光学膜主要应用于在LCD背光模组中,并最终用于液晶模组的制造。光学膜与背光源(CCFL或LED)、导光板等组件组装加工可得到背光模组,背光模组作为为液晶显示器面板的关键零组件,可供应亮度充足且分布均匀的光源,使得液晶显示器能正常显示影像。

在背光模组中,光学膜片通常由“1张反射膜+1张下扩散膜+2张增亮膜+1张上扩散膜”组成:

  • 反射膜,一般置于背光模组的底部,主要用于将射出导光板底部的光线反射回导光板内,使其能够集中从正面投射,减少光线流失,增加背光模组的光源效率。

  • 下扩散膜,贴近导光板,用于将导光板中射出的点光源转换成均匀分布、模糊网点的面光源。

  • 增亮膜,位于下扩散膜之上,其主要是借由光的折射与反射原理,利用棱形结构的涂层面修正光的方向,将光源散射的光线向正面集中,并且将视角外未被利用的光通过光的反射实现再循环利用,减少光的损失,同时提升整体辉度与均匀度,达到增亮的效果。

  • 上扩散膜,位于背光模组的最上侧,具有高光穿透能力,起到改善视角、增加光源柔和性,兼具扩散及保护增亮膜的作用。



图为光学膜在LCD中的结构


光学膜为背光模组核心构成元件,占据液晶模组总成本约17%。光学膜(增亮膜、扩散膜及反射膜)作为背光模组的核心元件,在背光模组成本中占比最高。以42寸TFT-LCD(LED)电视为例,光学膜占背光模组成本的37%,同时背光模组占液晶模组的47%,故光学膜合成本合计占液晶模组总成本的17%左右,是液晶模组的重要构成部分。



图为背光模组元件成本占比


全球显示用光学膜需求稳步上升,中国大陆占比超60%

根据赛瑞研究数据,2019年全球液晶显示领域背光模组用光学膜市场规模约135亿元,同比增长11.6%,其中中国大陆市场规模约为81.4亿元,占全球比重达60.3%,占比自2017年起连续第三年维持在60%以上。根据DisplaySearch统计,2017年LCD背光模组用光学膜片市场需求为7.2亿平方米,其中增亮膜市场需求最大为2.04亿平方米,反射膜市场需求约1.84亿平方米,扩散膜市场需求约1.84亿平方米。

增亮膜、复合膜等光学膜壁垒较高,国内外实力存差距

增亮膜用于LCD面板提亮,结构特殊,制造的核心在于精密涂布工艺。增亮膜(BEF)具备棱形微观结构,又称棱镜膜,由入光面、透明PET基材、微棱镜结构出光面三层结构构成,通过修正光的方向、控制光强分布,将光源散射的光线向正面集中,提升整体辉度与均匀度,最终达到增加LCD面板亮度和控制可视角的效果。

增亮膜特殊的棱镜结构,对制造工艺提出更高要求。相较于扩散膜的生产过程,增亮膜不需要经过烘干通道施以热固化,而是在精密涂布的同时采取UV照射的方式进行涂层固化,在这一工序中需要在已进行表面处理的PET基膜上使用花纹模辊将调配好的配方溶液以花纹模辊上菱形纹路的形式均匀涂抹。增亮膜精密涂布工序的核心技术在于关键设备花纹模辊的雕刻及制造,难度较大,模辊需要选用镀铜或镀镍磷合金材质的辊坯,并使用单点金刚石超精密机床进行加工,但是只有英国的穆尔纳米技术公司等个别企业具备这种设备的制造能力,我国现有超精密机床的效率、精度、可靠性与国外还存在比较大的差距,精密加工能力一定程度上制约了我国高精密光学模辊的发展。


图为增亮膜光学原理



图为增亮膜涂布生产工艺的主要流程

国产替代在路上

国内企业纷纷进行扩产,多方向进行替代。近年来国内薄膜材料企业纷纷将业务拓展至光学膜业务,如东材科技、长阳科技、激智科技、裕兴股份、洁美科技等,立志于国产替代。


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