彩虹電子玻璃基板發展歷程

楊國洪 徐莉華

（1. 彩虹（合肥）液晶玻璃有限公司 合肥 230000；2. 彩虹顯示器件股份有限公司 咸陽 712000）

0 引言

玻璃基板是顯示產業的關鍵性基礎材料，主要用于液晶顯示、有機發光二極管顯示等顯示面板的上、下兩層基板材料，最終應用于電視、顯示器、手機、筆記本電腦、導航儀等顯示消費產品。

玻璃基板在成本、品質、性能等方面都對顯示器件核心部件——顯示面板有至關重要的影響。玻璃基板在面板原材料成本中占比約20%。玻璃基板的品質與面板的制造質量、分辨率、透光度、厚度、重量、可視角度等指標密切相關。同時，玻璃基板屬于技術密集型和資本密集型行業，工藝復雜，裝備昂貴，技術門檻高，資本投入大，長期受到國外技術封鎖，屬于平板顯示產業鏈的“卡脖子”環節。

圖1 液晶顯示結構

1 玻璃基板現狀

玻璃基板的組成是一種無堿鋁硼硅玻璃，質量要求具有完美的理化性能和外觀。玻璃基板研發和生產集中在美國、日本、中國，國外廠商主要有美國康寧（Corning）、日本旭硝子（AGC）、電氣硝子（NEG）和安瀚視特（AvanStrate）等，國內廠商主要有彩虹、東旭、中建材等。國外起步早，技術相對成熟；國內起步晚，技術目前處于跟跑狀態。

美國康寧公司溢流成形工藝、日本旭硝子浮法成形工藝具備絕對的技術優勢，康寧公司以TFT-LCD基板玻璃、平板顯示觸摸屏保護玻璃等產品及技術研究成果始終領跑著行業的發展，其基板玻璃無論是產品品位、產線綜合合格率還是市場占有率都處于世界領先地位。1992年，美國康寧公司采用溢流法生產了第一代（G1）玻璃基板，牌號為7059，開創了玻璃基板生產歷史；1997年推出1737無鋇低密度玻璃基板，2000年推出EAGLE2000含銻無砷玻璃基板；2006年推出EAGLE XGTM玻璃基板，完全環保化，性能最優，成為具有里程碑意義的產品。日本旭硝子公司采用浮法工藝生產AN100玻璃基板，電氣硝子推出OA10玻璃基板，安瀚視特推出NA35玻璃基板。上述產品各具特色，成為市場主流產品，并壟斷了全球市場份額。

20世紀90年代，我國曾跟進玻璃基板研發，但因技術路線選擇失誤，未能獲得成功；2004年之后，彩虹、蚌埠玻璃院、成都中光電、東旭集團、北工大、武漢理工大學、浙江大學等單位開始關注并投入研發。直至2007年9月，彩虹率先實現了G5（1100 mm×1300 mm）玻璃基板的突破。此時，康寧公司已經開始量產G8.5（2200 mm×2500 mm）玻璃基板（其面積基本是G5玻璃基板的4倍），產品厚度規格為0.5～0.7 mm；2011年，彩虹、東旭分別生產出G6（1500 mm×1850 mm）玻璃基板；繼彩虹之后，東旭集團也先后在河南鄭州、河北石家莊、安徽蕪湖等地建設了基板玻璃生產線。2017年2月，彩虹股份成功生產出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）產品在彩虹股份合肥基地成功下線，初步解決了高世代玻璃基板自主制造從無到有的問題。

2 彩虹電子玻璃基板的發展

2.1 立項背景

彩虹上馬玻璃基板，既有對企業因素的把握，也有對行業因素的考量。就企業因素看，主要有二個方面：一方面，企業當時正值轉型初期，在CRT市場迅速萎縮的背景下，急需要找到一個有較好市場前景的大宗工業中間品作為彩虹較長期時間內的主導產品；另一方面，彩虹自身在電子玻璃方面有20多年的經驗積累，尤其是國際上TFT-LCD玻璃基板生產企業都有過CRT玻殼的生產經歷，說明這兩種電子玻璃在生產技術上有著較高的關聯性和繼承性。就行業因素的考量而言，也主要有兩個方面：一方面，國內TFTLCD面板產業剛剛興起，國內對基板的需求增長很快，但國內基板供應為零，基板的供需關系和成長潛力都非常理想；另一方面，玻璃基板長期呈賣方市場格局，產品利潤率很高，降價幅度又顯著低于液晶產業鏈平均水平。彩虹提出了進入新型顯示器件產業、建設液晶基板玻璃生產線的規劃。經國務院國資委審核后，認為液晶面板配套的液晶基板玻璃還是空白，建議彩虹利用自身近三十年的電子玻璃制造經驗，為國內的液晶面板企業配套生產液晶基板玻璃。

2.2 研發歷程

2006年在北京成立研究所，聘請專家開發玻璃料方。

（1）2007年1月，彩虹首條、也是國內首條完整意義上的玻璃基板生產線正式奠基，該階段的主要突破在于完成了項目前期的基礎性技術研發，如料方研發、基本工藝路線的確立、產品規格的確定等。

（2）2008年9月，生產線全線貫通，并生產出合格的G5產品。該階段的主要突破在于通過設備開發和工藝參數設置正式形成了產品生產機制，玻璃基板從實驗室來到了生產線，接著來到了客戶處。

（3）2010年，彩虹開建國內首條G6玻璃基板生產線，2011年生產出合格的G6產品。2011年下半年，在海外，日本NEG降價搶單嚴重蠶食康寧在核心客戶中的份額（LGD），在國內東旭集團宣布籌劃股票增發以在蕪湖建設10條玻璃基板生產線，玻璃基板市場格局發生巨變，產品價格超預期下降，海外玻璃基板供需開始從賣方市場向買方市場迅速轉化，推動海外巨頭紛至沓來直接進入大陸地區投資設廠，國內外玻璃基板產業格局幾乎同時進入史上最為劇烈的變化期，彩虹玻璃基板產業所賴以生存的行業環境與彩虹剛進入時相比發生了始料未及的重大變化，彩虹玻璃基板開始進入一段較為艱難的時期。

（4）2014年11月16日，以獲得國家發改委批準建設平板顯示玻璃工藝技術國家工程實驗室為標志，彩虹股份基于已有條件，全面構建提升從配方、物理模擬和數值仿真、裝備材料等共性技術開發，到裝備設計、工藝驗證，再到線體集成設計、產業化實現的完整創新鏈。2017年12月12日，項目圓滿完成建設任務、達到建設目標并通過驗收。

（5）2015年12月，國內首條G6溢流法高鋁蓋板玻璃生產線開建，產品性能在同類產品中處于國內領先、國際先進水平。這項重大成果標志著彩虹玻璃基板產業化技術應用領域得到進一步拓展。

（6）2016年7月，彩虹股份打通國內首條G8.5玻璃基板后加工高效生產線、成功實現量產，不僅實現高世代基板和高分辨率用基板的冷端技術突破，同時填補了我國G8.5基板玻璃的市場端空白，目前產品已在中電熊貓等多家面板廠商批量使用，有效解決了G8.5基板玻璃完全被國外壟斷的局面。

（7）2016年12月，國內首條G7.5玻璃基板熱端生產線在彩虹股份合肥基地投產，標志著彩虹股份進一步打破國外技術封鎖、攻克大流量、寬幅溢流等高世代熱端關鍵裝備和工藝技術，產能平均增加60%以上，產品性能和技術達到國內領先、國際同行先進水平。

（8）2018年9月，彩虹股份G8.5/8.6玻璃基板熱端生產線開工建設；2020年1月，我國擁有完全自主知識產權的首片溢流法G8.5基板玻璃產品成功下線，6月順利完成用戶認證，并連續實現批量使用，標志著我國G8.5基板玻璃實現了真正完全自主的國產化突破。

（9）2020年6月3日，該項目通過了中國電子學會組織的科技成果鑒定，認為：成果屬國內首創，技術水平國內領先、國際先進。解決了我國新型平板顯示產業的高端關鍵材料亟需自主可控的重大問題，對推動高世代電子玻璃國產化、打破國外壟斷、保障平板顯示產業鏈生態安全、高質量發展具有重要戰略意義！

（10）2021年2月，彩虹股份G8.5-2熱端投產、引板后一個月成形良率達60%，目前綜合良率超過80%，產品在國內各大用戶實現了大批量連續供貨。

2.3 立足自主研發

彩虹股份在玻璃基板人才、設備、材料等方面基本上依靠于自我積累為主，這也是建設創新型企業的管理理念在玻璃基板項目上的具體體現。在技術團隊上，按照人員梯度完整、學科搭配科學、年齡結構合理、團隊溝通高效的原則，進行核心技術人員的遴選、培訓、鍛煉、提高，打造高素質的技術團隊。同時建立了針對外引高級人才的特殊人才綠色通道，以更具吸引力的績效薪酬體系來以各種不同方式加盟彩虹。在設備和材料方面，尤其是關鍵設備和核心材料方面，彩虹股份同樣高度重視自主創新與自主積累。采用主體彩虹股份自產和部分與戰略伙伴共同開發相結合的方式，不僅有利于做好技術保密，而且能夠切實保證玻璃基板關鍵設備的加工質量，并為生產狀態的穩定打下基礎。彩虹股份在玻璃基板人才、設備、材料等方面的最大特色就是自力更生、自我積累。

3 G8.5玻璃基板產業化與規模化

我國新型顯示產業投資約1.5萬億元，已經成為全球顯示產業重要一極。但是產業鏈發展極不平衡，上游材料、裝備本土化率較低，特別是8.5代及以上世代的玻璃基板是目前我國顯示面板制造關鍵材料配套率最低的。為充分保障我國顯示產業鏈健康和可持續性發展，提高8.5代玻璃基板國產化率是極其必要的。

G8.5玻璃基板核心技術的成功突破，為產業發展打開了突破口，彩虹股份公司緊緊抓住發展機遇期，通過提升良率、降低成本和提高產品品質三個方面持續做精、做細、做深，不斷增強綜合競爭優勢；通過不斷完善知識產權體系，不斷強化技術實力，不斷加強產線鏈下游協同創新，不斷提升自主可控能力與水平，竭盡全力推動產業規模化進程，為客戶提供滿意服務，加速提高G8.5玻璃基板國產化率。

4 發展方向

“十四五”期間，針對電子玻璃基板的應用需求，國內科研機構和生產企業將進一步研究玻璃組成配方、熔化工藝、成形方法、冷端以及生產線智能化、數字化等方向，對未來玻璃基板要求將會在柔性、大尺寸、環保、多功能和高良品率方向發展，保障國家電子信息產業安全。