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篇1

【關(guān)鍵詞】光學(xué)薄膜 制備 應(yīng)用

1光學(xué)薄膜的制備技術(shù)

1.1物理氣相學(xué)沉積（PVD）

1）熱蒸發(fā)

光學(xué)薄膜器件主要采用真空環(huán)境下的熱蒸發(fā)方法制造，此方法簡單、經(jīng)濟(jì)、操作方便。盡管光學(xué)薄膜制備技術(shù)得到長足發(fā)展，但是真空熱蒸發(fā)依然是最主要的沉積手段，當(dāng)然熱蒸發(fā)技術(shù)本身也隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與時(shí)俱進(jìn)。

2）濺射

濺射指用高速正離子轟擊膜料（靶）表面，通過動(dòng)量傳遞，使其分子或原子獲得足夠的動(dòng)能面從靶表而逸出（濺射），在被鍍件表面凝聚成膜。其膜層附著力強(qiáng)，純度高，可同時(shí)濺射多種不同成分的合金膜或化合物。

3）離子鍍

離子鍍兼有熱蒸發(fā)的高成膜速率和濺射高能離子轟擊獲得致密膜層的雙優(yōu)效果，離子鍍膜層附著力強(qiáng)、致密，離子鍍常見類型：蒸發(fā)源和離化方式。

4）離子輔助鍍

在熱蒸發(fā)鍍膜技術(shù)中增設(shè)離子發(fā)生器――離子源，產(chǎn)生離子束，在熱蒸發(fā)進(jìn)行的同時(shí)，用離子束轟擊正在生長的膜層，形成致密均勻結(jié)構(gòu)（聚集密度接近于1），使膜層的穩(wěn)定性提光學(xué)薄膜制備技術(shù)高，達(dá)到改善膜層光學(xué)和機(jī)械性能。

離子輔助鍍技術(shù)與離子鍍技術(shù)相比，薄膜的光學(xué)性能更佳，膜層的吸收減少，波長漂移極小，牢固度好，該技術(shù)適合室溫基底和二氧化鈦等高熔點(diǎn)氧化物薄膜的鍍制，也適合變密度薄膜、優(yōu)質(zhì)分光鏡和高性能濾光片的鍍制四。

1.2化學(xué)氣相沉積（CVD）

化學(xué)氣相沉積（CVD）一般需要較高的沉積溫度，而且在薄膜制備前需要特定的先驅(qū)反應(yīng)物，通過原子、分子間化學(xué)反應(yīng)的途徑來生成固態(tài)薄膜的技術(shù)，CVD技術(shù)制備薄膜的沉積速率一般較高。但在薄膜制備過程中也會(huì)產(chǎn)生可燃、有毒等一些副產(chǎn)物。

1.3化學(xué)液相沉積（CLD）

化學(xué)液相沉積（CLD）工藝簡單，制造成本低，但膜層厚度不能精確控制，膜層強(qiáng)度差，較難獲得多層膜，還造成廢水、廢氣污染的問題。

2光學(xué)薄膜的應(yīng)用

2.1應(yīng)用于照明設(shè)備

利用光學(xué)薄膜的干涉特性，選擇性地吸收，反射或透射照明光源中的紅外輻射能量，己成為近年熱性能光學(xué)控制薄膜的一個(gè)重要應(yīng)用領(lǐng)域。其中對可見光具有很高透過率的紅外高反射薄膜，用于白熾燈、鹵素?zé)簟⒌蛪衡c燈等照明光源上，既可提高能量利用率，又能改變光源光譜的能量分布，滿足特定照明的需求。紅外高反射薄膜中用途較廣的是金屬-介質(zhì)復(fù)合膜和全介質(zhì)多層干涉膜。

采用氧化錫膜系結(jié)構(gòu)的金屬價(jià)質(zhì)復(fù)合膜，用熱蒸發(fā)方法鍍制于白熾燈玻殼內(nèi)表而，可使白熾燈的相對光譜能量分布中紅外輻射能量近乎為零，而可見光的光譜能量卻較未鍍膜時(shí)有所增加，使相同功率的鍍膜白熾燈輸出光通量較普通燈泡變大，起到了一定的節(jié)能作用。

但是，金屬――介質(zhì)復(fù)合膜的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性較差，而且其光學(xué)特性也不夠理想，因此，目前用于高溫照明光源的薄膜大多選用全介質(zhì)膜系結(jié)構(gòu)。據(jù)稱，采用二氧化鈦等多層全介質(zhì)干涉膜系、鍍制在鹵素?zé)舻恼婵詹Ａ艄芡獗冢?jié)能已達(dá)到15%――40%，而且這類膜系屬于硬膜，除了具有很好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性外，還有良好的機(jī)械特性。其中適用于高功率鹵素?zé)簦ǔＳ糜趶?fù)印機(jī)曝光燈）和鈉燈等光源的較理想是多層介質(zhì)膜。該薄膜的光學(xué)特性基本上不受溫度影響，具有良好的耐熱性。

2.2應(yīng)用于光纖通信

光纖系統(tǒng)也像電子線路系統(tǒng)一樣，需要許多無源器件來實(shí)現(xiàn)光纖光路的連接，分路，合路，交換，隔離以及控制或改變光信號的傳播特性。光學(xué)薄膜在其中一些儀器中起著十分重要的作用。在透鏡擴(kuò)束式連接器中，透鏡表而需要鍍制減反射膜，消除菲涅爾反射的影響。在光纖定向藕合器中，部分反射介質(zhì)膜鍍制在兩透鏡的結(jié)合而上。這種微光元件組成的定向藕合器，結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，插入損耗較低（

目前光通信系統(tǒng)中實(shí)用的有源器件是摻鉺光纖放大器（EDFA）。采用光學(xué)鍍膜濾光片是常用的一種改善EDFA的增益平坦的手段，另外在EDFA后，探測器前放置一塊窄帶濾光片可以減少噪聲的影響。

2.3應(yīng)用于農(nóng)業(yè)生產(chǎn)設(shè)施

有一種遮陽節(jié)能簾膜在農(nóng)業(yè)上用于種植大棚，其功能主要體現(xiàn)在：當(dāng)夏天氣溫過高時(shí)，反射太陽光，阻擋紅外輻射，使棚內(nèi)溫度不至升得太高，起遮陽降溫的作用；當(dāng)冬天氣溫過低時(shí)，反射地表熱輻射，使棚內(nèi)溫度不至降得過低，起到保溫節(jié)能的作用。我國從1997年起開始自行研制新型遮陽節(jié)能簾膜，經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)，終于獲得成功。新型遮陽節(jié)能簾膜系采用在高分子基質(zhì)材料上真空鍍鋁膜而制成的。因?yàn)殇X鍍膜層對塑料的附著力強(qiáng)，富有金屬光澤；而且鋁在所要求的波長范圍內(nèi)反射率較高，厚度40nm的鋁鍍膜層的反射率達(dá)到90%，所以其保溫節(jié)能性能、耐氣候老化性能、耐腐蝕性能、傳熱性能等都達(dá)到了國際水平，有的性能甚至超過了一些發(fā)達(dá)國家同類產(chǎn)品。另外，高純度的鋁價(jià)格比較便宜，這是其他鍍膜材料所不及的。目前我國己能穩(wěn)定地、大規(guī)模地生產(chǎn)新型遮陽節(jié)能簾膜，且性能價(jià)格比優(yōu)于國際同類產(chǎn)品。

篇2

Abstract： This paper improves the teaching system and interactive teaching methods， scientifically organizes the assorted knowledge points， makes abstract concept into materialization， and infiltrate knowledge of course frontier in the teaching of optical thin film technology， and pays attention to teaching using a variety of forms in the classroom， ultimately explores a kind of teaching methods which suits independent institute.

關(guān)鍵詞： 光學(xué)薄膜技術(shù)；教學(xué)體系；主動(dòng)式教學(xué)；教學(xué)方法

Key words： the optical thin film technology; teaching system; active teaching；teaching methods

0 引言

《光學(xué)薄膜技術(shù)》這門課程是我院光電類專業(yè)必修的一門專業(yè)課，但現(xiàn)有的這門課的教學(xué)方法并不適用于獨(dú)立學(xué)院的學(xué)生，并且這方面發(fā)表的論文也很少。本文對本課程的內(nèi)容組織方式和傳授方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母倪M(jìn)[1-2]，以加強(qiáng)知識內(nèi)容組織的嚴(yán)密性和課堂教學(xué)講授的生動(dòng)性，調(diào)動(dòng)學(xué)生課堂學(xué)習(xí)的主動(dòng)性。其目的就是要用合理的課程體系組織教學(xué)內(nèi)容，以互動(dòng)式教學(xué)方法讓學(xué)生主動(dòng)地參與到課堂教學(xué)中來，重視課堂上實(shí)際教學(xué)效率，最終實(shí)現(xiàn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

1 課程體系的構(gòu)建

《光學(xué)薄膜技術(shù)》課程綜合了物理光學(xué)、大學(xué)物理以及材料科學(xué)基礎(chǔ)等諸多課程[3]。各部分內(nèi)容之間層層遞進(jìn)、環(huán)環(huán)相扣，但是學(xué)生在上課時(shí)一些相關(guān)基礎(chǔ)課大多數(shù)同學(xué)都未曾學(xué)過，這樣許多重要的概念大家都不能很好地理解，致使教學(xué)效果大打折扣，也嚴(yán)重影響了授課進(jìn)度。比如，在講授薄膜的物理氣相沉積工藝時(shí)，涉及到輝光放電，但是學(xué)生并沒有接觸過關(guān)于等離子體物理方面內(nèi)容等等。

因此在教學(xué)內(nèi)容編排上，從光學(xué)薄膜設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)出發(fā)，到真空科學(xué)與技術(shù)，然后講述薄膜制備和工藝的基本方法，再介紹幾類典型的薄膜材料，最后講授薄膜的生長機(jī)制和表征手段[4]。整個(gè)課程的教學(xué)目標(biāo)清晰，構(gòu)建合理完善的課程體系，科學(xué)合理地構(gòu)建就是要準(zhǔn)確地歸納、提煉課程中包含的概念，形成一個(gè)完整的課程體系，正確的概念是科學(xué)判斷和推理的基礎(chǔ)。

2 主動(dòng)式教學(xué)法

因?yàn)椴⒉皇敲總€(gè)人都對推理過程緊湊、公式化的表現(xiàn)形式都能敏感，都能接受，那么即使再嚴(yán)密的邏輯，再科學(xué)的表達(dá)，如果僅僅是枯燥呆板地平鋪直敘，那么由于表現(xiàn)形式的面目可憎，也達(dá)不到理想的教學(xué)效果。運(yùn)用適當(dāng)?shù)募夹g(shù)去刺激鼓勵(lì)指導(dǎo)學(xué)生的思考和自動(dòng)學(xué)習(xí)，亦應(yīng)視學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣需要、能力和教材的內(nèi)容，甚至教學(xué)的環(huán)境等，決定采用的教學(xué)方法。在教學(xué)實(shí)踐中也總結(jié)并提煉了一些認(rèn)識，并在課堂上已經(jīng)取得了一些頗有意義的效果簡列如下：

2.1 將抽象的概念具體化 高深的理論之所以難懂，就是因?yàn)榘姸喑橄蠡逎母拍睢Ｈ说乃季S往往對于一些具體的直觀的事物有著良好的親和性，那么為什么不將一些抽象的概念具體化呢？比如定位輝光等離子體[5]，從霓虹燈說明輝光等離子體的具體應(yīng)用，這樣學(xué)生就能夠很好地接受抽象的概念。

2.2 采用多種語言豐富表達(dá)形式 思想內(nèi)容的表達(dá)可以采納多種表現(xiàn)形式，利用形體語言往往可以取得意想不到的表現(xiàn)效果，例如形容磁控濺射靶表面電子的跑道式運(yùn)動(dòng)方向，可以形容成劉翔跨欄的動(dòng)作，并用肢體語言表示，學(xué)生更容易理解和接受。

2.3 適當(dāng)吸納前沿科研經(jīng)驗(yàn)充實(shí)教學(xué)內(nèi)容 多數(shù)情況下，學(xué)生對課堂講授內(nèi)容缺乏理解，往往就是因?yàn)闆]有形成相關(guān)概念的正確認(rèn)識。在每一講中穿插一些研究實(shí)踐的體會(huì)，學(xué)生在張弛有度地學(xué)到了學(xué)習(xí)內(nèi)容。比如，在講授類金剛石等先進(jìn)薄膜材料時(shí)，學(xué)生對類金剛石材料這一范疇的屬性概念非常模糊，對非晶金剛石的概念在行業(yè)中也沒有統(tǒng)一的定義。那么就從這一研究領(lǐng)域中最權(quán)威最主流最有影響力的刊物、專著， 充分考慮多數(shù)專家學(xué)者的建議，對非晶金剛石明確界定科學(xué)的定義。非晶金剛石是薄膜中四配位雜化含量超過50%的無氫類金剛石碳[6]。上課的時(shí)候，可以通過sp2-sp3-H三元相圖明確不同類金剛石范疇的劃分。再比如，在講授等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積時(shí)，學(xué)生對等離子輔助沉積能夠降低界面反應(yīng)溫度的物理過程不能理解。上課的時(shí)候，從輝光放電產(chǎn)生等離子體著手，基于等離子的物理特性，解析反應(yīng)氣氛中的物理過程，通過演繹推理闡明等離子激發(fā)能夠降低界面反應(yīng)溫度的本質(zhì)[7]。

2.4 實(shí)踐教學(xué) 實(shí)驗(yàn)室鍍膜過程錄像的內(nèi)容，使學(xué)生進(jìn)一步了解薄膜鍍制的過程。在薄膜設(shè)計(jì)中，增加薄膜設(shè)計(jì)軟件的教學(xué)，使學(xué)生熟悉計(jì)算機(jī)完成膜系設(shè)計(jì)的過程。

2.5 課后練習(xí) 課后布置適當(dāng)數(shù)量的作業(yè)，定期批改。最終使學(xué)生了解薄膜科學(xué)和技術(shù)科研具體過程，培養(yǎng)獨(dú)立思維能力。

2.6 課堂演講 針對重點(diǎn)、難點(diǎn)內(nèi)容組織課堂討論，擬定若干薄膜技術(shù)研究和應(yīng)用中具體問題，由同學(xué)自主選擇，讓學(xué)生查閱相關(guān)文獻(xiàn)，獨(dú)立解決問題，課堂宣讀。充分發(fā)揮學(xué)生的主觀能動(dòng)性。

3 結(jié)論

《光學(xué)薄膜技術(shù)》的教學(xué)實(shí)踐中利用科學(xué)合理地組織教學(xué)內(nèi)容，積極的調(diào)動(dòng)學(xué)生參與課堂教學(xué)的主動(dòng)性，探索了更適合獨(dú)立學(xué)院光電類專業(yè)學(xué)生教學(xué)方法，促進(jìn)教學(xué)質(zhì)量的提高。

參考文獻(xiàn)

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篇3

關(guān)鍵詞： 防護(hù)玻璃；表面處理；反射率；硬度

中圖分類號：TQ34 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Display Protective Glass Surface Treatment Technology

WANG Bao-song, ZHANG Guo-sheng, XIE Qin

(Jinling machine factory of Jiangsu province, Nanjing Jiangsu 211100, China)

Abstract: Display protective glasses of a certain type instrument were technically processed by use of wet etching with acid solution and AR protective coating method. The reflectivity of surface was reduced to 2% below, the average transmittance of products was 86% in visible light, and the hardness of surface was enhanced to 7.0 GPa. The products' performance testing and trials expressed that, the protective glasses have good anti-glare, antireflective, scratch-resistant process and good behaviors.

Keywords: protective glasses; surface treatment; reflectivity; hardness

引 言

顯示器作為當(dāng)今社會(huì)一種極為常見的數(shù)據(jù)和信息的顯示方式，在電腦、手機(jī)、儀器、儀表等多種設(shè)備上具有廣泛的應(yīng)用。根據(jù)特殊使用環(huán)境的要求，一些儀器設(shè)備的顯示器往往不直接暴露于外界環(huán)境之下，而是在其外部增加一層防護(hù)玻璃。防護(hù)玻璃的作用主要是保護(hù)顯示器，防止損壞。針對室外使用情況而言，由于外界視場中光源的強(qiáng)光會(huì)在玻璃表面形成較強(qiáng)的反射，影響顯示圖像在人眼的視覺效果，因此保護(hù)玻璃需要具有防眩光、增加透射的作用。王承遇等對玻璃表面結(jié)構(gòu)、表征、測試和處理等方面技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行了報(bào)道[1]，文獻(xiàn)[2]中指出防眩有三種途徑：表面刻蝕、噴涂小顆粒成膜和表面鍍膜。在多種防眩處理方法中，化學(xué)蝕刻因其方法簡單、操作容易、適合于大面積玻璃蝕刻和大規(guī)模生產(chǎn)特點(diǎn)而倍受關(guān)注[3]。

本文介紹了對某型儀表用顯示器防護(hù)玻璃的表面工藝處理的工作情況，采取酸溶液化學(xué)腐蝕的方法對防護(hù)玻璃表面進(jìn)行處理以增加表面粗糙度，通過條件調(diào)節(jié)控制表面光澤度指標(biāo)，使產(chǎn)品達(dá)到防眩作用亦不影響人眼視覺效果。后續(xù)采用硬質(zhì)膜料在產(chǎn)品表面制備光學(xué)增透膜層，提高產(chǎn)品在可見光波段的透射率和表面硬度。本文制備的防護(hù)玻璃具有防眩、增透、抗劃傷的作用，達(dá)到了較好的使用效果。

1 防眩層的制備

1.1 工藝條件

經(jīng)材料成分分析，防護(hù)玻璃基材是以SiO2為主體，包含Na、Ca、Mg、K等離子的非晶氧化物。文獻(xiàn)[4]中報(bào)道了在玻璃表面上采用化學(xué)腐蝕方法制備折射率連續(xù)變化的非均勻膜，該薄膜是折射率漸變的多微孔性結(jié)構(gòu)，在寬光譜范圍內(nèi)有低的反射率，是一種耐久力較好的減反射膜。羅春煉等通過溶液組分含量的調(diào)整，研究了提高防眩玻璃透光率的影響因素[5]。對于制備條件上的控制而言，則需要適宜的腐蝕處理?xiàng)l件（溫度、時(shí)間、反應(yīng)物成分等因素），才能使玻璃獲得較高的透過率和霧度指標(biāo)，以達(dá)到較好的防眩效果[2]。黃騰超等進(jìn)行了應(yīng)用于MOEMS器件的K9玻璃濕法刻蝕工藝的研究[6]。

本文對玻璃所進(jìn)行的濕法刻蝕，是采用氫氟酸和硝酸為腐蝕液，通過調(diào)節(jié)酸液比例、溫度和時(shí)間參數(shù)，達(dá)到最佳腐蝕效果。腐蝕溶液是以1:1:2比例配比的氫氟酸、硝酸和水混合溶液，腐蝕溫度為40℃，刻蝕時(shí)間為18～20min。刻蝕效果的評價(jià)指標(biāo)為表面光澤度，即代表了表面反射率的指標(biāo)高低。本文經(jīng)試驗(yàn)制得的表面光澤度為50～51的保護(hù)玻璃，其性能符合產(chǎn)品性能要求的表面反射率小于2%的技術(shù)指標(biāo)，達(dá)到對產(chǎn)品預(yù)定的刻蝕效果。

1.2 制備過程

按1:1:2的比例配比氫氟酸、硝酸和水的混合溶液，置于聚四氟乙烯容器瓶內(nèi)。用水洗方法清洗玻璃表面，不需要腐蝕處理的一面用膠帶紙屏蔽起來，將玻璃樣片浸泡于混合液中，整體置于水浴恒溫箱內(nèi)，設(shè)置水浴恒溫箱溫度至40℃，保持時(shí)間18～20min。反應(yīng)結(jié)束后立即取出玻璃樣片，用蒸餾水清洗表面殘留混合液，去除屏蔽層，并烘干表面水分。采用表面光學(xué)測定儀測量玻璃處理表面的光學(xué)反射特性，以保證樣品質(zhì)量。

2 增透、保護(hù)膜層的制備

2.1 膜層設(shè)計(jì)

根據(jù)防護(hù)玻璃產(chǎn)品的特點(diǎn)要求，需要在表面制備增透、保護(hù)膜層以增加光學(xué)透射和提高表面硬度。根據(jù)雙層減反射膜設(shè)計(jì)原理，若限定鍍制在折射率為ng的基底材料上的外層折射率為n1、內(nèi)層折射率為n2的兩層膜的厚度都是λ/4時(shí)，欲使波長λ0的反射光減至零，它們的折射率滿足如下關(guān)系[4]

基底玻璃材料的折射率為1.517，若外層膜選用折射率為1.38的MgF2膜料，經(jīng)（1）式計(jì)算可得n2值為1.70，故內(nèi)層選用折射率為1.66的Al2O3膜料。在雙層減反射膜的基礎(chǔ)上構(gòu)建三層減反射膜，在此兩層膜中間插入半波長的ZrO2層，使得透射光譜平滑。在此基礎(chǔ)上，對三層膜系結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，將厚度做了細(xì)微調(diào)節(jié)，使得平均透光率進(jìn)一步提高，最后膜系結(jié)構(gòu)為G/0.083Al2O3 0.125ZrO2 0.095MgF2/Air。膜系結(jié)構(gòu)中采用了硬度較高Al2O3膜料，有助于提高防護(hù)玻璃表面硬度。

2.2 制備方法

文中所采用的鍍膜設(shè)備為北京科學(xué)儀器有限公司生產(chǎn)的zzs-1100型光學(xué)真空鍍膜機(jī)，有分子泵、行星轉(zhuǎn)動(dòng)裝置、清洗離子源、光學(xué)膜厚監(jiān)控儀的電子槍加熱蒸發(fā)鍍膜設(shè)備。鍍膜前對防護(hù)玻璃表面使用乙醚溶液擦拭干凈，進(jìn)腔后進(jìn)行離子清洗以改善表面性質(zhì)，后按照膜系結(jié)構(gòu)進(jìn)行薄膜制備。工藝參數(shù)如表1所示。

2.3 指標(biāo)檢測

對膜層的光譜、附著力、摩擦等環(huán)境適應(yīng)性進(jìn)行了測試，膜層光譜測試曲線如圖1所示，膜層的在0.4～0.76μm可見光波段范圍內(nèi)的平均透過率達(dá)到99%以上。經(jīng)試驗(yàn)檢測，膜層可通過GJB 2485-1995光學(xué)膜層通用規(guī)范[7] 對附著力、摩擦、溫度、濕熱、清擦性、耐溶性和水溶性的檢測項(xiàng)目，質(zhì)量可靠。

3 表面處理效果評析

經(jīng)過防眩層處理和薄膜鍍制的防護(hù)玻璃樣件制作完成后，對其進(jìn)行了性能指標(biāo)檢測。通過UV-3600紫外、可見、近紅外分光光度計(jì)對樣件可見光波段光譜進(jìn)行測試，透射光譜曲線如圖2所示，平均透光率達(dá)到86%。采用顯微硬度計(jì)對玻璃樣片進(jìn)行硬度測試，鍍膜后表面硬度達(dá)到7.0GPa，高于玻璃基底的表面硬度6.6GPa，提高了玻璃表面硬度和抗劃傷能力。將防護(hù)玻璃安裝于儀表顯示器上，對其實(shí)際使用效果進(jìn)行測試。在顯示器通電狀態(tài)下，通過人眼觀察，顯示器表面呈現(xiàn)清晰的圖像畫面。在太陽光照射情況下觀察，顯示器圖像畫面依然清晰，反射太陽光較弱，對人眼沒有造成圖像不清晰或不適的感覺，整體使用效果良好。

4 結(jié) 論

本文對某型儀表用顯示器防護(hù)玻璃表面進(jìn)行工藝處理，采用酸溶液濕法腐蝕處理獲得防眩層，后利用電子槍加熱蒸發(fā)鍍膜方法制備表面增透、保護(hù)膜層。防護(hù)玻璃經(jīng)濕法腐蝕處理，表面反射率指標(biāo)降低到2%以下，鍍制增透、保護(hù)膜層后，在可見光波段的平均透過率達(dá)到86%，表面硬度提高到7.0GPa。通過性能指標(biāo)、環(huán)境試驗(yàn)和產(chǎn)品試用的方法對產(chǎn)品工藝處理效果進(jìn)行評析，結(jié)果表明，采用該工藝處理的防護(hù)玻璃具有較好的防眩、增透和抗劃傷的作用，使用效果良好。

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篇4

關(guān)鍵詞： 偏光片；偏振光學(xué)；原理；制造；檢驗(yàn)

中圖分類號：TN949.199 　 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：B

A Course of Polarizer Knowledge

Part Six The Technology Development and Market State of Polarizer

FAN Zhi-xin

(Shenzhen Sunnypol Optoelectronics Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518106, China; Department of Applied Physics, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

Abstract: This paper summarize the polarizer knowledge in detailed, include about of the invention and application of polarizer, the basic of polarization optics, the principle of polarizing devices, the structure and manufacture of polarizer, the properties and examination of polarizer, and the technology development and market state of polarizer. It have a common direct sense for new recruits in polarizer industry and a refer value for polarizer research workers.

Keywords: polarizer; polarization optics; principle; manufacture; examination

1　偏光片制造技術(shù)的發(fā)展

偏光片自1938年發(fā)明以來，工藝原理和材料并無太大改變，在制造流程中染色、延伸、貼合、干燥等仍為主要步驟。近年來為適應(yīng)大型化、車用以及中小尺寸等不同特殊化的需求，衍生出許多技術(shù)，并不斷朝著高亮度化、多功能化及高附加價(jià)值等方向發(fā)展。偏光片發(fā)展最基本的目標(biāo)是在維持高偏振度下增加光的透過率，目前而言，偏振度及透過率均已達(dá)到發(fā)展上限，接近理論值，因此低反射成為未來發(fā)展的方向。

1.1　偏光片技術(shù)

傳統(tǒng)的碘素偏光片由多層膜壓制而成，光學(xué)偏振性能優(yōu)良，但耐熱和耐濕熱性能差，厚度不能小于200μm。液晶顯示器正在向集成化和柔性化方向發(fā)展，這要求其組成元器件薄膜化，其中包括偏光片。新型偏光片的研究，特別是耐高溫、耐濕熱性能好的偏光片為研制熱點(diǎn)，在保證偏振度的前提條件下，偏光片薄膜化并與納米技術(shù)相結(jié)合已經(jīng)引起人們的興趣，美國Optiva公司正在這個(gè)方向進(jìn)行研究。偏光片薄膜化將簡化液晶屏的生產(chǎn)工藝，并使液晶屏集成化、薄膜化，進(jìn)一步提高液晶顯示器的穩(wěn)定性和可靠性，降低液晶顯示器的生產(chǎn)成本。由于要滿足LCD顯示器明亮和易識別等要求，偏光片需要盡可能高的透過率、偏振度等性能。為了滿足不同地域、不同氣候條件下器件的使用需要，必須提高偏光片的強(qiáng)度、耐持久性、耐濕和耐高溫性能。可以預(yù)見，未來偏光片正在向輕量化及結(jié)構(gòu)簡單、耐濕熱、耐高溫以及薄膜化等方向發(fā)展。PVA及碘所構(gòu)成的偏光膜長期以來都在偏光組件制造領(lǐng)域占有相當(dāng)大的比例，為目前的主流產(chǎn)品。碘系偏光片生產(chǎn)技術(shù)的主要發(fā)展方向有以下幾個(gè)方面。

1.1.1　原材料的性能提升

如PVA膜的均勻性、耐久性、光學(xué)穩(wěn)定性等，日本Kurary公司和日本合成化學(xué)公司近年來都有大量專利涉及這一課題；TAC膜的透濕性和光學(xué)穩(wěn)定性、尺寸穩(wěn)定性等，日本富士膠卷、柯尼卡是這一領(lǐng)域研究最活躍的成員；其它輔助材料，如PVA膠粘劑、保護(hù)膜、離型膜、壓敏膠等，近年來技術(shù)均有不同程度的提高，其最終目標(biāo)都是從不同角度來提高偏光片的光學(xué)性能和耐久性能。

1.1.2　生產(chǎn)工藝的改良

作為偏光片生產(chǎn)工藝的主流濕法延伸，近年來也有新的進(jìn)展。在PVA膜的澎潤、染色效率的提升、固色及補(bǔ)色方法、干燥方式等方面均與濕法延伸的初期有了很大的變化。特別是延伸方式，采用的多段式延伸已應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，而結(jié)合干法延伸的“干、濕法延伸”技術(shù)也有專利報(bào)道，雖還沒有應(yīng)用于生產(chǎn)中，但所表現(xiàn)的綜合優(yōu)勢相當(dāng)吸引后來的偏光片生產(chǎn)者。目前，采用上述技術(shù)生產(chǎn)的偏光片，其偏振度及光透過率都相當(dāng)接近理論值（偏振度100%、透過率50%），耐久性能也有明顯提高。幾乎所有偏光片生產(chǎn)廠家對此都投入了大量的力量，并獲得了各自獨(dú)特的核心技術(shù)。

1.1.3　染料系偏光技術(shù)

使用具有高二色性比的染料替代碘生產(chǎn)的偏光片，具有耐高溫、高濕、耐光等特性，特別適合于惡劣環(huán)境下使用，如車載用、室外、投影儀等的LCD 顯示器。但染料系偏光片的光學(xué)性能主要取決于所使用的染料的二色性，以及偏光片制備過程的工藝控制技術(shù)。目前，日本寶萊株式會(huì)社開發(fā)了具有高二色性比性能的染料，以及由此染料生產(chǎn)相應(yīng)偏光片的控制技術(shù)，其產(chǎn)品在染料系偏光片領(lǐng)域占壟斷地位。

1.2　偏光片的附加功能

近年來為適應(yīng)液晶顯示的大型化、車載以及中小尺寸等不同用途的要求，特別是要滿足個(gè)性化顯示效果的要求，在偏光片的制造過程中，通過選擇特種材料、采用特殊工藝等方法，賦予了偏光片許多新的功能。為了滿足各種需求，需要在原偏光片上貼附許多其它功能膜，這樣就會(huì)出現(xiàn)偏光片變厚、透過率下降、工序復(fù)雜、成本上升等問題。因此，現(xiàn)在偏光片的發(fā)展趨勢就是研究多功能膜，即將多種功能集于一身，使偏光片向薄膜化方向發(fā)展。

1.2.1　廣視角功能

所謂廣視角功能，就是要求液晶顯示器在更大的視角范圍內(nèi)可以觀察到畫質(zhì)基本不變的影像，以滿足更多的、視角不同的觀眾。在偏光片上貼合一層光學(xué)補(bǔ)償膜，可以對液晶在各視角產(chǎn)生的相位差做修正，從而提高畫面的保真度。補(bǔ)償膜的補(bǔ)償原理，是將各種顯示模式下液晶在各視角產(chǎn)生的相位差做修正，簡言之，即是讓液晶分子的雙折射性質(zhì)得到對稱性的補(bǔ)償。若要從其功能目的來區(qū)分，則可略分為單純改變相位的位相差膜、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)能大幅提高影像的對比、色度與克服部分灰階反轉(zhuǎn)問題。為了達(dá)到這個(gè)目的，人們從兩個(gè)方向進(jìn)行了研究：（1）在原有的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上通過附加幾層光學(xué)補(bǔ)償膜，即扭曲向列型加上光學(xué)補(bǔ)償膜，有人將其稱為補(bǔ)償膜模式；（2）開發(fā)新的液晶驅(qū)動(dòng)方式，如共面轉(zhuǎn)換開關(guān)（IPS）模式、垂直取向（VA）模式和光學(xué)補(bǔ)償彎曲（OCB）技術(shù)等，其中前二者已經(jīng)實(shí)用化。不管是哪種廣視角技術(shù)，都需要有各種光學(xué)補(bǔ)償膜作配合，以達(dá)到更好的效果。

1.2.2　提高分辨率

為了更好地將畫面真實(shí)再現(xiàn)，防止和避免內(nèi)部或外部雜光的干擾，提高顯示器的分辨率，在偏光片保護(hù)層三醋酸纖維素（TAC）上進(jìn)行有針對性的表面處理，是目前研究的熱門話題。主要的研究方向是防眩光處理、防劃傷處理、抗反射/低反射處理、抗污處理等。

（1）防眩光處理

當(dāng)光線被過度集中時(shí)，會(huì)使畫面的清晰度下降，同時(shí)會(huì)使觀看者產(chǎn)生視覺疲勞，即所謂的眩光。通過在偏光片保護(hù)膜材料表面形成細(xì)小的凹凸不平結(jié)構(gòu)，就可以使光線形成散射，避免光線被過度集中。一般的處理方法有將SiO2等無機(jī)微粒子或有機(jī)微粒子等分散到粘合劑中，然后均勻地涂敷到TAC等基材上，或利用噴砂處理或腐蝕處理等使基體材料自身凸凹不平，或在膜表面進(jìn)行壓花處理，以形成精細(xì)的花紋。要實(shí)現(xiàn)抗眩功能，膜的表面粗糙度需在0.5～2μm范圍內(nèi)。若小于這個(gè)范圍，就不能滿足抗眩功能；而大于這個(gè)范圍時(shí)，圖像清晰度反而會(huì)下降，且常被外部光線白化。

（2）防劃傷處理

防劃傷處理或稱表面硬化處理，液晶顯示器表面在使用過程中會(huì)因?yàn)檎慈净覊m等原因而需要擦拭，目前偏光片保護(hù)膜的表面硬度還比較低，擦拭次數(shù)一多，難免會(huì)產(chǎn)生許多擦痕和劃傷，直接影響顯示效果，特別是觸摸式顯示屏，產(chǎn)生劃傷的幾率就更大了。將保護(hù)膜表面涂覆上一層高硬度的高聚物，就可以加強(qiáng)偏光片表面硬度，以防止日常生活中無意的擦傷。一般情況下，偏光片的表面硬度要求為3H，日本富士膠卷開發(fā)了一種由丙烯酸聚合物、氨基甲酸脂聚合物、環(huán)氧聚合物和硅化合物制成的反射膜硬涂層。

（3）抗反射/低反射處理

在光線較強(qiáng)的外界環(huán)境下觀看面板時(shí)，由于額外光線的反射會(huì)造成人眼所接受的光線過于強(qiáng)烈，影響觀看效果。因此，需將偏光片做處理，以降低反射進(jìn)入人眼的光線強(qiáng)度。防反射有兩種方法，在基片上貼附一層或多層具有一定折射率的膜，利用從膜的上下兩個(gè)界面反射回來的光所產(chǎn)生的相位差而發(fā)生相消干涉，或者在基片上貼附一層折射率呈梯度變化的膜，使基片與空氣界面的折射率突變有一個(gè)過渡，也可達(dá)到防反射的目的。

（4）抗污處理

抗污處理是要減少膜的表面自由能，從而減小表面張力，使水、油等污漬在表面的粘力減小，使其容易去掉或不粘。在偏光片中一般不會(huì)有單獨(dú)的抗污膜，它常常是在其它功能膜的基礎(chǔ)上經(jīng)過改進(jìn)而賦予的附加功能。

1.3　增亮膜

為增加面板的亮度和節(jié)約能耗，可在偏光片中貼上增亮膜。目前實(shí)際使用的增亮膜為3M公司的DBEF與日東的PCF兩種，此外還有臺灣精邁科技發(fā)明的利用膽固醇液晶的CBEF增亮膜，但是尚未量產(chǎn)。當(dāng)光通過下層偏光片時(shí)，有50%的光被吸收而浪費(fèi)掉，而3M公司的DBEF就是將原本被吸收的50%偏振光重復(fù)利用。背光源發(fā)出的光可分解成偏振方向垂直的兩束光線，分別稱為P光和S光，該膜可允許P光通過，而將S光反射回來重復(fù)利用再變成P光和S光，如此反復(fù)循環(huán)可增加亮度至60%。

2　偏光片的市場分析

偏光片制造要求運(yùn)用精密機(jī)械、光學(xué)和化工等技術(shù)，偏光片產(chǎn)業(yè)屬于技術(shù)和資金密集型產(chǎn)業(yè)，因此技術(shù)含量在TFT-LCD面板零組件中也屬要求較高者，加之偏光片工廠的建立需要較大的前期投入，這也在一定程度上造成偏光片較高的進(jìn)入門檻。偏光片產(chǎn)業(yè)最早萌芽于日本，產(chǎn)品多應(yīng)用于如手表和鬧鐘等低檔的TN-LCD型單色顯示器上。1999年5月我國臺灣省第一家偏光板廠商力特光電投產(chǎn)，標(biāo)志著日本廠商獨(dú)占偏光片市場的時(shí)代結(jié)束，但力特的技術(shù)依然來源于日本廠商的授權(quán)。而韓國則于2000年開始進(jìn)軍TFT-LCD用偏光片市場，首家廠商LG化學(xué)于2000年3月量產(chǎn)。其后隨著日本TFT-LCD工業(yè)的大發(fā)展，TFT-LCD型偏光片逐漸嶄露頭角。全球TFT-LCD用偏光片市場規(guī)模為數(shù)十億美元，增長率超過20%。由于大尺寸面板市場仍持續(xù)增長，而且電視面板出貨比重提高，預(yù)計(jì)偏光片市場產(chǎn)值將增長至50億美元。

2.1　TFT-LCD面板出貨量總體保持增長態(tài)勢

據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，中小尺寸顯示器面板出貨量近年來增長率為8%，達(dá)30億片左右，盈收成長15%，達(dá)256億美元。TFT面板占整個(gè)中小尺寸面板近60%的盈收，約154億美元，其余部分則為TN、STN與OLED面板。但受全球經(jīng)濟(jì)增長放緩影響，現(xiàn)階段液晶顯示器生產(chǎn)行業(yè)和市場形勢比較嚴(yán)峻。據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球大尺寸面板出貨量累計(jì)達(dá)5億片水平，年增長率11%，其中筆記本電腦（NB）面板出貨量年增長22%，LCD TV年增長20%。強(qiáng)勁的出貨增長主要源于下游廠商對市場普遍持樂觀看法，因此積極買入面板以備市場需求。

2.2　TFT-LCD面板價(jià)格及未來趨勢分析

作為液晶顯示器件的核心部件，液晶面板的價(jià)值占整個(gè)顯示器件價(jià)值的65%左右，因此，液晶面板價(jià)格的走向也成為行業(yè)景氣的風(fēng)向標(biāo)。當(dāng)液晶面板價(jià)格平穩(wěn)并保持微漲，則液晶產(chǎn)業(yè)處于景氣循環(huán)上升。液晶電視面板的價(jià)格已趨于平穩(wěn)，面板價(jià)格已接近面板廠的現(xiàn)金成本線。當(dāng)市場上面板售價(jià)低于總成本時(shí)，表示面板廠正朝向虧損的方向邁進(jìn)，未來的面板售價(jià)降幅將會(huì)非常有限。

2.3　偏光片價(jià)格及未來趨勢分析

偏光片價(jià)格主要受供求關(guān)系和原材料價(jià)格影響，雖然現(xiàn)在受終端消費(fèi)疲軟、面板價(jià)格暴跌的影響，各尺寸偏光片價(jià)格有所下降，但平均降幅僅為4%左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于面板40%的降幅。因此，偏光片作為液晶面板中技術(shù)含量較高的核心原材料，受上游材料控制的影響，產(chǎn)品價(jià)格比較穩(wěn)定，隨著面板價(jià)格的企穩(wěn)，而逐漸趨于平穩(wěn)并成上升態(tài)勢。

3　偏光片的行業(yè)現(xiàn)狀

3.1　國家產(chǎn)業(yè)政策

信息產(chǎn)業(yè)部已經(jīng)明確表示，中國將通過加強(qiáng)投資政策和技術(shù)政策的支持促進(jìn)平板顯示（FPD）產(chǎn)業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展，引導(dǎo)國內(nèi)外企業(yè)和投資公司將更多的資金和資源投入到國內(nèi)FPD產(chǎn)業(yè)的建設(shè)中，逐步形成完整的產(chǎn)業(yè)鏈。經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，國家財(cái)政部與國家稅務(wù)總局于2005年3月聯(lián)合了《關(guān)于扶持薄膜晶體管顯示器產(chǎn)業(yè)發(fā)展稅收優(yōu)惠政策的通知》（財(cái)稅[2005]15號），這表明我國已將產(chǎn)業(yè)重點(diǎn)定于大力扶持TFT-LCD產(chǎn)業(yè)。另外，中國電子信息振興計(jì)劃中，政府出資100億美元推進(jìn)液晶制造商的產(chǎn)業(yè)升級。同時(shí)，在國家發(fā)展與改革委員會(huì)、科學(xué)技術(shù)部、商務(wù)部、國家知識產(chǎn)權(quán)局2007年第6號令《當(dāng)前優(yōu)先發(fā)展的高技術(shù)產(chǎn)業(yè)化重點(diǎn)領(lǐng)域指南（2007年度）》中，已明確了偏光片項(xiàng)目屬于信息類第16項(xiàng)的配套產(chǎn)品，是面板上游六大關(guān)鍵零組件材料之一。在國家發(fā)展改革委辦公廳最新的文件——發(fā)改辦高技[2009]299號《關(guān)于組織實(shí)施彩電產(chǎn)業(yè)戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型產(chǎn)業(yè)化專項(xiàng)有關(guān)問題的通知》中的“（三）平板顯示關(guān)鍵配套件及材料”部分，將偏光片列入了“六至八代TFT-LCD液晶面板配套件及材料：混合液晶材料、光學(xué)薄膜、玻璃基板、彩色濾光片、高精度光刻掩膜版及其基材、感光性電極漿料、平板顯示用化學(xué)品、驅(qū)動(dòng)IC、新型背光源、靶材等”中的光學(xué)薄膜類。

綜上所述，偏光片項(xiàng)目符合國家光電產(chǎn)業(yè)政策，屬于鼓勵(lì)和扶持發(fā)展的產(chǎn)業(yè)項(xiàng)目。按照深圳市政府的規(guī)劃，深圳將圍繞液晶屏生產(chǎn)的相關(guān)產(chǎn)業(yè)，鞏固和發(fā)展深圳作為彩電和計(jì)算機(jī)產(chǎn)業(yè)基地的地位，整合、帶動(dòng)顯示器件上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，聚集起包括器件、電視機(jī)、控制芯片等產(chǎn)業(yè)群。平板顯示產(chǎn)業(yè)是深圳市重點(diǎn)發(fā)展產(chǎn)業(yè)之一，也是國家及廣東省大力支持鼓勵(lì)發(fā)展的產(chǎn)業(yè)。2005年以來深圳市政府工作報(bào)告中均把發(fā)展包括平板顯示產(chǎn)業(yè)在內(nèi)的高新技術(shù)項(xiàng)目作為今后工業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)，同時(shí)，正在制定的深圳“十二五戰(zhàn)略規(guī)劃”和“十二五科學(xué)與技術(shù)發(fā)展規(guī)劃”等重要發(fā)展戰(zhàn)略中均將該產(chǎn)業(yè)列為重點(diǎn)扶持發(fā)展對象。偏光片作為平板顯示的上游產(chǎn)品，是平板顯示產(chǎn)業(yè)鏈中的重要一環(huán)，大力發(fā)展偏光片產(chǎn)業(yè)有助于完善深圳市液晶顯示產(chǎn)業(yè)鏈，將有力配合深圳市打造亞洲平板顯示重鎮(zhèn)。所以，大力發(fā)展偏光片產(chǎn)業(yè)符合國家和深圳市的產(chǎn)業(yè)政策，可以獲得政府政策的大力支持。從平板顯示產(chǎn)業(yè)在國民經(jīng)濟(jì)建設(shè)中的地位與作用來看，其巨大的產(chǎn)業(yè)鏈和應(yīng)用市場將成為繼半導(dǎo)體和汽車產(chǎn)業(yè)之后全球第三個(gè)經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)，筆記本電腦、顯示器和液晶電視是目前TFT-LCD發(fā)展的主流產(chǎn)品。中國大陸各偏光片生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)僅能生產(chǎn)TN-LCD和少量STN-LCD用偏光片產(chǎn)品，難以滿足LCD產(chǎn)業(yè)發(fā)展的要求。偏光片生產(chǎn)企業(yè)必須增加產(chǎn)品品種，生產(chǎn)出各類高端的TFT-LCD用偏光片，這將會(huì)大大提高企業(yè)持續(xù)發(fā)展的能力。目前，偏光片（特別是TFT-LCD型偏光片）的生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)相當(dāng)成熟，更因?yàn)樵诖舜尾叭虻慕鹑谖C(jī)沖擊下，偏光片生產(chǎn)及市場發(fā)生了明顯的變化，相關(guān)的核心技術(shù)隨著人員的流動(dòng)而逐步對外擴(kuò)散，對核心技術(shù)的壟斷與封鎖局面正在被打破。中國的偏光片行業(yè)正是要抓住這個(gè)時(shí)機(jī)，吸納這些人才，獲取核心技術(shù)，迅速成長和壯大，在偏光片行業(yè)這個(gè)新的世界市場格局中搶占自己的領(lǐng)地。有國家相關(guān)優(yōu)惠政策的大力支持，有地方政府相關(guān)配套政策的大力扶持，有良好的市場及外部環(huán)境的機(jī)遇，加上我們自身艱苦創(chuàng)業(yè)的傳統(tǒng)，中國偏光片行業(yè)已經(jīng)迎來了騰飛的春天。

3.2　偏光片產(chǎn)業(yè)國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r

3.2.1　TFT-LCD產(chǎn)業(yè)

影響TFT-LCD產(chǎn)業(yè)發(fā)展最為關(guān)鍵的是液晶電視（LCD TV）用面板市場，隨著LCD TV市場的升溫，大型TFT-LCD面板的需求也將逐漸提升，將帶動(dòng)大尺寸（寬幅）偏光片市場的急劇擴(kuò)大。

平板顯示（flat panel display，F(xiàn)PD）是信息社會(huì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，近年來各種平板顯示器件隨著生產(chǎn)技術(shù)的不斷提高已進(jìn)入加速發(fā)展時(shí)期，其中液晶顯示器市場約占整個(gè)平板顯示器市場份額的80%以上，居于絕對優(yōu)勢地位。2002年液晶顯示器的銷售額就已超過陰極射線管顯示器（CRT），成為世界上最大的顯示器產(chǎn)業(yè)，其上下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展正處于快速增長期，具有很大的投資價(jià)值。液晶顯示器以低耗、重量輕、應(yīng)用廣等優(yōu)點(diǎn)，已應(yīng)用于電視、電腦顯示器、筆記本電腦、掌上電腦、攝像機(jī)、游戲機(jī)、移動(dòng)顯示（汽車、飛機(jī)等）、手機(jī)和其它顯示器件等產(chǎn)品，產(chǎn)量和銷量近年來呈不斷上升趨勢。液晶顯示器中占主導(dǎo)地位的是薄膜晶體管液晶顯示器（thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD），由于具有輕、薄、低輻射、環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，因而廣泛應(yīng)用于筆記本電腦、液晶電視、電腦顯示器等大尺寸產(chǎn)品方面，而且在新一代移動(dòng)電話、各類數(shù)字多媒體產(chǎn)品以及特殊專業(yè)應(yīng)用等眾多領(lǐng)域也獲得廣泛應(yīng)用。目前，TFT-LCD已成為當(dāng)今新型薄型顯示技術(shù)的主流發(fā)展方向，也是未來20年內(nèi)電子信息產(chǎn)業(yè)增長的核心動(dòng)力。

TFT-LCD產(chǎn)業(yè)涉及半導(dǎo)體、光學(xué)、微電子、高分子材料、精密機(jī)械、化工等眾多高科技領(lǐng)域，上下游所需技術(shù)層面廣泛，產(chǎn)品技術(shù)和工藝水平要求相對較高，產(chǎn)業(yè)鏈也相對較長，所以很少有制造商能自行完成從材料到成品的生產(chǎn)，因此，各領(lǐng)域分工明顯。隨著TFT-LCD產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，將會(huì)帶動(dòng)玻璃基板、ITO導(dǎo)電玻璃、液晶材料、彩色濾光片、背光源組件、偏光片、驅(qū)動(dòng)IC等上游產(chǎn)業(yè)發(fā)展，同時(shí)拉動(dòng)筆記本電腦、臺式顯示器、液晶電視、車載導(dǎo)航系統(tǒng)、PDA及移動(dòng)電話等下游產(chǎn)業(yè)的進(jìn)步。TFT-LCD產(chǎn)業(yè)不僅對相關(guān)市場有著巨大的拉動(dòng)力，還將極大地拉動(dòng)微電子、光電子、材料、裝備等產(chǎn)業(yè)技術(shù)全面升級和進(jìn)步。TFT-LCD產(chǎn)業(yè)近年來一直是全球的投資熱點(diǎn)，領(lǐng)跑者是日本、韓國和中國臺灣。現(xiàn)在中國大陸已經(jīng)投產(chǎn)了深圳華星光電、南京熊貓、北京京東方等多家大尺寸面板廠，正在徹底解決面板供貨國產(chǎn)化問題。

3.2.2　偏光片產(chǎn)業(yè)

偏光片是液晶面板關(guān)鍵零部件，是目前業(yè)界投資最為熱門的行業(yè)之一，其成本約占面板原材料制造成本的7%左右。由于目前偏光片的制造技術(shù)一直被日本、韓國、中國臺灣等國家和地區(qū)所壟斷，大陸生產(chǎn)偏光片的企業(yè)尚少，而且主要產(chǎn)品為TN/STN型產(chǎn)品。目前大陸上馬的LCD生產(chǎn)線多為TFT型，相應(yīng)的TFT型偏光片的市場缺口大，大部分產(chǎn)品主要依賴進(jìn)口，極大影響了我國液晶產(chǎn)品的競爭力。因而發(fā)展偏光片項(xiàng)目對完善我國液晶上游產(chǎn)業(yè)鏈，降低產(chǎn)品成本，提高市場競爭力有著重要意義。

目前，偏光片主要生產(chǎn)廠商共有6家，其中日本4家，韓國和臺灣各1家。全球LCD偏光片產(chǎn)能占有率，日東電工為35%，力特光電為20%，住友化學(xué)與LG化學(xué)分別為13%左右，日商三力為8～9%。另外，新興的偏光片廠商如CMEL、Skypolar、Daxon及ACE Digitech等則陸續(xù)在2006年起量產(chǎn)進(jìn)入市場。日東電工在大尺寸（桌面顯示器和液晶電視）中比較強(qiáng)，住友化學(xué)在中小尺寸（車載、手機(jī)）方面有優(yōu)勢。在中國大陸，偏光片的生產(chǎn)廠商已經(jīng)有溫州僑業(yè)、深圳盛波、深圳富鴻電子、深圳三利譜、蘇州達(dá)信等多家公司，但這多數(shù)公司由于生產(chǎn)線及工藝技術(shù)落后，只能生產(chǎn)低檔的TN-LCD型偏光片，不能生產(chǎn)高檔的TFT-LCD偏光片產(chǎn)品。2011年10月，深圳三利譜公司國內(nèi)首條寬幅（1,490mm）TFT-LCD型偏光片生產(chǎn)線投產(chǎn)，打破國內(nèi)沒有高檔偏光片的局面。

垂直整合重要關(guān)鍵零組件已成為面板制造商降低材料成本的最佳策略，為了獲得更低的戰(zhàn)略成本，面板廠采用策略投資進(jìn)軍偏光板市場已成為必然趨勢。如LPL及Samsung分別投資LG Chemical及Ace Digitech，以供應(yīng)自己所需的偏光片，并采取低價(jià)策略進(jìn)攻其它國家市場。過去偏光片市場由少數(shù)廠商所寡占，偏光片價(jià)格穩(wěn)定，但隨著LCD TV市場興起造成的龐大商機(jī)，為了避免缺貨的危機(jī)以及配合面板廠降價(jià)方向，面板廠都開始內(nèi)制偏光片，似乎面板廠投入偏光片制作已是一種趨勢，但其產(chǎn)能相對于偏光片大廠仍相去甚遠(yuǎn)。

偏光片是TFT-LCD面板零部件材料中技術(shù)含量較高的一種，其性能對LCD關(guān)鍵指標(biāo)有著重要影響。偏光片制造過程中運(yùn)用精密機(jī)械、光學(xué)、高分子和化工等多門類技術(shù)，制造難度較大，項(xiàng)目建設(shè)需要較大的前期投入，這也就使得國內(nèi)外偏光片生產(chǎn)廠家不多，中國大陸TFT-LCD用偏光片主要依賴境外進(jìn)口。國內(nèi)液晶材料、ITO玻璃、背光模組、彩色濾光片、偏光片等上游關(guān)鍵零部件的配套能力亟需加強(qiáng)，只有掌握了上游產(chǎn)品的生產(chǎn)，中國大陸平板顯示產(chǎn)業(yè)才能持續(xù)健康的發(fā)展。

美國次貸危機(jī)從金融行業(yè)開始，波及實(shí)體經(jīng)濟(jì)，進(jìn)而引發(fā)全球性的經(jīng)濟(jì)危機(jī)，盡管各國政府紛紛出臺各種措施救市，但2009年以來經(jīng)濟(jì)危機(jī)愈演愈烈，人們對經(jīng)濟(jì)前景十分擔(dān)憂，導(dǎo)致整體市場消費(fèi)能力大幅下降。液晶顯示行業(yè)也受到大環(huán)境影響，相當(dāng)部分液晶面板廠商和偏光片廠商為了順利度過寒冬，實(shí)施降價(jià)清理庫存回收現(xiàn)金，短期內(nèi)對市場價(jià)格體系造成了巨大沖擊。從供貨商出貨面積來看，日東電工以32.68%的市占率維持市場第一的位置，LG化學(xué)以16.6%的市占率排名第二，排名第三的是住友化學(xué)。

3.2.3　全球TFT-LCD用偏光片與模組生產(chǎn)線的配比情況

截至2008年底，全球共有中小尺寸面板生產(chǎn)線47條，可年產(chǎn)980萬m2。按規(guī)格劃分，1代線1條，2～2.5代線11條，3～3.5代線20條，4～4.5代線15條。按地區(qū)劃分，中國大陸6條，韓國7條，日本16條，中國臺灣18條。截至2008年底，全球共有大尺寸TFT-LCD面板生產(chǎn)線30條，可年產(chǎn)79.36百萬m2。按規(guī)格劃分，5～5.5代線17條，6代線6條，7～7.5代線4條，8～8.5代線3條。按地區(qū)劃分，日本擁有3條大尺寸TFT-LCD面板生產(chǎn)線，中國大陸6條，韓國9條，中國臺灣14條。2008年上半年基于對市場前景的看好，面板制造商提出了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃，致使全球TFT-LCD設(shè)備資本支出在2008年創(chuàng)出歷史新高，超過130億美元。但受面板價(jià)格快速下跌、低產(chǎn)能利用率及全球經(jīng)濟(jì)持續(xù)低迷等因素影響，原擬訂的擴(kuò)廠計(jì)劃紛紛推遲。

現(xiàn)階段全球有超過15家偏光片生產(chǎn)商，主要集中在日本、中國臺灣和韓國。中國大陸有5家偏光片生產(chǎn)企業(yè)，主要生產(chǎn)TN和STN型偏光片，其中三利譜公司生產(chǎn)TFT-LCD用偏光片。目前，全球共有偏光片生產(chǎn)線81條，2008年產(chǎn)能4.06億m2。

2007～2008年新建的TFT-LCD用偏光片生產(chǎn)線9條，2007年新增產(chǎn)能3,088萬m2，2008年新增2,732萬m2。目前正在建設(shè)中，計(jì)劃2009～2010年量產(chǎn)的生產(chǎn)線5條，2009年可實(shí)現(xiàn)新增產(chǎn)能5,225萬m2，2010年新增2,525萬m2。由于面板制造商在2008年第三季度開始減產(chǎn)，致使偏光片制造商在2008年下半年開始出現(xiàn)供過于求。相當(dāng)部分偏光片制造商的生產(chǎn)效率2008年第四季度僅為50%。但隨著庫存的逐步消化及時(shí)間的推移，需求與供給將逐漸達(dá)到平衡，產(chǎn)能將逐步增長。預(yù)計(jì)偏光片市場供應(yīng)過剩的局面從2009年第二季度開始將會(huì)有所好轉(zhuǎn)。

2009年2月，中國電子信息振興計(jì)劃的出臺，政府出資100億美元推進(jìn)液晶制造商的產(chǎn)業(yè)升級，將會(huì)加速龍騰光電、上廣電、京東方、華星光電、南京熊貓等面板制造商擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)施，并且隨著全球經(jīng)濟(jì)的復(fù)蘇，消費(fèi)者信心的恢復(fù)，經(jīng)濟(jì)重新進(jìn)入繁榮，面板廠原訂擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃的實(shí)施，都將加大對偏光片的需求。因此，未來仍將形成偏光片供不應(yīng)求的局面。如以目前中國擁有CRT電視機(jī)4.2億臺，在2015年之前全部換成平板電視機(jī)（《2008～2009年中國平板電視消費(fèi)白皮書》），其中75%更換為TFT-LCD，平均30英寸液晶電視機(jī)為例，通過計(jì)算，如果全部采用國產(chǎn)偏光片，僅此一項(xiàng)就需要1,330mm幅寬的偏光片生產(chǎn)線9.2條。如果綜合考慮偏光片所涉及的各個(gè)領(lǐng)域，保守估計(jì)中國大陸偏光片設(shè)備需求量12～15臺（1,330mm幅寬）。

4　偏光片行業(yè)的產(chǎn)學(xué)研

偏光片生產(chǎn)技術(shù)是集高分子材料技術(shù)、微電子技術(shù)、光電技術(shù)、薄膜技術(shù)、高純技術(shù)及計(jì)算機(jī)控制技術(shù)等多種應(yīng)用技術(shù)發(fā)展的結(jié)晶。當(dāng)前，國內(nèi)偏光片與國際先進(jìn)水平比較，存在產(chǎn)能小、品質(zhì)不穩(wěn)定、技術(shù)更新較慢、產(chǎn)品檔次較低、一般只能做中低端的扭曲向列和STN產(chǎn)品，以及利潤較低等現(xiàn)實(shí)問題。另外，所有偏光片生產(chǎn)所需的原材料基本上都依賴日本進(jìn)口。

根據(jù)國內(nèi)外偏光片產(chǎn)業(yè)與研究的現(xiàn)狀，進(jìn)行偏光片研究，應(yīng)當(dāng)注意以下幾個(gè)方面：（1）偏光片行業(yè)在國際上是一個(gè)相當(dāng)閉塞和技術(shù)封鎖的行業(yè)，如一切都從頭開始，則研究周期較長，并且難以切中技術(shù)研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展前沿。因此，在開始研究之前，一定要做好充分的調(diào)研工作，以避免低層次重復(fù)研發(fā)和知識產(chǎn)權(quán)糾紛。（2）偏光片研發(fā)的關(guān)鍵點(diǎn)在于原材料的制備，這也是日本企業(yè)控制整個(gè)產(chǎn)業(yè)的所憑借的重點(diǎn)。因此，需要大力發(fā)展有機(jī)高分子化工合成技術(shù)，研究偏光片用關(guān)鍵材料（如PVA、TAC、PE及各種粘接劑組分等的制備技術(shù)。（3）原偏光片的制備工藝非常成熟，性能提升空間小、難度大。而現(xiàn)在平板顯示器對偏光片的功能要求越來越多，如提高對比度、增加亮度、抗高溫高濕、耐光、吸紫外光、防反射等，根據(jù)使用場合的不同而不同。因此我們可以在吸收消化他人基礎(chǔ)技術(shù)的同時(shí)，把重點(diǎn)放在實(shí)現(xiàn)偏光片的附加功能上，并向偏光片的多功能化和薄膜化方向努力。綜上所述，偏光片的制造需要一個(gè)復(fù)雜的工藝過程，從聚合物的合成、精制、用流延法制成厚膜、拉伸、染色、固色、干燥、涂內(nèi)保護(hù)膜，到壓敏膠的制造、涂膠、貼合外保護(hù)膜，得到多層結(jié)構(gòu)的偏光片需要十幾道工序。為了確保偏光片的質(zhì)量，國外采用了微機(jī)控制的全自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)工藝，生產(chǎn)車間為全封閉式潔凈車間。

偏光片是一種光學(xué)功能膜，它是一種高技術(shù)和高附加值產(chǎn)品。近幾年來，光學(xué)功能膜已發(fā)展成為一種新型產(chǎn)業(yè)，如除了偏光片外還有補(bǔ)償膜增亮膜等，因?yàn)檫@種膜的生產(chǎn)涉及了化學(xué)、光學(xué)、機(jī)械設(shè)備、計(jì)算機(jī)及自動(dòng)化控制等許多問題。偏光片企業(yè)需要偏振光學(xué)、液晶物理、高分子化工、自動(dòng)化控制、機(jī)械等專業(yè)的研究生和本科生，年需求研究生數(shù)十人，本科生數(shù)百人。LCD產(chǎn)業(yè)年需求研究生數(shù)百人，本科生數(shù)千人。

現(xiàn)在國內(nèi)很多學(xué)校在辦液晶顯示相關(guān)專業(yè)，除河北工業(yè)大學(xué)之外，陜西科技大學(xué)電氣與電子工程學(xué)院十年來為液晶行業(yè)輸送了大量本科生。西安交通大學(xué)、西安電子科技大學(xué)、北京理工大學(xué)、北京交通大學(xué)、電子科技大學(xué)等學(xué)校都是液晶顯示器公司愿意前往做校園招聘的地方。北京交通大學(xué)和東南大學(xué)都有顯示技術(shù)中心，上海復(fù)旦大學(xué)和上海大學(xué)也都新建立了平板顯示中心，電子科技大學(xué)光電信息學(xué)院、四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院、北京科技大學(xué)材料學(xué)院、北京大學(xué)工學(xué)院、華東理工大學(xué)理學(xué)院物理系，都在培養(yǎng)液晶科學(xué)方向研究生和本科生，但是仍然不能滿足液晶行業(yè)的需求。雖然國內(nèi)高校中有光學(xué)專業(yè)和有機(jī)化學(xué)、工程光學(xué)專業(yè)和高分子化工專業(yè)的不在少數(shù)，但偏光片企業(yè)需要的偏振光學(xué)和高分子化工等專業(yè)培養(yǎng)的高水平人才仍然十分稀缺。這種人才的培養(yǎng)是相關(guān)企業(yè)、研究院所和高校都應(yīng)關(guān)注的問題，通過建立產(chǎn)學(xué)研基地，渴望得到一定程度的解決。

另外，傳統(tǒng)光學(xué)教材和高分子化工教材等對于偏光片的描述都很少，也沒有偏光片方面的專業(yè)教材和專著。現(xiàn)在國內(nèi)偏光片產(chǎn)業(yè)發(fā)展壯大，從業(yè)人員增多，相關(guān)原理、原材料、工藝技術(shù)、新應(yīng)用等專利層出不窮，有待于偏光片生產(chǎn)和研究一線的專家做出奉獻(xiàn)，編輯出版相應(yīng)的教材，對于偏光片行業(yè)具有很重要的意義。

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