當今世界正處於資訊時代, 平板顯示器是我們接受資訊的一個重要視覺視窗。而液晶電視、膝上型電腦、平板電腦、智慧手機、數位相機、數碼攝像機等電子商品在生產製造中都離不開ITO 導電玻璃。ITO導電玻璃可用於多種顯示終端, 主要有液晶顯示器( LCD) 、有機電致發光( OLED) 顯示器、觸控式螢幕等。隨著近年來液晶產業不斷地發展,在我們的生活方方面面得到日益廣泛應用。而ITO導電玻璃市場規模也相應地增長,今年將繼續擴大。
目前,大陸有ITO導電玻璃生產線60條左右,主要的廠商包括深圳南玻、深圳萊寶、深圳南亞、深圳三鑫、深圳豪威、安徽蚌埠華益、安徽蕪湖長信科技、金壇康達克、常州康龍、邯鄲華天、煙臺多納勒、成都光明等廠商。中國大陸所生產的ITO導電玻璃目前已能基本上滿足國內需求,出口比例也達到一定水平,並且是低、中端ITO導電玻璃的主要生產基地。
一、ITO導電玻璃
什麼是ITO導電玻璃?
ITO( Indium Tin Oxide , 氧化銦錫)導電玻璃是在鈉鈣基或矽硼基基片玻璃的基礎上,利用磁控濺射的方法鍍上一層氧化銦錫(俗稱ITO)膜加工製作成的。在平板顯示產業中主要應用在觸控式螢幕和液晶皮膚領域。觸控式螢幕領域應用的是TP-ITO導電玻璃,而液晶皮膚領域應用的是LCD-ITO導電玻璃,兩者的主要區別在LCD-ITO導電玻璃還會在鍍ITO層之前,鍍上一層二氧化矽阻擋層,以阻止基片玻璃上的鈉離子向盒內液晶裡擴散。高階LCD-ITO玻璃在濺鍍ITO層之前基片玻璃還要進行拋光處理,以得到更均勻的顯示控制。LCD-ITO導電玻璃基板一般屬超浮法玻璃,所有的鍍膜面為玻璃的浮法錫面。
ITO導電玻璃是一種既透明又導電的玻璃, 它採用磁控濺射沉積成膜技術, 以ITO 材料作為濺射靶材, 在玻璃基板上生成一層很薄的ITO 膜。這層ITO 膜同時具有良好的導電性和透光性, 適於製作透明顯示電極, 是平板顯示器生產的重要原材料之一。玻璃基板的厚度通常只有0.3~1.1mm, 它具有重量輕、透明度高、平整度高、有一定的機械硬度、容易切割加工等特點, 因此被廣泛應用於平板顯示器上。ITO 導電玻璃隨著20世紀70 年代初LCD 顯示器的興起至今已經歷了40 多年的歷程, 並從過去只能生產高電阻、小尺寸、普通表面、黑白顯示的產品, 發展到了現在能夠生產低電阻、大尺寸、拋光表面、彩色顯示的產品。
早期的ITO 導電玻璃是採用銦錫合金作為濺射靶材, 通過氧化反應而成膜的。此種靶材對濺射工藝控制有極其嚴格的要求, 尤其是氧氣流量的稍許波動, 就可能形成氧化反應不充分, 而使膜層透過率和蝕刻效能變差; 或因氧氣流量較大, 而造成靶面” 中毒”, 使濺射效率下降, 從而使膜層變薄、電阻升高。鑑於此, 材料商開發出了氧化靶, 即將高純度的氧化銦和氧化錫超細粉末, 按一定比例充分混合好, 再採用粉末冶金工藝燒結成固體靶材。隨著製作工藝的不斷改進, ITO 靶材密度逐步提高, 現在已達到99.5%以上, 基本滿足了ITO 導電玻璃的需要。ITO 導電玻璃的效能指標主要有基板玻璃的外形尺寸、表面電阻( 或方塊電阻) 、透光率、膜層厚度、蝕刻效能和可靠性等。
ITO導電玻璃按電阻分,分為高電阻玻璃(電阻在150~500歐姆)、普通玻璃(電阻在60~150歐姆)、低電阻玻璃(電阻小於60歐姆)。高電阻玻璃一般用於靜電防護、觸控螢幕製作用;普通玻璃一般用於TN類液晶顯示器和電子抗干擾;低電阻玻璃一般用於STN、TFT液晶顯示器和透明線路板。ITO導電玻璃按厚度分,有2.0mm、1.1mm、0.7mm、0.55mm、0.4mm、0.3mm等規格,厚度在0.5mm以下的主要用於STN、TFT液晶顯示器產品。ITO導電玻璃按平整度分,分為拋光玻璃和普通玻璃。
二、TP-ITO導電玻璃
觸控式螢幕雖然不是顯示器件, 但作為顯示器件輸入功能元件, 其應用範圍越來越廣泛,發展迅速, 已成為當今顯示器不可或缺的部件。隨著觸控式螢幕產業不斷地發展壯大,TP-LCD導電玻璃產業的發展也水漲船高。
目前,TP-ITO導電玻璃的國際生產廠商主要集中在電子產品較為發達的日本、韓國和我國臺灣地區,國內主要生產廠商為南玻 A、蚌埠華益、康達克和萬德巨集,以及眾多的TP-ITO導電玻璃廠商爭奪中低端市場。
韓國企業Navootech等採用 DIP工藝方式生產,產品效能相對較低,主要向韓國本土一些長期合作的觸控式螢幕皮膚商供貨。日本廠商由於歷史較長,有著一批長期合作的日本本土夥伴,但由於日本勞動力成本等原因,除部分高階產品外,在大陸市場的競爭力也不強。對大陸構成實質競爭的主要是臺灣企業。大陸市場中在規模和規格品種上具有優勢的企業,如長信科技、南玻 A等。
當今移動終端市場發展很多,對觸控式螢幕需求也不斷提升。今年TP-ITO導電玻璃市場商機將進一步加大。未來,隨著觸控式螢幕與液晶皮膚產業的融合趨勢加快,相信TP-ITO導電玻璃在技術和高階市場方面將獲得突破性進展。
三、LCD-ITO導電玻璃
經過多年的發展,中國的LCD產業從無到有,從小到大,已經具有相當的規模。與LCD產業相關的LCD-ITO導電玻璃產業,也得到了長足的發展,其月產能已經突破了550萬片。加上國外的LCD-ITO導電玻璃進口量,國內的ITO導電玻璃已經達到每月700萬片。但國內企業所生產的LCD-ITO導電玻璃大多處於STN-LCD/CSTN-LCD用ITO導電玻璃的中低端,而在高階的TFT-LCD/OLED-ITO導電玻璃生產上處於劣勢。
1、STN-LCD用ITO導電玻璃
隨著LCD 的發展, 80 年代中期開發出了STN- LCD, 對ITO 導電玻璃提出了更高的要求, 主要是基板玻璃表面更加平整, 表面電阻要低。因此基板玻璃在鍍制ITO 膜層前增加了拋光工序, 以降低玻璃表面的微觀波紋度, 保證STN- LCD 的盒厚均勻性。STN- LCD 的顯示以點陣為主, 其ITO 線條很細, 保證了其導電性, 降低了ITO 導電玻璃的電阻。此類顯示器主要用於早期的黑白顯示手機、電子辭典、遊戲機、辦公裝置、普通MP3、電子儀表等。
2、CSTN-LCD用ITO導電玻璃
彩色STN-LCD是90年代初發展起來的, 通過在黑白STN-LCD中使用彩色ITO導電玻璃的方法, 從而達到顯示彩色畫面的目的。CSTN-LCD用ITO 導電玻璃, 又稱為彩色濾光片( color filter,CF) , 它是先在基板玻璃上做出紅綠藍( RGB) 三原色色素圖形, 然後在其上鍍制ITO 膜層。通過相應的LCD 製造工序, 可以實現控制每個RGB 色素的透光率的變化, 合成出不同顏色的畫素, 從而實現彩色顯示。
CF 與普通ITO 導電玻璃有著兩方面根本的不同。第一, 結構不同。CF 要採用塗布、光刻等圖形加工技術, 將RGB三原色顏料預先製作在基板玻璃上。第二, ITO膜製作工藝不同。普通ITO 導電玻璃鍍膜時, 玻璃溫度可高達約350℃, 濺射電源採用DC( 直流) 方式。但由於RGB 顏料為樹脂型材料, 不能經受如此高的溫度, 只能低溫鍍膜, 玻璃溫度不得超過230℃。而為了保證較好的ITO 膜特性, 如表面電阻、膜厚、透光率、蝕刻效能等, CF 上鍍制ITO 膜層時, 濺射電源通常採用RF+DC( 射頻+直流) 方式。
CSTN- LCD的構造與普通黑白STN- LCD的構造基本相同。簡單地講就是將黑白STN- LCD的一面透明ITO導電玻璃換成了彩色濾光片。其製作工序與普通黑白STN- LCD 的製作工序相似, 但在曝光對位、PI 材料、液晶材料、SPACER材料、成盒、IC 和良率等方面有著與普通黑白STN-LCD本質的不同, 因此增加了工藝難度和提高了對材料效能的要求。
伴隨著來自TFT-LCD方面的強大競爭壓力,近年來CSTN- LCD 也得到了快速的發展, 生產技術日趨成熟。其產品的色彩再現性、響應速度和良率等方面均得到了大幅提升, 而原材料成本和生產成本逐年下降。因此, CSTN- LCD 產品仍然會有一定的市場份額, 並將開拓出一些新的應用領域。目前CSTN-LCD產品主要用於彩屏手機、彩屏MP3、PDA、高檔電器控制皮膚、數碼照相機等。
3、TFT-LCD用ITO 導電玻璃
TFT-LCD的結構是, 一面為TFT 陣列玻璃, 另一面為彩色濾光片。TFT- LCD 用的彩色濾光片與通常的彩色濾光片相似, 但又有著以下三方面的不同:第一, 基板玻璃材質不同, 通常LCD 用ITO 導電玻璃的材質為鈉鈣玻璃, 而TFT-LCD用ITO 導電玻璃均使用無鹼低膨脹係數的硼矽玻璃, 以保證其較高的溫度穩定性;第二, 表面質量要求更高, 由於在TFT-LCD 結構中, 彩色濾光片對應的是價格較高的TFT 陣列玻璃, 彩色濾光片的缺陷必然會造成TFT陣列玻璃的報廢, 因此, 對彩色濾光片每個單粒的表面質量要求很高, 粒合格率幾乎接近100% ;第三, ITO 鍍膜工藝不同, 因為TFT-LCD的顯示控制主要在於TFT 陣列玻璃上, 彩色濾光片上不需膜層鍍制時, 採用掩膜鍍的方式, 即在彩色濾光片上鍍制ITO 膜層時用掩膜板遮擋, 只在需要的區域鍍上ITO 膜, 從而省略TFT- LCD 製作時的蝕刻工序。但此做法也存在一定的不利因素, 如掩膜板的製造及其固定等問題。
TFT- LCD 液晶屏主要應用於高階顯示器上,主要有彩色液晶電視機、膝上型電腦、智慧手機、平板電腦、數碼攝像機、數碼照相機等。目前TFT- LCD 顯示器發展迅速, 佔平板顯示市場約80% 的份額。
4、OLED-ITO 導電玻璃
有機發光顯示器(英文簡稱OLED), 是一種在電流驅動下, 通過載流子注入和複合, 複合後形成激子, 由激子輻射衰減而發光的顯示器件。它具有自主發光、視角寬、輕薄、便於攜帶等特點。OLED 顯示器仍然需要ITO 膜層作為透明的電極。其基本結構是: 首先在玻璃基板上鍍制ITO膜層, 然後再製作有機材料發光層。由於OLED 顯示是以電流驅動的, ITO 膜層表面的微小突起會形成尖端電流異常, 而影響顯示效果, 因此必須除去ITO膜層表面的微小突起。目前主要的去除方法是在鍍制ITO 膜層後, 再採用特殊的膜層拋光技術, 將ITO 膜層表面的微小突起拋掉。可以說OLED 用ITO導電玻璃聯合應用了ITO 導電玻璃方面的鍍膜和拋光技術。
5、LCD-ITO導電玻璃行業現狀
目前,國內 ITO導電玻璃生產線約60條,產品以 TN/STN為主,主要生產廠商包括長信科技、南玻 A、萊寶高科、蚌埠華益等。
全球 ITO導電玻璃生產主要集中在中國大陸。國內批量生產 LCD-ITO導電玻璃的企業主要有長信科技、南玻 A、萊寶高科和蚌埠華益。特別是蚌埠玻璃設計院的ITO導電膜玻璃專案年產4000多萬片,位居世界第一。而國內生產廠商中,萊寶高科ITO導電玻璃主要集中在彩色濾光片 CF的生產,募集資金主要投向TFT空盒專案。南玻 A主要在新能源和工程玻璃(low-e玻璃)方面,近年來在觸控ITO導電玻璃方面發展迅速。長信科技是國內規模最大的 LCD-ITO導電玻璃生產企業,產銷量均居同行業之首。其所生產的 LCD-ITO導電玻璃產品主要以 TN、STN為主,2009長信科技 ITO導電玻璃產量(TN、STN)佔市場總量的 20%以上,居 ITO導電玻璃行業第一,7條LCD-ITO 導電膜玻璃年產能2200萬片,是國內LCD 用ITO 導電膜玻璃規模最大的企業。
STN導電膜玻璃產品是發行人重點發展的產品之一,儘管目前已初步開啟市場,但與行業內優勢企業南玻 A、萊寶高科等相比,發行人在產能規模、市場佔有率以及資金上沒有優勢,但近年來,隨著公司對 STN產品生產研發技術的投入,使公司掌握了這一產品的先進生產技術,得到了客戶的廣泛認可。公司下一步的發展目標將圍繞擴大和提升觸控式螢幕玻璃和 STN導電玻璃的市場佔有率,將其做精做細。為進一步滿足市場的需求,計劃用兩年的時間,優化公司產品結構,逐步提高 STN的比例,進一步增強公司產品的盈利能力和市場競爭力,成為國內 STN導電玻璃優勢企業之一。
LCD需求領域根據其技術和市場特點,可以分為消費品和工業品兩大類。其中消費品由於消費者對視覺效果的要求和受消費支出的影響,產品技術型別以 TFT-LCD為主,需求波動較大。而工業品則更追求特定情況下效能的穩定性和耐用性,對視覺效果要求低,低成本訴求強,所以技術型別以 TN-LCD和 STN-LCD為主,需求也較穩定。TN-LCD和 STN-LCD與 ITO導電膜玻璃之間存在一對一的搭配關係。
由於國內多條高世代液晶皮膚產線投產和中小尺寸移動終端市場螢幕的大型化趨勢,未來液晶皮膚產業對LCD-ITO導電玻璃需求將變得越來越大。而STN-LCD、CSTN-LCD用ITO導電玻璃的市場份額將逐步減少,TFT-LCD、OLED-ITO 導電玻璃的市場份額將逐步變大,特別是TFT-LCD用ITO導電玻璃是當前市場需求最大的產品之一。
總之,今年ITO導電玻璃市場規模將繼續增長。