偏光片,又称偏振光片,是液晶显示模块的重要组成部分,可以控制特定光束的偏振方向。当自然光通过偏光片时,其振动方向垂直于偏光片轴的光将被吸收,只剩下振动方向平行于偏光片轴的偏光片。偏光片有着广泛的应用,主要用于液晶显示模块,液晶显示模块成像必须依赖偏光片,少任何一张偏光片片,液晶显示模块不能显示图像。偏光片还可用于太阳镜、防眩光护目镜、照相器材滤镜、汽车前照灯防眩光处理和调光等偏光显微镜和特殊医疗眼镜。
偏光片生产线的生产工艺,碘系生产技术和湿法拉伸工艺,TAC膜的预处理和PVA膜的延伸与复合是核心环节。TAC膜的预处理工艺是对TAC膜的碱溶液进行处理。清洗完洗涤槽中残留的碱溶液后,将TAC膜干燥并卷起。该工艺的主要目的是降低TAC膜的接触角,促进与PVA膜的粘附。
学过高中物理的童靴们肯定都知道偏正片,拿一片偏振片观察自然光,亮度降低一半,再拿另一片偏振片,两片叠在一起观察,旋转其中一片偏光片,观察到的亮度将在0~50%范围内变化。
同样的原理也被应用在液晶显示领域。在液晶显示器中,玻璃基板两侧有两片正交的偏光片,在不加电压时,由第一片偏光片起偏后的偏正光向前传输经过液晶层,由于液晶的旋光效应,振动方向发生改变,顺利通过过第二片偏光片,如图(a);而加载电压后,液晶不再有旋光作用,偏振光无法穿过第二片偏光片,如图(b)。
(a)
(b)
因此,偏光片可以说是液晶显示器中非常重要的部件,其成本约占整个液晶显示器的11%。但是如此重要的显示材料,我国自主生产能力却很差。根据IHS 2016年数据,我国偏光片产能占全球产能不足10%。为什么偏光片生产这么难?国产化率这么低,小编接下来做简要分析。
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偏光片结构复杂,涉及专业技术多
偏光片不是单一材料成分膜状结构,而是由多层不同性能的膜组成的复合膜结构,其每一层膜的成分、性状及作用如下表。有时为了提升膜的其他功能,如增量功能,还要再增加其它膜层。
序号 | 类型 | 性状 | 作用 |
1 | PVA 膜 | 聚乙烯醇,具有高透明、高延展性、好的碘吸附作用、良好的成膜特性等特点,延伸前厚度有75微米、60微米、45微米等几种规格。 | 该层膜吸附碘的二向吸收分子后经过延伸配向,起到偏振的作用,是偏光片的核心部分,决定了偏光片的偏光性能、透过率、色调等关键光学指标。 |
2 | TAC 膜 | 三醋酸纤维素膜,具有优异的支撑性、光学均匀性和高透明性,耐酸碱、耐紫外线,厚度主要有80微米、60微米、40微米、25微米等多种规格。 | 一方面作为PVA 膜的支撑体,保证延伸的PVA 膜不会回缩,另一方面保护PVA 膜不受水汽、紫外线及其他外界物质的损害,保证偏光片的 环境耐候性。 |
3 | 保护膜 | 具有高强度,透明性好、耐酸碱、防静电等特点,一般厚度为58微米。 | 一面涂布有感压胶黏剂,贴合在偏光片上可以保护偏光片本体不受外力损伤。 |
4 | 压敏胶 | 也称感压胶,与TAC具有很好的粘附性,透明性好,残胶少。偏光片用压敏胶的厚度一般为20微米左右。 | 是偏光片贴合在LCD 面板上的胶材,决定了偏光片的粘着性能及贴片加工性能。 |
5 | 离型膜 | 单侧涂布硅涂层的PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)膜,具有强度高、不易变形、透明性好、表面平整度高等特点,不同应用具有不同剥离强度。 | 在偏光片贴合到LCD之前,保护压敏胶层不受损伤,避免产生贴合气泡。 |
6 | 反射膜 | 为单侧蒸铝的PET膜,反射率高。 | 主要用于不自带光源的反射LCD,将外界光反射回来作为显示的光源。 |
7 | 位相差膜 | 也称为补偿膜,不同的应用具有不同的光学各向异性及补偿量。 | 用于补偿液晶显示器内部液晶材料的位相差,起到提升液晶显示器的对比度、观看视角,校正显示颜色等作用。 |
偏光片全称叫偏振光片,是将聚乙烯醇膜和三醋酸纤维膜经拉伸、复合、涂布等工艺制成的一种高分子材料,所有液晶显示器都必须依靠偏振光,否则无法成像,从应用看,LCD液晶屏需要两片偏光片,缺一不可,而在OLED屏中则需要一片,中长期看,除非出现新的变革技术,否则偏光片的市场规模不会出现明显萎缩。
偏光片的成本占液晶面板的10%左右,表面看占比不高,但规模上量后却是一个规模百亿的产业。根据Display Research的数据,2014年全球TFT-LCD的出货量为1.53亿平米,偏光片需求达到3.91亿平米。预计到2020年全球面板需求面积将达到2.54亿平米,年复合增速高达8.8%,偏光片将增加到5.3亿平米,年复合增速达到5.2%。
国内近年来对偏光片需求持续保持旺盛。2014年国内的偏光片需求为0.54亿平米,占比提升至35%,国内产值达到15亿美元。预计到2018年国内偏光片需求量将达到2.2亿平米,产值将高达55亿美元。
目前市场上偏光片的统计数据较旧,无法获悉最新的统计数据。不过从2014年国内的数据看,偏光片的价格应该是维持在25美金/平米,按上述年偏光片复合增速5.2%计算,2016年偏光片出货量约为4.3亿平米,如此算来,全年产值已经突破百亿美金。到2020年全球偏光片产值将达到130亿美元以上。
偏光片进入进口替换阶段
2016年中国的面板制造已经占全球30%,已经是全球最大的电子信息产业制造国。近10年随着京东方、天马、华星等一批国产面板企业崛起,液晶屏产业链重心逐步向国内转移,目前在国内已经形成了北京、长三角、珠三角以及成渝四大产业集群。
液晶面板转移至中国后,上游配套的原材料生产线并没有同步跟上,国内偏光片市场一直处于供不应求的状态,这两年LG化学、奇美、三星SDI等国外偏光片企业虽然陆续在国内建厂,但依然无法弥补产能缺口。过去三年每个季度偏光片都存在50%以上的供给缺口,需要依赖大量进口才能满足国内面板厂商的需求。
从未来产能来看,当前国内已经投产的面板产能满仓状态下每年需要的偏光片数量约为1.24亿平米,2017-2018年国内8.5代以上的液晶面板生产线将新增486万片产能,仅这些生产线年所需偏光片就要新增6890万平米,合计约需1.93亿平米,而据统计国内2018年的偏光片产能仅有1.5亿平米,产能仍将存在巨大的缺口。
如果按照韩国此前的经验,在面板产能转移后,国产偏光片也将进入大规模进口替代阶段。可以看到,一方面国产偏光片近年来在逐步蚕食日韩企业份额,2010年全球前三甲偏光片企业产能垄断达到80%,至2015年下降至61%,而国内偏光片产能占比则逐步上升,2012年为4.3%,2015年上升至8.8%。另一方面,截止2016年末,我国偏光片生产规模还是偏小,国内企业拥有1490mm宽幅偏光片生产线总共只有3条,偏光片市场国产化率较低。行业前两名三利谱和盛波光电现有产能加起来也只有2600万平米,连世界前八强都排不进。不过龙头公司三利谱目前产销量高达90%以上,行业供给缺口有望为偏光片国产化提供巨大的发展空间。
表一:2016年底全球偏光片企业产能分布
企业 | 产能(亿平米/年) | 地区 |
日东电工 | 1.76 | 日本 |
LG化学 | 1.52 | 韩国 |
住友化学 | 1.33 | 日本 |
三星SDI | 0.66 | 韩国 |
明基材料 | 0.43 | 中国台湾 |
奇美材料 | 0.36 | 中国台湾 |
力特光学 | 0.31 | 中国台湾 |
三立化学 | 0.3 | 日本 |
三利谱 | 0.17 | 中国大陆 |
盛波光电 | 0.09 | 中国大陆 |
数据来源:网上公开数据
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