TFT-LCD液晶屏光學(xué)薄膜研究與應(yīng)用

一、光學(xué)薄膜簡(jiǎn)介

1、光學(xué)薄膜的定義

光學(xué)薄膜在我們的生活中無(wú)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(shuō)，平時(shí)戴的眼鏡、數(shù)碼相機(jī)、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術(shù)，皆能被稱(chēng)之為光學(xué)薄膜技術(shù)應(yīng)用之延伸。倘若沒(méi)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(wú)法有所進(jìn)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(dú)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(lèi)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(jì)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(lái)說(shuō)，光學(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(méi)有液體出現(xiàn)在整個(gè)加工過(guò)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(gè)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(shí)際量產(chǎn)的考慮下，干式涂布運(yùn)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)。

2、光學(xué)薄膜種類(lèi)

光學(xué)薄膜根據(jù)其用途分類(lèi)、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、補(bǔ)償膜/相位差板、配向膜、擴(kuò)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(lèi)有光學(xué)級(jí)保護(hù)膜、窗膜等。

2.1、反射膜

反射膜一般可分為兩類(lèi)，一類(lèi)是金屬反射膜，一類(lèi)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(shí)，進(jìn)入金屬內(nèi)的光振幅迅速衰減，使得進(jìn)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(jìn)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(jiàn)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(hù)。常用的保護(hù)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(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，工作的波長(zhǎng)范圍寬；缺點(diǎn)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(zhǎng)（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(diǎn)。

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。最簡(jiǎn)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(zhǎng)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(dòng)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(chēng)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(guò)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(yáng)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(duì)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(zhǎng)時(shí)間的觀看文字和圖形。這就需要表面平滑反射少的防反射薄膜。

2.2、增透膜/減反射膜

減反射膜又稱(chēng)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(dòng)性和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。二個(gè)振幅相同，波長(zhǎng)相同的光波疊加，那么光波的振幅增強(qiáng)；如果二個(gè)光波原由相同，波程相差，如果這二個(gè)光波疊加，那么互相抵消了。減反射膜就是利用了這個(gè)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(dá)到減反射的效果。最簡(jiǎn)單的增透膜是單層膜。一般情況下，采用單層增透膜很難達(dá)到理想的增透效果，為了在單波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)零反射，或在較寬的光譜區(qū)達(dá)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(shí)際應(yīng)用非常廣泛，最常見(jiàn)的是鏡片及太陽(yáng)能電池- 通過(guò)制備減反射膜來(lái)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(qiáng)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。

2.3、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(guò)，如此類(lèi)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(guò)，所以是透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變化，折射率也發(fā)生變化，對(duì)某些色光的通過(guò)就有變化了。比如一束白光通過(guò)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。

濾光片產(chǎn)品主要按光譜波段、光譜特性、膜層材料、應(yīng)用特點(diǎn)等方式分類(lèi)。

光譜波段：紫外濾光片、可見(jiàn)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(guò)，通帶以外的光截止。

短波通型(又叫低波通)：短于選定波長(zhǎng)的光通過(guò)，長(zhǎng)于該波長(zhǎng)的光截止。 比如紅外截止濾光片，IBG-650。[!--empirenews.page--]

長(zhǎng)波通型(又叫高波通)：長(zhǎng)于選定波長(zhǎng)的光通過(guò)，短于該波長(zhǎng)的光截止 比如紅外透過(guò)濾光片，IPG-800。

彩色濾光片是TFT-LCD背光模組的重要組成部分，詳見(jiàn)第二章。

2.4、偏光片

偏光片（Polarizing Film)的全稱(chēng)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(dá)到控制光線的通過(guò)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(jī)、PDA、電子詞典、MP3、儀器儀表、投影儀等，也可用于時(shí)尚偏光眼鏡。其中，LCD的應(yīng)用是拉動(dòng)偏光片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要力量。詳見(jiàn)第二章。

2.5、補(bǔ)償膜/相位差板

補(bǔ)償膜的補(bǔ)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(jiǎn)言之，即是讓液晶分子的雙折射性質(zhì)得到對(duì)稱(chēng)性的補(bǔ)償。若要從其功能目的來(lái)區(qū)分則可略為分單純改變相位的相位差膜、色差補(bǔ)償膜及視角擴(kuò)大膜。補(bǔ)償膜能降低液晶顯示器暗態(tài)時(shí)的漏光量，并且在一定視角內(nèi)能大幅提高影像之對(duì)比、色度與克服部分灰階反轉(zhuǎn)問(wèn)題。

2.6、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(shí)候液晶可依此溝槽的方向橫躺於溝槽內(nèi)，達(dá)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，即為配向膜。

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(chǎng)驅(qū)動(dòng)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(qiáng)之作用力（AnchoringStrength），在電場(chǎng)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(lái)之排列，由此可知沒(méi)有配向膜之存在，液晶是無(wú)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(dá)到均一配向的效果。

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。

2.7、擴(kuò)散膜

擴(kuò)散膜為T(mén)FT-LCD背光模塊中之關(guān)鍵零組件，能夠?yàn)橐壕э@示器提供一個(gè)均勻的面光源，一般傳統(tǒng)的擴(kuò)散膜主要是在擴(kuò)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(shù)脂層間，所以光線在經(jīng)過(guò)擴(kuò)散層時(shí)，會(huì)不斷于2個(gè)折射率相異的介質(zhì)中穿過(guò)，故光線就會(huì)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(kuò)散的效果。詳見(jiàn)第二章。

2.8、增亮膜/棱鏡片/聚光片

增亮膜又叫棱鏡片（Prism Sheet），常簡(jiǎn)稱(chēng)BEF（Brightness Enhancement Film），為T(mén)FT-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(shí)提升整體輝度與均勻度，達(dá)到增亮的效果，又稱(chēng)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(kuò)散功能加以整合，如此將可減少使用1片擴(kuò)散片，有利於下游廠商簡(jiǎn)化背光設(shè)計(jì)、節(jié)省工序、降低成本，同時(shí)亮度效率還可提升。對(duì)於光學(xué)膜廠商來(lái)說(shuō)，雖然復(fù)合型增亮膜會(huì)取代傳統(tǒng)聚光片（增亮膜），但單價(jià)和利潤(rùn)都較佳。

2.9、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(jiǎn)稱(chēng)黑白膠(可說(shuō)是種雙面膠帶）。相對(duì)TFT-LCD所使用的背光源遮光要求較高，所以大部分的黑白膠都應(yīng)用在TFT-LCD的背光源上面。除黑白膠外，還有黑黑膠（雙面為黑色），主要作用仍然是固定，遮光；黑銀膠（單面黑色，單面銀色），除遮光外，銀色面有反射作用。相對(duì)黑白膠是LCD市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。黑面與白面的粘性對(duì)比，白面需要更大一些，因?yàn)榘酌媾c橡膠框相連接，而黑面與玻璃相連接，相對(duì)玻璃對(duì)膠的附著性，橡膠框更差一些，所以需要白面的粘性更大來(lái)保證整個(gè)模組的穩(wěn)定性。

二、TFT-LCD產(chǎn)業(yè)鏈的光學(xué)薄膜

1、TFT-LCD產(chǎn)業(yè)概述

TFT(Thin Film Transistor)-LCD是指液晶顯示器上的每一液晶像素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)高速度、高亮度、高對(duì)比度地顯示屏幕信息，是目前平板顯示技術(shù)（FPD）中最為成熟的主流技術(shù)，市場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。而TN型，STN型液晶相對(duì)落后。TN型（扭曲向列型）是利用有液晶分子扭曲90度實(shí)現(xiàn)顯示，STN型（超扭曲向列型）是以液晶分子扭曲180-270度實(shí)現(xiàn)顯示。

根據(jù)DisplaySearch的統(tǒng)計(jì)，LCD顯示器約占平板顯示市場(chǎng)88%的份額。PDP雖然已形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，但遠(yuǎn)不及TFT-LCD的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，OLED正處于產(chǎn)業(yè)化的前期階段，而FED、EPD正處于技術(shù)開(kāi)發(fā)和中試階段?？梢哉J(rèn)為，在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)仍將占據(jù)平板顯示市場(chǎng)的大部分份額。

一般42“TV面板的材料成本構(gòu)成分別為：背光板模組占25%、彩色濾光片占16%、偏光片占8%、玻璃基板占7%、液晶占3%、IC驅(qū)動(dòng)器占3%。

在TFT-LCD產(chǎn)業(yè)鏈（圖2.1）中，上游成本占75-80%。TFT產(chǎn)業(yè)里的利潤(rùn)也主要集中在上游材料領(lǐng)域，毛利率比較穩(wěn)定，一般在15%左右。我們的目標(biāo)客戶(hù)群就是上游材料中應(yīng)用到卷式濕法涂布的偏光片及背光模組里的擴(kuò)散膜、增亮膜等的制造商。

圖1 TFT-LCD產(chǎn)業(yè)鏈?zhǔn)疽鈭D

1.1 TFT-LCD的結(jié)構(gòu)及制程

目前LCD主要由彩色濾光片基板(Color filter， CF)、TFT數(shù)組(TFT Array) 基板和背光模塊(Backlight)三大部分所組成。

圖2 LCD面板的構(gòu)成（一）

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圖3 LCD面板的構(gòu)成（二）

圖4 LCD面板的構(gòu)成（三）

TFT Array玻璃上面有無(wú)數(shù)的畫(huà)素(pixel)排列，彩色濾光片則是畫(huà)面顏色的來(lái)源。LCD一般于上下透明電極間灌入液晶層，夾在TFT Array玻璃與彩色濾光片這兩片玻璃基板之間。當(dāng)電壓施於TFT(電晶體)時(shí)，液晶轉(zhuǎn)向，光線便穿過(guò)液晶在面板上產(chǎn)生一個(gè)畫(huà)素，此光源由背光模組負(fù)責(zé)提供。而欲使背光模塊產(chǎn)生并透過(guò)液晶的光線具有不同的顏色，那就需要紅、藍(lán)、綠(R/B/G)三種顏色的色阻成膜在彩色濾光片玻璃上，搭配灰階產(chǎn)生全彩效果。例如，當(dāng)屏幕顯示藍(lán)天的時(shí)候，有電晶體的ITO玻璃就會(huì)發(fā)出訊號(hào)，只讓藍(lán)光可以穿透彩色濾光片，而將紅色光及紅色光留在顯示器里面。這樣我們?cè)陲@示器上就只能看到藍(lán)色的光了。

在分別完成TFT基板和CF基板制作后，接著將CF上板與TFT下板間灌注厚度約3~4um液晶并對(duì)組貼合，最后附上偏光板(Polarizer)，此段制程稱(chēng)為「LCD制程」；而最后的「LCM制程」，其為驅(qū)動(dòng)IC以及控制電路板(PCBA)與玻璃基板的連接 (JI Process)，之后再與背光模塊進(jìn)行組裝(MA Process) ，最后就是模塊的點(diǎn)燈檢測(cè)。

圖5 TFT，CF基板制程

1.2 LCD液晶面板技術(shù)

當(dāng)前，主流有三種液晶技術(shù)參與液晶顯示器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，它們是 TN+Film、VA、IPS。 液晶面板占據(jù)了一臺(tái)液晶顯示器成本的70%左右。

TN+Film用于入門(mén)和中級(jí)解決方案

優(yōu)點(diǎn)：流程簡(jiǎn)易、高透光度、高反應(yīng)速率、功耗低

改進(jìn)點(diǎn)：視角、色差、對(duì)比度

常用于筆記本電腦，不適用于液晶電視

TN全稱(chēng)為T(mén)wisted Nematic(扭曲向列型)面板，低廉的生產(chǎn)成本使TN成為了應(yīng)用最廣泛的入門(mén)級(jí)液晶面板，在目前市面上主流的中低端液晶顯示器中被廣泛使用。目前的TN面板多是改良型的TN+film，film一般是廣視角TAC膜，用于彌補(bǔ)TN面板可視角度的不足。TN面板屬于軟屏，用手輕輕劃會(huì)出現(xiàn)類(lèi)似的水紋。TN面板的可視角很小，不超過(guò)160°。

注意這里的TN/VA/IPS的區(qū)別于TN/STN/TFT，前者是在面板顯示技術(shù)的區(qū)別，后者是液晶材料和顯示模式的不同。

VA用于中級(jí)至高級(jí)解決方案

優(yōu)點(diǎn)：高透光度、高反應(yīng)速率、黑白對(duì)比度相當(dāng)高。

改進(jìn)點(diǎn)：補(bǔ)償膜的成本、過(guò)程復(fù)雜、色差品質(zhì)

不適用于平板電腦

VA面板是現(xiàn)在高端液晶應(yīng)用較多的面板類(lèi)型，屬于廣視角面板，也是軟屏。VA類(lèi)（Vertical Alignment垂直配向）又可分為由富士通主導(dǎo)的MVA（Multi-domain Vertical Alignment象限垂直配向）技術(shù)和由三星開(kāi)發(fā)的PVA（Patterned Vertical Alignment圖像垂直調(diào)整）技術(shù)，其中后者，也是目前市場(chǎng)上最多采用的類(lèi)型。

MVA是利用突出物使液晶靜止時(shí)并非傳統(tǒng)的直立式，而是偏向某一個(gè)角度靜止；當(dāng)施加電壓讓液晶分子改變成水平以讓背光通過(guò)則更為快速，這樣便可以大幅度縮短顯示時(shí)間，也因?yàn)橥怀鑫锔淖円壕Х肿优湎?，讓視野角度更為寬廣。通過(guò)技術(shù)授權(quán)，臺(tái)灣的奇美電子(奇晶光電)、友達(dá)光電等面板企業(yè)采用的是MVA技術(shù)。PVA是MVA的繼承和改良，采用透明的ITO電極代替MVA中的液晶層突出物，透明電極可以獲得更好的開(kāi)口率，最大限度減少背光源的浪費(fèi)。這種模式大大降低了液晶面板出現(xiàn)“亮點(diǎn)”的可能性，被日美廠商廣泛采用

IPS用于高階解決方案

優(yōu)點(diǎn)：色彩穩(wěn)定性高、流程簡(jiǎn)易

改進(jìn)點(diǎn)：漏光問(wèn)題比較嚴(yán)重，黑色純度不夠，要比PVA稍差，需要依靠光學(xué)膜的補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的黑色。透光率較低，功耗較高。

IPS(In-Plane Switching，平面轉(zhuǎn)換)技術(shù)是日立公司于2001推出的液晶面板技術(shù)。IPS面板屬于硬屏，最大的特點(diǎn)就是它的兩極都在同一個(gè)面上，而不象其它液晶模式的電極是在上下兩面，立體排列。由于電極在同一平面上，不管在何種狀態(tài)下液晶分子始終都與屏幕平行，會(huì)使開(kāi)口率降低，減少了透光率，所以會(huì)需要更多的背光燈。

VA，IPS主要是通過(guò)改變液晶排列的方向，達(dá)到廣視角效果，而TN需通過(guò)加不同的補(bǔ)償膜來(lái)達(dá)到廣視角。

2、偏光片

2.1、偏光片的原理及作用

偏光片由美國(guó)Polaroid公司的Edwin H. Land在1938年所發(fā)明，是將一般不具有偏極性的自然光變成偏振光的光學(xué)元件。所有的液晶面板都有上下兩片偏光片，其中一個(gè)是起偏器，一個(gè)是檢偏器。偏光片起到光開(kāi)關(guān)的作用，液晶顯示器必須依靠偏振光才可成像。背光模組負(fù)責(zé)為液晶屏顯像提供最基本的光源，但送出來(lái)的光線方向性不一致，呈放射狀，如果這樣的光線通過(guò)液晶分子的扭轉(zhuǎn)，我們?cè)谄聊簧峡吹降目赡苁前酌Ｃ５囊黄?，或者是花花綠綠的色塊。下偏光片則承擔(dān)了將光線的方向規(guī)范成一致后再送往液晶層的工作。液晶分子在TFT控制下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，達(dá)到將方向一致的光線通亮進(jìn)行控制，從而在通往后面像素單元的光線明暗度發(fā)生了改變。液晶本身沒(méi)有顏色，所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色。原本方向一致光線經(jīng)過(guò)了液晶層的扭轉(zhuǎn)后又變得方向不一致，所以如果不把呈漫射狀的光線再次規(guī)整，則在屏幕前看到的依然是白茫茫一片，被液晶扭轉(zhuǎn)過(guò)了的光線并沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，所以必須在此將漫射光進(jìn)行規(guī)整，使用一片與下偏光片偏光方向正交偏光片將經(jīng)過(guò)液晶扭轉(zhuǎn)的光心重新進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，不同角度的光線經(jīng)過(guò)上偏光板的亮度不同，所以我們可以在屏幕上可以看到明暗交替畫(huà)面，因?yàn)楸黄D(zhuǎn)的光線是經(jīng)過(guò)了彩色濾色片的彩色光，所以我們?cè)谄聊磺翱梢钥吹轿覀冃枰膱D像。

圖6 偏光片原理示意圖

2.2、偏光片的結(jié)構(gòu)及類(lèi)別

偏光片是一種復(fù)合膜，是由偏光膜、內(nèi)保護(hù)膜、壓敏膠層及外保護(hù)膜組成。其基本結(jié)構(gòu)是由兩面三醋酸纖維素膜（TAC）夾一層能產(chǎn)生偏振光線的聚乙烯醇膜(PVA)。市場(chǎng)上主要有以下幾種類(lèi)型的偏光片：透射式偏光片、反射式偏光片（屬于增亮膜的一種）、半透過(guò)半反射式偏光片、補(bǔ)償型偏光片，表面一般經(jīng)過(guò)防眩（AG）或減反射（AR）處理。在使用的壓敏膠中加入阻止紫外線通過(guò)的成份，則可制成防紫外線偏光片。對(duì)使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。[!--empirenews.page--]

圖8 偏光片的基板組合示意圖

透射式

反射式/半透過(guò)式

補(bǔ)償型

2.3、偏光片的工藝

世界上各國(guó)偏光片的工藝方法都相差無(wú)幾，只是在使用原材料和具體技術(shù)細(xì)節(jié)方面各有特點(diǎn)。技術(shù)主流是碘系延伸法。

偏光板的制作有延伸法及涂布法，其中延伸法是主流工藝。偏光片生產(chǎn)技術(shù)以PVA膜的延伸工藝劃分，有干法和濕法兩大類(lèi)。干法是指PVA膜是在具有一定溫度和濕度條件的蒸汽環(huán)境下進(jìn)行延伸，早期使用的目的是可以提高工藝的生產(chǎn)效率，使用幅寬較大的PVA膜進(jìn)行生產(chǎn)而不至于經(jīng)常斷膜。但這種工藝的局限性在于PVA膜在延伸過(guò)程中的均勻性受到限制，因此所形成的偏光片原膜的復(fù)合張力、色調(diào)的均勻性和耐久性不易穩(wěn)定，因而實(shí)際應(yīng)用較少。濕法是指PVA膜是在一定配比的液體中進(jìn)行染色、拉伸的工藝方法。這種工藝早期的局限性在于PVA膜在液體中延伸的穩(wěn)定控制難度較大，因此加工時(shí)PVA膜容易斷膜，且PVA膜的幅寬受到限制。但隨著改進(jìn)，濕法工藝的局限性已得到極大的改進(jìn)。從20世紀(jì)90年代末起，日本偏光片企業(yè)已普遍采用幅寬1330mm的TAC膜用濕法工藝。特別是由于大尺寸TFT-LCD產(chǎn)品的大規(guī)模普及，為提高偏光片產(chǎn)品的利用率，以1330mm基本寬度已成為液晶用偏光片生產(chǎn)的基本方法。

以PVA膜染色方法劃分，偏光片有碘染色法和染料染色法兩種工藝。碘染色法是指在偏光片染色、拉伸過(guò)程中，使用碘和碘化鉀作為二向性介質(zhì)使PVA膜產(chǎn)生極性化偏光特性。優(yōu)點(diǎn)是比較容易獲得99.9%以上的高偏光度和42%以上高透過(guò)率的偏光特性。所以在早期的偏光材料產(chǎn)品或需要高偏光、高透過(guò)特性的偏光材料產(chǎn)品中大多都采用碘染色工藝進(jìn)行加工。但這種工藝的不足之處就是由于碘的分子結(jié)構(gòu)在高溫高濕的條件下易于破壞，因此使用碘染色工藝生產(chǎn)的偏光片耐久性較差，一般只能滿(mǎn)足干溫：80℃×500HR，濕熱：60℃×90%RH×500HR以下的工作條件使用。但隨著 LCD 產(chǎn)品范圍的擴(kuò)大，對(duì)偏光產(chǎn)品的濕熱工作條件的要求越來(lái)越苛刻，已經(jīng)出現(xiàn)在100℃和90%RH條件下工作的偏光片需求。對(duì)這種要求，碘染色工藝就無(wú)能為力了。為滿(mǎn)足這種技術(shù)要求，首先由日本化藥公司發(fā)明了偏光片生產(chǎn)所需的染料，并由日本化藥的子公司日本波拉公司生產(chǎn)了染料系的高耐久性偏光片產(chǎn)品。利用二向性染料進(jìn)行偏光片染色工藝所生產(chǎn)的偏光片產(chǎn)品，目前最高可以滿(mǎn)足干溫：105℃×500HR，濕熱：90℃×95%RH×500HR以下的工作條件的使用要求。但這種工藝方法所生產(chǎn)的偏光片產(chǎn)品一般偏光度和透過(guò)率較低，其偏光度一般不超過(guò)90%、透過(guò)率不超過(guò)40%，且價(jià)格昂貴。

綜上所述：

碘系偏光片：容易獲得高透過(guò)率、高偏振度的光學(xué)特性，但耐高溫高濕的能力較差。價(jià)格比較便宜，所以市場(chǎng)占有率高達(dá)80%~90%， 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如：手表，計(jì)算機(jī)，PC，OA機(jī)器等，所需LCD都大量采用碘系偏光片。染料系偏光片：不容易獲得高透過(guò)率、高偏振度的光學(xué)特性，但耐高溫高濕的能力較好。所以在汽車(chē)，船舶，航空器，戶(hù)外量測(cè)儀器上就得采用此類(lèi)耐久性偏光片。

2.4、偏光片的生產(chǎn)流程

染色，延伸，貼合，干燥為最主要的步驟，其中染色材料配方是重要的技術(shù)關(guān)鍵。另外PVA的延伸定向控制也會(huì)影響偏光膜的光學(xué)特性。高分子膜在經(jīng)過(guò)延伸之后，通常機(jī)械性質(zhì)會(huì)降低，變得易碎裂； 且PVA膜具有親水性，在濕熱的環(huán)境下很快會(huì)變形、收縮、衰退，所以在偏光基體PVA延伸完后，要在兩側(cè)貼上三醋酸纖維(TAC)所組成的透明基板，一方面可做保護(hù)，一方面則可防止膜的回縮。

其生產(chǎn)流程示意圖如下：

圖9 預(yù)處理

圖10 拉伸復(fù)合

圖11 涂布

2.5、偏光片的增值功能

面對(duì)各偏光廠幾乎接近無(wú)差異化技術(shù)，多數(shù)面板廠也已扶持自身之偏光廠。因此，研發(fā)新型非碘系延伸偏光片技術(shù)與廣視角位相差膜技術(shù)也是各偏光廠脫離紅海的方向。如日東電工在2006年開(kāi)發(fā)的具有相位差補(bǔ)償功能的涂覆技術(shù)，專(zhuān)門(mén)面向VA(vertical alignment)模式的液晶面板。通過(guò)在偏光板制成后緊接著薄薄地涂一層樹(shù)脂，即可使其具有相位差補(bǔ)償功能。以前的做法是將偏光板與多枚相位差補(bǔ)償薄膜貼合在一起。

由于偏光片是面板最外層的膜，所以要添加保護(hù)膜。此外，許多光學(xué)特性亦被加注在TAC膜/偏光片上。單純不具備任何光學(xué)功能的TAC膜一般稱(chēng)為normal-TAC，僅被賦予支撐PVA的功能。最外層的TAC膜，需增加防眩AG、抗/減反射AR/LR處理等，以改善屏幕在外界強(qiáng)光環(huán)境下的顯像品質(zhì)。AG處理是將微粒子分散在樹(shù)脂內(nèi)，利用微粒子的大小與覆膜制程控制表面凹凸形狀；AR處理是在偏光膜片的表面堆疊誘電體薄膜- 多層光學(xué)干涉層，方法主要有涂布和真空蒸鍍（金屬膜）。廣視角TAC膜（WV TAC）多用于LCD監(jiān)視器及NB，被FUJI FILM寡占，不但價(jià)格昂貴而且取得不易。

在制造工藝上，光學(xué)干涉層的制造方法分干式和濕式法；干式包括真空蒸鍍法、濺射法，在顯示器上應(yīng)用的多是表面物性強(qiáng)的金屬氧化物薄膜。干式法原來(lái)一直采用間歇處理，近年來(lái)也應(yīng)用了連續(xù)處理薄膜的方法，但是設(shè)備成本高，生產(chǎn)性低，價(jià)格非常高。濕式法有旋轉(zhuǎn)涂布、浸潰涂布等間歇處理和凹版印刷涂布、輥筒式、擠出式等連續(xù)處理。旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布一直用于CRT的AR處理，隨著各種顯示器不斷平板化，對(duì)光學(xué)膜需求增加，降低成本的要求日益增強(qiáng)。通過(guò)連續(xù)處理的涂布法涂布的光學(xué)膜成本低，供給能力強(qiáng)等。

保護(hù)膜

多層光學(xué)干涉層= AR層

硬涂層

TAC膜

圖12 TFT-LCD 偏光片結(jié)構(gòu)的分類(lèi)

2.5.1、補(bǔ)償膜/相位差膜

以終端產(chǎn)品應(yīng)用上來(lái)區(qū)分，廣視角TAC膜是應(yīng)用在液晶監(jiān)視器，NB及部分20.1寸以下液晶電視等產(chǎn)品，而補(bǔ)償膜是專(zhuān)為液晶電視所設(shè)計(jì)。

目前市面上已量產(chǎn)及開(kāi)發(fā)中的補(bǔ)償膜/相位差膜包括N-TAC(KONICA)，X-PLATE(日東電工），M-TAC（FUJI FILM)，COP(Zeoron，Arton)等。與廣視角TAC膜市場(chǎng)情況不同的是，補(bǔ)償膜的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)者眾多且變化快速。Konica的N-TAC最先被TFT面板廠廣泛采用，后被日東電工的X-Plate逐漸取代，成為國(guó)內(nèi)TV偏光片主流。 Zeon(Zeoron)，日本合成橡膠JSR(Arton)兩家日系廠商則舍棄傳統(tǒng)的TAC膜而采用COP膜為基材，旨在避開(kāi)TAC膜供應(yīng)吃緊時(shí)，原料取得不易的困境(圖13)：

圖13 補(bǔ)償膜的發(fā)展及競(jìng)爭(zhēng)狀況

2.6、偏光片產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀

2.6.1 全球產(chǎn)業(yè)綜述

2009年，全球TFT-LCD用光學(xué)膜出貨面積估計(jì)達(dá)到5.43億平方米，出貨金額達(dá)91億美元，其中偏光片占了所有類(lèi)型光學(xué)膜三分之一出貨面積以及將近三分之二產(chǎn)值。從需求結(jié)構(gòu)上看，大尺寸偏光片將在偏光片市場(chǎng)占主導(dǎo)地位。從應(yīng)用類(lèi)型上看，LCD TV的偏光片需求將是大尺寸偏光片的主要應(yīng)用。在LCD TV的驅(qū)動(dòng)下，偏光片市場(chǎng)將維持穩(wěn)定的成長(zhǎng)，預(yù)估2010 年、2011 年與2012年整體產(chǎn)值分別達(dá)59.54 億美元、62.49 億美元與64.36 億美元，年增率分別達(dá)4%、5%與3%（圖14）。

圖14 全球偏光片市場(chǎng)狀況（2007-2012)

日本企業(yè)在偏光片生產(chǎn)上居于全球領(lǐng)先地位，在技術(shù)上更是居于壟斷地位。尤其是生產(chǎn)偏光片所需的關(guān)鍵原材料方面，日本企業(yè)對(duì)技術(shù)和生產(chǎn)的嚴(yán)密控制保證了其在市場(chǎng)上的獨(dú)占地位。TAC膜、PVA膜、AG膜和光學(xué)補(bǔ)償膜的技術(shù)和市場(chǎng)被日本絕對(duì)掌控。TAC膜和PVA膜分別占到偏光片原材料成本的54%和17%。 起初，僅FUJI FILM和KONICA能夠生產(chǎn)TAC膜，后臺(tái)灣新光合成纖維的子公司達(dá)輝光電、國(guó)內(nèi)的樂(lè)凱和南韓曉星(Hyosung)也可以生產(chǎn)。但是FUJILIM和KONICA的市場(chǎng)占有率仍有65%和23%左右，兩者占據(jù)近全球90%的份額。目前全球TAC薄膜產(chǎn)能為12億平方米左右。雖然PVA是常見(jiàn)的化學(xué)材料，但是偏光片用的PVA目前僅日本的KUARARY和合成化學(xué)能夠制造，價(jià)格高達(dá)20美金每平米。KURARAY占據(jù)了全球約80%的市場(chǎng)份額。最近有傳國(guó)內(nèi)最大的PVA廠商皖維高新計(jì)劃從日本引入偏光用PVA膜技術(shù)，年產(chǎn)300萬(wàn)平米，投資40億日元。另外在偏光片的其他原材料膜方面，日本也居于壟斷地位，例如，90%AG膜市場(chǎng)由日東電工和大日本印刷占據(jù)。

偏光片市場(chǎng)占有率前三名依次為韓國(guó)LG化學(xué)、日本日東電工、日本住友化學(xué)。韓國(guó)企業(yè)于2000年開(kāi)始進(jìn)軍TFT用偏光片市場(chǎng)，首家廠商LG化學(xué)于2000年3月量產(chǎn)。盡管在偏光片的技術(shù)上有一定的實(shí)力，但是其在偏光片關(guān)鍵原材料方面的技術(shù)仍與日本差距較大。我國(guó)臺(tái)灣企業(yè)雖然在偏光片的生產(chǎn)上有一定規(guī)模，但其技術(shù)完全依賴(lài)于日本，實(shí)際是日本企業(yè)的加工廠。我國(guó)內(nèi)地企業(yè)在偏光片領(lǐng)域生產(chǎn)規(guī)模較小，主要供應(yīng)TN-LCD用和部分STN-LCD用偏光片。但已有報(bào)道稱(chēng)深紡織集團(tuán)的盛波光電及深圳三利譜于2011年上TFT-LCD用偏光片生產(chǎn)線。從全球角度來(lái)看，中國(guó)的面板生產(chǎn)2010-2012年在全球的占比分別是3-5%、9%、20-22%。而國(guó)內(nèi)生產(chǎn)偏光片在全球占比目前只有1%，發(fā)展空間巨大。

3、背光光學(xué)膜

3.1、背光模組簡(jiǎn)介

背光模組（BLU， Back Light Unit)主要由光源(冷陰極螢光管CCFL/發(fā)光二極體LED等)、反射板(Reflector)、導(dǎo)光板(LGP，Light guide plate)、擴(kuò)散膜、增亮膜/棱鏡片及外框等組件組裝而成(圖15）。背光模組實(shí)際是由一層層光學(xué)膜片所組成，通過(guò)光源，經(jīng)過(guò)模組中各種膜片材料對(duì)光的功能作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)光能的重新分配。由于背光光源必須使用反射膜、擴(kuò)散膜等等的光學(xué)薄膜，來(lái)達(dá)到光源平均投射的目的，但是往往產(chǎn)生光耗損的現(xiàn)象。根據(jù)研究，從傳統(tǒng)背光光源出來(lái)的光是100％的話，經(jīng)過(guò)反射膜、擴(kuò)散膜等光學(xué)薄膜后，只會(huì)有約60％的光通過(guò)背光模組進(jìn)入到偏光膜，最后經(jīng)過(guò)液晶、Surface出來(lái)只剩下4-8％左右的光。

圖15 背光模組的結(jié)構(gòu)（CCFL側(cè)入式）

在面板中，背光模組（約20-30%）是成本最高的零組件。對(duì)于BLU，15“-17”約20-25%，30寸以上則達(dá)25%以上。隨著大尺寸面板時(shí)代的來(lái)臨，其在面板成本結(jié)構(gòu)中的地位也越來(lái)越重要。而其光學(xué)膜也占背光模組近40%的成本，舉足輕重（圖16）。

圖16 背光模組的成本構(gòu)成

圖17 背光光學(xué)膜市場(chǎng)規(guī)模

3.1.1、光源

CCFL可以簡(jiǎn)單理解為在屏幕背設(shè)置幾根長(zhǎng)形燈管，而LED則可以簡(jiǎn)單理解為在屏幕后設(shè)置許多矩形發(fā)光二極管。CCFL的背光設(shè)計(jì)主要有兩種：“側(cè)入式”與“直落式”，但由于側(cè)入式因光導(dǎo)設(shè)計(jì)使得光折損率較高，進(jìn)而讓背光亮度受限，面板尺寸越大時(shí)亮度就越低。通常情況下，大尺寸LCD通常都是直落式的。在液晶面板中，消耗電源最多的部份就是背光模塊。LED背光可以在較低的功耗下，達(dá)到更高的色彩飽和度和亮度，顯示器可以做得很薄，已成為中小尺寸TFT-LCD面板中的主流背光源。

3.1.2、導(dǎo)光板

導(dǎo)光板（LGP）絕大多數(shù)材料為PMMA，作用在于引導(dǎo)光的散射方向，用來(lái)提高面板的輝度，并確保面板亮度的均勻性，因此導(dǎo)光板的設(shè)計(jì)與製造攸關(guān)背光模組光學(xué)設(shè)計(jì)與輝度、均細(xì)度的控制，為背光模組最主要的技術(shù)與成本所在。[!--empirenews.page--]

3.2、擴(kuò)散膜

3.2.1、擴(kuò)散膜原理及作用

在LCD模組中，將 CCFL的線性光源或 LED的點(diǎn)狀光源均勻轉(zhuǎn)換成面光源時(shí)，需藉由擴(kuò)散材料如擴(kuò)散膜，使光線形成漫射來(lái)達(dá)到勻光的效果。LCD擴(kuò)散膜其原理系利用光在不同折射率的介質(zhì)中穿過(guò)，光線產(chǎn)生許多折射、反射、散射的現(xiàn)象，于是造成光學(xué)擴(kuò)散的效果（圖18）

圖18 擴(kuò)散膜原理

一般而言，LCD需要兩片擴(kuò)散膜，上擴(kuò)散膜（透明白色）與下擴(kuò)散膜（白色）各一。下擴(kuò)散膜主要功能是集光、遮蔽導(dǎo)光板印刷網(wǎng)點(diǎn)或線光源、燈管黑影；上擴(kuò)散膜具高光穿透能力，可改善視角、增加光源柔和性，兼具擴(kuò)散及保護(hù)稜鏡片的功能，加工易有損傷，要求更高。在背光模組材料中，相較于稜鏡片等光學(xué)膜片，擴(kuò)散膜所占成本比重雖不高，但在LCD TV高亮度規(guī)格要求下，電視產(chǎn)品顯示出的均勻度與亮度主要受擴(kuò)散材料的品質(zhì)影響下，擴(kuò)散膜的重要性自是不言可喻。

3.2.2、擴(kuò)散膜的工藝

擴(kuò)散膜按制作方法分類(lèi)，有涂布式及非涂布式兩種。其中涂布式擴(kuò)散膜又分為散射粒子型的濕法涂布和表面微結(jié)構(gòu)型的UV涂布。涂布擴(kuò)散膜具有透光率較高，霧度調(diào)節(jié)范圍大，外觀質(zhì)量好，為高端背光源產(chǎn)品的擴(kuò)散膜首選品種。擴(kuò)散膜按形態(tài)分，有卷料和片料兩種。我們的客戶(hù)群在母卷制作的廠家。

市面上的擴(kuò)散膜結(jié)構(gòu)大同小異，從上至下分別是：擴(kuò)散層——基材——隔離層。特殊一點(diǎn)的有，底部光背光源用擴(kuò)散膜在基材上下各有一層擴(kuò)散層，在下擴(kuò)散層的下面一般還具有粘接層?；耐ǔ橥该鞴鈱W(xué)級(jí)PET薄膜，厚度有25、38、50、75、100、125、150、188um幾個(gè)規(guī)格。

散射粒子型的涂布原料是擴(kuò)散微粒+粘合劑（壓克力樹(shù)脂）（圖19）。散射粒子可以是無(wú)機(jī)粒子或合成的高分子粒子，涂層經(jīng)高溫烘干去除溶劑、硬化。此類(lèi)擴(kuò)散膜的優(yōu)點(diǎn)是生產(chǎn)技術(shù)成熟，廣為市場(chǎng)接受，粘合劑樹(shù)脂材料容易取得。缺點(diǎn)是涂料含有溶劑，溶劑揮發(fā)度不同易造成涂層不均；含溶劑之廢氣的處理問(wèn)題；烘干溶劑需消耗能源且制程時(shí)間長(zhǎng)；散射粒子與溶劑、樹(shù)脂接著力不佳；粒子分布均勻度難以控制；干燥過(guò)程易受溫濕度影響。

表面微結(jié)構(gòu)型擴(kuò)散膜是在PET膜上涂布一層UV感光材料，經(jīng)刻有微結(jié)構(gòu)的鋼輪（結(jié)構(gòu)輪）壓印，將微結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)印到感光材料上，再經(jīng)紫外線硬化即可。

圖19 擴(kuò)散膜的生產(chǎn)工藝（散射粒子型）

對(duì)擴(kuò)散膜涂布機(jī)的總體要求是：

1）合理的結(jié)構(gòu)和尺寸：目前擴(kuò)散膜涂布方式主要有3種，即刮刀輥涂布、計(jì)量輥涂布和噴膠涂布。具體使用哪一種要看所用膠水的性質(zhì)、粘度和固含量。刮刀輥涂布具有涂布厚度調(diào)節(jié)范圍大，適應(yīng)涂布厚度10~30nm，涂料粘度20~100s的各類(lèi)膠水的涂布。計(jì)量輥涂布有線輥和網(wǎng)紋輥涂布，適應(yīng)涂布厚度在10 nm左右，粘度低于20s的各類(lèi)膠水的涂布。噴膠涂布不適合油性膠的涂布，特別適合低粘度的水性膠和UV膠的涂布。涂布機(jī)的幅寬通常在1米左右，確定幅寬需要考慮基材寬度、生產(chǎn)率及設(shè)備制造能力等因素。擴(kuò)散膜涂布機(jī)的涂布速度一般為10~40米之間，速度太低產(chǎn)能不高，速度太高不利于觀察涂布中的缺陷。

烘箱的干燥方式有熱風(fēng)式和光固式（UV）兩類(lèi)，烘道的長(zhǎng)度主要與涂料干燥性能和要求的涂布速度有關(guān)。擴(kuò)散膜涂布機(jī)一般只采用其中一種烘道，有的則兩者都有。這樣做的目的是使涂布機(jī)對(duì)涂料種類(lèi)的適應(yīng)性廣泛。因?yàn)?，烘道的種類(lèi)完全是由擴(kuò)散膜涂料的種類(lèi)決定的。對(duì)于熱風(fēng)烘道，擴(kuò)散膜涂布對(duì)溫度的要求是一樣的：最高溫度120℃、溫度控制精度≤5℃、初始升溫時(shí)間≤30分鐘。烘道內(nèi)部的結(jié)構(gòu)有氣浮式（無(wú)接觸）和輥筒式兩種。有條件的最好設(shè)計(jì)成氣浮式烘箱。對(duì)于輥道式烘箱的托輥，設(shè)計(jì)時(shí)要充分采用避免擦傷膜片的技術(shù)。

2）較高的精度和表面質(zhì)量要求：擴(kuò)散膜涂布機(jī)屬于精密涂布機(jī)范疇。由于擴(kuò)散膜是一種透明度很高的光學(xué)膜片，在涂布時(shí)，局部稍微有點(diǎn)厚度不均，馬上就可用眼睛看出膜片上有明暗不一的缺陷。一般擴(kuò)散膜技規(guī)給出的厚度誤差為±5%，減去基材厚度誤差的1%后，還剩下4%，涂布厚度通常在10~20um?？梢?jiàn)擴(kuò)散膜對(duì)涂布機(jī)的精度要求是很高的，涂布誤差小于3um。表面質(zhì)量要求包括細(xì)小的表面粗糙度、很高的表面硬度和很高的表面抗腐蝕性能。

3）符合在凈化車(chē)間使用的要求：擴(kuò)散膜涂布機(jī)所生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量要求，決定擴(kuò)散膜涂布機(jī)必須在凈化車(chē)間生產(chǎn)。

因此，從擴(kuò)散膜的涂布工藝分析，氣浮式烘箱的優(yōu)質(zhì)客戶(hù)群是應(yīng)用到熱風(fēng)干燥生產(chǎn)的擴(kuò)散膜生產(chǎn)商。

3.2.3、擴(kuò)散膜產(chǎn)業(yè)狀況

2008年盡管受到金融危機(jī)的影響，全球擴(kuò)散膜的市場(chǎng)規(guī)模仍然達(dá)到了5.22億美元。擴(kuò)散膜片的主要營(yíng)收來(lái)源亦來(lái)自大尺寸應(yīng)用的貢獻(xiàn)，約占95%，其中 LCD TV的應(yīng)用為4成，預(yù)估至2012 年可超過(guò)5成。

擴(kuò)散膜原本由Keiwa、Kimoto、Tsujiden等日本廠商所掌控，但近年在韓國(guó)SKC、Shinwha的積極搶攻下，除Keiwa 仍位居領(lǐng)導(dǎo)地位外，其余已拱手讓給韓國(guó)廠商。Keiwa向來(lái)在 LCD Monitor的上擴(kuò)散片擁有極大的市占率，有鑒于下游客戶(hù)的成本考量，上擴(kuò)需求有減少趨勢(shì)，未來(lái)該公司將加強(qiáng)擴(kuò)大下擴(kuò)散膜片的占有率。Tsujiden是90年代首次推出擴(kuò)散膜產(chǎn)品的廠商。此外，有別于日本其他競(jìng)爭(zhēng)廠商在海外尋找當(dāng)?shù)睾献鲝S以進(jìn)行后段加工制程的策略，則多堅(jiān)持公司本身從開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)、加工的一貫作業(yè)體制，該公司應(yīng)用在筆記型電腦的下擴(kuò)產(chǎn)品占有極高比重，2002年1月于昆山設(shè)立裁切廠(100%Tsujiden出資)。 Kimoto則在行動(dòng)電話與LCD TV的應(yīng)用上大幅斬獲，目前亦積極擴(kuò)大筆記型電腦等相關(guān)應(yīng)用市場(chǎng)。Kimoto主要生產(chǎn)地點(diǎn)除了日本國(guó)內(nèi)的三重與茨城兩工廠外，在美國(guó)亦有兩條生產(chǎn)線。

在韓國(guó)市場(chǎng)上，SKC 原系 PET 底材的供應(yīng)商，是韓國(guó)第一家制造擴(kuò)散膜的本土廠商，國(guó)內(nèi)主要客戶(hù)為 LPL，因先進(jìn)入者優(yōu)勢(shì)曾擁有韓國(guó)90%的市占率。然而在后進(jìn)者積極搶攻下，已較不復(fù)當(dāng)年的亮麗表現(xiàn)。Shinwha Intertek 于2002年進(jìn)入市場(chǎng)后，除積極蓄積其產(chǎn)品技術(shù)能量外、亦專(zhuān)注在產(chǎn)品品質(zhì)的提升。該公司除以其產(chǎn)品能力贏得客戶(hù)青睞外，同時(shí)亦以生產(chǎn)的規(guī)模經(jīng)濟(jì)打低價(jià)策略，企圖席卷擴(kuò)散膜片的市場(chǎng)。2006年SKC的占有率已降至40%左右，反而是Shinwha因搶占Samsung 90%的訂單，因此一躍成為韓國(guó)市場(chǎng)的龍頭，市占率約45%，亦在全球市場(chǎng)上前進(jìn)至僅次Keiwa第二名的地位。其余如PET底材的供貨商Toary Seahan、Kolon等亦加入擴(kuò)散膜的生產(chǎn)行列，不同于臺(tái)灣多以下游廠商向上整合的狀況。就擴(kuò)散膜而言，PET材料占其其高比重的成本，因此在來(lái)自下游廠商Cost Down的要求下，擁有上游材料來(lái)源自是在成本競(jìng)爭(zhēng)上具有極大的優(yōu)勢(shì)，而韓國(guó)下游大廠如Samsung與LG提出使用本土材料廠商產(chǎn)品的政策也多少扶植了韓系的本土廠商。[!--empirenews.page--]

隨著臺(tái)灣成為L(zhǎng)CD的生產(chǎn)重鎮(zhèn)，吸引了包括日、韓等上游材料廠商來(lái)臺(tái)競(jìng)逐。綜觀日韓在LCD擴(kuò)散膜的競(jìng)爭(zhēng)態(tài)勢(shì)，在處處以成本效益為優(yōu)先考慮的LCD領(lǐng)域，日本廠商面對(duì)韓國(guó)業(yè)者的低價(jià)策略，似有節(jié)節(jié)敗退的傾向，不過(guò)目前仍以下擴(kuò)散膜的情形較為明顯，在質(zhì)量要求較高的上擴(kuò)散膜，日本廠商仍掌握其技術(shù)優(yōu)勢(shì)。憑借技術(shù)與品質(zhì)優(yōu)勢(shì)、以及與國(guó)內(nèi)廠商較早及建立的合作關(guān)系，仍保有一定的市場(chǎng)版圖。根據(jù)保守估計(jì)國(guó)內(nèi)約7成以上擴(kuò)散膜片被日系與韓系廠商所控制。

國(guó)內(nèi)目前尚處于起步階段，暫無(wú)較大批量供貨廠家。但是也有不少企業(yè)正在著手上線擴(kuò)散膜的項(xiàng)目。臺(tái)灣跨入LCD擴(kuò)散膜領(lǐng)域的廠商，其最初的經(jīng)營(yíng)模式是與日韓廠商合作，如華宏新技與Keiwa、伸昌光電與Kimoto，宏森光電與SKC合作，進(jìn)行后段工作。華宏是國(guó)內(nèi)主要的擴(kuò)散膜供貨商，目前在臺(tái)灣擴(kuò)散膜的市場(chǎng)占有率約50%。宣茂科技是國(guó)內(nèi)第一家本土制造商，提供從前段至后段的一貫制程。至于近年由傳統(tǒng)化工業(yè)積極轉(zhuǎn)型至電子材料領(lǐng)域的長(zhǎng)興化工，一如前述在背光光學(xué)膜的布局亦顯相當(dāng)積極；在擴(kuò)散膜片的發(fā)展上，亦已建構(gòu)相關(guān)制程技術(shù)的專(zhuān)利。至于岱稜科技、致和光電、捷晟等公司亦少量或即將切入國(guó)內(nèi)擴(kuò)散膜片的市場(chǎng)。

3.3、增亮膜/棱鏡片

3.3.1、增亮膜的功能

增亮膜又叫棱鏡片（Prism Sheet），常簡(jiǎn)稱(chēng)BEF（Brightness Enhancement Film），為TFT-LCD背光模組中之關(guān)鍵零組件，占背光模組成本比重最高，亦占到整個(gè)面板成本的2-8%。其具有精密微結(jié)構(gòu)的光學(xué)薄膜，可將光源散射的光線正面集中，將原本散亂的光線集中至約70度的范圍，并且將視角外未被利用的光，利用光的反射再循環(huán)利用減少損失，是LCD重要的節(jié)能元件。通常一片BEF約可提高40-60%的輝度，若搭配2張擺放位置垂直90度的增亮膜則可達(dá)到更高的輝度效果。

圖20 背光模組各光學(xué)組件的運(yùn)作原理示意圖（一）

圖21 背光模組各光學(xué)組件的運(yùn)作原理示意圖（二）

3.2.1、增亮膜/棱鏡片的分類(lèi)

主要有四種類(lèi)型，一般棱鏡片（normal prism sheet）、多功能棱鏡片、micro-lens film與反射型偏光片（reflective polarizer）等，每種光學(xué)膜也有著不同的市場(chǎng)特性。詳見(jiàn)第二章。

一般棱鏡片（Normal Prism Sheet）

棱鏡片的主要功能為將燈源（包括CCFL與LED）發(fā)出的光線與以導(dǎo)正，以增加發(fā)光效率。目前最主要的供貨商為3M公司，其它供貨商有Mitsubishi Rayon， LG Electronics，MNTech， Shinwha，DNP，LGS，Gamma（臺(tái)灣嘉威），E-fun（臺(tái)灣迎輝）Suntech，SKC Haas以及Samsung Cheil等。

多功能棱鏡片（Multi-Functional Prism Sheet）

多功能棱鏡片是一種較高階的產(chǎn)品，她整合了棱鏡片與擴(kuò)散片的功能，較一般型棱鏡片有更好的發(fā)光效率；主要的供貨商有3M，Shinwha，MNTech，Samsung Cheil，E-fun 與LG Electronics。同時(shí)韓國(guó)面板廠商較日本與臺(tái)灣廠商更快地由一般型棱鏡片轉(zhuǎn)換為多功能棱鏡片，而臺(tái)灣面板廠商則是較快地達(dá)成降低CCFL燈管的目標(biāo)。

Micro-Lens Film

micro-lens膜藉由mico-lens數(shù)組架構(gòu)同樣地將棱鏡片與擴(kuò)散片功能整合到一張膜里，有許多面板采用二張mico-lens膜以取代一張棱鏡片加二張上下擴(kuò)的架構(gòu)，目前主要應(yīng)用的產(chǎn)品為32“，37”與40”液晶電視面板，主要的供貨商為韓國(guó)公司如MNTech，SKC Hass，Shinwha，LG Chemical以及LG Micron。

反射型偏光片（Reflective Polarizer）

或DBEF（Dual Brightness Enhancement Film），是3M獨(dú)有的專(zhuān)利產(chǎn)品，屬于反射式偏光板，為最重要之增亮膜，設(shè)計(jì)原理為利用回收光機(jī)制，重復(fù)利用背光源輸出的光，以高低不同折射率的光學(xué)材料層層疊制，讓光在800多層的介質(zhì)中全反射，使之通過(guò)二色性吸收型偏光板時(shí)不被吸收，工藝多達(dá)百層。效能可增亮1.6倍，優(yōu)于BEF。不過(guò)目前有些韓國(guó)廠商也開(kāi)始推出類(lèi)似功能的產(chǎn)品，如MNTech的NPRF，Shinwha的CLC與Woongjin以及日本Zeonor的Zeno等。

圖22 DBEF的結(jié)構(gòu)

3.3.2、增亮膜的工藝

擴(kuò)散膜是通過(guò)在光學(xué)膜片材料上的微細(xì)顆粒（beads）實(shí)現(xiàn)光的擴(kuò)散，而增亮膜（棱鏡片）是通過(guò)在透明光學(xué)材料上加工成型微細(xì)條紋（光柵）結(jié)構(gòu)進(jìn)行反射和折射，對(duì)光能重新分布。由于表面均勻布滿(mǎn)棱形尖錐型的微細(xì)結(jié)構(gòu)，提高了光線透過(guò)率，增大了亮度和視角。

增光膜（棱鏡片）的生產(chǎn)工藝包括光學(xué)設(shè)計(jì)、精密模具、化學(xué)配方及涂布。國(guó)際先進(jìn)國(guó)家的方法就是在加工完的模輥上通過(guò)光固化UV膠成型工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微細(xì)光學(xué)結(jié)構(gòu)的成型工藝。增光膜最關(guān)鍵的技術(shù)是在輥筒上雕刻棱形花紋技術(shù)。

圖23 增亮膜的生產(chǎn)工藝

3.4、整合型光學(xué)膜

近年來(lái)背光光學(xué)膜片有重大的變革，其中變化最多的應(yīng)屬將擴(kuò)散膜、稜鏡片、偏極增亮膜、導(dǎo)光板等多項(xiàng)功能合并設(shè)計(jì)，成為復(fù)合化、一體化以及特殊化之新型式光學(xué)膜片。先進(jìn)廠商利用既有產(chǎn)品加以改良，結(jié)合各項(xiàng)光學(xué)膜功能，制作出多功能的光學(xué)膜片；亦有新進(jìn)者試圖運(yùn)用新的光學(xué)設(shè)計(jì)與新技術(shù)，開(kāi)發(fā)整合型的光學(xué)膜。整合型光學(xué)膜改進(jìn)了以往單一膜片單一功能之多膜片模組架構(gòu)，藉此減少膜片的使用數(shù)量，并降低總體成本，是廠商一致認(rèn)為光學(xué)膜片未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。自3M開(kāi)始推出多功能光學(xué)膜、MNtech 于2005年6月開(kāi)始量產(chǎn)UTE產(chǎn)品并交貨給三星，整合型光學(xué)膜開(kāi)始進(jìn)入市場(chǎng)。爾后，在廠商陸持續(xù)改良品質(zhì)（如增加Lens 密度及光輝度），陸續(xù)推出新產(chǎn)品外，也見(jiàn)到新加入者如SKC、Shinwha 等加入市場(chǎng)行列，目前市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)雖尚屬萌芽階段，但仍可見(jiàn)到市場(chǎng)上每增加1家新進(jìn)者，價(jià)格就會(huì)有5%~10%不等的下降幅度。 而隨著面板廠將傳統(tǒng)的光學(xué)膜組成模式由上擴(kuò)散膜＋BEF+下擴(kuò)散膜改成兩張Microlens Film+下擴(kuò)散膜，雖然表面輝度下降許多，然而在成本價(jià)格掛帥的中低階LCD TV市場(chǎng)中已成為趨勢(shì)。[!--empirenews.page--]

跨入整合型光學(xué)膜廠商的類(lèi)型，除原本從事稜鏡片制造的廠商(如3M、MNtech、迎輝等)外，擴(kuò)散膜的制造商亦積極跨入此領(lǐng)域(如 SKC、Shinwha等)。由于現(xiàn)階段整合型光學(xué)膜各家廠商的制造方法差異頗大，但可確定的是，各類(lèi)廠商都以既有核心技術(shù)為基盤(pán)，再衍生導(dǎo)入相關(guān)功能所需的技術(shù)。換言之，在整合型光學(xué)膜的制造手法上，擴(kuò)散膜廠商在利用擴(kuò)散粒子涂布制作擴(kuò)散膜的膜片上，追加設(shè)置Pattern與形狀，試圖藉此以提高光利用效率；至于稜鏡片廠商則進(jìn)行其微結(jié)構(gòu)的分子與形狀控制外，涂上擴(kuò)散粒子以達(dá)到擴(kuò)散效果并同時(shí)具備輝度增益的特性。一般而言，因稜鏡片廠商具備微結(jié)構(gòu)分子與形狀控制等關(guān)鍵技術(shù)，而此等技術(shù)層次高，具控制良率的重要因素，對(duì)擁有該等技術(shù)的稜鏡片廠商而言，欲進(jìn)入整合型光學(xué)膜的事業(yè)領(lǐng)域，相對(duì)門(mén)檻較低。

近年來(lái)，隨著中國(guó)電子工業(yè)的不斷發(fā)展，越來(lái)越多的世界電子巨頭在中國(guó)投資設(shè)廠，隨著世界電子生產(chǎn)基地向中國(guó)的轉(zhuǎn)移，目前中國(guó)已經(jīng)成為全球最大的筆記本電腦和手機(jī)生產(chǎn)基地，而液晶電視、液晶顯示器以及其它電子類(lèi)產(chǎn)品的產(chǎn)量也位居世界前列。在此帶動(dòng)下，中國(guó)擴(kuò)散膜市場(chǎng)空前發(fā)展，目前已占全球市場(chǎng)的近50%。