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聚酰亚胺液晶取向剂市场研究

作者:卓创资讯 2018-09-20 13:37

        液晶取向材料(Alignment material)是指涂敷在导电基板表面直接与液晶接触的一层高分子聚合物薄膜,它通过与液晶分子之间产生分子间力而使得液晶分子按一定的方向进行规整的排列取向。液晶分子的取向是液晶显示的关键技术之一,涉及到取向材料的结构和性质、表面处理的方法、固液界面的相互作用等一系列比较复杂的问题。液晶显示器所用的取向材料及取向处理方法有多种,目前,应用最广的是以PI作为取向材料,用摩擦法做成取向膜。
        PI作为液晶取向材料除了具有优良的热性能、电性能、机械性能以及耐化学稳定性能外还具有以下特点:
        1)覆膜本身就有使液晶分子排列的功能。
        2)对所有类型的液晶都显示了良好的取向效果,对液晶的适应性比其它取向方法优越。
        3)根据基片面积的大小,可任意选用旋转涂敷、滚动涂敷、浸渍涂敷、喷雾涂敷、凹板涂敷等手段,并能在基片表面涂敷成均匀的覆膜。在这些条件下,基片上有没有透明电极以及透明电极的形状都不会对其产生影响。
        4)取向功能完全,可以耐受500℃、5min的耐热试验。所以也能适用于必需做玻璃融合密封操作的工序。
        TFT-LCD用PI取向剂(TFT-PI)应具有如下几个典型特征:1)PI分子结构应具有较低的苯环含量(或较高的脂环基团),从而提高光学透明性、电压保持率(VHR)以及降低残余直流电压(RDC)值;2)PI分子结构中含有一定链长的烷基取代基或含氟基团,从而保持其较高的预倾角;3)溶剂体系中包含溶纤素类化合物,从而提高PI取向剂的流平性。
        作为LCD的重要相关材料之一,PI液晶取向剂一直跟随LCD技术的发展。在LCD发展的初期,由于液晶面板的尺寸较小,PI取向剂在其总成本中所占比例相对较低。但近年来,随着高世代液晶面板的不断发展,PI取向剂的用量也越来越大,其成本比例也不断增加。这些因素极大的推动了PI取向剂行业的发展。
    生产技术
        1)PI液晶取向膜的生产
        传统PI取向膜主要由均苯四酸二酐(PMDA)与对苯二胺(PPDA)在溶剂(如N甲基吡咯烷酮(NMP))中先聚合生成聚酰亚胺酸(PA),再将PA涂敷在液晶基片内表面,加热到250~300℃,约1h左右,脱水固化生成PI取向膜,最后以摩擦方式使PI取向膜表面磨出沟槽,使液晶分子定向排列,以达到显示要求。
        采用上述方法将均苯四酸二酐和对苯二胺的衍生物、同系物或侧链取代基修饰物等聚合可得到改良型PI取向膜。现代技术多采用增加聚酰亚胺主链中芳烃的比重或者体积或嵌入长烷烃侧链来加强取向膜对液晶分子的定向作用力。
        2)PI液晶取向剂的涂布方法
        在TFT-LCD制作过程中,液晶取向的均一性直接影响显示器的各项品质,生产中一般采用在基板上涂敷取向膜的工艺来实现液晶分子的定向排列。常见的涂布方法有3种:旋转涂膜法(Spin coating)、浸泡法(Dipping)、凸版印刷法(ARP printing)。
    世界供需
        世界液晶取向材料的发展可以追溯到上世纪90年代初,Schadt提出用线性紫外偏振光照射聚合物膜可以使液晶分子取向。传统的液晶取向技术为平行取向,传统的液晶取向材料有PI、PS、PVA、PVC、PMMA等。随着工业要求的提高,目前日本和美国一些公司推出了一些PI的改良品,如含硅PI、含氟PI等,液晶取向剂技术也逐渐发展到垂直取向。未来,随着液晶技术的发展,对液晶分子的表面排列技术提出了更高的要求。液晶取向材料方面的研究成为各国科研人员的研究热点。目前,世界TFT-PI主要生产厂家有日本日产化学(Nissan Chemical)、日本合成橡胶(JSR)、日本捷恩智(JNC,原Chisso)、日本迪爱生(DIC)、韩国三星、德国默克(Merck)及美国几家生产商。
        2017年世界TFT-PI表观消费量约为1600吨。预计2022年世界TFT-PI表观需求量将达2200吨,2017~2022年世界TFT-PI表观需求量年均增长率为6.6%。
    国内供需
        我国现在已经成为世界上主要的LCD生产国,但液晶取向材料方面的研究起步较晚,工业化生产相对落后,国内一些大厂商的液晶取向材料一直依赖从日韩等发达国家进口。近几年,我国PI液晶取向剂研发取得突破性进展。2014年开始,我国TFT-PI实现工业化生产,主要生产企业有大厂回族自治县波米电子材料有限公司、深圳市道尔顿电子材料有限公司,这两家公司的TFT-PI生产技术均为自主研发。2017年我国TFT-PI产能为100吨/年,开工率60%左右。国内TFT-PI市场缺口仍然很大,主要依赖进口。未来几年,随着国产TFT-PI技术的不断成熟,我国TFT-PI产能将保持增长态势。预计2022年我国TFT-PI产能将达700吨/年,产量将达400吨。2017~2022年,我国TFT-PI产能、产量年均增长率分别为47.5%和46.1%。
        液晶分子的取向是液晶显示的关键技术之一,PI膜是现在应用最广的液晶取向材料。2017年我国TFT-PI表观消费量为320吨。2012~2017年我国TFT-PI表观消费量年均增长率为15%。我国TFT-LCD液晶面板产业的迅猛发展对PI取向剂的需求与日俱增,预计2022年,我国TFT-PI表观需求量将达700吨,2017~2022年我国TFT-PI表观需求量年均增长率为16.9%。