什麼是光學薄膜
光學薄膜是指在光學元件或獨立基材上鍍覆或塗覆一層或多層介電或金屬薄膜或這兩類薄膜的組合,以改變光波的傳輸特性,包括光的投射、反射、吸收、散射、偏振和相變。
因此,透過適當的參與,可以調節不同波段表面的透射率和反射率,不同偏振面的光也可以有不同的特性。
所有液晶顯示器件都可以看作是由兩個帶有透明導電電極的基板、夾緊的液晶層、封裝在偏光盒中的液晶層、附著在外表面的偏光膜以及組裝成光源的背光模組組成。
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應用於TFT-LCD的光學薄膜主要分為兩類:偏光片和背光模組光學薄膜。
偏光
LCD成像必須依靠偏振光,且LCD模組必須包含兩個偏振片。
液晶模組中有兩片偏光片貼附在玻璃基板的兩側。
下偏光片用於將背光產生的光束轉換為偏振光,上偏光片用於分析經液晶電調製的偏振光,產生明暗對比,從而製作出顯示器。如果沒有偏光片,液晶模組就無法顯示影像。
偏光片由多層薄膜組成,其原料成本佔總生產成本的80%。
原料主要包括TAC(醋酸三纖維素)膜、PVA(聚乙烯醇)膜、壓敏膠、保護膜、離型膜等。 TAC約佔成本的50%,PVA佔12%,壓敏膠5-10%,保護膜和離型膜15%,化學材料5%,其他成本佔10%。
偏光片的核心技術是TAC(醋酸三纖維素)薄膜和PVA(聚乙烯醇)薄膜的製備。由於技術門檻較高,該市場主要由LG化學、住友化學、日東電工等幾大廠商壟斷。
但隨著新興市場不斷累積技術,日韓廠商的市場集中度下降。台灣及大陸廠商產能逐漸增加,市場佔有率也開始逐漸提升。
全球偏光片生產商主要集中在日本、韓國、中國台灣地區和中國大陸,其中中國大陸產能佔全球產能的比例逐年增加。
基本表演
偏光片的基本性能指標主要包括光學性能、耐久性、黏合性能、外觀性能以及其他特殊性能。
光學性能
它包括三個主要性能指標:偏光度、透光率、顯色性。其他還包括防紫外線性能以及半透偏光片半透膜的透光率、全反射、漫反射率指標。
耐久度
技術指標包括耐高溫、耐熱濕熱、耐低溫、耐冷熱衝擊四項。最重要的一項是耐熱性和耐濕性。
黏合性能
技術指標主要是指偏光片壓敏膠的各種特性,一般包括壓敏膠與玻璃基板、壓敏膠與剝離膜、偏光片保護膜、偏光片之間的剝離力,以及壓敏膠合劑的黏合耐久性。
外觀性能
技術指標主要指偏光片產品的表面平整度和外觀缺陷數量。這些技術指標主要影響偏光片產品在貼片時的使用率。
附加功能
偏光片的附加功能包括寬視角功能、提高解析度、增強亮度和節能。
廣視角功能要求液晶顯示器能夠在更寬的視角範圍內觀察影像品質基本不變的影像。在偏光片上可貼上光學補償膜,以校正液晶在各個視角下產生的相位差,從而提高畫面保真度。提高顯示解析度主要涉及對TAC薄膜進行針對性的表面處理,如防眩處理、防刮傷處理、抗反射/低反射處理、防污處理等。
在偏光片上貼增亮膜是目前提高面板亮度、節省能耗的主要方法。
背光單元 (BLU) 光學薄膜
背光單元(BLU)是為液晶顯示器提供背光源的關鍵零件。
液晶面板不具有發光特性,因此必須在液晶面板上添加光源才能達到顯示效果。
LCD背光模組主要由背光源、光學薄膜、膠黏製品、絕緣製品、膠框等組成。
其中,各類光學薄膜是背光模組的關鍵部件,依功能主要可分為六類:反射膜、擴散膜、普通棱鏡膜、多功能棱鏡膜、微透鏡膜、反射偏光增強膜、 ETC。
粗略細分液晶面板的成本顯示,材料成本佔液晶面板總製造成本的70%以上。材料成本中,背光模組佔18.2%,彩色濾光片佔14.7%,偏光片佔9.5%,玻璃基板佔8.9%。
黑光增強膜(BEF)和擴散膜是背光源的重要組成部分。 BEF、擴散膜、反射膜在背光模組的成本佔比分別為32%、7%、2%,合計佔41%。
增亮膜 (BEF)
亮度增強膜(BEF)也稱為PrismSheet,用於提高整個背光系統的發光效率。
當背光源發出的光經過棱鏡結構時,只有在一定角度範圍內入射的光才能被折射並出射。剩餘的光線因不滿足折射條件而被棱鏡邊緣反射到光源,然後被光源底部的反射板重新發射出去。
背光源中的光線在棱鏡結構的作用下不斷循環利用。原本向各個方向發散的光線經過稜鏡片後被控制在與法線的70度以內,從而達到軸向亮度增強的效果。
棱鏡鏡片的核心技術在於在滾筒上雕刻棱鏡圖案的技術。
在鏡片擠出生產中,鏡片擠出輥加工技術直接影響產品的稜形鏡片成型品質。世界上通行的做法是在加工好的鋼輥上鍍上一層硬度較低的金屬,如銅,並用鑽石工具加工出所需的精細棱柱形表面結構。
此層表面無法達到擠壓生產的狀態,必須在加工後的顯微組織表面鍍上一層較硬的鎳或鉻,才能滿足鑽石工具雕刻棱鏡鏡片的製程要求。
擴散膜
主要作用是為顯示器提供均勻的面光源。其核心在於精密塗層技術。它具有漫射光的功能,即光線在其表面會發生散射,使光線傳播柔和、均勻。
大多數擴散膜的基本結構是在PET等透明基材的兩面塗覆光學像散顆粒。
當光線通過以PET為基材的擴散層時,會穿過不同折射率的介質,導致光線發生許多折射、反射、散射現象。可將光線修改為均勻的面光源,達到光學擴散的效果。在背光源結構中,主要起到校正擴散角的作用,增大光輻射面積但降低單位面積的光強,即降低亮度。發光光源經擴散材料擴散後,可成為面積更大、均勻性更好、色品穩定的二次光源。
全球光學薄膜供應趨勢
光學薄膜材料的研發和生產需要技術、人才、設備、原料的累積和匹配。
目前,日本廠商在偏光片領域佔據主導地位,美日韓企業在背光光學膜領域佔據主導地位,擴散膜市場則被日韓企業佔據。
2005年前後,受國際產業轉移到中國大陸的影響,第一批光學薄膜生產企業開始出現。目前,中國大陸市場佔有率最大的本土光學薄膜廠商主要有雙星新材料、寧波激子科技、康得新、四川艾美科技有限公司等公司。
針對不同的應用,我們需要選擇合適的光學薄膜組合,以達到所需的顯示效果和要求,例如高亮度、霧面以減少反射、寬工作溫度容差等。
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