TFT技术及产业发展状况0825.docx
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TFT技术及产业发展状况0825
TFT技术及TFT-LCD产业发展状况
初步调研报告
目录
一、引言2
二、TFT及其技术特点3
1、TFT（薄膜晶体管）3
2、TFT的技术特点3
三、TFT-LCD的主要特点5
1、TFT-LCD制作过程简介5
2、TFT-LCD的主要特点6
四、TFT-LCD主要应用领域及各世代线产品定位7
1、TFT-LCD的主要应用领域7
2、TFT-LCD各世代线产品定位7
五、TFT-LCD产业链分析8
六、国际TFT-LCD产业的发展情况8
1、全球TFT-LCD市场增长情况9
2、TFT-LCD市场的主要增长点9
3、TFT-LCD市场未来几年供求状况10
4、TFT-LCD生产线发展趋势10
5、全球TFT-LCD产业竞争格局11
七、我国TFT-LCD产业的发展情况13
1、我国TFT-LCD产业整体发展情况13
2、我国TFT-LCD产品市场发展情况13
3、我国TFT-LCD生产线投资发展情况14
八、TFT-LCD生产线及投资15
1、TFT-LCD生产线的技术特点15
2、TFT-LCD中小尺寸生产线现状分析16
3、TFT-LCD大尺寸生产线现状分析19
4、TFT-LCD生产线投资特点20
一、引言
科学技术的发展日新月异，显示技术也在发生一场革命，特别是自90年代以来，随着技术的突破及市场需求的急剧增长，使得以液晶显示（LCD）为代表的平板显示（FPD）技术迅速崛起。
FPD市场规模正在快速发展，其年平均增长率远高于阴极射线管显示（CRT）市场，FPD技术替代CRT技术的趋势十分明朗，可以说平板显示将成为21世纪显示技术的主流，其产业和市场在不断扩增之中。
CRT（CathodeRayTube，阴极射线管）实际上是一种真空管（VacuumTube），已经有100多年的发展历史了。
到20世纪80年代末、90年代初才产生了PDP（PlasmaDisplayPanel，等离子显示面板），把CRT时代的一个真空管变成了真空管的阵列；其进一步的发展是FED（FieldEmissionDisplay，场致发射显示）。
20世纪90年代初，人们尝试把真空管阵列做成非真空的，因此出现了以非晶硅（AmorphousSilicon,a-Si）TFT-LCD为基础的平板显示（FlatPanelDisplay,FPD）技术。
人们发现，非晶硅TFT有很多优点，所以发展迅速，很快就上升为显示领域的主流产业。
目前，平板显示的状况主要有两个特点：
第一，非晶硅TFT-LCD作为主流技术，现在越做越大。
第8代生产线现在已经开始量产；单个公司的经营规模，也从过去的一条线到现在十几条线，投资规模越来越大，甚至达到100亿美元左右的水平。
第二，低世代（第1代～第4代）的生产线都逐步向多晶硅转型。
因为不管是将来的流媒体电视也好，还是手机的智能化、多媒体化也好，都对显示器件提出了很强的集成功能的要求，非晶硅很难做到系统集成。
并且，高效率、开口率越来越小以及低电耗等要求目前只能用多晶硅技术来实现。
而且，多晶硅在低世代产品（手机、照相机、掌上电脑的显示屏）领域的应用已经趋于成熟。
目前竞争最激烈的平板显示器有四个品种：
（1）场致发射平板显示器（FED）；
（2）等离子体平板显示器（PDP）；（3）有机薄膜电致发光器（OEL）；（4）薄膜晶体管液晶平板显示器（TFT-LCD）。
下面将主要介绍TFT-LCD技术及产业发展情况。
二、TFT及其技术特点
1、TFT（薄膜晶体管）
TFT（ThinFilmTransistor）是指薄膜晶体管，意即每个液晶像素点都是由集成在像素点后面的薄膜晶体管来驱动，从而可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息，是目前最好的LCD彩色显示设备之一，其效果接近CRT显示器，是现在笔记本电脑和台式机上的主流显示设备。
TFT的每个像素点都是由集成在自身上的TFT来控制，是有源像素点。
因此，不但速度可以极大提高，而且对比度和亮度也大大提高了，同时分辨率也达到了很高水平。
目前，绝大部分笔记本电脑厂商的产品都采用TFT-LCD。
早期的TFT-LCD主要用于笔记本电脑的制造。
尽管在当时TFT相对于DSTN具有极大的优势，但是由于技术上的原因，TFT-LCD在响应时间、亮度及可视角度上与传统的CRT显示器还有很大的差距。
加上极低的成品率导致其高昂的价格，使得桌面型的TFT-LCD成为遥不可及的尤物。
不过，随着技术的不断发展，良品率不断提高，加上一些新技术的出现，使得TFT-LCD在响应时间、对比度、亮度、可视角度方面有了很大的进步，拉近了与传统CRT显示器的差距。
如今，大多数主流LCD显示器的响应时间都提高到50ms以下，这些都为LCD走向主流铺平了道路。
LCD的应用市场潜力巨大。
但就液晶面板生产能力而言，全世界的LCD主要集中在中国台湾、韩国和日本三个主要生产基地。
亚洲是LCD面板研发及生产制造的中心，而台、日、韩三大产地的发展情况各有不同。
目前主流的TFT面板有a-Si（非晶硅薄膜晶体管）。
2、TFT的技术特点
TFT技术是二十世纪九十年代发展起来的，采用新材料和新工艺的大规模半导体全集成电路制造技术，是液晶（LC）、无机和有机薄膜电致发光（EL和OEL）平板显示器的基础。
TFT是在玻璃或塑料基板等非单晶片上（也可以在晶片上）通过溅射、化学沉积工艺形成制造电路必需的各种膜，通过对膜的加工制作大规模半导体集成电路（LSIC）。
采用非单晶基板可以大幅度地降低成本，是传统大规模集成电路向大面积、多功能、低成本方向的延伸。
在大面积玻璃或塑料基板上制造控制像元（LC或OLED）开关性能的TFT比在硅片上制造大规模IC的技术难度更大。
对生产环境的要求（净化度为100级），对原材料纯度的要求（电子特气的纯度为99.999985%），对生产设备和生产技术的要求都超过半导体大规模集成，是现代大生产的顶尖技术。
其主要特点有：
（1）大面积：
九十年代初第一代大面积玻璃基板（300mm×400mm）TFT-LCD生产线投产，到2000年上半年玻璃基板的面积已经扩大到了680mm×880mm，最近950mm×1200mm的玻璃基板也将投入运行。
原则上讲没有面积的限制。
（2）高集成度：
用于液晶投影的1.3英寸TFT芯片的分辨率为XGA含有百万个象素。
分辨率为SXGA（1280×1024）的16.1英寸的TFT阵列非晶体硅的膜厚只有50nm，以及TABONGLASS和SYSTEMONGLASS技术，其IC的集成度，对设备和供应技术的要求，技术难度都超过传统的LSI。
（3）功能强大：
TFT最早作为矩阵选址电路改善了液晶的光阀特性。
对于高分辨率显示器，通过0-6V范围的电压调节（其典型值0.2到4V），实现了对象元的精确控制，从而使LCD实现高质量的高分辨率显示成为可能。
TFT-LCD是人类历史上第一种在显示质量上超过CRT的平板显示器。
现在人们开始把驱动IC集成到玻璃基板上，整个TFT的功能将更强大，这是传统的大规模半导体集成电路所无法比拟的。
（4）低成本：
玻璃基板和塑料基板从根本上解决了大规模半导体集成电路的成本问题，为大规模半导体集成电路的应用开拓了广阔的应用空间。
（5）工艺灵活：
除了采用溅射、CVD（化学气相沉积）MCVD（分子化学气相沉积）等传统工艺成膜以外，激光退火技术也开始应用，既可以制作非晶膜、多晶膜，也可以制造单晶膜。
不仅可以制作硅膜，也可以制作其他的Ⅱ-Ⅵ族和Ⅲ-Ⅴ族半导体薄膜。
（6）应用领域广泛，以TFT技术为基础的液晶平板显示器是信息社会的支柱产业，技术也可应用到正在迅速成长中的薄膜晶体管有机电致发光（TFT-OLED）平板显示器也在迅速的成长中。
三、TFT-LCD的主要特点
1、TFT-LCD制作过程简介
TFT-LCD的生产制造技术结合半导体产业、化学材料产业及光电产业的制造技术，主要可分为Array，CELL、LCM三个阶段（见下图）：
图1TFT-LCD的生产制造流程图
（1）基板制造（Array或Pannel制作）。
Array制造技术主要是将玻璃基板（BareGlass）透过类似半导体制造技术（镀膜、曝光、显影、蚀刻等技术）在基板上形成为数众多的晶体管，由于半导体制作技术的成熟，在Array制程方面，良品率一般可保持在90%以上。
（2）液晶面板组装（CELL制程）。
CELL制程主要是将Array制程完成的基板（TFT）与彩色滤光片基板（CF）分别作配向处理，并透过检准机械对位压合，再进行框胶烧成，切割成预定尺寸面板，再注入液晶（LC），并将偏光板贴付，并做检测工作，此制程难度甚高，是LCD面板制作程序中良率最低的一环，厂商制作良品率通常在70%左右。
（3）模组组立（Module制程）。
Module制程（LCM）主要是将切割完成的面板（CellGlass）与驱动IC、电路板（Bezel）、背光板（BlacklightUnit）等外部零组件组立起来，成为LCM，之后再做最后的检查。
由于LCM制程并不复杂，良品率可达90%以上。
2、TFT-LCD的主要特点
随着九十年代初TFT技术的成熟，彩色液晶平板显示器迅速发展，不到10年的时间，TFT-LCD迅速成长为主流显示器，这与它具有的优点是分不开的。
主要特点是：
（1）使用特性好：
低压应用，低驱动电压，固体化使用安全性和可靠性提高；平板化，又轻薄，节省了大量原材料和使用空间；低功耗，它的功耗约为CRT显示器的十分之一，反射式TFT-LCD甚至只有CRT的百分之一左右，节省了大量的能源；TFT-LCD产品还有规格型号、尺寸系列化，品种多样，使用方便灵活、维修、更新、升级容易，使用寿命长等许多特点。
显示范围覆盖了从1英寸至40英寸范围内的所有显示器的应用范围以及投影大平面，是全尺寸显示终端；显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率，高彩色保真度，高亮度，高对比度，高响应速度的各种规格型号的视频显示器；显示方式有直视型，投影型，透视式，也有反射式。
（2）环保特性好：
无辐射、无闪烁，对使用者的健康无损害。
特别是TFT-LCD电子书刊的出现，将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代，引发人类学习、传播和记载文明方式的革命。
（3）适用范围宽，从-20℃到+50℃的温度范围内都可以正常使用，经过温度加固处理的TFT-LCD低温工作温度可达到零下80℃。
既可作为移动终端显示，台式终端显示，又可以作大屏幕投影电视，是性能优良的全尺寸视频显示终端。
（4）制造技术的自动化程度高，大规模工业化生产特性好。
TFT-LCD产业技术成熟，大规模生产的成品率达到90%以上。
（5）TFT-LCD易于集成化和更新换代，是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完美结合，继续发展潜力很大。
目前有非晶、多晶和单晶硅TFT-LCD，将来会有其它材料的TFT，既有玻璃基板的又有塑料基板。
四、TFT-LCD主要应用领域及各世代线产品定位
1、TFT-LCD的主要应用领域
TFT-LCD（彩色薄膜晶体管液晶显示器）主要应用于计算机、视频终端、通讯及仪器仪表等行业。
主要应用领域有笔记本电脑、台式计算机监视器、工作站、工业监视器、液晶监视器、个人信息助理（PDA）、全球卫星定位系统（GPS）、个人数据处理、游戏机、可视电话、液晶电视、便携式VCD、DVD及其它一些便携装置。
并且TFT-LCD的应用领域朝着多元化的方向发展，主要体现在除传统的IT产品如LCDMTR（液晶显示器）和NB（笔记本电脑）稳步增长外，LCDTV（液晶电视）爆发性成长，以及消费类电子对中小尺寸需求大幅增加。
TFT-LCD产品应用正由“单一化”（笔记本电脑+液晶显示器）向“多元化”（笔记本电脑+液晶显示器+液晶电视+消费类电子设备+其他）过渡的趋势已经确立。
2、TFT-LCD各世代线产品定位
受基板尺寸和经济切割的限制，不同世代线均有各自的产品定位：
（1）5代线以下基本是以中小尺寸的笔记本电脑用面板、移动通信用屏及其他中小尺寸显示屏为主；
（2）第5代线主要针对26英寸以下的产品，市场定位在15英寸、17英寸和19英寸显示器和笔记本电脑面板以及22英寸、27英寸的液晶电视；
（3）第6代线主要针对37英寸及以下的面板，主要用于32英寸和37英寸液晶电视；
（4）第7代线主要针对40英寸以上液晶电视，以切割生产40英寸和46英寸面板为主；
（5）8代线以上则主要针对50英寸以上的超大液晶电视面板。
大尺寸TFT-LCD面板，通常由5代以上的高世代TFT-LCD生产线生产，应用领域比较集中，主要是显示器和液晶电视。
中小尺寸TFT-LCD面板，通常在5代以下TFT-LCD生产线上生产，应用领域相对于大尺寸而言较为广泛，主要有手机、笔记本电脑、数码相机、数码摄录机、PDA、车载显示、MP3、游戏机等多个领域，一些新的应用领域也还在不断涌现。
五、TFT-LCD产业链分析
在TFT-LCD产业链当中，上中下游的产业关系非常紧密，它是一个密切联系的整体，上中下游产业之间的浮动性和依赖性比较强。
TFT-LCD产业链上游主要包括生产设备和原材料业。
生产设备包括Array、Cell和Module等各生产阶段的相关设备。
原材料产业包括：
液晶材料、玻璃基板、彩色滤光片（CF）、集成电路（IC）、偏光板、背光模组、掩膜板、光刻胶等行业；中游主要是TFT-LCD面板及模组（各种尺寸液晶面板及模组）；下游主要是整机，包括LCD-TV、LCD-M、OEM/OD等。
上游的设备及原材料产业，是中游面板及模块产业发展的必要基础。
中游面板及模块产业是整个TFT产业的核心纽带，一方面通过需求拉动设备及原材料的发展，另外一方面推动下游整机产业的扩张。
目前在生产LCD屏时，材料费占总成本的60%左右。
在生产LCM模组时，LCD屏占总成本的70%，背光源，驱动IC，印刷电路板等占30%，在LCD-TV成本中，LCM模组占70%，其它电路及零组件占30%，所以在液晶电视生产过程中，LCD屏的质量和成本就决定了LCD-TV的发展前景。
六、国际TFT-LCD产业的发展情况
FPD（平板显示）技术自上世纪90年代开始迅速发展，并逐步走向成熟，由于其具有清晰度高、图像色彩好、环保、省电、轻薄、便于携带等优点，已被广泛应用于家用电器、电脑和通信产品中，具有广阔的市场前景。
随着平板显示技术的进一步发展，平板显示产品的市场也随之不断扩大，并对传统的CRT产品形成了强力冲击和挑战。
TFT-LCD将成为FPD技术的主流，新建产品线将向大尺寸市场集中。
液晶电视也将成为TFT-LCD的主要增长点。
1、全球TFT-LCD市场增长情况
从产品产值来看，整个FPD产业经过了1998年-2006年的高速增长。
从2002年开始，FPD产品的销售额就超过了显示市场总销售额的60%，超过传统的CRT产品。
到2006年，整个显示领域中FPD产品的产值渗透率超过90%，具有绝对的独占地位。
1998年-2007年，FPD的产值从不到100亿美元将成长到1000亿美元。
相应地，CRT产品的市场不断被压缩，到2009年，CRT所占的市场份额将不足5%。
FPD产品以高速而稳定的发展态势占据了未来显示市场的绝对主力地位。
在FPD市场中，TFT-LCD则占据主导地位，据DisplaySearch发布的数据显示，TFT-LCD市场需求在近几年一直呈快速的增长趋势，年复合增长率一直保持在30%以上，TFT-LCD产品将一直保持80%以上的市场份额，是未来平板显示的主流产品，也是全球重要的支柱性产业之一。
全球平面显示器市场在2004年达到620亿美元的市场规模（这里单指FPD面板的产值，而不包含面板上游以及下游的产值）。
2005年，全年出货量达到700亿美元的规模，相较2004年成长了10%左右，其中TFT-LCD是目前占平面显示器产值最大的部分，约占80%的份额。
据市场调查机构DisplaySearch的报告显示，2007年全球平面显示器用面板产值首次突破千亿美元大关，其中TFT-LCD达到900亿美元；预计在2015年，全球平面显示器产值将达1400亿美元，其中TFT-LCD将占1270亿美元。
全球巨大的市场需求和TFT-LCD制造工艺技术的不断提高，都表明TFT-LCD技术将是未来平板显示的主流技术，TFT-LCD产品将主导未来的平板显示市场，LCD产品也将取代CRT产品成为未来显示领域的主流产品。
2、TFT-LCD市场的主要增长点
液晶电视从2003年开始真正进入市场，市场销售量一直保持了100%的增长率。
到2005年，销售额突破了100亿美元，被业界定义为液晶电视元年。
在未来五年里，随着全球各条高世代生产线的纷纷投产，液晶电视的成本将进一步降低，市场份额将逐年上升。
液晶电视将是未来TFT-LCD产业增长最快的应用领域，年增长率将保持在30%以上的水平，并将保持年销售量增长50亿美元以上；液晶电视将成为TFT-LCD最主要的应用领域，到2009年，其产品产值将占整个产业的40%以上，成为TFT-LCD产业最主要的经济增长点。
3、TFT-LCD市场未来几年供求状况
由于需求的全面启动，而供应的增长步伐明显放慢，以产量计算，2007年全球产能同比增长为38.2%，而2008年以后产能增长率将明显下降，2009年和2010年的增长率预计仅有5%左右。
而以面积计算来看，2005年、2006年全球供应增长率远高于需求的成长，而到2007年，则出现了首次需求增长率超越供应增长率的现象，预期2008年这一供应缺口仍将有所拉大（目前业内共识为缺口在10%左右），到2010年之前都将保持供需的动态平衡状态。
从供应端来看，预计到2010年年底，全球总计将有16条5代（含5.5代）线、7条6代线、5条7代线、2条8代线和2条10代线。
其中，2006年新建生产线有5条（2条5代线，6代、7代、8代线各1条），2007年新建生产线有2条（7代、8代线各1条），2008年则只有1条6代线兴建投产，而全球仅有的2条10代线将于2009年下半年投产。
因此，鉴于2007年以后新增生产线的数量及产能都急剧下降，我们认为2010年前的供应压力并不大。
从需求端来看，预计未来数年市场需求仍将保持旺盛的增长势头，主流产品尺寸面积持续增大的趋势也将延续。
预计2010年全球LCDMTR、NB、LCDTV及其他应用的市场规模将分别为1.97亿台、1.48亿台、1.55亿台和16.24亿台，总体市场需求将保持年均10%以上的较高增长态势。
统计数据显示，液晶显示器市场20英寸以上的市场份额从2005年的3.4%增长到目前的16.9%，而到2010年会增长到30.3%；液晶电视市场32英寸以上的份额也将从2005年的34%增加到2010年的77%。
4、TFT-LCD生产线发展趋势
从各厂商的长期规划和产业发展来看，TFT-LCD产业未来投资将持续增长，国际金融机构及资本市场投资者对TFT-LCD行业的未来发展充满信心，主要TFT-LCD厂商取得了大量的外部融资，纷纷加大了投资力度，竞相宣布建立新线的计划。
此外，随着液晶电视市场的开拓，很多国际大厂纷纷投入巨资，扩充其现有生产线，以扩大竞争优势。
IPSAlpha宣布将投入7亿美元来扩充其6代线的规模，使产能增加一倍；三星电子已决定将其7-1生产线的产量从每个月6万片提高到7.5万片，7-2生产线将达到每个月4.5万片的产能，并最终达到每个月9万片。
LG-PhilipsLCD则已将其6代厂的产量从每个月9万片提高到12万片，其7代厂则希望达到每个月9万片的产量。
我国台湾的主要供货商以及我国大陆的京东方和上广电也都有类似扩增产量的实施计划。
据DisplaySearch预计，未来大尺寸TFT-LCD的产能将继续增大。
从显示屏的数量来看，2000年-2009年，产出量净增2.5倍，在2005年之前一直维持20%以上的增长幅度；由于更高世代线和更大尺寸基板的应用，按面积产出的预计来看，其增长的幅度将更高。
2000年-2009年9年间增长将达到创纪录的20倍，2000年产出的显示屏是456万平方米，而到2009年将超过9000万平方米。
随着液晶电视市场的开拓以及TFT-LCD制造技术的发展，为了获取更大的面板尺寸和更好的经济切割，更高的世代线将逐步量产。
在未来几年内，5代线以下面板产能将被逐步压缩，转而生产更小尺寸的面板产品，整体面积产出呈现比较明显的下降趋势；而5代及其以上世代线的产能逐步释放，从结构比例来看，2004年5代及其以上生产线产能占45%，而到2010年其比例将达到90%；6代及其以上世代线产能则将从2004年的5%增长到2010年的接近60%。
5、全球TFT-LCD产业竞争格局
TFT-LCD产业是技术密集、资金密集型产业，门槛高、风险大，既需要庞大的资本投入，也不同程度的存在技术障碍，因此TFT-LCD产业厂商的集中度变得越来越高。
TFT-LCD面板产能按地区分布，我国台湾地区的总产能在2005年超过了韩国，成为全世界产能第一的地区，并且在未来5年内将继续保持世界第一的位置。
而我国大陆的产能在2010年将达到8%左右的水平，接近日本的产能。
按厂商来划分，Samsung和LG.Philips处于第一集团军，市场占有率均超过全球市场的20%；台湾友达并购广辉电子后，总产能已接近全球的20%；而第二集团军以我国台湾的奇美光电为首，主要包括夏普、翰宇彩晶和中华映管。
综合前七家面板厂的产能可以看到，他们占了整个产业超过85%的产量，也是目前大尺寸液晶面板的主要生产厂商。
（1）日本：
日本早期从事TFT-LCD产业的公司数量比较多，但是规模都比较小，生产线以3代以下的为多数。
在我国台湾和韩国规模化经营的打压下，产业的规模优势正在消失，市场受到严重的挤压。
一些企业已经开始放弃非晶硅TFT-LCD产业。
整体上，日本企业在产品设计技术、新材料、新器件领域处于领先地位，但是在TFT-LCD行业处于萎缩状态。
2005年东芝、日立、松下合资成立了IPSAlpha公司专门生产液晶电视面板。
现在日本在TFT-LCD领域领军的是SHARP公司，除了拥有液晶电视的大量专利以外在生产能力上也在迅速扩展，有媒体报道2007年将再建一条10代线。
（2）韩国：
韩国在TFT-LCD领域采取了集中优势资源，与国际上知名品牌厂家合作，重点突破大屏幕和生产规模的战略，取得了成功。
为了支持TFT-LCD产业的发展，韩国制定了一系列的优惠政策。
韩国政府对外商投资的TFT-LCD企业所得税实行七免七减，增值税为10%（可抵扣），进口设备和原材料关税全免，将原来课征8%关税的TFT-LCD显示器制造设备纳入无关税项目。
韩国在与SONY成功合作7代线以后，最近又宣布再合作建设一条8代线。
韩国只有三星和LG-PHILIPS两家企业和18条TFT-LCD生产线，但是生产能力却比拥有28条生产线的我国台湾多出500万平方米，年产TFT-LCD面板能力达到2300万平方米。
并且拥有大屏幕技术的大部分专利，形成了自主发展的核心技术和产业链。
（3）中国台湾：
台湾把TFT-LCD产业作为全力发展的重点产业。
在税收、水电、科技园土地等方面给予了最有力的支持；同时台湾对产业研发提供的金融协助方案有十多个，包括提供“补助款”、“补助款加配合款”、“低利贷款”与“政府投资”；成立了相关的发展基金，重点支持TFT-LCD产业，另外台湾交通银行、合库等银行向TFT-LCD产业提供低息贷款。
台北、台中、台南建立了基础建设与配套设施完善、生活环境良好的科学园区，扶植产业、培养人才。
最近台湾友达以22亿美元收购拥有3.5代线，4代线，5代线和6代线的广辉TFT-LCD业务，显示了台湾发展TF
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