一篇文章看懂光學(xué)膜的發(fā)展史！

目前最通用的偏光膜是蘭特在1938年所發(fā)明的H片，其制法如下：首先把透明塑料板(通常用PVA)浸漬在I2/KI的水溶液中，使碘離子擴(kuò)散滲入內(nèi)層的PVA，微熱后拉伸，PVA板變長(zhǎng)的同時(shí)也變得又窄又薄。

PVA分子本來(lái)是任意角度無(wú)規(guī)則性分布的，受力拉伸后就逐漸一致地偏轉(zhuǎn)于作用力的方向，附著在PVA上的碘離子也跟隨著有方向性，形成了碘離子的長(zhǎng)鏈。因?yàn)榈怆x子有很好的起偏性，它可以吸收平行于其排列方向的光束電場(chǎng)分量，只讓垂直方向的光束電場(chǎng)分量通過(guò)，制成具有偏光作用的偏光膜。

而實(shí)際應(yīng)用于光電行業(yè)的偏光片產(chǎn)業(yè)最早萌芽于日本，1999年5月，我國(guó)臺(tái)灣省第一家偏光片廠(chǎng)商力特光電投產(chǎn)，標(biāo)志著日本廠(chǎng)商獨(dú)占偏光片市場(chǎng)的時(shí)代結(jié)束，但力特的技術(shù)依然來(lái)源于日本廠(chǎng)商的技術(shù)授權(quán)。而韓國(guó)則于2000 年初開(kāi)始進(jìn)軍TFT用偏光板市場(chǎng)，首家廠(chǎng)商LG化學(xué)于2000年3月量產(chǎn)，年產(chǎn)能125萬(wàn)片。

我國(guó)偏光片項(xiàng)目始于1994年，該年，深紡集團(tuán)公司決定上馬偏光片項(xiàng)目，由美國(guó)ADS公司提供生產(chǎn)設(shè)備與技術(shù)并參股，成立了盛波公司。但由于美方技術(shù)人員對(duì)技術(shù)掌握不夠，經(jīng)兩年多調(diào)試未生產(chǎn)出一張合格產(chǎn)品。1997年美方撤股退出合作。此后經(jīng)過(guò)盛波科研人員的努力，在1998年底公司終于成功開(kāi)發(fā)出合格產(chǎn)品。

目前，老牌的偏光片生產(chǎn)廠(chǎng)商如日東電工已經(jīng)開(kāi)始轉(zhuǎn)型不再開(kāi)出新的產(chǎn)能，LG化學(xué)和住友化學(xué)也放慢了擴(kuò)張步伐。韓國(guó)ACE和日本三立子因?yàn)橘Y金問(wèn)題，新線(xiàn)項(xiàng)目也處于停滯?，F(xiàn)在日系原料廠(chǎng)認(rèn)為最有發(fā)展前景的還是大陸市場(chǎng)及本土的偏光片廠(chǎng)。

擴(kuò)散膜具有擴(kuò)散光線(xiàn)的作用，即光線(xiàn)在其表面會(huì)發(fā)生散射，將光線(xiàn)柔和均勻的散播出來(lái)；多數(shù)擴(kuò)散膜的基本結(jié)構(gòu)是在透明基材上如PET兩面涂光學(xué)散光顆粒。擴(kuò)散膜起源于日本，最早由Keiwa、Kimoto、Tsujiden等日本廠(chǎng)商所掌控，Keiwa在1990年首次推出擴(kuò)散膜產(chǎn)品。在同期Tsujiden與Kimoto也推出了類(lèi)似擴(kuò)散膜產(chǎn)品。

反射膜，通過(guò)特殊工藝增加薄膜的特殊性能，反射膜一般是采用透明薄膜為原料，經(jīng)過(guò)特殊的鍍膜工藝，增加薄膜材料光學(xué)表面的反射率的一種特殊薄膜材料。反射膜一般可分為三大類(lèi)：金屬反射膜、全電介質(zhì)反射膜和金屬電介質(zhì)反射膜。應(yīng)用于光學(xué)器件的反光材料研究已經(jīng)有上百年的時(shí)間，起源已經(jīng)難以考究。反射膜技術(shù)相對(duì)來(lái)說(shuō)已經(jīng)完善，迄今為止，反射率最好的反射片是由數(shù)百層增反薄膜組成的多層膜反射片，和普通反射片95%左右的反射率相比，其具有幾乎對(duì)所有可見(jiàn)光波長(zhǎng)99%~100%的反射率。

這樣的反射片在循環(huán)增亮系統(tǒng)中非常有用，因?yàn)樗梢詼p少循環(huán)光每次在反射時(shí)的損失。雖然在反射率上相差不多，但是在加載棱鏡膜或者反射偏振片之后，得到的增益變化都在10%以上。

導(dǎo)光板（light guide plate）是利用光學(xué)級(jí)的亞克力/PC板材，然后用具有極高反射率且不吸光的高科技材料，在光學(xué)級(jí)的亞克力板材底面用UV網(wǎng)版印刷技術(shù)印上導(dǎo)光點(diǎn)。

LCD導(dǎo)光板照明技術(shù)最早是由日本明拓公司于1986年發(fā)明的，稱(chēng)為EDGE LIGHT，是目前筆記本電腦液晶顯示屏背光照明的主流方法。它的工作原理是利用PMMA透明導(dǎo)光板將由冷陰極熒光管（線(xiàn)光源）發(fā)出的純色白光，從透明板端面導(dǎo)入并擴(kuò)散到整個(gè)板面，當(dāng)光照射到導(dǎo)光板背面印刷的白色反光點(diǎn)時(shí)發(fā)生漫反射，從與光源入射面垂直的板面（工作面）射出。導(dǎo)光板照明通過(guò)巧妙運(yùn)用光在透明板界面上全反射的原理，將端面射入的光偏轉(zhuǎn)90°，從正面射出，從而起到照明的作用。

這種照明方式表面亮度高且照明系統(tǒng)體積小巧，對(duì)光的利用效率較高因而電力消耗較低，在筆記本電腦及數(shù)碼像機(jī)等需要使用大面積LCD的產(chǎn)品方面獲得了廣泛的應(yīng)用。

二十多年前的一個(gè)冬天，加拿大魁北克的一個(gè)地下室，一位3M的研究員正在做實(shí)驗(yàn)。由于地處北半球高緯度，冬日的太陽(yáng)整日低低地掛在地平線(xiàn)上方，于是他發(fā)明了一種帶棱鏡的玻璃導(dǎo)管，斜射的陽(yáng)光射入導(dǎo)管一端后，會(huì)沿著導(dǎo)管壁傳播，整個(gè)管子像個(gè)燈管通體發(fā)亮，令地下室頓時(shí)明亮許多。

在這之后，3M采用薄膜技術(shù)生產(chǎn)這種光導(dǎo)管，但在很多年內(nèi)，這種棱鏡導(dǎo)管的應(yīng)用一直局限在建筑物的照明或裝飾上，每年只有很小的銷(xiāo)售量。二十世紀(jì)九十年代，隨著筆記本電腦的普及，液晶顯示技術(shù)開(kāi)始飛速發(fā)展。由于液晶板獨(dú)特的特性和構(gòu)造，光的利用率很低，如何增加液晶顯示的亮度一直是困擾科研人員的難題。

偶然的一個(gè)奇思妙想讓3M的科學(xué)家嘗試著剪開(kāi)這種棱鏡導(dǎo)管，平鋪在LCD背光源上。令人意想不到的事情發(fā)生了，由于棱鏡的聚光作用，這個(gè)新穎的嘗試方法讓液晶顯示屏正向的亮度大為提高。之前，3M的科學(xué)家曾經(jīng)受到蝴蝶翅膀由于鱗片物理結(jié)構(gòu)對(duì)光線(xiàn)的折射、反射產(chǎn)生不同斑點(diǎn)想象的啟發(fā)，利用高分子工業(yè)上最先進(jìn)的計(jì)算機(jī)模擬控制系統(tǒng)，成功地發(fā)明了3M?多層光學(xué)膜（Multilayer Optical Film )技術(shù)，通過(guò)改變薄膜的結(jié)構(gòu)來(lái)控制光的出射。

這種多層膜由上百層納米級(jí)的膜組成，每一層的材料性質(zhì)都不同。通過(guò)膜層間的光學(xué)作用，最終達(dá)到反射光的功能。

由此，3M的科學(xué)家想到了將這兩個(gè)獨(dú)特的發(fā)現(xiàn)合二為一，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間的研究開(kāi)發(fā)，3M結(jié)合微復(fù)制技術(shù)和薄膜技術(shù)，進(jìn)一步優(yōu)化了棱鏡導(dǎo)管的聚光功能，從而使其增亮效果更加顯著，并將其命名為增亮膜BEF。

為了讓客戶(hù)更好地接受這一產(chǎn)品，3M的工程師購(gòu)買(mǎi)了兩臺(tái)當(dāng)時(shí)市場(chǎng)上最好的筆記本電腦，將其中一臺(tái)加上兩片棱鏡方向相互垂直的增亮膜。在這層不起眼的薄膜的作用下，電腦屏幕亮度竟然比原來(lái)增加了一倍多！當(dāng)這兩臺(tái)電腦擺在它的制造商面前，他們很快就被說(shuō)服了。

從這一天起，增亮膜開(kāi)始了它的神奇之旅，廣泛應(yīng)用于小至手機(jī)、PDA，大至電腦顯示器、液晶電視等各種液晶顯示產(chǎn)品中，而這些產(chǎn)品的制造商也不再被如何既省電又能使屏幕亮度增加這個(gè)難題困擾了。

聚酰亞胺膜（PolyimideFilm）或許是世界上已知的性能最好的薄膜類(lèi)絕緣材料，有著“黃金薄膜”的美譽(yù)，包括均苯型聚酰亞胺薄膜和聯(lián)苯型聚酰亞胺薄膜兩類(lèi)。前者為美國(guó)杜邦公司產(chǎn)品，商品名Kapton，由均苯四甲酸二酐與二苯醚二胺制得。后者由日本宇部興產(chǎn)公司生產(chǎn)，商品名Upilex，由聯(lián)苯四甲酸二酐與二苯醚二胺(R型)或間苯二胺(S型)制得。

光學(xué)鍍膜最早用在光學(xué)元件表面制備保護(hù)膜。隨后，1817年，F(xiàn)raunhofe在德國(guó)用濃硫酸或硝酸侵蝕玻璃，偶然第一次獲得減反射膜，1835年以前有人用化學(xué)濕選法淀積了銀鏡膜，它們是最先在世界上制備的光學(xué)薄膜。后來(lái)，人們?cè)诨瘜W(xué)溶液和蒸氣中鍍制各種光學(xué)薄膜。

50年代，除大塊窗玻璃增透膜的一些應(yīng)用外，化學(xué)溶液鍍膜法逐步被真空鍍膜取代。真空蒸發(fā)和濺射這兩種真空物理鍍膜工藝，是迄今在工業(yè)撒謊能夠制備光學(xué)薄膜的兩種最主要的工藝。它們大規(guī)模地應(yīng)用，實(shí)際上是在1930年出現(xiàn)了油擴(kuò)散泵——機(jī)械泵抽氣系統(tǒng)之后。

1935年，有人研制出真空蒸發(fā)淀積的單層減反射膜。但它的最先應(yīng)用是1945年以后鍍制在眼鏡片上。1938年，美國(guó)和歐洲研制出雙層減反射膜，但到1949年才制造出優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品...

自50年代以來(lái)，光學(xué)薄膜主要在鍍膜工藝和計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)兩個(gè)方面發(fā)展迅速。在鍍膜方面，研究和應(yīng)用了一系列離子基新技術(shù)。1953年，德國(guó)的Auwarter申請(qǐng)了用反應(yīng)蒸發(fā)鍍光學(xué)薄膜的專(zhuān)利，并提出用離子化的氣體增加化學(xué)反應(yīng)性的建議。

70年代以來(lái)，研究和應(yīng)用了離子輔助淀積、反應(yīng)離子鍍和等離子化學(xué)氣相等一系列新技術(shù)。它們由于使用了帶能離子，而提供了充分的活化能，增加了表面的反應(yīng)速度。提高了吸附原子的遷移性，避免形成柱狀顯微結(jié)構(gòu)，從而不同程度地改善了光學(xué)薄膜的性能，是光學(xué)薄膜制造工藝的研究和發(fā)展方向。