高调宣布进入OLED电视生产领域,使得OLED霎时间成为业内追捧的对象,甚至出现将在几年内替代液晶成为主流的言论。
表3 2010—2011年全球手机及平板电脑的AM-OLED出货量
注:2011年第四季度为估算值。
资料来源:台湾拓墣产研。
在外界热捧的环境下,2011年国内的AM-OLED在投资及技术上均取得一定的突破。投资方面,京东方宣布在内蒙古鄂尔多斯兴建第5.5代AM-OLED生产线,维信诺8月宣布AM-OLED正式进军大规模产业化,彩虹的佛山项目后期工程逐步开工,信利等厂商也准备投建第4.5代的AM-OLED生产线。技术方面,维信诺先后宣布生产出7.6英寸、12英寸的AM-OLED产品,佛山彩虹的3.2英寸AM-OLED屏于10月正式点亮。除此之外,国内的众多厂商还联合成立了中国OLED产业联盟,以求“抱团”发展。在OLED发展的过程中,我们要吸取TFT-LCD的经验和教训,在发展器件的同时加大上游材料的研发,以求在OLED大规模产业化到来之际与境外企业保持最小的差距。
(平板显示文摘刘万贤)
二、行业虽难上游材料投资热度不减
2011年,液晶面板价格持续下挫,三星、友达等国际一线液晶面板大厂皆告亏损;而我国液晶面板企业在困难中依然前行,两条第8.5代线相继量产,新线建设也在积极推进。同时,上游原材料方面的投资建设,依旧持续升温。2011年,我国有多条液晶基板玻璃线建成,多条膜材料线开工建设,偏光片项目也进展顺利。
(一)基板玻璃
2011年,此前建设的基板玻璃项目陆续投产,部分厂商的产品已实现向客户供货,具体情况如表4所示。
表4 2011年TFT-LCD基板玻璃成果
在生产线逐渐投产的同时,新的投资也大幅增加(见表5),据初步统计,若东旭芜湖项目以一期工程投资额计算,2011年计划投资总额已达到350亿元,其中主要以东旭的投资为主。如此庞大的投资,如何解决资金问题将是这些企业所面临的问题。同时,LGD、三星、友达第8.5代线推迟的计划,也让基板玻璃的投资充满变数,其中的某些投资或许会因此而推迟甚至取消。
表5 2011年TFT-LCD基板玻璃新投资
续表
(二)偏光片
2011年,深圳三利谱和盛波光电的1490mm宽幅TFT-LCD用偏光片生产线成功投产,结束了我国中、大尺寸TFT偏光片长期依赖进口的局面。
在10月28日投产的深圳三利谱光电的国内首条宽幅(1490mm)TFT型偏光片生产线,总投资2.8亿元,预计年产能为600万m2。根据公司的规划,在未来的5年内,将在此生产线的基础上,再建成3条宽幅TFT偏光片生产线,届时其总产能将达到3000万m2/年。
12月28日投产的深纺集团盛波光电TFT-LCD用偏光片同样是幅宽为1490mm。该公司规划的一期建设投资9.26亿元,建设一条幅宽1490mm和一条幅宽650mm的TFT-LCD用偏光片生产线,新增产能800万m2。
(三)LC及OLED材料
2011年年初,阿格蕾雅光电材料有限公司入驻广东佛山,在佛山顺德区投资建设OLED材料核心产品研究与量产化生产基地。未来5年将计划总投资约3亿~5亿元。
2011年11月12日,国内首家百吨级TFT液晶材料生产基地在河北省石家庄高新技术产业开发区奠基。由石家庄诚志永华投资建设,项目总投资3.2亿元,建设分两期完成。其中一期项目TFT液晶材料年产可达50t,TN、STN型液晶达40t。两期项目全部建成投产后,TFT液晶材料可实现年产100t。
此外,山东省胶南市引进新加坡AJA集团项目,总投资1.2亿美元。其中生产基地投资7000万美元,主要生产液晶及配套产品、化工产品、光伏材料;研发中心项目投资5000万美元,主要从事液晶材料的基础研究和应用研究,以及国际先进产品在中国的应用转化和测试。
烟台万润是Merck、Chisso和DIC全球重要的液晶单体和液晶中间体供应商之一,2011年液晶单体的销量快速增加,创出历史新高。
(四)膜材料及背光材料
在液晶显示用膜材料及背光材料方面,2011年也有多条线投产、多条线投资开建。
3月3日,中国乐凯集团股份有限公司液晶显示器用TAC膜二期生产线和太阳能电池背膜第三条生产线项目在河北保定正式开工建设,总投资3.5亿元。
6月28日,韩国SKC功能薄膜项目正式落户江苏南通经济技术开发区,总投资3亿美元。
7月16日,“液晶电视用新型光学材料项目”落户山西平遥。该项目一期投资5.6亿元,2012年4月项目建成,预计年产LED背光用导光板600万m2。
凯鑫森上海功能性薄膜产业基地二期项目于7月26日在上海金山正式开工。其中投资1.3亿元的一期6条TFT-LCD光学膜生产线已建成投产,此次开工的二期项目投资2.2亿元,将再建19条TFT-LCD光学膜生产线,计划2012年6月完成。总共25条生产线建成后,可年产扩散膜、棱镜膜、微透膜和复合膜7440万m2。
合肥乐凯科技产业有限公司3号精密涂布生产线6月正式量产。该生产线主要生产高档光学级聚酯薄膜深加工涂层材料,目前可生产平板显示用光学硬化膜和模内装饰技术(IMD)用光学硬化膜等。
8月底,山东圣丰洋有限责任公司实施的特种聚酯薄膜项目正式在山东潍坊高新区落户。该项目总投资9980万美元,主要建设9万t特种聚酯薄膜研发生产基地,生产的特种功能性聚酯薄膜广泛应用于电子、电气和太阳能产业,包括TFT-LCD背光源用基材膜片、热缩膜等特种薄膜产品。
8月22日,天龙控股的山西金正光学科技有限公司的TFT-LCD(LED)光学薄膜项目开工建设。该项目引进5条1.2m宽幅光学薄膜自动生产线,产量为1200万m2/年。
10月18日,北京康得新在张家港年产4000万m2的光学膜示范基地正式投产,主要产品为扩散膜、增亮膜、ITO膜、IMD膜、导光膜、3D膜等光学膜。
10月下旬,位于鄂尔多斯的内蒙古特弘众普新光源科技有限公司LED背光源复合导光板生产线投产。其项目总投资60亿元,包含两个子项目,其一为投资25亿元、年产42英寸超薄复合导光板6000万片的LED平板光源项目,于4月25日启动,年内达到1000K片/月的产能;其二为投资35亿元的年产60万吨PMMA板项目。
11月初,苏州东山精密制造股份有限公司发布公告宣布,公司生产的液晶电视LED背光源已经进入批量生产阶段。
台湾茂林在11月4日举办的业绩说明会上表示,董事会已经通过在北京投资设立大尺寸导光板生产基地的方案,投资金额为3500万美元。第一阶段将设置每月30万片的产能,最终规划为每月75万片。
(五)设备、IC及其他
除上述投资外,2011年在PCB、设备、IC等领域亦有不少新项目开建。
6月19日,江苏汇成微电子有限公司在扬州市举行LCD驱动IC项目开工。该项目总投资约30亿元,分两期投资。全部达产后,将会形成月产8英寸5万片芯片、12英寸1万片芯片、测试封装集成电路1.47亿颗IC的生产规模。
7月30日,天津芯硕精密机械有限公司北方生产基地落户天津开发区。该项目计划投资10亿元,计划用5年时间,在开发区建立世界级集成电路装备工程技术中心,将主要建设激光直接成像设备系统、高端PCB及先进封装载板整机装备。
8月上旬,由大连交通大学与中国建材国际工程集团有限公司双方共同建设的“光电应用材料大连产学研基地”落户大连旅顺科技创新园。该基地将投资20亿元,重点引入平板显示器ITO靶材、后续薄膜太阳能电池AZO靶材、铜铟镓硒靶材以及薄膜太阳能电池4个项目。
北京七星华创电子股份有限公司9月28日董事会通过决议,公司同意以超募资金241.02万元对“TFT-LCD专用设备产业化项目”追加投资。该项目总投资为8099万元。由于TFT-LCD第8代(及以上)线生产设备的研发和制造需要,公司对与设计产能相匹配的设备采购、安装与调试及工器具的投资增加。本项目完成达产后,年产UV固化炉10台,磨边后清洗设备10台,自动移载设备80套。
除国内企业竞相进行平板显示上游材料、设备的投资建设外,境外资本也纷纷进入。
日本东京电子1月18日在昆山设立的东电光电半导体设备(昆山)有限公司,投资总额为4亿美元,其中一期投资总额1.5亿美元。东电昆山主要从事新型平板显示、太阳能和半导体设备的设计、研发、生产及售后服务。该项目达到设计生产能力后,将年产各类设备500台套。
4月20日,四川省遂宁创新工业园与台湾志超科技在苏州举行入园协议签约仪式。此项目总投资约3亿美元,年产电路板约400万m2,建设期5年。
6月16日,欧洲最大的印刷电路板生产商——奥地利奥特斯集团重庆生产基地在鱼复工业园奠基。该基地总投资为6.2亿美元,一期投资2.97亿美元建设生产基地,该项目预计两年建成,建成后产值将达30亿元。基地主要生产手机、掌上电脑等手提电子产品以及汽车所需的高技术印刷电路板。
11月1日,扬州百德光电有限公司投产。该企业总投资2500万美元。公司主要产品包括TFT-LCD面板薄化、玻璃强化等玻璃相关产品。百德光电系毛里求斯茂益国际有限公司在扬州设立的外商独资企业。公司在亚洲市场份额约占60%,主要合作伙伴包括富士康、奇美电子、友达光电等。
川岳科技扬州有限公司11月正式运营投产。该公司主要生产与销售电子纸模块和中小尺寸(10.4英寸以下)的薄膜晶体管彩色液晶显示面板,月产电子纸可达250万片以上。
综上所述,2011年我国平板显示产业上游原材料方面投资规模空前,并涉及越来越多的领域。相信在业界企业的共同努力之下,制约我国平板显示产业发展的上游原材料瓶颈问题将会逐步得以解决。
(平板显示文摘李雷广)
三、面板技术:LTPS及氧化物TFT趋于成熟
尽管2011年液晶面板制造业在经济指标上表现疲软,但在技术方面却不断进步,低温多晶硅(LTPS)TFT开始走进更高世代的面板生产线,氧化物TFT-LCD备受关注,窄边框技术使得诸多新尺寸的面板涌现市场。此外,光取向、高分辨率、新液晶配方、高开口率、低阻抗性金属材料、COA(Color Filter On Array)、薄玻璃基板、黑色矩阵宽幅缩减等技术亦成为面板厂商下一步将要发展的技术。
(一)LT P S产业化加速
由于采用低温多晶硅(LTPS)工艺技术生产的液晶面板有利于提高面板开口率,使显示器亮度提升、耗电降低,适用于生产更轻薄、低耗电、高分辨率的产品。由于可提高载流子迁移率,电流驱动能力得到了提升,另外还可形成n通道TFT和p通道TFT,因此除了显示器功能之外,还可在玻璃基板上一体集成以CMOS电路为基础的周边驱动电路、SRAM电路以及D-A转换器等。通过实现周边驱动电路的一体化,能够提高可靠性。
在2011年10月26~28日举行的“FPD International2011”(FPDI2011)上,东芝移动显示器(TMD)展出6.1英寸2560×1600像素液晶面板。该面板的分辨率高达498ppi,可显示与照片画质相媲美的影像,实现了不断推进高精细化。现有智能手机配备的是330ppi左右的液晶面板,开发品的分辨率是其1.5倍左右。“虽然还要看用户的需求,但计划2012年量产”。 TMD开发品的驱动元件采用了低温多晶硅(LTPS)TFT,实现了高精细化。不过,该公司没有公布开发品的面板开口率和耗电量数值,只表示这两个数值“在相同画面尺寸中,均低于分辨率为330ppi左右的液晶面板”。为提高面板开口率,将色彩表现范围减小到了NTSC规格比61%。
LTPS TFT是东芝1997年就实现投产的技术,此前一般应用于手机、PDA、数码相机和数码摄像机领域。由于智能手机及平板电脑对液晶面板的分辨率要求越来越高,加上面板厂商亦在开发该附加值的产品,以求寻找新的赢利点;同时,LTPS TFT背板也被认为是目前唯一可以大量生产AM-OLED面板的技术,2011年,低温多晶硅工艺正被面板大厂(如Samsung、奇美电子、友达光电等)加速导入。中国大陆的天马微电子2011年在厦门投资第5.5代LTPS生产线,深圳深超光电也将其第5代线改造成LTPS工艺并实现量产。
正是由于众多厂商的力挺,相关机构认为,LTPS设备支出在2011年飙升至最高点,达到24亿美元。根据市场研究机构DisplaySearch新发布的平板显示器供应链与面板厂资本支出季报,2010年全球LTPS工艺生产设备市场规模仅约5亿余美元,预估2011年将暴增至24亿美元,并将突破前次高峰(2002年约为17亿~18亿美元),可望创下新高。
二)氧化物TFT备受关注
氧化物TFT技术最早系由日本细野秀雄教授于1995年首次发表,2004年细野秀雄教授带领的日本东京大学研究团队又发表采用IGZO薄膜制作的TFT组件,其后,韩国、日本与中国台湾相关厂商自2006年起陆续发表采用氧化物半导体的试制品。在2011年的各种会议上,氧化物TFT成为大家追捧的热点。
在2011年5月15日~20日在美国洛杉矶举行的全球最大的显示器学会(SID)上,氧化物半导体TFT被讨论得最多。而且,有关高可靠性的发布趋于增加,令人感到氧化物TFT终于接近了实用化水平。
台湾交通大学发布了通过纳米点掺杂实现79cm2/Vs高电子迁移率的氧化物TFT,遗憾的是未公布与可靠性相关的数据。
SMD发布了用Hf取代IGZO(GIZO)的Ga而制成的HfInZnO(HIZO)TFT。电子迁移率为10cm2/Vs,但能获得Vth=0.38V、S=0.21V/dec、导通/截止比为8位数以上的出色特性。SMD利用该HfInZnO TFT,试制了14英寸QFHD(960×540像素)OLED面板。
韩国延世大学和韩国三星尖端技术研究所发布了采用涂布工艺的、双沟道构造的氧化物TFT。退火温度略高,为350℃。沟道采用薄IZO层和厚AIZO(AlInZnO)层的两层构造。迁移率为5.02cm2/Vs,Vth=0.35V。
索尼发布了顶栅型的、实现了自对准构造的氧化物TFT。通过干蚀刻形成栅极电极和栅极绝缘膜的图案后,为了自对准形成源极区和漏极区,通过溅射形成Al层,并在氧雾环境下进行300℃的退火处理。在形成源极区和漏极区之后,立即形成作为保护层的Al2O3 层,因此还容易确保可靠性。由于掩膜数仅为4张,因此还有利于降低成本。
美国CBRITE公司发布了IGZO类的氧化物TFT。试制生产线为第2.5代(基板尺寸为370mm×470mm),正在试制4.8英寸QVGAOLED面板。电子迁移率达到80cm2/Vs,导通/截止比接近9位数。BT试验结果表明,在Vg=20V、60℃、63小时的条件下ΔVth=1V。
东京工业大学教授细野秀雄表示:“作为全球首例Ambipolar氧化物TFT,试制出了基于SnO的CMOS TFT”。 p沟道的迁移率为0.81cm2/Vs,n沟道的迁移率为5×10-4cm2/Vs,据称已证实逆变器电路可正常工作。
在2011年12月7~9日举办的第18届国际显示器会议(IDW)上,比利时IMEC、Katholieke大学、Gent大学、德国Evonik Degussa和荷兰Holst Center,发布了在250℃低温下形成的涂布型氧化物TFT。电子迁移率为2cm2/Vs,导通截止比为8位数,性能较高。涂布型氧化物TFT在聚酰亚胺基板上直接形成。开态电流的偏差在近区范围为5.8%,在整个基板上为14.4%。通过组合使用并五苯TFT,还试制出了CMOS电路。
东芝移动显示器(TMD)发布了在塑料基板上形成的非晶IGAO(a-IGZO)TFT。采用的方法不是在柔性基板上直接形成TFT,而是在玻璃基板上涂布聚酰亚胺,待TFT形成后将其从玻璃基板上剥离。采用该方法的话,现有生产线几乎可以直接使用,因此具有可轻松转为量产的优点。该TFT采用具有蚀刻终止层(Etching Stopper)的底栅构造,退火温度在300℃以下。玻璃基板上的TFT和聚酰亚胺上的TFT在初期特性上没有差别。另外,剥离后的特性也没有变化。通过将IGZO形成时的压力降至1mTorr左右,抑制了正向BTS的偏移量(Shift Amount),退火温度在260℃~290℃的范围时,温度越高,偏移量越少。将玻璃基板与聚酰亚胺基板进行比较可以发现,BTS测试结果几乎没有差别,在2000s内为23mV。
索尼发布了采用多晶氧化物TFT的有源矩阵驱动OLED(AM-OLED)面板。其沟道层采用多晶IGO膜取代了原来的非晶IGZO膜。电子迁移率高达22~24cm2/Vs,遇到DHF溶液也基本不会被蚀刻,因此适合反向通道蚀刻型TFT。
国内方面,广州新视界光电科技有限公司是深圳创维集团与华南理工大学成立的合资公司,开发基于IGZO的TFT基板技术,取得了一些进展,已经建成8英寸(边长200mm×200mm)TFT基板中试试验线,拥有较好的设备条件。目前,试验线已经打通了金属氧化物TFT基板的工艺流程,设计制备了1英寸、2.2英寸和7英寸3个系列的TFT基板,实现了AM-OLED的视频显示。广州新视界光电科技有限公司开发的金属氧化物TFT基板,技术指标可与其他公司报道的技术指标相当,具有一定的生产潜力。
产业化方面,2011年,氧化物半导体工艺已被预期将由夏普用于大量生产IGZO-LCD面板,以供应给iPad3使用,韩系面板厂也正在发展属于自己的氧化物半导体工艺量产计划。
表6 2011—2013年全球主要面板厂LTPS及IGZO TFT扩产计划
(三)窄边框加大面板尺寸
除低温多晶硅与氧化物TFT之外,边框减窄技术亦是2011年的一个热点。
在2011年5月15日~20日在美国洛杉矶举行的全球最大的显示器学会(SID)上,LG Display展示的是左右边框宽度只有1mm的窄边框液晶面板。为了实现1mm的宽度,采用了扫描线不左右引出,而是沿数据线上下引出的特殊构造。因此上下的边框宽度略微变宽,而左右较窄。如果因设计上的关系必须要将左右边框变窄至极限的话,这是一个很实用的方法。
奇菱科技展出的55英寸超窄边框LED背光液晶显示器和55英寸超薄型LED背光液晶显示器超窄边框显示器的边框宽度仅为5.7mm,超薄型显示器的厚度未标明,估计只有1cm多。
在太平洋横滨会展中心举行的“FPD International2011”上,东芝移动显示器(TMD)开发出了左右边框宽度只有0.5mm的4.3英寸液晶面板,TMD解说员表示,现有量产产品的“左右边框宽度为1.0~1.2mm”,此次将其降到了1/2以下。该面板将用于高性能智能手机等,预计从2012年上半年开始量产。面板的驱动元件采用低温多晶硅TFT。左右的边框部分在玻璃基板上形成了栅极驱动电路。“为将该电路收纳在0.5mm宽的边框内,采用了现有产品没有使用过的设计规则”。另外,还较现有产品缩短了粘贴TFT和彩色滤光片这两片玻璃基板的密封胶线宽度。
三星也展出了面板部分最薄处仅为6.8mm的55英寸超薄机型,边框(Bezel)宽度也减小到了6.8mm。
奇美电也展示了1.1mm超窄边框高分辨率IPS面板,该1.1mm边框能表现出高分辨率(720HD)IPS面板品质,降低了面板模组大小,符合智能手机使用者对于窄边框的需求。另外,奇美将非晶硅栅极驱动电路(a-SiGOP)制作于液晶面板上,不需额外的栅极驱动IC(Gate Driver IC),不仅可以降低成本、维持低耗电量,有效缩减面板边框,而且可以增加消费性可携式移动设备显示器外观设计自由度。
由于边框的减窄,多种新规格的液晶面板进入市场,如三星推出43英寸与48英寸,奇美推出新的尺寸39英寸与50英寸面板。
(四)光取向技术崭露头角
以前液晶的取向一般以摩擦取向为主要工艺。2009年9月,夏普发布了采用光取向技术制造的、名为“UV2A”的自主VA模式液晶面板。近年来,随着面板分辨率要求的进一步提升,光取向技术将会达到较大的发展。
在太平洋横滨会展中心举行的“FPD International2011”上,台湾奇美电子展出了采用光取向技术的IPS方式液晶面板,画面尺寸为4.5英寸,像素数为720×1280。该公司解说员表示,“预定从2012年中期开始”量产用于智能手机等的中小尺寸液晶面板。光取向技术为控制液晶分子的配置方向(取向)而利用了紫外光。夏普已在堺工厂和龟山第二工厂导入了光取向技术的制造设备。 此次,奇美电子在IPS方式液晶面板的制造中采用了光取向技术。据奇美电子的解说员介绍,与摩擦布进行取向的“摩擦法(Rubbing)相比,光取向技术的漏光较少,对比度提高20%~30%”。开发产品由奇美电子的试产线制造,“今后将向量产线导入设备”,此次开发产品的亮度为350cd/m2,对比度为1000:1。视角上下左右均为176度,色彩表现范围按NTSC规格比为72%。响应速度为22ms。驱动元件采用低温多晶硅TFT。
在2011国际平板显示产业高峰论坛(北京)的演讲中,V-Technology的执行董事、技术开发负责人兼技术开发部长植木俊博表示,在曝光设备方面,V-Technology已在日本、韩国、中国大陆以及中国台湾地区面向采用光取向技术的VA式液晶面板供应了13台曝光设备。2011年还供应了1台用于生产3D液晶面板用部材的卷对卷曝光设备。V-Technology在中国大陆、韩国和中国台湾地区的销售额高于日本国内。
激烈的竞争必将导致技术的进步,得技术者得天下,市场的低迷,或许为潜心研发新技术提供了一个有利的时机。
(综合自日经BP社,平板显示文摘2011年全年报纸)
四、触摸屏投资一枝独秀
2011年,相对于液晶面板投资逐渐趋缓的状况,触摸屏领域却不断有新军加入,从触摸屏到其上游材料,均有公司一掷千金。在大量资本进入的同时,触摸屏的相关技术亦是日新月异,不断向前发展。据DisplaySearch介绍,触摸屏的整体市场规模2011年达到了12亿片,超过130亿美元,预计按数量计算将比上年大幅增长60%,按金额计算将大幅增长90%。
(一)投资逐渐升温
2011年,由于智能手机及平板电脑需求的攀升,触摸屏的市场容量随之扩大,触摸屏现有厂商不断扩产,同时不少公司进入该领域,致使国内出现一轮触摸屏投资的热潮。据不完全统计,中国大陆已建成投产、计划投资建设的触摸屏项目,累计投资金额将超过150多亿元。若所有项目均成功投产,其各种尺寸、各种规格的触摸屏产能将达到2.5亿片以上。而从触摸屏的种类来看,电容屏成为投资的主流。受触摸屏投资的驱动,触摸屏所使用的ITO导电膜、玻璃原片及强化玻璃等的投资也水涨船高。
表7 2011年触摸屏及其材料新建项目及新增产能情况
续表
(二)技术不断更新
电容式触摸屏按技术分类主要有外附式(Out-Cell)、内嵌式(On-Cell及In-Cell)两大类,目前主流的G-G以及G-F-F模式都属于Out-Cell大类。从技术演进规律来看,基于成本和良率考虑,减少昂贵的玻璃基板、薄膜等材料,以及轻薄化是未来发展主流。
因此,在2011年,为了达到轻薄化的目的,出现了一些新的技术,这些新技术包括:①在保护玻璃罩上形成触摸传感器的“玻璃罩一体型”。玻璃罩一体型可以省去此前除保护玻璃罩之外作触摸传感器基板用的玻璃和薄膜。因触摸屏模块只需一片玻璃基板即可,所以还称为“One Glass Solutio(n OGS)”等。台湾友达光电(AUO)已从2011年第四季度开始面向平板终端量产。台湾奇美电子(CMI)也在2011年10月的展会“FPD International2011”上展示了玻璃罩一体型触摸屏,宣布涉足该领域。②在液晶盒之外、彩色滤光片基板外表面形成触摸传感器的“On-Cell型”。On-Cell型已在韩国三星电子的智能手机用OLED面板上率先实现了实用化,目前正采取行动在液晶面板上也实现实用化。液晶面板厂商旨在实现On-Cell型触摸屏量产的共同开发委托也飞向了整机厂商和材料厂商。③在液晶盒内部、彩色滤光片基板内表面形成触摸传感器的“In-Cell型”。In-Cell型方面,在2011年5月于美国举行的最大规模显示器学会“SID”上,东芝移动显示器发布了In-Cell型液晶面板,显示像素内嵌入可多点检测的电容式触摸屏功能。画面尺寸为7英寸,像素为1024×600。与需要外置触摸屏的原产品相比,厚度是其43%,约为1mm,重量是其48%,为225g。苹果投入内嵌式(In-Cell)触摸屏开发已经不是秘密,不过近期传出苹果将派员与面板合作伙伴LGD、TMD(Toshiba Mobile Display)、夏普于2012年年中展开试做,显示内嵌式触摸屏将应用在苹果下一代的新产品中。由于内嵌式触摸屏一直有杂讯偏多造成触控操作干扰的问题,而生产良率更是只有30%~40%的水平,也让量产性备受质疑。
此外,在触摸屏的原材料方面,出现一些新的薄膜以替代原来的ITO薄膜。
由于目前触摸屏主流原料氧化铟锡(Indium Tin Oxide,ITO)面临铟矿短缺、原料出口受限以及价格飙涨等问题,各种新型透明导电膜材料遂纷纷出笼,并试图以更高导电性与更低成本的产品诉求,吸引触摸屏厂采用,以期提升市场渗透率,打破透明导电膜市场由ITO主导的局面。 事实上,目前氧化锌(ZnO)、ITO纳米粒子、导电性高分子PEDOT、金属银纳米线、碳纳米管薄膜(CNT-based Thin Films)与氟掺杂氧化锡(LFTO)正逐渐被许多研究机构与厂商开发出来。
在2011年深圳高交会期间,富士康由旗下的天津富纳源创科技推出采用碳纳米管(CNT)材料的触摸屏。采用CNT膜比采用ITO膜节省约10%~20%的成本。该技术出自富士康与清华大学合作的产学研平台,并由富士康投资3亿元于2011年在天津成立产业化公司。在产能方面,以3.2英寸屏幕为例,目前每个月约有200万片的生产能力。此种新技术的出现,对现有技术的触摸屏将会带来冲击。
(三)风险悄然显现
随着触摸屏投资渐热与技术的不断更新,切入触摸屏领域的厂商将面临技术和市场两方面的风险。
其一为技术风险。从几年来触摸屏技术的发展轨迹看,主流技术并没有稳定下来,不到两年就有很大变化。这个因素不能不考虑。
触摸屏市场初期以电阻式为主流产品,但从2011年开始为了提高显示效率、强化结构,以及多点触摸等目的与效果,市场上纷纷采用电容式触摸屏,进而使电容式触摸屏在触摸屏领域成了主流产品。同时,近期智能终端设备的厚度与显示画质成为厂商之间的竞争焦点,玻璃式触摸屏成了主流技术产品。目前,薄膜式触摸屏的边框宽幅为60~80µm,但在玻璃式触摸屏上导入LCD的工艺之后,使得在玻璃式触摸屏上得以实现5~10µm的边框厚度。
现在比较普遍的看法是,触摸屏正朝向结合表层保护玻璃和触摸屏传感器的“One Glass Solution”,以及将触摸屏传感器内嵌于面中的“内嵌式技术”发展。所谓“One Glass Solution”,也叫Touch on Lens (Sensor on Cover)技术,减少了投射式电容触摸屏的结构层,能有效地降低材料厂成本、减少触摸屏模块的厚度和重量,还可以应用于非显示屏幕上。
而所谓“内嵌式技术”,包括On-Cell和In-Cell。On-Cell是将触摸屏传感器整合到显示屏(如TFT-LCD等)上,In-Cell则是触摸屏传感器整合到彩色滤光片上。这类技术的首选将会是显示器面板制造商,因为他们将有能力充分利用显示屏与触摸屏产能,而触摸屏也将不再另需基板。
其二为市场风险。触摸屏热潮的出现,使得诸多触摸屏厂商大赚一笔,综观各触摸屏厂商的营收情况,均表现出高成长、高利润的特点。触摸屏的迅速发展,使得全球掀起一轮触摸屏的投资热潮,众多厂商纷纷加大投入,欲分享此次触摸屏热潮下的“一杯羹”。同时原来的触摸屏企业也纷纷扩产,形成触摸屏市场群雄逐鹿的态势。
触摸屏,不论电阻式还是电容式,相对而言投资不大,技术门槛不高,规模可大可小,上手比较快。这轮卷进来的许多企业则是把原来的TFT阵列生产线或彩色滤光片生产线转为生产触摸屏,可迅速开出产能,而且产量都不小。面对着众多的厂商进驻,有些厂商及机构预计在不久的将来会进入“战火纷飞”的时代,并开始担忧产能过剩的问题,产品降价风险将进一步加大。
(综合自2011年平板显示文摘)