光學(xué)薄膜

光學(xué)薄膜是廣義具有光學(xué)性質(zhì)的薄膜產(chǎn)品，主要分為偏光片和背光模組(BLU)中的光學(xué)膜兩種，主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)門FT-LCD液晶面板，偏光片亦可以用在OLED面板中。面板產(chǎn)能不斷向大陸轉(zhuǎn)移，一方面LCD液晶面板尤其是大尺寸產(chǎn)品投資增長，帶動(dòng)光學(xué)膜需求增長;另一方面對(duì)偏光片的國產(chǎn)化也帶來較大的機(jī)遇。

薄膜材料可分為功能性薄膜(film)和選擇性分離膜(membrane)。高分子基材的功能薄膜產(chǎn)品在各領(lǐng)域的應(yīng)用越來越普及，尤其是具有光學(xué)功能的薄膜。而選擇性分離膜以在水處理行業(yè)的廣泛應(yīng)用而備受矚目。

1.光學(xué)薄膜的分類：偏光片、背光模組用光學(xué)膜

光學(xué)薄膜是在光學(xué)元件或獨(dú)立基板上，涂布或制鍍上一層或多層介電質(zhì)膜或金屬膜或組合膜，來改變光的傳遞特性，包括光的投射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。改變其穿透率及反射率，使不同偏振平面的光具有不同的特性。

光學(xué)薄膜大致可以分為兩組：偏光片和背光模組光學(xué)薄膜，主要應(yīng)用領(lǐng)域是TFT-LCD液晶面板。LCD主要由液晶、背光模組、玻璃基板、偏光片及TFT電極等幾大部件組成。液晶顯示器件屬于平板顯示器件，其基本結(jié)構(gòu)呈多層的平板形。典型液晶顯示器主要由液晶層，玻璃基板，偏光片及TFT電極等部件組成。當(dāng)然，不同類型的液晶顯示器件在部分部件上可能存在差別，但所有液晶顯示器件都是由兩片刻有透明導(dǎo)電電極的基板，夾著一個(gè)液晶層，封裝成一個(gè)偏平盒，再在外表面貼裝上偏光片的三層結(jié)構(gòu)構(gòu)成。其中，背光模組光學(xué)薄膜大致包含反射膜、擴(kuò)散膜、普通棱鏡片、多功能棱鏡片、微透鏡膜、反射偏光增亮膜等六種。

對(duì)LCD面板成本進(jìn)行拆分可以看出，物料成本占到LCD總制造成本的70%以上，折舊成本占11%，人力成本、間接成本、銷售管理成本各占5-6%。物料成本中背光模組占比*高為18.2%，彩色濾光片占14.7%，偏光片占9.5%，玻璃基板占8.9%。

背光模組中增亮膜、擴(kuò)散膜和反射膜的成本占比分別為32%、7%、2%，合計(jì)占比達(dá)41%。偏光片中TAC(三醋酸纖維素酯)膜和PVA(聚乙烯醇)膜為主要原材料，成本分別占比為50%和12%。

2.光學(xué)膜是LCD背光模組的關(guān)鍵組件

LCD是目前在平板顯示領(lǐng)域中技術(shù)*成熟，廠家*多，產(chǎn)品市場占有率*高。LCD典型的三層結(jié)構(gòu)中，液晶層分布著許多垂直和水平的細(xì)小電線，利用電壓來控制液晶分子方向，將光線折射出來產(chǎn)生畫面。

背光模組(BLU)是提供給LCD顯示器背面光源的關(guān)鍵零組件。LCD液晶面板本身不具有發(fā)光特性，因此，必須在LCD液晶面板上加上一個(gè)發(fā)光源，才能顯示。一般來說，液晶背光模組是由背光源、光學(xué)膜片、膠粘類制品、絕緣類制品、塑膠框等部件組成。其中，光學(xué)膜片是背光模組的關(guān)鍵零組件之一，按其作用主要可以分為擴(kuò)散片、反射片、導(dǎo)光板、棱鏡片、燈管反射罩等。從技術(shù)發(fā)展來看，LCD的發(fā)展趨勢(shì)包括大屏幕、高清晰度、使用LED背光源代替CCFL背光源、超薄化、廣色域、支持3D顯示以及智能化等，但這些發(fā)展趨勢(shì)都不會(huì)改變LCD的基本背光顯示原理和結(jié)構(gòu)。因此，LCD利用其體積小、重量輕、無輻射、不耀眼、抗干擾、抗震、顯示角度大等優(yōu)勢(shì)，成為當(dāng)下主流顯示技術(shù)。

光學(xué)薄膜在我們的生活中無處不在，從精密及光學(xué)設(shè)備、顯示器設(shè)備到日常生活中的光學(xué)薄膜應(yīng)用；比方說，平時(shí)戴的眼鏡、數(shù)碼相機(jī)、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術(shù)，皆能被稱之為光學(xué)薄膜技術(shù)應(yīng)用之延伸。

倘若沒有光學(xué)薄膜技術(shù)作為發(fā)展基礎(chǔ)，近代光電、通訊或是鐳射技術(shù)將無法有所進(jìn)展，這也顯示出光學(xué)薄膜技術(shù)研究發(fā)展的重要性。

光學(xué)薄膜系指在光學(xué)元件或獨(dú)立基板上，制鍍上或涂布一層或多層介電質(zhì)膜或金屬膜或這兩類膜的組合，以改變光波之傳遞特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經(jīng)由適當(dāng)設(shè)計(jì)可以調(diào)變不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。

一般來說，光學(xué)薄膜的生產(chǎn)方式主要分為干法和濕法的生產(chǎn)工藝。所謂的干式就是沒有液體出現(xiàn)在整個(gè)加工過程中，例如真空蒸鍍是在一真空環(huán)境中，以電能加熱固體原物料，經(jīng)升華成氣體后附著在一個(gè)固體基材的表面上，完成涂布加工。

日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質(zhì)感的包裝膜，就是以干式涂布方式制造的產(chǎn)品。但是在實(shí)際量產(chǎn)的考慮下，干式涂布運(yùn)用的范圍小于濕式涂布。濕式涂布一般的做法是把具有各種功能的成分混合成液態(tài)涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液態(tài)涂料干燥固化做成產(chǎn)品。在本文中僅討論濕式涂布技術(shù)的光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)。

光學(xué)薄膜分類

光學(xué)薄膜根據(jù)其用途分類、特性與應(yīng)用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補(bǔ)償膜/相位差板、配向膜、擴(kuò)散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關(guān)衍生的種類有光學(xué)級(jí)保護(hù)膜、窗膜等。

1、反射膜

反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質(zhì)反射膜。此外，還有將兩者結(jié)合的金屬電介質(zhì)反射膜，功能是增加光學(xué)表面的反射率。

一般金屬都具有較大的消光系數(shù)。當(dāng)光束由空氣入射到金屬表面時(shí)，進(jìn)入金屬內(nèi)的光振幅迅速衰減，使得進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能相應(yīng)減少，而反射光能增加。消光系數(shù)越大，光振幅衰減越迅速，進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光系數(shù)較大，光學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區(qū)常用的金屬薄材料是鋁，在可見光區(qū)常用鋁和銀，在紅外區(qū)常用金、銀和銅，此外，鉻和鉑也常作一些特種薄膜的膜料。由于鋁、銀、銅等材料在空氣中很容易氧化而降低性能，所以必須用電介質(zhì)膜加以保護(hù)。常用的保護(hù)膜材料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。

金屬反射膜的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡單，工作的波長范圍寬；缺點(diǎn)是光損大，反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進(jìn)一步提高，可以在膜的外側(cè)加鍍幾層一定厚度的電介質(zhì)層，組成金屬電介質(zhì)反射膜。需要指出的是，金屬電介質(zhì)射膜增加了某一波長（或者某一波區(qū)）的反射率，卻破壞了金屬膜中性反射的特點(diǎn)。

全電介質(zhì)反射膜是建立在多光束干涉基礎(chǔ)上的。與增透膜相反，在光學(xué)表面上鍍一層折射率高于基體材料的薄膜，就可以增加光學(xué)表面的反射率。*簡單的多層反射是由高、低折射率的二種材料交替蒸鍍而成的,每層膜的光學(xué)厚度為某一波長的四分一。在這種條件下，參加疊加的各界面上的反射光矢量，振動(dòng)方向相同。合成振幅隨著薄膜層數(shù)的增加而增加。

鋁箔反射膜Dike鋁箔隔熱卷材，又稱阻隔膜、隔熱膜、隔熱箔、拔熱膜、反射膜等。由鋁箔貼面+聚乙烯薄膜+纖維編織物+金屬涂膜通過熱熔膠層壓而成，鋁箔卷材具有隔熱保溫、防水、防潮等功能。鋁箔隔熱卷材的日照吸收率（太陽輻射吸收系數(shù)）極低(0.07)，具有**的隔熱保溫性能，可以反射掉93%以上的輻射熱，被廣泛應(yīng)用于建筑屋面與外墻隔熱保溫。

相對(duì)應(yīng)的是一種防反射膜，主要功效是提高光線的衍射，使人們能夠長時(shí)間的觀看文字和圖形。這就需要表面平滑反射少的防反射薄膜。

2、增透膜/減反射膜

減反射膜又稱增透膜，它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等學(xué)表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統(tǒng)的雜散光。

減反射膜是以光的波動(dòng)性和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。二個(gè)振幅相同，波長相同的光波疊加，那么光波的振幅增強(qiáng)；如果二個(gè)光波原由相同，波程相差，如果這二個(gè)光波疊加，那么互相抵消了。減反射膜就是利用了這個(gè)原理，在鏡片的表面鍍上減反射膜(AR-coating），使得膜層前后表面產(chǎn)生的反射光互相干擾，從而抵消了反射光，達(dá)到減反射的效果。*簡單的增透膜是單層膜。一般情況下，采用單層增透膜很難達(dá)到理想的增透效果,為了在單波長實(shí)現(xiàn)零反射,或在較寬的光譜區(qū)達(dá)到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數(shù)的減反射膜。

減反射膜的實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，*常見的是鏡片及太陽能電池-通過制備減反射膜來提高光伏組件的功率瓦值。目前晶體硅光伏電池使用的減反射膜材料是氮化硅，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，使氨氣和硅烷離子化，沉積在硅片的表面，具有較高的折射率，能起到較好的減反射效果。早期的光伏電池采用二氧化硅和二氧化鈦膜作為減反射層。

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