彩虹电子玻璃基板发展历程

2021-11-08杨国洪徐莉华

玻璃 2021年10期

杨国洪徐莉华

（1. 彩虹（合肥）液晶玻璃有限公司合肥 230000；2. 彩虹显示器件股份有限公司咸阳 712000）

0 引言

玻璃基板是显示产业的关键性基础材料，主要用于液晶显示、有机发光二极管显示等显示面板的上、下两层基板材料，最终应用于电视、显示器、手机、笔记本电脑、导航仪等显示消费产品。

玻璃基板在成本、品质、性能等方面都对显示器件核心部件——显示面板有至关重要的影响。玻璃基板在面板原材料成本中占比约20%。玻璃基板的品质与面板的制造质量、分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标密切相关。同时，玻璃基板属于技术密集型和资本密集型行业，工艺复杂，装备昂贵，技术门槛高，资本投入大，长期受到国外技术封锁，属于平板显示产业链的“卡脖子”环节。

图1 液晶显示结构

1 玻璃基板现状

玻璃基板的组成是一种无碱铝硼硅玻璃，质量要求具有完美的理化性能和外观。玻璃基板研发和生产集中在美国、日本、中国，国外厂商主要有美国康宁（Corning）、日本旭硝子（AGC）、电气硝子（NEG）和安瀚视特（AvanStrate）等，国内厂商主要有彩虹、东旭、中建材等。国外起步早，技术相对成熟；国内起步晚，技术目前处于跟跑状态。

美国康宁公司溢流成形工艺、日本旭硝子浮法成形工艺具备绝对的技术优势，康宁公司以TFT-LCD基板玻璃、平板显示触摸屏保护玻璃等产品及技术研究成果始终领跑着行业的发展，其基板玻璃无论是产品品位、产线综合合格率还是市场占有率都处于世界领先地位。1992年，美国康宁公司采用溢流法生产了第一代（G1）玻璃基板，牌号为7059，开创了玻璃基板生产历史；1997年推出1737无钡低密度玻璃基板，2000年推出EAGLE2000含锑无砷玻璃基板；2006年推出EAGLE XGTM玻璃基板，完全环保化，性能最优，成为具有里程碑意义的产品。日本旭硝子公司采用浮法工艺生产AN100玻璃基板，电气硝子推出OA10玻璃基板，安瀚视特推出NA35玻璃基板。上述产品各具特色，成为市场主流产品，并垄断了全球市场份额。

20世纪90年代，我国曾跟进玻璃基板研发，但因技术路线选择失误，未能获得成功；2004年之后，彩虹、蚌埠玻璃院、成都中光电、东旭集团、北工大、武汉理工大学、浙江大学等单位开始关注并投入研发。直至2007年9月，彩虹率先实现了G5（1100 mm×1300 mm）玻璃基板的突破。此时，康宁公司已经开始量产G8.5（2200 mm×2500 mm）玻璃基板（其面积基本是G5玻璃基板的4倍），产品厚度规格为0.5～0.7 mm；2011年，彩虹、东旭分别生产出G6（1500 mm×1850 mm）玻璃基板；继彩虹之后，东旭集团也先后在河南郑州、河北石家庄、安徽芜湖等地建设了基板玻璃生产线。2017年2月，彩虹股份成功生产出G7.5玻璃基板（1950 mm×2200 mm）。2020年1月12日，G8.5玻璃基板（2200 mm×2500 mm）产品在彩虹股份合肥基地成功下线，初步解决了高世代玻璃基板自主制造从无到有的问题。

2 彩虹电子玻璃基板的发展

2.1 立项背景

彩虹上马玻璃基板，既有对企业因素的把握，也有对行业因素的考量。就企业因素看，主要有二个方面：一方面，企业当时正值转型初期，在CRT市场迅速萎缩的背景下，急需要找到一个有较好市场前景的大宗工业中间品作为彩虹较长期时间内的主导产品；另一方面，彩虹自身在电子玻璃方面有20多年的经验积累，尤其是国际上TFT-LCD玻璃基板生产企业都有过CRT玻壳的生产经历，说明这两种电子玻璃在生产技术上有着较高的关联性和继承性。就行业因素的考量而言，也主要有两个方面：一方面，国内TFTLCD面板产业刚刚兴起，国内对基板的需求增长很快，但国内基板供应为零，基板的供需关系和成长潜力都非常理想；另一方面，玻璃基板长期呈卖方市场格局，产品利润率很高，降价幅度又显著低于液晶产业链平均水平。彩虹提出了进入新型显示器件产业、建设液晶基板玻璃生产线的规划。经国务院国资委审核后，认为液晶面板配套的液晶基板玻璃还是空白，建议彩虹利用自身近三十年的电子玻璃制造经验，为国内的液晶面板企业配套生产液晶基板玻璃。

2.2 研发历程

2006年在北京成立研究所，聘请专家开发玻璃料方。

（1）2007年1月，彩虹首条、也是国内首条完整意义上的玻璃基板生产线正式奠基，该阶段的主要突破在于完成了项目前期的基础性技术研发，如料方研发、基本工艺路线的确立、产品规格的确定等。

（2）2008年9月，生产线全线贯通，并生产出合格的G5产品。该阶段的主要突破在于通过设备开发和工艺参数设置正式形成了产品生产机制，玻璃基板从实验室来到了生产线，接着来到了客户处。

（3）2010年，彩虹开建国内首条G6玻璃基板生产线，2011年生产出合格的G6产品。2011年下半年，在海外，日本NEG降价抢单严重蚕食康宁在核心客户中的份额（LGD），在国内东旭集团宣布筹划股票增发以在芜湖建设10条玻璃基板生产线，玻璃基板市场格局发生巨变，产品价格超预期下降，海外玻璃基板供需开始从卖方市场向买方市场迅速转化，推动海外巨头纷至沓来直接进入大陆地区投资设厂，国内外玻璃基板产业格局几乎同时进入史上最为剧烈的变化期，彩虹玻璃基板产业所赖以生存的行业环境与彩虹刚进入时相比发生了始料未及的重大变化，彩虹玻璃基板开始进入一段较为艰难的时期。

（4）2014年11月16日，以获得国家发改委批准建设平板显示玻璃工艺技术国家工程实验室为标志，彩虹股份基于已有条件，全面构建提升从配方、物理模拟和数值仿真、装备材料等共性技术开发，到装备设计、工艺验证，再到线体集成设计、产业化实现的完整创新链。2017年12月12日，项目圆满完成建设任务、达到建设目标并通过验收。

（5）2015年12月，国内首条G6溢流法高铝盖板玻璃生产线开建，产品性能在同类产品中处于国内领先、国际先进水平。这项重大成果标志着彩虹玻璃基板产业化技术应用领域得到进一步拓展。

（6）2016年7月，彩虹股份打通国内首条G8.5玻璃基板后加工高效生产线、成功实现量产，不仅实现高世代基板和高分辨率用基板的冷端技术突破，同时填补了我国G8.5基板玻璃的市场端空白，目前产品已在中电熊猫等多家面板厂商批量使用，有效解决了G8.5基板玻璃完全被国外垄断的局面。

（7）2016年12月，国内首条G7.5玻璃基板热端生产线在彩虹股份合肥基地投产，标志着彩虹股份进一步打破国外技术封锁、攻克大流量、宽幅溢流等高世代热端关键装备和工艺技术，产能平均增加60%以上，产品性能和技术达到国内领先、国际同行先进水平。

（8）2018年9月，彩虹股份G8.5/8.6玻璃基板热端生产线开工建设；2020年1月，我国拥有完全自主知识产权的首片溢流法G8.5基板玻璃产品成功下线，6月顺利完成用户认证，并连续实现批量使用，标志着我国G8.5基板玻璃实现了真正完全自主的国产化突破。

（9）2020年6月3日，该项目通过了中国电子学会组织的科技成果鉴定，认为：成果属国内首创，技术水平国内领先、国际先进。解决了我国新型平板显示产业的高端关键材料亟需自主可控的重大问题，对推动高世代电子玻璃国产化、打破国外垄断、保障平板显示产业链生态安全、高质量发展具有重要战略意义！

（10）2021年2月，彩虹股份G8.5-2热端投产、引板后一个月成形良率达60%，目前综合良率超过80%，产品在国内各大用户实现了大批量连续供货。

2.3 立足自主研发

彩虹股份在玻璃基板人才、设备、材料等方面基本上依靠于自我积累为主，这也是建设创新型企业的管理理念在玻璃基板项目上的具体体现。在技术团队上，按照人员梯度完整、学科搭配科学、年龄结构合理、团队沟通高效的原则，进行核心技术人员的遴选、培训、锻炼、提高，打造高素质的技术团队。同时建立了针对外引高级人才的特殊人才绿色通道，以更具吸引力的绩效薪酬体系来以各种不同方式加盟彩虹。在设备和材料方面，尤其是关键设备和核心材料方面，彩虹股份同样高度重视自主创新与自主积累。采用主体彩虹股份自产和部分与战略伙伴共同开发相结合的方式，不仅有利于做好技术保密，而且能够切实保证玻璃基板关键设备的加工质量，并为生产状态的稳定打下基础。彩虹股份在玻璃基板人才、设备、材料等方面的最大特色就是自力更生、自我积累。

3 G8.5玻璃基板产业化与规模化

我国新型显示产业投资约1.5万亿元，已经成为全球显示产业重要一极。但是产业链发展极不平衡，上游材料、装备本土化率较低，特别是8.5代及以上世代的玻璃基板是目前我国显示面板制造关键材料配套率最低的。为充分保障我国显示产业链健康和可持续性发展，提高8.5代玻璃基板国产化率是极其必要的。

G8.5玻璃基板核心技术的成功突破，为产业发展打开了突破口，彩虹股份公司紧紧抓住发展机遇期，通过提升良率、降低成本和提高产品品质三个方面持续做精、做细、做深，不断增强综合竞争优势；通过不断完善知识产权体系，不断强化技术实力，不断加强产线链下游协同创新，不断提升自主可控能力与水平，竭尽全力推动产业规模化进程，为客户提供满意服务，加速提高G8.5玻璃基板国产化率。