作者：马群刚
出版社：电子工业出版社
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非主动发光平板显示技术试读：
内容简介
本书主要介绍液晶显示（LCD）、电子纸（ePaper）和微显示投影（MDP）等非主动发光平板显示技术的原理、应用及发展趋势。首先从产业角度,分别介绍了LCD、 ePaper和MDP的行业概况,以及非主动发光平板显示共通的TFT开关技术；接着详细介绍了LCD技术、 ePaper技术和MDP技术；最后以LCD为例介绍了平板显示技术在高品质、低功耗和低成本三个方面的发展趋势。
本书可供平板显示相关企业的从业人员及相关事业单位的工作人员阅读参考,也可供光电、电子电路、材料等相关专业的大学及科研院所的学生、老师、研究人员学习参考。未经许可,不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有,侵权必究。图书在版编目（CIP）数据非主动发光平板显示技术/马群刚著. —北京：电子工业出版社, 2013. 9（现代平板显示技术丛书）ISBN 978-7-121-21267-3Ⅰ.①非… Ⅱ.①马… Ⅲ.①平板显示器件 Ⅳ.①TN873中国版本图书馆CIP数据核字（2013）第192041号责任编辑：赵 娜 特约编辑：王 纲印 刷：北京天宇星印刷厂装 订：三河市鹏程印务有限公司出版发行：电子工业出版社 北京市海淀区万寿路173信箱 邮编100036开 本： 787 ×1092 1/16 印张： 25. 25 字数： 646千字印 次： 2013年9月第1次印刷定 价： 69. 00元
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LCD发展的历史很好地诠释了“技术人员配备越全面,产业发展越强大”的事实。从20世纪60～80年代,以RCA公司为代表的欧美技术人员引领着LCD技术的发展。这个时期的技术人员多为科研院所或少数企业研究机构的部分科学工作者。到了90年代,以夏普公司为代表的日本技术人员凭借当时在半导体集成电路领域积累的深厚实力,承接了发源自欧美的LCD产业,并快速做大做强。这个时期的技术人员广泛分布在东芝、日立、 NEC、夏普等大量具有半导体技术基础的企业。从2000年至今,以三星为代表的韩国与中国台湾技术人员依靠当时在半导体集成电路领域积累的人力和财力一举超越日本企业。这个时期的技术人员不仅分布在LCD面板制造企业,还广泛分布在上下游配套企业。可见,要跟上显示产业的发展速度,需要整个产业界实现升级,而不能仅靠少数有经验的技术人员单独教授技术。
有鉴于此,作者把从业多年积累下来的资料进行了整理,期望能对国内显示产业的发展贡献绵薄之力。此书是《TFT-LCD原理与设计》一书的延续与拓展,书中的部分内容,如液晶在电子纸（ePaper）、微显示投影（MDP）等领域的应用技术,是《TFT-LCD原理与设计》原稿中为控制篇幅而删除的内容。在《TFT-LCD原理与设计》一书于2011年12月出版后,承蒙读者及业界同仁的支持,第1次印刷的3000册在一年内即告售馨。说明显示领域很需要一批贴近产业实际的技术类书籍。在电子工业出版社的支持下,以之前未出版的内容为基础,经过补充与更新,撰写了此书。
非主动发光平板显示的特点是自身不发光,需要借助外界光源进行显示。显示面板的本质就是一个光阀,用来控制外界光透过面板的量。根据光阀处理光的方式不同,非主动发光平板显示主要存在液晶显示（LCD）、电子纸（ePaper）和微显示投影（MDP）三种具体实现形式。为了方便读者更全面地了解这些显示技术,第1章分别介绍了LCD、 ePaper和MDP的产业概况。在这些非主动发光平板显示装置中,控制光阀工作的器件一般是薄膜晶体管TFT,第2章重点介绍了四种具有量产价值的TFT技术。第3～5章分别介绍三种显示技术的原理：第3章所述的LCD是通过液晶光阀控制背光源进行显示的非主动发光平板显示技术；第4章所述的ePaper是粒子、液晶等光阀控制自然光进行显示的非主动发光平板显示技术；第5章所述的MDP是液晶、微镜等光阀控制大功率光源（反射型的用前光源、透过型的用背光源）,并在图像放大处理后投影进行显示的非主动发光平板显示技术。第6章以LCD为例介绍了平板显示技术的高品质、低功耗和低成本的发展方向。
在非主动发光平板显示中,发光的归光源,控光的归面板,两者各自发展,共同推动了产业的快速发展。目前,平板显示领域具有一定产业规模的基本上集中在LCD、 ePaper和MDP等非主动发光平板显示产品上。所以,本书的定位以技术为主,追求对工程应用起到指导作用。本书的撰写得到了多位前辈、同仁以及同事的鼓励与支持。和辉光电的于涛博士参与撰写了2. 4节,中电熊猫的焦峰科长参与撰写了3. 1节和3. 2节。此外,在与前辈、同仁及同事的讨论中,获得很多启发。特别感谢赵汉鼎秘书长、谷至华教授、高鸿锦教授、陈新华博士、宋晓龙博士、王骥审查员等前辈与同仁对书稿提出的建设性意见。特别感谢家人在撰写过程中给予的理解与支持,使我能够夜以继日、全身心投入到书稿的撰写中。
限于作者的水平,难免有不妥与谬误之处,恳请各位专家和读者批评指正。马群刚2013年7月18日
第1章 非主动发光FPD产业概况[1]
非主动发光平板显示（Flat Panel Display, FPD）作为一种需要借助外界光源进行显示的技术,主要有液晶显示（Liquid Crystal Display, LCD）、电子纸（ePaper）和微显示投影（Micro-display Projection, MDP）三大类。这三类显示技术的应用领域各有不同,互为补充。其中, LCD的应用几乎涵盖了整个平板显示领域, ePaper主要应用于阅读, MDP则主要应用于大屏幕显示。1. 1 LCD产业概况
世界LCD产业主要集中在日本、韩国、中国台湾和中国大陆。 LCD产业的发展历程,基本上代表了FPD产业的发展历程。1. 1. 1 LCD行业发展综述
2008年以后, LCD快速取代传统CRT,带动了LCD面板市场的快速增长, LCD产业成为继半导体产业之后,第二个年产值超过1000亿美元的IT产业。
1. LCD产业发展概述
液晶从1888年被奥地利植物学家F. Reinitzer发现并由德国物理学家O. Lehmann验证, 到1968年由RCA公司开发出动态散射（Dynamic Scattering, DS）模式的LCD显示装置,前后经历了80年。这个时期被称为液晶材料基础理论与应用研究阶段。随着20世纪70年代初期,扭曲向列（Twisted Nematic, TN）液晶的发明,使LCD得以实现产业化。 LCD产业化的标志是,夏普和精工在1973年先后上市第一台使用[2]DS-LCD技术的掌上计算器EL-805,以及第一款使用TN-LCD技术的数字显示电子表06LC。其后的LCD产业化道路,先后经历了如图1-1所示的四个发展阶段。
第一阶段为1973—1990年,是产业化初期阶段。这是无源矩阵液晶显示（Passive Matrix Liquid Crystal Display, PMLCD）技术获得广泛应用的时期。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LCD技术奠定了产业基[3]础。 TN-LCD的产品尺寸主要在2寸以下,为黑白显示。 1984年, T. Scheffer等人发明了超扭曲向列（Super Twisted Nematic, STN）模式的LCD技术。 STN-LCD是一类（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寸以下,分辨率在640 ×480左右。图1-1 LCD产业化的发展阶段
第二阶段为1991—2003年,是薄膜晶体管液晶显示（Thin Film Transistor Liquid Crystal Display, TFT-LCD）产品的成长期。随着第一代TFT-LCD生产线的投产, TFT-LCD显示屏在笔记本电脑、台式计算机、手机、掌上游戏机等电子产品中获得了广泛应用。进入2000年后, LCD产品逐渐取代传统CRT显示器,开始成为市场主流。
第三阶段为2004—2009年,是大尺寸TFT-LCD产品的成长期。随着2004年,第六代TFT-LCD生产线的投产, 26寸以上的液晶电视,逐渐替代传统的CRT彩电。 2009年, TFT-LCD生产线的规格发展到了第10代,出现了84寸的巨型液晶电视。
第四阶段从2010年至今,是TFT-LCD产品走向多样化和人性化的时期。这个时期,大尺寸TFT-LCD液晶电视继续发力,迫使PDP （Plasma Display Panel,等离子显示板）、背投等大尺寸电视的市场逐渐萎缩,甚至退出大尺寸电视市场。同时,以智能手机和平板电脑为代表的新一代TFT-LCD显示屏开始发力,推动了LCD产业的发展。
在LCD的发展过程中,推动其产业化的一个关键动力是玻璃基板的大型化。根据玻璃基板尺寸规格的不同,定义出不同的TFT-LCD世代线。表1-1以各世代第一条TFT-LCD生产线的投产时间为序,整理了LCD产业的发展历程。玻璃基板尺寸越大,能在同一块玻璃上切割出越大或越多的LCD显示屏,可以有效降低生产成本。表1-1 世界TFT-LCD生产线的发展简表续表
2. LCD产业周期
LCD产业具有资本密集、技术密集的特点。最早的LCD产业化尝试,是在世界第一大经济体的美国。 LCD真正的产业化,是在当时世界第二大经济体的日本。之后, LCD产业重心从日本依次向韩国、中国（中国台湾和中国大陆）转移。 20世纪90年代, LCD在亚洲四大NIEs （Newly Industrial Economics,新兴工业经济体）中的韩国和中国台湾,得到了快速发展。 2004年后, LCD产业在世界第二大经济体的中国大陆,获得蓬勃发展。
现代LCD技术的研究起源于美国。涉足过LCD的美国大企业包括RCA、西屋电气、 IBM、罗克韦尔、摩托罗拉、 AT＆T、通用电气、休斯飞机、雷神公司、施乐和惠普等。这些公司除IBM （日本）外,都在20世纪70年代先后放弃了LCD技术的开发,最后只剩下少量军工LCD生产线得以幸存。美国从而错过了这个拥有千亿美元市场的制造业。美国RCA公司于1968年开发的DS-LCD,是世界上最早面世的LCD器件。由于DS-LCD存在响应速度慢、对比度低等问题,难以产业化。 1970年年底,在瑞士罗氏（Roche）公司,从RCA公司出走的W. [4]Helfrich和M. Schadt申请了TN-LCD专利,从而叩响了LCD产业化的大门。
首先推开LCD产业化大门的是日本。 1972年年初,夏普买下RCA公司的LCD技术,并于次年推出了第一款采用DS-LCD面板的计算器EL-805。精工从美国人J. Fergason手中买下了TN-LCD技术,并于1973年10月,推出了第一款LCD数字显示电子表（06LC型）。随后,日本Casio、 NEC、东芝、松下、日立、富士通、三菱等厂商迅速加入了LCD产品的研发行列。 1989年,日本股市泡沫崩溃,精工管理层放弃了对TFT-LCD生产设备进行投资。相反,夏普管理层力排众议,支持TFT-[5]LCD技术研发,并在1991年建成了世界上第一条TFT-LCD生产线。同时跟进的还有NEC,以及东芝与IBM合资的DTI公司。到1998 年,夏普以2280亿日元（15. 7亿美元）的营业额稳居行业第一, NEC以1300亿日元排名第二,东芝（DTI）以1000亿日元排名第三。这是日本液晶产业发展历史上的巅峰时期。
把日本从LCD产业的巅峰上拉下来的是韩国。 1997年亚洲金融危机爆发后,三星和LG采取了反周期投资战略,建设了大尺寸TFT-LCD生产线。 1998年,三星和LG建成了3. 5代线,领先于当时只有3代线的日本企业。 1999年,三星和LG在全球LCD市场的份额分别名列第一和第二。 2002年, LG建成了世界第一条5代线,使LG的市场份额在2002年10月首次超过三星,位列世界第一。然后,三星连续建成两条5代线,到2003年12月再次小幅超过LG。当LG于2004年建成6代线后,三星直接跳过6代线,于2005年和2006年连续建成两条7代线。随着6代线、 7代线等高世代线的建成,韩国企业成为推动TFT-LCD进入电视应用阶段的主角。这个阶段的日本企业,只有夏普勉强跟进。当LG在2002年建成世界第一条5代线后,夏普于2004年建成世界第一条6代线；三星在2005年建成世界第一条7代线后,夏普于2007年建成世界第一条8代线；三星于2007年建成世界第一条8. 5代线后,夏普在2009年建成世界第一条10代线。虽然夏普在后来的高世代建线中,保持技术领先态势,但每一代TFT-LCD生产线的产能比较小,不具备规模优势。
中国LCD的发展先从台湾后到大陆,产能直逼韩国。在1997年亚洲金融危机后,中华映管、友达、奇美、瀚宇彩晶等中国台湾企业在日本企业的扶持下也逆势成长。在2001年的第四次液晶产业衰退期,广辉、群创、统宝等中国台湾企业和上广电NEC、京东方、龙腾光电等中国大陆企业进场。在2008年全球金融危机爆发后,京东方逆势成长,同时华星光电、中电熊猫等中国大陆企业陆续进场。大量中国大陆企业的进场,使中国的LCD产业快速成长。截至2012年,中国LCD产[6]能已占全球产能的40%左右,随着新的高世代TFTLCD生产线的开工投产,这个比例还会进一步提高。
根据TFT-LCD的产能分布, LCD的产业重心,大约以10年为周期,从日本依次向韩国、中国转移。随着产能规模的周期性区域转移, LCD的价格也存在明显的周期波动,称之为液晶周期。液晶周期一般是指由LCD市场供给和需求的不断变化所引起的面板价格涨跌局面的循环出现。供大于求,则产业景气度下降；供小于求,则产业景气度上升。如图1-2所示,在TFT-LCD成长的早期,面板的价格波动幅度很大；后来受到2008年全球金融危机的影响,加上中国大陆高世代TFT-LCD生产线陆续开工投产,面板的价格一路下滑。其中,虽然有智能手机与平板电脑的价格提升,但难以抵消液晶电视价格的大跌。图1-2 液晶周期
3. LCD产业现状
各世代TFT-LCD生产线,技术原理相似,在工艺流程上并没有太大区别,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。一般,把G4. 5以下的TFT-LCD生产线统称为低世代线,把G5称为中世代线,把G6以上的TFT-LCD生产线统称为高世代线。低世代线的投资额只有几十亿元,而高世代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, LCD面板厂也就成了世界上最昂贵的工厂。
低世代TFT-LCD生产线由于投资小、门槛低,有大批企业进入,分布广。如图1-3所示,全球共有大约71条低世代TFT-LCD生产线,其中日本34条、韩国9条、中国28条（中国台湾18条+中国大陆10条）。低世代线主要用于切割手持终端、移动终端等中小尺寸产品。不过,其中的大部分低世代线已经关停。图1-3 低世代TFT-LCD生产线分布情况
G5主要用于切割15寸、 17寸、 19寸、 22寸等显示器产品。如表1-2所示,全球共有15条G5生产线,包括韩国的三星、 LG,中国台湾的群创、友达、瀚宇彩晶,中国大陆的京东方、中航光电、龙腾光电和深超光电。目前,大部分G5生产线进行了改造,用于生产智能手机、平板电脑等中小尺寸产品。表1-2 全球G5生产线产能分布
G6主要用于切割18. 5寸、 21. 5寸、 26寸、 32寸、 37寸等显示器与电视产品。如表1-3所示,全球G6厂家有夏普、 LG、群创、友达、中华映管、京东方、中电熊猫等。目前,许多G6生产线进行了改造,用于生产智能手机、平板电脑等中小尺寸产品。表1-3 全球G6生产线产能分布
G7和G7. 5主要用于切割36寸、 40寸等电视产品。如表1-4所示,全球拥有G7和G7. 5生产线的厂家主要是三星、 LG、群创和友达。表1-4 全球G7/ G7. 5生产线产能分布
G8和G8. 5主要用于切割32寸、 46寸、 50寸、 55寸等电视产品。如表1-5所示,全球拥有G8和G8. 5生产线的厂家有夏普、三星、 LG、群创、友达、京东方、华星光电等。表1-5 全球G8/ G8. 5生产线产能分布
G10主要用于切割50寸级、 60寸级和70寸级的大屏幕电视产[7]品。目前,全球只有夏普一家拥有G10生产线。此外,三星、中电熊猫等企业也曾规划过G10生产线。1. 1. 2 日本的LCD产业概况
日本作为LCD产业的先行者,依靠自主开发产业化技术,掌握了LCD的核心技术。1973—1998年,日本LCD产业规模一直稳居世界首位。后期,因为没有资金持续集中投入,丧失了领先地位。加上1999年之后,韩国、中国台湾与中国大陆LCD企业的陆续崛起,日本LCD产业规模在全球的比例不断缩小。目前,日本的LCD产业发展策略已由“规模扩张战略”转为“知识产权战略”。
1.日本LCD产业的崛起
世界LCD产业的崛起就是日本LCD产业的崛起。日本一度被誉为LCD王国,在全球LCD市场居统治地位。日本是最早从美国获得LCD技术的国家,并仅用2～3年时间将其商品化。
1970年之后,日本掌握了TN-LCD的大生产技术。 LCD开始广泛用于手表、计算器、电子游戏机,以及火车、公共汽车、航空港和加油站中的显示屏。
1990年左右,日本掌握了STN-LCD的大生产技术,使PMLCD进入中档液晶产品行列。在短短的三年中,日本的LCD销售额就由1990年的1825亿日元,增长到1993年的4021亿日元。
1993年左右,日本又掌握了TFT-LCD的大生产技术。在1995—1996年液晶产业的第二次衰退周期中,日立、富士通、卡西欧、三菱等厂商纷纷进场,使日本的LCD销售额猛增到1997年的8892亿日元。 1997年, LCD销售额超过100亿日元的日本企业有：夏普、东芝、 NEC、日立、精工爱普生、松下、 Optrex、鸟取三洋、卡西欧、星电、三菱、富士通、西铁城、精工电子、京陶、三洋电机等。其中,夏普、东芝、 NEC、日立、松下、精工爱普生、三菱、富士通、星电、卡西欧等企业,仅TFT-LCD的销售额就超过了100亿日元。此后, LCD产业成为TFT-LCD产业的简化用词。
日本企业引领世界LCD产业的发展整整25年,先后经历了1973—1991年的PMLCD时代,以及1991—1998年的TFT-LCD时代。大量日本企业参与了LCD技术的开发,推动了LCD产业化的发展。表1-6整理了这25年中,日本企业在LCD技术及LCD产业化发展道路上的重要事件。表1-6 日本领先LCD技术发展简表
经过1997年年底到1998年的亚洲金融危机后,财务负担加重的日本企业除夏普、日立和鸟取三洋继续对3. 5代线和4代线投资外,其他日本企业的投资都处于搁浅状态。各家企业在经历分分合合后,最后大多退出了LCD产业。
目前,在日本坚持从事LCD事业,并具有一定规模的LCD公司基本只有夏普、 JDI和Panasonic三家。
2.夏普
夏普于1973年最早实现LCD的产业化应用,于1991年最早实现第1代TFT-LCD生产线的量产,之后在LCD产业界一直引领LCD产业的发展。夏普的TFT-LCD生产线布局情况如表1-7所示。表1-7 夏普TFT-LCD生产线布局
1991年,在奈良县天理市的第1代TFT-LCD生产线（320mm ×400mm）投产。月产能为30K。 2002年,胜华科技购买了这条线,引入中国台湾后一直未量产。
1994年,在奈良县天理市的第2代TFT-LCD生产线（360mm ×465mm）投产。月产能在扩产后达到30K。
1995年,在三重县多气町的三重第1工厂内,先后建成了第2代TFT-LCD生产线（400mm ×500mm）和第3代TFT-LCD生产线（550mm ×650mm）。合计产能为50K。
1998年,在三重县多气町的三重第2工厂内,建成了第3代TFT-LCD生产线（550mm × 650mm）。产能为50K。
2004年,在三重县龟山第1工厂的第6代TFT-LCD生产线（1500mm ×1800mm）投产。产能为60K,主要生产26寸、 32寸和37寸,以及少量的65寸液晶电视面板。 2009年,生产线相关设备出售给中电熊猫。 2012年,在苹果公司的投资下,夏普在原址建起了新的第6 代TFT-LCD生产线。这条新的生产线融合了IGZO技术和LTPS技术。
2005年4月,夏普收购了富士通子公司富士通显示技术公司（Fujitsu Display Technolo-gies Corporation, FDTC）的有关液晶业务,以及富士通研究所（Fujitsu Laboratories LTD. , FJL）与FDTC业务相关的研发设备。液晶业务主要包括富士通的米子工厂,以及富士通集团与LCD业务相关的知识产权。 2005年6月,成立夏普米子株式会社运营相关业务。米子工厂包括富士通在1994年建起的第1代TFT-LCD生产线（300mm ×400mm）,以及在1996年扩建的一条第2代TFT-LCD生产线（400mm × 500mm）。通过收购富士通,夏普拥有了MVA （Multi-domain Vertical Alignment）技术,现改称为ASV （Advenced Super View）技术。
2006年,在三重县龟山第2工厂的第8代TFT-LCD生产线（2160mm ×2460mm）投产。随后在2007年,在第8代TFT-LCD生产线上成功开发世界最大的108寸液晶电视。
2008年年底,夏普关闭在日本三重县多气町和奈良县天理市两个工厂的中小型LCD生产线,并移交给三重县龟山市的工厂管理。主攻大尺寸面板的生产。
2009年,在堺市总投资42. 8亿美元的第10代TFT-LCD生产线2（2880mm × 3130mm）投产。同时,开发成功UVA （Ultra Violet Vertical Alignment,紫外光垂直取向）生产技术。目前,夏普LCD的市场份额主要体现在8代线及10代线。
2011年,苹果公司出资1000亿日元,协助夏普在龟山第1工厂的厂址上引入新设备,专门用于生产苹果iPhone5所用的液晶面板。这条新线于2012年量产。迫于市场压力, 2011 年,夏普对生产电视用大尺寸面板的龟山第2工厂第8代生产线进行了改造,将其转为生产智能手机与平板电脑用的11寸以下中小尺寸面板。
2013年,夏普以技术入股的方式,投资中电熊猫的第8. 5代TFT-LCD生产线。
3. JDI
2011年11月,由日本产业革新机构（INCJ）牵头,索尼、东芝、日[8][9][10]立旗下负责中小尺寸LCD面板事业的子公司SMD、 TMD、 HDS组成日本显示器公司（Japan Display Inc. , JDI）。 JDI分别由索尼、东芝和日立持股10%,剩下70%由日本政府下辖的INCJ持有。
JDI拥有6座中小面板工厂,包括索尼的东浦工厂、鸟取工厂,东芝的能美工厂、石川工厂、深谷工厂,日立的茂原工厂。 2012年4月, JDI以300亿日元接收了Panasonic位于茂原市的第6代TFT-LCD工厂,并于2013年6月完成了LTPS技术改造。 JDI的TFT-LCD生产线布局如[11]表1-8所示。这样, JDI成为全球最大的中小尺寸面板厂。组成JDI的三家公司,在技术上各有所长：索尼拥有大量AMOLED专利技术,东芝是LTPS面板龙头,日立拥有IPS广视角技术。表1-8 JDI的LCD生产线布局续表※表示进行了LTPS改造[12]
1997年,索尼与丰田合资成立ST-LCD。 ST-LCD建有一条3. 5代（600mm × 720mm）的LTPS TFT-LCD生产线,还可以生产少量的OLED面板。 2005年4月,将产能扩大到40K。2005年4月,索尼成立ST-[13]MD,投资约2. 52亿美元开建第3代（550mm ×650mm） LTPS TFT-LCD生产线,项目于2006年4月投产。 2007年12月,由索尼控股的SMD成立,整合了ST-LCD和ST-MD两家公司的液晶业务。 2010年4月,索尼[14]收购了精工爱普生旗下EID的中小尺寸LCD业务,成立鸟取事业所。鸟取的液晶业务包括一条第3代TFT-LCD生产线（550mm ×670mm）,最早由三洋电机于1998年建成,后于2004年被精工爱普生收购。
除SMD旗下位于东浦事业所和鸟取事业所的中小尺寸液晶业务外,索尼还先后与三星和夏普合资兴建了4条高世代线。索尼在2005年与三星合建了一条7代线,在2007年和2009年与三星先后合建了2条8. 5代线。索尼在2009年年底注资100亿日元入股夏普的10代线。在连年巨亏后,索尼于2011年12月退出了三星的高世代面板厂,但依然保持夏普10代线的7. 04%股权。[15]
1989年11月,东芝和IBM各持股50%成立DTI公司,在兵库县姬路[16]市开建第1代TFT-LCD生产线（300mm × 400mm）。 1994年7月, DTI投资4亿美元开建了第2代TFT-LCD生产线（360mm ×465mm）。 1995年年底, DTI投资400亿日元在IBM日本的野洲工厂建成第3代TFT-LCD生产线（550mm ×650mm）。 2001年7月,成立12年的DTI解体,姬[17]路工厂归东芝,野洲工厂归IBM。 2002年4月,东芝将姬路工厂、深谷工厂的液晶业务与松下电器在石川工厂、鱼津工厂的液晶业务合并,成立了东芝松下显示器科技公司。松下电器的石川工厂先后在1991年和1995年建成了第1代TFT-LCD生产线（320mm × 400mm）,以及第2代TFT-LCD生产线（370mm ×470mm）。松下电器的鱼津工厂在1998年建有一条第3代TFT-LCD生产线（550mm ×670mm）, 2010年出售给中国蓝雅。 2009年4月,东芝耗资20亿日元收购松下的股份,东芝松下显示器科技公司更名为TMD公司。东芝松下显示器科技公司曾在新加坡成立Advanced Flat Panel Display （AFPD）全资子公司,建有一条第4. 5代TFT-LCD生产线（730mm ×920mm）。 2010年3月, TMD将AFPD公司卖给友达。
成立于1943年的株式会社日立制作所茂原工厂,早期从事CRT、半导体等的生产。 20世纪90年代初,日立制作所开始涉足液晶业务,先后在1994年、 1997年和2001年,建成了一条第2代TFT-LCD生产线（370mm × 470mm）、一条第3. 75代TFT-LCD生产线（650mm ×830mm）,以及一条第4. 5代TFT-LCD生产线（730mm ×920mm）。 2002年10月,日立制作所成立子公司HDS,负责茂原工厂液晶业务。 2004年, HDS在茂原工厂的制造本部建成了第4. 5代LTPS TFT-LCD生产线。
4.其他工厂
除夏普、 JDI外,日本还有少量企业继续从事LCD事业。这些尚存的LCD企业包括Panasonic、京瓷、三菱电机等。其他早期从事LCD业务的企业,要么把设备出售,要么被兼并。
2006年5月, Panasonic与日立制作所、东芝联合投资1800亿日元在千叶县茂原市兴建了一条生产IPS液晶屏的第6代TFT-LCD生产线（1500mm ×1850mm）,公司名为IPS Alpha Technology。 2010年7月, Panasonic获得这条6代线的经营权,公司改名为Panasonic。 2010 年4月, Panasonic投资2350亿日元在兵库县姬路市兴建第8. 5代TFT-LCD生产线,设计产能为55K。 2010年,三洋和Panasonic、新日本制铁和住友金属工业等巨头达成了合并协议。
1976年,旭硝子与三菱电机合资设立Optrex公司,主要业务为中小型液晶面板与电子光学显示装置的生产与销售。 2006年度Optrex营业损益出现赤字,公司出售给日本国内投资基金公司（Japan Industrial Partners, JIP）。旭硝子退出中小型液晶面板市场,而三菱电机自行拥有中小型液晶面板子公司（Melco Display Technology）,继续发展该事业。 2012年2 月,京瓷斥资约200亿日元并购Optrex,进军车用中小尺寸面板市场。 2010年,京瓷已向索尼收购一座位于日本滋贺县的中小尺寸液晶面板厂。 Melco Display Technology的泗水工厂主要生产产业设备用6～12寸的中型彩色TFT-LCD。 2012年,配备投射电容式液晶模组陆续上市。
2004年,三洋电子和爱普生合并各自的LCD业务,成立了三洋爱普生成像设备Sanyo Epson Imaging Devices公司。该公司后来成为精工爱普生的子公司,更名为爱普生影像设备株式会社（Epson Imaging Devices Corporation, EID）。 2009年,由于操纵手机LCD显示屏的价格,爱普生先后被美国司法部和摩托罗拉公司起诉,分别被罚2600万美元和1. 6亿美元。元气大伤后,爱普生于2010年4月将EID转让给索尼,从而退出中小型液晶屏业务,专注于打印机及影像器材等领域。1. 1. 3 韩国的LCD产业概况
韩国LCD产业的成功在很大程度上得益于坚定的竞争意识与人才战略。通过政府集中财力支持龙头企业,整合产官学资源,走出一条“规模经济和研发并举”的成功道路。在确保竞争力方面,最明显的举措是果断的逆周期投资。 20世纪80年代,韩国的三星、 LG和现代等企业已经开始涉足LCD行业。等到1995—1996年的第二次衰退周期,以3代线建设为标志初步奠定了韩国的规模优势。在IT泡沫崩溃中的2002—2003年,以5代线建设为标志,韩国企业大规模投资LCD产业,成就了韩国的LCD产业龙头地位。
1.三星
1984年,三星电子从美国OIS公司获得了LCD的技术许可,开始了TFT-LCD的研发工作。 1991年,三星电子在其半导体事业部内设立了一个特殊事业部,专攻TFT液晶技术。1991年,三星建成了一条300mm ×300mm的试生产线,第二年又研发了在300mm ×400mm玻璃基板上,一次生产两片10. 4寸LCD的技术。之后,三星展开了如表1-9所示的TFTLCD生产线建设。表1-9 三星TFT-LCD生产线布局
1993年,三星开建第一条2代线,采用370mm ×470mm, 1995年2月建成投产。
1996年10月,三星建成第一条3代线。
1998年2月,三星在继LG之后建成了3. 5代线（600mm × 720mm）。在这条线量产7个月后的9月,三星的份额首次跃居全球TFT-LCD市场的首位。
1999年7月,苹果电脑向三星投资1亿美元,以加速其液晶生产线建设。
2001年年底,在LG建成世界第一条5代线（1000mm ×1200mm）后,三星一口气建设了两条5代线。
2005年和2006年,在LG建成6代线后,三星直接跳过6代线,连续建成两条7代线,均为当时的世界第一。
2007年8月,三星电子与索尼合资的第1条8. 5代线（2200mm ×2500mm）开始出货, 至2007年年底月产能达5万片。该条8. 5代线是三星电子与索尼于2006年7月签订意向书,由两公司合资的S-LCD株式会社共同兴建的,总投资额为2000亿日元（约21亿美元）,并于2006年11月开始兴建,可切割8片46寸或6片52寸面板。
2007年11月,三星电子为因应其LCD TV自有品牌需求,故计划独资兴建另一条8. 5代线,月产能为6万片,并于2008年第3季开始量产,投资金额为2兆560亿韩元（约16. 2亿美元）。
2008年4月,三星电子与索尼再度签约,共同合资兴建第2条8. 5代线。 2009年6月初, S-LCD第2条8. 5代线开始量产,总投资额也是2000亿日元,主要切割32寸、 46寸、52寸面板,预计2009年年底前月产能达7万片。按三星（含索尼合资部分）目前所拥有的3条8. 5代线计算,总月产能为18万片。
三星的液晶业务从1990年到1997年连续亏损了7年,在1991—1994年,平均每年亏损1亿美元。但是凭借韩元贬值和生产规模扩大,到1997年年末实现了嬴利。 1998年三星的液晶面板出货量,跃居世界第一。在竞争策略上,韩国企业采用的是加入主流进行赶超的方式,即通过参与技术合作、结成战略联盟,以及签订长期合同等形式与外国企业合作。1995年,三星和另外一个后进者日本富士通签订了交叉许可协议,由富士通提供MVA技术,交换三星的PVA技术。
三星的产业链整合相对完善。虽然在很大程度上要依赖外国设备供应商,但三星也能依靠自身能力来满足需求。 1996年上半年,三星与美国康宁成立合资公司生产熔融玻璃基板。三星航空（后改名为三星Techwin）投资光刻机设备,三星显示设备公司制造彩色滤光片,而三星电子提供驱动电路。
2. LG
LG电子从1987年开始了对LCD器件的研发,到1989年才公开展示了研究成果。 1990 年, LG电子成立了专门的研发中心,年生产12000片10. 4寸和12寸SVGA液晶面板。 LG 的TFT-LCD生产线布局如表1-10所示。表1-10 LG的TFT-LCD生产线布局
1993年, LG的第一条2代线在庆尚北道龟尾市（Kumi）动工, 1995年8月建成投产（月产1万片,到1996年年底增加到月产4万片）。
LG在1997年11月建成了3. 5代线,并推出了全球第一片14. 1寸XGA等级的笔记本电脑面板。
1998年5月, LG和荷兰飞利浦宣布,后者投资16亿美元,换取LG液晶业务的50%股份,新组建的LG飞利浦公司（LG Philips Display, LGP）于9月正式运营。这笔交易不仅为LG带来了投资,也使飞利浦成为LG的大客户。
当2001年全球TFT企业都在亏损时, LG咬牙投资了世界第一条5代线（1000mm × 1200mm）,当年8月装机,并于2002年5月建成投产。这条生产线使LG的市场份额在2002年10月首次超过了三星。在这之后的2003年和2004年, LG连续建成了一条更大尺寸（1100mm ×1250mm）的5代线和一条6代线。
2006年1月, LG在坡州建成世界第一条7. 5代线（龟尾P7工厂）。激发了夏普赶在2006年10月,建成世界第一条8代线（龟山第2工厂）。 LG随之跟进,在2009年第一季度建成一条8. 5代线。经过不断扩产, LG的8. 5代线月产能达到22万片。
LG的液晶业务从1987年到1994年,曾经年均亏损5300万美元,持续亏损了8年。 LG采取了比三星更加开放的战略联盟。 1994年, LG投资3000万美元和日本Alps Electric合资开发超清洁制造工艺,并在3代线上应用了这一技术。 LG还和美国测试设备厂商Photon Dynamics合作,该公司在测试单个TFT-LCD像素缺陷的检测设备方面居领先地位。这一合作项目,对于LG实现产品零缺陷的目标至关重要,它帮助LG获得了价值10亿美元的合同— — —为美国康柏电脑连续5年提供12. 1寸及更大尺寸的液晶屏,尽管此时LG还只有一年的量产经验。 TFT液晶面板业务帮助LG摆脱了下游市场的位置,逐渐进入电子产业的高端市场。
3.现代
1988年,现代电子（Hyundai Electronics）也开始了LCD的研发工作,设立了LCD事业部,开始涉足TN/ STN-LCD业务。经过1997年的亚洲金融危机,韩国现代集团在2000年出现了资金周转困难,分离出现代电子并更名为HYNIX半导体株式会社,而Hydis （现代显示技术株式会社）是其负责液晶业务的子公司。 Hydis公司拥有2. 5代线、 3代线和3. 5代线各一条,玻璃基板的月产能分别为16K、 14K和67K。到2001年,现代已经无力继续投资液晶业务,于是决定出售Hydis的股权。 Hydis先后转售给京东方、元太科技。
1990年,现代电子从日本Optrex公司引进了TN-LCD技术,并从日本引起了一整条生产线。
1992年,组建TFT-LCD研发小组,与美国加州的Alphasil公司合作,获得了部分TFT-LCD技术。这是现代的1代线,主要生产航空和军用的宽温LCD产品。此后,现代投资1600万美元,与Alphasil创始人霍尔姆贝格成立合资的ImageQuest公司,研发10. 4寸液晶屏。 1997年11月,这家合资公司在完成使命后关闭。
1993年,现代启动了第一条2代线项目,但工程直到1996年年底才投产。这个延误是致命的,它使得现代集团的液晶业务从刚开始量产就遭遇了亚洲金融危机,以至于再也没能赶上三星和LG的步伐。
1997年年底,现代电子建成了3代线。东芝与其签订了每月购买1万片12. 1寸液晶屏的合同,还向现代转让了一些技术许可。
2003年,受到亚洲金融危机的影响,现代电子将液晶业务出售给京东方,公司更名为BOE Hydis技术株式会社。 2008年,受到世界金融危机的影响,宣布破产的BOE Hydis被元太科技收购,公司更名为Hydis Technologies Co. , Ltd. 。1. 1. 4 中国台湾的LCD产业概况
中国台湾地区将LCD和集成电路并列为“两兆双星”计划,抢抓日本放松技术转移的机遇,选择“引进技术、技术创新、品牌建设”的发展之路,投入巨资大规模建厂,获得了成功发展。中国台湾的LCD产业始于日本的技术许可,相关企业之间的技术许可关系如图1-4所示。 1998年,共有6家台湾企业相继获得了日方的技术许可,从而进入TFT-LCD产业,该年被称为“台湾TFT-LCD产业元年”。台湾企业利用个人计算机的生产和半导体制造所积累的竞争力,取得了LCD产业的快速扩张。 2002年其产业规模超越日本成为世界第二, 2004年以46%的市场份额超越韩国成为世界首位。但是,与韩国企业相比,台湾LCD的产业规模分散,技术创新力也稍逊,加上过多依赖OEM （Original Equipment Manufacturer）,产业规模很快被韩国超越。经过几轮合并潮,目前从事LCD产业的台湾厂家有群创光电、友达光电、中华映管、瀚宇彩晶、元太、胜华科技等。图1-4 中国台湾LCD产业关系图
1.群创光电
新的群创光电（Innolux Corp. ）由原群创光电、奇美电子、统宝光电三家企业合并而成。
2003年1月,由台湾鸿海精密旗下的富士康科技出资的原群创光电（Innolux Display Corp. ）登记成立。 2003年8月,原群创光电开始在新竹科学工业园区苗栗县竹南镇开工建设G4. 5 （730mm ×920mm）和G5 （1200mm × 1300mm）的TFT-LCD工厂,同时开建的还有配套G5的CF内置工厂。 G4. 5和G5的TFT-LCD工厂建在同一栋厂房内。 2004年9月, G4. 5和G5的TFT-LCD工厂成功实现面板点亮。 G4. 5的月产能在90K左右, G5的月产能在100K左右。 G4. 5的面板主要瞄准手机等小尺寸产品,为了提高贴合精度, TFT基板和CF基板分别在进行1/2切割、 1/4切割或1/6切割后进行贴合。 2008年,原群创光电在竹南镇投建一条G6 TFT-LCD生产线,并内置CF工厂。 2009年年底, G6面板厂月产能为40K,到了2010年年底月产能实现了105K。
1998年8月,由台湾石化业巨头奇美集团出资的奇美电子（Chi Mei Optoelectronics）在南部科学工业园（简称南科）登记成立。在1997年,奇美集团从日本CMK公司购买了一条月产能为35K的CF第1代生产线。当时仅有联友光电和元太科技两家企业生产LCD面板,采用的滤光片全部从日本进口。为了消化CF产能,奇美集团于1998年成立了奇晶光电,专门生产TFT-LCD。 2000年5月为准备上市,两家公司合并,统一为奇美电子。 2001年,奇美电子并购IBM位于日本野洲的月产能为75K的3代线,并与对方合资成立IDT公司。同年,奇美电子在台湾开始建设一条4代线。奇美电子2002年8月26日上市, 2003年年底成为全球大尺寸（20寸以上）液晶面板仅次于夏普的第二大供应商。 2005年, IDT公司被索尼收购。同年秋天,奇美开始建设第一条7. 5代线, 2006年年底量产。 2007年,奇美同时兴建6代、 7. 5代以及8. 5代线各一条, 2008年投产即遭遇世界金融危机。
1999年12月,由仁宝（Compal）集团投资的统宝光电在台湾新竹科学园区创立,是全球第四家投入LTPS TFT-LCD量产的厂商。 2002年,位于台湾苗栗县竹南镇的一厂开始运转,主要以3. 5代玻璃基板（620mm ×750mm）生产中小尺寸的LTPS TFT-LCD产品。 2001 年5月,统宝光电（南京）有限公司成立,生产LTPS TFT-LCD模组。 2006年6月,统宝光电收购飞利浦的移动显示系统部门MDS,专攻中小尺寸面板领域。 2007年2月,由仁宝集团、飞利浦及统一集团等共同投资的二期工厂开工, 2008年4月正式投产。
2009年10月,群创光电与统宝光电以换股方式进行合并。 2009年11月,群创光电与奇美电子进行合并。 2010年3月,群创光电正式更名为奇美电子股份有限公司（Chimei Innolux）； 2013年1月,又更名为群创光电。整合后的新群创光电的TFT-LCD生产线布局如表1-11所示。表1-11 群创光电TFT-LCD生产线布局
2.友达光电
友达光电是由原联友光电和达基科技两家公司于2001年9月合并而成的。 2006年10月,友达光电收购合并了计算机龙头企业Quanta （广辉计算机）旗下的QDI （广辉电子）。 2010 年,又收购了东芝的AFPD公司。整合后的友达光电的TFT-LCD生产线布局如表1-12所示。表1-12 友达光电TFT-LCD生产线布局续表
1990年11月,从事半导体制造的联华电子（简称联电, UMC）集团出资成立了联友光电（Unipac Optronics）。 1992年5月,开建第一条TFT-LCD生产线（1代线）,是台湾液晶产业的先驱。 1993年4月试制成功台湾第一片4寸彩色TFT-LCD模组,并于1994年量产,主要出口日本用于掌上游戏机。但由于合格率极低,造成1995—1999年连续5年亏损。1998年,松下向联友光电转让TFT-LCD技术,合作开发3. 5代线。
1996年8月,达基科技（Acer Display Technology, ADT）从明基电通（当时隶属于宏基集团）独立出来,研发PDP电视。 1998年3月,达基科技与IBM日本（拥有一条3代线）公司达成协议,在新竹科学园区建设一条3. 5代线。该项目于1999年4月建成,同年7月量产。 1999年8月,达基科技依靠自己的能力开工建设了第二条生产线（4代线）,成为继夏普和LG飞利浦之后建成的全球第三条4代线。
1999年5月,从事笔记本电脑代工的广达集团与夏普合资成立了广辉电子（Quanta Display Inc. , QDI）。夏普技术入股广辉电子,公司投资150亿元新台币开建3. 5代线,于2000 年11月完工。 2000年,广达代替东芝,成为全球最大的笔记本电脑制造商。由于占笔记本电脑制造成本1/3的液晶面板价格一路高涨,促使广达亲自投身TFT-LCD面板产业。
2001年,由三星和LG发起的价格战使液晶面板价格狂跌,导致达基和联友亏损严重。2001年3月13日,达基与联友光电宣布合并,成立友达光电（AUO）,一跃成为当时台湾第一大、全球第三大的TFT厂商。合并后,友达光电逆周期投资扩产,完成了4代线建设。2002年,友达光电又连续上马了3条5代线,在2003年3月至2004年2月实现量产。 2005 年,友达光电的两条6代线和第4条5代线投入量产。 2006年10月,友达第一条7. 5代线投入量产。 2006年10月与广辉电子（Quanta Display Inc. , QDI）合并,进一步强化了友达的市场地位及竞争力。 2007年友达宣布建设第二条7. 5代线和两条8. 5代线,其后爆发了全球金融危机,导致项目停滞。
2010年,东芝旗下的TMD公司将其新加坡子公司AFPD （Advanced Flat Panel Display）转让给友达光电。 AFPD所产液晶面板尺寸为730mm ×920mm,月产能达45 000片,采用低温多晶硅（LTPS）技术。
3.中华映管
中华映管（Chunghwa Picture Tubes, CPT）成立于1970年,隶属于大同公司。早在1973年,中华映管就开始为美国RCA代工生产黑白[18]电视机显像管。后来,随着更多TFTLCD生产线的投产和CRT的减产,中华映管的英文缩写CPT也被赋予了新的含义： CRT、Plasma和TFT-LCD。 2006年上半年,中华映管撤出PDP,向印度的VIDEOCON公司出售了PDP的制造设备。 CPT的缩写含义改为： Creation, Perfection, Teamwork。中华映管的TFTLCD生产线布局如表1-13所示。表1-13 中华映管TFT-LCD生产线布局
1998年3月,由三菱电机与旭硝子合资的ADI公司与中华映管合作建设3代线,并于1999年5月正式量产。中华映管成为台湾第一家取得日本TFT-LCD技术的公司。
2001年, TFT-LCD二厂开始量产,建厂5个月后达满产能。
2003年第3季度,中华映管位于龙潭光电园区的4. 5代生产线（龙潭一厂）开始量产,月产能为75K。 2005年,龙潭厂第二条4. 5代线量产。 2004年,为4. 5代线配套的杨梅CF一厂开工建设,并于第3季度投产量产。
2004年,第6代生产线（龙潭二厂）,以及为6代线配套的杨梅CF二厂动工兴建。2005年,第6代生产线和CF二厂分别建成投产。 2007年,龙潭厂二厂第6代生产线的产能扩充到90K。相应地,杨梅的第六代CF厂也扩产到90K。
2008年,华映与和鑫光电签订资产买卖合约书,取得CF 3. 5代及4. 5代两座工厂。
中华映管在中国大陆还有许多LCD模组工厂。主要厂区有华映视讯（吴江）有限公司（简称CPTW,在吴江经济开发区内）、华映视讯（福州）有限公司（简称FVD,在马尾科技园区内）、华映光电股份有限公司（中华映管福州厂,简称CPTF,在马尾科技园区内）、福建华冠光电有限公司（简称CTOC）、福建华映显示科技有限公司（简称FDT,在马尾科技园区内）、深圳华映显示科技有限公司（简称SDT,在光明高新技术产业园区内）。
4.其他LCD企业
其他从事LCD的台湾企业还包括瀚宇彩晶、胜华科技、元太科技等。
瀚宇彩晶（Hannstar）由台湾新丽华集团和华邦电子共同集资于1998年6月成立。1998年12月开工的杨梅LCD一厂,采用了东芝的技术,玻璃基板规格为550mm × 650mm （G3）。 2000年3月,杨梅LCD一厂量产。 1999年8月,具有相同玻璃基板规格的杨梅LCD二厂动工。两条3代线的总产能在90K左右。 2002年11月,获得日立公司授权使用AS-IPS技术。 2002年8月,在南科开建第5代TFT-LCD生产线,玻璃基板规格为1200mm ×1300mm。
2002年,原本从事STN生产的胜华科技（Wintek）公司向夏普购买了建于1991年的第1代（320mm ×400mm） TFT-LCD旧线,但没有量产。 2007年,胜华科技从瀚宇彩晶购买了两条3代线,正式投入了TFT-LCD面板生产,成为台湾TFT-LCD面板制造界的新选手。目前,胜华科技的重心是触控面板的开发与生产。
1992年,永丰余造纸集团在台湾新竹科学园区投资成立元太科技（Prime View Int'l Co. Ltd, PVI）。 1994年,开始兴建台湾第一座TFT-LCD制造厂,拥有一条小尺寸的2. 5代生产线。由于无法获得日本的技术转移,元太结合台湾工研院的技术,引进从美国留学回来的技术人才,获得了量产技术,于1997年开始量产销售TFT-LCD显示屏。 2002年在江苏省设立川奇光电科技有限公司,从事TFT-LCD显示屏的切割与模组组装业务。 2008年,并购拥有FFS广视角专利技术的韩国Hydis Technologies,接收一条2代线和一条3代线。 2010 年,在并购美国电子纸领导厂商E Ink公司后,元太科技的英文名称变更为E Ink Holdings。目前,元太科技的重心是电子纸业务。1. 1. 5 中国大陆的LCD产业概况
中国大陆在1980年前后,开始涉足LCD产业；经过几次大的投资浪潮后,成为世界最大的TN-LCD生产基地和主要的STN-LCD生产基地。目前,这些TN/ STN产业的规模与TFT-LCD产业规模相比,已经可以忽略不计。以2003年京东方收购Hydis以及2004年上广电NEC第5代TFT-LCD生产线量产为标志,中国大陆开始大规模进军TFT-LCD产业。进入TFT-LCD行业的企业,基本上都具有一定的TN/ STN生产经验,包括京东方、天马微电子、中电熊猫等。虽然中国大陆整体产业发展起步较晚,但中国大陆市场需求巨大,在国家产业政策引导、地方政府大力支持下, LCD产业渐成规模。
1.低世代生产线
中国大陆的低世代TFT-LCD生产线基本都是引进日本早期投产的旧线,受到早期设备工艺水平的局限,加上都是一些20年前的设备,在引进后的消化吸收再投产的过程中困难重重。这些低世代TFT-LCD生产线的简要信息如表1-14所示。表1-14 中国大陆低世代TFT-LCD生产线布局
吉林北方彩晶显示有限公司成立于1998年9月,由吉林电子集团和中科院长春光机所等单位合资。公司耗资8400万美元从日本DTI引进了一条第一代TFT-LCD的旧线,于1999 年10月在长春试投产,但一直未能突破合格率不高的瓶颈,只能生产用途不多的16. 1寸和10. 4寸边缘
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