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TFT-LCD液晶屏光学薄膜研究与应用

2013-07-25 11:36
seele_jin
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  2.5、偏光片的增值功能

  面对各偏光厂几乎接近无差异化技术,多数面板厂也已扶持自身之偏光厂。因此,研发新型非碘系延伸偏光片技术与广视角位相差膜技术也是各偏光厂脱离红海的方向。如日东电工在2006年开发的具有相位差补偿功能的涂覆技术,专门面向VA(vertical alignment)模式的液晶面板。通过在偏光板制成后紧接着薄薄地涂一层树脂,即可使其具有相位差补偿功能。以前的做法是将偏光板与多枚相位差补偿薄膜贴合在一起。

  由于偏光片是面板最外层的膜,所以要添加保护膜。此外,许多光学特性亦被加注在TAC膜/偏光片上。单纯不具备任何光学功能的TAC膜一般称为normal-TAC,仅被赋予支撑PVA的功能。最外层的TAC膜,需增加防眩AG、抗/减反射AR/LR处理等,以改善屏幕在外界强光环境下的显像品质。AG处理是将微粒子分散在树脂内,利用微粒子的大小与覆膜制程控制表面凹凸形状;AR处理是在偏光膜片的表面堆叠诱电体薄膜- 多层光学干涉层,方法主要有涂布和真空蒸镀(金属膜)。广视角TAC膜(WV TAC)多用于LCD监视器及NB,被FUJI FILM寡占,不但价格昂贵而且取得不易。

  在制造工艺上,光学干涉层的制造方法分干式和湿式法;干式包括真空蒸镀法、溅射法,在显示器上应用的多是表面物性强的金属氧化物薄膜。干式法原来一直采用间歇处理,近年来也应用了连续处理薄膜的方法,但是设备成本高,生产性低,价格非常高。湿式法有旋转涂布、浸溃涂布等间歇处理和凹版印刷涂布、辊筒式、挤出式等连续处理。旋转涂布、浸渍涂布一直用于CRT的AR处理,随着各种显示器不断平板化,对光学膜需求增加,降低成本的要求日益增强。通过连续处理的涂布法涂布的光学膜成本低,供给能力强等。

  保护膜

  多层光学干涉层= AR层

  硬涂层

  TAC膜

  图12 TFT-LCD 偏光片结构的分类

  2.5.1、补偿膜/相位差膜

  以终端产品应用上来区分,广视角TAC膜是应用在液晶监视器,NB及部分20.1寸以下液晶电视等产品,而补偿膜是专为液晶电视所设计。

  目前市面上已量产及开发中的补偿膜/相位差膜包括N-TAC(KONICA),X-PLATE(日东电工),M-TAC(FUJI FILM),COP(Zeoron,Arton)等。与广视角TAC膜市场情况不同的是,补偿膜的市场竞争者众多且变化快速。Konica的N-TAC最先被TFT面板厂广泛采用,后被日东电工的X-Plate逐渐取代,成为国内TV偏光片主流。 Zeon(Zeoron),日本合成橡胶JSR(Arton)两家日系厂商则舍弃传统的TAC膜而采用COP膜为基材,旨在避开TAC膜供应吃紧时,原料取得不易的困境(图13):

  图13 补偿膜的发展及竞争状况

  2.6、偏光片产业现状

  2.6.1 全球产业综述

  2009年,全球TFT-LCD用光学膜出货面积估计达到5.43亿平方米,出货金额达91亿美元,其中偏光片占了所有类型光学膜三分之一出货面积以及将近三分之二产值。从需求结构上看,大尺寸偏光片将在偏光片市场占主导地位。从应用类型上看,LCD TV的偏光片需求将是大尺寸偏光片的主要应用。在LCD TV的驱动下,偏光片市场将维持稳定的成长,预估2010 年、2011 年与2012年整体产值分别达59.54 亿美元、62.49 亿美元与64.36 亿美元,年增率分别达4%、5%与3%(图14)。

  图14 全球偏光片市场状况(2007-2012)

  日本企业在偏光片生产上居于全球领先地位,在技术上更是居于垄断地位。尤其是生产偏光片所需的关键原材料方面,日本企业对技术和生产的严密控制保证了其在市场上的独占地位。TAC膜、PVA膜、AG膜和光学补偿膜的技术和市场被日本绝对掌控。TAC膜和PVA膜分别占到偏光片原材料成本的54%和17%。 起初,仅FUJI FILM和KONICA能够生产TAC膜,后台湾新光合成纤维的子公司达辉光电、国内的乐凯和南韩晓星(Hyosung)也可以生产。但是FUJILIM和KONICA的市场占有率仍有65%和23%左右,两者占据近全球90%的份额。目前全球TAC薄膜产能为12亿平方米左右。虽然PVA是常见的化学材料,但是偏光片用的PVA目前仅日本的KUARARY和合成化学能够制造,价格高达20美金每平米。KURARAY占据了全球约80%的市场份额。最近有传国内最大的PVA厂商皖维高新计划从日本引入偏光用PVA膜技术,年产300万平米,投资40亿日元。另外在偏光片的其他原材料膜方面,日本也居于垄断地位,例如,90%AG膜市场由日东电工和大日本印刷占据。

  偏光片市场占有率前三名依次为韩国LG化学、日本日东电工、日本住友化学。韩国企业于2000年开始进军TFT用偏光片市场,首家厂商LG化学于2000年3月量产。尽管在偏光片的技术上有一定的实力,但是其在偏光片关键原材料方面的技术仍与日本差距较大。我国台湾企业虽然在偏光片的生产上有一定规模,但其技术完全依赖于日本,实际是日本企业的加工厂。我国内地企业在偏光片领域生产规模较小,主要供应TN-LCD用和部分STN-LCD用偏光片。但已有报道称深纺织集团的盛波光电及深圳三利谱于2011年上TFT-LCD用偏光片生产线。从全球角度来看,中国的面板生产2010-2012年在全球的占比分别是3-5%、9%、20-22%。而国内生产偏光片在全球占比目前只有1%,发展空间巨大。

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