半导体显示之偏光片

半导体显示之偏光片

一、偏光片简述

偏光片：作用是将入射光分解成互相正交的两个偏振光分量：水平 S 分量和垂直 P 分量，只让一个通过，另一个被吸收、反射、折射或散射。

图1偏光片原理演示

1. 偏光片的分类

根据功能进行划分，偏光片包括半透过半反射式偏光片、透射式偏光片、反射式偏 光片、补偿型偏光片。现阶段，随着液晶显示的发展，除了常规的大型化之外，液晶显示在车载、中小尺寸等各个方面的应用都要求更加个性化的显示效果，因此在偏光片生产制造时，生产商通过对特种材料、工艺进行选择，可以给偏光片附加很多新功能。

图2偏光片分类

2.偏光片基本结构

偏光片最基本的结构是“三明治结构”，一层 PVA 两边各附一层 TAC，为了方便使

用和达到不同的光学效果，制造商会在基本结构的贴附面涂布一层 PSA，最后在两

个外侧面贴上保护膜和离异膜来保护偏光片。这就是最基础的 TN-LCD 普通全投射

型偏光片。

如果去掉一层保护膜，再复合一层反射膜，就是反射型偏光片。去掉一层异形膜，再

复合一层半反膜，就是半反射型偏光片。使用耐高温防潮压敏胶，并对 PVA 进行特殊浸胶处理，所制成的偏光片即为宽温型偏光片。

小尺寸 TFT-LCD 用偏光片常规结构与 TN-LCD 相同。中大尺寸 TFT-LCD 后偏光片需要附加增亮膜，前片需要附加视角补偿和防眩抗反射相关膜。

图3TFT-LCD基本结构

表1偏光片各层结构的作用

表2偏光片性能对面板显示效果的影响

3.OLED与LCD偏光片对比

OLED与LCD所用偏光片略有差别。其中，LCD 模组中有两张偏光片，上偏光片通过解析偏振光产生明暗对比，下偏光片将光源产生的光束转换为偏振光，产生显示画面。OLED 只需一张圆偏光片，以 1/4 波长相位膜与传统偏光片构成，主要作用是抵挡环境光，提高对比度。

图4OLED与LCD偏光片对比

二、偏光片的制造：投入大、壁垒高

1.投入大

偏光片制造过程中综合运用包括光学、化学、化工等在内的多门技术，制造难度大，前期投入高，建设周期和回收周期长，中国内陆厂商进入较晚。以三利谱1490线为例，项目建设周期2年，单个项目总投资近6亿。

图5 1490线偏光片产线各投入占比

2.制造技术壁垒高

制造技术上偏光片按染色方法分为碘系偏光片和染料系偏光片，碘系偏光片是 PVA与碘分子相结合，是现在主流的偏光片生产方法，用这种方法制造的偏光片，透光率和偏振度更高，但耐高温高湿的能力差，染料系偏光片是将具有二向色性的有机染料吸附在 PVA 上，并加以拉伸定向，使之具有偏光性能。染料系偏光片耐高温高湿的能力更好。

偏光片生产流程一般分为三个工序：前工序（TAC 膜预处理和 PVA 膜拉伸染色）、中工序（偏光膜涂布复合）和后工序（偏光片裁切）。经过水洗、膨润、染色、拉伸、补色、烘干后的 PVA 膜上下两侧各复合一层经过预处理的 TAC 膜，然后干燥、收卷，形成原片，再按照具体产品需求涂布其他膜，形成不同功能的偏光片。设备投资最大部分在前工序，约占设备总投资的 60%-70%。

图6偏光片碘系和湿法主要工艺流程

染色和拉伸都是偏光片生产中的关键工艺。染色的关键是如何选择染色槽中溶液的最佳配比，以达到使产生的偏光片在整个可见光波段均匀吸收特性的目的。同时影响染色效率的还有溶液的温度和 PVA 膜的拉伸比。另一个关键工艺则是拉伸。拉伸过程中的用力不均匀会出现厚度不均匀甚至裂纹，影响良品率。高拉伸倍率则可以带来更高的材料利用率和更好的光学性能、外观性能。拉伸倍率太高，膜厚相对误差难以控制且工艺更加复杂。设备和工艺条件共同决定了 PVA 膜的拉伸倍率。偏光片制造中过程繁多，工艺复杂，稍有差错不但影响成品质量，更有可能影响到良品率，这些工艺都需要长期的实践积累才能达到好的效果。(此为湿法，90年代已解决技术难点；干法已没人用，干法导致复合张力、色调的均匀性和耐久性不易稳定）

PVA膜染色划分有碘系染色、染料染色。碘染色能获得99.9%偏光特性，42%高透过率，耐高湿温弱；染料染色能获得90%偏光特性，40%高透过率，耐高湿温强。

目前主流还是碘系染色法。

三、行业发展格局

1.国产偏光片处于起步阶段

图7偏光片产业竞争格局现状

中国大陆偏光片行业尚处于起步阶段。从偏光片的发展历史来看，下游液晶面板产业的兴起对上游偏光片产业兴起有决定性作用。偏光片制造产业最早萌芽于美国，20 世纪 70 年代起，日本率先实现液晶显示器的产业化，进而带动了偏光片产业的兴起。1999 年 5 月我国台湾第一家偏光片厂商力特光电投产，但技术仍然来自日本。2000 年 3 月， LG 化学实现量产，韩国企业开始进入偏光片市场。我国第一条偏光片产线是盛波光电 1997 年从美国引进的，早期产品主要是 TN/STN-LCD 用偏光片。TFT-LCD 用偏光片的生产是从 2010年起步，主要产品是小尺寸用偏光片。我国首条 TFT-LCD 大尺寸偏光片产线是三利谱于 2011 年 8 月投产的 3 号线。中国大陆地区从 0 开始，目前占比在 8 个点左右。据数据显示，2017年偏光片市占率第一的是 LG 化学（25%），日东电工（21%）和住友化学（20%）分列二三位。第四位的三星 SDI（9%）与前三有一定差距。中国台湾地区（包括奇美材（现诚美材）、明基才、利特光电在内）占比共计10%，中国大陆地区占比8%，与其他地区差距明显。

表3偏光片厂商国内布局

国产偏光片公司仅三利谱和盛波光电具有全工序生产能力，其中三利谱是绝对龙头。国内偏光片龙头三利谱 2017 年全球市占率仅在 4%左右，约占国产偏光片公司的50%，与国产液晶面板厂的快速发展相比还有一定差距。三利谱现有产线三条，2011 年 10 月投产的第一条产能 450 万平米的光明线现在基本可以满产，合肥 1490线预计今年年中满产，同时 1330 线今年投产，募投项目深圳龙岗线目前在建。

深纺织旗下子公司盛波光电于 2008 年开工建设“三宽一窄”四条 TFT-LCD 偏光片生产线，其中 4 号线和 5 号线分别于 2011 年底投产和 2012 年量产。2016 年，公司引入战略投资者锦江集团。2017 年，公司引进日东电工 2500mm 技术筹建 7 号线偏光片项目。2018 年中旬，6 号线正式转固并进入量产阶段，7 号线的立项工作完成。但由于良率和稼动率限制，公司目前偏光片总产量在 850 万平方米左右。东旭光电已于 2018 年 6 月转让所持全部旭友电子材料科技（无锡）有限公司股份给住友化学。

LG 化学、日东电工、住友化学、三星 SDI、诚美材在中国大陆地区都有布局。

2.偏光片成本构成

图8偏光片成本构成 图9偏光片原材料成本构成

偏光片上游为各种原材料主要是各种光学材料。以现在主流的生产工艺来看，材料成本约占偏光片全部成本的 73%，材料成本里中，TAC 膜（56%）和 PVA 膜（16%）占大部分，其他分别为增亮膜（10%）、保护膜（8%）、亚敏胶（5%）、其他（包括离型膜、相位差膜等，共 5%）。

3.TAC膜产能竞争格局

图10TAC膜产能格局

TAC 膜产能基本被日本垄断，新纶、乐凯有所布局。全球 TAC 膜产能约为 17.35 亿平方米，其中日本三家 TAC 膜厂商（富士写真、柯尼达美能达、Zeon 瑞翁）产 能占全球 TAC 膜总产能约 68.88%，韩国厂家晓星和 SKI 占 10.95%。我国在 TAC 膜上有布局的是东氟塑料、新纶科技和乐凯。新纶科技子公司新恒东薄膜材料（常 州）有限公司的光电显示材料 18 年 11 月投产，技术来自日本东山，总产能 9000 万平方米，一期产能 4000 万平方米。

4.PVA膜一家独大

PVA 膜可乐丽一家独大。根据智研咨询数据，可乐丽占 LCD 用 PVA 膜总出货量的70%。中国企业中，皖维高新 2014 年通过收购控股股东资产方式进入 PVA 光学膜行业，14 年收购装置获得产能 500 万平方米（宽幅 1600mm 生产线）。公司 PVA 光学薄膜产品目前已经进入国内偏光片厂商的供应体系。公司 2018 年 10 月公告投资2.5 亿建设年产能 700 万平方米 PVA 光学膜项目。

5.非TAC与TAC膜发展趋势

图11TAC膜、非TAC膜占比

非 TAC 型保护膜出现。传统偏光片一般采用 TAC 薄膜做为 PVA 膜的保护层，但随着

液晶面板技术的发展，Open Cell 销售方式占比的提升，需要偏光片具备更低的收缩性以及更长时间的耐久性，因此非 TAC 薄膜（如丙烯酸，PET 和 COP 薄膜）开始出现。2017 年，非 TAC 膜偏光片的占比约为 28%，预计随着 10.5 代线的投产，2021 年非 TAC 型保护膜的占比将提升至 41%。非 TAC 膜中，目前主流是 Acryl膜，占比在 50%以上。近期 PET 膜开始出现，对比 TAC 膜，PET 膜制造成本更低，并且使用上更加便利。预计今后 PET 膜市占率会进一步提升。Acryl 膜目前只有住友化学、LG 化学等三家供应商，PET 膜也只有少数供应商能够提供。总体来看，上游产能依然会制约下游偏光片产能扩张。

四、研究小结

由于偏光片技术门槛较高，因此市场集中度也非常高，目前主要被LG化学、住友化学、日东电工、三星SDI等几大厂商垄断。随着新兴市场持续的技术积累，日韩厂商的市场占有率逐渐降低。随着国产偏光片厂商的加大投资扩产和日韩企业的战略转移，预计日韩比重将持续下降。

随着中国大陆面板产业转移趋势不断加速，目前国内LCD与OLED面板产能已经位居世界首位，且未来三年仍将是大陆面板产能释放高峰期，国内厂商加快了产能扩充的步伐，同时也吸引国外厂商纷纷到国内合资建设偏光片厂或者技术转移给大陆厂商，偏光片产业向大陆转移的趋势已经形成。在产线建设和庞大下游市场的双重作用下，中国将成为全球偏光片新增需求最大的市场，国产偏光片自给率有望进一步提升。