液晶戰(zhàn)爭(zhēng)
——京東方8.5代線(上)
工程投資額:280億元
工程期限:2009年——2011年
京東方8.5代TFT(薄膜晶體管)液晶面板生產(chǎn)線,位于北京亦莊經(jīng)濟(jì)技術(shù)開(kāi)發(fā)區(qū),總投資超過(guò)280億元。
自從1925年10月2日,英國(guó)人貝爾德(J.L.Baird)在窮困潦倒中,發(fā)明世界第一臺(tái)機(jī)械掃描式黑白電視機(jī)以來(lái),電視已經(jīng)從實(shí)驗(yàn)室走入了千家萬(wàn)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(lái)了視覺(jué)享受,也為顯示器產(chǎn)業(yè)帶來(lái)了深刻變革。伴隨著激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng),企業(yè)間掀起了驚心動(dòng)魄的生死搏殺,小小的顯示屏見(jiàn)證了無(wú)數(shù)企業(yè)的興衰榮辱。
我國(guó)做為世界最大的CRT、液晶電視制造國(guó),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(guó)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(guó)開(kāi)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(dòng)了“彩電國(guó)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(guó)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(guó)各地,由此誕生了長(zhǎng)虹、TCL、康佳、海信等彩電巨頭。到1987年,中國(guó)彩電年產(chǎn)量達(dá)到1934萬(wàn)臺(tái),首次超過(guò)日本,躍居全球第一。此后依靠成本規(guī)模優(yōu)勢(shì),迅速擠垮了國(guó)外同類產(chǎn)業(yè)。
大規(guī)模的重復(fù)引進(jìn),在讓中國(guó)電視工業(yè)崛起的同時(shí),也使得行業(yè)進(jìn)入產(chǎn)能過(guò)剩、低價(jià)競(jìng)爭(zhēng)的局面。各大彩電集團(tuán)在慘烈的價(jià)格戰(zhàn)中,利潤(rùn)嚴(yán)重下滑甚至虧損,失去了進(jìn)一步推動(dòng)核心技術(shù)升級(jí)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(guó)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(guó)花費(fèi)20多年時(shí)間建立起來(lái)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(méi)有合資的咸陽(yáng)彩虹劫后余生。世界最大的彩電玻殼制造商河南安彩,因錯(cuò)誤判斷產(chǎn)業(yè)形勢(shì),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(guó)在上世紀(jì)80年代起采用“以市場(chǎng)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(méi)有一個(gè)能擺脫對(duì)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(guó)內(nèi)彩電廠商被迫花費(fèi)巨資,從韓國(guó)、臺(tái)灣、日本廠商手里采購(gòu)液晶面板等關(guān)鍵零部件。以2010年為例,當(dāng)年中國(guó)液晶面板進(jìn)口額超過(guò)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(guó)液晶電視產(chǎn)能的持續(xù)增長(zhǎng),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(guó)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(tái)灣企業(yè))“擁屏自重”,肆意侵蝕中國(guó)彩電市場(chǎng)份額,并且對(duì)中國(guó)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(pán)才告一段落。為了突破產(chǎn)業(yè)困局,從2009年起,國(guó)內(nèi)液晶面板企業(yè)逆勢(shì)擴(kuò)張,打響了產(chǎn)業(yè)反擊戰(zhàn)。
2009年8月25日,我國(guó)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(guó)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(guó)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(guó)三星、LG,臺(tái)灣奇美、友達(dá)等廠商,紛紛宣布放棄封鎖策略,要在中國(guó)大陸建設(shè)高世代液晶面板生產(chǎn)線。中國(guó)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(guò)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(guò)12條。
這場(chǎng)液晶狂潮背后,是中國(guó)液晶面板廠商與外資廠商的生死角逐。誰(shuí)能率先填滿中國(guó)市場(chǎng)需求,誰(shuí)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(guó)、日本、臺(tái)灣的進(jìn)口液晶面板,完全失去中國(guó)市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)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(chǎng)“液晶戰(zhàn)爭(zhēng)”之前,我們需要簡(jiǎn)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(lái),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(guó)人和美國(guó)人在推動(dòng),研究出了動(dòng)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(kāi)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(zhǎng)期,隨著2-27英寸彩色TFT液晶屏,在筆記本電腦、臺(tái)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(chǎng)主流。液晶產(chǎn)業(yè)也迅速成長(zhǎng)為年產(chǎn)值超過(guò)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(zhǎng)期,隨著27英寸以上液晶電視,對(duì)傳統(tǒng)彩電的市場(chǎng)替代效應(yīng),世界液晶產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過(guò)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(duì)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(jiǎn)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320×400mm8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370×470mm10英寸4片NEC鹿兒島工廠2億美元
2.5代線 1994年8月410×520mm11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550×650mm12英寸6片DTI滋賀縣野洲工廠3億美元
3.5代線 1997年11月600×720mm14英寸6片LG龜尾P2工廠4億美元
3.75代1997年10月650×830mm15英寸6片日立茂原工廠4億美元
4代線2000年9月680×880mm17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730×920mm18英寸4片三星天安工廠5億美元
5代線2002年5月1000×1200mm27英寸6片LG龜尾P4工廠13億美元
6代線2004年1月1500×1850mm37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1870×2200mm40英寸8片三星牙山工廠23億美元
7.5代線 2006年1月1950×2250mm47英寸6片LG坡州工廠30億美元
8代線2006年8月2160×2460mm52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2200×2500mm55英寸6片三星牙山工廠40億美元
10代線 2009年10月2880×3130mm65英寸6片夏普?qǐng)泄S42億美元
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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(méi)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(wú)塵潔凈車間,購(gòu)置大量自動(dòng)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(jiǎn)單來(lái)說(shuō)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(wàn)個(gè)像素單元(例如1280×1024分辨率,共計(jì)131萬(wàn)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(lái)的散亂光線,經(jīng)過(guò)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(kāi)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(wàn)個(gè)薄膜晶體管。通過(guò)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(guò)控制晶體管的電壓變化,就可以控制液晶材料的長(zhǎng)棒狀分子(扭轉(zhuǎn))排序結(jié)構(gòu),以遮斷或者透過(guò)背光板射來(lái)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(duì)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(guò)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(guò),LCD屏由于工藝復(fù)雜,上百萬(wàn)個(gè)像素單元很容易出現(xiàn)瑕疵,也就是我們?nèi)粘Kf(shuō)的“壞點(diǎn)”。
德國(guó)物理學(xué)家?jiàn)W托·雷曼(OttoLehmann),和奧地利布拉格德國(guó)大學(xué)的植物生理學(xué)家斐德烈·萊尼茨爾(F.Reinitzer)
□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(guó)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(huì)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(méi)辦法回答他的疑問(wèn),建議他向德國(guó)亞琛大學(xué)物理學(xué)教授奧托·雷曼(OttoLehmann)請(qǐng)教。3月14日,萊尼茨爾寫(xiě)了一封16頁(yè)的長(zhǎng)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(guò)程,后來(lái)還加上了偏光鏡。此后雷曼對(duì)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(kāi)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:tropfbarflüssigen Kristalle)和“液態(tài)晶體”(粘稠狀液晶,德文:schleimig flüssigenKristalle)兩大類。這就是液晶(Flussigekristalle)名字的來(lái)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(guó)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(jiǎng)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(méi)能獲獎(jiǎng)。1922年6月17日,雷曼在德國(guó)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。可惜的是,雷曼所發(fā)現(xiàn)的液晶現(xiàn)象在當(dāng)時(shí)并沒(méi)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(wèn)世和迅速發(fā)展打下了基礎(chǔ)。
美國(guó)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(guó)全國(guó)廣播電視臺(tái),隸屬于RCA)的總部。1919年,通用電氣在購(gòu)買了馬可尼的無(wú)線廣播技術(shù)后,建立了RCA公司經(jīng)營(yíng)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(gòu)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(gòu)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(guó)衰弱的標(biāo)志性事件。然而在1985年美國(guó)發(fā)動(dòng)“廣場(chǎng)協(xié)議”后,日本的泡沫經(jīng)濟(jì)逐漸破滅。1995年美國(guó)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(guó)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(guó),二戰(zhàn)后,美國(guó)政府開(kāi)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(guó)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(guó)無(wú)線電公司(簡(jiǎn)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(duì)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(chǎng)條件下,會(huì)在液晶層中形成可視區(qū)域(后來(lái)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(duì)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(chǎng)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(lái)廣為人知的動(dòng)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(guò)他在11月9日提交了一份專利申請(qǐng)(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(chǎng)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(dòng)。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(kāi)始對(duì)液晶機(jī)理展開(kāi)研究。隨著研究的不斷深入,1964年秋天,他在高電場(chǎng)下的液晶動(dòng)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(dòng)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(kāi)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(kāi)發(fā)了電子快門(mén)及消光鏡。
1965年,兩位化學(xué)家Joseph Castellano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(wèn)題。
液晶技術(shù)出現(xiàn)后,最感興趣的是美國(guó)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(guó)國(guó)防部開(kāi)始對(duì)液晶技術(shù)提供資金支持。1966年,RCA實(shí)驗(yàn)室啟動(dòng)矩陣顯示項(xiàng)目,為美國(guó)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(dòng)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(lái)驅(qū)動(dòng)一個(gè)2×18像素的矩陣,顯示運(yùn)動(dòng)的灰白圖像,每個(gè)液晶像素邊長(zhǎng)約1.5毫米。不過(guò)由于室溫液晶材料打開(kāi)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(zhǎng)為0.38毫米,組成一個(gè)對(duì)角線長(zhǎng)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(lái)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(kāi)了著名的LCD新聞發(fā)布會(huì),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(guò)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(dòng)態(tài)散射模式(DSM)的液晶工藝,仍然存在材料穩(wěn)定性差、對(duì)比度低、掃描線數(shù)量限制等問(wèn)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(wú)法與CRT顯像管技術(shù)競(jìng)爭(zhēng),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(guò)的計(jì)算器、鐘表、各種儀表顯示器等“小玩意”。他們?cè)?972年停止了這些研發(fā)計(jì)劃,轉(zhuǎn)而將注意力集中在開(kāi)發(fā)電子計(jì)算機(jī)上,企圖挑戰(zhàn)IBM在電腦市場(chǎng)的地位。
這些缺乏遠(yuǎn)見(jiàn)的商業(yè)決定,讓美國(guó)人在30年后痛失千億美元的LCD市場(chǎng)。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?zèng)]落,最終在1985年被美國(guó)通用電氣并購(gòu)。由于液晶研發(fā)計(jì)劃的嘎然而止,1970年初,海爾邁耶離開(kāi)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(jiǎng)”,這一獎(jiǎng)項(xiàng)相當(dāng)于日本的諾貝爾獎(jiǎng),獎(jiǎng)金為42.5萬(wàn)美元。1975年至1977年,海爾邁耶在“美國(guó)國(guó)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(chǎng)攻勢(shì)。
在RCA公司出走的人物中,還有一位德國(guó)人沃爾夫?qū)ず柛ダ锲妫╓olfgangHelfrich)。他在1970年2月離開(kāi)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(duì)DSM(動(dòng)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(chǎng)強(qiáng)度控制液晶的扭曲向列相,來(lái)顯示屏幕畫(huà)面。1970年12月4日,兩人對(duì)TN-LCD申請(qǐng)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(guó)的液晶研發(fā)系統(tǒng)中還有另外一支,就是美國(guó)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(guó)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(dòng)機(jī)是開(kāi)發(fā)熱敏元件,用來(lái)檢查因放射性而不便打開(kāi)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(lái)測(cè)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(kāi)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(guò)液晶顯示的美國(guó)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(lè)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(kāi)發(fā),液晶顯示技術(shù)最終也沒(méi)能在美國(guó)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。此后直至2000年,美國(guó)政府和產(chǎn)業(yè)界,一直試圖重振美國(guó)平板顯示產(chǎn)業(yè),對(duì)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(guó)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Sharp EL-805,是第一臺(tái)使用TN-LCD液晶顯示器的掌上計(jì)算器。
□日本人的喜劇和悲劇
就在美國(guó)人放棄對(duì)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(guó)RCA實(shí)驗(yàn)室公布LCD成果時(shí),正在美國(guó)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(jiǎng)),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(duì)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(guó)學(xué)習(xí),回到日本后開(kāi)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(guó)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(guó)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(chǎng)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(guó)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(dòng)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。卡西歐和西鐵城選擇比較容易的被動(dòng)矩陣工藝,但是這種顯示器存在圖像對(duì)比度不高的問(wèn)題。精工則選擇難度更高的主動(dòng)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(guò)程中認(rèn)識(shí)到,硅片永遠(yuǎn)不會(huì)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(huì)上,宣布研制成功1.2英寸的微型彩色液晶電視手表(SeikoTV Watch),引起業(yè)界轟動(dòng)。
精工研制的這款DXA001型(出口型號(hào)為T(mén)001)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(jiǎn)單又轉(zhuǎn)換緩慢的應(yīng)用,顯示屏主要是灰階顯示,沒(méi)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(guò)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(hào),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(dòng)起來(lái)。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(kāi)始向美國(guó)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(yíng)銷部門(mén)并不指望能賣出去多少這種電視,而管理層也不認(rèn)為會(huì)成為一個(gè)大項(xiàng)目。諸角信二認(rèn)識(shí)到,如果把主動(dòng)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(kāi)拓新的市場(chǎng)。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(guò)度,不得不努力歸還貸款。管理層以沒(méi)有錢(qián)進(jìn)行投資為由,否決了LCD業(yè)務(wù)負(fù)責(zé)人關(guān)于對(duì)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(hào)為T(mén)001)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T(mén)FT液晶的鼻祖。
□夏普得道稱王
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(guó)獲得了專利。這種自動(dòng)鉛筆,中國(guó)小學(xué)生應(yīng)該都用過(guò)。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(dòng)侵略戰(zhàn)爭(zhēng)后,從1937年至1944年,早川工廠一直在為日軍生產(chǎn)無(wú)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(wàn)臺(tái),產(chǎn)值超過(guò)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(yíng)無(wú)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(guó)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(chǎng)。1960年,早川電氣開(kāi)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(méi)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(jí)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(guó)羅克韋爾公司購(gòu)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(zhǎng)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(wàn)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(wàn)至200萬(wàn)美元。正當(dāng)董事會(huì)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(chǎng)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(yáng)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(wàn)美元,從美國(guó)RCA手中購(gòu)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(kāi)了未來(lái)顯示技術(shù)的大門(mén)。
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(guó)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(tái)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(yáng)能計(jì)算器,幾乎壟斷該市場(chǎng)。
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(jìng)爭(zhēng)對(duì)手如松下和三洋,已經(jīng)開(kāi)始了投產(chǎn)小尺寸主動(dòng)矩陣液晶顯示器。東芝甚至在1985年推出了世 界第一臺(tái)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(méi)能流行起來(lái)(此時(shí)全球液晶市場(chǎng)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(kāi)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(huì)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(wàn)只薄膜晶體管,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)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(huì)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(duì)開(kāi)發(fā)大尺寸液晶屏猶豫不決,因?yàn)樵?987年,夏普已經(jīng)開(kāi)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(chǎng)的希望。他們絕不會(huì)忘記當(dāng)年,夏普曾經(jīng)在顯像管上依賴美國(guó)人的歷史。盡管技術(shù)方面仍然存在問(wèn)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(kāi)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(duì)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(guó)康寧(CORNING,世界最大玻璃制造商)在看到TFT產(chǎn)業(yè)的趨勢(shì)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(guó)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(tái)售價(jià)超過(guò)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(lái),其迅速壟斷了液晶CVD設(shè)備市場(chǎng)。
□液晶平板技術(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(dòng)了各自的第一條大尺寸TFT-LCD量產(chǎn)線,拉開(kāi)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(kāi)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(méi)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_(kāi)始,所以沒(méi)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(wèn)題。主要是設(shè)備方面的問(wèn)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(wàn)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?jī)?nèi)存在過(guò)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(wú)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(cuò)誤估計(jì),認(rèn)為無(wú)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(lái)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(guò)程中對(duì)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(huì)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(huì),只要100萬(wàn)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(wèn)題是,早期制造TFT液晶面板的設(shè)備,本來(lái)主要用于制造非晶硅太陽(yáng)能電池,而太陽(yáng)能面板對(duì)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(guó)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(wèn)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(guò)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(guò)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(kāi)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(tái)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(kāi)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(huì)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(huì)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(dòng)芯片和高性能玻璃等方面,外國(guó)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(yíng)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PC convertible5140(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(tái)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(pán),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。
□筆記本電腦推動(dòng)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(kāi)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(guò)渡市場(chǎng);直到筆記本電腦的問(wèn)世,才成為推動(dòng)液晶產(chǎn)業(yè)崛起的決定性力量。早在1979年,美國(guó)GRID系統(tǒng)公司的英國(guó)人威廉·莫格里奇(WilliamMoggridge),設(shè)計(jì)出了世界第一款筆記本電腦——Grid Compass1109。這臺(tái)電腦專門(mén)為美國(guó)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(guó)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(kāi)始了長(zhǎng)達(dá)30年的演進(jìn)過(guò)程。早期的筆記本電腦存在一堆毛病:特別笨重、售價(jià)高昂、運(yùn)行遲鈍。1992年9月,美國(guó)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(hào)。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(jìng)爭(zhēng)對(duì)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(jìng)爭(zhēng),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(kāi)始了。1992年,IBM公司收到了超過(guò)10萬(wàn)臺(tái)筆記本電腦的訂單,這使得TFT-LCD找到了市場(chǎng),預(yù)計(jì)每年有70%的增長(zhǎng),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(duì)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(wàn)臺(tái),而其中大多數(shù)還沒(méi)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(kāi)建兩條2代線,日立則在同年12月開(kāi)建。同時(shí)夏普和DTI已經(jīng)開(kāi)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(guò)3代線直接做4代,他們認(rèn)為14英寸的液晶屏可能會(huì)成為筆記本電腦的主流規(guī)格。市場(chǎng)需求推動(dòng)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(guó)三星集團(tuán)的前身——三星商會(huì)。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(guó)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(guò)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(duì)手,成為世界第一。
□韓國(guó)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(chǎng)90%的份額,到1994年這一數(shù)字上升至94%,而美國(guó)只占了不到3%。美國(guó)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(huì)成功。事實(shí)上,液晶面板從進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化競(jìng)爭(zhēng)階段開(kāi)始,就顯現(xiàn)出明顯的起伏周期,成為推動(dòng)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(wú)爭(zhēng)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(guò)剩的危機(jī)。衰退釋放出來(lái)的技術(shù)資源,為新的日本企業(yè)創(chuàng)造了進(jìn)場(chǎng)機(jī)會(huì)。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(guó)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(lái)的利潤(rùn)。
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(chǎng)。不過(guò)這些企業(yè)后來(lái)大多處于長(zhǎng)期虧損,最后退出了液晶產(chǎn)業(yè)。韓國(guó)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(guó)LCD產(chǎn)業(yè)的歷史可以追溯到1979年,Orion電器公司開(kāi)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(guó)OIS公司獲得了技術(shù)許可。驅(qū)動(dòng)三星投資TFT研發(fā)的動(dòng)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(guó)人發(fā)現(xiàn)日本人正在開(kāi)發(fā)液晶顯示器,經(jīng)過(guò)研究還發(fā)現(xiàn)TFT-LCD與半導(dǎo)體存儲(chǔ)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?jī)?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(huì),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(jìng)爭(zhēng)的民族自豪感也起了作用。因?yàn)轫n國(guó)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(mén)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(kāi)始了對(duì)液晶顯示器的研發(fā),到1989年才公開(kāi)展示了成果。1990年,LG電子成立了專門(mén)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(kāi)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。現(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(guó)現(xiàn)代在美國(guó)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(wàn)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(guò)該項(xiàng)目學(xué)習(xí)到大量技術(shù),但是意識(shí)到生產(chǎn)線上的美國(guó)設(shè)備,未必會(huì)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(dòng)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(kāi)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(guó)企業(yè)就是通過(guò)試生產(chǎn)線中應(yīng)用最先進(jìn)的設(shè)備,來(lái)作為學(xué)習(xí)平臺(tái)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(guó)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)?;嘏赃呥€有大量配套企業(yè)廠房。
□“反周期投資”成就韓企霸業(yè)
1993年,三星開(kāi)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(guó)LG的第一條2代線在慶尚北道龜尾市(Kumi)動(dòng)工,1995年8月建成投產(chǎn)(月產(chǎn)1萬(wàn)片,到1996年底增加到月產(chǎn)4萬(wàn)片)。1993年,現(xiàn)代也啟動(dòng)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(kāi)始量產(chǎn)就遭遇了亞洲金融危機(jī),以至于再也沒(méi)能趕上三星和LG的步伐。
在競(jìng)爭(zhēng)策略上,韓國(guó)企業(yè)采用的是加入主流進(jìn)行趕超的方式,即通過(guò)參與技術(shù)合作、結(jié)成戰(zhàn)略聯(lián)盟,以及簽訂長(zhǎng)期合同等形式與外國(guó)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(guó)設(shè)備供應(yīng)商,但三星也能依靠自身能力來(lái)滿足需求。1996年上半年,三星與美國(guó)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(dòng)電路。
LG采取了比三星更加開(kāi)放的戰(zhàn)略聯(lián)盟。1994年,LG投資3000萬(wàn)美元和日本AlpsElectric合資開(kāi)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(guó)測(cè)試設(shè)備廠商PhotonDynamics合作,該公司在測(cè)試單個(gè)TFT-LCD像素缺陷的檢測(cè)設(shè)備方面居領(lǐng)先地位。這一合作項(xiàng)目,對(duì)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(guó)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(chǎng)的位置,逐漸進(jìn)入電子產(chǎn)業(yè)的高端市場(chǎng)。
自從韓國(guó)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(guó)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(jí)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(gòu)買1萬(wàn)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(chǎng)也陷入了不景氣,日本廠商雖然占據(jù)絕對(duì)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(guó)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(guó)企業(yè)從開(kāi)始量產(chǎn)到盈利,經(jīng)歷過(guò)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(yú)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(wàn)美元,持續(xù)虧損了8年。
韓國(guó)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。
□韓國(guó)超越日本的分水嶺
1999年是韓國(guó)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(yíng)。這筆交易不僅為L(zhǎng)G帶來(lái)了投資,也使飛利浦成為L(zhǎng)G的大客戶。7月,蘋(píng)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(guó)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(chǎng)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(guó)企業(yè)的市場(chǎng)占有率,都超過(guò)了原來(lái)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(chǎng)份額在2002年10月首次超過(guò)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(guò)LG。當(dāng)LG于2004年建成6代線后,氣勢(shì)更勝一籌的三星直接跳過(guò)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?,F(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(méi)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(guó)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(guó)超過(guò)日本的分水嶺。具有諷刺意味的是:推動(dòng)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(guó)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(guó)企業(yè)能夠?yàn)?代線找到足夠大的市場(chǎng),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(guó)企業(yè)憑借5代線獲得巨大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)后,日本夏普才改變了保守態(tài)度,跳過(guò)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(shì)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(dòng)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(dòng)多媒體、廣告顯示屏等。在這個(gè)信息時(shí)代,液晶面板無(wú)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(jiàn)下篇。。。。)
英國(guó)人貝爾德(J. L. Baird)和他在1925年研制的第一臺(tái)機(jī)械掃描式電視機(jī)。
這是在1931年人們通過(guò)Baird公司生產(chǎn)的機(jī)械掃描式電視機(jī)觀看一場(chǎng)比賽。
1929年,美國(guó)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(huà)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(guó)RCA公司,采用德州儀器公司研制的晶體管,制成世界第一臺(tái)全晶體管電視機(jī)RCA CT-100,這臺(tái)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(rùn)。
1968年,美國(guó)RCA公司中央研究所的喬治·海爾邁耶(George Heilmeier)博士和早期的液晶顯示器。1979年,日本任天堂(Nintendo)公司第一開(kāi)發(fā)部部長(zhǎng)橫井軍平,在乘坐新干線出差時(shí),無(wú)意看到鄰座的青年人在專心擺弄液晶電子計(jì)算器,由此觸發(fā)靈感,開(kāi)發(fā)液晶屏便攜式游戲機(jī)。任天堂隨即展開(kāi)周密的市場(chǎng)調(diào)查,同時(shí)利用日本夏普處于半停工狀態(tài)的兩條液晶面板生產(chǎn)線,低價(jià)訂購(gòu)了大量微型液晶面板。任天堂為此項(xiàng)目投入了10億日元。1980年4月28日,日本第一款袖珍掌上電子游戲機(jī)GAME&WATCH以5800日元的低價(jià)上市,掀起銷售狂潮,8個(gè)月內(nèi)在日本銷售量300萬(wàn)臺(tái)。到1983年末,GAME&WATCH累計(jì)出貨超過(guò)3800萬(wàn)臺(tái),不但幫任天堂一口氣還清了過(guò)去積欠的80億日元巨額債務(wù),還積蓄下了40多億日?qǐng)A的現(xiàn)金。該機(jī)采用一塊224X144點(diǎn)陣的黑白FSTN反射型LCD,屏幕39×55mm。掌上游戲機(jī)大獲成功,對(duì)于推動(dòng)日本電子工業(yè)升級(jí)和液晶產(chǎn)業(yè)發(fā)展,起到了至關(guān)重要的作用?!臼澜绲谝豢铍娮悠琳粕嫌螒驒C(jī),是1976年美國(guó)Mattel公司開(kāi)發(fā)的MattelAuto Race?!?/p>
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(wàn)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(duì)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(chǎng)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(guò)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(wàn)元人民幣,所以每塊液晶屏的液晶用量,均以毫克來(lái)計(jì)算。
視頻:液晶成像原理
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