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一文了解显示关键材料之玻璃基板

光链 · 2018-09-19
随着近年来TFT-LCD及OLED等显示产业的蓬勃发展,玻璃基板的市场规模及需求稳步增长。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。

随着近年来TFT-LCD及OLED等显示产业的蓬勃发展,玻璃基板的市场规模及需求稳步增长。

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。

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。

◤ 什么是玻璃基板?

如今市场主流需求是G5以上世代基板玻璃。一般而言:

✔G5=1100mm×1300mm,G5基板玻璃主要用于手机、平板电脑等移动终端设备。

✔G6=1500mm×1850mm,G6基板玻璃主要用来生产笔记本或显示器的液晶屏。

✔G8.5=2200mm×2500mm,G8.5基板玻璃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,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。

液晶面板的关键结构类似于三明治,两层“面包”(TFT基板和彩色滤光片)夹“果酱”(液晶),故制作一片TFT-LCD面板需要用到两片玻璃,分别作为底层玻璃基板和彩色滤光片底板使用。

▲TFT-LCD剖面结构图(图片来源:innolux官网)

基板玻璃在TFT-LCD上游原材料成本中占比约15.2%,对面板产品性能的影响十分巨大,面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标都与所采用的基板玻璃质量密切相关,作为重要的基底材料,基板玻璃之于TFT-LCD产业的意义相当于硅晶圆之于半导体产业。

▲TFT-LCD上游原材料成本分布(数据来源:公开资料整理)

玻璃基板作为液晶面板基础原材料之一,占据液晶产业链顶端。上游原材料是一些最基础的化工原料如石英粉、氧化铝等,下游主要是面板厂和彩色滤光片供应商。

(图片来源:广发证券发展研究中心)

◤ 玻璃基板的特性

由于TFT-LCD制造过程中的特殊环境,如高温、高压、酸性-中性-碱性的环境变更等,要求玻璃基板具备一定的特性。

▲玻璃基板特性要求(资料来源:公开资料整理)

◤ 玻璃基板的原料及原料特点

液晶基板玻璃的主要原料包括:石英粉、碳酸锶、碳酸钡、硼酸、硼酐、氧化铝、碳酸钙、硝酸钡、氧化镁、氧化锡、氧化锌等。它们是玻璃的形成物,玻璃的调整物和中间体成份,构成了玻璃的主体,决定了该种玻璃的物理和化学性质。

▲玻璃基板制造原料及特性(资料来源:公开资料整理)

◤ 玻璃基板的制造流程、制造工艺分类及特点

制造工艺:基板玻璃的制造工艺主要有浮法、流孔下引法和溢流熔融法三种,目前主流工艺是溢流熔融法。

▲玻璃基板制造方法(资料来源:网络公开资料)

玻璃基板的制造流程分为融合成行以及加工工程两部分。

▲玻璃基板制造流程(资料来源:网络公开资料)

而不同的制造工艺其关键工艺亦不相同,各大产商根据不同的产品亦选择不同的方法。

▲不同玻璃基板制造工艺特性比较(图片来源:广发证券发展研究中心)

◤ 玻璃基板切割效率

不同世代线的玻璃基板根据不同的产品尺寸,其切割适用效率亦不相同。

▲不同世代线切割效率(图片来源:中信建投证券研究发展部)

◤ 玻璃基板市场

随着近年来TFT-LCD及OLED等显示产业的蓬勃发展,玻璃基板的市场规模及需求亦稳步增长。

▲玻璃基板需求量预测-百万平米(数据来源:中国产业信息网)

全球TFT-LCD用玻璃基板市场份额方面,90%以上的集中在美国康宁、日本旭硝子、电气硝子、安瀚视特等几大厂商,而欧洲多是与日本厂家合作,份额尚不足1%。

▲全球主要玻璃基板厂市占率(数据来源:广发证券)

近年来玻璃基板国产化进程加快,彩虹集团、东旭集团、中国建材国际工程集团等本土企业在中小尺寸面板市场份额已达80%,而在为高世代液晶面板生产线及AMOLED无碱玻璃技术工艺及生产技术上还有待突破,短时间内实现国产化配套还有较大难度。

◤ 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。

来源:BOE知识酷

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