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我國對液晶顯示技�(shù)的研究起始于20世紀(jì)70年代末,�20世紀(jì)80年代開始,我國開始從國外整套引進液晶顯示器生產(chǎn)�,目前我國大陸約�146條TN/STN生產(chǎn)線,�(chǎn)品產(chǎn)量占全球�85%以上,有7條五代以下TFT LCD生產(chǎn)�,是全球第四大液晶顯示產(chǎn)品的生產(chǎn)國,是全球最大的TN/STN生產(chǎn)�。隨著我國多條高世代TFT-LCD的開工建�(shè),到2012年我國將成為世界主要的LCD生產(chǎn)和銷售中心�
2009�2月國�(wù)院通過的《電子信息產(chǎn)�(yè)�(diào)整振興規(guī)劃�,把“新型顯示和彩電工業(yè)�(zhuǎn)型”列為六大重點工程之一,明確支�6代以上液晶面�(TFT LCD)生產(chǎn)線的建設(shè),支持骨干彩電企�(yè)提升模組一體化整機�(shè)計和生產(chǎn)能力。規(guī)劃的出臺,對LCD�(chǎn)�(yè)的支持范圍更明確、扶持力度更�,從而增強了企業(yè)投資液晶面板生產(chǎn)線的信心。據(jù)賽迪顧問�(tǒng)�,僅2009年投資(或擬投資)的LCD面板生產(chǎn)線就多達6條,面板生產(chǎn)線的世代覆蓋�6�8.5代,參與投資的企�(yè)除了傳統(tǒng)的面板生�(chǎn)廠商如京東方、龍騰光電等,還涉及到一些新進入的企�(yè),如中電熊貓、TCL等。隨著明后年,這些高世代線的陸�(xù)投產(chǎn),將在很大程度上改善我國LCD�(chǎn)�(yè)集中于下游整機制�、上游面板產(chǎn)�(yè)�(guī)模偏�、競爭力薄弱的現(xiàn)狀,有利于我國LCD�(chǎn)�(yè)布局的完��
作為資金和技�(shù)密集的產(chǎn)�(yè),中國在光電�(chǎn)�(yè)�(fā)展過程中,仍面臨薄弱�(huán)節(jié)多的�(xiàn)狀,突出表�(xiàn)在缺乏核心技�(shù)和相�(guān)原材�?,F(xiàn)階段,歐�、日本以及韓國等國家在發(fā)展光電產(chǎn)�(yè)的過程中,都積極提升其前端研究實�,通過技�(shù)掌控來引�(lǐng)整個產(chǎn)�(yè)的發(fā)展,搶占先機,從而獲得市場競爭的�(yōu)勢地�。另一方面,高世代面板生產(chǎn)技�(shù)主要掌握在日本和韓國手中,過去的十年�(nèi),日本的LCD�(chǎn)�(yè)似乎一直在走下坡路。全球LCD�(chǎn)�(yè)的銷售額增長了幾十倍,而日本廠商所占據(jù)的市場份額卻�95%的高位下降到了不足三�,但憑借著對核心技�(shù)的掌�,通過專利授權(quán)等手�,日本在�(chǎn)�(yè)�(fā)展過程中獲得更高的利潤�
在TFT-LCD�(chǎn)�(yè)鏈中,上中下游關(guān)系非常緊�,是一個有機體,上中下游產(chǎn)�(yè)之間的依賴性比較強。上游的�(shè)備及原材料產(chǎn)�(yè),是中游面板�(chǎn)�(yè)�(fā)展的必要基礎(chǔ)。中游面板產(chǎn)�(yè)是整個TFT�(chǎn)�(yè)的核心紐�,一方面通過需求拉動設(shè)備及原材料的�(fā)展,另外一方面推動下游�(chǎn)�(yè)的擴張,在我國密集布局高世代液晶面板生�(chǎn)線的情況�,缺乏核心技�(shù)和原材料是制約中國LCD�(chǎn)�(yè)�(fā)展的主要問題,在上游�(chǎn)�(yè)鏈如玻璃基板、濾光片、偏光片、液晶材料和微球材料等核心環(huán)節(jié)的建�(shè)相對滯后,隨著LCD行業(yè)競爭的加劇,行業(yè)的整體利潤率將逐漸下滑,為降低成本,提升競爭力,掌握核心技�(shù),實�(xiàn)國產(chǎn)化原材料是我國顯示屏生產(chǎn)廠家必然的選擇,否則將給我國平板顯示�(chǎn)�(yè)的健康發(fā)展帶來了隱患�
因此,如何提高我國平板顯示產(chǎn)�(yè)的研�(fā)�(zhì)量和改善�(chǎn)�(yè)生存�(huán)境,是我國平板顯示行�(yè)全體同仁需要一致努力的方向和目�(biāo)�
一、間隔物材料
制盒是制造液晶顯示器最為關(guān)鍵的技�(shù)之一,TN/STN/CSTN�5代以下TFT-LCD生產(chǎn)線都需要用間隔物來控制液晶盒厚�,�5代線以上的TFT則采用PHOTO SPACER技�(shù),不用噴灑間隔物。微球作為間隔物來保持LCD上下兩片玻璃基板之間的距離也就是液晶層的厚度,液晶盒厚度不均會造成液晶�(yīng)答特性改變,畫面模糊,還會造成顏色不均、彩虹等,間隔物散布不良將改變對比�,影響視角大小,是影響液晶屏成品率最主要的因�,可以說沒有間隔物就沒有TN/STN液晶��
間隔物材�(zhì)以塑料和玻璃最為普遍。玻璃材�(zhì)價格低,粒徑控制�,但容易劃傷玻璃;塑料材�(zhì)柔軟,粒徑均一性不易控�,應(yīng)用工藝簡�,是市場的主流產(chǎn)品。間隔物形狀有棒狀和球�,但以球形為�。隨著技�(shù)的發(fā)�,又有了黑色、粘性等新型間隔物�
間隔物(SPACER)是影響液晶屏質(zhì)量和成品率的主要因素,因此必須滿足粒徑均�、分散性好、高純度、優(yōu)異的彈性和硬度,好的耐熱耐寒性等�(yán)格的要求,制備技�(shù)難度極大,因此有很高的技�(shù)壁壘,此前該�(chǎn)品一直被少數(shù)日本企業(yè)寡占,連液晶屏�(chǎn)�(yè)�(fā)達的韓國和臺灣地區(qū)也沒有實�(xiàn)本土��
隨著我國TN-LCD、STN-LCD�(chǎn)量躍居世界第一,我國已�(jīng)基本實現(xiàn)TN-LCD、STN-LCD的材料和�(shè)備的國產(chǎn)�,其中的間隔物國�(chǎn)化使命則是納微科技完成的�
�、間隔物市場
國內(nèi)主要使用球形間隔�。間隔物需求量大約在每�100公斤,每年的市場容量�1200公斤,市場總值為1億元(不包括黑色、粘性和3D眼鏡用間隔物��
作為一個LCD�(chǎn)�(yè)必不可少的部�,之前國�(nèi)97%的間隔物市場被日本積水、早川和觸媒等少�(shù)企業(yè)壟斷,但�,在這一�(lǐng)域尚未出�(xiàn)能夠挑戰(zhàn)日本企業(yè)的新進入者。國�(nèi)的納微科技是除日本�,唯一能夠?qū)㈤g隔物�(chǎn)�(yè)化的企業(yè)�
�、間隔物國產(chǎn)�
間隔物產(chǎn)品雖然占TN/STN LCD材料成本的比例很�,但卻是不可缺少的重要原材料,之前國�(nèi)也有多家高校和科研院所等單位嘗試開�(fā),由于種種原�,并沒有量產(chǎn)成功�
納微科技作為國內(nèi)首家開發(fā)出適合TN/STN LCD用間隔物的廠家,不僅打破了日本企�(yè)對液晶間隔物市場幾十年的壟斷,也在無形中改善我國中小尺寸液晶屏的�(chǎn)�(yè)生存�(huán)境。目前的�(chǎn)品規(guī)格有與積水規(guī)格對�(yīng)的HT和HS系列間隔物產(chǎn)品,也有硬度等性能指標(biāo)與早川對�(yīng)的A系列間隔物產(chǎn)�,粒徑從2微米�45微米,步長為0.05微米,并能量�(chǎn)粒徑小于2微米或大�45微米的LCOS和觸摸屏等特殊用途的間隔�,近期開�(fā)�3D眼鏡用硅�(zhì)間隔�。此外,納微科技還是國內(nèi)量產(chǎn)PDLC用微球材料的廠家�
�、微球材料的拓展�(yīng)�
聚合物微球的最大優(yōu)點在于其制備與改�(zhì)的方法更具有彈�,除了微粒的形狀及其大小可輕易改變之外,微粒的表面性質(zhì)更可藉由各種不同的改�(zhì)方法而導(dǎo)入多元化的機能。例�,可�(diào)控的折射�、分散�、流動�、彈性等特�,使其早已廣泛地被運用作為光�(xué)膜片(擴散膜(板)、抗眩光�)等。表面鍍有金屬層的聚合物微球則可用來作為電子�(gòu)裝和電子防護用材�。這里主要將介紹聚合物微粒在FPD�(lǐng)域的其它�(yīng)��
1、導(dǎo)電金�
LCD �(qū)動IC部分與TFT基板上細(xì)小線路的接合,主要是藉由異向性導(dǎo)電膠來達成。異向性導(dǎo)電膠膜的主要組成包括可熱硬化的絕緣樹脂材料以及導(dǎo)電微球材料,其上下各有一層保護膜。在使用時先將保護膜撕去,并把異向性導(dǎo)電膠膜貼附至基板的電極上,再把另一層保護也撕掉。在精準(zhǔn)對位后將上方對象與下方基板壓�,經(jīng)過加熱及加壓一段時間后使絕緣膠材固化,在垂直的加壓過程中原本分離的�(dǎo)電金球便會互相接近碰�,而橫向部份則仍維持分離的絕緣狀�(tài),因此可以形成垂直的�(dǎo)通電�,而橫向則仍然保持絕緣的穩(wěn)定結(jié)�(gòu)。異向性導(dǎo)電膠膜中所使用的導(dǎo)電金�,一般以鍍金鎳的聚合物微球為主流,由于聚合物微球具有彈性,不但不會傷害TFT基板上的銦錫氧化�(ITO, Indium tin oxide)線路,而且在加壓膠合的過程�,聚合物微粒可以變形呈橢球狀以增加接觸面�,一般所使用的聚合物微球成份主要為亞克力材料所制成的球體形狀�
由于�(dǎo)電金球是間隔物的衍生�(chǎn)�,在間隔物的表面進行修飾,把金屬鎳和金鍍到間隔物的表面,也有很高的技�(shù)壁壘,目前能夠商�(yè)化生�(chǎn)�(dǎo)電金球的廠家只有日本積水和日本化�(xué),其中積水使用自己的間隔物產(chǎn)品作為基�,日本化�(xué)則從早川采購微球。索尼和日立是世界上最大的兩家ACF生產(chǎn)廠商,其生產(chǎn)ACF所需的導(dǎo)電金球就來源于這積水和日本化學(xué)�
各向異性導(dǎo)電膜(ACF)�20世紀(jì)70年代第一次用于連接電子計算器的液晶顯示器面板以�,隨著液晶產(chǎn)�(yè)的發(fā)展而不斷發(fā)�,已廣泛�(yīng)用于液晶涉及的各個領(lǐng)域,比如用于薄膜電子晶體管(TFT)液晶顯�,TFT 液晶顯示的外引線鍵合(OLB)互�,倒裝芯片封裝(FCP),薄膜上芯片(COF)和玻璃上芯片(COG)等�,其后也開始�(yīng)用于半導(dǎo)體制造等其它工業(yè)�(lǐng)域。隨著小型超�、大平面顯示器的�(fā)�,超精細(xì)線路�(shè)計的需求以及移動通訊等行�(yè)的快速發(fā)展,特別是未來幾�,我國的高世代生�(chǎn)線的投產(chǎn)和境外模組廠加快遷移到大�,ACF封裝材料的市場將超過100億元�
2、抗眩光�
顯示器在使用時一般有外界的環(huán)境光存在,而當(dāng)外界光線照在未經(jīng)處理的平整屏幕上時,反射光線容易集中在某一個角度進入人眼,此一集中的反射光強度往往超過人眼所能承受的程度,因而會看不清屏幕上的內(nèi)�,造成所謂的眩光。解決眩光問題的方法就是使屏幕的表面變得粗糙不平整,這不平整狀�(tài)可使得照射在上面的光線產(chǎn)生散射的效果,反射光線因為散射到各個角度因此不會集中在某一個特定角度。使表面不平整的方法有幾�,可以使用機械的方法對表面作噴砂處理,也可以在表面上均勻涂布一層聚合物微球做成凹凸?fàn)睿撬坎嫉奈镔|(zhì)仍須具有高透明性及一定的�(wěn)定性�
3、擴散板/擴散�
擴散膜(板)所用的樹脂材料主要為PET、PC、PMMA,產(chǎn)生光擴散的機理主要靠表面�(jié)�(gòu)或是�(nèi)部充填擴散微球兩種方式。擴散膜主要�(jié)�(gòu)是在透明的塑料薄膜基材上涂布一層含有擴散微球的涂料,擴散板主要�(jié)�(gòu)是在塑料基質(zhì)如PMMA中混合擴散微球,光擴散微�?qū)Ⅻc光源(LED燈)和線光源(CCFL燈)處理成面光源的原理是,當(dāng)光線通過微球時,利用微球的球面和光線穿過不同材質(zhì)時有折射的原理來實現(xiàn)。藉由添加擴散微球來達到勻光效果的擴散板材料,為聚合物微球在大尺寸TFT-LCD液晶顯示器面板中最主要的應(yīng)用部�。一般LCD需要兩片擴散膜,上擴散膜與下擴散膜各一,上擴散膜更有消除棱鏡片的圖案與保護棱鏡片的功能,最多的LCD可用到七張擴散膜,取消增亮膜�
擴散膜(板)在背光模組中的作用主要是使下方的光源在透過它時,能夠產(chǎn)生擴散作�,從而使得光線均勻地分布。對于大尺寸TFT-LCD,不僅提供光線處理的作用,擴散板能在機構(gòu)上起到對TFT面板提供支撐作用。由于LCD的能量利用率只有大約4%左右,因此,各界都在想辦法提高背光各種膜片的光學(xué)效率,一般擴散板的厚度約�2mm,目前則是朝降低厚度的方向發(fā)�,均勻性微球作為光擴散�,可以有效地降低光學(xué)膜片的厚度,減少光路行程,從而降低光線的損�,另外,均勻性的微球作為光擴散劑,還可以利用軟件進行光學(xué)膜片的設(shè)計和光線的模�,降低開�(fā)周期和成本�
在背光模塊材料中,相較于棱鏡片等光學(xué)膜片,擴散膜所占成本比重雖不高,但在LCD TV高亮度規(guī)格要求下� 電視�(chǎn)品顯示出的均勻度與亮度主要受擴散材料的質(zhì)量影響。韓國和我國臺灣的多�(shù)模切公司,本身并不生�(chǎn)光學(xué)�,而只是代理國外的品牌或進口半成品進行分切包裝,即便是SKC廠家,其需要的光擴散微球也是從日本企業(yè)采購�
國際主要�(lǐng)�(dǎo)廠商為日本的Keiwa(惠和)、Tsujiden、Kimoto與韓國的SKC、Shinwha等廠�,臺灣則有宣�、長興跨入全制程,華宏與日本擴散膜大廠Keiwa合作,進行后段的切�、印刷、包裝等工作,并計劃跨入前段的制�。因�,總體來�,光�(xué)擴散膜市場是一個高增長、高附加�、典型的技�(shù)主導(dǎo)的市�,有著良好的前景�
4、反射板
反射板可將自底面漏出的光反射回模塊中,以增加光的使用效率。除此反射板在搭配偏光轉(zhuǎn)換膜使用�,另具有將被反射回來的偏光再次散亂成一般光源后再發(fā)射出去的功能。美國專利US2008/0049419中提及在反射板的反射層上加上一層透明層,在透明層中添加入加�5-50μm聚合物微�,這些微球主要使用亞克力材�,藉由增加表面的曲率來增加光線的使用��
5、抗黏著(anti-blocking)
一般表面平滑聚合物膜材會因為卷繞或推迭而產(chǎn)生黏著的�(xiàn)象,特別是當(dāng)卷繞的膜材儲存在較高的溫度與濕度的環(huán)境下�,很容易�(chǎn)生粘著現(xiàn)象。傳�(tǒng)上的做法會在聚合物膜材中加入抗黏著劑(anti-block agent)來增加表面的粗度以避免產(chǎn)生黏著現(xiàn)象,并降低摩擦力與提升膜材間的滑動能�,傳�(tǒng)的抗黏著劑主要有無機微球或是有機聚合物微球兩大類,均可達到相�(dāng)好的抗黏著性能�
6、LED光擴散劑
�(fā)展LED�(yīng)用時最常面臨的問題之一,就是要克服其“點”光源的特�,使光線能更均勻地擴�,達到照明的效果。納微科技利用動態(tài)交聯(lián)技�(shù),將納微米級擴散微球混于A/B膠中,再封裝成各型LED燈。這種技�(shù)也可用來制作擴散型導(dǎo)光板和擴散板,將納微米擴散微球混于透明的高分子材料�,如亞克力或PC等,再搭配精密加工射出技�(shù),成為高效擴散型�(dǎo)光材��
運用封裝在LED燈珠�?qū)Ч�?擴散板中的納微米微球,可將光線進行多向散射,使LED�(fā)出的光能均勻擴散到整個燈珠或面板,形成球面光源或面光�,達到勻光的效果。勻光LED,可用于電子顯示�、數(shù)碼管、點陣和光磚等產(chǎn)�。而擴散型�(dǎo)光板和擴散板能廣泛應(yīng)用在LED、面�、及光電相關(guān)�(chǎn)品上,包括家�、家�、燈具,或是3C用品、戶外廣告牌、商品外殼等,例如與家具�(jié)�,就能成為可�(fā)光的�、椅、柜等�
而要達到勻光效果,須滿足兩個條件:一�,光擴散劑的光折射率要比樹脂的折射率高。一般光擴散劑的折射率為1.54,亞克力樹脂的光線折射率�1.49。過高或低于樹脂折射率會造成大量的反�,影響了透光�,接近樹脂折射率,會減少光散射的路徑,透明度下降少,無法有效的遮蔽光源。二�,光擴散劑微球的粒徑要大于可見光波長。由于光擴散劑的直徑要比可見光的波長�0.4�0.75um)大,所以分散在樹脂里的足量的光擴散劑能有效的遮蔽光�,而相臨兩個光擴散粒子之間的距離很小。因�,要�(chǎn)生多次散�,使耀眼的入射光變成柔和光�
總之,微球材料作為平板顯示產(chǎn)�(yè)的關(guān)鍵材�,不僅用作間隔物和導(dǎo)電金�,還是制作LCD擴散膜、LED封裝料和IC制造用CMP拋光液的�(guān)鍵原�,一直以來被外企壟斷,我國每年要從國外進口幾十億元的微球用于平板顯示產(chǎn)�(yè)。因此,納微科技的微球產(chǎn)品研�(fā)及產(chǎn)�(yè)�,可填補我國這一�(guān)鍵材料的空白,對促進TFT-LCD配套材料國產(chǎn)�、建立完整的TFT-LCD�(chǎn)�(yè)�,增強我國平板顯示乃至光電產(chǎn)�(yè)的國際競爭力有著巨大的推動作��
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