博信光学超市 / 2014-11-01
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/滤光膜、偏光片/偏光膜、补偿膜/相位差板、配向膜、扩散膜、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、窗口膜等。
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。
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。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。
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,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。
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,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。
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。比如红外截止滤光片,IBG-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-800。
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的应用是拉动偏光片产业发展的主要力量。
5、补偿膜/相位差板
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。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,即為配向膜。
液晶之所以可应用于荧幕上,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。
8、增亮膜/棱镜片/聚光片
增亮膜又叫棱镜片(PrismSheet),常简称BEF(BrightnessEnhancementFilm),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
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所使用的背光源遮光要求较高,所以大部分的黑白胶都应用在TFT-LCD的背光源上面。除黑白胶外,还有黑黑胶(双面为黑色),主要作用仍然是固定,遮光;黑银胶(单面黑色,单面银色),除遮光外,银色面有反射作用。相对黑白胶是LCD市场的主流产品。黑面与白面的粘性对比,白面需要更大一些,因为白面与橡胶框相连接,而黑面与玻璃相连接,相对玻璃对胶的附着性,橡胶框更差一些,所以需要白面的粘性更大来保证整个模组的稳定性。