光学薄膜

光学薄膜

光学薄膜是广义具有光学性质的薄膜产品，主要分为偏光片和背光模组(BLU)中的光学膜两种，主要应用领域为TFT-LCD液晶面板，偏光片亦可以用在OLED面板中。面板产能不断向大陆转移，一方面LCD液晶面板尤其是大尺寸产品投资增长，带动光学膜需求增长;另一方面对偏光片的国产化也带来较大的机遇。

薄膜材料可分为功能性薄膜(film)和选择性分离膜(membrane)。高分子基材的功能薄膜产品在各领域的应用越来越普及，尤其是具有光学功能的薄膜。而选择性分离膜以在水处理行业的广泛应用而备受瞩目。

1.光学薄膜的分类：偏光片、背光模组用光学膜

光学薄膜是在光学元件或独立基板上，涂布或制镀上一层或多层介电质膜或金属膜或组合膜，来改变光的传递特性，包括光的投射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。改变其穿透率及反射率，使不同偏振平面的光具有不同的特性。

光学薄膜大致可以分为两组：偏光片和背光模组光学薄膜，主要应用领域是TFT-LCD液晶面板。LCD主要由液晶、背光模组、玻璃基板、偏光片及TFT电极等几大部件组成。液晶显示器件属于平板显示器件，其基本结构呈多层的平板形。典型液晶显示器主要由液晶层，玻璃基板，偏光片及TFT电极等部件组成。当然，不同类型的液晶显示器件在部分部件上可能存在差别，但所有液晶显示器件都是由两片刻有透明导电电极的基板，夹着一个液晶层，封装成一个偏平盒，再在外表面贴装上偏光片的三层结构构成。其中，背光模组光学薄膜大致包含反射膜、扩散膜、普通棱镜片、多功能棱镜片、微透镜膜、反射偏光增亮膜等六种。

对LCD面板成本进行拆分可以看出，物料成本占到LCD总制造成本的70%以上，折旧成本占11%，人力成本、间接成本、销售管理成本各占5-6%。物料成本中背光模组占比*高为18.2%，彩色滤光片占14.7%，偏光片占9.5%，玻璃基板占8.9%。

背光模组中增亮膜、扩散膜和反射膜的成本占比分别为32%、7%、2%，合计占比达41%。偏光片中TAC(三醋酸纤维素酯)膜和PVA(聚乙烯醇)膜为主要原材料，成本分别占比为50%和12%。

2.光学膜是LCD背光模组的关键组件

LCD是目前在平板显示领域中技术*成熟，厂家*多，产品市场占有率*高。LCD典型的三层结构中，液晶层分布着许多垂直和水平的细小电线，利用电压来控制液晶分子方向，将光线折射出来产生画面。

背光模组(BLU)是提供给LCD显示器背面光源的关键零组件。LCD液晶面板本身不具有发光特性，因此，必须在LCD液晶面板上加上一个发光源，才能显示。一般来说，液晶背光模组是由背光源、光学膜片、胶粘类制品、绝缘类制品、塑胶框等部件组成。其中，光学膜片是背光模组的关键零组件之一，按其作用主要可以分为扩散片、反射片、导光板、棱镜片、灯管反射罩等。从技术发展来看，LCD的发展趋势包括大屏幕、高清晰度、使用LED背光源代替CCFL背光源、超薄化、广色域、支持3D显示以及智能化等，但这些发展趋势都不会改变LCD的基本背光显示原理和结构。因此，LCD利用其体积小、重量轻、无辐射、不耀眼、抗干扰、抗震、显示角度大等优势，成为当下主流显示技术。

光学薄膜在我们的生活中无处不在，从精密及光学设备、显示器设备到日常生活中的光学薄膜应用；比方说，平时戴的眼镜、数码相机、各式家电用品，或者是钞票上的防伪技术，皆能被称之为光学薄膜技术应用之延伸。

倘若没有光学薄膜技术作为发展基础，近代光电、通讯或是镭射技术将无法有所进展，这也显示出光学薄膜技术研究发展的重要性。

光学薄膜系指在光学元件或独立基板上，制镀上或涂布一层或多层介电质膜或金属膜或这两类膜的组合，以改变光波之传递特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改变。故经由适当设计可以调变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。

一般来说，光学薄膜的生产方式主要分为干法和湿法的生产工艺。所谓的干式就是没有液体出现在整个加工过程中，例如真空蒸镀是在一真空环境中，以电能加热固体原物料，经升华成气体后附着在一个固体基材的表面上，完成涂布加工。

日常生活中所看到装饰用的金色、银色或具金属质感的包装膜，就是以干式涂布方式制造的产品。但是在实际量产的考虑下，干式涂布运用的范围小于湿式涂布。湿式涂布一般的做法是把具有各种功能的成分混合成液态涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液态涂料干燥固化做成产品。在本文中仅讨论湿式涂布技术的光学薄膜产业。

光学薄膜分类

光学薄膜根据其用途分类、特性与应用可分为：反射膜、增透膜/减反射膜、滤光片、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜/片、增亮膜/棱镜片/聚光片、遮光膜/黑白胶等。相关衍生的种类有光学级保护膜、窗膜等。

1、反射膜

反射膜一般可分为两类，一类是金属反射膜，一类是全电介质反射膜。此外，还有将两者结合的金属电介质反射膜，功能是增加光学表面的反射率。

一般金属都具有较大的消光系数。当光束由空气入射到金属表面时，进入金属内的光振幅迅速衰减，使得进入金属内部的光能相应减少，而反射光能增加。消光系数越大，光振幅衰减越迅速，进入金属内部的光能越少，反射率越高。人们总是选择消光系数较大，光学性质较稳定的金属作为金属膜材料。在紫外区常用的金属薄材料是铝，在可见光区常用铝和银，在红外区常用金、银和铜，此外，铬和铂也常作一些特种薄膜的膜料。由于铝、银、铜等材料在空气中很容易氧化而降低性能，所以必须用电介质膜加以保护。常用的保护膜材料有一氧化硅、氟化镁、二氧化硅、三氧化二铝等。

金属反射膜的优点是制备工艺简单，工作的波长范围宽；缺点是光损大，反射率不可能很高。为了使金属反射膜的反射率进一步提高，可以在膜的外侧加镀几层一定厚度的电介质层，组成金属电介质反射膜。需要指出的是，金属电介质射膜增加了某一波长（或者某一波区）的反射率，却破坏了金属膜中性反射的特点。

全电介质反射膜是建立在多光束干涉基础上的。与增透膜相反，在光学表面上镀一层折射率高于基体材料的薄膜，就可以增加光学表面的反射率。*简单的多层反射是由高、低折射率的二种材料交替蒸镀而成的,每层膜的光学厚度为某一波长的四分一。在这种条件下，参加叠加的各界面上的反射光矢量，振动方向相同。合成振幅随着薄膜层数的增加而增加。

铝箔反射膜Dike铝箔隔热卷材，又称阻隔膜、隔热膜、隔热箔、拔热膜、反射膜等。由铝箔贴面+聚乙烯薄膜+纤维编织物+金属涂膜通过热熔胶层压而成，铝箔卷材具有隔热保温、防水、防潮等功能。铝箔隔热卷材的日照吸收率（太阳辐射吸收系数）极低(0.07)，具有**的隔热保温性能，可以反射掉93%以上的辐射热，被广泛应用于建筑屋面与外墙隔热保温。

相对应的是一种防反射膜，主要功效是提高光线的衍射，使人们能够长时间的观看文字和图形。这就需要表面平滑反射少的防反射薄膜。

2、增透膜/减反射膜

减反射膜又称增透膜，它的主要功能是减少或消除透镜、棱镜、平面镜等学表面的反射光，从而增加这些元件的透光量，减少或消除系统的杂散光。

减反射膜是以光的波动性和干涉现象为基础的。二个振幅相同，波长相同的光波叠加，那么光波的振幅增强；如果二个光波原由相同，波程相差，如果这二个光波叠加，那么互相抵消了。减反射膜就是利用了这个原理，在镜片的表面镀上减反射膜(AR-coating），使得膜层前后表面产生的反射光互相干扰，从而抵消了反射光，达到减反射的效果。*简单的增透膜是单层膜。一般情况下，采用单层增透膜很难达到理想的增透效果,为了在单波长实现零反射,或在较宽的光谱区达到好的增透效果，往往采用双层、三层甚至更多层数的减反射膜。

减反射膜的实际应用非常广泛，*常见的是镜片及太阳能电池-通过制备减反射膜来提高光伏组件的功率瓦值。目前晶体硅光伏电池使用的减反射膜材料是氮化硅，采用等离子增强化学气相淀积技术，使氨气和硅烷离子化，沉积在硅片的表面，具有较高的折射率，能起到较好的减反射效果。早期的光伏电池采用二氧化硅和二氧化钛膜作为减反射层。

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件的高科技企业，公司2005年成立在上海闵行零号湾创业园区，专业的光电镀膜公司，技术背景依托中国科学院，卷柔产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工；光学透镜、反射镜、棱镜，平板显示，安防监控等光学镀膜产品的开发和生产，为全球客户提供上等的产品和服务。