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文檔簡介
液晶簡史與中國液晶的發(fā)展
自從1925年10月2日,英國人貝爾德(J.L.Baird)在窮困潦倒中,發(fā)明世界第一臺機(jī)械掃描式黑白電視機(jī)以來,電視已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走入了千家萬戶,并從最原始的機(jī)械掃描式電視機(jī),發(fā)展出黑白球面顯像管電視機(jī)(1929年)、彩色球面顯像管電視機(jī)(1954年)、彩色純平顯像管電視機(jī)(1998年),直至現(xiàn)在流行的液晶/等離子電視機(jī);屏幕尺寸也從最初的幾英寸發(fā)展至205英寸。技術(shù)進(jìn)步給消費(fèi)者帶來了視覺享受,也為顯示器產(chǎn)業(yè)帶來了深刻變革。伴隨著激烈的市場競爭,企業(yè)間掀起了驚心動魄的生死搏殺,小小的顯示屏見證了無數(shù)企業(yè)的興衰榮辱。
我國做為世界最大的CRT、液晶電視制造國,在顯示器產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史上有著慘痛的教訓(xùn)。了解中國電子產(chǎn)業(yè)的朋友都知道一個(gè)詞——“缺芯少屏”,芯就是芯片,屏就是顯示屏。早在1978年,我國開始發(fā)展電視工業(yè)時(shí),由于缺乏彩色顯像管核心技術(shù),在政府主導(dǎo)下啟動了“彩電國產(chǎn)化”工程,由銀行出資近200億美元,從日本成套引進(jìn)17-21英寸彩電生產(chǎn)線,在全國建成了八大彩色顯像管廠(7家合資)和八大玻殼廠,同時(shí)引進(jìn)113條彩電裝配生產(chǎn)線,遍布于全國各地,由此誕生了長虹、TCL、康佳、海信等彩電巨頭。到1987年,中國彩電年產(chǎn)量達(dá)到1934萬臺,首次超過日本,躍居全球第一。此后依靠成本規(guī)模優(yōu)勢,迅速擠垮了國外同類產(chǎn)業(yè)。
大規(guī)模的重復(fù)引進(jìn),在讓中國電視工業(yè)崛起的同時(shí),也使得行業(yè)進(jìn)入產(chǎn)能過剩、低價(jià)競爭的局面。各大彩電集團(tuán)在慘烈的價(jià)格戰(zhàn)中,利潤嚴(yán)重下滑甚至虧損,失去了進(jìn)一步推動核心技術(shù)升級的能量。到2004年,當(dāng)世界電視產(chǎn)業(yè)從傳統(tǒng)CRT(顯像管)顯示器,向液晶、等離子等新型平板顯示器轉(zhuǎn)換時(shí),中國彩電工業(yè)再一次慘遭淘汰。至2009年的短短五年時(shí)間里,中國花費(fèi)20多年時(shí)間建立起來的彩色顯像管工業(yè),被技術(shù)換代風(fēng)暴徹底摧毀。八大彩管廠中的7家合資企業(yè)全部倒閉,只剩下沒有合資的咸陽彩虹劫后余生。世界最大的彩電玻殼制造商河南安彩,因錯誤判斷產(chǎn)業(yè)形勢,繼續(xù)擴(kuò)大玻殼產(chǎn)能而最終倒閉。(至此除了電信工業(yè)外,中國在上世紀(jì)80年代起采用“以市場換技術(shù)”政策發(fā)展的轎車、彩電、集成電路產(chǎn)業(yè),幾乎全數(shù)失敗,沒有一個(gè)能擺脫對引進(jìn)技術(shù)的依賴,形成自主技術(shù)能力。重引進(jìn)輕吸收,成為產(chǎn)業(yè)發(fā)展之恥。)
由于液晶面板占液晶電視整機(jī)成本的2/3,國內(nèi)彩電廠商被迫花費(fèi)巨資,從韓國、臺灣、日本廠商手里采購液晶面板等關(guān)鍵零部件。以2010年為例,當(dāng)年中國液晶面板進(jìn)口額超過400億美元,僅次于集成電路(1569億美元)、石油(1351億美元)和鐵礦石(794億美元)。
隨著我國液晶電視產(chǎn)能的持續(xù)增長,這種產(chǎn)業(yè)核心部件受制于人的尷尬局面,已經(jīng)嚴(yán)重威脅中國電視產(chǎn)業(yè)安全。在1998年至2008年,日韓平板電視廠商(甚至臺灣企業(yè))“擁屏自重”,肆意侵蝕中國彩電市場份額,并且對中國企業(yè)進(jìn)行嚴(yán)格的液晶技術(shù)封鎖。這一局面直至2008年全球金融危機(jī),導(dǎo)致世界液晶面板價(jià)格崩盤才告一段落。為了突破產(chǎn)業(yè)困局,從2009年起,國內(nèi)液晶面板企業(yè)逆勢擴(kuò)張,打響了產(chǎn)業(yè)反擊戰(zhàn)。
2009年8月25日,我國液晶面板龍頭企業(yè)——北京京東方,宣布投資280.3億元人民幣,建設(shè)我國第一條8.5代液晶面板生產(chǎn)線。此舉如同一聲霹靂,瞬間擊潰了外國廠商的技術(shù)封鎖聯(lián)盟。在此后不到10天時(shí)間里,日本夏普、韓國三星、LG,臺灣奇美、廣達(dá)等廠商,紛紛宣布放棄封鎖策略,要在中國大陸建設(shè)高世代液晶面板生產(chǎn)線。中國各地計(jì)劃上馬的7.5代以上生產(chǎn)線一度達(dá)到8條,總投資超過2000億元人民幣。而目前全球已經(jīng)投產(chǎn)的7.5代以上生產(chǎn)線,總共也不過12條。
這場液晶狂潮背后,是中國液晶面板廠商與外資廠商的生死角逐。誰能率先填滿中國市場需求,誰就能成為行業(yè)霸主,而落敗者只有衰亡一途。進(jìn)口關(guān)稅將導(dǎo)致韓國、日本、臺灣的進(jìn)口液晶面板,完全失去中國市場的競爭力。這就是外資廠商瞬間扭轉(zhuǎn)封鎖態(tài)度,搶著在華設(shè)廠的根本原因。
在敘述這場“液晶戰(zhàn)爭”之前,我們需要簡單了解一下液晶產(chǎn)業(yè)的發(fā)展脈絡(luò)。液晶自發(fā)現(xiàn)以來,主要經(jīng)歷了五個(gè)發(fā)展階段。其中1883年至1968年為材料基礎(chǔ)理論和應(yīng)用研究階段,主要由德國人和美國人在推動,研究出了動態(tài)散射(DSM-LCD)和扭曲向列(TN-LCD)液晶顯示器雛形。1973年至1985年為產(chǎn)業(yè)化初期階段,日本廠商在獲得TN-LCD技術(shù)后,將其廣泛應(yīng)用于計(jì)算器、電子表、掌上游戲機(jī)等電子產(chǎn)品中,為液晶技術(shù)奠定了產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。這一時(shí)期的液晶屏尺寸主要在2英寸以下,黑白色階顯示。1985年至1992年是STN-LCD(超扭曲向列)液晶推廣應(yīng)用階段。這種(偽)彩色液晶顯示屏,開始應(yīng)用于掌上游戲機(jī)、筆記本電腦等電子產(chǎn)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(薄膜晶體管)液晶發(fā)展的成長期,隨著2-27英寸彩色TFT液晶屏,在筆記本電腦、臺式電腦顯示器、手機(jī)、掌上游戲機(jī)等電子產(chǎn)品上應(yīng)用,液晶產(chǎn)品逐漸取代傳統(tǒng)CRT顯像管顯示屏,并戰(zhàn)勝PDP等離子顯示技術(shù),成為市場主流。液晶產(chǎn)業(yè)也迅速成長為年產(chǎn)值超過300億美元的產(chǎn)業(yè)新貴。2004年至今,是大尺寸液晶產(chǎn)品的成長期,隨著27英寸以上液晶電視,對傳統(tǒng)彩電的市場替代效應(yīng),世界液晶產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過了1000億美元,其生產(chǎn)線規(guī)格也發(fā)展到了第10代,出現(xiàn)了對角線尺寸為108英寸的巨型液晶電視。
世界TFT-LCD(薄膜晶體管)液晶發(fā)展簡表
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代數(shù)
投產(chǎn)時(shí)間
玻璃基板尺寸
經(jīng)濟(jì)切割尺寸
第一家量產(chǎn)廠商
投資額
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1代線
1991年10月
320×400mm
8英寸4片
夏普奈良天理第1工廠
1億美元
2代線
1994年2月
370×470mm
10英寸4片
NEC鹿兒島工廠
2億美元
2.5代線
1994年8月
410×520mm
11英寸4片
夏普三重多氣町第1工廠
2億美元
3代線
1996年5月
550×650mm
12英寸6片
DTI滋賀縣野洲工廠
3億美元
3.5代線
1997年11月
600×720mm
14英寸6片
LG龜尾P2工廠
4億美元
3.75代
1997年10月
650×830mm
15英寸6片
日立茂原工廠
4億美元
4代線
2000年9月
680×880mm
17英寸6片
夏普三重多氣町第2工廠
5億美元
4.5代線
2000年10月
730×920mm
18英寸4片
三星天安工廠
5億美元
5代線
2002年5月
1000×1200mm
27英寸6片
LG龜尾P4工廠
13億美元
6代線
2004年1月
1500×1850mm
37英寸6片
夏普三重龜山第1工廠
20億美元
7代線
2005年4月
1870×2200mm
40英寸8片
三星牙山工廠
23億美元
7.5代線
2006年1月
1950×2250mm
47英寸6片
LG坡州工廠
30億美元
8代線
2006年8月
2160×2460mm
52英寸6片
夏普三重龜山第2工廠
40億美元
8.5代線
2007年8月
2200×2500mm
55英寸6片
三星牙山工廠
40億美元
10代線
2009年10月
2880×3130mm
65英寸6片
夏普堺市工廠
42億美元
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液晶生產(chǎn)線以玻璃基板尺寸規(guī)格,作為劃代標(biāo)準(zhǔn)。玻璃基板尺寸越大,能在同一塊玻璃上切割出越大的液晶屏,可以有效降低生產(chǎn)成本。其中5代線以下為中小面板生產(chǎn)線,主要切割3-27英寸的電腦、電視、數(shù)碼相機(jī)、手機(jī)液晶屏。6代線以上為大尺寸面板生產(chǎn)線,主要切割37-65英寸的液晶電視屏。由于技術(shù)原理相似,各代線在工藝流程上并沒有太大迥異;只是隨著玻璃基板尺寸增大,工藝難度、設(shè)備投資也成倍增加。以5代線作為分水嶺,小尺寸面板生產(chǎn)線的投資額只有幾十億元,而大尺寸液晶面板生產(chǎn)線的投資額暴增至數(shù)百億元。由于需要建設(shè)大面積無塵潔凈車間,購置大量自動化精密機(jī)械,液晶面板廠也就成了世界上最昂貴的工廠。
TFT-LCD(薄膜晶體管)液晶顯示屏的構(gòu)造,簡單來說如同夾心餅干,由下至上分別為:背光板、下偏光片、玻璃基板、薄膜晶體管、液晶層、彩色濾光片、上偏光片。整個(gè)液晶屏里包含了上百萬個(gè)像素單元(例如1280×1024分辨率,共計(jì)131萬像素),用以顯示圖像。背光板負(fù)責(zé)為液晶屏提供基本光源,由背光板送出來的散亂光線,經(jīng)過下偏光片(印有極細(xì)的水平細(xì)線)送往液晶層工作。再上面就是由兩層玻璃(玻璃基板、彩色濾光片)夾著的薄膜晶體管和液晶材料層。晶體管是控制每個(gè)像素的開關(guān),用氣相沉積設(shè)備在玻璃基板上沉積出性質(zhì)不同的半導(dǎo)體薄膜(如介電層、電極層),再用光刻、刻蝕工藝制成上百萬個(gè)薄膜晶體管。通過共同電極層,就可以精確控制每一個(gè)晶體管的電壓變化。每個(gè)晶體管用封框膠圍成一個(gè)子像素單元,再向其中滴注液晶(僅幾微米厚度)。通過控制晶體管的電壓變化,就可以控制液晶材料的長棒狀分子(扭轉(zhuǎn))排序結(jié)構(gòu),以遮斷或者透過背光板射來的光線。液晶層上面是印刷了大量紅綠藍(lán)三原色微型方塊的彩色濾光片玻璃。每3個(gè)薄膜晶體管對應(yīng)彩色濾光片上的3個(gè)紅綠藍(lán)小方格,就可以組成一個(gè)像素。光線經(jīng)過彩色濾光片后,從上偏光片(印有極細(xì)的垂直細(xì)線)透出,在屏幕上顯示出精細(xì)的彩色圖像。不過,LCD屏由于工藝復(fù)雜,上百萬個(gè)像素單元很容易出現(xiàn)瑕疵,也就是我們?nèi)粘Kf的“壞點(diǎn)”。液晶研究起源
液晶研究已有上百年歷史。早在1850年,普魯士醫(yī)生魯?shù)婪颉し茽柦B(RudolfVirchow)等人就發(fā)現(xiàn)神經(jīng)纖維的萃取物中含有一種不尋常的物質(zhì)。1883年,奧地利布拉格德國大學(xué)的植物生理學(xué)家斐德烈·萊尼茨爾(F.Reinitzer),在加熱安息香酸膽固醇脂時(shí)發(fā)現(xiàn):當(dāng)膽固醇脂加熱到145.5℃時(shí)熔化,會經(jīng)歷一個(gè)不透明的呈白色粘稠渾濁液體狀態(tài),并發(fā)出多彩而美麗的珍珠光澤;溫度升到178.5℃后,它似乎再次熔化,光澤消失,變成清澈透明的液體;當(dāng)溫度下降時(shí),再次出現(xiàn)渾濁狀態(tài)并變成紫色,最終又恢復(fù)成白色的固體。
萊尼茨爾反復(fù)確定他的發(fā)現(xiàn)后,將這種現(xiàn)象告訴給晶體學(xué)家諾發(fā)斯基(VanZepharovich),諾發(fā)斯基沒辦法回答他的疑問,建議他向德國亞琛大學(xué)物理學(xué)教授奧托·雷曼(OttoLehmann)請教。3月14日,萊尼茨爾寫了一封16頁的長信寄給雷曼。
雷曼了解這一情況后,制造了一座具有加熱功能的顯微鏡,去觀察這些脂類化合物結(jié)晶的過程,后來還加上了偏光鏡。此后雷曼對這些物質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)性研究,發(fā)現(xiàn)了100多種類似性質(zhì)的材料。他發(fā)現(xiàn),這類白而渾濁的物質(zhì)外觀上雖然屬于液體,但卻顯示出異性晶體特有的雙折射性。開始時(shí),雷曼將這些物質(zhì)稱為軟晶體,然后改稱晶態(tài)流體,并分為“晶狀液體”(流體狀液晶,德文:tropfbarflüssigenKristalle)和“液態(tài)晶體”(粘稠狀液晶,德文:schleimigflüssigenKristalle)兩大類。這就是液晶(Flussigekristalle)名字的來歷。到1922年,研究者們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了數(shù)以百計(jì)的液晶材料,法國斯特拉斯堡大學(xué)的弗里德(GeorgesFriedel)教授,根據(jù)晶體排序結(jié)構(gòu),進(jìn)一步把液晶材料分為三類:向列相(nematic)、近晶相(smectic)、膽甾相(cholesteric)。
1913年至1922年間,雷曼多次被提名為諾貝爾物理學(xué)獎候選人,但是由于液晶研究當(dāng)時(shí)還不被學(xué)術(shù)界廣泛認(rèn)可,所以最終還是沒能獲獎。1922年6月17日,雷曼在德國卡爾斯魯厄去世,他為后世留下了物理學(xué)的一個(gè)全新篇章??上У氖牵茁l(fā)現(xiàn)的液晶現(xiàn)象在當(dāng)時(shí)并沒有得到實(shí)際的應(yīng)用,甚至幾乎被遺忘了有將近六十年。但雷曼的先期研究,為1968年液晶產(chǎn)品的問世和迅速發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
美國紐約洛克菲勒中心,是紐約第五大道的標(biāo)志性建筑,由19棟大樓組成。其中最大的主樓就是RCA公司的總部大樓,高259米,共70層,于1939年建成。這幢大樓是紐約第7高建筑,1988年之前稱為RCA大廈,同時(shí)也是NBC(美國全國廣播電視臺,隸屬于RCA)的總部。1919年,通用電氣在購買了馬可尼的無線廣播技術(shù)后,建立了RCA公司經(jīng)營廣播業(yè)務(wù)。但是1933年通用在反托拉斯訴訟中敗訴,被迫將RCA出售。1985年12月,通用宣布以63億美元收購RCA和NBC。此后該大樓成為通用電氣的紐約總部。1989年,日本三菱地產(chǎn)以13.73億美元收購洛克菲勒中心的其他14幢大樓產(chǎn)權(quán)。成為日本崛起、美國衰弱的標(biāo)志性事件。然而在1985年美國發(fā)動“廣場協(xié)議”后,日本的泡沫經(jīng)濟(jì)逐漸破滅。1995年美國人僅用3億美元現(xiàn)金和繼承8億美元債務(wù),又從日本人手中買回了這些大樓。□美國人的千億美元敗局
現(xiàn)代液晶顯示技術(shù)研究起源于美國,二戰(zhàn)后,美國政府開始大力扶植半導(dǎo)體的研發(fā),用以改進(jìn)雷達(dá)等武器的性能。德州儀器、IBM、仙童等公司在半導(dǎo)體領(lǐng)域不斷取得突破,尤其是1947年至1959年出現(xiàn)的晶體管和集成電路技術(shù),使得美國迅速成為世界電子產(chǎn)業(yè)的中心。
1962年春天,新澤西州普林斯頓,美國無線電公司(簡稱RCA,當(dāng)時(shí)的世界電視霸主)戴維·薩諾夫(DaviaSarnoff)研究中心的威廉姆斯(RichardWilliams),發(fā)現(xiàn)了對氧化偶氮苯甲醚(一種淡黃色液晶粉末)的一種光電效應(yīng)。這種材料在1000V/cm的電場條件下,會在液晶層中形成可視區(qū)域(后來被稱為威廉姆斯域)。同一實(shí)驗(yàn)室的SimonLarach,根據(jù)這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了演示。他將對氧化偶氮苯甲醚,夾在兩片玻璃之間,用顯微鏡燈加熱到120℃時(shí)粉末熔化;再用電池給玻璃片施加電場時(shí),出現(xiàn)了戲劇般的變化——液晶從透明變成了乳白色。這就是后來廣為人知的動態(tài)散射現(xiàn)象。
但是這一研究并未深入下去,1962年中期,威廉姆斯被RCA派到瑞士蘇黎世工作。不過他在11月9日提交了一份專利申請(這是RCA的第一項(xiàng)LCD專利)。1963年他又在一篇論文中提到,在更高的電場條件(如2000-3000V/cm)下,可以觀察到更強(qiáng)的光電效應(yīng),屆時(shí)能看到液晶發(fā)生劇烈而快速的攪動。與此同時(shí),在RCA實(shí)驗(yàn)室兼職的普林斯頓大學(xué)博士研究生喬治·海爾邁耶(GeorgeHeilmeier),也開始對液晶機(jī)理展開研究。隨著研究的不斷深入,1964年秋天,他在高電場下的液晶動態(tài)散射特征方面取得了重大突破,這一年他只有28歲。
基于海爾邁耶的研究成果,RCA實(shí)驗(yàn)室管理層在1965年初,決定正式啟動一個(gè)絕密的液晶研究項(xiàng)目,尋找一種能夠制造平板顯示設(shè)備的室溫液晶材料,最終研制出“掛壁電視”。研究組成員主要包括海爾邁耶、LouisZanoni和LucianBarton。他們繼續(xù)研究不同液晶材料及不同單元構(gòu)造的光電特性。RCA實(shí)驗(yàn)室的其他小組開始制作不同的顯示器,以證明LCD在時(shí)鐘、手表以及類似應(yīng)用當(dāng)中的潛力。此外他們還開發(fā)了電子快門及消光鏡。
1965年,兩位化學(xué)家JosephCastellano和JoelGoldmacher加入了這個(gè)項(xiàng)目。1966年,兩人合成出能夠在室溫范圍內(nèi)工作的液晶材料,顯示了液晶實(shí)用化的可能性。這種材料由多種液晶單體混合而成,被稱為向列相液晶混合物,解決了研制LCD顯示器的材料問題。
液晶技術(shù)出現(xiàn)后,最感興趣的是美國軍方,他們認(rèn)為液晶平板顯示器可以取代笨重的CRT顯像管顯示器,在飛機(jī)、潛艇和坦克上都有重要的應(yīng)用價(jià)值。為此美國國防部開始對液晶技術(shù)提供資金支持。1966年,RCA實(shí)驗(yàn)室啟動矩陣顯示項(xiàng)目,為美國空軍的戰(zhàn)斗機(jī),研制一種1200個(gè)單元的電致發(fā)光矩陣尋址平板顯示器,用于顯示實(shí)時(shí)移動的灰度電視圖像。研究人員設(shè)計(jì)了一套電子系統(tǒng),以NTSC全制式電視頻率(每秒30幀),用60微秒脈沖來驅(qū)動一個(gè)2×18像素的矩陣,顯示運(yùn)動的灰白圖像,每個(gè)液晶像素邊長約1.5毫米。不過由于室溫液晶材料打開時(shí)間為3-4毫秒,關(guān)斷時(shí)間為50毫秒,所以圖像存在明顯的拖尾現(xiàn)象。
1967年年中,RCA實(shí)驗(yàn)室決定制作兩個(gè)1200(30×40)單元的LCD顯示器,一個(gè)基于D2C尋址方式,一個(gè)基于FETC尋址方式。液晶像素邊長為0.38毫米,組成一個(gè)對角線長3/4英寸(1.9厘米)的顯示器。D2C顯示器采用在玻璃襯底上蒸發(fā)薄膜二極管來制作(未能成功),F(xiàn)ETC顯示器采用單晶硅晶圓制作。1968年5月28日,RCA實(shí)驗(yàn)室副主任JamesHillier,在紐約RCA大廈召開了著名的LCD新聞發(fā)布會,介紹了LCD顯示器的研究進(jìn)展和其在電子產(chǎn)業(yè)中的重要性,并展示了2×18像素的矩陣顯示器樣品和其他部件。
經(jīng)過5年的研究,RCA實(shí)驗(yàn)室雖然在液晶顯示領(lǐng)域已經(jīng)取得了關(guān)鍵性突破,但是這種采用動態(tài)散射模式(DSM)的液晶工藝,仍然存在材料穩(wěn)定性差、對比度低、掃描線數(shù)量限制等問題,難以進(jìn)行批量工業(yè)化應(yīng)用。到1969年,RCA決定放棄研制LCD液晶電視顯示器的全部計(jì)劃。其原因是RCA這個(gè)當(dāng)時(shí)的世界電視霸主,已經(jīng)在彩色顯像管電視上日漸成熟,并研制出了13英寸彩色顯像管電視機(jī)。由于LCD技術(shù)在短期內(nèi)無法與CRT顯像管技術(shù)競爭,RCA管理層決定放棄繼續(xù)投資。同時(shí),大公司的傲慢也使得RCA管理層看不上液晶研發(fā)小組研究過的計(jì)算器、鐘表、各種儀表顯示器等“小玩意”。他們在1972年停止了這些研發(fā)計(jì)劃,轉(zhuǎn)而將注意力集中在開發(fā)電子計(jì)算機(jī)上,企圖挑戰(zhàn)IBM在電腦市場的地位。
這些缺乏遠(yuǎn)見的商業(yè)決定,讓美國人在30年后痛失千億美元的LCD市場。RCA這個(gè)當(dāng)年的電視霸主,也在自身戰(zhàn)略失誤和日本電視機(jī)廠商的沖擊下迅速沒落,最終在1985年被美國通用電氣并購。由于液晶研發(fā)計(jì)劃的嘎然而止,1970年初,海爾邁耶離開了RCA公司。具有諷刺意味的是,當(dāng)年11月,他卻在日本獲得了“液晶顯示(LCD)京都創(chuàng)新獎”,這一獎項(xiàng)相當(dāng)于日本的諾貝爾獎,獎金為42.5萬美元。1975年至1977年,海爾邁耶在“美國國防部遠(yuǎn)景研究計(jì)劃局”(DARPA)從事絕密研究工作,參與了F-117隱形轟炸機(jī)的研制工作,后加入德州儀器,成為公司首席技術(shù)官,幫助德州儀器擊退了日本廉價(jià)芯片的市場攻勢。
在RCA公司出走的人物中,還有一位德國人沃爾夫?qū)ず柛ダ锲妫╓olfgangHelfrich)。他在1970年2月離開RCA后,加入了瑞士羅氏公司,與瑞士人馬丁·夏德特(MartinSchadt),繼續(xù)進(jìn)行液晶研究工作。他們針對DSM(動態(tài)散射模式)液晶的缺陷,提出了TN(扭曲向列)模式,利用電場強(qiáng)度控制液晶的扭曲向列相,來顯示屏幕畫面。1970年12月4日,兩人對TN-LCD申請了專利。這一技術(shù)使得液晶顯示技術(shù)實(shí)現(xiàn)工業(yè)化,目前我們使用的計(jì)算器、電子表等產(chǎn)品上,仍然在使用這種黑白TN-LCD液晶屏。
在美國的液晶研發(fā)系統(tǒng)中還有另外一支,就是美國西屋電氣公司(世界核電霸主,還有一個(gè)名字叫威斯汀豪斯)。上世紀(jì)50年代,西屋已經(jīng)成為美國核電站的核島主設(shè)備供應(yīng)商,同時(shí)也制造電視機(jī)和半導(dǎo)體產(chǎn)品。它研究液晶的最初動機(jī)是開發(fā)熱敏元件,用來檢查因放射性而不便打開的核電管道里的水。由于液晶可以根據(jù)管道的溫度而改變顏色,西屋實(shí)驗(yàn)室的詹姆斯·弗格森(JamesFergusson)研究小組,于1963年首先用膽甾相液晶,制成了依據(jù)顏色變化來測定物體表面溫度分布的溫度計(jì)。這使液晶研究向著實(shí)際應(yīng)用領(lǐng)域大大地前進(jìn)了一步。隨后弗格森又將研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向了液晶顯示領(lǐng)域。但是由于西屋公司完全退出了電視機(jī)制造行業(yè),也不打算做電腦之類的終端業(yè)務(wù),所以弗格森于1966年離開西屋,并于1970年創(chuàng)辦了自己的公司,成為最早生產(chǎn)TN-LCD液晶屏的企業(yè)之一。
總之,在涉足過液晶顯示的美國大企業(yè)中——RCA、西屋電氣、羅克韋爾、摩托羅拉、AT&T、通用電氣、休斯飛機(jī)、雷神公司、IBM、施樂和惠普,都在上世紀(jì)70年代放棄了液晶平板顯示技術(shù)開發(fā),液晶顯示技術(shù)最終也沒能在美國實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。此后直至2000年,美國政府和產(chǎn)業(yè)界,一直試圖重振美國平板顯示產(chǎn)業(yè),對日本企業(yè)提出反傾銷訴訟并提高關(guān)稅,但是在技術(shù)壁壘、資金壁壘、產(chǎn)業(yè)周期等因素的摯肘下,美國本土液晶產(chǎn)業(yè)幾乎全部土崩瓦解,只剩下少量軍工液晶生產(chǎn)線得以幸存。此外還有康寧、應(yīng)用材料、3M等設(shè)備材料廠商,得以在亞洲液晶產(chǎn)業(yè)擴(kuò)張中獲利。
1973年上市的SharpEL-805,是第一臺使用TN-LCD液晶顯示器的掌上計(jì)算器?!跞毡救说南矂『捅瘎?/p>
就在美國人放棄對液晶技術(shù)的研發(fā)時(shí),日本人卻從中嗅到了商機(jī)。早在1968年美國RCA實(shí)驗(yàn)室公布LCD成果時(shí),正在美國IBM實(shí)驗(yàn)室工作的日本物理學(xué)家江崎玲於奈(1973年獲諾貝爾物理學(xué)獎),就將這一技術(shù)介紹給了日本重點(diǎn)大學(xué)和大公司,引起日本產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。當(dāng)時(shí)的日本正處于二戰(zhàn)后經(jīng)濟(jì)崛起的黃金年代,對新技術(shù)有著異常的敏感性。小林駿介等日本學(xué)者獲得信息后,在1969年就到美國學(xué)習(xí),回到日本后開始液晶基礎(chǔ)研究,由此被稱為“日本液晶之父”。
1972年初,日本夏普(SHARP)公司買下美國RCA公司的LCD技術(shù),并在次年推出了第一款采用TN-LCD為顯示面板的計(jì)算器(SharpEL-805)。日本精工(SEIKO)則從美國人弗格森手中買下了TN-LCD技術(shù),并在1973年10月,推出了其第一款LCD數(shù)字顯示電子表(06LC型),引發(fā)了數(shù)字電子表熱潮。市場的熱烈反應(yīng),使得日本Casio、Toshiba等廠商迅速加入LCD產(chǎn)品的研發(fā)行列。這些被美國大公司看不起的“小玩意”,讓日本人賺得盆滿缽滿。
商業(yè)上取得的巨大成功,進(jìn)一步推動了日本企業(yè)在LCD研發(fā)領(lǐng)域的熱情??ㄎ鳉W、西鐵城、精工等手表廠商,將注意力集中到研制單色液晶腕表電視機(jī)上??ㄎ鳉W和西鐵城選擇比較容易的被動矩陣工藝,但是這種顯示器存在圖像對比度不高的問題。精工則選擇難度更高的主動矩陣工藝,以硅片為基材,于1982年12月宣布生產(chǎn)出世界第一塊單色屏(TN-LCD)的腕表電視。精工的工程師諸角信二,在研制過程中認(rèn)識到,硅片永遠(yuǎn)不會成為大量生產(chǎn)液晶電視的主流工藝,必須突破薄膜晶體管技術(shù)。他為此進(jìn)行了大量研究,最終取得成功。1983年5月,精工在東京的一次記者招待會上,宣布研制成功1.2英寸的微型彩色液晶電視手表(SeikoTVWatch),引起業(yè)界轟動。
精工研制的這款DXA001型(出口型號為T001)彩色液晶電視手表,具有劃時(shí)代意義。因?yàn)樵诖酥?,液晶顯示從未超出8位計(jì)算器和電子表這類既簡單又轉(zhuǎn)換緩慢的應(yīng)用,顯示屏主要是灰階顯示,沒有彩色。這款手表電視采用的LCD液晶屏中,加入了藍(lán)色二極性染料,使得屏幕可以出現(xiàn)藍(lán)白10度灰階顯示。屏幕尺寸為1.2英寸(16.8×25.2mm),擁有31920個(gè)像素。手表只是顯示終端,需要用一根電線穿過袖筒,連接到上衣口袋的諧調(diào)器(185克重)上才能接收電視信號,一組電池可供運(yùn)行5個(gè)小時(shí)。這在當(dāng)時(shí)是了不起的成就。在看到精工研制液晶電視后,日本松下、日立、東芝等大企業(yè)紛紛行動起來。精工趕緊把LCD電視投入生產(chǎn)。由于是先行者,不得不從頭創(chuàng)辦工廠、安裝設(shè)備、確立生產(chǎn)工藝。1984年,精工開始向美國和歐洲出口這種腕表液晶電視,售價(jià)約合495美元。
精工的營銷部門并不指望能賣出去多少這種電視,而管理層也不認(rèn)為會成為一個(gè)大項(xiàng)目。諸角信二認(rèn)識到,如果把主動矩陣LCD變成消費(fèi)品,那么為了降低價(jià)格就必須提高產(chǎn)量,開拓新的市場。于是,他采取的方法就是把LCD制成元件賣給其他制造商,裝入他們的產(chǎn)品上。精工的LCD在錄像投影顯示器、錄像帶攝像機(jī)中的電子取景器和傳真機(jī)中的讀圖感應(yīng)器等領(lǐng)域獲得了成功。80年代中期以后,精工遇到財(cái)務(wù)困難。1989年日本股市泡沫崩潰,由于在前些年有點(diǎn)擴(kuò)張過度,不得不努力歸還貸款。管理層以沒有錢進(jìn)行投資為由,否決了LCD業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人關(guān)于對新的LCD生產(chǎn)設(shè)備進(jìn)行投資的建議。于是,精工的液晶故事居然與RCA和西屋電氣的經(jīng)歷有了相似的結(jié)尾。
1983年精工研制的這款DXA001型(出口型號為T001)彩色液晶電視手表,具有劃時(shí)代意義。它首次展現(xiàn)出液晶顯示技術(shù)的潛在價(jià)值。右側(cè)為1987年夏普研制的3C-E1型3英寸TFT(薄膜晶體管)液晶電視,是為TFT液晶的鼻祖?!跸钠盏玫婪Q王最終把TFT-LCD做成的是日本夏普。夏普的前身是1912年,早川德治在東京創(chuàng)辦的早川電氣,以金屬加工為主要業(yè)務(wù)。1915年,早川發(fā)明了帶扣皮帶,和一種金屬活芯鉛筆,叫做“EverSharpPencil”,并且在美國獲得了專利。這種自動鉛筆,中國小學(xué)生應(yīng)該都用過。1923年關(guān)東大地震后,早川工廠在大火中毀于一旦。在地震中幸免遇難的早川德次,轉(zhuǎn)赴大阪再次創(chuàng)業(yè)。1925年,早川德次創(chuàng)建工廠,生產(chǎn)當(dāng)時(shí)非常時(shí)髦的礦石收音機(jī)和黑膠唱片機(jī)。日本在亞洲發(fā)動侵略戰(zhàn)爭后,從1937年至1944年,早川工廠一直在為日軍生產(chǎn)無線電通訊設(shè)備,1942年更名為早川電機(jī),下設(shè)泉、大阪工廠和研究所,年產(chǎn)量高達(dá)1500萬臺,產(chǎn)值超過5億美元,成為一家大型公司。二戰(zhàn)結(jié)束后,早川工廠在京都重新復(fù)業(yè),經(jīng)營無線電產(chǎn)品,1949年在日本聯(lián)交所上市。1952年,早川電氣成為日本第一家獲得美國RCA黑白電視專利授權(quán)的企業(yè),到1955年,早川已經(jīng)占據(jù)了日本四分之一的電視機(jī)市場。1960年,早川電氣開始量產(chǎn)彩色電視機(jī)。
但是當(dāng)時(shí)的早川仍然只是一家低端的代工組裝工廠,沒有財(cái)力在顯像管等核心元件方面進(jìn)行投資。直到1964年,被譽(yù)為“火箭博士”的佐佐木加入了早川電氣。在他的建議下,早川決定生產(chǎn)計(jì)算器。1964年6月30日,早川公司推出了第一款桌上計(jì)算器夏普CompetCS-10A,重55磅,售價(jià)2500美元,當(dāng)時(shí)只有高級科研機(jī)構(gòu)和大公司才買得起它。三年后,早川公司采用從美國羅克韋爾公司購買的集成電路,制成新一代CS-16A集成電路計(jì)算器,重量減至8.8磅,售價(jià)也降至1770美元。
1970年9月15日,已經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)早川電氣長達(dá)58年的早川德治升為總裁,由佐佐木任總經(jīng)理,同時(shí)公司名字也正式改為“夏普”。在佐佐木的領(lǐng)導(dǎo)下,新的夏普公司孤注一擲,投資75億元(合2100萬美元,相當(dāng)于當(dāng)時(shí)夏普資產(chǎn)總值的四分之一)建起了自己的半導(dǎo)體工廠。這座飽受非議的工廠,在投產(chǎn)后的5年內(nèi),每年虧損100萬至200萬美元。正當(dāng)董事會準(zhǔn)備賣掉它的時(shí)候,半導(dǎo)體廠卻贏利了。
上世紀(jì)70年代初,有60多家日本企業(yè)在計(jì)算器市場上廝殺,如何提高技術(shù)含量,降低生產(chǎn)成本,成為決定各家企業(yè)成敗的關(guān)鍵。由于夏普在技術(shù)上不斷突破,1964-1976年,夏普把生產(chǎn)計(jì)算器所需的3000個(gè)元件減少到3個(gè):一只硅片、一個(gè)顯示屏和一只太陽能電池。這種結(jié)構(gòu)大大降低了生產(chǎn)成本。為了研制計(jì)算器上的顯示屏,1972年初,佐佐木花費(fèi)300萬美元,從美國RCA手中購買了TN-LCD技術(shù)。在1973年4月,夏普推出了第一款采用LCD顯示屏的計(jì)算器(EL-805),采用一塊能顯示8位數(shù)字的黑白TN-LCD屏,比精工推出的第一塊LCD電子表早了六個(gè)月。這個(gè)厚2.1厘米,重200克的掌上計(jì)算器,讓夏普第一次敲開了未來顯示技術(shù)的大門。
此后佐佐木力排眾議,決定投資2億美元建設(shè)TN-LCD工廠,這在當(dāng)時(shí)是一筆天文數(shù)字。而美國RCA公司的LCD工廠,在幾個(gè)月后被關(guān)掉了。LCD顯示屏和大規(guī)模集成電路技術(shù),讓夏普的計(jì)算器如虎添翼。1980年,夏普推出的EL-826計(jì)算器,重量只剩下1.5盎司,一臺也只賣23美元。之后夏普生產(chǎn)的計(jì)算器更小更輕,成本更低,消費(fèi)者只花4美元即可買到一只夏普太陽能計(jì)算器,幾乎壟斷該市場。
然而就在夏普春風(fēng)得意時(shí),精工在1983年推出的1.2英寸(偽)彩色液晶顯示器,讓夏普的研究人員大吃一驚,不得不努力追趕精工,研究如何用薄膜晶體管技術(shù),制造液晶面板。直到1985年,夏普還不能讓單個(gè)TFT液晶單元工作,而那時(shí)他們的競爭對手如松下和三洋,已經(jīng)開始了投產(chǎn)小尺寸主動矩陣液晶顯示器。東芝甚至在1985年推出了世界第一臺筆記本電腦T1000,采用9寸單色液晶屏。直到1987年,夏普終于設(shè)法使3英寸(3C-E1型,92160像素)TFT液晶電視投入生產(chǎn),但是產(chǎn)品上市后,由于售價(jià)昂貴,始終沒能流行起來(此時(shí)全球液晶市場的總規(guī)模也只有幾億美元)。當(dāng)時(shí)夏普工程師最大的愿望就是不斷增大液晶電視屏的尺寸,從3英寸到4英寸、再到5英寸。。。。。。但是夏普開發(fā)小組的負(fù)責(zé)人卻另有想法,他于1988年初召集LCD研究人員的會議上,提出了一個(gè)看上去不可能完成的任務(wù)——研制14英寸的液晶顯示器!
這樣一個(gè)面積的液晶屏,必須裝有100多萬只薄膜晶體管,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過當(dāng)時(shí)的技術(shù)水平。但是恰恰是這種雄心激發(fā)了工程師們的斗志,并最終取得成功。1988年10月,夏普在日本電子展覽會上展出了最新研制的14英寸液晶顯示屏,只有2.7厘米厚,引起業(yè)界震驚。在此之前,夏普管理層一直對開發(fā)大尺寸液晶屏猶豫不決,因?yàn)樵?987年,夏普已經(jīng)開始批量生產(chǎn)筆記本電腦用的小尺寸STN-LCD,這在1988年WINDOWS操作系統(tǒng)和互聯(lián)網(wǎng)出現(xiàn)之前,用于筆記本電腦是綽綽有余的。隨著14寸TFT液晶屏研制成功,夏普管理層一下子看到了進(jìn)入平板電視市場的希望。他們絕不會忘記當(dāng)年,夏普曾經(jīng)在顯像管上依賴美國人的歷史。盡管技術(shù)方面仍然存在問題,夏普的高層還是決定繼續(xù)干下去。
此時(shí),東芝和IBM日本子公司,為筆記本電腦合作開發(fā)的14英寸TFT液晶樣機(jī)也誕生了。但是由于其成本大大高于當(dāng)時(shí)筆記本電腦普遍采用的彩色STN-LCD,IBM高層對是否應(yīng)該進(jìn)入液晶面板制造領(lǐng)域,進(jìn)行了將近一年的辯論。最終IBM與東芝在1989年8月宣布成立DTI制造聯(lián)盟,雙方投資1億多美元,在姬路(Himeji)建設(shè)TFT-LCD液晶生產(chǎn)線。美國康寧(CORNING,世界最大玻璃制造商)在看到TFT產(chǎn)業(yè)的趨勢后,也在日本靜岡縣建立了熔融溢流法玻璃工廠,由此確立了行業(yè)壟斷地位。
美國應(yīng)用材料公司研制的AKT-55KPECVD等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積設(shè)備。單臺售價(jià)超過1億元人民幣。該系統(tǒng)是制造液晶顯示屏中薄膜晶體管的核心設(shè)備。應(yīng)材公司是世界最大的半導(dǎo)體設(shè)備制造商,自1993年10月,應(yīng)材公司推出AKT-1600型CVD設(shè)備以來,其迅速壟斷了液晶CVD設(shè)備市場?!跻壕桨寮夹g(shù)艱難蛻變
1989年,液晶平板產(chǎn)業(yè)到了起飛的邊緣,日本的液晶面板制造商們處于生產(chǎn)投資決策的喜悅氣氛中。1989年8月至1990年秋季,NEC、DTI和夏普,相繼啟動了各自的第一條大尺寸TFT-LCD量產(chǎn)線,拉開大尺寸液晶顯示器產(chǎn)業(yè)的序幕。但是產(chǎn)業(yè)化并非輕而易舉,這些電子巨頭從宣布建設(shè)生產(chǎn)線到開始批量生產(chǎn),用了差不多三年的時(shí)間。早期各家企業(yè)的玻璃基板尺寸沒有統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。NEC選擇在300×350mm的玻璃基板上生產(chǎn)兩片9.4英寸的TFT液晶面板;DTI選擇使用300×400mm的玻璃基板,能夠切割成兩片東芝選擇的9.5英寸,或者IBM更喜歡的10.4英寸面板;而夏普建立的第一條320×400mm生產(chǎn)線,能切割成4片8.4英寸的面板。
因?yàn)閹缀醵际菑牧汩_始,所以沒人有大尺寸TFT-LCD方面生產(chǎn)的經(jīng)驗(yàn)。量產(chǎn)時(shí)出現(xiàn)了一堆難以預(yù)計(jì)的問題。主要是設(shè)備方面的問題,致使量產(chǎn)初期的良率遠(yuǎn)低于10%。直到1992年3月底,DTI共出貨3萬片,平均每月僅為4200片。
造成液晶面板量產(chǎn)成品率極低的一個(gè)重要因素,在于廠房內(nèi)存在過量的塵埃顆粒。由于東芝、夏普、IBM等公司此前都具有豐富的半導(dǎo)體制造經(jīng)驗(yàn),半導(dǎo)體生產(chǎn)線的無塵環(huán)境要求必須清除直徑大于0.18微米的塵埃顆粒,所以這些廠商們錯誤估計(jì),認(rèn)為無塵環(huán)境只要能達(dá)到0.5微米就夠了。正是這一標(biāo)準(zhǔn)帶來了致命缺陷。實(shí)際上與半導(dǎo)體相比,液晶面板在生產(chǎn)過程中對塵埃顆粒的敏感度更強(qiáng)。在半導(dǎo)體生產(chǎn)中,如果硅片上有塵埃顆粒,會使得同一張晶圓上幾百顆芯片中,存在多個(gè)缺陷,有缺陷的可以丟棄,其他的可以繼續(xù)利用。而大面積的液晶面板為塵埃顆粒提供了更多的機(jī)會,只要100萬個(gè)像素里面有5個(gè)缺陷,液晶面板就難以達(dá)到成品要求。
還有一個(gè)問題是,早期制造TFT液晶面板的設(shè)備,本來主要用于制造非晶硅太陽能電池,而太陽能面板對塵埃顆粒的影響并不敏感。所以不斷改進(jìn)生產(chǎn)線設(shè)備性能,成了提高產(chǎn)品良率的最大挑戰(zhàn)。1991年,還在為提高良率苦苦掙扎的東芝和夏普,找到了美國應(yīng)用材料公司(世界最大的半導(dǎo)體生產(chǎn)設(shè)備供應(yīng)商),探討如何把半導(dǎo)體設(shè)備改變成TFT-LCD的專用設(shè)備。
為了解決客戶的問題,應(yīng)材公司派出工程師進(jìn)駐夏普和東芝的生產(chǎn)線。經(jīng)過分析,應(yīng)材決定從化學(xué)氣相沉積(CVD)設(shè)備入手,因?yàn)檫@是生產(chǎn)線的關(guān)鍵部分。經(jīng)過兩年多時(shí)間的研制,1993年10月,應(yīng)材公司推出AKT-1600型CVD設(shè)備,宣稱它能夠使面板產(chǎn)出良率從10%上升至90%。從1994年,日本廠商開始建設(shè)第二代TFT生產(chǎn)線時(shí),都采用了這些新型設(shè)備,每條2代線使用4臺CVD。AKT-1600使得應(yīng)材公司獲利大增,同時(shí)標(biāo)志著TFT產(chǎn)業(yè)推進(jìn)到了一個(gè)新的歷史時(shí)刻。解決了生產(chǎn)缺陷的平板技術(shù),開始顯現(xiàn)出挑戰(zhàn)CRT顯像管顯示器的力量。
從1991年到1996年,全球至少興建了25條TFT液晶面板生產(chǎn)線,其中有21條建在日本。伴隨著液晶面板產(chǎn)業(yè)的崛起,日本形成了平板制造供應(yīng)鏈中完整的上下游配套體系。在幾乎所有關(guān)鍵設(shè)備和材料供應(yīng)鏈的每一個(gè)環(huán)節(jié)上,都至少有一家日本企業(yè)產(chǎn)業(yè)。比如:(1)日本旭硝子和電氣硝子為液晶平板提供玻璃基板;(2)尼康和佳能提供掃描式和步進(jìn)式曝光機(jī);(3)NEC-安內(nèi)華制造干法刻蝕設(shè)備(4)日本電工制造彩色濾光片和偏光片;(5)大日本印刷和日本凸版印刷株式會社提供先進(jìn)的平板印刷設(shè)備;(6)日本真空技術(shù)株式會社提供ITO導(dǎo)電膜;(7)佳能提供鏡像投影系統(tǒng);(8)還有一些公司做背光源,即使在日本企業(yè)不是很強(qiáng)的地方,比如液晶化學(xué)品、化學(xué)氣相沉積設(shè)備(CVD),液晶驅(qū)動芯片和高性能玻璃等方面,外國企業(yè)也都是把他們的業(yè)務(wù)總部設(shè)在日本,或者與日本企業(yè)結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟。到1998年,夏普以2280億日元(15.7億美元)的營業(yè)額穩(wěn)居行業(yè)第一,NEC以1300億日元排名第二,東芝(DTI)以1000億日元排名第三。這是日本液晶產(chǎn)業(yè)發(fā)展歷史上的巔峰時(shí)期。
在東芝推出的筆記本電腦的第二年,1986年IBM推出的PCconvertible5140(左圖),是其第一款筆記本電腦,采用8080處理器,4.77MHz主頻,256K內(nèi)存,兩個(gè)3.5寸軟驅(qū),內(nèi)置電池,重達(dá)5.5公斤,運(yùn)行DOS3.2操作系統(tǒng)。它采用一塊640×200分辨率的TN-LCD液晶屏。1992年10月5日面市的ThinkPad700C(右圖),是IBM第一臺以ThinkPad命名的筆記本電腦,采用486SL處理器,25MHz主頻,16MB內(nèi)存、120MB硬盤,重量達(dá)3.5公斤,運(yùn)行Windows3.1操作系統(tǒng)。它采用一塊10.4英寸TFT液晶屏,分辨率達(dá)到VGA(640x480)水平?!豕P記本電腦推動液晶工業(yè)崛起
在液晶面板發(fā)展早期,電子表、計(jì)算器、儀表面板是小型TN-LCD單色液晶顯示屏的主要用戶。其后日本電子廠商開發(fā)出了大批使用單色液晶顯示屏的掌上游戲機(jī)風(fēng)靡世界。但是這些早期電子產(chǎn)品,只能算是過渡市場;直到筆記本電腦的問世,才成為推動液晶產(chǎn)業(yè)崛起的決定性力量。早在1979年,美國GRID系統(tǒng)公司的英國人威廉·莫格里奇(WilliamMoggridge),設(shè)計(jì)出了世界第一款筆記本電腦——GridCompass1109。這臺電腦專門為美國宇航局的航天飛機(jī)項(xiàng)目研制,采用金屬鎂壓模外殼,采用一個(gè)能折疊的電致發(fā)光顯示屏,有340K內(nèi)存。1983年5月,美國Gavilan公司推出的GavilanSC,是第一款能夠運(yùn)行DOS操作系統(tǒng)的筆記本電腦,采用8088處理器、有64K內(nèi)存,重量約4公斤,其正面有個(gè)觸摸板形式的“鼠標(biāo)”。其后筆記本電腦便開始了長達(dá)30年的演進(jìn)過程。早期的筆記本電腦存在一堆毛?。禾貏e笨重、售價(jià)高昂、運(yùn)行遲鈍。1992年9月,美國IBM公司完成了個(gè)人電腦事業(yè)部重組;兩個(gè)月后推出了劃時(shí)代的產(chǎn)品——IBM700C,這是Thinkpad系列的第一個(gè)型號。700C一經(jīng)推出就立即受到關(guān)注,它是第一款使用彩色TFT-LCD顯示屏的筆記本電腦,采用DTI的10.4英寸彩色液晶屏,售價(jià)4350美元。而競爭對手——東芝T4400SXC的顯示屏為9.5英寸,售價(jià)卻高達(dá)5499美元。
激烈的商業(yè)競爭,使得筆記本電腦的價(jià)格急劇下跌,價(jià)格戰(zhàn)和產(chǎn)量大戰(zhàn)由此開始了。1992年,IBM公司收到了超過10萬臺筆記本電腦的訂單,這使得TFT-LCD找到了市場,預(yù)計(jì)每年有70%的增長,而10.4英寸屏也成為主流規(guī)格。同年微軟發(fā)布了Windows3.1操作系統(tǒng),支持256色顯示,這加劇了對彩色顯示器的需求。夏普、DTI、NEC、富士通等廠商紛紛調(diào)整投資計(jì)劃,建設(shè)新的TFT生產(chǎn)線。到1994年,全球的筆記本電腦銷量達(dá)到了7800萬臺,而其中大多數(shù)還沒有采用彩色TFT液晶面板。面板極度短缺進(jìn)一步刺激了廠商的投資計(jì)劃。1994年6月,夏普發(fā)布了當(dāng)時(shí)世界最大的21英寸液晶顯示器。1994年7月,IBM和東芝宣布向DTI投資4億美元新建生產(chǎn)線,使DTI產(chǎn)能翻倍。夏普在同年5月和6月開建兩條2代線,日立則在同年12月開建。同時(shí)夏普和DTI已經(jīng)開始與應(yīng)材公司討論研制3代線的設(shè)備。3代線需要550×650mm的玻璃基板,能切割6片以上的12.1英寸液晶屏。日立的管理層甚至決定跳過3代線直接做4代,他們認(rèn)為14英寸的液晶屏可能會成為筆記本電腦的主流規(guī)格。市場需求推動著液晶面板急速更新?lián)Q代。
1938年3月,年僅28歲的李秉喆在大邱市創(chuàng)辦韓國三星集團(tuán)的前身——三星商會。50年代,他在漢城建立起南朝鮮第一家糖廠和第一家紡織公司,從而雄居南朝鮮財(cái)閥的首座。60年代創(chuàng)建亞洲最大規(guī)模的肥料公司——韓國化肥生產(chǎn)公司(現(xiàn)為三星化學(xué)公司)。時(shí)至今日,三星集團(tuán)已成為一個(gè)橫跨鋼鐵、造船、電子、金融等產(chǎn)業(yè),年銷售額超過1700億美元的巨型財(cái)團(tuán)。1987年李秉哲去世后,由三子李健熙繼承大權(quán)。在其執(zhí)掌下,不惜連續(xù)虧損7年,發(fā)展液晶業(yè)務(wù)。為了發(fā)展DRAM(內(nèi)存芯片)業(yè)務(wù),三星持續(xù)虧損了25年,直至擠垮對手,成為世界第一?!蹴n國企業(yè)復(fù)制了成功
在1990年,日本TFT液晶面板占據(jù)了全球市場90%的份額,到1994年這一數(shù)字上升至94%,而美國只占了不到3%。美國人的失敗并不意味著日本領(lǐng)先者的地位不可挑戰(zhàn),更不意味著后進(jìn)者就不會成功。事實(shí)上,液晶面板從進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化競爭階段開始,就顯現(xiàn)出明顯的起伏周期,成為推動產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要因素。1991年進(jìn)入液晶面板產(chǎn)業(yè)的夏普、NEC、DTI是毫無爭議的領(lǐng)先者。在1991-1992年內(nèi),他們?yōu)闈M足筆記本電腦的需求,建設(shè)了大批生產(chǎn)線,在滿足需求高峰后,出現(xiàn)了產(chǎn)能過剩的危機(jī)。衰退釋放出來的技術(shù)資源,為新的日本企業(yè)創(chuàng)造了進(jìn)場機(jī)會。松下、日立和星電(Hosiden)就是在這個(gè)時(shí)期進(jìn)入的。他們利用美國應(yīng)材公司新研發(fā)的2代線CVD設(shè)備,迅速提高了良率,享受了1994-1995年產(chǎn)業(yè)上升期帶來的利潤。
在1995-1996年液晶產(chǎn)業(yè)的第二次衰退周期里,日立、富士通、卡西歐、三菱等廠商紛紛進(jìn)場。不過這些企業(yè)后來大多處于長期虧損,最后退出了液晶產(chǎn)業(yè)。韓國企業(yè)也在此時(shí)大規(guī)模進(jìn)入TFT液晶面板行業(yè),用不到10年時(shí)間,硬是把日本人擠下了世界第一的寶座。韓國LCD產(chǎn)業(yè)的歷史可以追溯到1979年,Orion電器公司開始生產(chǎn)計(jì)算器與電子表用的TN-LCD。1984年,三星電子的子公司三星顯示設(shè)備公司(SDD),設(shè)立了TFT-LCD研究小組,隨后從美國OIS公司獲得了技術(shù)許可。驅(qū)動三星投資TFT研發(fā)的動力,更多是出于企業(yè)戰(zhàn)略考慮,而不是近期盈利。因?yàn)轫n國人發(fā)現(xiàn)日本人正在開發(fā)液晶顯示器,經(jīng)過研究還發(fā)現(xiàn)TFT-LCD與半導(dǎo)體存儲器的技術(shù)結(jié)構(gòu)非常接近。1991年,三星電子在其半導(dǎo)體事業(yè)部內(nèi)設(shè)立了一個(gè)特殊事業(yè)部,專攻TFT液晶技術(shù)。
三星管理層希望TFT業(yè)務(wù)能夠?yàn)橹芷谛院軓?qiáng)的DRAM業(yè)務(wù)提供多樣化發(fā)展的機(jī)會,同時(shí)確保集團(tuán)內(nèi)的各種電子產(chǎn)品,能獲得最先進(jìn)顯示技術(shù)的穩(wěn)定供貨。毋庸諱言,與日本競爭的民族自豪感也起了作用。因?yàn)轫n國人認(rèn)為日本同行并不把三星當(dāng)成一回事,這反而激起了他們的斗志。而在三星集團(tuán)內(nèi)部,TFT事業(yè)部卻是個(gè)丑小鴨,多年虧損,一直受到其他部門歧視。即使這樣,三星集團(tuán)仍然堅(jiān)持投資。
LG電子則是從1987年開始了對液晶顯示器的研發(fā),到1989年才公開展示了成果。1990年,LG電子成立了專門的研發(fā)中心,有大約250名員工在試生產(chǎn)線上工作,每年生產(chǎn)12000片10.4寸和12英寸SVGA液晶面板。1988年,現(xiàn)代集團(tuán)也開始了研發(fā),設(shè)立了LCD事業(yè)部。1990年,現(xiàn)代電子從日本Oprex公司引進(jìn)了TN-LCD技術(shù),并從日本引起了一整條生產(chǎn)線?,F(xiàn)代曾經(jīng)向日美企業(yè)尋求TFT液晶技術(shù)幫助,但遭到拒絕。直到1992年,韓國現(xiàn)代在美國加州與一家名叫Alphasil的TFT-LCD小公司形成合作關(guān)系,獲得了部分技術(shù)。這是現(xiàn)代的1代線,主要生產(chǎn)航空和軍用的寬溫液晶顯示器。此后,現(xiàn)代投資1600萬美元,與該公司創(chuàng)始人霍爾姆貝格成立合資的ImageQuest公司,研發(fā)10.4英寸液晶屏?,F(xiàn)代通過該項(xiàng)目學(xué)習(xí)到大量技術(shù),但是意識到生產(chǎn)線上的美國設(shè)備,未必會適應(yīng)量產(chǎn)環(huán)境。到1997年11月,這家合資公司在完成使命后關(guān)閉。
由于液晶面板需要冒著大規(guī)模投資(動輒數(shù)億美元)的風(fēng)險(xiǎn),所以進(jìn)入這一行業(yè)不僅需要能夠開發(fā)出樣品,還要掌握量產(chǎn)的工藝能力。上世紀(jì)90年代初,韓國企業(yè)就是通過試生產(chǎn)線中應(yīng)用最先進(jìn)的設(shè)備,來作為學(xué)習(xí)平臺和培養(yǎng)量產(chǎn)能力。在自身技術(shù)能力不足的液晶灌注工藝等方面,就采用“偷師”的方式去學(xué)習(xí)日本。三星在日本設(shè)立了一個(gè)研發(fā)機(jī)構(gòu),利用產(chǎn)業(yè)衰退期,雇傭失業(yè)的日本工程師,積累研發(fā)能力。1991年,三星建成了一條300×300mm的試生產(chǎn)線,第二年又研發(fā)了在300×400mm玻璃基板上,一次生產(chǎn)2片10.4英寸液晶顯示器的技術(shù)。
韓國三星位于忠清南道牙山市湯井工業(yè)區(qū)的液晶面板生產(chǎn)基地,最右側(cè)是模組工廠,中間是2006年投產(chǎn)的兩條7代線廠房,其中一條與索尼合資,另一條由三星單獨(dú)投資。右側(cè)藍(lán)色方框及其后地塊,是三星及與索尼合資建設(shè)的三條8.5代線,其中一條由三星獨(dú)資,于2007年8月投產(chǎn),另外兩條與索尼合資,2009年6月投產(chǎn)。基地旁邊還有大量配套企業(yè)廠房?!酢胺粗芷谕顿Y”成就韓企霸業(yè)
1993年,三星開建第一條2代線,采用370×470mm玻璃基板,1995年2月建成投產(chǎn)。1993年,韓國LG的第一條2代線在慶尚北道龜尾市(Kumi)動工,1995年8月建成投產(chǎn)(月產(chǎn)1萬片,到1996年底增加到月產(chǎn)4萬片)。1993年,現(xiàn)代也啟動了第一條2代線項(xiàng)目,但是由于投資金剛山旅游項(xiàng)目,使得工程延誤了一年多,直到1996年底才投產(chǎn)。這個(gè)延誤是致命的,它使得現(xiàn)代集團(tuán)的液晶業(yè)務(wù)從剛開始量產(chǎn)就遭遇了亞洲金融危機(jī),以至于再也沒能趕上三星和LG的步伐。
在競爭策略上,韓國企業(yè)采用的是加入主流進(jìn)行趕超的方式,即通過參與技術(shù)合作、結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟,以及簽訂長期合同等形式與外國企業(yè)合作。1995年,三星和另外一個(gè)后進(jìn)者,日本富士通簽訂了交叉許可協(xié)議,由富士通提供寬視角技術(shù),交換三星的高孔徑比率技術(shù)。雖然在很大程度上要依賴外國設(shè)備供應(yīng)商,但三星也能依靠自身能力來滿足需求。1996年上半年,三星與美國康寧成立合資公司生產(chǎn)熔融玻璃基板。三星航空(后改名三星Techwin)投資光刻機(jī)設(shè)備,三星顯示設(shè)備公司制造彩色濾光片,而三星電子提供驅(qū)動電路。
LG采取了比三星更加開放的戰(zhàn)略聯(lián)盟。1994年,LG投資3000萬美元和日本AlpsElectric合資開發(fā)超清潔制造工藝,并在3代線上應(yīng)用了這一技術(shù)。LG還和美國測試設(shè)備廠商PhotonDynamics合作,該公司在測試單個(gè)TFT-LCD像素缺陷的檢測設(shè)備方面居領(lǐng)先地位。這一合作項(xiàng)目,對于LG實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零缺陷的目標(biāo)至關(guān)重要,它幫助LG獲得了價(jià)值10億美元的合同——為美國康柏電腦連續(xù)5年提供12.1英寸及更大尺寸的液晶屏,盡管此時(shí)LG還只有1年的量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)。TFT液晶面板業(yè)務(wù)幫助LG擺脫了下游市場的位置,逐漸進(jìn)入電子產(chǎn)業(yè)的高端市場。
自從韓國企業(yè)進(jìn)入液晶面板產(chǎn)業(yè)后,“反周期投資”幫助他們獲得了巨大成功。在1995-1996年的第二次衰退周期里,韓國企業(yè)大規(guī)模投資新生產(chǎn)線。1996年10月,三星建成第一條3代線,LG在1997年11月建成了3.5代線,并推出了全球第一片14.1英寸XGA等級的筆記本電腦面板?,F(xiàn)代集團(tuán)在1997年底建成了3代線,東芝與其簽訂了每月購買1萬片12.1寸液晶屏的合同,還向現(xiàn)代轉(zhuǎn)讓了一些技術(shù)許可。
1997年亞洲金融危機(jī)爆發(fā)后,全球面板市場也陷入了不景氣,日本廠商雖然占據(jù)絕對壟斷地位,但大多面臨虧損的窘境。在這種情況下,三星電子和LG卻再一次采取了反周期的投資戰(zhàn)略,果斷投入數(shù)十億美元,建設(shè)大尺寸液晶面板生產(chǎn)線,積聚了驚人的爆發(fā)力。繼LG之后,三星也在1998年底建成了3.5代線(600×720mm玻璃基板)。韓國企業(yè)至此領(lǐng)先于當(dāng)時(shí)只有3代線的日本企業(yè)。
韓國企業(yè)從開始量產(chǎn)到盈利,經(jīng)歷過痛苦的產(chǎn)業(yè)能量積累階段。三星的液晶業(yè)務(wù)從1990年到1997年連續(xù)虧損了7年,在1991-1994年間,平均每年虧損1億美元。但是憑借韓元貶值和生產(chǎn)規(guī)模擴(kuò)大,三星到1997年末實(shí)現(xiàn)了“咸魚翻身”;1998年三星的液晶面板出貨量,躍居世界第一。LG的液晶業(yè)務(wù)從1987年到1994年,年均虧損5300萬美元,持續(xù)虧損了8年。
韓國LG是世界第二大面板企業(yè),生產(chǎn)基地主要在慶尚北道龜尾市和京畿道坡州市,其中龜尾市集中了LG的2代線至6代線。1995年建成P1工廠(2代線),1997年建成P2工廠(世界第一條3.5代線),2000年建成P3工廠(4代線),2002年建成P4工廠(世界第一條5代線),2003年建成P5工廠(5代線),2004年建成P6工廠(6代線)。2006年,LG在坡州建成世界第一條7.5代線(P7工廠);2009年在坡州建成P8工廠(8.5代線)。如此高的投資強(qiáng)度,讓日本企業(yè)望塵莫及?!蹴n國超越日本的分水嶺
1999年是韓國企業(yè)的轉(zhuǎn)折點(diǎn):5月,LG和荷蘭飛利浦宣布,后者投資16億美元,換取LG液晶業(yè)務(wù)的50%股份,新組建的LG飛利浦公司于9月正式運(yùn)營。這筆交易不僅為LG帶來了投資,也使飛利浦成為LG的大客戶。7月,蘋果電腦向三星投資1億美元,以加速其液晶生產(chǎn)線建設(shè)。10月,三星接到戴爾電腦價(jià)值85億美元的訂單。11月,現(xiàn)代集團(tuán)與3家美國筆記本電腦制造商——IBM、康柏和Gateway,簽訂了5年80億美元的供貨合同。1999年,三星在全球液晶平板市場占據(jù)了18.8%的份額,名列第一;LG達(dá)到16.2%,名列第二;這兩家韓國企業(yè)的市場占有率,都超過了原來的行業(yè)霸主——日本夏普。
當(dāng)2001年全球TFT企業(yè)都在虧損時(shí),LG咬牙投資了世界第一條5代線(1000×1200mm玻璃基板),當(dāng)年8月裝機(jī),并于2002年5月建成投產(chǎn)。這條線使LG的市場份額在2002年10月首次超過了三星。三星在2001年底發(fā)現(xiàn)落后時(shí),加快步伐,一口氣建設(shè)了兩條5代線,但直到2003年12月才再次小幅超過LG。當(dāng)LG于2004年建成6代線后,氣勢更勝一籌的三星直接跳過了6代線,于2005年和2006年連續(xù)建成兩條7代線,均為當(dāng)時(shí)的世界第一。現(xiàn)代集團(tuán)則徹底落伍了,它受到財(cái)務(wù)危機(jī)的影響,已經(jīng)沒有能力再建設(shè)5代線,最后不得不決定出售液晶業(yè)務(wù)。
韓國企業(yè)的兇猛擴(kuò)張一舉改變了TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的游戲規(guī)則。日本人曾經(jīng)質(zhì)疑這種瘋狂投資的行為,但事后看,率先建設(shè)5代線正是韓國超過日本的分水嶺。具有諷刺意味的是:推動TFT液晶面板最終進(jìn)入電視應(yīng)用階段的主角,已經(jīng)換成了韓國人,而不是作為產(chǎn)業(yè)先行者的日本。2002年起在桌面電腦上替代CRT,并批量應(yīng)用于電視的液晶面板,都是由5代線首先生產(chǎn)的。那時(shí),日本企業(yè)不僅不相信韓國企業(yè)能夠?yàn)?代線找到足夠大的市場,而且業(yè)內(nèi)認(rèn)為5代線已經(jīng)達(dá)到液晶工業(yè)的物理極限。只是當(dāng)韓國企業(yè)憑借5代線獲得巨大的競爭優(yōu)勢后,日本夏普才改變了保守態(tài)度,跳過5代線去直接建6代線。當(dāng)三星在2005年建成7代線后,夏普于2007年率先建成了8代線。此后夏普又在2009年10月建成了世界第一條10代線,進(jìn)一步鞏固了優(yōu)勢地位。
同樣的變化也發(fā)生在需求領(lǐng)域。液晶面板產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,推動了其在電子產(chǎn)品領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用,如電腦、電視、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、攝像機(jī)、移動多媒體、廣告顯示屏等。在這個(gè)信息時(shí)代,液晶面板無處不在,已經(jīng)成為電子產(chǎn)業(yè)的核心力量。
(未完待續(xù),見下篇。。。。)
英國人貝爾德(J.L.Baird)和他在1925年研制的第一臺機(jī)械掃描式電視機(jī)。
這是在1931年人們通過Baird公司生產(chǎn)的機(jī)械掃描式電視機(jī)觀看一場比賽。
1929年,美國RCA公司的中央研究室主任,俄裔工程師茲沃里金(Zworykin)博士,用CRT(陰極射線管)球面顯像管,制成了能顯示黑白畫面的電子式電視機(jī)。由此黑白顯像管電視機(jī)進(jìn)入大發(fā)展時(shí)期,并最終誕生了彩色顯像管電視機(jī)。
1954年,美國RCA公司,采用德州儀器公司研制的晶體管,制成世界第一臺全晶體管電視機(jī)RCACT-100,這臺電視采用了NTSC制式,當(dāng)年售價(jià)為1000美元。由于彩色顯像管非常昂貴,RCA每一部電視都是虧本生意,但是當(dāng)新一代產(chǎn)品批量上市的時(shí)候,他們用很短的時(shí)間就賺回了兩倍的利潤。
1968年,美國RCA公司中央研究所的喬治·海爾邁耶(GeorgeHeilmeier)博士和早期的液晶顯示器。
TFT(薄膜晶體管)液晶顯示屏的結(jié)構(gòu)拆解圖,左下角的第一個(gè)小方框,是在玻璃基板上用封框膠圍成的像素陣列。玻璃基板是液晶屏的主體,在玻璃基板上采用氣相沉積、曝光、顯影、刻蝕等工藝,制成上百萬個(gè)薄膜晶體管。每一個(gè)晶體管用封框膠圍成一個(gè)子像素,每3個(gè)晶體管子像素,對應(yīng)彩色濾光片上的三個(gè)紅綠藍(lán)小方塊,組成一個(gè)像素單元。在封框膠內(nèi)滴注液晶材料(幾微米厚度),由于液晶材料具有在電場條件下扭轉(zhuǎn)分子排序結(jié)構(gòu)的特性,就可以控制光線的透光量,光線經(jīng)過彩色濾光片染色后,就可以顯示出五彩繽紛的圖像。左下角的第二個(gè)彩色小方塊,就是彩色濾光片上印刷的紅綠藍(lán)三原色小方塊,每3個(gè)組成一個(gè)像素。液晶是世界上最昂貴的高分子材料之一,每噸價(jià)格高達(dá)數(shù)千萬元人民幣,所以每塊液晶屏的液晶用量,均以克來計(jì)算。
1970年12月26日,中國第一臺彩色電視機(jī)在天津無線電廠誕生,從此拉開了中國彩電生產(chǎn)的序幕。那時(shí),一臺黑白電視機(jī)的售價(jià),抵得上一個(gè)普通工人兩年的工資,只有很少一部分家庭才擁有電視機(jī)。很多人肯定還記得小時(shí)候,一群人圍著電視看《射雕》《西游記》的情形。
□日企擱淺臺企進(jìn)場
液晶面板市場從1997年底亞洲金融危機(jī)后,急劇收縮,到1998年初跌至谷底。財(cái)務(wù)負(fù)擔(dān)加重的日本企業(yè)失去了追加投資的勇氣。除了夏普、日立和鳥取三洋繼續(xù)對3.5代線和4代線投資外,其他日本企業(yè)的投資都處于擱淺狀態(tài)。但這一輪的衰退卻引來了新的入場者——臺灣企業(yè)。
我國臺灣省的LCD產(chǎn)業(yè)起步,比韓國還要早3年:1976年臺灣敬業(yè)電子引進(jìn)美國休斯公司的技術(shù)、材料和設(shè)備,開始生產(chǎn)電子表用的TN-LCD液晶屏。1978年,李逸士成立了中相公司,李擔(dān)任過美國休斯飛機(jī)公司的液晶技術(shù)部主任,是最早將LCD技術(shù)帶到臺灣島的人。但是由于無法與日本企業(yè)競爭,1981年,敬業(yè)電子破產(chǎn)倒閉,中相公司后來換手,稱為美相科技(李逸士后因液晶詐騙集資40億元新臺幣而潛逃)。臺灣民營公司由于實(shí)力薄弱,多數(shù)都難逃倒閉的命運(yùn)。由于日本與臺灣島的經(jīng)濟(jì)聯(lián)系密切,到80年代初,夏普和愛普生先后在高雄和臺中設(shè)廠,以生產(chǎn)大尺寸的TN-LCD為主。日本廠商的投資,刺激了臺灣本地LCD產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1986年后,臺灣當(dāng)局連續(xù)出臺政策,鼓勵扶植LCD產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。1988年,臺灣工研院幾乎與韓國三星同時(shí)開始對TFT-LCD技術(shù)的攻關(guān)。
1992年3月,臺灣碧悠電子引進(jìn)美國歐利寶公司的STN技術(shù),在新竹縣新豐鄉(xiāng)建廠,成為最早涉足STN的廠商。在1992年和1993年,南亞塑膠和中華映管,分別引進(jìn)英國GEC公司與日本東芝公司的STN-LCD技術(shù)。尤其是中華映管轉(zhuǎn)移東芝的大尺寸彩色STN-LCD后,臺灣的LCD產(chǎn)品進(jìn)入了電腦應(yīng)用領(lǐng)域。
本來日本企業(yè)一直拒絕向臺灣轉(zhuǎn)移TFT液晶面板技術(shù)。但是處于金融危機(jī)和產(chǎn)業(yè)衰退期的日本企業(yè),已經(jīng)難以像以往那樣處心積慮地保護(hù)核心技術(shù)。再加上國際貨幣基金組織在金融危機(jī)期間對韓國的救援,讓韓元大幅貶值,迅速提高了韓國企業(yè)的競爭力。這使得韓國大規(guī)模生產(chǎn)的液晶面板價(jià)格降低,快速占領(lǐng)臺灣電子終端代工市場,致使日本企業(yè)在臺灣市場的份額急劇下跌。這種態(tài)勢迫使包括三菱、東芝、DTI、夏普和松下等日本企業(yè),都不得不尋求在臺灣島尋找合作伙伴,實(shí)現(xiàn)本土化生產(chǎn)。
1998年,日本企業(yè)在韓國人的兇猛攻勢下,刻意高調(diào)地將技術(shù)轉(zhuǎn)讓給臺灣企業(yè)作為反擊。這樣一方面可以收取高額的技術(shù)轉(zhuǎn)讓費(fèi),另一方面也可以彌補(bǔ)日本在產(chǎn)能上的不足。當(dāng)年共有6家臺灣企業(yè)相繼獲得了日方的技術(shù)許可,從而進(jìn)入大尺寸TFT-LCD產(chǎn)業(yè),是年被稱為“臺灣TFT-LCD產(chǎn)業(yè)元年”。
第一家進(jìn)入臺灣市場的是三菱集團(tuán)的成員ADI(三菱電機(jī)與旭硝子合資),由于缺乏資金,ADI選擇與臺灣中華映管(CPT)合作建設(shè)3代線。中華映管成立于1970年,早在1973年就開始為美國RCA代工生產(chǎn)黑白電視機(jī)顯像管。1998年3月,其與ADI達(dá)成協(xié)議,引進(jìn)三代線技術(shù),由ADI為其培訓(xùn)工程師和操作工,1995年5月正式量產(chǎn)3代線面板。它是臺灣第一家取得日本TFT技術(shù)的公司。
第二家獲得技術(shù)轉(zhuǎn)讓的是達(dá)基公司。這是一個(gè)由13名年輕工程師組成的研發(fā)小組,于1996年8月從母公司明基電通(當(dāng)時(shí)的明基電腦還隸屬于宏基集團(tuán))獨(dú)立出來,研發(fā)PDP等離子電視。1998年3月,達(dá)基與IBM日本公司達(dá)成協(xié)議,在新竹科學(xué)園區(qū)建設(shè)一條3.5代線,但I(xiàn)BM日本自己只有一條3代線,所以雙方明確達(dá)基的3.5代線屬于共同開發(fā)。該項(xiàng)目1999年4月建成,同年7月量產(chǎn)。1999年8月,達(dá)基依靠自己的能力開工建設(shè)了第二條生產(chǎn)線(4代線),成為夏普和LG飛利浦之后建成的全球第三條4代線。
第三家是隸屬于臺灣聯(lián)電集團(tuán)的聯(lián)友光電。該公司1990年11月成立,曾于1992年5月建設(shè)了第一條TFT-LCD生產(chǎn)線(1代線),是臺灣液晶產(chǎn)業(yè)的先驅(qū)。1993年4月試制成功臺灣第一片4英寸TFT彩色模組,并于1994年量產(chǎn),主要出口日本用于掌上游戲機(jī)上;但是由于良率極低,造成1995-1999年連續(xù)5年虧損。1998年松下向聯(lián)友轉(zhuǎn)讓TFT技術(shù),合作開發(fā)3.5代線。
2001年,液晶面板價(jià)格狂跌。三星和LG試圖以“流血競爭”迫使日本和臺灣廠商出局。達(dá)基和聯(lián)友也被迫跟進(jìn)降價(jià),虧損嚴(yán)重。聯(lián)友的母公司無法承受虧損,便向達(dá)基拋出了橄欖枝。2001年3月13日,達(dá)基與聯(lián)友光電宣布合并,成立友達(dá)光電(AUO),一躍成為當(dāng)時(shí)臺灣第一大、全球第三大的TFT廠商,這個(gè)事件震動業(yè)界。但是合并后的友達(dá)卻面臨產(chǎn)業(yè)衰退期,面板價(jià)格每月下降5-10美元,到2001年底,友達(dá)的積壓庫存已達(dá)數(shù)億美元,財(cái)務(wù)非常緊張。面對這種情況,友達(dá)仍然宣布擴(kuò)產(chǎn),咬牙完成了4代線建設(shè)。就在開工后不久,發(fā)生了911事件,液晶面板價(jià)格跌至谷底。但1個(gè)月后,由于液晶價(jià)格跌破了成本價(jià),刺激了下游市場的需求,整個(gè)市場迅速回升。友達(dá)的積壓庫存在短短幾個(gè)月內(nèi)得以消化。2001年友達(dá)稅后虧損67億元新臺幣,但到2002年,盈利達(dá)到60億元。從2002年2季度開始,面板價(jià)格又開始下跌,臺灣廠商全部出現(xiàn)虧損。此時(shí)友達(dá)連續(xù)上馬了3條5代線,在2003年3月至次年2月實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。2005年,友達(dá)的兩條6代線和第4條5代線投入量產(chǎn)。2006年10月,友達(dá)第一條7.5代線投入量產(chǎn)。2007年友達(dá)宣布建設(shè)第二條7.5代線和兩條8.5代線,其后爆發(fā)了全球金融危機(jī),導(dǎo)致項(xiàng)目停滯。
瀚宇彩晶是由臺灣新麗華集團(tuán)和華邦電子共同集資,于1998年6月成立的,接受了日本東芝與日立的技術(shù)轉(zhuǎn)移,采用AP-IPS廣視角面板專利技術(shù),一次開建了兩條3代線,并在2004年3月1日開工建設(shè)6代線。臺灣奇美電子在高雄縣路竹鄉(xiāng),南部科學(xué)工業(yè)園(簡稱南科)高雄園區(qū)的8.5代線,月產(chǎn)6萬片,2010年3月量產(chǎn)。奇美集團(tuán)以石化業(yè)起家,是世界最大的ABS樹脂制造商。其創(chuàng)始人許文龍是著名的綠色臺商,以臺獨(dú)媚日政治傾向而臭名昭著?!跬岽蛘鐕①?/p>
奇美電子(CMO)的母公司奇美集團(tuán)是臺灣石化業(yè)巨頭,1997年開始經(jīng)營彩色濾光片,從日本CMK公司購買的一條二手小型濾光片生產(chǎn)線,屬于1代線,經(jīng)過改造后月產(chǎn)能為35000片。但奇美投入后才發(fā)現(xiàn)在臺灣幾乎找不到客戶。當(dāng)時(shí)僅有聯(lián)友光電和元太科技兩家生產(chǎn)TFT面板,采用的濾光片全部從日本進(jìn)口,奇美很難進(jìn)入這塊市場。奇美管理層在評估后,認(rèn)為既然沒人買,不如干脆自己用。換句話說,也就是這個(gè)原因。1998年奇美集團(tuán)旗下多了兩家光電產(chǎn)業(yè)公司,其一是生產(chǎn)彩色濾光片的奇美電子,另一家是生產(chǎn)TFT液晶面板的奇晶光電。2000年5月為準(zhǔn)備上市,兩家公司合并,統(tǒng)一以奇美電子為名。
2001年7月,就在友達(dá)宣布合并后不到四個(gè)月。臺灣奇美電子宣布并購IBM日本位于野洲的3代線(IBM從此退出液晶面板工業(yè)),并與對方合資成立IDT公司。野洲的這條3代線月產(chǎn)能為7.5萬片,相當(dāng)于瀚宇彩晶兩條3代線的產(chǎn)能。該廠是日本元老級的技術(shù)大廠,當(dāng)年轉(zhuǎn)移曾轉(zhuǎn)移TFT技術(shù)給達(dá)基。奇美通過成立合資公司獲得了專利使用權(quán)和原有的客戶群,使奇美成為臺灣企業(yè)中唯一一家不必支付技術(shù)轉(zhuǎn)移費(fèi)用的企業(yè),也是唯一一家自備彩色濾光片的廠商。同年,奇美在臺灣開始建設(shè)一條4代線。2002年8月26日上市。2003年底成為全球大尺寸(20英寸以上)液晶面板第二大供應(yīng)商,僅次于日本夏普。2005年,奇美的日本子公司IDT液晶面板生產(chǎn)部門被索尼收購。同年秋天,奇美開始建設(shè)第一條7.5代線,2006年底量產(chǎn)。2007年,奇美同時(shí)興建6代、7.5代以及8.5代線各一條,2008年投產(chǎn)即遭遇金融危機(jī)。
元太科技成立于1992年6月,是臺灣除聯(lián)友之外最老的TFT面板廠商。元太的主要股東是永豐余造紙集團(tuán)。當(dāng)年老板何壽川鑒于平板顯示器將取代紙張的趨勢,大舉跨入TFT產(chǎn)業(yè)。1995年開建2代線。在不可能獲得日本技術(shù)轉(zhuǎn)移的情況下,元太結(jié)合臺灣工研院電子所的技術(shù),和從美國留學(xué)回來的技術(shù)人才,獲得了量產(chǎn)技術(shù),專營中小尺寸面板,終于在2003年扭虧為盈。
1997年第三次液晶產(chǎn)業(yè)衰退期,讓臺灣企業(yè)獲得了進(jìn)場機(jī)會。在1999-2000年短暫的上升期,產(chǎn)業(yè)中所有的企業(yè)都從中獲利。而第四次衰退,為新進(jìn)入者創(chuàng)造了更多的空間。廣輝、群創(chuàng)和統(tǒng)寶等企業(yè)都在這一時(shí)期進(jìn)入。
廣輝電子是其母公司廣達(dá)集團(tuán)(全球最大的筆記本電腦代工企業(yè))與日本夏普合資成立的。1999年5月,廣輝與日本夏普簽訂技術(shù)轉(zhuǎn)讓合同。投資150億元新臺幣建設(shè)3.5代線,2000年11月完工。這是臺灣第四條3.5代線。2000年,廣達(dá)打敗東芝,成為全球最大的筆記本制造商。但是占筆記本電腦制造成本1/3的液晶面板價(jià)格一路高漲,逼迫廣達(dá)親自投身TFT面板產(chǎn)業(yè)。這與夏普擴(kuò)充產(chǎn)能的目標(biāo)不謀而合,廣輝也因此成為臺灣唯一一家有技術(shù)來源入股的TFT企業(yè)。
群創(chuàng)光電成立于2003年1月14日,其母公司為臺灣鴻海精密(全球最大電子器件代工企業(yè))。統(tǒng)寶光電的母公司是仁寶電腦集團(tuán),主攻中小尺寸低溫多晶硅TFT面板。技術(shù)班底是原工研院電子所副所長為首的技術(shù)團(tuán)隊(duì)。2001年2月開工建設(shè)3.5代線,與日本三洋合作開發(fā)量產(chǎn)技術(shù)。
第四次產(chǎn)業(yè)衰退中,韓國企業(yè)建設(shè)了5代線與臺灣廠商競爭。新的5代線帶動了產(chǎn)業(yè)新一輪的繁榮,從2003年到2004年,又進(jìn)入了產(chǎn)業(yè)黃金期。臺灣廠商新建了大批高世代線。目前臺灣面板業(yè)有集中化的趨勢。2006年友達(dá)并購“面板五虎”之一的廣輝,一度在規(guī)模上逼近韓國三星、LG。2009年10月5日,群創(chuàng)合并統(tǒng)寶光電。同年11月14日,鴻海集團(tuán)以74億元人民幣并購奇美電子。2010年3月18日,群創(chuàng)、奇美與統(tǒng)寶三者合并后的新奇美電子正式成立,它超越友達(dá)成為全球第三大面板廠。
全球金融危機(jī)爆發(fā)后,臺灣液晶廠商陷入停產(chǎn)邊緣。2009年1-6月,由工信部、國臺辦出面,連續(xù)兩次組織中國九大彩電廠商,赴臺灣采購液晶面板,總金額高達(dá)44億美元,總量超過1200萬片,將臺灣液晶面板企業(yè),拉出了金融危機(jī)的泥潭。而中國人得到的回報(bào),就是被臺灣人在背后捅一刀。韓國企業(yè)從2009年2月起,突然以現(xiàn)金向臺灣廣達(dá)、奇美采購了400萬片庫存,并簽署2009年度采購協(xié)議。這種控制市場供應(yīng)量的行為,立刻讓大陸面板開始嚴(yán)重供不應(yīng)求。同時(shí)韓企壓縮對華液晶出口量,開始漲價(jià)。2009年3-8月漲幅達(dá)30%以上,導(dǎo)致中國彩電企業(yè)再次陷入困境。而臺灣企業(yè)坐視這種局面,跟進(jìn)控制產(chǎn)量,從中大獲其利?!跞蚪鹑陲L(fēng)暴引發(fā)產(chǎn)業(yè)變局
2008年下半年,全球金融危機(jī)再次重創(chuàng)TFT產(chǎn)業(yè),使其提前中斷了從2007年開始的景氣而陷入衰退。但是歷史告訴我們,這個(gè)衰退期給后進(jìn)者提供了進(jìn)場機(jī)會。這就是中國大陸的企業(yè)。
全球金融危機(jī)爆發(fā)后,韓國三星和LG相繼放慢腳步,停止了8代線的建設(shè)。日本雖然在產(chǎn)業(yè)鏈上游占據(jù)了重要地位(設(shè)備和原材料),但是各大量產(chǎn)廠商大多停止了擴(kuò)張。第一個(gè)建立量產(chǎn)線的NEC在2004年2月宣布退出液晶行業(yè),索尼則選擇與三星合資建廠。只有夏普仍在高世代生產(chǎn)線上與韓國企業(yè)競爭。2007年11月,夏普開工建設(shè)世界第一條10代線(2880×3130mm玻璃基板)。但受金融危機(jī)影響,夏普在2008財(cái)年虧損13億美元。這是夏普自1956年在東京證交所掛牌上市以來出現(xiàn)的首次虧損。
臺灣地區(qū)的TFT產(chǎn)業(yè)盡管規(guī)模很大(僅次于韓國),但在全球金融危機(jī)中卻暴露了其致命弱點(diǎn)——臺灣不像日本和韓國那樣,擁有大量來自本土下游產(chǎn)業(yè)(電腦和電視機(jī)等終端)的龐大需求,必須仰賴日韓和中國大陸的采購。在全球需求不振的情況下,2008年8月,索尼、三星、LG等日韓企業(yè)取消了此前對臺灣地區(qū)面板的訂單,改為自己供貨。這直接導(dǎo)致臺灣地區(qū)面板企業(yè)開工率降至4成,幾乎瀕臨死亡線。同時(shí)友達(dá)和奇美紛紛將在建的7.5代、8.5代線延后量產(chǎn),并開始將停產(chǎn)員工放無薪假。
全球金融危機(jī)爆發(fā)后,世界上只有一個(gè)國家的市場對液晶面板需求在增長——那就是中國市場。在這種情況下,中國政府不計(jì)前嫌,連續(xù)向臺灣省派出采購團(tuán),簽訂了44億美元的面板采購訂單,將臺灣企業(yè)拖出了深淵。
在制約中國液晶產(chǎn)業(yè)發(fā)展方面,臺灣和日本是最為陰險(xiǎn)惡毒的角色。大陸給臺灣雪中送炭,其背后是希望臺灣面板企業(yè)能到大陸設(shè)廠,或者開放大陸企業(yè)參股并購臺灣面板企業(yè)。然而2009年6月30日,臺灣公布最新的大陸投資政策,禁止大陸企業(yè)投資臺灣面板,同時(shí)限制臺灣面板企業(yè)赴大陸投資。直到當(dāng)年8月京東方宣布興建8.5代線后,臺灣方面才在2010年2月9日,不情愿地宣布同意放行島內(nèi)面板企業(yè)赴大陸投資高世代線,且要求必須與臺灣本島保持一個(gè)世代以上的技術(shù)差距。除了這種歧視性政策,臺灣廠商還與日韓廠商勾結(jié),繼續(xù)操縱液晶面板價(jià)格,侵蝕中國廠商利益;并且對中國液晶面板產(chǎn)業(yè)持續(xù)進(jìn)行滲透,妄圖獲得操控地位。這種狼心狗肺的行為,為人所不齒。
1998年9月,吉林彩晶(由吉林電子集團(tuán)和中科院長春光機(jī)所等單位合資),耗資8400萬美元從日本DTI引進(jìn)了一條第一代TFT-LCD生產(chǎn)線(就是DTI建于1991年的舊線),并于1999年10月在長春試投產(chǎn),其后因技術(shù)、資金、市場等一系列因素而夭折。中國平板顯示產(chǎn)業(yè)溯源
中國平板產(chǎn)業(yè)起步于上世紀(jì)70年代末,原電子工業(yè)部七七四廠(北京電子管廠、即京東方的前身)、七七○廠(湖南長沙曙光電子管廠)、中國科學(xué)院713廠(河南新鄉(xiāng))和上海電子管廠,先后建成4英寸基板玻璃的TN-LCD實(shí)驗(yàn)生產(chǎn)線,用于生產(chǎn)電子表、計(jì)算器和一些儀表的液晶產(chǎn)品。清華大學(xué)、長春物理所等科研單位也開始了涉足LCD技術(shù)的研發(fā)。但是一直到1984年,無論是自主拼裝設(shè)備還是從美國引入的設(shè)備,都是作坊式小規(guī)模的實(shí)驗(yàn)線,
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