國之棟梁，鑄就大國之材！《大國之材》欄目聚焦材料界學(xué)術(shù)泰斗、行業(yè)領(lǐng)軍人物，通過大型系列紀(jì)錄片、系列叢書、視頻訪談、新媒體報道等多種形式，見證中國材料人奮勇拼搏、砥礪前行的成長軌跡，記錄中國從材料大國向材料強(qiáng)國邁進(jìn)的發(fā)展史。

“新型顯示技術(shù)的突破點主要在材料，而其中很重要的一個材料就是光學(xué)膜?！?美國工程院院士程正迪教授在“2017首屆中國柔性顯示技術(shù)（材料）國際論壇”上接受新材料在線?采訪時表示，我國平板顯示只具備系統(tǒng)集成的能力，但缺乏核心技術(shù)而存在空心化，70%以上的材料依靠進(jìn)口。所以新型顯示要做大做強(qiáng)關(guān)鍵在材料。

程正迪院士接受采訪

材料尤其是高端新材料一直是制約我國多個產(chǎn)業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵一環(huán)所在，OLED等新型顯示產(chǎn)業(yè)同樣也不例外。

此前新材料在線?綜合市場各方信息可知，目前OLED產(chǎn)業(yè)鏈被日本、韓國、美國以及中國***地區(qū)企業(yè)高度壟斷，中國本土產(chǎn)業(yè)鏈尚不成熟，包括OLED的各種材料和生產(chǎn)設(shè)備，尤其是包括偏光片所用光學(xué)膜等關(guān)鍵材料，都依賴進(jìn)口。

雖然有國內(nèi)多家企業(yè)開始發(fā)力OLED材料，但目前局面難言樂觀。僅有的數(shù)家可以供貨的國內(nèi)OLED材料企業(yè)主要也都主要集中于中間體材料。

程正迪院士舉例說，很多人認(rèn)為光學(xué)膜在光學(xué)顯示器里是非常小的部分，實際上液晶顯示器的光學(xué)膜占到它的20%到30%的產(chǎn)值，而真正的液晶材料和OLED材料只占到15%到20%的比例。

程正迪院士表示，液晶顯示面板主要由六種原材料組成，包括混合液晶材料，驅(qū)動IC，偏光片，背光模組，玻璃基板，彩色濾光片。

據(jù)了解，偏光片的兩大核心原材料PAC膜和TAC膜，占偏光片物料成本75%左右，目前還是依賴日本進(jìn)口，其中TAC 膜全球主要由日企廠商供應(yīng)，富士寫真和柯尼卡美能達(dá)兩家日企全球市占率分別為70%和20%，兩者占據(jù)全球TAC膜市場約90%的份額，韓國、***廠商包括國內(nèi)的樂凱也在做TAC膜，但出貨量很少。 而日企KUARARY（可樂麗）則占據(jù)了全球PVA膜市場65%。另外在偏光片的其它原材料膜層方面，日本也居于壟斷地位，例如，90%以上的AG膜(防眩層)市場由日本電工和大日本印刷占據(jù)。

“不管是LCD還是OLED都需要用到光學(xué)膜，但是光學(xué)膜存在的問題很多。”程正迪院士告訴新材料在線?，對于設(shè)計光學(xué)薄膜的材料來說，具有各向異性的光學(xué)性能是業(yè)內(nèi)普遍的難題。此外，光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)還面臨加工問題，比如做偏光片時會有精密涂布的過程。其中面臨的挑戰(zhàn)很多，比如是精準(zhǔn)的分子設(shè)計、精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的調(diào)控、精密加工技術(shù)等。

以下為程正迪院士在“2017首屆中國柔性顯示技術(shù)（材料）國際論壇”上的演講速記，新材料在線?整理。

程正迪院士發(fā)表演講

二維軟物質(zhì)薄膜材料在光電領(lǐng)域的研究與應(yīng)用

程正迪：各位領(lǐng)導(dǎo)、各位嘉賓、各位同行，我今天想跟大家分享一下我對二維軟物質(zhì)薄膜材料在光電領(lǐng)域的研究與應(yīng)用，當(dāng)然也包括柔性顯示以及光學(xué)通訊。

平板顯示的方向是OLED柔性顯示

新型顯示是信息交流的窗口，也是指揮控制的平臺，大家可以看到顯示在各種各樣的領(lǐng)域都存在，所以走進(jìn)了家家戶戶的生活，也走進(jìn)了許多的工業(yè)界，上天入地下海，我們都需要顯示器，所以國家對顯示工業(yè)有了極大的關(guān)注，美國國防部也認(rèn)為顯示技術(shù)是國家安全戰(zhàn)略的關(guān)鍵技術(shù)，所以這是一個非常重要的領(lǐng)域。

我們國家平板顯示發(fā)展的趨勢，現(xiàn)在主要還是液晶顯示器，在2015年全球的產(chǎn)值是1480億美元，它的發(fā)展方向是OLED（有機(jī)發(fā)光）、柔性顯示，這些都是我們將來要做的地方。

大家可以看看中國大陸平板顯示的狀況是非常清楚的，到2017年的時候，我們已經(jīng)成為世界第一的規(guī)模，占了全球市場超過22%，產(chǎn)業(yè)規(guī)模超過3000億元，所以我們對國家的支持也是非常有用的。

但事實上我們現(xiàn)在的情況是大而不強(qiáng)，我們平板顯示長期處于中國產(chǎn)品出口的第三位，平板顯示只具備系統(tǒng)集成的能力，但缺乏核心技術(shù)而存在空心化，70%以上的材料依靠進(jìn)口。所以新型顯示要做大做強(qiáng)關(guān)鍵在材料。

新型顯示突破的關(guān)鍵材料是光學(xué)膜

很多人認(rèn)為光學(xué)膜在光學(xué)顯示器里是非常小的部分，實際上液晶顯示器的光學(xué)膜占到它的20%到30%的產(chǎn)值，而真正的液晶材料和OLED材料只占到15%到20%的比例。

因為液晶有背光源，所以它不可能做得非常薄，OLED不存在背光源，因為它本身是發(fā)光的，所以O(shè)LED有它的優(yōu)勢。但是也有一個很大的問題，OLED大部分都是小尺寸的，大尺寸的OLED是很難做的，原因很簡單，是它的電子過程沒法過關(guān)。在這里大家可以看到，不管是LCD或者是OLED，它都要用到光學(xué)膜。

光學(xué)膜的科學(xué)問題是很多的，但其中很重要的一點，就是我們要從分子設(shè)計的過程開始。我們都知道光學(xué)的功能、結(jié)構(gòu)的設(shè)計和合成是很重要的，這個部分是化學(xué)家所能貢獻(xiàn)的部分。但是光有小分子的光學(xué)各向異性的單體是不行的，你要把它可以有加工，可以串聯(lián)起來，所以必須要高分子材料的設(shè)計合成，所以光學(xué)薄膜的材料是非常重要的。

而設(shè)計光學(xué)薄膜的材料，而且具有各向異性的光學(xué)性能對我們來講是大家面臨的難題，而光學(xué)薄膜的結(jié)構(gòu)還有一個加工問題，這個微加工有流延加工，比如說偏光片，它同時有雙軸拉伸或者單軸拉伸的膜，同時也有精密涂布的過程，這對我們來講是很重要的，因為你從一個分子設(shè)計，從小分子的結(jié)構(gòu)到大分子，到最后變成光學(xué)膜的材料是有許許多多的路要走的，所以科學(xué)問題就是光學(xué)各向異性的多尺度的取向結(jié)構(gòu)的設(shè)計和加工原理，對我們來講是非常重要的。而挑戰(zhàn)就是精準(zhǔn)的分子設(shè)計、精準(zhǔn)的結(jié)構(gòu)和形態(tài)的調(diào)控、精密加工技術(shù)，這些都是我們現(xiàn)在面臨的困難。

希望找到的目標(biāo)是用結(jié)構(gòu)子和功能子的思想，實現(xiàn)對材料的基因組合。如果我們將來能夠有一個銀行的倉庫，你需要什么樣的光學(xué)材料，你在倉庫里查一查，把兩個分子結(jié)合起來就能做的話，對我們來講，我們整個工業(yè)就成功了。

當(dāng)然，它里面有很多問題，比如說光學(xué)的各向異性問題、光學(xué)的膜加工、微加工問題，真正的挑戰(zhàn)是如何實現(xiàn)分子單元光學(xué)協(xié)同放大，這對我們來講是很大的難題。所以研究的邏輯很清楚，要提供基礎(chǔ)的高分子材料、提供光學(xué)膜結(jié)構(gòu)調(diào)控理論，最后要做到光學(xué)膜制造的科學(xué)原理、材料和成套的技術(shù)工藝包，對我們來講真正要做到工業(yè)化生產(chǎn)，一定要走到這一步，這一步實際上是最困難的一步。

我舉幾個例子，第一個是正負(fù)雙折射的光學(xué)補(bǔ)償膜，這對我們來講是很重要的，具有負(fù)雙折射的光學(xué)補(bǔ)償膜是在VA模式里面的，大家知道VA模式加電壓的時候，它的液晶分子是豎起來的，在早期的液晶顯示器里都是這個模式，這個模式有一個很大的問題，就是它的反應(yīng)時間不夠快，大概要大于25毫秒，在這種情況下，如果在加電壓的時候，它的液晶分子都是豎起來的話，會有一個視角問題，這個視角問題是一個很頭痛的問題，你正面對著看的話，當(dāng)然情況各方面都很好，但是你有一個視角去看的話，它的對比度變差了，它的圖象變模糊了，這叫可視角問題。

其實在科學(xué)上這個是很容易解決的問題，如果你是一個正的雙折射的液晶分子層，你需要一個負(fù)雙折射的補(bǔ)償膜來補(bǔ)償，但是這個負(fù)雙折射的補(bǔ)償膜是很難做到的。

我說這是一個筷子理論，一個筷子就是一個分子，它是非常硬的分子，如果這盆筷子撒在桌面上，所有的筷子都是躺下來的，沿著筷子光傳播的速度和垂直傳播的光的速度是不一樣的，平面?zhèn)鞑サ乃俣瓤欤怪钡恼酃庵笖?shù)要小，所以它是負(fù)的雙折射。

負(fù)雙折射的光學(xué)補(bǔ)償膜的設(shè)計要是分子鏈在面內(nèi)高度趨向，它是剛性聚合物主鏈結(jié)構(gòu)，而它本身又要是無定形的，它不能有液晶向，它有液晶向，就形成了液晶的雙折射。它有良好的溶解性和可加工性。大家知道分子越硬，它越難溶解在溶劑里面，這是大家都知道的，而且越硬的分子它一定有顏色，因為它有共軛結(jié)構(gòu)，所以你不能用普通的辦法，比如說加側(cè)鏈等等方法來解決這個問題。

我們用非共軛的結(jié)構(gòu)，所有的鏈都是苯環(huán)，但是每個苯環(huán)都要扭轉(zhuǎn)90度，所以你的共軛打破了，你的鏈很容易溶解在普通的溶劑里，同時它是無色透明的，用這種方法來做，它的分子量可以做得很大。同時它還要可控面內(nèi)、面外折光的指數(shù)，它的膜厚要小于10微米，我們用了這些苯環(huán)，它們都是互相扭曲的，沒有共軛結(jié)構(gòu)，用這種方法來做。

總結(jié)一下，我們要做必須是材料化學(xué)、材料物理、生物材料、材料工程這些跨學(xué)科的合作，才能從根本的理論和實踐上來解決二維轉(zhuǎn)化材料走出新的一步，這需要真正的合作。

要成功一定要滿足三個條件，第一是必須解決核心問題，工業(yè)界這個問題繞不過去，一定要解決。第二，它有經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢，不能太貴，要比較便宜才能實現(xiàn)。第三是不需要大幅度的修改和重建工業(yè)流程，如果要大幅度的改動，投入比較大，工廠也不愿意做這個事情。