光學薄膜在咱們(men)的日子中無處不在,從精細及光學設備、顯現器設備到平常日子中的光學薄膜運用;比方(fāng)說,平常戴的眼鏡、數碼相機、各式家電(diàn)用品(pǐn),或許是鈔票上的防偽技能,皆能被稱之為光學薄膜技能運用之延伸。假使沒有光學薄膜技能作為開展根底,近代光電、通訊或是鐳射技能將無法有所開展,這也顯現出光學(xué)薄膜技能研究開展(zhǎn)的首要性。

光學薄膜係指在光學元件或(huò)獨立基板(bǎn)上,製(zhì)鍍上或塗布一層或多層介電(diàn)質膜或金屬膜或這(zhè)兩類膜的組合,以改動光波之傳遞特性,包含光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改動。故經由恰當(dāng)規(guī)劃能夠調變不一樣(yàng)波(bō)段元件外表(biǎo)之穿透率及反射率,亦(yì)能夠使不(bú)一(yī)樣偏振平麵(miàn)的(de)光(guāng)具有不一樣的特性。

通常來(lái)說(shuō),光學薄膜的(de)生產方法首要分為幹(gàn)法和濕法的生產工藝。所(suǒ)謂的幹式即是沒有液體出現在全部(bù)加工過程中,例如真空蒸鍍是在一真空環境(jìng)中,以電能加熱固體(tǐ)原物料,經進步成氣體後(hòu)附著在一個固體基材的外表上,完結塗布(bù)加工(gōng)。平常日子中所看(kàn)到裝修用的金色、銀色(sè)或具金屬質感的包裝膜,即是以幹式塗布(bù)方法製造的商品。但是在實(shí)踐量產的思考下,幹式塗布運用的規模小於濕式塗布。濕式塗布通常(cháng)的做法(fǎ)是把具有各種功用的成分混組成液態塗料,以不一樣的加工方法塗布在(zài)基材上,然後使液態(tài)塗料枯(kū)燥固化做成(chéng)商品。在本文中僅評論(lùn)濕式塗布技能的光(guāng)學薄膜工業(yè)。

光學薄膜分類

光學薄膜依據其用處分類、特性(xìng)與運用可分為:反射膜、增透膜(mó)/減反射膜、濾光片、偏(piān)光片/偏光膜、抵償(cháng)膜/相位差板、配向膜、渙散膜(mó)/片、增亮(liàng)膜(mó)/棱鏡片/聚光片、遮光膜/是非(fēi)膠等(děng)。有關衍生的品種有光學級維護膜、窗膜等。

1、反射膜

反射膜通常可分(fèn)為兩類,一類是(shì)金屬反射膜,一類是全電介質反射膜。此外,還有將兩(liǎng)者聯係的金屬電介質反射膜,功用(yòng)是添加光學外表的反射率。

通常金屬都具有較大的(de)消光係數。當光束由空氣入射到金屬外(wài)表時(shí),進入金屬(shǔ)內的光振幅敏捷衰減,使得進入金屬內部的光能相應削減,而(ér)反射光能添加。消光係數越大,光振幅衰減越敏(mǐn)捷,進(jìn)入金屬(shǔ)內部的光能越少,反射率越高。大家老是挑選消光係數較大,光學性質較穩定的金屬作為金屬膜資(zī)料(liào)。在紫外區常用的金屬薄資料是鋁,在可見光區常用鋁和銀(yín),在紅外(wài)區常用金、銀和銅,此外,鉻和鉑也常作一些(xiē)特種薄(báo)膜的膜料。由於鋁、銀、銅等資料在空氣中很簡略氧化而下降功用,所以有必要(yào)用電介質膜加以維護。常用的維護膜資料有(yǒu)一氧化矽、氟化鎂、二氧化矽、三氧化二(èr)鋁等。

金屬反射膜的長處是製備(bèi)工藝簡略,作業的波長規模寬;缺陷是光損大,反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進一步進步,能夠在膜的外側加鍍幾層必定厚度的(de)電介質層,構成金屬電介質反射膜。需求指出的是,金屬電(diàn)介質射膜添加了某一波(bō)長(或許某一(yī)波(bō)區)的反射率(lǜ),卻破壞了金屬膜中性反(fǎn)射的特色。

全電介質反射膜是建立在多光束幹涉根底上的。與增透膜相反,在光學外表上鍍一層(céng)折射率高於基體資料的薄(báo)膜,就能夠添加光學(xué)外表的反射率。最簡略的多層反射是由高、低折射率的二種資料交替蒸鍍(dù)而成的,每層膜的光學厚度為某一波長的四分一。在這種條(tiáo)件下,參與疊加(jiā)的各(gè)界麵上的反射光矢量,振蕩方向一樣。組成振(zhèn)幅(fú)隨著薄膜層數的(de)添加而(ér)添加。

鋁箔反射膜Dike鋁箔隔熱卷材,又(yòu)稱阻隔膜、隔熱膜、隔熱箔、拔熱膜、反射膜等。由鋁箔貼麵+聚乙烯薄膜+纖維編織物+金屬塗膜經過熱熔膠(jiāo)層壓而成,鋁箔卷材(cái)具有隔熱保溫、防水、防潮等功用。鋁箔隔熱卷材的日照吸(xī)收率(太陽輻射(shè)吸收係數)極低(0.07),具有傑出的隔熱保溫功用,能夠反(fǎn)射掉93%以上的(de)輻射(shè)熱,被廣(guǎng)泛運用於修建屋麵與外牆隔熱保溫。

相對應的是一種(zhǒng)防反射膜,首要成效是進步光線的(de)衍射,使大家(jiā)能夠長期的觀看文字和圖(tú)形。這就需求外表滑潤反射少的防反(fǎn)射薄膜。

2、增透(tòu)膜/減反射膜

減反射膜(mó)又稱增(zēng)透膜,它的首要功用是削減或消除透鏡、棱鏡、平麵鏡等學(xué)外表的反射光,然後添加這些元(yuán)件的透光量,削減(jiǎn)或消除體係的雜散光。

減反射膜是以光的波(bō)動性(xìng)和幹涉景象為根底的。二個振幅一樣,波長一樣的光波疊加,那麽光(guāng)波(bō)的振幅增強;假如二個(gè)光波原由一樣,波程相差(chà),假如這二個光波疊加,那麽相互抵消了。減反射膜即是運用了這個原理,在(zài)鏡片的外表鍍上減反射膜(AR-coating),使得膜層前後外表發作(zuò)的(de)反射光相互攪擾,然後抵消了反射光,到達減反射的效果。最簡略的增透膜(mó)是單層膜。通常情況下,選用單層(céng)增透膜很(hěn)難到達抱負的增透效果(guǒ),為了在單波長完成零反射,或在較寬(kuān)的光譜(pǔ)區到(dào)達好的增透效果,通常選用雙層、三(sān)層乃至更多層數的減反射膜。

減反射膜的實踐運用十(shí)分廣泛,最常見(jiàn)的(de)是鏡(jìng)片及太陽能電池-經過製備(bèi)減反射膜(mó)來進步光伏組件(jiàn)的功率瓦(wǎ)值。現在晶體矽光(guāng)伏電池(chí)運用的減反(fǎn)射膜資料(liào)是氮化矽,選用等離(lí)子增強化學氣相澱積技能,使氨氣和矽烷離子化(huà),沉積在矽片的外表,具有(yǒu)較高的折射率,能起到較好的減反射效果。前期的光伏電池選用二氧化矽和二氧化鈦膜作(zuò)為減反射層。

3、濾光片

濾光片是塑料或玻璃(lí)片再參(cān)加特種染料(liào)做成(chéng)的,紅(hóng)色(sè)濾光片隻能讓紅光經過,如(rú)此類比(bǐ)。玻璃片的折射(shè)率本來與空(kōng)氣差不(bú)多,一切色(sè)光都能夠(gòu)經過,所以是通明的,但是染了染料後,分子結構改動,折射率也發作改動,對某些色光的經過就有改動了。比方一束白光經過藍色濾光片,射出的是一束藍光,而綠光、紅光極(jí)少,大多數被濾光片吸收(shōu)了。

濾光(guāng)片商品(pǐn)首要按光譜波段、光譜特性、膜層資料、運用特色等方(fāng)法分類。

光譜波段:紫(zǐ)外濾光片、可見濾光片、紅(hóng)外濾光片

光譜特性:帶通濾光片、截止(zhǐ)濾光片(piàn)、分光濾光(guāng)片、中性密度濾光片、反射濾光(guāng)片(piàn)

膜層資料:軟膜濾光(guāng)片、硬膜濾光片。硬膜濾光片不僅指薄膜硬度方麵,更首要的是它的激光損害閾值,所以它廣泛運用於激光體係傍邊。軟膜濾光片則首要用於生化分析儀傍邊。

帶通(tōng)型:選定波段的光經過,通帶以外的光截止。

短波通型(又名低波通):短於選定(dìng)波(bō)長的光經過,善於該波長的光截止。比方紅外截止濾光片,IBG-650。

長波通型(又名高波通):善於選(xuǎn)定波長(zhǎng)的光經過,短於該波(bō)長的光截(jié)止比方紅外透過濾光片,IPG-800。

五顏六色濾(lǜ)光片是TFT-LCD背光模組的首要構成有些。

4、偏(piān)光片

偏(piān)光片(PolarizingFilm)的全稱應該是偏振光(guāng)片。液晶顯現器(qì)的成(chéng)像有必要依靠偏振(zhèn)光。偏(piān)光片的首要效果即是使不具偏極性的自(zì)然光成為發作偏極化,轉成為偏(piān)極光,加上液晶(jīng)分(fèn)子(zǐ)改動特性,到(dào)達操控(kòng)光線的經過與(yǔ)否,然後進步透光率和視角規模,構成防眩(xuàn)等功用。

偏光(guāng)片可廣泛運用於(yú)現代(dài)的液晶(jīng)顯現商品:液晶電視、筆記本電腦、手機、PDA、電子詞典、MP3、儀器儀表、投影(yǐng)儀等,也可用於(yú)時(shí)尚偏光眼鏡。其間,LCD的運用是拉動偏光片工業開展的首要力氣。

5、抵償膜/相位差板

抵償膜的抵償原理,是將各種顯現形式下(TN/STN/TFT(VA/IPS/OCB))液晶在(zài)各視角發作的相位(wèi)差做修正(zhèng),簡言之,即是讓液晶分子的雙(shuāng)折射性質得到對稱性(xìng)的抵償。若要從其(qí)功用意圖來(lái)區別則可略為分單純改動相位的(de)相位差膜、色差(chà)抵償膜及視角擴展(zhǎn)膜。抵償膜能下降液(yè)晶顯現器暗態時的漏光量,並且在必定(dìng)視(shì)角內能大幅進步印象之比照、色度與(yǔ)戰勝有些灰階回轉疑問。

6、配(pèi)向膜

配向膜是具有直條狀刮痕的薄膜,效果是引導液晶分子的擺放方向(圖1.1)。在已蒸上通明導電膜(ITO)的玻璃基版上,用PI塗液(yè)和轉輪(roller),在ITO膜上(shàng)印出一條一條平行的溝槽,到時候液晶(jīng)可依此溝槽的方向橫躺於溝槽(cáo)內,到達使液晶呈同一方向(xiàng)擺放之意圖。此具有一條一(yī)條方向的(de)膜,即為配向膜。

液晶之所(suǒ)以可運用於螢幕(mù)上,乃因其在平行分子(zǐ)方向與垂直分子(zǐ)方向之誘電率不一樣,因而(ér)可用電場驅動之,另一方麵(miàn),由於液晶也具有(yǒu)視分子方向而改動之折射率(lǜ)(也即是具有雙折射),可改動偏極光之偏極方(fāng)向,最終更因(yīn)液晶與配向膜之界麵有很強之效果力(AnchoringStrength),在電場封閉後液晶(jīng)就靠著(zhe)彈性(xìng)係數(shù)(康複力)而康複到原(yuán)來之擺放,由此可知沒有配向膜之存在,液晶是無法作業的。但在液晶螢幕之運用上,其液晶分子與配向膜外表(biǎo)呈某一視點的傾斜(即預傾(qīng)角,PretiltAngle),如此才(cái)幹到達均一配向的效果。

配向膜觸(chù)及的塗布非卷式濕法塗(tú)布(bù),方法有傳統的定向(xiàng)刷磨法和現在的(de)UV光配向法、電(diàn)子漿配向和離子束配向。

7、渙散膜

渙(huàn)散膜為TFT-LCD背光模塊中之關鍵(jiàn)零(líng)組件,能夠為液晶顯現器供給一個均勻的(de)麵光源(yuán),通常傳統的渙散膜首要是在渙散膜基材中,參加一顆顆(kē)的化學顆粒,作為散射粒子,而現有之渙散板其微粒(lì)子渙散在樹脂層間,所以光線在經過渙散層時(shí),會不斷於2個折(shé)射率相(xiàng)異的介質中穿過,故光(guāng)線就會發作很多折射、反射與散射的景象,如(rú)此便造成了光學渙散的效果。詳見第(dì)二章。

8、增亮膜/棱鏡片/聚光片

增亮膜又名棱鏡片(PrismSheet),常簡稱BEF(BrightnessEnhancementFilm),為TFT-LCD背光模塊中之關鍵(jiàn)零組件,首要是(shì)借由光的(de)折射與反射原理,運用棱鏡片修正光的方向,使光線正麵會集,並(bìng)將視角外未被運用(yòng)的(de)光線能夠收回與運用,一起提高整體輝度與均勻度,到達增亮的(de)效果,又稱聚光片(piàn)。複合型光學膜,首(shǒu)要是將(jiāng)本來(lái)聚光片的功用與渙散功用(yòng)加以結合,如此將可削減運用1片渙散片,有利於下流廠商簡(jiǎn)化(huà)背光規劃、節約工序、下降成本,一起亮度(dù)功率還可(kě)提高。對於光學膜廠商來說,雖然複合型增亮膜會替代傳統聚光片(增亮膜),但(dàn)單價和贏利都較佳。

9、遮光膜/是非膠

是非遮光(guāng)膠|遮(zhē)光膜首要運用於背光源上,起固定、遮(zhē)光效果(遮掉邊光和燈位的光),也(yě)叫遮(zhē)光片、是非膜(mó),簡稱(chēng)是非膠(可(kě)說是種雙麵膠帶)。相對TFT-LCD所運(yùn)用的背光源(yuán)遮光請(qǐng)求較高,所(suǒ)以大有(yǒu)些的是非(fēi)膠(jiāo)都運(yùn)用在TFT-LCD的背光源上麵。除是非膠外,還(hái)有黑黑膠(雙麵(miàn)為黑色),首要效果(guǒ)仍然是固定,遮光;黑(hēi)銀膠(單麵黑色,單麵銀色),除遮光外,銀色麵有反射效果。相對是非膠(jiāo)是LCD商場的主流商品。黑麵與白麵的粘性比照,白麵需求更大一些,由於白麵(miàn)與橡膠框相連接,而黑麵與玻璃相連接,相對玻璃對(duì)膠的附著性,橡膠框更差一些,所以需求(qiú)白麵的粘性更(gèng)大來(lái)確保全(quán)部模組的穩定性。