九類光學(xué)薄膜

1、九類光學(xué)薄膜光學(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，平時戴的眼鏡、數(shù)碼 相機、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

2、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。但是在實際量產(chǎn)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(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、

3、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(guān)衍生的種類有光學(xué)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(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，進入金屬內(nèi)的光振幅迅速衰減，使得進入金屬內(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、

4、銀和銅，此 外，銘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。 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(yōu)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(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。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

5、。最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）， 具有卓越的隔熱保溫性能，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，使人們能夠長時間的觀

6、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性和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)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(chǎn)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。最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，

7、為了在單波長實現(xiàn)零反射，或在較寬的光譜區(qū)達到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更 多層數(shù)的減反射膜。減反射膜的實際應(yīng)用非常廣泛，最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(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。3、濾光片濾光片是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過，如此類推。玻璃片的折射率原本與空氣差不多，所有 色光都可以通過，所以是透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變化，

8、折射率也發(fā)生變化，對某些色光的通過就有變化了。比如一束 白光通過藍色濾光片，射出的是一束藍光，而綠光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收了。濾光片產(chǎn)品主要按光譜波段、光譜特性、膜層材料、應(yīng)用特點等方式分類。光譜波段：紫外濾光片、可見濾光片、紅外濾光片；光譜特性：帶通濾光片、截止濾光片、分光濾光片、中性密度濾光片、反射濾光片；膜層材料：軟膜濾光片、硬膜濾光片。硬膜濾光片不僅指薄膜硬度方面，更重要的是它的激光損傷閾值,所以它廣泛應(yīng)用于激光系統(tǒng) 當(dāng)中。軟膜濾光片則主要用于生化分析儀當(dāng)中。帶通型：選定波段的光通過，通帶以外的光截止。短波通型(又叫低波通)：短于選定波長的光通過，長于該波長的光截止。比如紅外截

9、止濾光片，舊G-650。長波通型(又叫高波通)：長于選定波長的光通過，短于該波長的光截止比如紅外透過濾光片，IPG-800O 彩色濾光片是TFT-LCD背光模組的重要組成部分。4、偏光片偏光片(PolarizingFilm )的全稱應(yīng)該是偏振光片。液晶顯示器的成像必須依靠偏振光。偏光片的主要作用就是使不具偏極性的自然 光變成產(chǎn)生偏極化，轉(zhuǎn)變成偏極光，加上液晶分子扭轉(zhuǎn)特性，達到控制光線的通過與否，從而提高透光率和視角范圍，形成防眩等 功能。偏光片可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的液晶顯示產(chǎn)品:液晶電視、筆記本電腦、手機、PDA、電子詞典、MP3、儀器儀表、投影儀等，也可用 于時尚偏光眼鏡。其中，LCD的應(yīng)用是拉

10、動偏光片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要力量。5、補償膜湘位差板補償膜的補償原理，是將各種顯示模式下（TN/STN/TFT（VA/IPS/OCB）液晶在各視角產(chǎn)生的相位差做修正，簡言之，即是讓液晶分子 的雙折射性質(zhì)得到對稱性的補償。若要從其功能目的來區(qū)分則可略為分單純改變相位的相位差膜、色差補償膜及視角擴大膜。補償 膜能降低液晶顯示器暗態(tài)時的漏光量，并且在一定視角內(nèi)能大幅提高影像之對比、色度與克服部分灰階反轉(zhuǎn)問題。6、配向膜配向膜是具有直條狀刮痕的薄膜，作用是引導(dǎo)液晶分子的排列方向（圖1.1）。在已蒸上透明導(dǎo)電膜（ITO）的玻璃基版上，用PI 涂液和轉(zhuǎn)輪（roller），在ITO膜上印出一條一條平行的溝槽，到時

11、候液晶可依此溝槽的方向橫躺於溝槽內(nèi)，達到使液晶呈同一方 向排列之目的。此具有一條一條方向的膜，即舄配向膜。液晶之所以可應(yīng)用于螢?zāi)簧?，乃因其在平行分子方向與垂直分子方向之誘電率不同，因此可用電場驅(qū)動之，另一方面，由于液晶也 具有視分子方向而變化之折射率（也就是具有雙折射），可改變偏極光之偏極方向，最后更因液晶與配向膜之界面有很強之作用力 （Anchoringstrength），在電場關(guān)閉后液晶就靠著彈性系數(shù)（恢復(fù)力）而恢復(fù)到原來之排列，由此可知沒有配向膜之存在，液晶 是無法工作的。但在液晶螢?zāi)恢畱?yīng)用上，其液晶分子與配向膜表面呈某一角度的傾斜（即預(yù)傾角，PretiltAngle），如此才能達到均一

12、 配向的效果。配向膜涉及的涂布非卷式濕法涂布，方式有傳統(tǒng)的定向刷磨法和現(xiàn)在的UV光配向法、電子漿配向和離子束配向。7、擴散膜擴散膜為TFT-LCD背光模塊中之關(guān)鍵零組件,能夠為液晶顯示器提供一個均勻的面光源，一般傳統(tǒng)的擴散膜主要是在擴散膜基材中， 加入一顆顆的化學(xué)顆粒，作為散射粒子,而現(xiàn)有之?dāng)U散板其微粒子分散在樹脂層間，所以光線在經(jīng)過擴散層時，會不斷于2個折射率相 異的介質(zhì)中穿過，故光線就會發(fā)生許多折射、反射與散射的現(xiàn)象，如此便造成了光學(xué)擴散的效果。詳見第二章。8、增亮膜/棱鏡片/聚光片增亮膜又叫棱鏡片（PrismSheet），常簡稱BEF （BrightnessEnhancementFilm

13、），為TFT-LCD背光模塊中之關(guān)鍵零組件，主要是 借由光的折射與反射原理，利用棱鏡片修正光的方向，使光線正面集中，并將視角外未被利用的光線可以回收與利用，同時提升整 體輝度與均勻度，達到增亮的效果，又稱聚光片。復(fù)合型光學(xué)膜，主要是將原本聚光片的功能與擴散功能加以整合，如此將可減少 使用1片擴散片，有利於下游廠商簡化背光設(shè)計、節(jié)省工序、降低成本，同時亮度效率還可提升。對於光學(xué)膜廠商來說，雖然復(fù)合 型增亮膜會取代傳統(tǒng)聚光片（增亮膜），但單價和利潤都較佳。9、遮光膜/黑白膠黑白遮光膠|遮光膜主要應(yīng)用于背光源上，起固定、遮光作用（遮掉邊光和燈位的光），也叫遮光片、黑白膜，簡稱黑白膠（可說是種 雙面膠帶）。相對TFT-LCD所