光學(xué)薄膜在液晶平板顯示中的應(yīng)用研究

張雅娟

摘要文章首先闡述了光學(xué)薄膜的廣泛應(yīng)用，然后結(jié)合當(dāng)前社會發(fā)展趨勢，將幾種常用薄膜在液晶平板顯示中的應(yīng)用做了一定的歸納和總結(jié)，并展望了液晶顯示的應(yīng)用前景。

關(guān)鍵詞薄膜增亮膜偏光片

中圖分類號：TN141.9 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

近年來，薄膜技術(shù)與材料學(xué)科的密切結(jié)合，使得薄膜技術(shù)對新功能材料的需求大增，同時也帶動了光學(xué)薄膜產(chǎn)品的種類、數(shù)量等迅速增加。從精密機(jī)械、生物化工設(shè)備到人們?nèi)粘Ｉ钪械臄?shù)碼產(chǎn)品，例如電子辭典、臺式機(jī)、筆記本電腦、電子書、平板電腦、手機(jī)等產(chǎn)品，光學(xué)鍍膜無所不在。尤其是液晶顯示器件（LCD）由于自身具有重量輕、外形薄、輻射小及功能耗低等優(yōu)點已廣泛地用于便攜式筆記本電腦、移動電話PC機(jī)的監(jiān)視器及彩電、兒童玩具等消費類產(chǎn)品，LCD在成為顯示器市場最為活躍、很有發(fā)展前途的顯示器件的同時，市場對于其上游關(guān)鍵材料類似光學(xué)薄膜的需求量也大大增加。

在整個液晶面板的生產(chǎn)成本中，光學(xué)薄膜所占的比例達(dá)到80%以上，可見光學(xué)薄膜的重要性。光學(xué)薄膜的類型很多，按照用途、光學(xué)/電學(xué)特點等可以分為：金屬/全電介質(zhì)反射膜、偏光膜、增透膜、增反膜等等，而在制作液晶顯示器時，其關(guān)鍵材料除了玻璃基板以外，就是增亮膜、背光模塊薄膜、彩色濾光片、偏光片等。下面就這幾種薄膜在液晶顯示中的應(yīng)用簡單分析：

1 增亮膜

增亮膜包括棱鏡膜和反射型偏光增亮膜。其工業(yè)生產(chǎn)大部分被美國的3M公司占有，該公司生產(chǎn)的棱鏡片和反射式偏光增亮膜幾乎壟斷全球增亮膜的市場。棱鏡膜/片是利用微棱鏡技術(shù)制成的光學(xué)薄膜，對LED光源發(fā)出的光線予以導(dǎo)正，從而改善整個背光系統(tǒng)發(fā)光效率。多功能棱鏡膜則是更高層次的薄膜產(chǎn)品，具有優(yōu)化棱鏡膜和擴(kuò)散片的作用，比一般的棱鏡膜有著更高的發(fā)光效率。

反射型偏光增亮膜一般被安裝在背光源和LCD下偏光片之間，它是利用幾種不同介質(zhì)折射率的材料制成的多層薄膜。光波中的P分量可以直接通過反射偏光片，而大部分的S分量會被其反射回背光源，根據(jù)布儒斯特定律，在經(jīng)過背光源中的無數(shù)層材料后，兩個分量變成全偏振光后從背光源中出射，可循環(huán)使用。因此，反射型偏光增亮膜其實是利用原先被系統(tǒng)偏振片吸收的50%光線來增加亮度，并且是全方位、全視角的增亮。與棱鏡膜相比，反射型偏光增亮膜的增亮方式要好的多，不受方位的限制，因此它比棱鏡膜更廣泛應(yīng)用于LCD TV這類對亮度要求很高的大尺寸產(chǎn)品。

與未使用增亮膜的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)比較，此結(jié)構(gòu)可獲得約130％的正視亮度增益。這意味著在同樣品質(zhì)畫面時，將大大降低LCD功耗；或在不增加LCD功耗的情況下，能夠獲得更亮、更美、更清晰的畫面。

2 背光模塊用薄膜

背光模塊提供顯示屏面板光源，主要由冷陰極管、棱鏡片、導(dǎo)光板等組成。其結(jié)構(gòu)分為側(cè)光式和直下式兩種，側(cè)光式應(yīng)用于筆記本電腦，直下式則應(yīng)用在LCD顯示器。背光模塊在薄膜晶體管液晶顯示器（TFT）面板材料成本中占17%，是面板主要零組件之一。原料占背光模塊90%的成本，關(guān)鍵材料掌握在日本、美國少數(shù)廠商手里，背光模塊廠商獲利空間約占10%。以15英寸TFT面板成本結(jié)構(gòu)來看，背光模塊占17%，為面板主要零組件之一，占成本比重僅次于彩色濾光片，故在TFT面板價格成本中，背光模塊勢必成為面板廠商極力要求降價的部件之一。由于原材料成本占背光模塊成本的90%，利潤只能攤到10%的組裝及其它費用上，這樣的成本結(jié)構(gòu)，再加上來自面板廠商的價格擠壓，在背光模塊廠商數(shù)目較多的競爭狀況下，薄利多銷幾乎成為業(yè)界通則。

目前平板電視正在朝著薄型化的方向發(fā)展，正逐步走向壁掛，這也是個大趨勢。比如液晶電視，背光模塊是決定液晶電視厚度關(guān)鍵因素之一，另一個是電源電路板。這兩部分幾乎占據(jù)著液晶電視的大部分厚度。若能將這兩者的厚度大大減小，就能使液晶電視真正實現(xiàn)超薄化。背光模塊是其中最為重要的，因為電源電路板只占到電視面積的一小部分，而背光模塊則不同。它的尺寸和屏幕的面積大體相同，即只有當(dāng)背光模塊實現(xiàn)薄型化，液晶電視才能實現(xiàn)超薄化。

3 彩色濾光片

濾光片是在光學(xué)玻璃或其他光學(xué)材料上加入某種特別的染料制成，可以精確選擇要通過的小范圍波段光波，而將無需通過波段的光波反射掉。之所以能夠制成不同顏色的濾光片，是因為加了染料以后，其分子結(jié)構(gòu)和介質(zhì)折射率發(fā)生了變化。彩色濾光片由像素和晶體管組成，依據(jù)三基色發(fā)光原理，每個像素又由紅、綠、藍(lán)三個子像素組成，每一個子像素就是一個單色濾光鏡。由面板內(nèi)的背光模組提供光源，再搭配驅(qū)動IC與液晶控制，形成灰階顯示，將光源穿過彩色濾光片的光阻彩色層，形成彩色畫面。目前市場上的的電子書，都是灰階，若要變成彩色電子書，最有效的方式就是加上彩色濾光片。

4 偏光片

偏振光片是液晶顯示器成像的關(guān)鍵。它是將聚乙烯醇（PVA）拉伸膜和醋酸纖維素膜（TAC）經(jīng)過多次復(fù)合、拉伸、涂布等工藝制成的一種復(fù)合材料，其作用是使不具備偏極性的自然光產(chǎn)生偏極化，成為偏極光，再由液晶分子的扭轉(zhuǎn)特性，就可以判斷光線是否可以能通過并實現(xiàn)控制，這樣不僅提高的面板的透光率，也擴(kuò)大了視野范圍，達(dá)到防眩暈的效果，同時可以實現(xiàn)液晶顯示高亮度、高對比度等優(yōu)點。所有的液晶面板都是由前后兩片偏振光片緊貼在液晶玻璃，組成總厚度為1mm左右的液晶片。如果少了任何一張偏光片，液晶片都無法顯示圖像。偏光片約占TFT-LCD面板成本的10%左右。由于其生產(chǎn)技術(shù)匯集了高分子材料、微電子、光電子、薄膜、高純化學(xué)及計算機(jī)控制等多種技術(shù)，因此偏光片具有較高的技術(shù)含量。同時，偏光片也是比較“嬌氣”的產(chǎn)品，其外觀性能和光學(xué)性能以及耐久性都比較容易受到影響，而導(dǎo)致其表面出現(xiàn)凹點、黑點或邊緣翹起等不良的現(xiàn)象，故需仔細(xì)保管和小心使用。

5 結(jié)論

目前各種平面顯示技術(shù)之間的競爭相當(dāng)激烈，尤其液晶顯示和等離子顯示之間的競爭十分激烈。從現(xiàn)狀看來，液晶顯示略占優(yōu)勢。而等離子顯示利用優(yōu)質(zhì)的色彩能力來平衡價格所帶來的弱勢條件，例如，在動態(tài)影像表現(xiàn)方面比液晶顯示更消耗電。即使是背投與等離子電視最擅長的大畫面領(lǐng)域，就影像細(xì)致度、明亮環(huán)境下的辨視性、消耗電力而言，未來液晶顯示仍舊扮演著關(guān)鍵性角色。如果期望液晶顯示器能夠立于不敗地位，那么就必須通過原材料的開發(fā)、生產(chǎn)方法的改善等方式開發(fā)出具有高耐久性的材料。

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