1、光學薄膜簡介與市場報告總覽光學薄膜簡介1.光學薄膜的定義光學薄膜在我們的生活中無處不在，從精密及光學設備、顯示器設備到日常生活中的光學薄膜應用；比方說，平時戴的眼鏡、數碼相機、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術，皆能被稱之為光學薄膜技術應用之延伸。倘若沒有光學薄膜技術作為發展基礎，近代光電、通訊或是鐳射技術將無法有所進展，這也顯示出光學薄膜技術研究發展的 重要性。光學薄膜系指在光學元件或獨立基板上，制鍍上或涂布一層或多層介電質膜或金屬膜或這兩類膜的組合，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。故經由適當設計可以調變不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏

2、振平面的光具有不同的特性。一般來說，光學薄膜的生產方式主要分為干法和濕法的生產工藝。所謂的干式就是沒有液體出現在整個加工過程中，例如真空蒸鍍是在一真空環境中，以電能加熱固體原物料，經升華成氣體后附著在一個固體基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質感的包裝膜，就是以干式涂布方式制造的產品。但是在實際量產的考慮下，干式涂布運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涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液態涂料干燥固化做成產品。在本文中僅討論濕式涂布技術的光學薄膜產業。 光學薄膜種類光學薄膜根據其用途分類、特性與應用可分為：反射膜

3、、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍生的種類有光學級保護膜、窗膜等。2.1反射膜反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質反射膜。此外，還有將兩者結合的金屬電介質反射膜，功能是增加光學表面的反射率。一般金屬都具有較大的消光系數。當光束由空氣入射到金屬表面時，進入金屬內的光振幅迅速衰減，使得進入金屬內部的光能相應減少，而反射光能增加。消光系數越大，光振幅衰減越迅速，進入金屬內部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光系數較大，光學性質較穩定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區常用的金屬薄材料是鋁，

4、在可見光區常用鋁和銀，在紅外區常用金、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，所以必須用電介質膜加以保護。常用的保護膜材料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。 金屬反射膜的優點是制備工藝簡單，工作的波長范圍寬；缺點是光損大，反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進一步提高，可以在膜的外側加鍍幾層一定厚度的電介質層，組成金屬電介質反射膜。需要指出的是，金屬電介質射膜增加了某一波長（或者某一波區）的反射率，卻破壞了金屬膜中性反射的特點。全電介質反射膜是建立在多光束干涉基礎上的。與增透膜相反，在光學表面上鍍一層折射率高于基體材料的薄

5、膜，就可以增加光學表面的反射率。最簡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,每層膜的光學厚度為某一波長的四分一。在這種條件下，參加疊加的各界面上的反射光矢量，振動方向相同。合成振幅隨著薄膜層數的增加而增加。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+金屬涂膜通過熱熔膠層壓而成，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（太陽輻射吸收系數）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，被廣泛應用于建筑屋面與外墻隔熱保溫。相對應的是一種防反射膜，主要功效是提高光線的衍

6、射，使人們能夠長時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增透膜，它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統的雜散光。 減反射膜是以光的波動性和干涉現象為基礎的。二個振幅相同，波長相同的光波疊加，那么光波的振幅增強；如果二個光波原由相同，波程相差，如果這二個光波疊加，那么互相抵消了。減反射膜就是利用了這個原理，在鏡片的表面鍍上減反射膜(AR-coating），使得膜層前后表面產生的反射光互相干擾，從而抵消了反射光，達到減反射的效果。最簡單的增透膜是單層膜。一般情況下，采用單層增透膜很難達

7、到理想的增透效果,為了在單波長實現零反射,或在較寬的光譜區達到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數的減反射膜。 減反射膜的實際應用非常廣泛，最常見的是鏡片及太陽能電池- 通過制備減反射膜來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，采用等離子增強化學氣相淀積技術，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，如此類推。玻璃片的折射率原本與空氣差不多，所有色光都可以通過，所以是透明的，但是染了染料后

8、，分子結構變化，折射率也發生變化，對某些色光的通過就有變化了。比如一束白光通過藍色濾光片，射出的是一束藍光，而綠光、紅光極少，大多數被濾光片吸收了。濾光片產品主要按光譜波段、光譜特性、膜層材料、應用特點等方式分類。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,所以它廣泛應用于激光系統當中。軟膜濾光片則主要用于生化分析儀當中。帶通型： 選定波段的光通過，通帶以外的光截止。 短波通型(又叫低波通)：短于選定波長的光通過，長于該波長

9、的光截止。 比如紅外截止濾光片，IBG-650。 長波通型(又叫高波通)：長于選定波長的光通過，短于該波長的光截止 比如紅外透過濾光片，IPG-800。彩色濾光片是TFT-LCD背光模組的重要組成部分，詳見第二章。2.4偏光片偏光片（Polarizing Film)的全稱應該是偏振光片。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生偏極化，轉變成偏極光，加上液晶分子扭轉特性，達到控制光線的通過與否，從而提高透光率和視角范圍，形成防眩等功能。 偏光片可廣泛應用于現代的液晶顯示產品: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

10、時尚偏光眼鏡。其中，LCD的應用是拉動偏光片產業發展的主要力量。詳見第二章。2.5. 補償膜/相位差板補償膜的補償原理，是將各種顯示模式下( TN / STN / TFT ( VA / IPS / OCB )液晶在各視角產生的相位差做修正, 簡言之，即是讓液晶分子的雙折射性質得到對稱性的補償。若要從其功能目的來區分則可略為分單純改變相位的相位差膜、色差補償膜及視角擴大膜。補償膜能降低液晶顯示器暗態時的漏光量，并且在一定視角內能大幅提高影像之對比、色度與克服部分灰階反轉問題。詳見第二章偏光片部分。2.6配向膜配向膜是具有直條狀刮痕的薄膜，作用是引導液晶分子的排列方向(圖1.1）。在已蒸上透明導電

11、膜（ITO）的玻璃基版上，用PI涂液和轉輪（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，達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。液晶之所以可應用于螢幕上，乃因其在平行分子方向與垂直分子方向之誘電率不同，因此可用電場驅動之，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之作用力（AnchoringStrength），在電場關閉后液晶就靠著彈性系數（恢復力）而恢復到原來之排列，由此可知沒有配向膜之存在，液晶是無法工作的。但在液晶螢幕之應用上，其

12、液晶分子與配向膜表面呈某一角度的傾斜(即預傾角，PretiltAngle)，如此才能達到均一配向的效果。配向膜涉及的涂布非卷式濕法涂布，方式有傳統的定向刷磨法和現在的UV光配向法、電子漿配向和離子束配向。圖1.1 配向膜 2.7擴散膜擴散膜為TFT-LCD背光模塊中之關鍵零組件,能夠為液晶顯示器提供一個均勻的面光源,一般傳統的擴散膜主要是在擴散膜基材中,加入一顆顆的化學顆粒,作為散射粒子,而現有之擴散板其微粒子分散在樹脂層間,所以光線在經過擴散層時,會不斷于2個折射率相異的介質中穿過,故光線就會發生許多折射、反射與散射的現象,如此便造成了光學擴散的效果。詳見第二章。2.8.增亮膜/棱鏡片/聚光

13、片增亮膜又叫棱鏡片（Prism Sheet）,常簡稱BEF（Brightness Enhancement Film），為TFT-LCD背光模塊中之關鍵零組件，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，同時提升整體輝度與均勻度，達到增亮的效果，又稱聚光片。復合型光學膜，主要是將原本聚光片的功能與擴散功能加以整合，如此將可減少使用1片擴散片，有利於下游廠商簡化背光設計、節省工序、降低成本，同時亮度效率還可提升。對於光學膜廠商來說，雖然復合型增亮膜會取代傳統聚光片（增亮膜），但單價和利潤都較佳。2.9.遮光膜/黑白膠黑白遮光膠|遮光

14、膜主要應用于背光源上，起固定、遮光作用(遮掉邊光和燈位的光)，也叫遮光片、黑白膜，簡稱黑白膠(可說是種雙面膠帶）。相對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。相對黑白膠是LCD市場的主流產品。黑面與白面的粘性對比，白面需要更大一些，因為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，所以需要白面的粘性更大來保證整個模組的穩定性。第二章 TFT-LCD產業鏈的光學薄膜1. TFT-LCD產業

15、概述TFT(Thin Film Transistor)-LCD是指液晶顯示器上的每一液晶像素點都是由集成在其后的薄膜晶體管來驅動，可實現高速度、高亮度、高對比度地顯示屏幕信息，是目前平板顯示技術（FPD）中最為成熟的主流技術，市場應用最為廣泛。而TN型，STN型液晶相對落后。TN型（扭曲向列型）是利用有液晶分子扭曲90度實現顯示，STN型（超扭曲向列型）是以液晶分子扭曲180-270度實現顯示。根據DisplaySearch的統計，LCD顯示器約占平板顯示市場88%的份額。PDP雖然已形成一定的產業規模，但遠不及TFT-LCD的產業規模，OLED正處于產業化的前期階段，而FED、EPD正處于技

16、術開發和中試階段。可以認為，在未來相當一段時間內仍將占據平板顯示市場的大部分份額。一般42TV面板的材料成本構成分別為：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驅動器占3%。在TFT-LCD產業鏈（圖2.1）中，上游成本占75-80%。TFT產業里的利潤也主要集中在上游材料領域，毛利率比較穩定，一般在15%左右。我們的目標客戶群就是上游材料中應用到卷式濕法涂布的偏光片及背光模組里的擴散膜、增亮膜等的制造商。圖2.1 TFT-LCD產業鏈示意圖1.1 TFT-LCD的結構及制程目前LCD主要由彩色濾光片基板(Color filter, CF)、TFT

17、數組(TFT Array) 基板和背光模塊(Backlight)三大部分所組成。圖2.2 LCD面板的構成（一）圖2.3 LCD面板的構成（二）圖2.4 LCD面板的構成（三） TFT Array玻璃上面有無數的畫素(pixel)排列，彩色濾光片則是畫面顏色的來源。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。當電壓施於TFT(電晶體)時，液晶轉向，光線便穿過液晶在面板上產生一個畫素，此光源由背光模組負責提供。而欲使背光模塊產生并透過液晶的光線具有不同的顏色，那就需要紅、藍、綠(R/B/G)三種顏色的色阻成膜在彩色濾光片玻璃上，搭配灰階產生全彩

18、效果。例如，當屏幕顯示藍天的時候，有電晶體的ITO玻璃就會發出訊號，只讓藍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。這樣我們在顯示器上就只能看到藍色的光了。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34um液晶并對組貼合，最后附上偏光板(Polarizer)，此段制程稱為LCD制程；而最后的LCM制程，其為驅動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行組裝(MA Process) ，最后就是模塊的點燈檢測。圖2.5 TFT,CF基板制程1.2 LCD液晶面板技術當前，主流有三種液晶技術參與液晶顯

19、示器的市場競爭，它們是 TN+Film、VA、IPS。 液晶面板占據了一臺液晶顯示器成本的70%左右。* TN+Film用于入門和中級解決方案優點：流程簡易、高透光度、高反應速率、功耗低改進點：視角、色差、對比度 常用于筆記本電腦，不適用于液晶電視TN全稱為Twisted Nematic(扭曲向列型)面板，低廉的生產成本使TN成為了應用最廣泛的入門級液晶面板，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TN面板可視角度的不足。TN面板屬于軟屏，用手輕輕劃會出現類似的水紋。TN面板的可視角很小，不超過160。注意

20、這里的TN/VA/IPS的區別于TN/STN/TFT，前者是在面板顯示技術的區別，后者是液晶材料和顯示模式的不同。*VA用于中級至高級解決方案優點：高透光度、高反應速率、黑白對比度相當高。改進點：補償膜的成本、過程復雜、色差品質不適用于平板電腦VA面板是現在高端液晶應用較多的面板類型，屬于廣視角面板，也是軟屏。VA類（Vertical Alignment垂直配向）又可分為由富士通主導的MVA（Multi-domain Vertical Alignment象限垂直配向）技術和由三星開發的PVA（Patterned Vertical Alignment圖像垂直調整）技術，其中后者，也是目前市場上最

21、多采用的類型。MVA是利用突出物使液晶靜止時并非傳統的直立式，而是偏向某一個角度靜止；當施加電壓讓液晶分子改變成水平以讓背光通過則更為快速，這樣便可以大幅度縮短顯示時間，也因為突出物改變液晶分子配向，讓視野角度更為寬廣。通過技術授權，臺灣的奇美電子(奇晶光電)、友達光電等面板企業采用的是MVA技術。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口率，最大限度減少背光源的浪費。這種模式大大降低了液晶面板出現“亮點”的可能性，被日美廠商廣泛采用*IPS用于高階解決方案優點：色彩穩定性高、流程簡易改進點：漏光問題比較嚴重，黑色純度不夠，要比PVA

22、稍差，需要依靠光學膜的補償來實現更好的黑色。透光率較低，功耗較高。 IPS(In-Plane Switching，平面轉換)技術是日立公司于2001推出的液晶面板技術。IPS面板屬于硬屏，最大的特點就是它的兩極都在同一個面上，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，不管在何種狀態下液晶分子始終都與屏幕平行，會使開口率降低，減少了透光率，所以會需要更多的背光燈。VA, IPS主要是通過改變液晶排列的方向，達到廣視角效果，而TN需通過加不同的補償膜來達到廣視角。2. 偏光片2.1. 偏光片的原理及作用偏光片由美國Polaroid公司的Edwin H. Land在193

23、8年所發明，是將一般不具有偏極性的自然光變成偏振光的光學元件。所有的液晶面板都有上下兩片偏光片，其中一個是起偏器，一個是檢偏器。偏光片起到光開關的作用，液晶顯示器必須依靠偏振光才可成像。背光模組負責為液晶屏顯像提供最基本的光源，但送出來的光線方向性不一致，呈放射狀，如果這樣的光線通過液晶分子的扭轉，我們在屏幕上看到的可能是白茫茫的一片，或者是花花綠綠的色塊。下偏光片則承擔了將光線的方向規范成一致后再送往液晶層的工作。液晶分子在TFT控制下發生扭轉，達到將方向一致的光線通亮進行控制，從而在通往后面像素單元的光線明暗度發生了改變。液晶本身沒有顏色,所以用濾色片產生各種顏色。原本方向一致光線經過了液

24、晶層的扭轉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整，則在屏幕前看到的依然是白茫茫一片，被液晶扭轉過了的光線并沒有體現出來，所以必須在此將漫射光進行規整，使用一片與下偏光片偏光方向正交偏光片將經過液晶扭轉的光心重新進行偏轉，不同角度的光線經過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面，因為被偏轉的光線是經過了彩色濾色片的彩色光，所以我們在屏幕前可以看到我們需要的圖像。圖2.6 偏光片原理示意圖（一）圖2.7 偏光片原理示意圖（二）（TN型)圖2.7 偏光片原理示意圖（二）2.2 偏光片的結構及類別偏光片是一種復合膜，是由偏光膜、內保護膜、壓敏膠層及外保護膜組成。其

25、基本結構是由兩面三醋酸纖維素膜（TAC）夾一層能產生偏振光線的聚乙烯醇膜(PVA)。市場上主要有以下幾種類型的偏光片：透射式偏光片、反射式偏光片（屬于增亮膜的一種）、半透過半反射式偏光片、補償型偏光片，表面一般經過防眩（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的成份，則可制成防紫外線偏光片。對使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。圖2.8 偏光片的基板組合示意圖透射式反射式/半透過式補償型2.3 偏光片的工藝世界上各國偏光片的工藝方法都相差無幾，只是在使用原材料和具體技術細節方面各有特點。技術主流是碘系延伸法。偏光板的制作有延伸法及涂布法，其中延伸法是主流

26、工藝。偏光片生產技術以PVA膜的延伸工藝劃分，有干法和濕法兩大類。干法是指PVA膜是在具有一定溫度和濕度條件的蒸汽環境下進行延伸，早期使用的目的是可以提高工藝的生產效率，使用幅寬較大的PVA膜進行生產而不至于經常斷膜。但這種工藝的局限性在于PVA膜在延伸過程中的均勻性受到限制，因此所形成的偏光片原膜的復合張力、色調的均勻性和耐久性不易穩定，因而實際應用較少。濕法是指PVA膜是在一定配比的液體中進行染色、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定控制難度較大，因此加工時PVA膜容易斷膜，且PVA膜的幅寬受到限制。但隨著改進，濕法工藝的局限性已得到極大的改進。從20世紀90

27、年代末起，日本偏光片企業已普遍采用幅寬1330mm的TAC膜用濕法工藝。特別是由于大尺寸TFT-LCD產品的大規模普及，為提高偏光片產品的利用率，以1330mm基本寬度已成為液晶用偏光片生產的基本方法。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、拉伸過程中，使用碘和碘化鉀作為二向性介質使PVA膜產生極性化偏光特性。優點是比較容易獲得99.9%以上的高偏光度和42%以上高透過率的偏光特性。所以在早期的偏光材料產品或需要高偏光、高透過特性的偏光材料產品中大多都采用碘染色工藝進行加工。但這種工藝的不足之處就是由于碘的分子結構在高溫高濕的條件下易于破壞，因此

28、使用碘染色工藝生產的偏光片耐久性較差，一般只能滿足干溫：80500HR，濕熱：6090%RH500HR以下的工作條件使用。但隨著 LCD 產品范圍的擴大,對偏光產品的濕熱工作條件的要求越來越苛刻，已經出現在100和90%RH條件下工作的偏光片需求。對這種要求，碘染色工藝就無能為力了。為滿足這種技術要求，首先由日本化藥公司發明了偏光片生產所需的染料，并由日本化藥的子公司日本波拉公司生產了染料系的高耐久性偏光片產品。利用二向性染料進行偏光片染色工藝所生產的偏光片產品，目前最高可以滿足干溫：105500HR，濕熱：9095%RH500HR以下的工作條件的使用要求。但這種工藝方法所生產的偏光片產品一般

29、偏光度和透過率較低，其偏光度一般不超過90%、透過率不超過40%，且價格昂貴。綜上所述：碘系偏光片：容易獲得高透過率、高偏振度的光學特性，但耐高溫高濕的能力較差。價格比較便宜,所以市場占有率高達80%90%, 應用領域廣泛,如:手表,計算機,PC,OA機器等,所需LCD都大量采用碘系偏光片。染料系偏光片：不容易獲得高透過率、高偏振度的光學特性，但耐高溫高濕的能力較好。所以在汽車,船舶,航空器,戶外量測儀器上就得采用此類耐久性偏光片。2.4 偏光片的生產流程染色,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關鍵。另外PVA的延伸定向控制也會影響偏光膜的光學特性。高分子膜在經過延伸

30、之后,通常機械性質會降低,變得易碎裂； 且PVA膜具有親水性，在濕熱的環境下很快會變形、收縮、衰退，所以在偏光基體PVA延伸完后,要在兩側貼上三醋酸纖維(TAC)所組成的透明基板,一方面可做保護,一方面則可防止膜的回縮。其生產流程示意圖如下：圖2.9 預處理： 圖2.10 拉伸復合：圖2.11 涂布2.5 偏光片的增值功能面對各偏光廠幾乎接近無差異化技術，多數面板廠也已扶持自身之偏光廠。因此，研發新型非碘系延伸偏光片技術與廣視角位相差膜技術也是各偏光廠脫離紅海的方向。如日東電工在2006年開發的具有相位差補償功能的涂覆技術,專門面向VA(vertical alignment)模式的液晶面板。通

31、過在偏光板制成后緊接著薄薄地涂一層樹脂,即可使其具有相位差補償功能。以前的做法是將偏光板與多枚相位差補償薄膜貼合在一起。由于偏光片是面板最外層的膜，所以要添加保護膜。此外，許多光學特性亦被加注在TAC膜/偏光片上。單純不具備任何光學功能的TAC膜一般稱為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光環境下的顯像品質。AG處理是將微粒子分散在樹脂內，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- 多層光學干涉層，方法主要有涂布和真空蒸鍍（金屬膜）。廣視角TAC膜（WV TA

32、C）多用于LCD監視器及NB，被FUJI FILM寡占，不但價格昂貴而且取得不易。在制造工藝上，光學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，在顯示器上應用的多是表面物性強的金屬氧化物薄膜。干式法原來一直采用間歇處理，近年來也應用了連續處理薄膜的方法，但是設備成本高，生產性低，價格非常高。濕式法有旋轉涂布、浸潰涂布等間歇處理和凹版印刷涂布、輥筒式、擠出式等連續處理。旋轉涂布、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，對光學膜需求增加，降低成本的要求日益增強。通過連續處理的涂布法涂布的光學膜成本低，供給能力強等。保護膜多層光學干涉層= AR層硬涂層TAC膜圖2

33、.12 TFT-LCD 偏光片結構的分類2.5.1 補償膜/相位差膜以終端產品應用上來區分，廣視角TAC膜是應用在液晶監視器，NB及部分20.1寸以下液晶電視等產品，而補償膜是專為液晶電視所設計。目前市面上已量產及開發中的補償膜/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膜市場情況不同的是，補償膜的市場競爭者眾多且變化快速。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，成為國內TV偏光片主流。 Zeon(Zeoron),日本合成橡膠JSR(

34、Arton)兩家日系廠商則舍棄傳統的TAC膜而采用COP膜為基材,旨在避開TAC膜供應吃緊時，原料取得不易的困境(圖2.13)：圖2.13 補償膜的發展及競爭狀況2.6 偏光片產業現狀2.6.1 全球產業綜述2009年，全球TFT-LCD用光學膜出貨面積估計達到5.43億平方米，出貨金額達91億美元，其中偏光片占了所有類型光學膜三分之一出貨面積以及將近三分之二產值。從需求結構上看，大尺寸偏光片將在偏光片市場占主導地位。從應用類型上看，LCD TV的偏光片需求將是大尺寸偏光片的主要應用。在LCD TV的驅動下，偏光片市場將維持穩定的成長，預估2010 年、2011 年與2012年整體產值分別達5

35、9.54 億美元、62.49 億美元與64.36 億美元，年增率分別達4%、5%與3%（圖2.14）。圖2.14 全球偏光片市場狀況（2007-2012) 日本企業在偏光片生產上居于全球領先地位，在技術上更是居于壟斷地位。尤其是生產偏光片所需的關鍵原材料方面，日本企業對技術和生產的嚴密控制保證了其在市場上的獨占地位。TAC膜、PVA膜、AG膜和光學補償膜的技術和市場被日本絕對掌控。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TAC膜，后臺灣新光合成纖維的子公司達輝光電、國內的樂凱和南韓曉星(Hyosung)也可以生產。但是FUJ

36、ILIM和KONICA的市場占有率仍有65%和23%左右，兩者占據近全球90%的份額。目前全球TAC薄膜產能為12億平方米左右。雖然PVA是常見的化學材料，但是偏光片用的PVA目前僅日本的KUARARY和合成化學能夠制造，價格高達20美金每平米。KURARAY占據了全球約80%的市場份額。最近有傳國內最大的PVA廠商皖維高新計劃從日本引入偏光用PVA膜技術，年產300萬平米，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膜市場由日東電工和大日本印刷占據。偏光片市場占有率前三名依次為韓國LG化學、日本日東電工、日本住友化學。韓國企業于2000年開始進軍TFT

37、用偏光片市場，首家廠商LG化學于2000年3月量產。盡管在偏光片的技術上有一定的實力，但是其在偏光片關鍵原材料方面的技術仍與日本差距較大。我國臺灣企業雖然在偏光片的生產上有一定規模，但其技術完全依賴于日本，實際是日本企業的加工廠。我國內地企業在偏光片領域生產規模較小，主要供應TN-LCD用和部分STN-LCD用偏光片。但已有報道稱深紡織集團的盛波光電及深圳三利譜于2011年上TFT-LCD用偏光片生產線。從全球角度來看，中國的面板生產2010-2012年在全球的占比分別是3-5%、9%、20-22%。而國內生產偏光片在全球占比目前只有1%，發展空間巨大。3. 背光光學膜3.1 背光模組簡介背光

38、模組（BLU, Back Light Unit)主要由光源(陰極螢光管CCFL/發光二極體LED等)、反射板(Reflector)、導光板(LGP,Light guide plate)、擴散膜、增膜/棱鏡片及外框等組件組裝而成(圖2.15）。背光模組實際是由一層層光學膜片所組成，通過光源，經過模組中各種膜片材料對光的功能作用，實現對光能的重新分配。由于背光光源必須使用反射膜、擴散膜等等的光學薄膜，來達到光源平均投射的目的，但是往往產生光耗損的現象。根據研究，從傳統背光光源出來的光是100的話，經過反射膜、擴散膜等光學薄膜后，只會有約60的光通過背光模組進入到偏光膜，最后經過液晶、Surface

39、出來只剩下4-8左右的光。圖2.15 背光模組的結構（CCFL側入式）在面板中，背光模組（約20-30%）是成本最高的零組件。對于BLU，15-17約20-25%，30寸以上則達25%以上。隨著大尺寸面板時代的來臨，其在面板成本結構中的地位也越來越重要。而其光學膜也占背光模組近40%的成本，舉足輕重（圖2.16）。圖2.16 背光模組的成本構成圖2.17 背光光學膜市場規模3.1.1光源CCFL可以簡單理解為在屏幕背設置幾根長形燈管，而LED則可以簡單理解為在屏幕后設置許多矩形發光二極管。CCFL的背光設計主要有兩種：“側入式”與“直落式”，但由于側入式因光導設計使得光折損率較高，進而讓背光亮

40、度受限，面板尺寸越大時亮度就越低。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 導光板導光板（LGP）絕大多數材料為PMMA，作用在于引導光的散射方向，用來提高面板的輝度，并確保面板亮度的均勻性，因此導光板的設計與製造攸關背光模組光學設計與輝度、均細度的控制，為背光模組最主要的技術與成本所在。3.2 擴散膜3.2.1 擴散膜原理及作用在LCD模組中，將 CCFL的線性光源或 LED的點狀光源均勻轉換成面光源時，需藉由

41、擴散材料如擴散膜，使光線形成漫射來達到勻光的效果。LCD擴散膜其原理系利用光在不同折射率的介質中穿過，光線產生許多折射、反射、散射的現象，于是造成光學擴散的效果（圖2.18）圖2.18 擴散膜原理一般而言，LCD需要兩片擴散膜，上擴散膜（透明白色）與下擴散膜（白色）各一。下擴散膜主要功能是集光、遮蔽導光板印刷網點或線光源、燈管黑影；上擴散膜具高光穿透能力，可改善視角、增加光源柔和性，兼具擴散及保護稜鏡片的功能，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膜片，擴散膜所占成本比重雖不高，但在LCD TV高亮度規格要求下，電視產品顯示出的均勻度與亮度主要受擴散材料的品質影響下，擴散

42、膜的重要性自是不言可喻。3.2.2 擴散膜的工藝擴散膜按制作方法分類，有涂布式及非涂布式兩種。其中涂布式擴散膜又分為散射粒子型的濕法涂布和表面微結構型的UV涂布。涂布擴散膜具有透光率較高，霧度調節范圍大，外觀質量好，為高端背光源產品的擴散膜首選品種。擴散膜按形態分，有卷料和片料兩種。我們的客戶群在母卷制作的廠家。市面上的擴散膜結構大同小異，從上至下分別是：擴散層基材隔離層。特殊一點的有，底部光背光源用擴散膜在基材上下各有一層擴散層，在下擴散層的下面一般還具有粘接層。基材通常為透明光學級PET薄膜，厚度有25、38、50、75、100、125、150、188um幾個規格。散射粒子型的涂布原料是擴

43、散微粒+粘合劑（壓克力樹脂）（圖2.19）。散射粒子可以是無機粒子或合成的高分子粒子，涂層經高溫烘干去除溶劑、硬化。此類擴散膜的優點是生產技術成熟，廣為市場接受，粘合劑樹脂材料容易取得。缺點是涂料含有溶劑，溶劑揮發度不同易造成涂層不均；含溶劑之廢氣的處理問題；烘干溶劑需消耗能源且制程時間長；散射粒子與溶劑、樹脂接著力不佳；粒子分布均勻度難以控制；干燥過程易受溫濕度影響。表面微結構型擴散膜是在PET膜上涂布一層UV感光材料，經刻有微結構的鋼輪（結構輪）壓印，將微結構轉印到感光材料上，再經紫外線硬化即可。圖2.19 擴散膜的生產工藝（散射粒子型） 對擴散膜涂布機的總體要求是：1）合理的結構和尺寸：

44、目前擴散膜涂布方式主要有3種，即刮刀輥涂布、計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、粘度和固含量。刮刀輥涂布具有涂布厚度調節范圍大，適應涂布厚度1030nm，涂料粘度20100s的各類膠水的涂布。計量輥涂布有線輥和網紋輥涂布，適應涂布厚度在10 nm左右，粘度低于20s的各類膠水的涂布。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。涂布機的幅寬通常在1米左右，確定幅寬需要考慮基材寬度、生產率及設備制造能力等因素。擴散膜涂布機的涂布速度一般為1040米之間，速度太低產能不高，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式和光固式（UV）兩類，烘道的長度

45、主要與涂料干燥性能和要求的涂布速度有關。擴散膜涂布機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對涂料種類的適應性廣泛。因為，烘道的種類完全是由擴散膜涂料的種類決定的。對于熱風烘道，擴散膜涂布對溫度的要求是一樣的：最高溫度120、溫度控制精度5、初始升溫時間30分鐘。烘道內部的結構有氣浮式（無接觸）和輥筒式兩種。有條件的最好設計成氣浮式烘箱。對于輥道式烘箱的托輥，設計時要充分采用避免擦傷膜片的技術。2）較高的精度和表面質量要求：擴散膜涂布機屬于精密涂布機范疇。由于擴散膜是一種透明度很高的光學膜片，在涂布時，局部稍微有點厚度不均，馬上就可用眼睛看出膜片上有明暗不一的缺陷。一般擴

46、散膜技規給出的厚度誤差為5%，減去基材厚度誤差的1%后，還剩下4%，涂布厚度通常在1020um。可見擴散膜對涂布機的精度要求是很高的，涂布誤差小于3um。表面質量要求包括細小的表面粗糙度、很高的表面硬度和很高的表面抗腐蝕性能。3）符合在凈化車間使用的要求：擴散膜涂布機所生產的產品質量要求，決定擴散膜涂布機必須在凈化車間生產。因此，從擴散膜的涂布工藝分析，氣浮式烘箱的優質客戶群是應用到熱風干燥生產的擴散膜生產商。3.2.3 擴散膜產業狀況2008年盡管受到金融危機的影響,全球擴散膜的市場規模仍然達到了5.22億美元。擴散膜片的主要營收來源亦來自大尺寸應用的貢獻，約占95%，其中 LCD TV的應

47、用為4成，預估至2012 年可超過5成。擴散膜原本由Keiwa、Kimoto、Tsujiden等日本廠商所掌控，但近年在韓國SKC、Shinwha的積極搶攻下，除Keiwa 仍位居領導地位外，其余已拱手讓給韓國廠商。Keiwa向來在 LCD Monitor的上擴散片擁有極大的市占率，有鑒于下游客戶的成本考量，上擴需求有減少趨勢，未來該公司將加強擴大下擴散膜片的占有率。Tsujiden是90年代首次推出擴散膜產品的廠商。此外，有別于日本其他競爭廠商在海外尋找當地合作廠以進行后段加工制程的策略，則多堅持公司本身從開發、生產、加工的一貫作業體制，該公司應用在筆記型電腦的下擴產品占有極高比重，2002

48、年1月于昆山設立裁切廠(100%Tsujiden出資)。 Kimoto則在行動電話與LCD TV的應用上大幅斬獲，目前亦積極擴大筆記型電腦等相關應用市場。Kimoto主要生產地點除了日本國內的三重與茨城兩工廠外，在美國亦有兩條生產線。在韓國市場上，SKC 原系 PET 底材的供應商，是韓國第一家制造擴散膜的本土廠商，國內主要客戶為 LPL，因先進入者優勢曾擁有韓國90%的市占率。然而在后進者積極搶攻下，已較不復當年的亮麗表現。Shinwha Intertek 于2002年進入市場后，除積極蓄積其產品技術能量外、亦專注在產品品質的提升。該公司除以其產品能力贏得客戶青睞外，同時亦以生產的規模經濟打

49、低價策略，企圖席卷擴散膜片的市場。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，因此一躍成為韓國市場的龍頭，市占率約45%，亦在全球市場上前進至僅次Keiwa第二名的地位。其余如PET底材的供貨商Toary Seahan、Kolon等亦加入擴散膜的生產行列，不同于臺灣多以下游廠商向上整合的狀況。就擴散膜而言，PET材料占其其高比重的成本，因此在來自下游廠商Cost Down的要求下，擁有上游材料來源自是在成本競爭上具有極大的優勢，而韓國下游大廠如Samsung與LG提出使用本土材料廠商產品的政策也多少扶植了韓系的本土廠商。隨著臺灣成為LCD的

50、生產重鎮，吸引了包括日、韓等上游材料廠商來臺競逐。綜觀日韓在LCD擴散膜的競爭態勢，在處處以成本效益為優先考慮的LCD領域，日本廠商面對韓國業者的低價策略，似有節節敗退的傾向，不過目前仍以下擴散膜的情形較為明顯，在質量要求較高的上擴散膜，日本廠商仍掌握其技術優勢。憑借技術與品質優勢、以及與國內廠商較早及建立的合作關系，仍保有一定的市場版圖。根據保守估計國內約7成以上擴散膜片被日系與韓系廠商所控制。國內目前尚處于起步階段，暫無較大批量供貨廠家。但是也有不少企業正在著手上線擴散膜的項目。臺灣跨入LCD擴散膜領域的廠商，其最初的經營模式是與日韓廠商合作，如華宏新技與Keiwa、伸昌光電與Kimoto

51、，宏森光電與SKC合作，進行后段工作。華宏是國內主要的擴散膜供貨商，目前在臺灣擴散膜的市場占有率約50%。宣茂科技是國內第一家本土制造商，提供從前段至后段的一貫制程。至于近年由傳統化工業積極轉型至電子材料領域的長興化工，一如前述在背光光學膜的布局亦顯相當積極；在擴散膜片的發展上，亦已建構相關制程技術的專利。至于岱稜科技、致和光電、捷晟等公司亦少量或即將切入國內擴散膜片的市場。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）,常簡稱BEF（Brightness Enhancement Film），為TFT-LCD背光模組中之關鍵零組件，占背光模組成本比重

52、最高，亦占到整個面板成本的2-8%。其具有精密微結構的光學薄膜，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利用減少損失，是LCD重要的節能元件。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度的增亮膜則可達到更高的輝度效果。圖 2.20 背光模組各光學組件的運作原理示意圖（一）圖 2.21 背光模組各光學組件的運作原理示意圖（二）3.2.1 增亮膜/棱鏡片的分類主要有四種類型，一般棱鏡片（normal prism sheet）、多功能棱鏡片、micro-lens film與反射型偏光片（reflectiv

53、e polarizer）等，每種光學膜也有著不同的市場特性。詳見第二章。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）發出的光線與以導正，以增加發光效率。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（臺灣嘉威），E-fun（臺灣迎輝）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品，她整合了棱鏡片與擴散片的功能，較一般型棱鏡片有更好的發光效率；主要的供貨商有3M，Shinwha，MNTech，Samsung Cheil，E-fun 與LG