淺議背光模組用光學聚酯材料發(fā)展趨勢

蘇振國

（合肥樂凱科技產(chǎn)業(yè)有限公司 安徽 合肥 230041）

1 引言

液晶顯示器LCD(Liquid Crystal Display)是目前最常見的顯示技術(shù)，已經(jīng)普遍應用于電腦、手機、電視、導航儀、數(shù)碼相機及其他儀器顯示屏上。液晶顯示器包括液晶顯示面板與背光模組，背光模組是液晶顯示器的重要組成部分，其主要作用是為液晶顯示器的液晶顯示面板提供高亮度、高均勻性的面光源[1]。

2 背光模組用膜片的市場需求及工藝發(fā)展

2.1 背光模組的市場需求

目前，LCD顯示技術(shù)已經(jīng)廣泛應用于電視、監(jiān)視器、筆記本電腦、手機等電子產(chǎn)品。為了更好地分析LCD顯示器的市場需求，我們把電視機、監(jiān)視器用顯示器作為中大尺寸系列；筆記本電腦、手機和PAD作為小尺寸系列。

截至2019年10月，我國已投產(chǎn)顯示面板生產(chǎn)線46條，在建生產(chǎn)線5條，全產(chǎn)業(yè)累計總投資已超過1.2萬億元；預計到2022年，全產(chǎn)業(yè)已規(guī)劃產(chǎn)線全部投產(chǎn)后，總產(chǎn)能將超過2億m2/年，2019年中國大陸面板產(chǎn)能達到全球產(chǎn)能的53%，2024年將達68%。

中國大陸面板廠商產(chǎn)能（TFT-LCD+AMOLED）統(tǒng)計見表1，2019年大陸TFT產(chǎn)能總和為1.5億m2，2024年預計為3.1億m2。

表1 中國大陸面板廠商產(chǎn)能及預測Table 1 Capacity forecast for panel manufacturers in Mainland China

IHS Markit預計2022年全球顯示面板需求量將達到2.3億m2，其中AMOLED增長迅速，占有率將達到4%，見表2。

表2 全球顯示面板需求表 單位：1×106m2Table 2 Global Display Panel Demand Table (unit: million square meters)

2.2 傳統(tǒng)背光模組的膜片結(jié)構(gòu)

傳統(tǒng)的背光模組主要由反射片、導光板、下擴散膜、下增光膜、上增光膜、上擴散膜等膜片組裝而成(見圖1)。其中，擴散膜(Diffuser Film)的出光面具有擴散層結(jié)構(gòu)，主要功能是將入射的光線進行發(fā)散，起霧化作用，提升液晶顯示器畫面的均勻性。而增光膜(BEF，Brightness Enhancement Film)的出光面具有棱鏡層(Prism)結(jié)構(gòu)，主要功能是將入射的光線進行收斂聚集，起增亮作用，提升液晶顯示器畫面的正視亮度。

圖1 背光模組的膜片結(jié)構(gòu)Fig1 PET film structure of the backlight module

2.3 背光模組的發(fā)展趨勢

液晶顯示器本身是非發(fā)光性器件，TFT-LCD采用背光源透射LCD 面板，實現(xiàn)高分辨率、高亮度顯示功能，為了實現(xiàn)較好的現(xiàn)實效果，從開始就需要開發(fā)多層的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)較好的現(xiàn)實功能。技術(shù)人員嘗試通過多種措施和方法，探討實現(xiàn)薄型化、重量輕和功耗低的新型 TFTLCD。

2.3.1 向薄型化、輕量化發(fā)展

背光模組從剛開始進入生產(chǎn)到現(xiàn)在，結(jié)構(gòu)發(fā)生了很多變化，總的趨勢是變薄變輕。大尺寸超薄電視是近年來的亮點，背光源材料和結(jié)構(gòu)的變化不僅可以實現(xiàn)薄型化，還可以減輕重量，實現(xiàn)輕量化。

2.3.2 減少工序，提高良率

背光模組使用多張膜片的工藝，本身有很多工序，造成加工良率低、成本高等很多的缺點，包括：（1）光學膜片數(shù)量多，影響光線的透過，降低整體背光模組的輝度；（2）在進行背光組裝時，膜片之間會發(fā)生相互摩擦，造成膜片的損傷，同時膜與膜之間也有可能混入灰塵及裁切產(chǎn)生的碎屑，使背光模組良率（或稱合格率）降低；（3）膜片的加工次數(shù)和片數(shù)影響整個背光的成本；（4）不利于顯示器輕薄化、功能復合化的發(fā)展趨勢。

2.4 貼合復合膜的市場需求

基于以上兩點原因，復合貼合膜應運而生。復合膜技術(shù)始于韓國LG和SKC公司，在2017—2018年國內(nèi)企業(yè)開始布局復合膜，率先實現(xiàn)技術(shù)突破的是中國某公司，同時也積累了很多技術(shù)人才。2018年下半年，某公司出現(xiàn)債務問題，復合膜技術(shù)也隨著人才外流而逐漸向國內(nèi)增亮膜企業(yè)擴散。2019年復合膜產(chǎn)品進入快速增長通道，國內(nèi)各家增亮膜企業(yè)紛紛實現(xiàn)量產(chǎn)，其中DOP復合膜技術(shù)難度低，所以目前復合膜中DOP復合膜的占比最大。

貼合復合膜率先在大尺寸背光模組里實現(xiàn)，主要應用于電視等大的顯示器。2019年大陸TFT產(chǎn)能總和為1.5億m2，中大尺寸比例按照85%測算，中大尺寸的需求接近1.27億m2，再按照50%的比例采用貼合復合膜，也就意味著有接近0.635億m2的需求。按照相關(guān)信息的統(tǒng)計分析預測，到2023年，貼合復合膜的比例會更大（見表3）。

表3 貼合復合膜的應用比例預測 單位：%Table3 Application proportion prediction of laminated composite films

3 貼合膜發(fā)展及工藝

隨著TFT-LCD輕薄化、降本化和高組裝效率的要求越來越高，膜材廠已經(jīng)從單一光學膜片的生產(chǎn)，逐漸傾向于將多層光學薄膜貼合形成多層復合膜，目前這種貼合型的復合膜成為行業(yè)內(nèi)的一種發(fā)展趨勢和潮流。多層貼合復合光學膜主要作用是將至少兩種組合的光學功能集中于一張光學膜上，以替代兩張或者多張單一功能的薄型化光學膜。

3.1 貼合復合膜產(chǎn)品主要功能和特色

貼合復合膜就是將兩種或兩種以上的光學功能膜貼合形成一張膜，一方面是功能復合的作用，如擴散勻光功能和增亮功能復合形成DOP復合膜，另一方面是將兩張膜通過膠粘劑貼合在一起，可以降低膜厚、減少裁切步驟、提高產(chǎn)率，如上下增亮膜形成POP復合膜，或微透鏡增亮膜和下棱鏡增亮膜形成MOP復合膜。為了簡明地介紹貼合復合膜，以下就以DOP貼合復合膜為例，來說明貼合復合膜的工藝。

貼合復合膜的結(jié)構(gòu)中，DOP復合膜有機地結(jié)合了擴散膜和增亮膜的功能優(yōu)勢，是多層復合膜中發(fā)展較早、應用最廣泛的一類復合膜?，F(xiàn)在國內(nèi)增亮膜企業(yè)紛紛增投DOP復合膜生產(chǎn)線，隨著DOP技術(shù)壁壘逐步被攻克，2019年以來，越來越多的企業(yè)已經(jīng)可以量產(chǎn)成熟的DOP產(chǎn)品，如上海某公司、蘇州某公司、寧波某公司、常州某公司、金華某公司等。

一般的DOP貼合工藝流程圖（見圖2），包括以下幾個步驟。

圖2 DOP貼合工藝流程圖Fig 2 DOP fitting process flow chart

生產(chǎn)“D”面：含Primer的光學PET為基材，其中一個面涂布擴散正面涂層，霧度一般70%以上；

生產(chǎn)“P”的背涂層：另一含Primer的光學PET為基材，其中一個面上涂布背涂層，霧度一般1%～8%；

涂膠：在步驟（a）基材的另一面涂布貼合膠，一般為UV固化型；

生產(chǎn)“P”：在步驟（b）基材的另一面加工棱鏡層；

貼合：步驟（c）的涂膠面和步驟（d）棱鏡膜的棱鏡層通過擠壓橡膠輥貼合在一起；

固化成貼合復合膜：通過UV光固化照射膠粘劑，固化形成層壓復合膜。

3.2 貼合膜的市場需求

隨著上擴散膜和上增亮膜貼合形成DOP復合膜（Diffuser on Prism）工藝的成熟、下游廠家的批量使用，逐漸開發(fā)成功上增亮膜和下增亮膜貼合形成POP復合膜（Prism on Prism）、微透鏡增亮膜和上增亮膜貼合形成MOP復合膜（Micro-lens on Prism），更有韓國的企業(yè)，開發(fā)出三層或者更多功能薄膜的貼合復合膜。不僅降低了成本，減少了工序不良，提高了效率，更使得顯示器變得越來越薄。所以，貼合復合膜的發(fā)展很快得到了下游廠家的青睞和認可，貼合復合膜必將引來快速的替代速度。

根據(jù)與客戶的交流信息，統(tǒng)計了國內(nèi)企業(yè)的貼合復合膜產(chǎn)品相關(guān)信息，國內(nèi)幾家增亮膜企業(yè)都開始布局復合膜，已經(jīng)投入新的貼合生產(chǎn)線或計劃增投新線，并且相繼有面向市場的復合膜產(chǎn)品。但其中以技術(shù)難度相對小的DOP產(chǎn)品占比最多，其次是MOP產(chǎn)品、POP復合膜。

3.3 貼合復合膜發(fā)展趨勢

市場上目前比較流行的是以125+125為主的復合結(jié)構(gòu)，隨著輕薄化的趨勢，部分客戶也在采用125+100的貼合復合結(jié)構(gòu)。

不同產(chǎn)品設(shè)計的背光模組的背光架構(gòu)不同，或者輝度需求不同，目前沒有比較統(tǒng)一的貼合膜的霧度標準。霧度只是一個衡量擴散性能的基本性能，客戶更看重的是遮蔽性、粒子質(zhì)感、輝度增益等方面，所以未來定制化的需求會增多。

貼合復合膜相比傳統(tǒng)擴散/增亮膜結(jié)構(gòu)的成本比較。擴散膜按照7元/m2，增亮膜按照10元/m2測算，直接材料成本達到17元/m2；假設(shè)DOP貼合復合膜的成本大于17元/m2，下游廠商替換貼合復合膜的意愿不會很強，假設(shè)DOP貼合復合膜的成本低于17元/m2，下游廠商替換傳統(tǒng)架構(gòu)的積極性會很強，如果再考慮加工工序減少、良率提升、效率提高的影響，貼合復合膜替代傳統(tǒng)架構(gòu)的方案會越來越快。

根據(jù)客戶介紹，部分廠家已經(jīng)開始50+75+75（μm）的三層貼合或更多層的貼合產(chǎn)品。

4 光學聚酯薄膜及功能膜的發(fā)展趨勢

結(jié)合以上貼合復合膜的產(chǎn)品工藝的成熟及下游客戶廣泛應用，背光模組結(jié)構(gòu)設(shè)計發(fā)生比較大的變化，對光學聚酯薄膜和光學功能膜的需求也會發(fā)生比較大的變化，簡單分析如下。

（1）傳統(tǒng)188 μm的擴散膜和250 μm的增亮膜需求減少；（2）DOP結(jié)構(gòu)的貼合復合膜中，生產(chǎn)“D”的擴散面涂布和生產(chǎn)“P”的背涂面涂布需求加大；POP結(jié)構(gòu)的貼合復合膜中，生產(chǎn)“P”的背面涂布繼續(xù)保留，從而簡單分析后得知，對功能膜涂布的需求基本保持穩(wěn)定的量[2]；（3）對光學聚酯薄膜的需求減少。傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中，按照最簡單的結(jié)構(gòu)看：188 μm的擴散+250 μm的增亮膜需求，調(diào)整到125 μm+125 μm的貼合膜需求，對光學聚酯薄膜的需求數(shù)量減少。