近年来，在政策和资金支持下，大陆面板厂商发展迅速，中游面板厂商如京东方、TCL华星快速赶超海外厂商，成为全球面板龙头企业。大陆面板厂商市占率的提升，也带动上游材料国产替代加速推进。目前，在面板产业配套国产化、本地化等政策的推动下，液晶材料国产化率正稳步提升。

一、液晶的起源

液晶更类似于一群小蝌蚪，或者一群沙丁鱼。它们看似混乱，但是它们却可以朝着一个方向游动起来。所以，液晶必定和一群个体调整方向有关。具体来说，液晶中的每个分子之间像一盘散沙，但是可以通过外部有效控制，使得所有液晶分子有一致的方向，从而让液晶光电子器件具有与众不同的光学特性。要想有这种取向的效果，可以想象，一群皮球就不太容易，拉长型的分子就相对容易。所以在分子微观结构，单个液晶分子一般都是拉长型的。

液晶首先由奥地利植物学家莱尼茨尔（Friedrich Reinitzer）发现。在1888年他首先发现一种白色粉末，把它加热到某一温度可以变成乳白色浑浊液体，继续加热则变成透明液体。这种物质放在生物学家手里，除了烧来烧去，看各种变化外，分析不出个子丑寅卯。好在大家都有合作意识，莱尼茨尔后来将这种材料寄给德国物理学家莱曼（Otto Lehmann）。莱曼用物理学家的严谨，在偏光显微镜下仔细观察这种物质，发现这种液体可以显示五彩的图案。这种图案是由双折射引起，而双折射一般是晶体才有的性质，因此他把这种既能流动又有晶体性质的液体命名为“液晶”。液晶是介于固态和液态之间的一种中间相，因此也被称为除了固态、液态和气态之外的第四态物质。

综上所述，液晶就是一种兼具液体的流动性和晶体的各向异性的特殊物质。

二、全球液晶材料行业

LCD发展促使液晶材料的迅速发展。显示用液晶材料是由多种小分子有机化合物组成的，这些小分子的主要结构特征是棒状分子结构。现己发展成很多种类，例如各种联苯腈、脂类、环己基(联)苯类，含氧杂环苯类、二苯乙炔类、乙基桥键类和烯端基类以及各种含氟苯环类等等。

随着LCD的迅速发展，人们对开发和研究液晶材料的兴趣越来越大。近几年还研究开发出多氟或全氟芳环以及全氟端基液晶化合物。许多化学家们已合成出了性能优良的液晶材料。大约有十几万个液晶化合物合成出来，并以每年3000-4000个新液晶化合物出现的速度向前发展，尤其是日本每年都有大量新液晶材料方面的专利文献出现，以满足各种显示器的使用要求。但真正只有四五千种液晶化合物具有实用价值，能用在LCD中。

从全球液晶材料的应用领域来看，90%以上的液晶材料都应用在了液晶面板显示领域。可以说是，液晶显示屏的需求推动了液晶材料的发展。目前，全球主流的液晶显示屏用到的液晶材料主要有以下集中液晶材料：TN—LCD、HTN—LCD、STN—LCD及TFT—LCD。其中，TFT-LCD材料技术含量相对较高，全球市场上主要被德国、日本几家企业给垄断，而TN-LCD材料行业因技术含量相对较低，市场竞争较为激烈，同时市场价格每年也在下降。

目前，国际上主要有四家液晶材料公司，它们分别是德国默克（Merck）公司、日本智索（Chisso）公司、大日本油墨和日本ADK公司，主要生产中高档产品，如TFT、STN、中高档TN液晶材料。由于TFT液晶材料的高技术壁垒，导致中高端液晶材料市场多年来一直处于垄断状态。

目前默克、智索（Chisso）和DIC三家垄断TFT液晶市场，市场份额分别为50%、40%和6%。大陆液晶材料供应商诚志永华国内市场占有率虽达65%以上，全球五大液晶材料生产厂家中销量位居第三，但主要为TN、HTN、STN型系列的低中端液晶材料。另外，大陆也是全球液晶单体和中间体的最大产地和供应基地。

从全球液晶材料的需求来看，主要集中在韩国、日本、台湾、中国大陆等地，其中中国大陆近几年的需求增长很快，已经超越日本、台湾，成为仅此于韩国的全球第二大液晶材料需求市场。

三、液晶商品化路径

1、液晶显示器

显示器是液晶材料最重要的应用之一。

现代社会信息爆炸，大部分信息都是通过液晶屏幕展示给大家，包括数字仪表、电脑屏幕、电视屏幕、手机屏幕等科技产品。这主要归功于液晶显示具有体积小、重量轻、省电、辐射低、易于携带等优点，为人们的生活提供了极大的便利。

20世纪，人们大部分使用的显示器是黑白显示，由于其造价便宜并且节能，至今还有少数市场在应用，比如：计算器、仪表等。

到了21世纪，大家对彩色的需求十分强烈，毕竟我们人类生活在五彩斑斓的世界。科学应用就是为了满足人类各种需求，为此科学家们基于黑白液晶显示原理研发出了液晶彩色显示器。其实结构上彩色显示只比黑白显示多了彩色滤光片，只是要使液晶屏幕显示彩色图案就复杂多了。但是万变不离其宗，对科学家而言，这只不过技术难度增加而已。

我们知道，屏幕上任何一个图案都是由像素点组成的。要想显示彩色图案，需要两项新技术。

第一项技术就是要把屏幕分成很多小格子，每一个小格子都是独立的，它的电压可以被单独调控。为了得到更加复杂的彩色显示，第二项技术就需要增加专门处理彩色显示的色彩过滤层。通常，在彩色液晶显示面板中，每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色、蓝色的滤波片，通过每一个液晶格的电开关可以控制三基色的不同排列组合，从而在屏幕上显示出不同的颜色，实现彩色显示。

显示面板中每一个像素都是由三个液晶单元格构成，其中每一个单元格前面都分别有红色、绿色、和蓝色的滤波器。这样，通过控制透过每个单元格的光线再合成就可以在屏幕上显示出不同的颜色。

液晶显示主要在可见波段。实际上，液晶的可工作波段覆盖了可见光、红外、乃至太赫兹、微波的整个电磁波波段，其应用范围非常广泛。随着21 世纪初液晶技术的革新及蓬勃发展，液晶光子学材料和器件在快速响应显示技术、增强现实、光场调控衍射光学器件、等离激元、光通信等方面展现出蓬勃的生机。

那么液晶的应用是不是仅限于液晶显示呢？下面介绍另一种走进我们生活的液晶应用。

2、液晶智能窗

科学家找到了一种由液晶材料制作的智能窗，称为液晶智能窗。

液晶分子的取向有光学各向异性，我们就可以利用外加电场，改变液晶分子的排列方向，通过液晶分子取向的改变，最终对光进行动态调控。液晶智能窗也就随之产生，液晶分子取向一致的液晶器件，表现为均匀介质——透明体；液晶分子取向不一致时，它就表现为一个具有双折射率的散射体。

聚合物分散液晶( PDLC)是在我们生活中最为常见的一种智能窗材料，它是将低分子液晶与预聚物相混合，在一定条件下经聚合反应，形成微米级的液晶微滴均匀地分散在高分子网络中，再利用液晶分子的介电各向异性获得具有电光响应特性的器件。

PDLC主要工作在散射态和透明态之间并具有一定的灰度。液晶分子赋予了聚合物分散液晶智能窗显著的电光特性，使其受到了广泛关注，并有着广阔的应用前景。

在无外加电压的情形下，液晶分子的光轴取向随机，呈现无序状态，其有效折射率n0不与聚合物的折射率np匹配。使入射光线被强烈散射，液晶智能窗呈不透明或半透明状。当施加外电压，液晶分子的光轴沿着电场排列，液晶分子的寻常光折射率与聚合物的折射率基本匹配，无明显介面，构成了一个均匀的介质，所以入射光不会发生散射，此时液晶智能窗呈透明状。

除了上述的聚合物分散液晶（PDLC）以外，常见的还有一种聚合物双稳态液晶智能窗，这种液晶智能窗与PDLC相比具有明显的优势，比如：节能（无需电压维持）、隔热等。

对于聚合物双稳态液晶智能窗，其材料主要由胆甾相液晶和聚合物组成。

如今，节能建筑、汽车以及医疗保健行业对智能玻璃的需求越来越旺盛。智能玻璃全球市场价值正以20%的复合增长率快速攀升，预计到2020年将达到58.14亿美元。我国在接下来的几年内，市场价值也将大幅提高。总之，液晶智能窗在建筑节能、医疗、汽车、航天领域，有望逐步升级取代现有智能玻璃技术，具有非常广阔的应用前景。

3、液晶其他的用途

目前，人们对液晶的研究正从显示领域扩展到光子学领域。例如，在光场调控领域，人们利用液晶技术可以很方便地产生各种性质新颖独特的结构光场，包括具有螺旋相位的涡旋光场、偏振态非均匀分布的矢量光场、振幅和相位随空间变化的艾里光场和贝塞尔光场等，这些独特的结构光场可极大地增加光所携带的信息，从而拓展光在通信、医学、生物学、天文学、军事国防、激光加工等领域的应用。

再比如，液晶具有分子小、可流动的特性，几乎与所有其它重要的光电子材料兼容，从而使得它在各种非平面结构中大显身手，其中就包括表面等离子纳米结构。研究人员已经展示了基于双频驱动液晶的表面等离子激元开关和表面等离激元彩色滤波器，利用液晶来控制表面等离激元信号有着显著的技术优点：操作和加工简单、能耗低、易于小型化和集成化，因而对于开发基于表面等离激元的光子芯片具有潜在的实用价值。

总之，液晶的双折射、可流动等特性，使得液晶不仅能够实现对非相干光的控制，也能实现对相干光的控制，基于液晶的可调谐光学或光子学器件，有可能成为未来光电产业领域的一个新的蓝海。

四、液晶材料国产替代任重道远

受益于LCD面板向中国大陆转移，在国内面板厂商的扶持下，上游液晶材料的国产替代率正实现稳步提升，相关企业的营收规模也取得较快增长的态势。

作为新型显示技术，近年来OLED显示的商业化应用越来越多。根据群智咨询数据显示，2021年中国大陆OLED智能手机屏的供应量将增至1亿片，七成为柔性OLED屏。2021年全球智能手机面板出货量中，OLED手机屏的渗透率将增至40%，其中柔性OLED屏的渗透率将增至21%。

除了手机应用，OLED显示在电视、AR/VR、车载等许多市场也在快速的成长。随之而来的，对于上游核心OLED材料的需求量也在快速提高，据Omdia数据显示，2021年OLED材料市场规模将增长40%达到17.54亿美元，远高于2020年16%的年增率。

不过，从市场竞争格局来看，目前默克、杜邦、出光兴产、UDC等国外厂商具有非常强的竞争力，这些国外厂商利用技术或资本先发优势占据95%以上的市场份额。国内OLED材料厂商虽然接近30家，但是国内厂商市场份额还比较低。

李雷广表示，“国内厂商OLED材料市场份额较低，主要受制于海外企业的技术及专利壁垒，现状比较严峻”。据悉，国际巨头UDC在磷光发光材料领域处于“霸主”地位，客户包括三星、LG等全球知名企业，该公司垄断地位正是由于其在技术和专利两方面具有极强的竞争优势，其研发人员占员工总数的2/3，在全球范围内已发布和待批的专利已经超过5000项。

尽管面临着专利技术壁垒，但随着国内OLED面板厂商市场占有率的提升，OLED材料的国产化进程逐步开启，其中在OLED中间体和升华前单体环节已经实现国产化，已涌现出万润股份、濮阳惠成、奥来德等上市公司。而在OLED终端材料方面，目前包括卢米蓝、莱特光电、鼎材科技、夏禾科技等企业正在加速布局，并取得不错的进展。

除了材料厂商发力之外，面板厂商也加速布局上游材料领域。比如TCL华星旗下子公司华睿就是专注于OLED材料的研发。同时，其入股OLED中间体厂商濮阳惠成，以形成业务上的协同效应。

可以预见的是，在下游终端产品不断升级换代、需求不断提升的大环境下，国内材料厂商正努力提升技术水平，补全国内OLED发光材料环节的短板，在强化中国OLED材料自主生产体系的同时，提升其全球市场竞争力。

文章来源： 自由畅想，AIoT大数据，爱集微APP