液晶材料技术专利组合(分析)

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近日,材料世界网刊登了液晶材料技术专利组合,主要介绍了胆固醇液晶技术、反应型液晶技术、分散型液晶技术及液晶配方显示材料技术,下文将详细介绍这4项技术。


分散型液晶技术(PDLC)




高分子分散型液晶(Polymer Dispersed Liquid Crystal;PDLC)由微米尺寸大小之液晶颗粒分散在高分子基质中所组成;其操作原理系利用外加电场可控制液晶折射率之变化,在无电场作用下呈不透明状,而在电场存在下呈透明状。


由于PDLC不需偏光膜及配向膜之协助,且可采涂布方式涂布在含透明导电层之可挠曲基板上,因此可应用于智能型电控窗户、广告广告牌及汽车、建筑物所需之可调光玻璃。


而配合不同特性之液晶、二色性染料(Dichroic Dye)及改变液晶颗粒之尺寸,可制备出可调整光波波长性质之PDLC装置,其潜在市场商机无可限量。


专利组合技术特色


一、高耐光高分子分散型液晶组成物及其装置,藉由在高分子分散型液晶中加入高耐光之二色性染料与添加剂,增加材料之耐旋光性,可广泛的应用于手表显示、自动化显示、广告显示、隐密性隔板如建筑用窗户与车用天窗与侧窗。


其具耐光之特性,可抑制液晶分子易因光照黄化之缺点。


二、可重复加工之电可调光液晶膜,使用微胶囊化液晶与热塑型高分子接着剂均匀混合制成液晶涂料,可进行大面积生成卷式连续涂布制程,不会因扭曲或轻压而漏光,具高度隐蔽性。


应用领域


隐密性隔板如建筑用窗户或室内装潢、隔间与车用天窗与侧窗之可调光玻璃。


胆固醇液晶技术(ChLC)



胆固醇型液晶组成可分为两种:


1、本身具有旋光性的向列型液晶分子;


2、由旋光性分子与非旋光性之向列型液晶配方混合而成。用于显示器是一种以环境光为光源的显示器,不需要背光模组,可降低制造成本。


此外,胆固醇液晶显示器具有平面态及焦点锥线态(Focal Conic State)之双稳态(Bistable)特性,具有耗电量低、反射率高、可反射不同波长的特点,如以塑胶作为基板,可取代传统玻璃基板,符合轻薄、可挠、可卷等软性显示器之应用需求。


专利组合技术特色


一、开发多种旋光性化合物,可应用于胆固醇液晶的添加物,不仅具有高螺旋扭转力(Helical Twisting Power;HTP),且在胆固醇液晶组成中具有良好的溶解度、稳定的温度依存性,可应用于胆固醇液晶显示器或者用于制作反射式偏光板、胆固醇型反射式偏光板、反射板、光学补偿膜、延迟膜等。



具有可精准调控胆固醇液晶彩色化波长或使胆固醇液晶在周围环境下稳定性佳之特性。


二、胆固醇液晶显示装置及其制造方法,设计运用具有双稳态特性以及电压改变反射率特性的胆固醇液晶显示器。用于软性电子纸在彩色化技术,可提高彩色电子纸之反射率及对比。


应用领域


电子标签、电子书、智慧卡、平面显示器、大型广告广告牌及手写电脑等众多方面


反应型液晶技术(RM)


具有反应官能基之反应型液晶化合物已逐渐应用于液晶显示装置的制程,例如作为光学膜或液晶组成物的材料之一,应用在增亮膜或配向膜的制备、或是混入胆固醇液晶配方。


借由设计不同反应性组合物,可解决传统具有末端反应官能基之化合物在液晶组成物中溶解度不佳及成膜性之问题。


专利组合技术特色


一、具光学活性之高螺旋扭转力液晶添加物,利用其光学活性旋光度及高螺旋扭转力使其反射特定波长。


二、导入碳酸酯基之化合物,使该液晶组成物具有良好的电压维持率(VHR)(≧95%),对于需要考虑电压维持率之主动阵列液晶显示元件来说,可帮助提高其画面对比与降低其影像残留,在低温下也不易析出。


应用领域


电子标签、电子书、智慧卡、平面显示器、大型广告广告牌以及手写电脑等需使用光学膜显示之显示器。


液晶配方显示材料技术


液晶具有介电与光学异方性,同时具备良好的分子配向与流动特性,当受到光、热、电场或磁场等外界刺激时,分子的配列很容易发生变化,造成液晶材料明暗对比的改变或显现出其它特殊的电气光学效果,应用于显示器拥有质量轻、容易携带、体积不占空间等优势,且能量消耗较低。液晶配方一般分为主动式及被动式液晶配方。


透过被动元件例如为电容改变电压来控制液晶分子的排列方向,称为被动式驱动(Passive Drive)。透过主动元件例如为晶体管改变电压,则称为主动式驱动(Active Drive)。


近几年来,液晶材料俨然成为各种便携式电子及信息产品中不可或缺的显示媒体,更被使用于超薄型液晶显示器的显示材料。


专利组合技术特色


①末端苯环中导入三氟甲基乙烯基之液晶化合物,适合应用于穿透式、反射式或半穿反式等液晶显示器以及TN、IPS及VA等驱动模式,可降低液晶层黏度并有效提升现有液晶面板之性能。


②多种具有高双折射率(Δn≧0.4)或具旋性之液晶分子结构或其添加剂,提高液晶配方之折射率及面板的反射率(>35%)。


③多种高介电异方性(Delectric Anisotropy,Δε)的液晶化合物或负介电各向异性液晶化合物。


应用领域


平面显示器、便携式电子及信息产品、电子表、计算机及汽车仪表板的显示器、超薄型液晶显示器的显示材料、笔记型计算机、投影机光闸元件或复印机记忆元件、光学元件等。(来源:材料世界网)


延伸阅读


国际OLED蓝光材料形成垄断格局,TADF技术开发如火如荼


一、OLED发光材料定义及分类


OLED(有机发光二极管)是基于电致发光的第三代显示技术,OLED的发光原理为:在外加电场的作用下,电子从阴极注入,空穴从阳极注入,注入的电子和空穴分别从电子传输层和空穴传输层向发光层迁移,电子和空穴注入到发光层后,由于库仑力的作用束缚在一起形成电子空穴对,即激子,激子辐射跃迁,发出光子而使OLED发光,同时释放出能量。由此可见,发光材料是OLED显示技术自发光的基础,直接决定了OLED的发光特性。


OLED的三种颜色的发光材料中,蓝光掺杂材料的发射波长最短,因此能垒最高;并且与之匹配的金属材料种类较少。此外,由于蓝光材料癿能隙较宽,对载流子注入发光层的效率有影响,进而影响器件的整体性能,导致蓝光材料效率和寿命都不如红绿光材料。


资料来源:公开资料整理


目前,化学原材料国内产能充足,市场竞争激烈,国内企业议价能力较弱,毛利率仅有10%-20%;中国是全球OLED中间体/粗单体主要生产国,目前市场格局已初步形成,行业维持较高的盈利水平,毛利率达30%-40%;而发光材料具有很高的技术壁垒,国产化能力较弱,目前由国外企业垄断,毛利率高达80%。


OLED发光材料产业链


资料来源:公开资料整理


二、我国OLED发光材料发展现状


随着今年面板制造商产能的提高,以及产品推出的需求将带动OLED发光材料市场大幅成长。按材料来看,今年预计将消耗大约16.9吨的HITL材料,其次蓝光主体材料预计将消耗4.15吨。2019年,OLED发光材料市场规模约为20.7亿元,面板面积为191.2万㎡,主要得益于智能手机OLED面板的增加,使其较2018年市场规模的9.59亿元增长115.85%。2021年随着三星SDI开始在其QD-OLED面板中应用蓝光主体和掺杂剂,预计二者的消耗量将进一步提高。2022年预计产能能达到303K/月,面板面积达到840万㎡,国内发光材料市场规模将达到66.4亿元。


资料来源:公开资料整理


相关报告:华经产业研究院发布的《2020-2025年中国oled发光材料行业市场调查研究及投资前景预测报告》


三、我国OLED发光材料行业竞争格局


国内企业主要从事OLED中间体/粗单体生产。发光材料的专利基本被美、日、韩、德等国家企业所掌握,在成本压力下,这些企业一般会把部分OLED中间体/粗单体的生产外包出去。中国是全球OLED中间体/粗单体的主要生产国,知名企业如万润股份、濮阳惠成等上市公司已进入全球OLED材料供应链。目前行业已经实现国产化,竞争格局也初步形成,同时盈利水平维持在中高位。


资料来源:公开资料整理


日本出光兴产株式会社拥有蓝色主体材料技术专利,在全球蓝色主体材料的市场占有率达到65.4%,与SFC包揽全球接近90%的市场。


资料来源:公开资料整理


中国蓝光材料提高寿命专利领域占据第一位,份额占到了41%;其次为日本,占28%;再次为韩国,占17%;然后是美国和德国。可见,OLED技术长期以来呈现三分天下的局面,中国、日本、韩国是申请量主要贡献者,欧美国家申请量相对较少,未来中国赶超的进度将持续加快,在专利及技术上实现赶超。


资料来源:公开资料整理


四、OLED发光材料行业未来发展趋势


1、发展下一代发光材料技术


目前,在国外材料企业和高校中,TADF(热活化延迟荧光)技术开发如火如荼,大家都在积极布局专利。虽然现阶段来看,该技术离产业化应用的指标还很远,短期内实现产品应用的可能性比较小。但这项技术的产品突破能够解决面板客户蓝光发光效率低的痛点和短板,最大可能的延展屏体设计空间。


2、企业不断涌入,将逐渐打破行业壁垒


国内OLED中间体、单体粗品的供应商,包括万润股份、西安瑞联、濮阳惠成、北京阿格蕾雅、吉林奥来德已实现规模量产并进入全球OLED材料供应链。OLED中间体和单体粗品的主要行业壁垒是下游厂商的认可,这些已进入OLED供应链的企业将受益于OLED需求的快速增长。


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来源:女性护肤热闻,华经情报网

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