光學(xué)薄膜在咱們的日子中無處不在,從精細(xì)及光學(xué)設(shè)備、顯現(xiàn)器設(shè)備到平常日子中的光學(xué)薄膜運用;比方說,平常戴的眼鏡、數(shù)碼相機、各式家電用品,或許是鈔票上的防偽技能,皆能被稱之為光學(xué)薄膜技能運用之延伸。假使沒有光學(xué)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(xiàn)出光學(xué)薄膜技能研究開展的首要性。

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(jīng)由恰當(dāng)規(guī)劃能夠調(diào)變不一樣波段元件外表之穿透率及反射率,亦能夠使不一樣偏振平面的光具有不一樣的特性。

通常來說,光學(xué)薄膜的生產(chǎn)方法首要分為干法和濕法的生產(chǎn)工藝。所謂的干式即是沒有液體出現(xiàn)在全部加工過程中,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)進(jìn)步成氣體后附著在一個固體基材的外表上,完結(jié)涂布加工。平常日子中所看到裝修用的金色、銀色或具金屬質(zhì)感的包裝膜,即是以干式涂布方法制造的商品。但是在實踐量產(chǎn)的思考下,干式涂布運用的規(guī)模小于濕式涂布。濕式涂布通常的做法是把具有各種功用的成分混組成液態(tài)涂料,以不一樣的加工方法涂布在基材上,然后使液態(tài)涂料枯燥固化做成商品。在本文中僅評論濕式涂布技能的光學(xué)薄膜工業(yè)。

光學(xué)薄膜分類

光學(xué)薄膜依據(jù)其用處分類、特性與運用可分為:反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、抵償膜/相位差板、配向膜、渙散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/是非膠等。有關(guān)衍生的品種有光學(xué)級維護膜、窗膜等。

1、反射膜

反射膜通常可分為兩類,一類是金屬反射膜,一類是全電介質(zhì)反射膜。此外,還有將兩者聯(lián)系的金屬電介質(zhì)反射膜,功用是添加光學(xué)外表的反射率。

通常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外表時,進(jìn)入金屬內(nèi)的光振幅敏捷衰減,使得進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能相應(yīng)削減,而反射光能添加。消光系數(shù)越大,光振幅衰減越敏捷,進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能越少,反射率越高。大家老是挑選消光系數(shù)較大,光學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的金屬作為金屬膜資料。在紫外區(qū)常用的金屬薄資料是鋁,在可見光區(qū)常用鋁和銀,在紅外區(qū)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、銅等資料在空氣中很簡略氧化而下降功用,所以有必要用電介質(zhì)膜加以維護。常用的維護膜資料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。

金屬反射膜的長處是制備工藝簡略,作業(yè)的波長規(guī)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(jìn)一步進(jìn)步,能夠在膜的外側(cè)加鍍幾層必定厚度的電介質(zhì)層,構(gòu)成金屬電介質(zhì)反射膜。需求指出的是,金屬電介質(zhì)射膜添加了某一波長(或許某一波區(qū))的反射率,卻破壞了金屬膜中性反射的特色。

全電介質(zhì)反射膜是建立在多光束干涉根底上的。與增透膜相反,在光學(xué)外表上鍍一層折射率高于基體資料的薄膜,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,參與疊加的各界面上的反射光矢量,振蕩方向一樣。組成振幅隨著薄膜層數(shù)的添加而添加。

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+金屬涂膜經(jīng)過熱熔膠層壓而成,鋁箔卷材具有隔熱保溫、防水、防潮等功用。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),具有杰出的隔熱保溫功用,能夠反射掉93%以上的輻射熱,被廣泛運用于修建屋面與外墻隔熱保溫。

相對應(yīng)的是一種防反射膜,首要成效是進(jìn)步光線的衍射,使大家能夠長期的觀看文字和圖形。這就需求外表滑潤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,它的首要功用是削減或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等學(xué)外表的反射光,然后添加這些元件的透光量,削減或消除體系的雜散光。

減反射膜是以光的波動性和干涉景象為根底的。二個振幅一樣,波長一樣的光波疊加,那么光波的振幅增強;假如二個光波原由一樣,波程相差,假如這二個光波疊加,那么相互抵消了。減反射膜即是運用了這個原理,在鏡片的外表鍍上減反射膜(AR-coating),使得膜層前后外表發(fā)作的反射光相互攪擾,然后抵消了反射光,到達(dá)減反射的效果。最簡略的增透膜是單層膜。通常情況下,選用單層增透膜很難到達(dá)抱負(fù)的增透效果,為了在單波長完成零反射,或在較寬的光譜區(qū)到達(dá)好的增透效果,通常選用雙層、三層乃至更多層數(shù)的減反射膜。

減反射膜的實踐運用十分廣泛,最常見的是鏡片及太陽能電池-經(jīng)過制備減反射膜來進(jìn)步光伏組件的功率瓦值?,F(xiàn)在晶體硅光伏電池運用的減反射膜資料是氮化硅,選用等離子增強化學(xué)氣相淀積技能,使氨氣和硅烷離子化,沉積在硅片的外表,具有較高的折射率,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參加特種染料做成的,紅色濾光片只能讓紅光經(jīng)過,如此類比。玻璃片的折射率本來與空氣差不多,一切色光都能夠經(jīng)過,所以是通明的,但是染了染料后,分子結(jié)構(gòu)改動,折射率也發(fā)作改動,對某些色光的經(jīng)過就有改動了。比方一束白光經(jīng)過藍(lán)色濾光片,射出的是一束藍(lán)光,而綠光、紅光極少,大多數(shù)被濾光片吸收了。

濾光片商品首要按光譜波段、光譜特性、膜層資料、運用特色等方法分類。

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;

膜層資料:軟膜濾光片、硬膜濾光片。硬膜濾光片不僅指薄膜硬度方面,更首要的是它的激光損害閾值,所以它廣泛運用于激光體系傍邊。軟膜濾光片則首要用于生化分析儀傍邊。

帶通型:選定波段的光經(jīng)過,通帶以外的光截止。

短波通型(又名低波通):短于選定波長的光經(jīng)過,善于該波長的光截止。比方紅外截止濾光片,IBG-650。

長波通型(又名高波通):善于選定波長的光經(jīng)過,短于該波長的光截止比方紅外透過濾光片,IPG-800。

五顏六色濾光片是TFT-LCD背光模組的首要構(gòu)成有些。

4、偏光片

偏光片(PolarizingFilm)的全稱應(yīng)該是偏振光片。液晶顯現(xiàn)器的成像有必要依靠偏振光。偏光片的首要效果即是使不具偏極性的自然光成為發(fā)作偏極化,轉(zhuǎn)成為偏極光,加上液晶分子改動特性,到達(dá)操控光線的經(jīng)過與否,然后進(jìn)步透光率和視角規(guī)模,構(gòu)成防眩等功用。

偏光片可廣泛運用于現(xiàn)代的液晶顯現(xiàn)商品:液晶電視、筆記本電腦、手機、PDA、電子詞典、MP3、儀器儀表、投影儀等,也可用于時尚偏光眼鏡。其間,LCD的運用是拉動偏光片工業(yè)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(xiàn)形式下(TN/STN/TFT(VA/IPS/OCB))液晶在各視角發(fā)作的相位差做修正,簡言之,即是讓液晶分子的雙折射性質(zhì)得到對稱性的抵償。若要從其功用意圖來區(qū)別則可略為分單純改動相位的相位差膜、色差抵償膜及視角擴展膜。抵償膜能下降液晶顯現(xiàn)器暗態(tài)時的漏光量,并且在必定視角內(nèi)能大幅進(jìn)步印象之比照、色度與戰(zhàn)勝有些灰階回轉(zhuǎn)疑問。

6、配向膜

配向膜是具有直條狀刮痕的薄膜,效果是引導(dǎo)液晶分子的擺放方向(圖1.1)。在已蒸上通明導(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,到時候液晶可依此溝槽的方向橫躺於溝槽內(nèi),到達(dá)使液晶呈同一方向擺放之意圖。此具有一條一條方向的膜,即為配向膜。

液晶之所以可運用于螢?zāi)簧?,乃因其在平行分子方向與垂直分子方向之誘電率不一樣,因而可用電場驅(qū)動之,另一方面,由于液晶也具有視分子方向而改動之折射率(也即是具有雙折射),可改動偏極光之偏極方向,最終更因液晶與配向膜之界面有很強之效果力(AnchoringStrength),在電場封閉后液晶就靠著彈性系數(shù)(康復(fù)力)而康復(fù)到原來之?dāng)[放,由此可知沒有配向膜之存在,液晶是無法作業(yè)的。但在液晶螢?zāi)恢\用上,其液晶分子與配向膜外表呈某一視點的傾斜(即預(yù)傾角,PretiltAngle),如此才干到達(dá)均一配向的效果。

配向膜觸及的涂布非卷式濕法涂布,方法有傳統(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、渙散膜

渙散膜為TFT-LCD背光模塊中之關(guān)鍵零組件,能夠為液晶顯現(xiàn)器供給一個均勻的面光源,通常傳統(tǒng)的渙散膜首要是在渙散膜基材中,參加一顆顆的化學(xué)顆粒,作為散射粒子,而現(xiàn)有之渙散板其微粒子渙散在樹脂層間,所以光線在經(jīng)過渙散層時,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)作很多折射、反射與散射的景象,如此便造成了光學(xué)渙散的效果。詳見第二章。

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(guān)鍵零組件,首要是借由光的折射與反射原理,運用棱鏡片修正光的方向,使光線正面會集,并將視角外未被運用的光線能夠收回與運用,一起提高整體輝度與均勻度,到達(dá)增亮的效果,又稱聚光片。復(fù)合型光學(xué)膜,首要是將本來聚光片的功用與渙散功用加以結(jié)合,如此將可削減運用1片渙散片,有利於下流廠商簡化背光規(guī)劃、節(jié)約工序、下降成本,一起亮度功率還可提高。對於光學(xué)膜廠商來說,雖然復(fù)合型增亮膜會替代傳統(tǒng)聚光片(增亮膜),但單價和贏利都較佳。

9、遮光膜/是非膠

是非遮光膠|遮光膜首要運用于背光源上,起固定、遮光效果(遮掉邊光和燈位的光),也叫遮光片、是非膜,簡稱是非膠(可說是種雙面膠帶)。相對TFT-LCD所運用的背光源遮光請求較高,所以大有些的是非膠都運用在TFT-LCD的背光源上面。除是非膠外,還有黑黑膠(雙面為黑色),首要效果仍然是固定,遮光;黑銀膠(單面黑色,單面銀色),除遮光外,銀色面有反射效果。相對是非膠是LCD商場的主流商品。黑面與白面的粘性比照,白面需求更大一些,由于白面與橡膠框相連接,而黑面與玻璃相連接,相對玻璃對膠的附著性,橡膠框更差一些,所以需求白面的粘性更大來確保全部模組的穩(wěn)定性。