剖析微结构光学显示功能光学材料国产化进程

 

   文/ 成都菲斯特科技有限公司  吴庆富  

 

         电子显示产业是当今的重要产业，特别是人类进入信息化时代以来，对显示产品的需求量越来越大。随着我国显示产业的发展，微结构光学功能材料的应用领域越来越广泛，除LCD背光模组的应用外，已经扩展到3D立体显示，CPV线性菲涅尔LED照明激光及虚像显示系统等全新的领域，一直以来是国际上光学领域的重要组成部分。

 

         崛起的平板显示产业加快微加工技术国产化

目前，微结构加工技术及微结构光学功能材料已经形成一个产业，而液晶显示背光模组功能光学材料是随着我国LCD电视产业的发展而出现的，并一直得到国家发改委支持的高技术产业化项目。微结构功能光学材料开发的目的是通过该项目的实施,实现液晶显示背光模组功能光学材料的国产化，形成我国完整的液晶产业链。

 

         在技术方面，该技术是典型的高科技项目，涉及光学设计与计算机仿真、超精密模具材料及加工、高分子材料及精密成型工艺与设备等。国际上也只有3M、LGE等少数几个公司掌握了完整的技术。我国不少企业菲斯特等十余年来一直坚持在相关技术领域耕耘，坚持走创新之路，已经建立四大核心技术体系，以及以之为基础的核心竞争力，技术体系完整而先进。项目技术达到国内领先、国际先进水平。

在制造装备方面，大多本土企业围绕该项目装备有国际最先进的辊筒模具加工设备，相继引进了美国、日本的超精密加工技术和设备。至今这些设备也是国内唯一能加工光学重辊的超精密辊筒设备。这些设备应用也是基于自主技术的电镀铜、镍磷合金及化学镀镍磷合金设备，基于自主技术的Roll to Roll的光固化成型设备，以及先进的产品测试技术，形成了自主的光学模具加工技术体系。

微结构光学材料主要满足液晶显示背光模组增光增亮的功能。替代进口，市场处于迅速自主创新阶段。该技术的发展将提高国内和本地区电子显示产业在国内乃至国际产业中的地位和影响力，先进的技术和产业还将促进和带动本地区光电显示器件产业链的形成。产业链涉及本地的光学高分子材料、超精密加工、电子显示整机等产业。

 

        未来三至五年，凭借已经形成的核心竞争力，相信我国将在液晶显示背光模组光学膜、太阳能聚光光学器件、LED照明光学器件、大尺寸商用液晶整机等方面建成行业中具有相当规模的龙头企业，整个产业发展前景广阔而光明。

 

        微结构光学功能材料已成战略性关键材料

 

        国内8条高世代面板生产线，全部建成后，将形成10000万台以上的产能，配套的增光膜等光学功能材料的自主开发必将完备，我国的TFT-LCD产业配套能力也必须完备，故本项目的社会效益显著，微结构光学功能材料项目的实施还可带动3D电视屏幕、MD投影屏幕、航空模拟虚像显示终端、线性菲涅尔透镜在太阳能中的应用、LED照明等产业的发展。

 

        LCD显示光学功能材料是伴随着平板显示，特别是液晶平板显示器的发展而逐步形成的，2007年以来TFT-LCD液晶显示面板已经大规模走进以彩色电视机为中心的消费电子时代。根据视像产业权威信息分析。2012年度我国的平板电视机已经达到12823万台以上。而作为液晶彩电/显示器所用的大尺寸背光模组的功能性板式光学器件，国内并没有实现规模化生产，这是一个巨大的市场。

 

        电子显示是信息产业的重要组成部分。我国是一个电子信息大国正在往电子信息强国发展。液晶产业受到国家的高度重视和大力支持。我国的液晶产业已建或在建的8条高世代面板线必将使我国成为全球面板的主要供应国之一。但受制于微结构光学材料的限制，需要我们在自主知识产权的基础上形成自主的配套。

       早在六年前举行的中国平板显示产业技术峰会上，国家发改委、工信部领导均指出：平板显示产业处于电子信息产业的高端，带动性强，辐射范围广，对整个电子信息产业的升级转型、产业结构调整、经济增涨等都具有重要的意义。而大尺寸LCD液晶背光模组的板式光学部件的产业化，直接关系到我国液晶产业的发展。目前主要是国外厂商占据了主要市场，特别是棱镜市场，几乎被国外商家独霸，占全球市场的90%以上，在模组其他功能光学材料方面，也是国外企业占据了市场绝对优势。

 

        平板显示产业作为国家战略性、基础性产业，已被列入国家“十二五”发展规划中重点发展的产业。

        我国已经是平板电视产销大国，但还称不上是彩电强国，主要原因是缺少自主的核心技术，比如先进的显示器面板技术、集成电路、光学膜关键器件、高亮度的背光模组等需要进口，TFT-LCD液晶显示光学膜材料如扩散片/板、增亮光栅膜等基本都是来自国外厂商，为我国的电视产业配套带来问题，它已成为影响我国TFT-LCD液晶电视产业发展的重要原因之一。

 

         TFT- LCD液晶电视机是典型的高清晰平板显示电视机，是目前和未来10年内最重要的电视机显示技术，特别是大尺寸TFT-LCD彩色电视机，已经成为未来相当一段时间数字高清晰彩色电视机的主流产品。

 

         背光模块(Backlight Module)是TFT-LCD面板中的重要部件，根据应用范围不同约占中小型面板生产总成本的19%～26%，其主要功能在于提供面板均匀足够的光源。背光模组本身是由许多零件所组成的，不同零件的搭配将产生不同的产品效果以及影响成本的构成。

中国内地拥有全球最庞大的彩电产能，CRT彩电产量一度超过全球50%以上。而从2007年开始的彩电平板化趋势，推高了内地对液晶面板生产线的渴求。“上游的面板加模组，最高时可以占到液晶电视成本的80%，现在也有60%到70%的水平。”TCL董事会办公室主任何陟华介绍，假如不进入上游的面板和模组制造，国内彩电企业只能是高级加工厂，利润都被国外厂商拿走了。

 

        目前，LCD液晶彩电的显示产业关键部件长期依赖国外高技术含量的显示器件，为我国的电视产业配套可能带来问题。LCD面板及关键光学器件产业的发展已成为影响我国电视产业发展的重要原因之一。已经导致我国LCD面板企业在关键技术上的落后。由于不掌握关键技术和不能够生产关键部件，曾经导致我国2001～2002年电视行业的全面亏损。站在信息产业的战略发展高度，中国企业不在数字电视光电显示方面掌握自有技术的主动权，历史必将重演。

        LCD显示器是用量最大，应用最广、耗电最省的显示组件。随着LCD液晶电子显示技术迅速发展，市场上面市品种增加，销售数量也迅速增涨。在已经商业化的电视产品与技术中LCD、PDP已经占据了主导地位，特别是TFT-LCDTV，2008年以来增长迅速，仅我国的LCD彩电已经成为市场的主流，其发展速度是相当惊人的。

 

       通过微结构功能光学材料项目的实施，实现液晶显示背光模组及关键件功能光学膜的国产化，促进我国完整的液晶产业链的形成，带动相关产业的发展。

       液晶显示增亮功能光学膜是典型的高科技产品，是一种微光学结构的功能显示器件，涉及光学与仿真、超精密加工，高分子材料、镀层技术及精密成型工艺与设备。国际上也只有3M、KIMOTO等少数几个公司掌握了完整的技术。多年以来国内一些一直在相关技术领域耕耘，坚持走自主创新之路，已企业有众多的专利技术和大量的专有技术，技术体系完善。达到国际先进、国内领先水平。

 

       发展微结构光学功能材料对TFT-LCD电视产业至关重要，背光模组增光膜、扩散膜、导光板等关键件是TFT-LCD液晶面板厂不可缺少的上游产品。背光模组是液晶显示器面板中的关键功能部件之一，由于液晶显示屏本身并不发光，背光模组的功能就在于为液晶显示器提供分布均匀的光源和足够的亮度。LCD液晶显示面板本身是非发光的显示装置，必须依靠背光源才能实现图像显示的功能。特别是大尺寸的LCD显示器，必须有高性能、高精度、高亮度、低耗电、低成本以及轻薄功能的背光源技术与之配合。

 

       而背光模组又是TFT-LCD面板中最重要的具有发光功能的主要部件之一，大尺寸的背光模组由于工艺技术难度增加，成本可以占到面板总成本的20%～35%。随着LCD电视面板的高速增长，特别是大尺寸的背光模组，由于液晶电视的发展电视机越做越大，大尺寸的背光模组关键部件已经成为大屏幕液晶显示面板的瓶颈，我公司已经成为TCL等主流企业的合格供应商。

 

        根据目前LCD-TV大尺寸的背光模组的发展趋势，模组中的增光、导光、扩散都发展到带有微结构，使微结构形成的功能材料应用领域不断加大。据权威机构预测，2013~2016年大型背光模组的光学功能材料市场值将高达140亿美元以上。

 

       近年来，我国电视工业快速发展，形成了从整机设计到元器件开发制造的完整工业体系。目前国内已经有各类彩电整机企业近90家，年产量约10000万台，生产规模已经居于世界首位。然而，在高档次，高技术含量产品方面仍然落后于国际先进水平，核心技术和关键技术方面比较落后，主要关键零部件仍然依靠引进。

        然而由于LCD 彩电面板，背光源的关键微结构光学功能材料的供应长期以来依赖进口，制约了企业向更大规模发展，外商为了控制市场，增设了不少附加条件，更加进一步制约了我国TFT-LCD产业的发展，特别是大尺寸LCD电视产业的发展。