液晶战争——京东方85代线液晶生产线(上)

液晶战争——京东方8.5代线液晶生产线（上）京东方8.5代TFT（薄膜晶体管）液晶面板生产线，位于北京亦庄经济技术开发区，总投资超过280亿元。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、广达等厂商，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。世界TFT-LCD（薄膜晶体管）液晶发展简表————————————————————————————————————代数投产时间玻璃基板尺寸经济切割尺寸第一家量产厂商————————————————————————————————————1代线1991年10月320×400mm8英寸4片夏普奈良天理第1工厂2代线1994年2月370×470mm10英寸4片NEC鹿儿岛工厂2.5代线1994年8月410×520mm11英寸4片夏普三重多气町第1工厂3代线1996年5月550×650mm12英寸6片DTI滋贺县野洲工厂3.5代线1997年11月600×720mm14英寸6片LG龟尾P2工厂3.75代1997年10月650×830mm15英寸6片日立茂原工厂4代线2000年9月680×880mm17英寸6片夏普三重多气町第2工厂4.5代线2000年10月730×920mm18英寸4片三星天安工厂5代线2002年5月1000×1200mm27英寸6片LG龟尾P4工厂6代线2004年1月1500×1850mm37英寸6片夏普三重龟山第1工厂7代线2005年4月1870×2200mm40英寸8片三星牙山工厂7.5代线2006年1月1950×2250mm47英寸6片LG坡州工厂8代线2006年8月2160×2460mm52英寸6片夏普三重龟山第2工厂8.5代线2007年8月2200×2500mm55英寸6片三星牙山工厂10代线2009年10月2880×3130mm65英寸6片夏普堺市工厂————————————————————————————————————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”。德国物理学家奥托·雷曼（OttoLehmann），和奥地利布拉格德国大学的植物生理学家斐德烈·莱尼茨尔（F.Reinitzer）□液晶研究起源液晶研究已有上百年历史。早在1850年，普鲁士医生鲁道夫·菲尔绍（RudolfVirchow）等人就发现神经纤维的萃取物中含有一种不寻常的物质。1883年，奥地利布拉格德国大学的植物生理学家斐德烈·莱尼茨尔（F.Reinitzer），在加热安息香酸胆固醇脂时发现：当胆固醇脂加热到145.5℃时熔化，会经历一个不透明的呈白色粘稠浑浊液体状态，并发出多彩而美丽的珍珠光泽；温度升到178.5℃后，它似乎再次熔化，光泽消失，变成清澈透明的液体；当温度下降时，再次出现浑浊状态并变成紫色，最终又恢复成白色的固体。莱尼茨尔反复确定他的发现后，将这种现象告诉给晶体学家诺发斯基（VanZepharovich），诺发斯基没办法回答他的疑问，建议他向德国亚琛大学物理学教授奥托·雷曼（OttoLehmann）请教。3月14日，莱尼茨尔写了一封16页的长信寄给雷曼。雷曼了解这一情况后，制造了一座具有加热功能的显微镜，去观察这些脂类化合物结晶的过程，后来还加上了偏光镜。此后雷曼对这些物质进行了系统性研究，发现了100多种类似性质的材料。他发现，这类白而浑浊的物质外观上虽然属于液体，但却显示出异性晶体特有的双折射性。开始时，雷曼将这些物质称为软晶体，然后改称晶态流体，并分为“晶状液体”（流体状液晶，德文：tropfbarflüssigenKristalle）和“液态晶体”（粘稠状液晶，德文：schleimigflüssigenKristalle）两大类。这就是液晶（Flussigekristalle）名字的来历。到1922年，研究者们已经发现了数以百计的液晶材料，法国斯特拉斯堡大学的弗里德（GeorgesFriedel）教授，根据晶体排序结构，进一步把液晶材料分为三类：向列相（nematic）、近晶相（smectic）、胆甾相（cholesteric）。1913年至1922年间，雷曼多次被提名为诺贝尔物理学奖候选人，但是由于液晶研究当时还不被学术界广泛认可，所以最终还是没能获奖。1922年6月17日，雷曼在德国卡尔斯鲁厄去世，他为后世留下了物理学的一个全新篇章。可惜的是，雷曼所发现的液晶现象在当时并没有得到实际的应用，甚至几乎被遗忘了有将近六十年。但雷曼的先期研究，为1968年液晶产品的问世和迅速发展打下了基础。美国纽约洛克菲勒中心，是纽约第五大道的标志性建筑，由19栋大楼组成。其中最大的主楼就是RCA公司的总部大楼，高259米，共70层，于1939年建成。这幢大楼是纽约第7高建筑，1988年之前称为RCA大厦，同时也是NBC（美国全国广播电视台，隶属于RCA）的总部。1919年，通用电气在购买了马可尼的无线广播技术后，建立了RCA公司