文/深圳市纳微科技有限公司

　　我国对液晶显示技术的研究起始于20世纪70年代末，从20世纪80年代开始，我国开始从国外整套引进液晶显示器生产线，目前我国大陆约有146条TN/STN生产线，产品产量占全球的85%以上，有7条五代以下TFT LCD生产线，是全球第四大液晶显示产品的生产国，是全球最大的TN/STN生产国。随着我国多条高世代TFT-LCD的开工建设，到2012年我国将成为世界主要的LCD生产和销售中心。

　　2009年2月国务院通过的《电子信息产业调整振兴规划》，把“新型显示和彩电工业转型”列为六大重点工程之一，明确支持6代以上液晶面板(TFT LCD)生产线的建设，支持骨干彩电企业提升模组一体化整机设计和生产能力。规划的出台，对LCD产业的支持范围更明确、扶持力度更大，从而增强了企业投资液晶面板生产线的信心。据赛迪顾问统计，仅2009年投资（或拟投资）的LCD面板生产线就多达6条，面板生产线的世代覆盖了6至8.5代，参与投资的企业除了传统的面板生产厂商如京东方、龙腾光电等，还涉及到一些新进入的企业，如中电熊猫、TCL等。随着明后年，这些高世代线的陆续投产，将在很大程度上改善我国LCD产业集中于下游整机制造、上游面板产业规模偏小、竞争力薄弱的现状，有利于我国LCD产业布局的完善。

　　作为资金和技术密集的产业，中国在光电产业发展过程中，仍面临薄弱环节多的现状，突出表现在缺乏核心技术和相关原材料。现阶段，欧美、日本以及韩国等国家在发展光电产业的过程中，都积极提升其前端研究实力，通过技术掌控来引领整个产业的发展，抢占先机，从而获得市场竞争的优势地位。另一方面，高世代面板生产技术主要掌握在日本和韩国手中，过去的十年内，日本的LCD产业似乎一直在走下坡路。全球LCD产业的销售额增长了几十倍，而日本厂商所占据的市场份额却从95%的高位下降到了不足三成，但凭借着对核心技术的掌握，通过专利授权等手段，日本在产业发展过程中获得更高的利润。

　　在TFT-LCD产业链中，上中下游关系非常紧密，是一个有机体，上中下游产业之间的依赖性比较强。上游的设备及原材料产业，是中游面板产业发展的必要基础。中游面板产业是整个TFT产业的核心纽带，一方面通过需求拉动设备及原材料的发展，另外一方面推动下游产业的扩张，在我国密集布局高世代液晶面板生产线的情况下，缺乏核心技术和原材料是制约中国LCD产业发展的主要问题，在上游产业链如玻璃基板、滤光片、偏光片、液晶材料和微球材料等核心环节的建设相对滞后，随着LCD行业竞争的加剧，行业的整体利润率将逐渐下滑，为降低成本，提升竞争力，掌握核心技术，实现国产化原材料是我国显示屏生产厂家必然的选择，否则将给我国平板显示产业的健康发展带来了隐患。

　　因此，如何提高我国平板显示产业的研发质量和改善产业生存环境，是我国平板显示行业全体同仁需要一致努力的方向和目标。

　　一、间隔物材料

　　制盒是制造液晶显示器最为关键的技术之一，TN/STN/CSTN和5代以下TFT-LCD生产线都需要用间隔物来控制液晶盒厚度，而5代线以上的TFT则采用PHOTO SPACER技术，不用喷洒间隔物。微球作为间隔物来保持LCD上下两片玻璃基板之间的距离也就是液晶层的厚度，液晶盒厚度不均会造成液晶应答特性改变，画面模糊，还会造成颜色不均、彩虹等，间隔物散布不良将改变对比值，影响视角大小，是影响液晶屏成品率最主要的因素，可以说没有间隔物就没有TN/STN液晶屏。

　　间隔物材质以塑料和玻璃最为普遍。玻璃材质价格低，粒径控制佳，但容易划伤玻璃；塑料材质柔软，粒径均一性不易控制，应用工艺简便，是市场的主流产品。间隔物形状有棒状和球形，但以球形为主。随着技术的发展，又有了黑色、粘性等新型间隔物。

　　间隔物（SPACER）是影响液晶屏质量和成品率的主要因素，因此必须满足粒径均匀、分散性好、高纯度、优异的弹性和硬度，好的耐热耐寒性等严格的要求，制备技术难度极大，因此有很高的技术壁垒，此前该产品一直被少数日本企业寡占，连液晶屏产业发达的韩国和台湾地区也没有实现本土化。

　　随着我国TN-LCD、STN-LCD产量跃居世界第一，我国已经基本实现TN-LCD、STN-LCD的材料和设备的国产化，其中的间隔物国产化使命则是纳微科技完成的。

　　二、间隔物市场

　　国内主要使用球形间隔物。间隔物需求量大约在每月100公斤，每年的市场容量为1200公斤，市场总值为1亿元（不包括黑色、粘性和3D眼镜用间隔物）。

　　作为一个LCD产业必不可少的部件，之前国内97%的间隔物市场被日本积水、早川和触媒等少数企业垄断，但是，在这一领域尚未出现能够挑战日本企业的新进入者。国内的纳微科技是除日本外，唯一能够将间隔物产业化的企业。

　　三、间隔物国产化

　　间隔物产品虽然占TN/STN LCD材料成本的比例很低，但却是不可缺少的重要原材料，之前国内也有多家高校和科研院所等单位尝试开发，由于种种原因，并没有量产成功。

　　纳微科技作为国内首家开发出适合TN/STN LCD用间隔物的厂家，不仅打破了日本企业对液晶间隔物市场几十年的垄断，也在无形中改善我国中小尺寸液晶屏的产业生存环境。目前的产品规格有与积水规格对应的HT和HS系列间隔物产品，也有硬度等性能指标与早川对应的A系列间隔物产品，粒径从2微米到45微米，步长为0.05微米，并能量产粒径小于2微米或大于45微米的LCOS和触摸屏等特殊用途的间隔物，近期开发出3D眼镜用硅质间隔物。此外，纳微科技还是国内量产PDLC用微球材料的厂家。

　　四、微球材料的拓展应用

　　聚合物微球的最大优点在于其制备与改质的方法更具有弹性，除了微粒的形状及其大小可轻易改变之外，微粒的表面性质更可藉由各种不同的改质方法而导入多元化的机能。例如，可调控的折射率、分散性、流动性、弹性等特性，使其早已广泛地被运用作为光学膜片(扩散膜（板）、抗眩光膜)等。表面镀有金属层的聚合物微球则可用来作为电子构装和电子防护用材料。这里主要将介绍聚合物微粒在FPD领域的其它应用。

　　1、导电金球

　　LCD 驱动IC部分与TFT基板上细小线路的接合，主要是藉由异向性导电胶来达成。异向性导电胶膜的主要组成包括可热硬化的绝缘树脂材料以及导电微球材料，其上下各有一层保护膜。在使用时先将保护膜撕去，并把异向性导电胶膜贴附至基板的电极上，再把另一层保护也撕掉。在精准对位后将上方对象与下方基板压合，经过加热及加压一段时间后使绝缘胶材固化，在垂直的加压过程中原本分离的导电金球便会互相接近碰触，而横向部份则仍维持分离的绝缘状态，因此可以形成垂直的导通电路，而横向则仍然保持绝缘的稳定结构。异向性导电胶膜中所使用的导电金球，一般以镀金镍的聚合物微球为主流，由于聚合物微球具有弹性，不但不会伤害TFT基板上的铟锡氧化物(ITO, Indium tin oxide)线路，而且在加压胶合的过程中，聚合物微粒可以变形呈椭球状以增加接触面积，一般所使用的聚合物微球成份主要为亚克力材料所制成的球体形状。

　　由于导电金球是间隔物的衍生产品，在间隔物的表面进行修饰，把金属镍和金镀到间隔物的表面，也有很高的技术壁垒，目前能够商业化生产导电金球的厂家只有日本积水和日本化学，其中积水使用自己的间隔物产品作为基材，日本化学则从早川采购微球。索尼和日立是世界上最大的两家ACF生产厂商，其生产ACF所需的导电金球就来源于这积水和日本化学。

　　各向异性导电膜(ACF)自20世纪70年代第一次用于连接电子计算器的液晶显示器面板以来，随着液晶产业的发展而不断发展，已广泛应用于液晶涉及的各个领域，比如用于薄膜电子晶体管（TFT）液晶显示，TFT 液晶显示的外引线键合（OLB）互连，倒装芯片封装（FCP），薄膜上芯片（COF）和玻璃上芯片（COG）等等，其后也开始应用于半导体制造等其它工业领域。随着小型超薄、大平面显示器的发展，超精细线路设计的需求以及移动通讯等行业的快速发展，特别是未来几年，我国的高世代生产线的投产和境外模组厂加快迁移到大陆，ACF封装材料的市场将超过100亿元。

　　2、抗眩光膜

　　显示器在使用时一般有外界的环境光存在，而当外界光线照在未经处理的平整屏幕上时，反射光线容易集中在某一个角度进入人眼，此一集中的反射光强度往往超过人眼所能承受的程度，因而会看不清屏幕上的内容，造成所谓的眩光。解决眩光问题的方法就是使屏幕的表面变得粗糙不平整，这不平整状态可使得照射在上面的光线产生散射的效果，反射光线因为散射到各个角度因此不会集中在某一个特定角度。使表面不平整的方法有几种，可以使用机械的方法对表面作喷砂处理，也可以在表面上均匀涂布一层聚合物微球做成凹凸状，但是所涂布的物质仍须具有高透明性及一定的稳定性。

　　3、扩散板/扩散膜

　　扩散膜（板）所用的树脂材料主要为PET、PC、PMMA，产生光扩散的机理主要靠表面结构或是内部充填扩散微球两种方式。扩散膜主要结构是在透明的塑料薄膜基材上涂布一层含有扩散微球的涂料，扩散板主要结构是在塑料基质如PMMA中混合扩散微球，光扩散微球将点光源（LED灯）和线光源（CCFL灯）处理成面光源的原理是，当光线通过微球时，利用微球的球面和光线穿过不同材质时有折射的原理来实现。藉由添加扩散微球来达到匀光效果的扩散板材料，为聚合物微球在大尺寸TFT-LCD液晶显示器面板中最主要的应用部分。一般LCD需要两片扩散膜，上扩散膜与下扩散膜各一，上扩散膜更有消除棱镜片的图案与保护棱镜片的功能，最多的LCD可用到七张扩散膜，取消增亮膜。

　　扩散膜（板）在背光模组中的作用主要是使下方的光源在透过它时，能够产生扩散作用，从而使得光线均匀地分布。对于大尺寸TFT-LCD，不仅提供光线处理的作用，扩散板能在机构上起到对TFT面板提供支撑作用。由于LCD的能量利用率只有大约4%左右，因此，各界都在想办法提高背光各种膜片的光学效率，一般扩散板的厚度约为2mm，目前则是朝降低厚度的方向发展，均匀性微球作为光扩散剂，可以有效地降低光学膜片的厚度，减少光路行程，从而降低光线的损耗，另外，均匀性的微球作为光扩散剂，还可以利用软件进行光学膜片的设计和光线的模拟，降低开发周期和成本。

　　在背光模块材料中，相较于棱镜片等光学膜片，扩散膜所占成本比重虽不高，但在LCD TV高亮度规格要求下， 电视产品显示出的均匀度与亮度主要受扩散材料的质量影响。韩国和我国台湾的多数模切公司，本身并不生产光学膜，而只是代理国外的品牌或进口半成品进行分切包装，即便是SKC厂家，其需要的光扩散微球也是从日本企业采购。

　　国际主要领导厂商为日本的Keiwa(惠和)、Tsujiden、Kimoto与韩国的SKC、Shinwha等厂商，台湾则有宣茂、长兴跨入全制程，华宏与日本扩散膜大厂Keiwa合作，进行后段的切割、印刷、包装等工作，并计划跨入前段的制程。因此，总体来看，光学扩散膜市场是一个高增长、高附加值、典型的技术主导的市场，有着良好的前景。

　　4、反射板

　　反射板可将自底面漏出的光反射回模块中，以增加光的使用效率。除此反射板在搭配偏光转换膜使用时，另具有将被反射回来的偏光再次散乱成一般光源后再发射出去的功能。美国专利US2008/0049419中提及在反射板的反射层上加上一层透明层，在透明层中添加入加入5-50μm聚合物微球，这些微球主要使用亚克力材料，藉由增加表面的曲率来增加光线的使用率。

　　5、抗黏着(anti-blocking)

　　一般表面平滑聚合物膜材会因为卷绕或推迭而产生黏着的现象，特别是当卷绕的膜材储存在较高的温度与湿度的环境下时，很容易产生粘着现象。传统上的做法会在聚合物膜材中加入抗黏着剂(anti-block agent)来增加表面的粗度以避免产生黏着现象，并降低摩擦力与提升膜材间的滑动能力，传统的抗黏着剂主要有无机微球或是有机聚合物微球两大类，均可达到相当好的抗黏着性能。

　　6、LED光扩散剂

　　发展LED应用时最常面临的问题之一，就是要克服其“点”光源的特性，使光线能更均匀地扩散，达到照明的效果。纳微科技利用动态交联技术，将纳微米级扩散微球混于A/B胶中，再封装成各型LED灯。这种技术也可用来制作扩散型导光板和扩散板，将纳微米扩散微球混于透明的高分子材料中，如亚克力或PC等，再搭配精密加工射出技术，成为高效扩散型导光材料。

　　运用封装在LED灯珠或导光板/扩散板中的纳微米微球，可将光线进行多向散射，使LED发出的光能均匀扩散到整个灯珠或面板，形成球面光源或面光源，达到匀光的效果。匀光LED，可用于电子显示牌、数码管、点阵和光砖等产品。而扩散型导光板和扩散板能广泛应用在LED、面板、及光电相关产品上，包括家具、家电、灯具，或是3C用品、户外广告牌、商品外壳等，例如与家具结合，就能成为可发光的桌、椅、柜等。

　　而要达到匀光效果，须满足两个条件：一是，光扩散剂的光折射率要比树脂的折射率高。一般光扩散剂的折射率为1.54，亚克力树脂的光线折射率为1.49。过高或低于树脂折射率会造成大量的反射，影响了透光率，接近树脂折射率，会减少光散射的路径，透明度下降少，无法有效的遮蔽光源。二是，光扩散剂微球的粒径要大于可见光波长。由于光扩散剂的直径要比可见光的波长（0.4～0.75um）大，所以分散在树脂里的足量的光扩散剂能有效的遮蔽光源，而相临两个光扩散粒子之间的距离很小。因此，要产生多次散射，使耀眼的入射光变成柔和光。

　　总之，微球材料作为平板显示产业的关键材料，不仅用作间隔物和导电金球，还是制作LCD扩散膜、LED封装料和IC制造用CMP抛光液的关键原料，一直以来被外企垄断，我国每年要从国外进口几十亿元的微球用于平板显示产业。因此，纳微科技的微球产品研发及产业化，可填补我国这一关键材料的空白，对促进TFT-LCD配套材料国产化、建立完整的TFT-LCD产业链，增强我国平板显示乃至光电产业的国际竞争力有着巨大的推动作用。