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液晶平板的骨架——微球

2021-11-18 文/芦伟 依马狮视听工场


液晶平板的骨架——微球

上期《蒸镀、蒸镀,卡住中国OLED去路?》的文章,我们讲述了卡住中国OLED面板发展咽喉的关键设备——真空蒸镀机的故事。这期我们接着讲述另一个制约中国液晶平板显示发展的“卡脖子”材料——微球的故事。


微球,顾名思义就是这个球非常非常小、小到眼睛几乎看不见,形象的比喻就是,它的直径只有头发粗细的三十分之一。

那么,这么小的微球有什么用呢?

 

微球虽小 角色重要

作用十分关键,没有它,液晶平板就生产不 出来。

我们都知道液晶平板,就是在两块透明平板之间填充液晶材料,通过改变液晶材料的分子排列,来达到遮光透光的显示目的。而两块平板如何保持平行状态,并维持填充液晶材料的空间,就需要用到微球了。

简单来说,在液晶平板的两块平板之间,每平方毫米需要一百个微球,它就像液晶平板的骨架,支撑起了两块液晶平板间的缝隙空间。由于微球在这里起得是间隔的作用,所以称为间隔物微球,液晶材料就是灌注在间隔物微球支撑起的平板缝隙之间。 

液晶平板的骨架——微球

微球另一个重要用途是芯片的引脚。电路常用焊锡连接,但现在的芯片太小,引脚小到看不清,用微球制作的导电金球就替代了焊锡。微球混在绝缘胶里,构成“各向异性导电膜”。这层膜贴在芯片和主板之间,需要接脚的地方给予压力,小小金球就会在两者之间 导电。

此外,利用微球的光学性能,还可以把微球涂到塑料膜的表面可以将点光源变成面光源,是背光源膜组的重要部件。 

液晶平板的骨架——微球

由此可以看出,微球虽然小,在液晶平板中扮演的角色却很重要。

除了液晶平板行业,微球在多个应用领域业也都发展着重要作用。如在LED照明领域,在LED芯片或封装材料里加入微球不仅可以大幅度提高LED发光效率,还可以增加光的柔和性;在生物制药领域,必须使用微球做色谱填料来进行分离提纯;在制药方面,作为药物控释的载体,以减少药物的毒副作用;在食品安全检测、疾病诊断、环境监测等行业,如果没有微球,也将陷入窘境。

 

被列为35项“卡脖子”技术之一

如今我国已经成为液晶平板超级大国,液晶平板出货量全球份额超过一半,是当之无愧的NO.1。但这个NO.1多年来却无法实现液晶产业链的全部国产化,一些关键的设备材料和技术依然高度依赖国外厂商。如液晶平板用的微球,就长期被日本积水、早川两家公司所把持。

本来按照美好世界地球村的发展路径,从国外购买材料和设备很正常。国际贸易的本质就是互通有无,一个国家不可能什么都能自给自足,没必要什么都自己研发生产,全球协作一体化,彼此优势互补,各取所需挺好。之前我们是这么想的也是这么做的,但某些超级大国为了自己的利益,恶意破坏这个美好秩序,对我国施行各种技术封锁和制裁。让我国不得不提高警惕,对于关键技术和材料开始投入重力进行自主研发和生产,以让他国不能卡住我们的脖子。《科技日报》曾列出35项“卡脖子”技术,微球就是其中之一。

 

说易行难

微球,想要自主研发生产,说说容易,但做起来很难,原因主要体现以下三个方面。

1、技术水平达不到。微球对质量要求很高,不仅要小到只有头发的三十分之一,还必须保证颗粒均匀,大小一致,材质还要足够强韧,光滑不含一点金属杂质,否则就会直接影响最终液晶平板的显示效果。而我国长期以来对于微球的重视程度不够,研发投入少,缺乏技术积累,导致微球制造水平不高。 

2、国内的基础材料及仪器设备无法满足技术研发。比如基础材料苯乙烯,国内产能虽然位居世界首位,但是萘含量高,用其生产出来的间隔物微球机械强度低、变形大,不能满足控制液晶显示的要求。另外,生产高性能微球需要用不锈钢反应釜。国产反应釜生产的微球铁含量超标,需要用进口反应釜的铁含量才能达标。

液晶平板的骨架——微球

3、品牌优势。国外公司通过几十年的技术和商业积累,多年前便垄断了这个细分市场,确立了品牌和专利的优势。这对于后来者形成了不小的 壁垒。

因此,虽然这些年国内屡有微球研发获得突破的报道,但大多局限在实验室中,无法实现商业化,即使个别尝试了商业化,也因为无法保证量产质量,而不被市场认可。

这也造成两家日本垄断厂商微球的价格居高不下。但即使这样,液晶面板厂商也趋之若鹜。因为价格虽然昂贵,但用量少,微球在整个液晶平板成本中只占不到1%。厂商不会为了节省那1%成本,冒着产品损失的风险,去使用质量不稳定的微球 产品。

获得突破

虽然困难不少,但我们真的就生产不出高质量的微球吗?

今年6月23日,一家名为纳微科技的公司在科创板上市首日暴涨1127%。这家公司之所以获得投资者追捧,就在于其在微球方面获得了重大突破,成功的研发并量产出可以替代国外厂商的高质量微球产品,而且具有知识产权。这家公司更牛的地方在于,他们通过底层技术创新,把日本公司6个月的产品生产周期缩短为6天,证明了中国企业的实力。

据悉,目前该公司已经能够提供粒径范围从5纳米到1000微米范围内不同结构、不同材料组成、任意大小单分散微球,并申请了30多项发明专利。在液晶平板显示领域,其间隔物微球已经部分取代日本进口产品,获得了相当国内市场份额;用于连接芯片和面板的关键材料导电金球,以及用于光扩散膜(板)的光扩散微球,也即将实现产业化。

液晶平板的骨架——微球

这意味着,中国已经初步把微球这项关键核心技术掌握在了自己手中。也许真正攻克它还需要一段时间探索,但众人拾柴火焰高。目前在微球方面取得进展的还有知益微球、精通科技等一些企业机构。相信在大家的共同努力下,这项“卡脖子”技术终将成为历史,国内液晶平板产业链朝着全部国产化进程又将迈进一大步。

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