TFTLCD生產技術難度,跟半導體生產完全不同。
半導體生產線,一般來說,越是早期生產線,消化吸收技術越容易。而LCD,則正好相反!
第一代TFT生產線,那就是難度之王!
這就是中國在一代產線上,摔了兩個跟頭的根本原因。
大家什么時候聽說過,生產線建成,卻無法投產的?這還是生產線了嗎?
但在一代TFT線上摔跟頭的,比比皆是。大陸如此,美國人如此,韓國人如此,臺灣也是如此。
關于1代生產線的生產難度,引用當時東芝市場營銷部門的一個高級經理所說,
“那時候就像是在一堆垃圾里,尋找一片能用的液晶屏。”
最早進入大批量生產的日本企業,是花了足足四年時間,才漸漸使良率從不到10上升到了80。
DTI(IBM與東芝合資)的這條生產線,從投產開始,良率就一直始終很低。截至92年三月,平均每個月僅產出4200片。
第一代TFTLCD生產如此困難,最大的原因,是對生產環境的潔凈度要求。
由于TFT生產線與半導體生產線,有很大一部分工序重合,但LCD的精度要求比較低(10微米)。
所以這些廠家,就想當然的認為,LCD生產環境,對環境的要求也會比較低(跟小型液晶一樣)。
但實際情況正好想法。由于LCD的面積較大,被灰塵污染的概率加大了。另外,在晶圓生產的過程中。一個晶圓,可以被切割為成百,上千顆芯片。這些芯片,有幾個被污染了,也沒有關系,淘汰就是了。
但是LCD,只有一個,無法淘汰!
第二個原因,是專用設備。
現在各廠家使用的設備,主要是用于制造太陽能電池的通用設備。
電池板的制作,對塵埃顆粒的影響并不敏感。以通用設備加工出來的產品,質量無法保證。
原因被找到以后,各大LCD生產廠家,只能尋找設備廠商(美國應材)尋求幫助,針對性的整改。
新一代的LCD專用設備面世(1993年10月)以后,從1994年開始(2代線)LCD的成品率,就上升到了80。(設備廠家號稱90)
過了第一代技術之后,從第二代開始,TFTLCD的難度,理應很容易了,對吧!
其實不然,它還是很難!
關于早期LCD生產技術難度的一個旁證:
TFT的第一代生產線量產誕生時間是1989年,它的(經濟)尺寸是 10英寸。但是時間走到了2000年,這個尺寸也才走到了17英寸。
整整十年時間,LCD的尺寸,僅僅才擴大了7英寸!
下面是當時主流生產線的經濟尺寸。
1代線(1991),市場的主流液晶顯示器,尺寸為810寸。
3代線(1996年),尺寸為12寸。
4代線(2000年),尺寸為17寸。
這里有個概念,要介紹一下,經濟尺寸。它指的是在同樣的玻璃基板上,生產出來價值最大的產品切割尺寸。
例如,在一塊玻璃基板上,可以生產兩快10.4英寸的顯示器。還有個選擇,那就是用生產一塊14英寸的顯示器。
在早期的液晶市場上,有這么一個規律,叫做大一寸,價格翻一倍。也就是說,17寸的顯示器,價格是15寸的四倍。
按照這個規律,14英寸的價格,應該是10英寸的16倍。為什么10英寸會成為經濟尺寸?就是因為14英寸的成品率太低,低到售價高16倍,都收不回成本的緣故!
另一個關于早期LCD生產技術難度的證據。
在2000年之前,市面上銷售的液晶顯示器,都有個叫做“壞點率”的指標!
這個指標就是說,一塊屏上,是允許壞點存在的。只要壞點數小于某個數字,都算合格產品!(小于5個算合格,小于2個算優等品!)
這就說明,以當時的生產工藝,壞點的出現是應該的,而且是必然的!
而這個壞點,過了2000年以后,過了5代生產線之后,就迅速消失了!
大家購買的筆記本也好,桌面顯示器也好,電視也好,誰見過壞點了?
為什么在 21世紀初,會有Plasma
等離子電視這種產物。因為在那個年代,沒有人相信液晶顯示器可以做得這么大!
但這個結論,很快就被5代線打臉了。
在5代線之前,液晶顯示器的主要市場,只是筆記本電腦以及桌面顯示器,但是過了2000年,液晶顯示器的主要市場,就成了電視。
液晶的尺寸,也開始了大跨步的增長過程。
5代線(2002)的經濟尺寸,就來到27寸!,6代線(2004),37寸,8代線(2006),52寸!
在液晶顯示器的攻勢下,PLASMA,等離子電視徹底失去了生存空間。所有在PLASMA技術上下賭注的廠家,徹底血本無歸。
(長虹投資20億美元,在此之前,長虹是績優股的代表,這之后,就變成了垃圾股。)
之所以南韓,臺灣,乃至之后的大陸,可以在液晶產業上反超日本,根本的原因,并不在于反周期投資。否則為什么韓國,美,和臺,在整個90年代,都無法成功?
這些后進者可以反超日本,根本原因,液晶生產技術,發展到5世代的時候,出現了一個大規模降低生產難度的技術!
為什么日本廠家會給韓國廠家以反超的機會,就是在韓國廠家開發5代線技術的時候,日本人不信!
日本LCD產業內部,普遍認為4代線就已經是液晶工業生產的物理極限。(注1)
由于液晶生產工藝的基本原理,他們認為液晶技術已經發展到了極限!液晶面板的尺寸已經不可能再增大了!
當時的日本廠家,還跑去問韓國人,你們為什么要做這種瘋狂的事情(投資)!
等韓國人的技術一面世,日本人就傻眼了。
雖然日本人迅速的反應了過來,并開始全力壓制。但是在這短短的幾年里,韓國人,在政府的支持下,迅速的成長壯大。三星,LG,都是在那一波發展起來的。
也正是這個技術,使得液晶的屏幕,從此可以迅速增長。也正是這個技術,使得后來的臺灣,乃至大陸,相繼反超日本!
(注1,有些文獻上寫5代是極限,是不對的。)
只要能夠找到這個節點技術,LCD產業彎道超車,就成為了可能。這個價值千億美元的市場,就可以為晶圓產業,源源不斷地進行輸血!
這就涉及到LCD生產過程中的一個核心工藝。
TFTLCD的生產過程,與半導體晶圓很接近。除了面積稍微大一些,很多技術和工藝都可以通用。而且LCD的精度要求,在這個階段非常的低,10微米足夠!
那么兩者之間有何主要不同呢?
液晶顯示器,從名字里就可以看出來,里面有了液晶兩個字!這就是區別!
在顯示器里加液晶的工藝,就是TFTLCD的核心工藝!
液晶技術最開始是在手表和計算器上應用。TFTLCD
也是從小型液晶,經過接近30年的演化,逐步放大而來的。
TFT液晶生產線上(5代之前),液晶的加注方式,與計算器上用的那種液晶顯示器,其工藝,并無本質不同。
這個工藝就是毛細灌注法!
毛細灌注法,是在液晶顯示器制作完畢(合體,封閉),把顯示器至于液晶池(海綿)之上,經由毛細現象,慢慢吸入液晶。
這個方法,在小型顯示器的制造過程中,是有其道理的。因為這個工藝對周邊環境要求比較低。就好像我們拿吸管吸水一樣,周邊的空氣環境質量與它無關。
而早期的液晶顯示應用,都是電子類產品,例如手表,計算器。這種工藝,與這種電子類工廠的加工環境也比較匹配。
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