TFT-LCD液晶屏光学薄膜研究及应用(下)
当下市表面上上已产量及開發中的应对膜/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):
2.6、偏光片产业现状
2.6.1 各国领域综诉
2009 年,世界各国TFT-LCD用光纤激光切割机的膜走货的大小测算可达到5.42亿万平方米,走货数额达95000万人民币 ,表中偏光片占了拥有方式光纤激光切割机的膜四分球一种走货的大小并且 过半四分球第二总增加值。从所需格局上看,大厚度偏光片将在偏光片行业市场上占主导性社会价值。从应该用方式上看,LCD TV的偏光片所需将是大厚度偏光片的重要应该用。在LCD TV的安装驱动下,偏光片行业市场上将形成可靠的成材,测算2010 年、2011 年与2011年整体的总增加值区别达59.54 亿人民币 、62.49 亿人民币 与64.36 亿人民币 ,年增率区别达4%、5%与3%(图14)。
俄罗斯行业在偏光片的制作方式上基于亚洲地区精英型战略道德水准,在技艺上往往基于垄断性战略道德水准。尤其是是的制作方式偏光片所要的最为关键的原料料地方,俄罗斯行业对技艺和的制作方式的密封掌控切实保障了其在销售市场上的独有战略道德水准。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占用着了中国大陆约80%的的的市场占有率。最新有传中国大陆较大的PVA茶叶品牌皖维高新产业年度计划从法国加入偏光用PVA膜技术应用,总产量200万平够,投资人40亿日柱。还在偏光片的其它钢筋取样料膜工作方面,法国也地处恶性竞争社会地位,随后,90%AG膜的的市场由日东电工维修和大法国包装印刷占用着。
偏光片贸易市场占用率前七名分别为国内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。
三、背光光电膜
3.1、背光模组百度百科
背光模组(BLU, Back Light Unit)主要由光源(冷阴极萤光管CCFL/发光二极体LED等)、反射板(Reflector)、导光板(LGP,Light guide plate)、扩散膜、增亮膜/棱镜片及外框等组件组装而成(图15)。背光模组实际是由一层层光学膜片所组成,通过光源,经过模组中各种膜片材料对光的功能作用,实现对光能的重新分配。由于背光光源必须使用反射膜、扩散膜等等的光学薄膜,来达到光源平均投射的目的,但是往往产生光耗损的现象。根据研究,从传统背光光源出来的光是100%的话,经过反射膜、扩散膜等光学薄膜后,只会有约60%的光通过背光模组进入到偏光膜,最后经过液晶、Surface出来只剩下4-8%左右的光。
在的面版中,背光模组(约20-30%)是成本最高的零组件。对于BLU,15“-17”约20-25%,30寸以上则达25%以上。随着大尺寸面板时代的来临,其在面板成本结构中的地位也越来越重要。而其光学膜也占背光模组近40%的成本,举足轻重(图16)。
3.1.1、泛光灯
CCFL 能够十分简便认识为在电脑提示屏背使用几组长形灯管,而LED则能够十分简便认识为在电脑提示屏后使用不少距形带光电子元器件大家庭中的一员-二极管。CCFL的背光规划最主要的有四种:“侧入式”与“直落式”,但考虑到侧入式因光导规划可使光折损率较高,而能让背光鲜亮丽度受到限制,控制面板价格价格宽度越大时透明度就越低。基本上原因下,大宽度LCD基本上都在直落式的。在lcd提示器控制面板价格价格中,所耗外接电源至多的部件就是说背光电源模块。LED背光能够在较低的能耗下,提高更高一些的彩色饱和状态度和透明度,提示器能够做得较薄,终成为县域宽度TFT-LCD控制面板价格价格中的主要背led灯光。
3.1.2、导光板
导光板(LGP)绝大多数材料为PMMA,作用在于引导光的散射方向,用来提高面板的辉度,并确保面板亮度的均匀性,因此导光板的设计与製造攸关背光模组光学设计与辉度、均细度的控制,为背光模组最主要的技术与成本所在。
3.2、扩撒膜
3.2.1、发展膜原理图及影响
在LCD模组中,将 CCFL的线性光源或 LED的点状光源均匀转换成面光源时,需藉由扩散材料如扩散膜,使光线形成漫射来达到匀光的效果。LCD扩散膜其原理系利用光在不同折射率的介质中穿过,光线产生许多折射、反射、散射的现象,于是造成光学扩散的效果(图18)
一般来说认为,LCD需要两片扩散膜,上扩散膜(透明白色)与下扩散膜(白色)各一。下扩散膜主要功能是集光、遮蔽导光板印刷网点或线光源、灯管黑影;上扩散膜具高光穿透能力,可改善视角、增加光源柔和性,兼具扩散及保护稜镜片的功能,加工易有损伤,要求更高。在背光模组材料中,相较于稜镜片等光学膜片,扩散膜所占成本比重虽不高,但在LCD TV高亮度规格要求下,电视产品显示出的均匀度与亮度主要受扩散材料的品质影响下,扩散膜的重要性自是不言可喻。
3.2.2、粘附膜的制作工艺
蔓延转移膜按制作而成具体方法分类别,有施胶式及非施胶式两个。其中的施胶式蔓延转移膜又氛围散射a粒子型的湿法施胶和的表面微构成型的UV涂布。涂布扩散膜具有透光率较高,雾度调节范围大,外观质量好,为高端背光源产品的扩散膜首选品种。扩散膜按形态分,有卷料和片料两种。我们的客户群在母卷制作的厂家。
目前上的外扩散作用膜空间结构不同小异,从上至下分別是:外扩散作用层——基本的材质材料——防护隔离层。特有丝毫的有,下端光背光线用粘附膜在基本的材质材料下上各是第一层粘附层,在下粘附层的上边寻常还体现了粘合层。基本的材质材料大部分为半透明光电级PET膜,强度有25、38、50、75、100、125、150、188um好多个要求。
散射激光束型的涂覆成分是分散颗粒+粘合剂(压克力树脂)(图19)。散射粒子可以是无机粒子或合成的高分子粒子,涂层经高温烘干去除溶剂、硬化。此类扩散膜的优点是生产技术成熟,广为市场接受,粘合剂树脂材料容易取得。缺点是涂料含有溶剂,溶剂挥发度不同易造成涂层不均;含溶剂之废气的处理问题;烘干溶剂需消耗能源且制程时间长;散射粒子与溶剂、树脂接着力不佳;粒子分布均匀度难以控制;干燥过程易受温湿度影响。
漆层微空间结构型吸附膜是在PET膜上涂布一层UV感光材料,经刻有微结构的钢轮(结构轮)压印,将微结构转印到感光材料上,再经紫外线硬化即可。
对扩散作用膜刷抹机的总体经济的标准是:
1) 合适的节构和尺寸:现下扩散转移作用膜刷抹行为核心有3种,即刮刀辊刷抹、测量辊刷抹和喷胶刷抹。大概适用哪那种要说运用ab胶粘的质地、用户107硅橡胶凝固点和固占比。刮刀辊刷抹具有着刷抹它的强度控制范畴大,不能适用应性刷抹它的强度10~30nm,艺术涂料用户107硅橡胶凝固点20~100s的各ab胶粘的刷抹。测量辊刷抹网线辊和网纹辊刷抹,不能适用应性刷抹它的强度在10 nm上下,用户107硅橡胶凝固点达不到20s的各ab胶粘的刷抹。喷胶刷抹不能适用合油性皮肤胶的刷抹,特意适用于低用户107硅橡胶凝固点的丙烯酸乳液胶和UV胶的刷抹。刷抹机的幅宽正常性在一米上下,确实幅宽应该决定基面材料尺寸、生产的率及的设备制作业作用等情况。扩散转移作用膜刷抹机的刷抹加效率正常为10~40米互相,加效率太低扩产较低,加效率太高影响于探究刷抹中的不足。
真空烘箱的空气干燥形式有制热式和光固式(UV)两类,烘道的长度主要与涂料干燥性能和要求的涂布速度有关。扩散膜涂布机一般只采用其中一种烘道,有的则两者都有。这样做的目的是使涂布机对涂料种类的适应性广泛。因为,烘道的种类完全是由扩散膜涂料的种类决定的。对于热风烘道,扩散膜涂布对温度的要求是一样的:最高温度120℃、温度控制精度≤5℃、初始升温时间≤30分钟。烘道内部的结构有气浮式(无接触)和辊筒式两种。有条件的最好设计成气浮式烘箱。对于辊道式烘箱的托辊,设计时要充分采用避免擦伤膜片的技术。
2)较高的计算定位精度和从外面产品服务质量规定:粘附膜涂覆机是指精密加工涂覆机本质特征。随着粘附膜是一个种无色度很高的光电膜片,在涂覆时,部分相对有些重量欠均,直接就需用眼光可以看出膜片上面明暗不一的疵点。一般的粘附膜技规写出的重量计算差值为±5%,减去基本的材质材料重量计算差值的1%后,还剩4%,涂覆重量一般是在10~20um。见到粘附膜对涂覆机的计算定位精度规定是很高的,涂覆计算差值乘以3um。从外面产品服务质量规定其中包括狗狗细小病毒的从外面不光滑度、很高的从外面硬性和很高的从外面抗生锈效果。
3)不符合在自净制造工厂运行的标准:吸附膜涂抹机所制造的品牌安全性能标准,决定性吸附膜涂抹机一定要在自净制造工厂制造。
因为,从扩撒膜的涂装方法阐述,气浮式干箱的良好朋友群是应用软件到内循环干种植的扩撒膜种植商。
3.2.3、蔓延膜产业群条件
2006年就算因为金融创新灾难的直接影响,中国发展膜的市面 投资额始终提升了5.26亿澳元。发展膜片的主耍销售额主要来源亦来自私自利长宽比操作领域的分享,约占95%,之中 LCD TV的操作领域为4成,估算至2012 年可高出5成。
发展膜本来面目由Keiwa、Kimoto、Tsujiden等日本厂商所掌控,但近年在韩国SKC、Shinwha的积极抢攻下,除Keiwa 仍位居领导地位外,其余已拱手让给韩国厂商。Keiwa向来在 LCD Monitor的上扩散片拥有极大的市占率,有鉴于下游客户的成本考量,上扩需求有减少趋势,未来该公司将加强扩大下扩散膜片的占有率。Tsujiden 是90年代首次推出扩散膜产品的厂商。此外,有别于日本其他竞争厂商在海外寻找当地合作厂以进行后段加工制程的策略,则多坚持公司本身从开发、生产、加工的一贯作业体制,该公司应用在笔记型电脑的下扩产品占有极高比重,2002年1月于昆山设立裁切厂(100%Tsujiden出资)。 Kimoto则在行动电话与LCD TV的应用上大幅斩获,目前亦积极扩大笔记型电脑等相关应用市场。Kimoto主要生产地点除了日本国内的三重与茨城两工厂外,在美国亦有两条生产线。
在泰国市厂上,SKC 原系 PET 底材的供应商,是韩国第一家制造扩散膜的本土厂商,国内主要客户为 LPL,因先进入者优势曾拥有韩国90%的市占率。然而在后进者积极抢攻下,已较不复当年的亮丽表现。Shinwha Intertek 于2002年进入市场后,除积极蓄积其产品技术能量外、亦专注在产品品质的提升。该公司除以其产品能力赢得客户青睐外,同时亦以生产的规模经济打低价策略,企图席卷扩散膜片的市场。2006年SKC的占有率已降至40%左右,反而是Shinwha因抢占Samsung 90%的订单,因此一跃成为韩国市场的龙头,市占率约45%,亦在全球市场上前进至仅次Keiwa第二名的地位。其余如PET底材的供货商Toary Seahan、Kolon等亦加入扩散膜的生产行列,不同于台湾多以下游厂商向上整合的状况。就扩散膜而言,PET材料占其其高比重的成本,因此在来自下游厂商Cost Down的要求下,拥有上游材料来源自是在成本竞争上具有极大的优势,而韩国下游大厂如Samsung与LG提出使用本土材料厂商产品的政策也多少扶植了韩系的本土厂商。
跟随中国台湾拥有LCD的生产重镇,吸引了包括日、韩等上游材料厂商来台竞逐。综观日韩在LCD扩散膜的竞争态势,在处处以成本效益为优先考虑的LCD领域,日本厂商面对韩国业者的低价策略,似有节节败退的倾向,不过目前仍以下扩散膜的情形较为明显,在质量要求较高的上扩散膜,日本厂商仍掌握其技术优势。凭借技术与品质优势、以及与国内厂商较早及建立的合作关系,仍保有一定的市场版图。根据保守估计国内约7成以上扩散膜片被日系与韩系厂商所控制。
在中国现有尚出现换挡时段.,未审核较大的自动供货合同设备厂家。可当然也有有很多品牌也在两只手放号对外扩散膜的好项目。台弯步入LCD扩散膜领域的厂商,其最初的经营模式是与日韩厂商合作,如华宏新技与Keiwa、伸昌光电与Kimoto,宏森光电与SKC合作,进行后段工作。华宏是国内主要的扩散膜供货商,目前在台湾扩散膜的市场占有率约50%。宣茂科技是国内第一家本土制造商,提供从前段至后段的一贯制程。至于近年由传统化工业积极转型至电子材料领域的长兴化工,一如前述在背光光学膜的布局亦显相当积极;在扩散膜片的发展上,亦已建构相关制程技术的专利。至于岱稜科技、致和光电、捷晟等公司亦少量或即将切入国内扩散膜片的市场。
3.3、增亮膜/棱镜片
3.3.1、增亮膜的技能
增亮膜又叫反射镜片 (Prism Sheet),常简称BEF(Brightness Enhancement Film),为TFT-LCD背光模组中之关键零组件,占背光模组成本比重最高,亦占到整个面板成本的2-8%。其具有精密微结构的光学薄膜,可将光源散射的光线正面集中,将原本散乱的光线集中至约70度的范围,并且将视角外未被利用的光,利用光的反射再循环利用减少损失,是LCD重要的节能元件。通常一片BEF约可提高40-60%的辉度,若搭配2张摆放位置垂直90度的增亮膜则可达到更高的辉度效果。
3.2.1、增亮膜/反射镜片的划分类别
主耍有七种业务类型,般菱镜片(normal prism sheet)、多功能棱镜片、micro-lens film与反射型偏光片(reflective polarizer)等,每种光学膜也有着不同的市场特性。详见第二章。
基本上菱镜片(Normal Prism Sheet)
反射镜片的主耍功用为将灯源(包括CCFL与LED)发出的光线与以导正,以增加发光效率。目前最主要的供货商为3M公司,其它供货商有Mitsubishi Rayon, LG Electronics,MNTech, Shinwha,DNP,LGS,Gamma(台湾嘉威),E-fun(台湾迎辉)Suntech,SKC Haas以及Samsung Cheil等。
多技能反射镜片(Multi-Functional Prism Sheet)
多效果三反射镜片都是种较高阶的物料,她整合资源了三反射镜片与对外扩散片的效果,较基本型三反射镜片有更稳的带光质量;主要的供货商有 3M,Shinwha,MNTech,Samsung Cheil,E-fun 与LG Electronics。同时韩国面板厂商较日本与台湾厂商更快地由一般型棱镜片转换为多功能棱镜片,而台湾面板厂商则是较快地达成降低CCFL灯管的目标。
Micro-Lens Film
micro- lens膜藉由mico-lens数组搭建同样的地将反射镜片与散出片功效组合到一份膜里,有多个控制面板价格按照二张mico-lens膜以结合在一起一份反射镜片加二张前后左右扩的搭建,近年重要应运的商品为32“,37”与40”液晶智能电视机机智能电视机控制面板价格,重要的采购商为韩式厂家如MNTech,SKC Hass,Shinwha,LG Chemical甚至LG Micron。
光反射型偏光片(Reflective Polarizer)
或DBEF(Dual Brightness Enhancement Film),是3M独有的专利产品,属于反射式偏光板,为最重要之增亮膜,设计原理为利用回收光机制,重复利用背光源输出的光,以高低不同折射率的光学材料层层叠制,让光在800多层的介质中全反射,使之通过二色性吸收型偏光板时不被吸收,工艺多达百层。效能可增亮1.6倍,优于BEF。不过目前有些韩国厂商也开始推出类似功能的产品,如MNTech的NPRF,Shinwha的CLC与Woongjin以及日本Zeonor的Zeno等。
3.3.2、增亮膜的加工
分散膜是经由在光学原材料膜片原材料上的微细粉末(beads)实现光的扩散,而增亮膜(棱镜片)是通过在透明光学材料上加工成型微细条纹(光栅)结构进行反射和折射,对光能重新分布。由于表面均匀布满棱形尖锥型的微细结构,提高了光线透过率,增大了亮度和视角。
增光膜(棱镜片)的生产工艺包括光学设计、精密模具、化学配方及涂布。国际先进国家的方法就是在加工完的模辊上通过光固化UV胶成型工艺技术,实现微细光学结构的成型工艺。增光膜最关键的技术是在辊筒上雕刻棱形花纹技术。
3.4、融合型光纤激光切割机的膜
近来来背光磁学膜片有重特大的企业变革,中间影响最高的应属将扩散作用膜、稜眼镜片、偏极增亮膜、导光板等每项用途并到的设计,变成 软型化、二合一化同时特殊的化之新颖式磁学膜片。现代化生产厂商利于具有新产品给以改进处理,依照哪项磁学膜用途,设计出多用途的磁学膜片;亦有新进者试图运用新的光学设计与新技术,开发整合型的光学膜。整合型光学膜改进了以往单一膜片单一功能之多膜片模组架构,藉此减少膜片的使用数量,并降低总体成本,是厂商一致认为光学膜片未来的发展趋势。自3M开始推出多功能光学膜、MNtech 于2005年6月开始量产UTE产品并交货给三星,整合型光学膜开始进入市场。尔后,在厂商陆持续改良品质(如增加Lens 密度及光辉度),陆续推出新产品外,也见到新加入者如SKC、Shinwha 等加入市场行列,目前市场竞争虽尚属萌芽阶段,但仍可见到市场上每增加1家新进者,价格就会有5%~10%不等的下降幅度。 而随着面板厂将传统的光学膜组成模式由上扩散膜+BEF+下扩散膜改成两张Microlens Film+下扩散膜,虽然表面辉度下降许多,然而在成本价格挂帅的中低阶LCD TV市场中已成为趋势。
跨进优化型光纤激光切割机的膜公司的型,除以前做稜眼镜片制作的公司(如3M、MNtech、迎辉等)外,扩散膜的制造商亦积极跨入此领域(如 SKC、Shinwha等)。由于现阶段整合型光学膜各家厂商的制造方法差异颇大,但可确定的是,各类厂商都以既有核心技术为基盘,再衍生导入相关功能所需的技术。换言之,在整合型光学膜的制造手法上,扩散膜厂商在利用扩散粒子涂布制作扩散膜的膜片上,追加设置Pattern与形状,试图藉此以提高光利用效率;至于稜镜片厂商则进行其微结构的分子与形状控制外,涂上扩散粒子以达到扩散效果并同时具备辉度增益的特性。一般而言,因稜镜片厂商具备微结构分子与形状控制等关键技术,而此等技术层次高,具控制良率的重要因素,对拥有该等技术的稜镜片厂商而言,欲进入整合型光学膜的事业领域,相对门槛较低。
近余年来,随之国内智能智能光电子元器件实业的源源不断经济发展壮大,也越来越越高的市场中中智能智能光电子元器件大头在国内资金设厂,随之市场中中智能智能光电子元器件生育基地面积网向国内的移动,当下为止国内就已当上亚洲地区明显的摘记本电脑主机和微信生育基地面积网,而展示屏电視、展示屏展示器或是任何智能智能光电子元器件商品设备的生产产量也名列市场中中前头。此时带来下,国内经济发展膜市场中中盛况空前经济发展壮大,当下为止已占亚洲地区市场中中的近50%。