告别TAC,拥抱PMMA:偏光片膜材国产化背后的机遇

近年来,伴随着京东方与大仓合资成立京仓科技布局PMMA薄膜生产,同时龙华PMMA稳定供货三利谱等国内偏光片企业,合美收购LGC上游表涂及膜材业务后布局PMMA膜材赛道。PMMA材料已经成为了POL上游膜材突破国外布局的一个重要选项。
一、什么是PMMA
PMMA(Polymethyl Methacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)俗称有机玻璃或亚克力,是一种由甲基丙烯酸甲酯(MMA)单体聚合而成的高分子透明材料。自上世纪30年代实现工业化以来,PMMA凭借其优异的光学透明性,逐渐成为光学塑料领域最具代表性的材料之一。
二、为啥国产化要用PMMA
1、为啥要用PMMA材料
如图一所示,一块标准LCD偏光片由多层薄膜复合而成,其中最核心的偏光层是经碘染色的聚乙烯醇(PVA)膜,而PVA膜极度娇贵——易吸湿、易变形、机械强度不足,因此必须在两侧贴合保护膜,赋予其支撑与防护。
图一、传统偏光片膜材结构

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长期以来,三醋酸纤维素(TAC)膜凭借优异的光学透明性和与PVA的良好匹配,稳坐偏光片保护膜的头把交椅。然而,随着显示技术向大尺寸、高亮度演进,TAC膜吸水率偏高等劣势逐渐暴露。这样PMMA和PET等防水性更好的材料逐渐脱颖而出。表一所示即为三款材料的防水性对比,可见,PMMA和PET的防水性明显优于TAC。因此在大尺寸面板上面,PMMA和PET开启了逐渐取代TAC的道路。
表一、TAC、PMMA、PET防水性对比

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如表二和表三所示,NRT可以做PVA的上下保护膜使用,PET由于相位差大的原因,只能做上保护膜使用,PMMA由于相位差可以做小,因此也可以同时做上保护膜和光学补偿膜用,具有广阔的使用空间,其主要作用如下。
第一,PMMA做PVA偏光层的上保护膜:这是PMMA在偏光片中最成熟的应用。与TAC膜类似,PMMA膜通过光学胶黏剂贴合在PVA层的上下表面。其核心任务包括:隔绝水汽、提供机械支撑,这使得偏光片在湿热环境下的尺寸稳定性和耐久性显著提升,尤其适合大尺寸电视和车载显示等严苛场景。
第二,光学补偿膜。部分高端偏光片会在PVA层内侧附加一层具有特定相位差值的PMMA膜,用于补偿液晶盒产生的光学延迟(Retardation),改善大视角下的对比度与色偏。PMMA因本征双折射较低且易于调控,成为补偿膜的理想基材之一。
表二、IPS用偏光片膜材示意图

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表三、VA用偏光片膜材示意图

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2、为啥国产化选用PMMA材料
在非TAC类薄膜中,普通PET因存在彩虹纹问题,无法直接用作PVA保护膜,需将位相差(Retardation)提升至约8400 nm方可消除该缺陷。此外,受专利壁垒限制,目前偏光片用PET保护膜市场由日本企业东洋纺独家垄断,外部厂商难以进入;而PMMA则专利壁垒较低,为更多企业提供了布局空间。因此,国产厂商在寻求突破PVA保护膜垄断时,普遍选择PMMA作为替代赛道。
三、PMMA市占及未来趋势
1、PMMA市占
当前,PVA外保护膜领域主要采用TAC、PMMA、PET三种材料,其市场份额变化如图二所示。受防水性要求提升的影响,TAC薄膜市场份额呈逐步收缩态势;PET薄膜则因性能优势而占比持续上升;PMMA薄膜尽管在防水性上略逊于PET,但仍可满足绝大多数应用场景,因此其市场占有率整体保持稳定。
图二、PVA外保护膜TAC、PMMA、PET市占变化

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在补偿膜领域,目前TAC可用于IPS和VA领域,在VA领域,由于防水性提升的需要,其市占逐渐被COP侵占。而在IPS领域,由于现在的面板设计和TAC的补偿值更匹配,但随着对PMMA的补偿值优化,以及IPS模式本身大视角漏光改善的需求,预计PMMA的占比会有一定程度的提升。
图三、PVA内补偿膜TAC、PMMA、COP市占变化

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总的来说,基于防水性需求,TAC的市场占比逐渐降低,PET和COP逐渐上升,而PMMA由于其综合性能的优秀,一直保持了其市占的稳中有升。
目前,PMMA的厂商主要有东洋钢板、大仓工业、住化、新美、龙华。可谓是百花齐放,充分竞争。这也给了后来者更好的介入机会,预计未来,通过合资、国内资本投入等方式,PMMA国产化的风潮会越来越盛。
表四、PMMA主要生产厂家

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2、未来趋势
展望未来,偏光片用PMMA技术将沿着以下方向持续进化:
补偿功能一体化整合。 若能在PMMA保护膜上直接赋予精确的相位差功能(通过拉伸取向调控),则可省去独立的补偿膜层,简化偏光片结构、降低成本,这对大尺寸TV及IT产品极具吸引力。
面向柔性显示的超薄耐折膜。 随着折叠屏、卷曲屏步入量产,对偏光片整体厚度(目前约100~150μm)提出进一步压缩需求。PMMA因其可熔融加工性,有望开发出10~20μm级保护膜,并结合弹性体改性实现动态弯折下的可靠性。
在市场方面。预计国产化势头会越来越盛,待国产厂商突破良率问题,保持量产的稳定性,国产PMMA将逐渐挤占国外厂商的占比。
四、总结
从TAC的“影子”到逐步走向舞台中央,显示偏光片用PMMA正经历一场厚积薄发的材料革命。其相比TAC防水性明显提升,可应用于大尺寸,同时相比PET无专利保护问题,更适合国产化布局。
当然,PMMA要在附着力、耐弯折和耐热性上全面超越TAC仍需持续创新。随着高分子合成、薄膜加工和界面工程技术的不断进步,PMMA将在未来显示的光学架构中扮演更为关键的角色——既是守护偏光性能的“铠甲”,也是拓展视觉边界的“透镜”。



