九类光学薄膜

1、九类光学薄膜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

2、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、

3、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、

4、银和铜，此 外，铭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

5、。最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）， 具有卓越的隔热保温性能，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

6、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。最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，

7、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，最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。3、滤光片滤光片是塑料或玻璃片再加入特种染料做成的，红色滤光片只能让红光通过，如此类推。玻璃片的折射率原本与空气差不多，所有 色光都可以通过，所以是透明的，但是染了染料后，分子结构变化，

8、折射率也发生变化，对某些色光的通过就有变化了。比如一束 白光通过蓝色滤光片，射出的是一束蓝光，而绿光、红光极少，大多数被滤光片吸收了。滤光片产品主要按光谱波段、光谱特性、膜层材料、应用特点等方式分类。光谱波段：紫外滤光片、可见滤光片、红外滤光片；光谱特性：带通滤光片、截止滤光片、分光滤光片、中性密度滤光片、反射滤光片；膜层材料：软膜滤光片、硬膜滤光片。硬膜滤光片不仅指薄膜硬度方面，更重要的是它的激光损伤阈值,所以它广泛应用于激光系统 当中。软膜滤光片则主要用于生化分析仪当中。带通型：选定波段的光通过，通带以外的光截止。短波通型(又叫低波通)：短于选定波长的光通过，长于该波长的光截止。比如红外截

9、止滤光片，旧G-650。长波通型(又叫高波通)：长于选定波长的光通过，短于该波长的光截止比如红外透过滤光片，IPG-800O 彩色滤光片是TFT-LCD背光模组的重要组成部分。4、偏光片偏光片(PolarizingFilm )的全称应该是偏振光片。液晶显示器的成像必须依靠偏振光。偏光片的主要作用就是使不具偏极性的自然 光变成产生偏极化，转变成偏极光，加上液晶分子扭转特性，达到控制光线的通过与否，从而提高透光率和视角范围，形成防眩等 功能。偏光片可广泛应用于现代的液晶显示产品:液晶电视、笔记本电脑、手机、PDA、电子词典、MP3、仪器仪表、投影仪等，也可用 于时尚偏光眼镜。其中，LCD的应用是拉

10、动偏光片产业发展的主要力量。5、补偿膜湘位差板补偿膜的补偿原理，是将各种显示模式下（TN/STN/TFT（VA/IPS/OCB）液晶在各视角产生的相位差做修正，简言之，即是让液晶分子 的双折射性质得到对称性的补偿。若要从其功能目的来区分则可略为分单纯改变相位的相位差膜、色差补偿膜及视角扩大膜。补偿 膜能降低液晶显示器暗态时的漏光量，并且在一定视角内能大幅提高影像之对比、色度与克服部分灰阶反转问题。6、配向膜配向膜是具有直条状刮痕的薄膜，作用是引导液晶分子的排列方向（图1.1）。在已蒸上透明导电膜（ITO）的玻璃基版上，用PI 涂液和转轮（roller），在ITO膜上印出一条一条平行的沟槽，到时

11、候液晶可依此沟槽的方向横躺於沟槽内，达到使液晶呈同一方 向排列之目的。此具有一条一条方向的膜，即舄配向膜。液晶之所以可应用于萤幕上，乃因其在平行分子方向与垂直分子方向之诱电率不同，因此可用电场驱动之，另一方面，由于液晶也 具有视分子方向而变化之折射率（也就是具有双折射），可改变偏极光之偏极方向，最后更因液晶与配向膜之界面有很强之作用力 （Anchoringstrength），在电场关闭后液晶就靠着弹性系数（恢复力）而恢复到原来之排列，由此可知没有配向膜之存在，液晶 是无法工作的。但在液晶萤幕之应用上，其液晶分子与配向膜表面呈某一角度的倾斜（即预倾角，PretiltAngle），如此才能达到均一

12、 配向的效果。配向膜涉及的涂布非卷式湿法涂布，方式有传统的定向刷磨法和现在的UV光配向法、电子浆配向和离子束配向。7、扩散膜扩散膜为TFT-LCD背光模块中之关键零组件,能够为液晶显示器提供一个均匀的面光源，一般传统的扩散膜主要是在扩散膜基材中， 加入一颗颗的化学颗粒，作为散射粒子,而现有之扩散板其微粒子分散在树脂层间，所以光线在经过扩散层时，会不断于2个折射率相 异的介质中穿过，故光线就会发生许多折射、反射与散射的现象，如此便造成了光学扩散的效果。详见第二章。8、增亮膜/棱镜片/聚光片增亮膜又叫棱镜片（PrismSheet），常简称BEF （BrightnessEnhancementFilm

13、），为TFT-LCD背光模块中之关键零组件，主要是 借由光的折射与反射原理，利用棱镜片修正光的方向，使光线正面集中，并将视角外未被利用的光线可以回收与利用，同时提升整 体辉度与均匀度，达到增亮的效果，又称聚光片。复合型光学膜，主要是将原本聚光片的功能与扩散功能加以整合，如此将可减少 使用1片扩散片，有利於下游厂商简化背光设计、节省工序、降低成本，同时亮度效率还可提升。对於光学膜厂商来说，虽然复合 型增亮膜会取代传统聚光片（增亮膜），但单价和利润都较佳。9、遮光膜/黑白胶黑白遮光胶|遮光膜主要应用于背光源上，起固定、遮光作用（遮掉边光和灯位的光），也叫遮光片、黑白膜，简称黑白胶（可说是种 双面胶带）。相对TFT-LCD所