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京东方第10.5代高世代薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)生产线项目落地武汉

2017-08-11
类别:业界动态
eye 683
文章创建人 拍明


8月10日消息,京东方发布公告,BOE(京东方)与武汉市人民政府、湖北省长江经济带产业基金管理有限公司共同签署了《武汉高世代薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)生产线项目及配套项目投资框架协议》。

公告称,京东方将在湖北省武汉市投资建设高世代薄膜晶体管液晶显示器件TFT-LCD生产线项目,玻璃基板尺寸为2940mm×3370mm,设计产能为12万张/月,用于生产65英寸等液晶显示模组产品,预计2017年第四季度开工,投资总额为460亿元人民币。这也是BOE(京东方)布局的第二条10.5代线。

随着显示技术日益升级,液晶面板向大尺寸、超高清方向发展已成为必然趋势。数据显示,65英寸以上LCD TV面板年复合增长率为21.5%,75英寸以上年复合增长率达35.7%,市场需求与日俱增。而针对65英寸以上液晶面板产品,最具经济切割效率的正是10.5代线,这已成为厂商占据大尺寸市场制高点的重要机遇。因此,2015年BOE(京东方)在合肥投资建设了全球首条第10.5代TFT-LCD生产线,随后全球面板厂商也将其视为产业布局的战略高地。

京东方第10.5代高世代薄膜晶体管液晶显示器件(TFT-LCD)生产线.png

从技术角度来看,显示屏的生产和制造是一个高精密的过程,10.5代TFT-LCD生产线在电路设计(TFT)、驱动能力等产品设计开发及工艺保障方面都十分复杂,技术控制难度都超过了以往任何一条液晶面板生产线,这对厂商的技术实力提出了非常高的要求。凭借领先的自主研发能力和深厚的技术积累,BOE(京东方)在10.5代线生产方面已具备明显优势,今年6月26日,BOE(京东方)合肥10.5代线正式启动工艺设备搬入,比原计划提前35天。此次BOE(京东方)再次布局武汉高世代TFT-LCD生产线,在满足市场需求的同时,也必将加速中国企业引领全球显示产业发展。

群智咨询(Sigmaintell)分析师表示,预计2020年以后,京东方高世代(≥G6)TFT-LCD面板产能将成为全球产能面积最大的面板厂商。尤其是京东方在武汉投资建设10.5代线,将带动其在大尺寸液晶面板领域的竞争力大幅提升。

作为一家为信息交互和人类健康提供智慧端口产品和专业服务的物联网公司,BOE(京东方)的核心事业正向显示和传感器件、智慧系统、健康服务等方面多元发展。除了布局高世代TFT-LCD生产线项目,此次BOE(京东方)公告里也表示,将在武汉临空港经济技术开发区打造生产线项目配套的健康产业园项目,布局数字医学中心、健康示范社区、医学转化与智能中心等,加速京东方从硬件为主,向软硬融合、应用整合和服务化全面转型。


TFT-LCD

tft-lcd是薄膜晶体管液晶显示器英文thin film transistor-liquid crystal display字头的缩写。 tft-lcd技术是微电子技术与液晶显示器技术巧妙结合的一种技术。人们利用在si上进行微电子精细加工的技术,移植到在大面积玻璃上进行tft阵列的加工,再将该阵列基板与另一片带彩色滤色膜的基板,利用与业已成熟的lcd技术,形成一个液晶盒相结合,再经过后工序如偏光片贴覆等过程,最后形成液晶显示器。

TFT-LCD.jpg

tft-lcd的结构特点

和tn技术不同的是,tft的显示采用“背透式”照射方式——假想的光源路径不是像tn液晶那样从上至下,而是从下向上。这样的作法是在液晶的背部设置特殊光管,光源照射时通过下偏光板向上透出。由于上下夹层的电极改成fet电极和共通电极,在fet电极导通时,液晶分子的表现也会发生改变,可以通过遮光和透光来达到显示的目的,响应时间大大提高到80ms左右。因其具有比tn-lcd更高的对比度和更丰富的色彩,荧屏更新频率也更快,故tft俗称“真彩”。  相对于dstn而言,tft-lcd的主要特点是为每个像素配置一个半导体开关器件。由于每个像素都可以通过点脉冲直接控制。因而每个节点都相对独立,并可以进行连续控制。这样的设计方法不仅提高了显示屏的反应速度,同时也可以精确控制显示灰度,这就是tft色彩较dstn更为逼真的原因。  在tft-lcd中,tft的功能就是相当于一个开关管。常用的tft是三端器件。一般在玻璃基板上制作半导体层,在其两端有与之相连接的源极和漏极。并通过栅极绝缘膜,与半导体相对置,设有栅极。利用施加于栅极的电压来控制源、漏电极间的电流。  对于显示屏来说,每个像素从结构上可以简化看作为像素电极和共同电极之间夹一层液晶。更重要的是从电的角度可以把它看作电容。其等效电路为图1所示。要对j行i列的像素p(i,j)充电,就要把开关t(i,j)导通,对信号线d(i)施加目标电压。当像素电极被充分充电后,即使开关断开,电容中的电荷也得到保存,电极间的液晶层分子继续有电压施加场作用。数据(列)驱动器的作用是对信号线施加目标电压,而栅极(行)驱动器的作用是起开关的导通和断开。由于加在液晶层上的显示电压可存储于各像素的存储电容,可以使液晶层能稳定地工作。这个显示电压通过tft也可在短时间内可以重新写入,因此,即使在对高清晰度lcd中,也能满足不降低图像品质要求。  显示图像的关键还在于液晶在电场作用下的分子取向。一般通过对基板内侧的取向处理,使液晶分子的排列产生希望的结构变形来实现不同的显示模式。选择一定的显示模式,在电场作用下,液晶分子产生取向变化,并通过与偏振片的相配合,使入射光在通过液晶层后的强度随之发生变化。从而实现图像显示。  总而言之,tft-lcd与无源tn-lcd、stn-lcd的简单矩阵不同,它在液晶显示屏的每一个象素上都设置有一个薄膜晶体管(tft),可有效地克服非选通时的串扰,使显示液晶屏的静态特性与扫描线数无关,因此大大提高了图像质量。而开关单元(即tft)的特性,则要满足通态电阻低,闭态电阻非常大这一要求。

tft-lcd的工作原理

大家知道crt的工作原理是通电后灯丝发热,阴极被激发,发射出电子流,电子流受到带有高电压的内部金属层的加速,经过透镜聚焦形成极细的电子束,打在荧光屏上,使荧光粉发光。和crt的原理完全不同,lcd需要来自背后的光源,当光束通过这层液晶时,液晶体会并排或呈不规则扭转形状,所以液晶更像是一个个闸门,选择光线穿透与否,我们才能在屏幕看到深浅不一,错落有致的图像。

目前主流的液晶显示器都是薄膜晶体管lcd(tftlcd),是由原有的液晶显示技术发展扩展而来的。tft液晶为每个像素都设有一个半导体开关,以此做到完全的单独的控制一个像素点,液晶材料被夹在tft玻璃层和颜色过滤层之间,通过改变刺激液晶的电压值就可以控制最后出现的光线强度与色彩。

一般情况下液晶是透明的,除非施加电压。加压后,一部分会发生变化,变得不透明。液晶的这个转换速度通常很慢(后面会有详细描述)。在1992年,emi宣布发明了一种新的液晶显示技术铁电液晶flcd(ferroelectriclcds)。铁电液晶的优点是响应速度快,可达微秒级。而且无需更改电压也可以保持当前的状态,也就是更省电,这对于笔记本电脑,pda等便携设备而言是非常有意义的。flcd的优点众多,但目前市场上的产品却很少,因为flcd对于震动非常敏感,很容易损伤晶体,但将来一定会有所改进。

虽然铁电液晶flcd的将来还是个未知数,但它还拥有高对比度和超大可视角度等优点,对市场上主流的tft会造成一定的冲击。

在正常的工作温度下,flcd的反应时间只有70us!这么短的时间几乎可以忽略了。

tft-lcd的应用特性

推动tft-lcd迅速的发展的一个很重要的因素就是它有以下主要应用特点:

(1)使用特性好:低压应用,低驱动电压,固体化使用安全性和可靠性提高;平板化,又轻薄,节省了大量原材料和使用空间;低功耗,它的功耗约为crt显示器的十分之一,反射式tft-lcd甚至只有crt的百分之一左右,节省了大量的能源;tft-lcd产品还有规格型号、尺寸系列化,品种多样,使用方便灵活、维修、更新、升级容易,使用寿命长等许多特点。显示范围覆盖了从1英寸至40英寸范围内的所有显示器的应用范围以及投影大平面,是全尺寸显示终端;显示质量从最简单的单色字符图形到高分辨率,高彩色保真度,高亮度,高对比度,高响应速度的各种规格型号的视频显示器;显示方式有直视型,投影型,透视式,也有反射式。

(2)环保特性好:无辐射、无闪烁,对使用者的健康无损害。特别是tft-lcd电子书刊的出现,将把人类带入无纸办公、无纸印刷时代,引发人类学习、传播和记栽文明方式的革命。

(3)适用范围宽,从-20℃到+50℃的温度范围内都可以正常使用,经过温度加固处理的tft-lcd低温工作温度可达到零下80℃。既可作为移动终端显示,台式终端显示,又可以作大屏幕投影电视,是性能优良的全尺寸视频显示终端。

(4)制造技术的自动化程度高,大规模工业化生产特性好。tft-lcd产业技术成熟,大规模生产的成品率达到90]以上。

(5)tft-lcd易于集成化和更新换代,是大规模半导体集成电路技术和光源技术的完美结合,继续发展潜力很大。目前有非晶、多晶和单晶硅tft-lcd,将来会有其它材料的tft,既有玻璃基板的又有塑料基板。

tft-lcd的主要参数

对于大多数用户而言,tft液晶显示器已经可以满足日常工作娱乐的要求,例如编辑照片,视屏,文档等等。然而对于游戏玩家就不一样了,他们的要求更高。crt比较重要的参数有屏幕大小,辐射,功耗等等,液晶显示器则有原始分辨率,非原始分辨率,反应时间和点距等等。

tft-lcd的技术现状

目前,长期困扰液晶显示器的视角、色饱和度、亮度及反应速度等问题已经基本得到解决。由于lcd利用液晶旋转控制光线,造成先天狭视角限制,当lcd持续往大型屏幕发展时,对广视角要求是必然的,以往最方便的方法是贴上广视角膜,但广视角膜是日本fujifilm一家独占材料,成本居高不下,因此各家lcd厂商积极研发新液晶材料及新结构,改良液晶配向提升视角,目前已成功应用的量产技术有富士通的mva技术、日立ips技术,其他推出展示的厂商有三星电子的pva技术,视角可达170度,反应速度25~27ms;现代ffs技术视角可达160度;松下ocb技术视角可达160度,反应速度仅7ms。  当然,上述指标优异的tft-lcd价格目前仍然较高,国内市场上的液晶显示器产品所采用的液晶屏性能大致如下:亮度150~250cd/、对比度200~300:1、反应速度25ms~50ms、水平视角120~160度、垂直视角90~120度。国内液晶显示器整机厂商目前大多采用指标较低的液晶屏以获得较低的成本,以低价策略争取市场份额。  普通商用台式tft-lcd显示器,亮度在150~200 cd/、对比度200:1、水平视角120度、垂直视角90度、18bits真彩、反应速度在40~50ms之间即可获得满意的使用效果。由于对lcd指标要求不高,价格必然较低,就商用液晶显示器的桌面应用而言,这种指标的显示器性价比最高。  对于家用tft-lcd显示器而言,上述指标就能满足需求,这是由于家用pc大多需要多媒体应用,对亮度、色彩、对比度、视角、反应时间等均有较高要求,在考虑性价比的前提下,比较理想的指标应为亮度250~300 cd/、对比度250~300:1、水平视角160度、垂直视角120度、24bits真彩、反应速度在25ms以下。同时,需要值得注意的一点是,虽然液晶显示器由于显示原理的不同,在60hz这样较低的刷新频率下也不会存在闪烁问题,但考虑到对很多多媒体应用程序,特别是游戏的兼容性,显示器要能够接受高达85hz刷新率的信号,由于tft-lcd液晶屏本身所能支持的最高刷新率大多为75hz,这一问题需要由整机的图像处理电路来完成。


【相关信息】京东方合肥第10.5代TFT-LCD生产线封顶

BOE(京东方)合肥10.5代TFT-LCD生产线投建于2015年12月,总投资400亿元。项目主要生产65英寸以上8K超高分辨率液晶显示屏,设计产能为每月9万片玻璃基板(3370mm×2940mm),预计2018年第一季度量产。该产线采用的自动化和智能化水平的整体设备及核心工艺技术达业界最高水平,该产线投产将开启全球显示领域新的里程碑,引领大尺寸超高清显示新时代,届时BOE(京东方)将在液晶显示领域跃居全球第一。

京东方合肥第10.5代TFT-LCD生产线封顶.png

随着人们对显示终端需求的增加,显示技术创新日新月异,产品更新迭代的时间越来越短。据最新IHS大尺寸平板显示产品出货预测,今年第四季度,4K液晶电视面板出货将突破液晶电视面板出货占比的30%,且到明年第二季度有望达到35%。液晶电视市场大尺寸化与超高清化相互促进,未来这一比重还将进一步提升。

中国光学光电子行业协会液晶分会秘书长梁新清表示:“我国显示产业在大尺寸液晶面板领域已经具有极强的竞争力,除了BOE(京东方)于2018年投产的10.5代线,华星光电也在规划一条同尺寸(3370mm×2940mm)的液晶生产线。”

作为全球8K超高清显示技术的引领者,BOE(京东方)多款超大尺寸10K、8K及4K超高清显示屏在影视、交通、艺术、医疗等多个领域大有作为。早在2014年4月,BOE(京东方)刚刚推出8K超高清显示产品,就力拔头筹成为日本国家官方电视放送机构NHK首选8K供货商,并助其在日本多地展开8K摄影和播放演示巡回活动,推广8K超高清显示。里约奥运会期间,BOE(京东方)98英寸8K电视超高清电视亮相巴西明日博物馆,实现全球首次8K现场实况转播。

BOE(京东方)高级副总裁、显示器件首席执行官张兆洪表示:“消费者对大尺寸和高分辨率的液晶电视需求在持续增长,与此同时BOE(京东方)将不断提升分辨率、窄边框、超薄、低功耗等产品性能,为客户及消费者提供更优质、更节能的显示产品。”






责任编辑:Davia

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