在2018年的拉斯維加斯CES展上,有著德、美、中三國基因的拜騰汽車,展出了一輛擁有50英寸的端到端BYTON共享全面屏的SUV,用戶可以用BYTON Air Touch進行手勢控制、用語音控制開展互動。
同時在方向盤、后排駕駛靠椅上也有顯示屏。BYTON駕駛員通過觸控屏可以觸控操作,后排人員也可以享受享受屏幕的互動體驗。
除了拜騰,其他汽車廠商也在大力推進車內大屏的更新換代。
代表行業風向標的奔馳,也在2018年4月24日發布了國產A級三廂版,預估20萬左右的車型采用了兩塊10.25英寸液晶顯示屏,這原來都是奔馳豪華頂配車型的配置。
越來越多的車企在使用車內多屏,預示了未來汽車的趨勢,那么在消費領域活躍了多年的LCD大小屏,為什么現在才開始進入汽車的視野?
《高工智能汽車》咨詢了業內人士,了解到一款車規級屏的價格會是同尺寸消費級屏的5倍左右,當然還需要均衡產能、技術、工藝等方面的因素。據稱,拜騰的大屏是國內京東方提供,那么京東方是否有能力提供一款量、價、質均符合汽車OEM要求的巨屏?
想要解決這些疑惑,還需要從屏的必備部件——玻璃基板說起。
玻璃基板
玻璃基板是構成液晶顯示器件的一個基本部件,這是一種表面極其平整的浮法生產薄玻璃片,基板玻璃是構成液晶面板重要的原材料之一。
基板玻璃在TFT-LCD上游原材料成本中占比約15.2%,對面板產品性能的影響十分巨大,面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可視角度等指標都與所采用的基板玻璃質量密切相關,作為重要的基底材料,基板玻璃之于TFT-LCD產業的意義相當于硅晶圓之于半導體產業。
基板玻璃作為薄膜顯示產業的基石,不僅廣泛應用在TN/STN、TFT等液晶面板結構中,也是OLED必不可少的基底材料,基板玻璃重要性受顯示機理變化的影響有限,具有不可替代性,未來產業地位穩固。
液晶基板玻璃的主要原料包括:石英粉,碳酸鍶,碳酸鋇,硼酸,硼酐,氧化鋁,碳酸鈣,硝酸鋇,氧化鎂,氧化錫,氧化鋅等。它們是玻璃的形成物,玻璃的調整物和中間體成份,構成了玻璃的主體,決定了該種玻璃的物理和化學性質。
玻璃基板的制造工藝主要有浮法、流孔下引法和溢流熔融法三種,目前主流工藝是溢流熔融法。浮法的優勢在于產能高、易于基板玻璃面積尺寸的擴大,成本低于其它工藝,但是后段處理帶來的開銷又抵消了部分成本優勢。
浮法以前主要用于TN/STN基板玻璃,后來旭硝子成功利用浮法制造無堿基板玻璃,成為浮法制造TFT基板玻璃的代表廠商。
流孔下拉法需要后段拋光加工,流孔工藝難度較大,產品不良率難保證,工藝優勢不明顯,已逐漸被淘汰,目前主要使用該工藝的廠商是電氣硝子(日本)。
溢流熔融法由著名玻璃廠商康寧(美國)主導,由于此工藝玻璃在成型時不需要接觸任何介質(浮法接觸液態錫、流孔法接觸金屬滾輪),不會產生因和介質有接觸而造成的玻璃表面性質差異等問題,故此不需要后端拋光等加工,現在已經成為TFT-LCD基板玻璃制造工藝的主流。
配方、工藝、設備
基板玻璃的生產制造,蘊含著大量技術和規范管理經驗。TFT-LCD用基板玻璃對玻璃表面平整度和雜質含量要求都是電子級的,使用一般的浮法工藝無法滿足如此高的平整度要求,目前只有旭硝子成功使用浮法制造基板玻璃。
基板玻璃主流工藝還是溢流熔融法,而溢流熔融法工藝壁壘高于浮法,需要準確調整溫度、流速等多個參數,掌握難度大。
還有配方以及裝備的壁壘。溢流熔融法需要正確的玻璃液配方才能穩定成型,玻璃液配方也影響著基板玻璃的光學、化學特性,配方是基板玻璃制造的核心技術,關系到基板玻璃成品的良率。
生產設備一般是玻璃廠商自制,以溢流熔融法為例,由于熔爐、引流槽、溢流磚等關鍵部件的生產要求高,一些精度和特性的不達標將直接影響最終產品的良率,故在基板玻璃生產設備的制作上也存在很大壁壘。
當然還需要一些其他的高精尖設備,比如光刻機,對,就是芯片生產中用到的那種,我們國家沒有的核心技術。玻璃本身并不能顯示色彩,顯彩需要對玻璃基板進行復雜的工藝流程,包括但不限于晶化處理、噴涂光刻膠、通過光刻機曝光成像玻璃基板等。
在這當中就使用到了光刻機,光刻機是平板陣列工藝生產線中最昂貴、核心的設備。無論AMOLED還是TFT-LCD,都運用到了TFT電路驅動每個像素的主動顯示技術。而光刻機的曝光分辨率、套刻精度大小將直接決定最終屏幕顯示的精細程度。
光刻機的技術同樣是被國外壟斷, 光刻機涉及系統集成、精密光學、精密運動、精密物料傳輸、高精度微環境控制等多項先進技術, 目前世界上最先進的 ASML EUV光刻機單價達到近一億歐元,可滿足 7nm 制程芯片的生產。
ASML是一家荷蘭公司,又叫阿斯麥,是一家專門生產光刻機的企業。這家公司是世界上最頂尖的光刻機生產商,ASML擁有世界第二的專利申請量。
世代差
目前全球玻璃基板市場仍然屬于寡頭壟斷市場,前3家企業(康寧(美)、旭硝子(日)、電氣硝子(日))壟斷了將近95%的市場,其中單獨一家企業的市占率就超過了50%。
雖然國內兩家企業彩虹和東旭已經實現了零的突破,但就市場規模而言,國內基板玻璃企業還遠不足以與壟斷企業展開競爭。
而提到國內外玻璃基板廠商的差距,最直觀的便是所謂的顯示屏世代線代數了。
玻璃基板不同世代之間,最直接的差異是面積?;宓拿娣e越大,就可以在單塊板子上切割出更多的目標基板,目標基板再進行打磨,就可以成為我們所看到的手機、平板、電視機等各種顯示器最終的樣子。
由于基板本身內含電子電路,因此在切割過程中一旦發生錯誤,就會使得基板整個報廢?;逯圃炱髽I是有一定的報廢率的,報廢率越低,相應成本也就會越低。
而越大的原型基板,能切割成型的目標基板數量越多,相應的報廢率也會變低,因此業內才會不斷去追求基板的代數,及原型基板的尺寸。2017年12月20日,京東方合肥第10.5代TFT-LCD生產線提前投產,這也是全球首條投產的10.5代線(目前最高世代線),設計產能為每月12萬片玻璃基板。
拜騰的50寸大屏,就是在此基板上直接切割而成的。業內人士表示,概念車中展示出了50寸大屏,就表示這樣的屏已經可以正常生產。而至于車規方面的要求,是在各個指標上滿足相應的要求,這涉及到工藝,以及原材料使用上。
政策推進國產化
面板產能的增加必然帶動中國企業對基板玻璃的需求。
去年國內顯示面板企業基板玻璃的需求量為7676萬平方米,略低于國內市場總體需求,同比增長42.9%,占全球需求量的18.1%。其中8代線的需求5059萬平方米,在總需求中占比接近三分之二。
為了整體提升國內的平板顯示產業,國家在政策和資金上開始從面板領域向上游設備材料領域傾斜。
國家發改委、工信部聯合公布的《2014-2016年新型顯示產業創新發展行動計劃》在提出“到2016年,按面積計算出貨量達世界第二,全球市占率超過20%,產業總體規模超3000億元”的發展目標同時,還提出了依托國際資源,共建產業鏈配套體系,初步實現上游裝備、材料的規?;a能力。
目前國內投資興建的TFT-LCD生產線多為高世代線,增長的基板玻璃需求主要是8.5代線的需求,4.5代線到6代線的需求量僅200萬平方米。
也就是說,盡管中國存在做強玻璃基板產業的機會,也有越來越多的企業投身進來,擺脫產品低端化、同質化競爭等仍將是未來一段時間,中國玻璃基板企業面臨的主要問題。
目前情況來看,大尺寸和薄型化、柔性顯示將是顯示玻璃產業的中長期發展的主要方向。比如LGD采用0.5毫米及以下厚度的整體進度已超過95%。在0.4毫米厚度的導入進程中,6代線已有11%的采用率。
因此,今后中國企業應當在“完善現有工藝技術”、“擴大材料裝備和玻璃配方的開發應用以及儲備新技術”等方向提高加大力度,提升創新能力。
國內已有8條8.5代線投產。在推動基板玻璃國產化方面,東旭集團貢獻巨大。目前東旭在成都、鄭州、石家莊、營口、蕪湖、武漢等多地均有建線,且已開出不小的產量,獲利情況也很不錯。
另一家更早涉足基板玻璃產業的是彩虹集團。彩虹早期有CRT玻殼的技術基礎,隨著CRT向平板顯示產業的升級,該集團也由此轉型生產液晶面板用基板玻璃。
2007年,彩虹在陜西咸陽的一期5代線窯爐點火,這也是國內首條5代基板玻璃生產線,該線2008年9月生產出第一片玻璃。隨后幾年,彩虹又在合肥和張家港等多地布局建設新的生產線。
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原文標題:拜騰50寸大屏能否量產?取決于京東方的玻璃基板供應商 | GGAI視角
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