面板材料國產化提速,偏光片先行者蓄勢待發

行行查 發佈 2020-01-19T17:35:14+00:00

根據DSCC數據,2017年全球FPD產能占比中大陸、韓國、台灣分別占比35%、29%、29%,預計到2022年大陸占比50%,遠遠超過韓國和台灣的22%和20%的份額。

偏光片的全稱是偏振光片,用於控制光束的偏振方向:自然光在通過偏光片時,振動方向與偏光片透過軸垂直的光將被吸收,透過光只剩下震動方向與偏光片透過軸平行的偏振光,是液晶面板關鍵零件。

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偏光片核心結構包含PVA膜、TAC膜等。偏光片由多層膜複合而成,基本結構包括:最中間的PVA(聚乙烯醇),兩層TAC(三醋酸纖維素),PSA(壓敏膠),離型膜和保護膜。其中,吸附二向吸收分子的PVA膜負責偏振作用,是偏振光片的核心部分,決定了偏光片的偏光性能、透過率、色調等關鍵光學指標,TAC膜則起到對延伸的PVA膜的支持和保護作用。

偏光片目前主流的工藝為碘系生產技術和濕法拉伸工藝:主要生產環節包括TAC膜清洗、PVA膜延伸與複合、壓敏膠塗布和離型膜複合,其中,PVA膜延伸是最核心的環節。具體步驟是:將PVA膜浸入染色槽,吸附二向吸收的碘分子,在拉伸槽中對碘分子進行拉伸取向,烘乾之後與TAC膜進行複合形成半成品偏光片。

LCD和OLED是目前兩大主流顯示技術,對偏光片功能需求有差異:(1)LCD為液晶顯示屏,本身不發光,需要背光源,偏光片是顯示模組成像的必要組件,LCD模組中需要兩張偏光片,分別位於玻璃基板兩側,下偏光片負責將背光源光束轉換成偏振光,上偏光片負責解析液晶電調製後的偏振光;

(2)OLED屬於自發光器件,構造為在TFT基板上蒸鍍在通電下可以自發光的RGB三色有機膜層,需要一層圓偏光片,用於減少自然光對螢幕的干擾。

偏光片產業鏈主要包含上游原材料、偏光片生產和下游顯示終端產品:(1)偏光片上游的核心原材料為PVA膜和TAC膜,由日本企業壟斷全球市場,PVA膜的主要供應商是日本可樂麗、日本合成化學等,TAC膜的主要供應商是日本富士、柯尼卡美能達等,(2)生產偏光片的企業主要有三星SDI、LG化學、住友化學、日東、奇美、三利譜等,(3)下遊客戶主要是面板廠,三星電子、LG電子、京東方等。

偏光片被廣泛應用於消費類及工控類電子顯示屏面板,如手機,電腦,液晶電視,汽車電子,醫療器械及儀器儀表等,其他應用場景還包括太陽眼鏡,防眩護目鏡,攝影設備的濾光鏡,光量控制器等。

偏光片的生產包括前、中、後三道生產流程,碘系生產和濕法拉伸兩道工藝:(1)前道:TAC膜清洗及PVA膜拉伸與複合。TAC膜的預處理是將TAC膜進行鹼液處理後烘乾收卷,以降低TAC 膜的接觸角,便於與PVA 膜貼合。PVA 膜的拉伸和複合是將PVA 膜浸入染色槽,吸附碘分子,再經過延伸槽拉伸取向後將PVA膜與兩層預處理後的TAC膜複合,得到偏光膜。(2)中道:塗布和複合。將壓敏膠塗布在離型膜上,烘乾後與前工序生產的偏光膜貼合到一起後收卷。(3)後道:裁切,將固化好的偏光片按需要的尺寸進行裁切、磨邊、清潔等。

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偏光片是顯示螢幕的核心器件材料,偏光片的發展歷史跟顯示技術發展歷史和過程息息相關,顯示技術過去的持續升級推動偏光片行業的技術變化。1950年,全世界第一隻陰極射線管CRT問世,應用於早期電視和電腦顯示器;1964年,首個液晶顯示器LCD和首個等離子顯示器PDP問世。由於CRT不能滿足大屏化、輕便化與高清化的要求,無法在新興筆記本電腦螢幕市場上取得競爭優勢,到2010年市場上已基本沒有CRT產品。發展到21世紀初,等離子技術多用於大尺寸螢幕。2007年左右,LCD液晶電視憑藉更大的尺寸、更低廉的價格取代等離子電視PDP,成為主流。

LCD液晶顯示器的成像必須依靠偏光片,顯示技術的不同發展階段對偏光片有不同的要求,以TN/STN/TFT為例:TN是最基本的LCD顯示方式,只能顯示黑白欄位,畫面解析度低,適用於靜態圖像顯示,製作成本低,對偏光片要求不高,STN是超扭曲型,可顯示彩色,解析度有所提高,在小尺寸色彩還原性接近TFT,顯示靜態圖像及部分動畫,製作成本適中,對偏光片有光學補償功能的要求。TFT是點像素控制顯示,解析度最高,色彩還原性最好,顯示效果與常規的CRT相當,但製作成本最高,對偏光片要求也最高。

隨著LCD顯示技術的發展,對偏光片偏振度、單體透過率、耐高溫性、耐寒性要求越來越高。TN要求偏光片偏振度≥95%,單體透過率≥40%,信賴性要求達到40°C/90%RH×500h、70°C×500h。STN要求偏光片偏振度≥99.5%,單體透過率≥42%,信賴性要求達到60°C/90%RH×500h、80°C×500h,有光學補償功能。TFT要求偏振度≥99.95%,單體透過率≥43%,信賴性要求達到60°C/90%RH×500h、80°C×500h、有AG、HC、WV等功能。

目前蓬勃發展的OLED顯示技術具備的全固態、主動發光、超高對比、超薄、低功耗、無視角限制等諸多特點也使其備受青睞。為避免因外界光源照射而產生的反射,需要在OLED外層放有一層帶1/4λ波片的偏光片。早期PMOLED產品只有單、雙色,對於偏光片的要求只是單純降低外界反射光,即只需要一般偏光片搭配1/4λ波片就可以滿足需求,而到了現在AMOLED階段,產品已經是全彩色,要求偏光片能夠實現全面隔斷外界可見光譜,從而達到一體黑的效果。

從終端應用來看,近年來為適應LCD顯示技術大螢幕、超薄化、高清晰度、廣色域以及智能化等,要求偏光片不斷朝著大尺寸化、輕薄化、高亮度化、多功能化及高附加值方向發展。

目前,市場上偏光片生產使用量最大的原材料是TAC膜,為了實現特定的光學效果、降低成本以及產品可靠性的提升,非TAC膜的新型保護膜是未來重要的發展方向,目前市場已經量產的非TAC膜保護膜有PET、COP、PMMA等材料。

OLED顯示技術的發展對偏光片提出了更高的要求,即能夠全面隔斷外界可見光譜,從而達到一體黑的效果。為此需要使用足夠偏光度的偏光同時搭配全可見光譜的1/4λ材料。常見的三種補償材料PC、COP和液晶材料中,COP補償膜反射率最低、一體黑效果最好,但液晶補償膜對貼合後的整體透過率基本沒有影響,隨著OLED向薄型化和柔性化發展,綜合考慮後,厚度只有2~10微米的液晶補償膜將會成為新的發展趨勢。

在偏光片生產工藝方面,傳統生產工藝為塗布複合工藝,即將PVA膜、TAC膜、補償膜等膜材用塗布的工藝進行複合得到偏光片膜,該工藝的特點是工藝成熟、良率高,但缺點在於生產出來的偏光片較後,因此柔性顯示方面由較明顯劣勢。隨著柔性顯示需求的提升,柔性偏光片的新型工藝將是重要趨勢,其中液晶塗布工藝是目前重要的方面,該領域日本公司Nitto、住友化學目前保持領先優勢。

偏光片作為TFT-LCD面板的關鍵原材料之一,其市場未來供需狀況和成長性與TFT-LCD面板市場息息相關。根據IHS數據,按照收入口徑,2017年全球FPD行業規模約1530億美元,其中LCD市場規模約1300億美元,占比85%,OLED市場約230億美元,占比15%。按照面積口徑,全FPD市場面積需求為1.85億平米,其中LCD面積需求為1.8億平米,OLED需求面積為0.05億平米。

LCD市場規模相對穩定,OLED行業高成長性。根據目前全球各家面板廠的產能規劃以及下游需求來看:(1)未來全球LCD由於產能基數較大,未來面積需求增速每年在5%左右增長,對沖行業asp下降趨勢,LCD市場規模保持在1300億美元左右,(2)OLED產能未來3年左右是大陸產能擴張高峰期,產能面積增加每年在30%以上,行業規模將保持較高增速。

目前全球面板廠產能大陸和韓國基本持平,根據目前各家面板廠的擴產技術可以看出(1)LCD擴產幾乎全部都在大陸地區,(2)OLED擴產幾乎只有韓國和大陸兩地的廠商。根據DSCC數據,2017年全球FPD產能占比中大陸、韓國、台灣分別占比35%、29%、29%,預計到2022年大陸占比50%,遠遠超過韓國和台灣的22%和20%的份額。

偏光片是TFT-LCD面板的關鍵上游材料,目前行業規模超過100億美元,其市場未來供需狀況和成長性與TFT-LCD面板市場息息相關。隨著包括手機、電腦、液晶電視等終端出貨量和平均顯示尺寸的增長以及新型應用市場迅猛發展,均帶動了偏光片市場需求的平穩增加。

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