2011年全球液晶材料市场状况简析

清华大学化学系 梁晓

一、前言

2011年，全球金融危机的阴霾始终笼罩在消费品市场上空，包括手机、数码相框、数码相机、GPS、笔记本电脑、液晶电视和液晶显示器等终端产品的产量较2010年相比始终没有新的突破。韩国、日本、中国台湾地区及中国大陆各种世代的TFT面板生产企业均出现了亏损。中国大陆的传统TN、STN面板生产企业，有相当一部分处于苦苦维持的状态，除深圳天马、汕尾信利、汕头超声等这样有规模和技术实力的大企业外，一些规模小、档次低的企业纷纷停产或倒闭，并且这些传统LCD企业都面临产品结构调整或转型，整体形势不容乐观。从应用结构来看，移动通信、液晶电视、笔记本电脑和液晶显示器这几大领域仍将几乎占据整个市场份额；从产品结构来看，大尺寸化、宽屏化、超薄化的发展趋势不会改变；需要指出的是，由于苹果公司的iPhone和iPad的出现和不停的更新换代以及韩国三星公司在智能移动市场的突出表现，引领了触摸屏式中小尺寸TFT面板的生产热潮，并且这一势头还将延续。

在TFT-LCD面板生产企业中，全球五大面板厂商依然占据市场主体，但随着中国大陆从国家层面对平板显示行业进行了战略规划，在TFT-LCD面板行业不断进行投入，京东方的合肥第6代线在2011年不仅达产，而且良品率和品质都顺利达到设计要求，运转良好，包括北京京东方、昆山龙腾光电、中航电子及深圳深超电子在内的4条第5代线运转良好，成都京东方、上海天马、成都天马3条第4.5线运转良好。此外，2011年，北京京东方的第8.5代线、深圳华星光电的第8.5代线都已经进入了试产阶段，中国大陆在高世代TFT-LCD面板的生产中积累了大量的经验，随着时间的推移将获得更多的话语权。

在传统的TN、STN型LCD生产企业中，目前，中国大陆的企业已经占据了绝对的主导地位，除了垄断中低端市场外，在车载等高端市场也逐渐站稳了脚跟。

二、液晶材料的前沿技术及发展趋势

目前，在显示领域，TFT液晶技术已经成为主流技术，它主要包括以下几种模式：扭曲向列相型（TN TFT-LCD）、共面转换技术型（IPS TFT-LCD）、边缘场开关（FFS TFT-LCD）和垂直排列型（VA TFT-LCD），除上述几类TFT-LCD显示模式外，还包括光学补偿弯曲排列（OCB）和蓝相（Blue-LCD）等TFT-LCD显示模式，但由于种种原因，这两种模式尚未真正实现大规模生产。

1. 垂直排列型（VA）

VA模式的TFT液晶显示视角好，达到178°以上，对比度高，生产工艺简单，制盒过程无须摩擦，成品率高，目前是大尺寸液晶电视机和高端中小尺寸产品的主流（约占80%），包括日本Sharp、韩国Samsung、中国台湾地区的CMO和AUO等在内的大尺寸电视面板厂商主要采用这类模式。

VA模式由于液晶分子在盒内为垂直排列，因此要求所使用的液晶介电常数（Δε）为负，即为负性液晶材料。对于VA型混合液晶而言，多年来专利一直被德国Merck公司所持有，但从2007年开始，日本Chisso的VA型液晶突破了Merck的专利壁垒，实现批量销售，从2009年开始，日本的DIC在VA型液晶方面同样取得了突破，尤其是与韩国三星公司进行了充分合作，同样占据了一定的市场份额。虽然Merck垄断VA液晶市场的局面已经被打破，但除了两家日本企业在VA型液晶市场取得了突破外，VA型液晶的市场准入门槛还相当高，其他液晶生产商想进入这块市场的难度是最大的。

2. 共面转换技术型（IPS）和边缘场开关（FFS）

IPS模式将细条型正负电极间隔排列在同一基板上，使得液晶分子在平行于玻璃基板的平面内旋转，由于光从不同角度传播的光程相差不大，因此无须补偿膜就可以获得良好的视角特性，达到170°以上。FFS技术通过同一平面内像素间电极产生边缘电场，使电极间以及电极正上方的取向液晶分子都能在（平行于基板）平面方向发生旋转转换，从而提高液晶层的透光效率。FFS技术克服了常规平面方向转换（In-Plane-Switching，IPS）技术透光效率低的问题，在宽视角的前提下，实现高的透光效率。目前，IPS和FFS模式主要应用于大尺寸电视和一些高端显示器，包括韩国LG Display、日本Hitachi和中国的京东方等在内的面板厂商使用这类模式。需要指出的是，由于苹果公司的iPhone显示屏采用了IPS技术，因此在小尺寸移动市场，IPS显示屏增长趋势明显。

IPS和FFS模式通常采用正性液晶，并且要求液晶的驱动电压较低（介电常数 Δε 大）。对于IPS和FFS型混合液晶而言，目前的专利主要为德国Merck和日本Chissso公司所持有，市场也被这两家公司垄断，但中国大陆的企业在这类液晶方面同样进行了大量的研究，目前在专利方面已经取得了一定的突破，有小批量的液晶已经被一些面板企业采用。

3. 扭曲向列相型（TN型）

TN型TFT液晶显示是历史最悠久、发展最成熟的显示模式，TN模式与TFT技术的完美结合是液晶显示发展最重要的契机和原因。其产品包括台式PC监视器、便携PC、掌上PC、移动通信、车载设备、摄像机和数码相机监视器、PDA、数码相框等。此外，随着液晶显示技术的不断发展，宽视角补偿膜被应用于TN型TFT液晶显示，使得中小尺寸的液晶电视也应用该技术。目前包括第5代线及以下的TFT面板生产线几乎都采用TN模式。

对TN型TFT液晶而言，德国Merck和日本Chisso仍然持有较多数量的专利，但有相当多的一部分到2012年左右基本到期。通过对专利的研究发现，Merck和Chisso的单体专利虽然有很多即将到期，但在专利到期前的一段时间，这两家公司又通过申请配方专利的形式，将这些专利到期的单体使用到混合液晶中再次申请专利，利用这样的方式造成专利延期，这是目前其他混合液晶材料生产企业必须面临的问题。值得指出的是，近年来，中国大陆的企业对TFT液晶的专利问题非常关注，同时进行了大量的研究和探索，如石家庄诚志永华通过对混合液晶配方专利的大量分析和研究，开发出了具有多元环二氟甲氧桥类的单体液晶，在此基础上，得到了具有企业自主知识产权的混合液晶配方，也得到了中华映管、瀚宇彩晶、京东方等企业的认可；江苏和成以茚环结构为突破，开发出一系列的正性和负性单体液晶，并将其应用到混合液晶中，得到了一系列具有自主知识产权的混合液晶配方，得到了包括AUO、天马等面板企业的认可；北京八亿时空以嘧啶类液晶和五元环液晶为突破，申请了一系列的混合液晶专利，目前专利得到了奇美和中华映管等公司的认可。除上述三家液晶企业外，中国大陆的其他液晶企业，如江苏晶美晟、西安彩晶、西安瑞联、烟台万润、江苏广域化学及浙江永太等企业，也纷纷在液晶材料方面申请了专利。

目前，包括日本DIC，中国大陆的石家庄诚志永华、江苏和成等一些混合液晶生产厂家都在TN-TFT液晶材料方面取得了一定的突破。DIC在韩国和中国台湾的企业取得了一定的销售，诚志永华、江苏和成和北京八亿时空在中国大陆的一些第5代线以下面板生产企业以及大量的切裂灌小尺寸手机用TFT显示屏取得了销售。从TFT混合液晶的发展可以发现，虽然包括DIC、诚志永华和江苏和成等企业已经慢慢打破两家巨头的垄断，为今后的发展积累了大量的经验，但想从根本上动摇Merck和Chisso的地位，可谓任重道远。尤其是目前面对中国大陆市场高世代TFT面板生产线的建设高潮，能否成为这场盛宴的参与者还是仅仅做一个看客，市场将拭目以待。

对TN型TFT液晶材料而言，要求其旋转黏度低，光学各向异性大，清亮点覆盖范围更宽；对IPS和FFS型TFT液晶材料而言，要求其选择黏度低，介电常数更大；对VA型TFT液晶材料而言，要求其负介电常数更大，旋转黏度低，光学各向异性大。此外，为了降低驱动电压，降低功耗，要求各类液晶材料降低阈值电压，介电各向异性越大越好。

除了上述几种TFT液晶技术外，虽然在2008年SID上，韩国Samsung公司已经推出了基于蓝相液晶显示技术的TFT-LCD样机，并且目前有多家企业和研究机构都在进行蓝相液晶的研究，使得蓝相液晶成为近期液晶材料和显示领域为数不多的研究热点，但从目前的发展来看，如果蓝相液晶显示不能够在液晶材料的工作温度范围、驱动电压及材料寿命方面取得突破，就很难在市场上进行推广。

在显示领域，其他液晶材料，如铁电液晶、PDLC液晶、多稳态液晶等都有一些需求，但由于种种局限，覆盖面太窄，难以成为主流。从2008年开始，北京汉朗科技推出了基于近晶相液晶的多稳态液晶显示，该显示技术具有低功耗、制备工艺简单等特点，在电子标签、电子纸、调光玻璃等领域有一定的应用前景。

在非显示领域，液晶材料的研究及发展大致包括以下几个方面：

（1）液晶材料的光子学和液晶激光的研究，包括液晶的光子带隙材料、旋转向列相或胆甾相液晶的空间周期性研究、液晶的无镜激射及液晶的蓝相激射等；

（2）弯曲型液晶材料的研究，包括双轴向列相液晶、弯曲芯近晶相液晶等；

（3）液晶弹性体的研究，包括基于液晶弹性体的人工肌肉、聚合物稳定性铁电液晶等；

（4）工作于非可见波段的液晶器件和材料；

（5）新一代硅基液晶技术的非显示应用。

三、全球液晶材料市场状况

目前，综观全球液晶材料行业，在TFT混合液晶方面，德国Merck和日本Chisso占据市场主导地位的格局仍然没有被打破，尤其是日本的Chisso公司，近年来一方面加强了新型液晶材料，尤其是负性液晶材料的开发，另一方面不断扩大从中国大陆的单体液晶采购，多渠道培养供应商，因此无论从液晶品种还是从液晶价格方面都有超越德国Merck的趋势，其市场份额也在不断扩大。日本DIC、中国大陆的诚志永华和江苏和成在低端TFT混合液晶市场占有一定的份额。

在传统的TN、STN型混合液晶市场方面则呈现了一个完全相反的局面。除了在高端的STN、宽温液晶及一些特殊用途的液晶方面Merck和DIC还占有一定的市场份额，其他市场基本被中国大陆的混合液晶厂商垄断。尤其是江苏和成、北京八亿时空和烟台显华，2011年分别在传统的中高端混合液晶市场和低端混合液晶市场取得了发展，所占有的市场份额得到一定提升。

从各种市场信息和数据以及与许多TFT-LCD面板厂商的交流来看，笔者对2011年TFT混合液晶材料的全球市场销量进行了估计，如表1所示。

从上述数据可以看出，在TFT液晶材料市场，德国Merck公司和日本Chisso公司的领先地位仍然保持，但其他液晶生产企业都已经慢慢进入，尤其是中国大陆的液晶企业，随着中国大陆高世代线的不断建立和完善，其市场份额将会不断得到增长。

从各种市场信息和数据以及与许多传统的LCD生产商及混合液晶材料生产商的交流来看，笔者对2011年传统TN、STN混合液晶材料的全球市场销量进行了估计，如表2所示。

由于传统的TN、STN混合液晶的种类非常多，因此无法对其进行详细分类和分析，只能对其进行一个大致的分类。从表2可以看出，传统的高端市场仍然被Merck和DIC占领，高端市场的附加值很高，具有很高的利润，这也是Merck为什么还没有完全放弃传统高端市场的原因，也是DIC在如此恶劣的竞争环境下仍然能够生存的一个重要原因。而在中国大陆众多的混合液晶材料生产企业中，石家庄诚志永华在2011年保持了市场第一的位置，其产品也是覆盖面最广的，但其市场份额正在不断被其他企业蚕食，诚志永华已经逐渐放弃了低端混合液晶市场。在中高端的STN、宽温、第一极小及VA型混合液晶方面，江苏和成的技术优势和市场优势不断发挥，获得了相当大的市场份额，发展势头迅猛；而烟台显华通过低价策略，在低档TN、HTN型混合液晶方面占据主导；北京八亿时空在中高端混合液晶市场也取得了一定的成绩。

与2010年相类似，2011年，在TFT-LCD用液晶材料的中间体和单体生产方面，中国的多家企业依然保持了强劲的发展势头，同样为全球的TFT液晶材料生产做出了重要的贡献。包括西安瑞联近代电子材料有限责任公司、西安彩晶光电科技股份有限公司、烟台万润精细化工有限责任公司、上海康鹏化学有限公司、浙江永太科技股份有限公司和江苏广域化学有限公司等在内的多家公司，继续为国外几家TFT液晶材料生产厂商服务，在生产规模、销售规模等方面取得了较好的业绩。