赛迪顾问-我国新一代TFT-LCD的产业价值链研究

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本期主题

我国新一代TFT-LCD的产业价值链研究

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本期主题：我国新一代TFT-LCD的产业

价值链研究

近几年来，关于中国是否要建液晶高世代线的争论不断。现在，人们基本上统一了认识，要加快推进高世代线的建设。因为在我国电子信息产业“命系彩电”时代曾经辉煌的CRT彩电，正大规模地走滑坡路，在高端市场的占有率大幅下降。

显示技术虽然已经历了近百年的发展历程，但其飞速成长却与近半个世纪以来的社会信息化、经济全球化的发展密切相关。如今，显示技术主要分为直视显示和投影显示两大类。直视显示主要包括阴极射线管显示（CRT）和平板显示（FPD）。投影显示分为CRT投影、液晶投影、硅基液晶（LCOS）投影和数码光处理（DLP）投影。目前，CRT显示技术已经发展到了一个很成熟的阶段；FPD和投影显示两大技术在最近的几年获得了突飞猛进的发展。FPD具有薄、轻、功耗小、辐射低、没有闪烁，有利于人体健康等优点。FPD技术种类有多种，主要有等离子体显示（PDP）、液晶显示（LCD）、电致发光显示（EL）、有机电致发光显示（Organic LED， OLED）、场致发射显示（FED）、电泳显示（EPD）等。在强大的市场扩张力背后，有各种不同的平板显示技术，而TFT-LCD（薄膜晶体管液晶显示器）是所有的平板显示技术中最为成熟的主流技术，产品与产业化最为成熟，市场应用最为广泛，液晶显示器广泛用于计算机和消费电子中，横跨1英吋到100英吋的市场，因此液晶显示器的市场规模巨大，已占平板显示器市场的90%。而PDP虽然已形成一定的产业规模，但远不及TFT-LCD的产业规模，OLED正处于产业化的前期阶段，而FED、EPD正处于技术开发和中试阶段。因此，我国显示器产业的发展重点放在TFT-LCD领域。

第一章 TFT-LCD显示技术发展概况

TFT-LCD技术和产业的发展历程，是一种典型的产品市场驱动技术发展的模式。

1.1 技术简况及发展历程

TFT-LCD是结合了半导体技术和液晶光学技术而创造出的新型显示技术。液晶最早被发现于1888年，但直到1971年，TN型LCD推出后，LCD产业才进入真正的发展期。随着半导体技术的发展和有源矩阵概念的提出，TFT-LCD技术开始逐步成型，并于20世纪90年代初期在日

本开始产业化。

在TFT-LCD技术投入商业运营后，电脑市场成为支撑其产业兴起的主要动力，尤其是笔记本型电脑（NB）的兴起，带动了TFT-LCD产业的投资热潮，也迫使TFT-LCD技术加快发展的步伐，TFT-LCD生产线的更新换代速度日益加快。

TFT-LCD液晶显示器广泛应用于电视机、笔记本电脑、显示器、手机显示屏等各个方面。TFT-LCD具有电压低、功耗小、重量轻、厚度薄、适于大规模集成电路直接驱动、易于实现全彩色显示的特性，在平面显示技术中占据了主导地位。目前，TFT-LCD正在凭借其在环保、无辐射和节能方面的优势加速替代传统CRT显示器，已经成为市场规模最大的显示器件。近几年，随着大屏幕平板电视的迅猛发展，大尺寸产品成为TFT-LCD产业发展的最大增长点。

LCD技术的发展已历经两代，第一代技术以小型化、轻量化和薄型化为主，主要应用对象是笔记本电脑；第二代技术则以高亮度、高色再现性和宽视角的大尺寸产品为代表，主要应用领域是电视机和监视器。目前的发展阶段介于第二代和第三代之间，其技术开发的重点是：突破LCD自身的各种局限性，提高其作为多媒体电视显示器的动画显示性能，并大力简化制造工艺以确保其在价格上具有竞争力。

1.2 产品市场驱动技术发展的趋势

TFT-LCD属于市场驱动技术型产业。TFT-LCD技术与产品已成为平板显示的主流，在2005年就已经超过500亿美元，雄居各类显示技术的榜首，预期在未来几年还将继续保持快速增长的势头，各大厂商都纷纷投入大量的人力、物力和财力对工艺技术、产品技术进行技术研究，技术的发展趋势表现为：

1.2.1 大尺寸的市场需求是驱动技术发展的主力

由于LCD由PC液晶显示器和笔记本计算机（NB）向应用液晶电视发展，过去TFT-LCD主要用于Monitor、NB、PDA和手机显示器，随着TFT-LCD技术的飞速发展，TFT-LCD正向高端LCD-TV方向发展，LCD-TV对TFT-LCD在高分辨率、响应速度、色纯、亮度、对比度、视角等指标方面都提出更高的技术要求，需要在TFT-LCD基本结构和基本机理以及工艺制造和驱动技术方面寻求突破。由此可见，大尺寸将是液晶的主要发展方向。

各厂商的液晶电视产品尺寸不断增大、产品性能不断提高，向高分辨率、快速响应、宽视角、更高画质、低功耗等方面发展，同时成本不断下降。由于液晶自身是不发光的，依赖电场作用下对透过率的调制来实现图像的显示，而背光源一直呈工作状态，同主动发光器件相比，更难于降低暗态的亮度，所以提高对比度是LCD-TV中非常艰巨的任务，需要综合考虑多方面的因素，包括像素设计、TFT结构设计与工艺的改进、液晶材料、彩色滤光膜、偏振片等等。近

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年来在对比度方面已取得了明显的进展，LG飞利浦、友达光电和奇美光电通过改进背光控制技术，实现了高于5000：1的动态对比度，夏普公司的一款37英吋样机对比度高达百万比一，虽然在实际应用中看不到百万比一的对比度有什么意义，但这一结果说明了LCD在对比度方面有很大的改进空间，可以和主动发光显示器件相竞争。

LCD技术在大尺寸液晶电视领域迅速发展的同时，应用于移动通讯的小尺寸显示器件也在不断进步，特别是为满足3G移动通讯的要求，分辨率不断提高，2.4英吋QVGA产品已经进入市场。

1.2.2 低产品成本策略是依靠新技术提升高良率

TFT-LCD技术的进步和成本的降低，有赖于相关材料技术的支持，如TFT部分使用的金属配线材料，液晶屏部分使用的液晶、彩色滤光膜、偏振片，模组部分使用的背光源和控制驱动芯片等，近年来在技术方面都有相当的进步，并将继续成为降低成本、改善显示性能的关键。

TFT-LCD生产工艺技术方面，如何在越来越大尺寸的玻璃上实现高良率，对于原来的制程技术带来很大挑战。光刻胶的均匀涂敷、高精度曝光、均匀的成膜、蚀刻控制、TFT性能检测、缩短和保证液晶注入、成盒问题的检测技术等成为TFT-LCD需要及时解决的问题。为了提高产品的性能和降低成本而进行的众多技术开发，如新的液晶注入技术、COA技术、有机TFT技术、低温多晶硅技术、SOG技术都是未来TFT的技术研发的方向。

1.2.3 响应时间趋短的需求促使LCD全面超越CRT

更大尺寸的显示屏幕与更快的响应时间一直是LCD显示器的两大发展趋势。通常情况下，LCD显示器的响应时间达到5毫秒，拖影现象就完全不被人的肉眼所察觉，因此5毫秒被认为是LCD显示器响应时间的终极速度。从目前LCD显示器技术发展来看，8毫秒LCD产品在2005年实现普及，接下来将完成从8毫秒到5毫秒的转变，5毫秒LCD显示器产品的问世和普及是LCD显示器技术发展的里程碑。尤其是OCB（Optically Compensated Bend，光学补偿弯曲排列）和FSC（field-sequential-color，场序彩色显示）技术，OCB模式所独有的优越响应速度特性，结合FSC技术能够大幅降低TFT-LCD的制造成本，同时获得优越的色特性、视角特性、响应特性、亮度和对比度特性，制造出性能近乎完美的液晶电视。

在点距分辨率、亮度、对比度、可视角度直至响应时间等技术指标趋于成熟和稳定之后，显示色彩技术成为LCD显示器的下一个技术热点，尽管LCD色彩显示技术上已经有了很大改善，但依然落后于传统的CRT显示器所呈现的显示效果。为了迎合用户不断提高的色彩需求，主流LCD生产厂利用PD（Pixel Dithering像素抖动）算法和FRC（Frame Rate Control帧速率控制）技术，大力改善6bit面的色彩显示技术。

1.2.4 a-SiTFT-LCD技术开拓市场空间的潜力很大

近年来TFT-LCD在改善视角、响应速度、色饱和度及亮度等方面取得了重大进展。其显示性能已经接近CRT显示器，应用非常广泛，产品范围涵盖1英吋左右的小尺寸产品至65英吋的大尺寸产品；加之规模量产带来的成本降低，市场需求不断增长，目前TFT-LCD约占平板显示器市场份额的80%，主要采用非晶硅（a-Si）技术。预计在相当长的一段时间内，a-SiTFT-LCD在平板显示器市场份额中所占的比例将维持在70%以上。相对于a-Si，多晶硅p-Si在性能上具有一定的优势，可以满足一些特殊的应用要求。因此，低温多晶硅技术（LTPS）受到了日本一些大公司的重视。

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第二章 国内新一代TFT-LCD液晶屏的需求分析

平板显示（电视机、显示器等）已开始成为市场主流，中国已开始成为平板显示生产和消费大国，液晶显示将长期占据平板显示的主要市场份额，液晶显示器的生产线将加快向高世代升级，六代线至八代线每年升级一代。8-10代线等高世代TFT-LCD产品能维持五年以上的主流地位。

表1 各世代线的尺寸

世代 1代 2代 2.5代 3代 3.5代 4代 5代 6代 7代 8代 数据来源：赛迪顾问，2009

年度 1990 1993 1995 1996 1997 2000 2002 2004 2005 2006 尺寸（mm） 300*400 370*470 410*520 560*650 600*720 680*880 1000*1200 1500*1800 1870*2200 2200*2500 2.1 需求巨大驱使我国发展新一代TFT-LCD

中国是手机、笔记本、显示器和电视等产品的全球制造中心，对液晶面板的需求巨大，但

自给率不足10%，高端大屏幕液晶面板不能自主供应。我国是电视机的消费大国。近年来，国内电视市场规模保持在约4000万台/年。2007年国内平板电视消费量达到960万台，其中液晶电视出货量达880万台，较2006年增长83%。预计2007-2012年以液晶电视为主的国内平板电视年复合增长率将达到29%。

表2 2007年全球电子产品出货量中的中国制造的比例 电子产品 LCD电视 LCD监视器 笔记本 手机 CRT电视 2007年全球出货量 7900万台 1.62亿台 1.08亿台 12亿部 1.07亿台

液晶显示将长期占据平板显示的大部市场份额。2007年全球平板显示器的产值达到了1000亿美元的历史新高，未来将持续向1200亿美元发展。在强大的产业成长力背后有各种不同的平板显示技术，而在所有的平板显示技术当中，以TFT-LCD最为成熟，产品应用领域和范围很广，包括移动电话、移动数码电视、学习机、MP3播放机、MP4播放机、笔记本电脑等。由于液晶显示器广泛用于计算机和消费电子产品中，横跨1英吋到100英吋的市场，因此液晶显示器的市场规模最大，2007年达到900亿美元，占所有平板显示器市场的90%。

中国制造所占比例 21% 74% 72% 45% 56% 2.2 8-10代线产品的市场适应性和投资收益性良好

液晶显示屏生产线将加快向高世代升级，六代线至八代线每年升级一代。在国际上，世代线的升级周期缩短，2006年以后每年升级一代。全球已量产的七代线5条，已量产的八代线2条，在建的4条，我国华北地区八代线建成后将成为全球第7条八代线。

八代线等新一代TFT-LCD生产线具有较宽的产品覆盖能力，良好的产品市场适应性和投资收益性，是TFT-LCD投资扩产的重点。据预测，2014年全球46英吋以上液晶电视的需求将达

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到5900万台，2015年将超过6800万台。按7条八代线产能测算，每条线每年产出700万片液晶面板，按全部生产46英吋液晶屏折算，产能也不足5000万片，尚缺900-1800万片。国内液晶电视市场占全球的20%，如需满足国内市场，至少需要2条八代TFT-LCD生产线。根据最佳经济值，八代线可切割8片段40-49英吋的玻璃面板。对于46英吋以上的大面板，八代线的最佳经济切割值比七代线更具优势。

图1 八代线的最佳经济值可切割8片段40-49英吋的玻璃面板

2.3 行业周期对国内建设8-10代线的影响

新一代TFT-LCD生产线的产品覆盖面较宽，市场能力较强。例如，八代线除可以切割46英吋以上液晶面板外，还可以切割32、26英吋的产品。要满足40英吋以上液晶电视日益增大的市场需求，7.5/8代线是理想的选择，对于46英吋以上的液晶电视机，八代线更具有产能和成本的多种优势。我国也具有建设8－10代线的市场机遇。彩电下乡等扩大内需的国策是新一代TFT-LCD液晶屏制造基地强有力的后盾，扩大内需的力度和成效，是新一代TFT-LCD液晶屏制造基地度过前3年的产能爬坡期和成熟期的决定因素。其产品会受到TFT-LCD行业周期变动的影响，加上投资总额巨大，这两方面因素是投建新一代TFT-LCD项目的主要风险。当前全球

TFT-LCD产业正处于“液晶周期”的低谷，随着全球金融危机影响进一步加剧，2009年将是全球TFT-LCD产业近十年最困难的一年，此时投资八代线等新一代TFT-LCD，有利于降低设备采购成本，早日掌握TFT-LCD产业发展的主动权。

表3 2006-2012年全球TV出货量（单位：百万台）

年份 总计 TFT-LCD CRT PDP 其他 2006 190 46 130 9 4 2007 200 79 107 11 2 2008 208 105 89 13 1 2009 215 122 77 15 1 2010 222 138 67 16 1 2011 229 153 58 17 2 2012 234 164 50 18 3 数据来源：赛迪顾问，2009

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