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无声的战争【序言】——全球液晶产业发展史

admin 2014-08-08 0
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液晶产业

 

自从1925年10月2日,英国人贝尔德(J.L.Baird)在穷困潦倒中,发明世界第一台机械扫描式黑白电视机以来,电视已经从实验室走入了千家万户,并从最原始的机械扫描式电视机,发展出黑白球面显像管电视机(1929年)、彩色球面显像管电视机(1954年)、彩色纯平显像管电视机(1998年),直至现在流行的液晶/等离子电视机;屏幕尺寸也从最初的几英寸发展至205英寸。技术进步给消费者带来了视觉享受,也为显示器产业带来了深刻变革。伴随着激烈的市场竞争,企业间掀起了惊心动魄的生死搏杀,小小的显示屏见证了无数企业的兴衰荣辱。

 

我国做为世界最大的CRT、液晶电视制造国,在显示器产业发展历史上有着惨痛的教训。了解中国电子产业的朋友都知道一个词——“缺芯少屏”,芯就是芯片,屏就是显示屏。早在1978年,我国开始发展电视工业时,由于缺乏彩色显像管核心技术,在政府主导下启动了“彩电国产化”工程,由银行出资近200亿美元,从日本成套引进17-21英寸彩电生产线,在全国建成了八大彩色显像管厂(7家合资)和八大玻壳厂,同时引进113条彩电装配生产线,遍布于全国各地,由此诞生了长虹、TCL、康佳、海信等彩电巨头。到1987年,中国彩电年产量达到1934万台,首次超过日本,跃居全球第一。此后依靠成本规模优势,迅速挤垮了国外同类产业。

 

大规模的重复引进,在让中国电视工业崛起的同时,也使得行业进入产能过剩、低价竞争的局面。各大彩电集团在惨烈的价格战中,利润严重下滑甚至亏损,失去了进一步推动核心技术升级的能量。到2004年,当世界电视产业从传统CRT(显像管)显示器,向液晶、等离子等新型平板显示器转换时,中国彩电工业再一次惨遭淘汰。至2009年的短短五年时间里,中国花费20多年时间建立起来的彩色显像管工业,被技术换代风暴彻底摧毁。八大彩管厂中的7家合资企业全部倒闭,只剩下没有合资的咸阳彩虹劫后余生。世界最大的彩电玻壳制造商河南安彩,因错误判断产业形势,继续扩大玻壳产能而最终倒闭。(至此除了电信工业外,中国在上世纪80年代起采用“以市场换技术”政策发展的轿车、彩电、集成电路产业,几乎全数失败,没有一个能摆脱对引进技术的依赖,形成自主技术能力。重引进轻吸收,成为产业发展之耻。)

 

由于液晶面板占液晶电视整机成本的2/3,国内彩电厂商被迫花费巨资,从韩国、台湾、日本厂商手里采购液晶面板等关键零部件。以2010年为例,当年中国液晶面板进口额超过400亿美元,仅次于集成电路(1569亿美元)、石油(1351亿美元)和铁矿石(794亿美元)。

 

随着我国液晶电视产能的持续增长,这种产业核心部件受制于人的尴尬局面,已经严重威胁中国电视产业安全。在1998年至2008年,日韩平板电视厂商(甚至台湾企业)“拥屏自重”,肆意侵蚀中国彩电市场份额,并且对中国企业进行严格的液晶技术封锁。这一局面直至2008年全球金融危机,导致世界液晶面板价格崩盘才告一段落。为了突破产业困局,从2009年起,国内液晶面板企业逆势扩张,打响了产业反击战。

 

2009年8月25日,我国液晶面板龙头企业——北京京东方,宣布投资280.3亿元人民币,建设我国第一条8.5代液晶面板生产线。此举如同一声霹雳,瞬间击溃了外国厂商的技术封锁联盟。在此后不到10天时间里,日本夏普、韩国三星、LG,台湾奇美、友达等厂商,纷纷宣布放弃封锁策略,要在中国大陆建设高世代液晶面板生产线。中国各地计划上马的7.5代以上生产线一度达到8条,总投资超过2000亿元人民币。而目前全球已经投产的7.5代以上生产线,总共也不过12条。

 

这场液晶狂潮背后,是中国液晶面板厂商与外资厂商的生死角逐。谁能率先填满中国市场需求,谁就能成为行业霸主,而落败者只有衰亡一途。进口关税将导致韩国、日本、台湾的进口液晶面板,完全失去中国市场的竞争力。这就是外资厂商瞬间扭转封锁态度,抢着在华设厂的根本原因。

 
在叙述这场“液晶战争”之前,我们需要简单了解一下液晶产业的发展脉络。液晶自发现以来,主要经历了五个发展阶段。其中1883年至1968年为材料基础理论和应用研究阶段,主要由德国人和美国人在推动,研究出了动态散射(DSM-LCD)和扭曲向列(TN-LCD)液晶显示器雏形。1973年至1985年为产业化初期阶段,日本厂商在获得TN-LCD技术后,将其广泛应用于计算器、电子表、掌上游戏机等电子产品中,为液晶技术奠定了产业基础。这一时期的液晶屏尺寸主要在2英寸以下,黑白色阶显示。1985年至1992年是STN-LCD(超扭曲向列)液晶推广应用阶段。这种(伪)彩色液晶显示屏,开始应用于掌上游戏机、笔记本电脑等电子产品,屏幕尺寸主要在10.4英寸以下,分辨率只有640×480像素。1992年至2003年是TFT-LCD(薄膜晶体管)液晶发展的成长期,随着2-27英寸彩色TFT液晶屏,在笔记本电脑、台式电脑显示器、手机、掌上游戏机等电子产品上应用,液晶产品逐渐取代传统CRT显像管显示屏,并战胜PDP等离子显示技术,成为市场主流。液晶产业也迅速成长为年产值超过300亿美元的产业新贵。2004年至今,是大尺寸液晶产品的成长期,随着27英寸以上液晶电视,对传统彩电的市场替代效应,世界液晶产业规模超过了1000亿美元,其生产线规格也发展到了第10代,出现了对角线尺寸为108英寸的巨型液晶电视。

 

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液晶生产线以玻璃基板尺寸规格,作为划代标准。玻璃基板尺寸越大,能在同一块玻璃上切割出越大的液晶屏,可以有效降低生产成本。其中5代线以下为中小面板生产线,主要切割3-27英寸的电脑、电视、数码相机、手机液晶屏。6代线以上为大尺寸面板生产线,主要切割37-65英寸的液晶电视屏。由于技术原理相似,各代线在工艺流程上并没有太大迥异;只是随着玻璃基板尺寸增大,工艺难度、设备投资也成倍增加。以5代线作为分水岭,小尺寸面板生产线的投资额只有几十亿元,而大尺寸液晶面板生产线的投资额暴增至数百亿元。由于需要建设大面积无尘洁净车间,购置大量自动化精密机械,液晶面板厂也就成了世界上最昂贵的工厂。

 

TFT-LCD(薄膜晶体管)液晶显示屏的构造,简单来说如同夹心饼干,由下至上分别为:背光板、下偏光片、玻璃基板、薄膜晶体管、液晶层、彩色滤光片、上偏光片。整个液晶屏里包含了上百万个像素单元(例如1280×1024分辨率,共计131万像素),用以显示图像。背光板负责为液晶屏提供基本光源,由背光板送出来的散乱光线,经过下偏光片(印有极细的水平细线)送往液晶层工作。再上面就是由两层玻璃(玻璃基板、彩色滤光片)夹着的薄膜晶体管和液晶材料层。晶体管是控制每个像素的开关,用气相沉积设备在玻璃基板上沉积出性质不同的半导体薄膜(如介电层、电极层),再用光刻、刻蚀工艺制成上百万个薄膜晶体管。通过共同电极层,就可以精确控制每一个晶体管的电压变化。每个晶体管用封框胶围成一个子像素单元,再向其中滴注液晶(仅几微米厚度)。通过控制晶体管的电压变化,就可以控制液晶材料的长棒状分子(扭转)排序结构,以遮断或者透过背光板射来的光线。液晶层上面是印刷了大量红绿蓝三原色微型方块的彩色滤光片玻璃。每3个薄膜晶体管对应彩色滤光片上的3个红绿蓝小方格,就可以组成一个像素。光线经过彩色滤光片后,从上偏光片(印有极细的垂直细线)透出,在屏幕上显示出精细的彩色图像。不过,LCD屏由于工艺复杂,上百万个像素单元很容易出现瑕疵,也就是我们日常所说的“坏点”。

 

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