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LCD玻璃基板产业概况:玻璃工业皇冠明珠,国产替代空间巨大
技术与资本密集打造玻璃工业皇冠明珠
玻璃基板是液晶面板必备的零部件之一,一张液晶面板需要用两张玻璃基板,分别作为底层玻璃基板和彩色滤光片底板使用。玻璃基板的质量对面板成品的分辨率、透光度、厚度、重量、可视角度等指标都有重要影响。
玻璃基板上游原材料主要是一些基础的化工原料,包括石英粉、碳酸锶、碳酸钡、硼酸、硼酐、氧化铝、碳酸钙、硝酸钡、氧化镁、氧化锡、氧化锌等,下游应用主要为 LCD 面板。
液晶玻璃基板属于电子玻璃的范畴,电子玻璃相比普通玻璃,要求极其严苛,主要具有以下突出特点:
大尺寸:随着液晶面板世代的提高,配套的玻璃基板面积持续提高,其中为 G7.5:1950x2250mm、G8.5 为 2200x2500mm、G10.5 为 3370x2940mm。
轻薄化:轻薄化是玻璃基板追求目标,厚度一般在 0.1mm~0.7mm。
平整:假设存在足球场面积大小的一块玻璃基板,高差起伏仅 1mm 。
透光性好:可见光平均透过率≥92%。
韧性高:杨氏模量≥72GPa,抗拉强度 300〜900kg/c ㎡,抗压强度是抗拉强度的 15 倍,韧性十足、堪比弯弓。
热稳定:热膨胀率 3.38× 10-6 /℃,耐受高温且尺寸变化微乎其微(低 TPV)。
纯度高:杂质缺陷<100μm,肉眼不可见;原料纯度<100ppm。
坚硬:维氏硬度≥600,是纯铁维氏硬度的 5 倍。
从玻璃基板的发展趋势来看,高世代和轻薄化是玻璃基板未来的主要趋势。玻璃基板需要与下游 TFT-LCD 面板生产线相配套, TFT-LCD 面板生产线向高世代线发展决定了玻璃基板生产线相同的发展趋势。目前,全球玻璃基板主要厂商均已将重心转移至高世代线,中低世代线不再开出新增产能。
另外,移动终端显示产品对 TFT-LCD 面板轻薄化的要求日益增加。在影响 TFT-LCD 面板厚度的因素中,玻璃基板的厚度尤为关键,在 TFT-LCD 面板厂商的积极推动下,8.5代线玻璃基板产品厚度已经进入 0.5mm 及以下的水平。
从玻璃基板的生产工艺来看,主要包括浮法、流控下引法、溢流熔融法,目前主流的为浮法和溢流熔融法。浮法的玻璃基板是将熔融玻璃液传输至装有熔融液态锡的沟槽,利用锡和玻璃的密度差,在玻璃液表面张力和重力作用下自然摊平,再进入冷却室冷却成型,之后再进一步研磨、抛光等加工。浮法工艺易于扩大基板玻璃面积,降低单位成本,但在锡槽成型时接触液态锡的一面仍需要抛光处理去除锡层,采用该技术的代表厂商为旭硝子。
溢流熔融法是将熔融玻璃液导入导管,玻璃液从导管两侧沿管壁向下溢流而出形成玻璃基,溢流法全程不需要接触任何介质,后端不需要抛光等加工。溢流熔融法的优点在于形成自然表面,表观质量很高,但产能相对较小,采用溢流法的代表厂商为康宁,还包括 NHT、彩虹股份、东旭光电等,现在已经成为 TFT-LCD 基板玻璃制造工艺的主流。
玻璃基板属于技术密集型行业,进入壁垒很高,主要存在工艺壁垒、配方比例和装备壁垒。
工艺壁垒:液晶面板用的基板玻璃对玻璃表面平整度和杂质含量要求极高,使用浮法工艺需要在后段进行研磨抛光,研磨抛光的加工难度高,目前浮法做的比较成功的只有旭硝子。基板玻璃主流工艺溢流熔融法工艺壁垒高于浮法,需要准确调整温度、流速等多个参数。
配方壁垒:配方是基板玻璃制造的核心技术,溢流法稳定成型需要正确的玻璃液配方,同时玻璃液配方对基板玻璃的光学、化学特性有重要影响,也关系到基板玻璃成品的良率。
装备壁垒:玻璃基板生产使用的设备关系到成品良率,目前基本都是厂商自主研发和生产,新进入者很难买到现成的装备。
需求端:紧随 LCD 面板需求,本土市场占比持续提高
从液晶面板的成本构成来看,原材料玻璃基板在液晶面板成本结构中占比较高,占比高达 11%,6 代以上占比更高,达到 15%-20%。一张液晶面板需要用到两张同等面积的玻璃基板,玻璃基板的出货规模与液晶面板的出货面积密切相关,根据我们的测算,2020年全球市场规模约 60 亿美元。
从玻璃基板的下游需求 LCD 面板来看,在 TV 以及显示器面板出货平均尺寸的拉动下,LCD 的出货面积有望持续增长,其中 LCD 玻璃基板出货面积预计将从 2020 年的 5.5 亿平米增长至 2025 年的 6.3 亿平米。
从玻璃基板的需求结构来看,随着大陆高世代液晶面板产能的提高以及韩厂的退出,预计中国市场在全球玻璃需求的占比将持续提高,2020年预计中国市场占比 58%,预计 2025年占比可达 73%。
另外,未来两年将有多条 G10-11 代的 LCD 面板产线投产,高世代玻璃基板需求占比也将逐步提高,预计 2025 年 G10-11 需求占比将达到 26%。
供给端:海外巨头长期垄断高世代基板,国产替代亟需提升
玻璃基板行业属于技术和资本密集型行业,制造工艺复杂,目前全球大部分市场被Corning、AGC、NEG 等国外厂商掌握,2019 年 Corning、AGC、NEG 合计掌握显示玻璃基板 87.5%的市场份额,国内厂商主要包括彩虹,东旭,目前市场占有率较低。在 8.5 代线玻璃基板领域,我国厂商的市场份额更加低,绝大部分被国外厂商占据,目前国内的彩虹股份 8.5 代溢流法的玻璃基板产品已经开始向客户供货,打破了国外对高世代玻璃基板的垄断。
从各大厂商的技术路径来看,溢流法熔融法是目前主流的工艺,采用的厂商包含康宁、NHT、东旭光电、彩虹股份等,采用浮法的主要是旭硝子,国内的厂商还包含凯盛科技。
国内的玻璃基板厂商盈利能力较国外有明显差距,毛利率基本在 20%以下,2019 年彩虹股份(玻璃基板业务)、东旭光电(光电显示材料业务)、凯盛科技(新型显示器件业务)毛利率分别为 3.01%、17.09%、13.80%,2020 年上半年分别为 22.67%、20.60%、11.62%,本土玻璃基板企业仍有较大发展空间。
从国内玻璃基板的技术实力对比来看,目前彩虹股份在国内 8.5 代玻璃基板领域进展领先。未来随着本土 LCD 产业话语权逐步加大,上游配套的材料国产化率有望逐步提升,国产玻璃基板产业有望得到长足发展。
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公司面板业务进入进入收获期,玻璃基板引领高世代国产化进程
8.6 代线面板高性价比优势凸显,产能进入快速爬坡期
公司通过建设 8.6 代 TFT-LCD 面板线打通了面板产业链上下游,进一步优化成本结构,在平板显示产业中的综合竞争力持续增强。公司的 8.6 代 TFT-LCD 面板生产线项目导入了 COA 技术、PSVA 技术,IGZO 技术等。在阵列基板上制作彩色滤光膜及黑色矩阵,解决了阵列与彩膜对位精度问题,并实现细线化,提高开口率,达到高分辨率、高色彩饱和度、低耗能的优点。此外,IGZO 技术的显示面板性能与非晶硅显示面板产品相比,能够缩小电晶体尺寸,提高液晶面板画素的开口率,较易实现高精细化和高分辨率,并将面板的厚度大为降低,且具有良好的弯曲性能。
公司目前运行一条 8.6 代线,保持了较高的盈利能力较强且具备一定差异化特性。8.6 代线主要切割产品尺寸为 50″、58″显示面板,能有效避开 8.5 代显示面板生产线主要产品 46″、55″显示面板的市场竞争,具备产品差异化优势。同时,8.6 代显示面板的生产成本较 8.5 代显示面板差异较小,因而其主要切割产品价格更具竞争力。此外,公司采用混切技术,可在一块 8.6 代玻璃基板母板上实现多种产品尺寸的切割组合,其经济切割率较单一产品尺寸切割技术更高。
8.5+代玻璃基板投产打破国外垄断
公司在玻璃基板领域深耕多年,2007 年公司开始建设国内首条 G5 玻璃基板,并于 2008年实现一个产线下线,该产线于 2012 年转固。2015 公司开建国内首条溢流法 G6 盖板玻璃线,并于 2016 年实现国内第一片溢流法高铝盖板玻璃产品下线。2016 公司建成国内首条 G8.5 玻璃基板后加工线。
2017 年底,公司定增项目落地,募集资金总额 192.2 亿元,其中 52.2 亿元用于增资彩虹(合肥)液晶玻璃有限公司,建设的高世代(G8.5+)液晶基板玻璃项目。此次定增项目预计总共投资 6 条产线,每条产线产能 5 万片每月。
合肥项目一期于 2018 年 9 月 28 日开工建设,用时一年,公司完成厂房建设、装备材料研发、设备制造、工艺设备安装等大量建设任务,提前实现建设目标。2019 年 9 月 30日,该项目作为国内首条 G8.5+溢流法液晶基板玻璃生产线成功点火,进入试生产阶段。
2020 年 1 月 12 日,G8.5 代 0.5mm 基板玻璃成功下线,热端产线达产推进、工艺优化和质量控制工作进展良好,已达到项目建设预期目标,并于 6 月顺利通过中国电子学会成果鉴定,目前产品已成功下线并已进入用户认证阶段。合肥项目第 2 条产线建设于 2020 年 8 月启动,2021 年 2 月 26 日成功点火,进入试生产阶段。公司接下来将逐步完成合肥 6 条产线建设,全部达产后预计将实现 30 万片每月产能。
玻璃基板的生产分为热端和冷端,热端包括投料、池炉、通道、成型几道,然后进入冷端工序。公司 8.5 代玻璃基板采用的技术为溢流法,溢流法难点主要在于热端,在配方、工艺以及装备上均有极高进入壁垒,需要玻璃基板厂商自主研发。公司目前形成溢流法电子玻璃基板制备核心技术,打破了国外在该领域的技术壁垒。我们看好公司在液晶面板和玻璃基板领域的一体化布局。目前公司玻璃基板业务进展顺利,8.5+代玻璃基板产品打破国外垄断,随着公司产能的逐步释放,未来有望持续受益于大陆面板厂商的上游原材料国产化推进的带来的需求增长,一体化布局的协同效应亦有望逐步加强。
资料来源:长城证券研究所
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