光學薄膜

光學薄膜是廣義具有光學性質的薄膜產品，主要分為偏光片和背光模組(BLU)中的光學膜兩種，主要應用領域為TFT-LCD液晶面板，偏光片亦可以用在OLED面板中。面板產能不斷向大陸轉移，一方面LCD液晶面板尤其是大尺寸產品投資增長，帶動光學膜需求增長;另一方面對偏光片的國產化也帶來較大的機遇。

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品在各領域的應用越來越普及，尤其是具有光學功能的薄膜。而選擇性分離膜以在水處理行業的廣泛應用而備受矚目。

1.光學薄膜的分類：偏光片、背光模組用光學膜

光學薄膜是在光學元件或獨立基板上，涂布或制鍍上一層或多層介電質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。

光學薄膜大致可以分為兩組：偏光片和背光模組光學薄膜，主要應用領域是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，其基本結構呈多層的平板形。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電電極的基板，夾著一個液晶層，封裝成一個偏平盒，再在外表面貼裝上偏光片的三層結構構成。其中，背光模組光學薄膜大致包含反射膜、擴散膜、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LCD面板成本進行拆分可以看出，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、擴散膜和反射膜的成本占比分別為32%、7%、2%，合計占比達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.光學膜是LCD背光模組的關鍵組件

LCD是目前在平板顯示領域中技術*成熟，廠家*多，產品市場占有率*高。LCD典型的三層結構中，液晶層分布著許多垂直和水平的細小電線，利用電壓來控制液晶分子方向，將光線折射出來產生畫面。

背光模組(BLU)是提供給LCD顯示器背面光源的關鍵零組件。LCD液晶面板本身不具有發光特性，因此，必須在LCD液晶面板上加上一個發光源，才能顯示。一般來說，液晶背光模組是由背光源、光學膜片、膠粘類制品、絕緣類制品、塑膠框等部件組成。其中，光學膜片是背光模組的關鍵零組件之一，按其作用主要可以分為擴散片、反射片、導光板、棱鏡片、燈管反射罩等。從技術發展來看，LCD的發展趨勢包括大屏幕、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，但這些發展趨勢都不會改變LCD的基本背光顯示原理和結構。因此，LCD利用其體積小、重量輕、無輻射、不耀眼、抗干擾、抗震、顯示角度大等優勢，成為當下主流顯示技術。

光學薄膜在我們的生活中無處不在，從精密及光學設備、顯示器設備到日常生活中的光學薄膜應用；比方說，平時戴的眼鏡、數碼相機、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術，皆能被稱之為光學薄膜技術應用之延伸。

倘若沒有光學薄膜技術作為發展基礎，近代光電、通訊或是鐳射技術將無法有所進展，這也顯示出光學薄膜技術研究發展的重要性。

光學薄膜系指在光學元件或獨立基板上，制鍍上或涂布一層或多層介電質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。故經由適當設計可以調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，光學薄膜的生產方式主要分為干法和濕法的生產工藝。所謂的干式就是沒有液體出現在整個加工過程中，例如真空蒸鍍是在一真空環境中，以電能加熱固體原物料，經升華成氣體后附著在一個固體基材的表面上，完成涂布加工。

日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質感的包裝膜，就是以干式涂布方式制造的產品。但是在實際量產的考慮下，干式涂布運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涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液態涂料干燥固化做成產品。在本文中僅討論濕式涂布技術的光學薄膜產業。

光學薄膜分類

光學薄膜根據其用途分類、特性與應用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍生的種類有光學級保護膜、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，一類是全電介質反射膜。此外，還有將兩者結合的金屬電介質反射膜，功能是增加光學表面的反射率。

一般金屬都具有較大的消光系數。當光束由空氣入射到金屬表面時，進入金屬內的光振幅迅速衰減，使得進入金屬內部的光能相應減少，而反射光能增加。消光系數越大，光振幅衰減越迅速，進入金屬內部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光系數較大，光學性質較穩定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區常用的金屬薄材料是鋁，在可見光區常用鋁和銀，在紅外區常用金、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，所以必須用電介質膜加以保護。常用的保護膜材料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。

金屬反射膜的優點是制備工藝簡單，工作的波長范圍寬；缺點是光損大，反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進一步提高，可以在膜的外側加鍍幾層一定厚度的電介質層，組成金屬電介質反射膜。需要指出的是，金屬電介質射膜增加了某一波長（或者某一波區）的反射率，卻破壞了金屬膜中性反射的特點。

全電介質反射膜是建立在多光束干涉基礎上的。與增透膜相反，在光學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，振動方向相同。合成振幅隨著薄膜層數的增加而增加。

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）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，被廣泛應用于建筑屋面與外墻隔熱保溫。

相對應的是一種防反射膜，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，減少或消除系統的雜散光。

減反射膜是以光的波動性和干涉現象為基礎的。二個振幅相同，波長相同的光波疊加，那么光波的振幅增強；如果二個光波原由相同，波程相差，如果這二個光波疊加，那么互相抵消了。減反射膜就是利用了這個原理，在鏡片的表面鍍上減反射膜(AR-coating），使得膜層前后表面產生的反射光互相干擾，從而抵消了反射光，達到減反射的效果。*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到理想的增透效果,為了在單波長實現零反射,或在較寬的光譜區達到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數的減反射膜。

減反射膜的實際應用非常廣泛，*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，采用等離子增強化學氣相淀積技術，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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