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TFT-LCD基板玻璃的市场现状及发展趋势

时间:2018-04-10  来源:中华液晶网  作者:本站  浏览次数: 232

  近年来,随着韩国、日本和台湾的液晶面板产业逐步向中国大陆聚集,同时国内多条G8.5及以上高世代液晶面板建设投产,我国液晶面板显示技术得到飞速发展。液晶显示面板下游应用广泛,目前主要需求集中在液晶电视、平板电脑、智能手机、车载显示屏等领域,随着工业4.0和消费水平升级,可穿戴电子产品、人工智能、智慧城市等新兴行业都是未来的增量点。尤其是在互联网的普及以及物联网的快速发展下,显示屏作为人机交互最主要的方式,其市场规模正在随着终端设备数量和显示面积的增加而不断扩大。

  从现有液晶面板产业来看,无论是TFT-LCD 亦或AMOLED,基板玻璃都是其生产所需的重要材料。根据显示技术、器件结构和应用场景的不同,会额外需要单层或多层的玻璃。因此,基板玻璃是构成液晶显示器件的重要部件,也是液晶显示产业的关键基础材料之一,基板玻璃约占液晶显示器件生产成本的4%。

  如今市场主流需求是G5以上世代基板玻璃,一般而言:G5=1 100 mm×1 300 mm;G6=1 500 mm×1 850 mm;G8.5=2 200 mm×2 500 mm。G5基板玻璃主要用于手机、平板电脑等移动终端设备,G6基板玻璃主要用来生产笔记本或显示器的液晶屏,而G8.5基板玻璃则主要用来切割大尺寸液晶电视的显示屏。与G6以下低世代相比,G8.5以上高世代的基板玻璃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,进而能够顺应未来大屏、多屏时代的发展潮流,未来市场对于G8.5及以上高世代基板玻璃的需求将日益提升。

  1、基板玻璃市场

  调研机构IHS预计,液晶电视、桌面显示器、笔记本电脑及其他大尺寸面板应用显示屏玻璃单元需求量在2016年呈下降趋势。尽管单元需求量在下降,但是面板厂商所生产的液晶显示屏幕尺寸正在扩大,显示屏基板玻璃需求仍将持续增加,当前整体基板玻璃产量能够匹配液晶面板的需求。表1列出了国内主要液晶面板生产线。

  中国大陆在建以及规划建设的项目都是以G8.5及以上液晶面板线为主,由于中国液晶显示产业发展势头明显好于海外,全球液晶显示产业的重心开始向中国转移。群智咨询预计,2019年全球面板产业会形成中国大陆、中国台湾地区和韩国三足鼎立的局面,中国大陆地区将会以快速的增长来压低韩国、中国台湾地区的占比,届时中国大陆地区面板供货面积全球占比讲达到35%。国内厂商玻璃基板生产线情况见表2。

  本土基板玻璃厂商经过多年积累,目前主要有彩虹集团,东旭光电和中国建材几家国内基板玻璃厂,相比康宁、旭硝子等国外公司以G8.5 线及以上为主,国内三家厂商基本都是投产在G4.5-G6。值得关注的是,2017年5月彩虹集团和美国康宁合作在咸阳、成都分别建设一条8.6代LCD基板玻璃后段加工生产线,同时,东旭光电与日本电气硝子(NEG)于福建省福清市兴建G8.5线平板显示器用基板玻璃加工厂,已于2017年5月首批8.5代玻璃基板顺利下线且送京东方批量认证。虽然目前是后端加工为主,但这次突破必将为后面打通全产业链做了有效的技术储备。

  由于基板玻璃的投产是配套下游面板厂的产能,因此随着G6以上高世代液晶面板线的投产,基板玻璃产业未来几年整体保持小幅增长。这主要得益于液晶显示屏平均尺寸的提升,预计从2015年到2018年基板玻璃面积需求将以年平均4.5%的增速增加。

  因此,总体看全球玻璃基板的主要增长点在G6以上大尺寸玻璃基板,但存在着局部尺寸供需失衡的可能性,主要体现在中小尺寸面板受OLED的冲击。同时,无论是OLED还是LCD都要使用玻璃材质做基板,两者的差别是LCD需要两块,OLED需要一块,所以玻璃基板仍然可以供给OLED生产线。

  2、基板玻璃理化性能要求及主流制造工艺

  2.1 基板玻璃理化性能

  对用于液晶显示面板的基板玻璃,其性质和质量要求非常严格,随着消费大众对显示屏的显示质量要求越来越高,相应的增加面板厂商的制备工艺难度,还有小于1 mm超薄基板玻璃的生产、运输和后加工,这一系列过程都对基板玻璃的理化性质和质量提出非常严格的要求。

  上述TFT-LCD基板玻璃的理化性能主要是由玻璃的化学组成来决定的,为满足液晶面板基板玻璃的各项要求,美国康宁、日本旭硝子等选择的玻璃体系为SiO2-Al2O3- B2O3-RO,其中RO 为碱土金属MgO、CaO、SrO、BaO的一种或多种组合。另外,还可在玻璃中加入少量的SnO2、ZnO、ZrO2调节玻璃的熔制性能、化学稳定性和机械性能,以及其它微量成分。主要商用无碱硼铝硅酸盐基板玻璃组成见表4。

  2.2 基板玻璃主流制造工艺

  目前基板玻璃的制造工艺主要有浮法、流孔下引法和溢流法3种。流孔下引法的玻璃成形时直接接触金属滚轮,导致玻璃双面质量不高,需要后续抛光处理,加工难度较大,因此该法生产的玻璃不适合应用于TFT-LCD 液晶面板产业。美国康宁公司的溢流法成型工艺是目前生产TFT-LCD用基板玻璃的主要生产方法,该法成形时玻璃板表面仅与空气接触,形成自然表面,表观质量很高,但缺点是难以做高世代大尺寸基板玻璃,且产能小。日本旭硝子发展了浮法制造TFT-LCD基板玻璃的技术,浮法工艺易于扩大基板玻璃面积,降低单位成本,但在锡槽成型时接触液态锡的一面仍需要抛光处理去除锡层。3种基板玻璃制造工艺对比见表5。

  玻璃基板行业属于典型的技术密集型和资本密集型行业,制造工艺复杂,高技术门槛,核心技术只被少数国家所掌握。目前,全球基板的主要供应商为美国康宁(Corning)、日本旭硝子(AGC)、电气硝子(NEG)等几家占据了市场94%的份额,其中康宁占据了50%的份额。国内玻璃基板产业起步较晚但发展迅速,目前只有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G6及以下尺寸基板玻璃。

  3、展望

  目前,全球的液晶面板产业逐步向中国大陆聚集,这里孕育着重大的突破和变革。作为显示产业链顶端的基板玻璃,虽然在国内彩虹和东旭光电的艰苦奋斗和不懈努力下,已实现批量生产G6以下尺寸基板玻璃,且在中小尺寸面板市场占有率约80%,但现在G8.5 及以上高世代基板玻璃只能与康宁、电气硝子合作后段加工生产。因此,现需着力解决液晶面板产业有序竞争与盲目低端投资扩产、依靠成熟技术满足当前需求与前沿技术研发不平衡的局面,避免重蹈CRT玻壳产业的覆辙。

  大尺寸化、轻薄化液晶面板是今后基板玻璃市场需求的亮点,应重视发展浮法成形生产高世代基板玻璃工艺开发。开发浮法生产TFT-LCD用基板玻璃设备与技术有:具有高效熔化功能,耐侵蚀,使用寿命长特点的新型窑炉,无碱高铝玻璃液澄清及均化技术,超薄玻璃成形、退火与无尘封装运输技术以及智能生产技术。开发这些新型技术,既可应用于传统浮法玻璃生产,又有利于传统浮法玻璃更加节能环保和转型升级。(

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