企业技术创新重点项目实施方案

2003年度天津市企业技术创新重点项目实施方案项目名称：LCoS封装技术开发及产业化项目企业名称：天津天大天财股份有限公司一 项目简介LCoS是一种反射式微型有源矩阵液晶显示器，融合了当今信息产业两大支柱技术：以单晶硅片为衬底的CMOS器件集成技术和以透明平板硬质基底为封装盒的LCD显示技术，因此LCoS显示器具备小尺寸和高显示分辨率的双重特性，主要应用于大屏幕投影显示和虚拟微型显示。其结构是在硅晶圆上长电晶体，利用半导体制程制作驱动面板（又称为CMOSLCD），然后在电晶体上透过研磨技术磨平，并镀上铝当作反射镜，形成CMOS基板，然后将CMOS基板与含有透明电极之上玻璃基板贴合，再注入液晶，进行封装测试。LCoS显示芯片主要由LCoS集成电路硅片、封盒表面石英玻璃、专用液晶和专用粘和剂等构成。在产业化方面主要包括硅片设计、专用液晶配方、LCoS的封装生产等专有技术。LCoS硅片设计技术在国际上，美国和日本等国的部分企业处于领先地位，并已进入规模化生产阶段。我国在LCoS硅片设计技术上与国外几乎同步起步，如南开大学的光电所曾成功地设计了LCoS硅片，并拥有一批专业设计人才。但是，我们的设计能力与产业化尚有相当差距。专用液晶配方仅被国外少数企业拥有，国内没有成熟的配方技术。LCoS的封装生产技术是该产品的专有生产技术，不同于现有其他液晶封装生产技术，国外企业生产LCoS显示芯片时都是使用自主开发的生产技术和专用设备，国内外市场现在尚无成套的生产设备。LCoS显示芯片的产品合格率基本在25%30%之间。天大天财公司已拥有LCoS显示芯片封装的成熟技术，建立了相关的液晶封装实验室，初步具备了日产1050片的试验生产样片的能力。目前需要购置和改造关键设备加速自主知识产权的LCoS生产的产业化进程，增加企业的经济效益，降低用户的使用成本，使大屏幕投影电视的整机成本明显下降，尽快占领国内市场。二 市场前景分析1、显示器件的发展状况显示器件在国民经济的各个领域得到广泛的应用，其产值在信息产业中占有重要地位。显示器件是多学科交叉的综合技术，是生命力非常强的一门学科。二十世纪对于显示器来讲，CRT占领导地位，二十一世即将是显示器件进入百花齐放的时期，但总体趋势是CRT缓慢下降，而FPT产量上升较快。预计到20042005年CRT和FPD两者产值相当。目前显示市场主要以投影式、PDP（Plasma Display Panel）式、CRT式、LCD（Liquid Crystal Display）式为主。其主流产品大致分别在以下范围内发展，投影式：40英寸100英寸；PDP式：40英寸60英寸；CRT式：14英寸34英寸；LCD式：5英寸21英寸；预计未来几年上述格局不会有大的变化。2、 新型显示器件的市场前景高清晰度数字投影电视是一项科技含量高的朝阳产业，是电视机向超大屏幕、高清晰度平面化发展的主要方向之一。随着卫星（BS）数字广播在全球一些国家陆续展开，美国、欧州、日本数字电视（DTV）先行一步，中国、韩国、新加坡等亚州各国（地区）数字广播正在积极实施，全球电视业进入了新的时代“数字时代”。由于数字显示技术，DVD的发展和普及，整个世界的投影电视（PTV）市场，今后将以10的成长率发展下去，到2005年需求量将达450万台左右。据美国USPL公司预测中国的PTV潜在市场很大，估计到2005年可能达到50100万台的市场。液晶投影电视具有零辐射、零闪烁，高亮度、高清晰度、重量轻、体积小等优点。目前，存在的主要问题就是成品率较低造成价格偏高。透射式液晶投影显示的市场主要是前投式，教学和商业上得到广泛的应用。因采用多晶硅TFT等技术可以提高画像质量，价格也有所下降，缺点是清晰度与亮度相互矛盾、相对孔径较低、对比度有限，因此光利用率低、像素感强。反射式液晶投影显示，即LCoS新型显示器，采用LCoS液晶反射技术，具有分辨率高，亮度高、色彩鲜艳、耗电省、无污染、重量轻、成本低、兼容性好等优势，应用LCoS是开发大屏幕投影电视显示技术的理想选择。由于LCoS投影机具有高分辨率、光孔径大、像素尺寸小、对比度高、制造成本低以及非垄断的技术状态受到国内外产业的高度重视。是未来显示技术主要发展方向之一，是走向HDTV很有前景的一个途径。LCoS的特点决定了其生产高性能、高信息容量显示器成本要比采用其他技术的成本低得多，比如与有源矩阵LCD相比，价格要低得多，其价格与同尺寸的CRT接近。未来几年，LCoS的价格将会具有竞争力，尤其是在大屏幕、高分辨率显示器件的市场中，以及要求将数据显示和电视技术相融合的场合下，LOS微显器件将对PRT式投影构成强大威胁。另外，PTV也会面临PDP的挑战，但PDP还存在价格高、耗电大、画面质量低、以及技术和产量等瓶颈难以突破等问题。作为大屏幕领域的投影电视，相比之下，背投彩电的性价比是这几种大屏幕彩电中最合理的。因此，背投电视不可避免地成为目前大屏幕彩电的首选。在大屏幕竞争中投影电视还将保持优势地位。目前各种背投影形式的性能比较如下：LCoS背投影电视PDP等离子电视PRT投影电视分辨率192010801280768350线对比度300：1400：180：1亮度（尼特）600350400300视角120度160度110度重量（公斤）2035-4045厚度（厘米）401070有无辐射无无有成本低。23年内降至万元以下最高，5万以上较高，12万左右应用范围家庭影院、娱乐场所等机场、宾馆及消费层次较高的用户家庭、层次较低的娱乐场所今后510年内投影电视机将在技术上更加完善，随着制造规模扩大，成本日趋降低。特别是液晶投影技术取得了突破进展，利用液晶显示技术生产大屏幕投影电视成了世界各大公司竞相开发的跨世纪高科技产品，需求量正在逐年大幅度增长，LCoS投影电视机将以其优越的性能价格比而迅速扩大市场份额。三 项目主要内容1、关键工艺技术目前LCoS批量生产过程中遇到成品率较低等问题，其主要原因与制造技术和液晶取向排列技术有关，为达到LCoS产品上述技术规格的要求，同时具有较高的良品率，公司解决了以下必须的关键技术：（1）封盒技术LCoS的封盒技术是LCoS生产中的一大技术难点，由于LCoS中的硅片和玻璃是两种不同的材料，伸展系数，膨胀系数等各种参数都不相同，如何将它们牢固的粘合在一起，灌入液晶且不渗漏是一个难点，尽管看起来简单，但没有一套现成的封盒技术能够实现以上要求。所以涂布技术是个关键。该公司开发的封盒技术通过对普通的液晶设备进行特殊的改造，自己设计了特殊模具并开发了一套特殊的操作流程，可把两种不同性质的材料有效的粘合在一起，保障LCoS的高性能。（2）切割技术一般的液晶产品由于两面是透明的玻璃，切割时标记符号可以看得见，而LCoS却有一面为硅片不透明，任何标记都看不见，切割起来难度很大，成品率低。另外关键的一点是，LCoS由两种材料组合成的，硅片又非常的脆，刀具的选择和切割后的断裂是个关键，LCoS不能分两次切割，要一次切成，为此，该公司拥有一套完整的特殊技术并开发了专门的模具，同时将普通的液晶设备进行特殊的改造，选择特殊加工的刃具，保证这项工作的完成。（3）表面处理技术由于LCoS的面积很小，一个八寸硅片上可容纳近百个LCoS，当被安装到投影电视上，它的面积要放大成千上万倍，任何微小的灰尘在投影屏上都暴露无遗，要保证表面的洁净显得至关重要，另外LCoS的内表面处理也很关键，它也直接影响到投影画面的质量，因此，硅片和玻璃要经过六道工序十几次酸、碱、去离子水、高纯氮气和高温的处理，以保证表面的纯净，然后经过特殊的制版、印刷、涂胶、粘合才能完成。（4）专用液晶配方技术（5）硅片引脚焊接技术。由于LCoS结构的特殊性，LCoS为柔性引脚，因此引脚的封装和焊接工艺技术较为复杂。（6）LCoS硅片设计LCoS集成电路的设计技术与普通的集成电路设计与制造有所不同，特点一是数字模拟混合电路设计。普通集成电路主要是纯数字电路或纯模拟电路。因此，LCoS集成电路对集成度要求不是很高，主要难点是完成数模电路的设计。LCoS集成电路的特点二是要求低电压的集成电路硅片驱动液晶，通过集成电路控制液晶的状态，必须按照LCoS生产的特殊工艺来设计IC。2、总体方案天大天财公司通过LCoS封装技术开发及产业化项目的实施，可形成年产10万片LCoS显示芯片的生产规模。项目固定资产投资1380万元人民币，用于购买关键生产设备、厂房改造、其它动力设施改造、环境保护、消防、节能和职业安全卫生等设施的改造费用。本项目将利用天大天财股份有限公司现有的光纤生产厂房二层进行适应性改造，该厂房2001年7月建成，占地面积9475.98 m2，建筑面积18110.84 m2。本项目将租用其二层约1000 m2，并充分利用光纤生产厂房和原有动力设施。根据工艺布局的需要对原建筑物内的隔墙进行部分改动和装修，提高净化级别，对工艺房间内的二次配管和布线进行适当调整。三 项目进度2002.42002.6 申报立项2002.72002.8 可行性研究报告编制及审批2002.82002.12 设备询价、技术谈判及签约2002.82002.10 初步设计及审批2002.102002.12 施工图设计2002.122003.3 生产厂房改造2003.42003.5 设备安装、调试2003.62003.7 生产线试运行2003.8 试生产四 项目2003年、2004年的经济指标预计生产大纲：年产LCOS显示芯片 10万片生产进度：生产第一年达产率为 30 %； 生产第二年达产率为 80 %； 生产第三年达产率为 95 %。销售单价的确定产品销售价格参考同类产品的销售价格确定为（含税价）：名 称第一年第二年第三年LCOS600500400产品年销售收入2003年年销售收入为1800万元。年利税为270万元。2004年年销售收入为4000万元。 年利税为600万元。五 项目投入资金概算LCoS液晶封装课题经费预算1960万元人民币，其中：基地改造 1000万元 人员费 100万元 设备费 380万元 管理费 120万元 国际合作与交流费 100万元 其它相关费 260万元 合计： 1960万元六 项目实施的措施和创新内容项目的前期依靠我公司与美籍华人创办的专业从事液晶显示技术和产品开发与生产的美国ADS（Advanced Display System.Inc.）公司合作。初步建成LCoS研究开发试验室，具有成功设计LCoS硅片的能力与经验，并开发成功了独特的液晶封装技术，具备LCoS硅片设计和封装的产业化的技术能力。目前可以封装出具有超高分辨率（1920X1080）的LCoS样品。产品制成的技术水平为国内领先水平。公司在引进两位美籍华人液晶及封装专家的基础上，组建了一个较高水平的人才队伍，其中博士3人，硕士8人。在两位专家原技术水平的基础上建立了液晶封装实验室。2001年底天大天财专业从事LCoS液晶技术的研究和产业化，天大天财提供现有厂房作为LCoS项目的研发场所，初步具备了日产1050片的试验生产样片的能力。七 需上级部门协助解决的问题及建议LcoS的市场潜力很大，但同时LCoS研究也是高投入的研究项目，在厂房、设备、专家、技术工人等方面有特殊的要求，比如厂房要求洁净度在100级（即1立方米内的尘埃颗粒数在100个以下），局部要求10级。天大天财公司从2001年开始从事LCoS技术的研究，投入了大量的资金和资产在技术引进、厂房改造、专家吸引等方面，目前LCoS封装实验室已经落成，现在正与外国公司洽谈设备引进的工作。希望能得到上级部门在资金方面的支持，以帮助我们解决聘请外国专家、引进国外设备等方面的困难。