一篇文章看懂光学膜的发展史!

⼀篇⽂章看懂光学膜的发展史!
偏光⽚、扩散膜、导光板、背板膜、锂电隔膜、窗膜、⽔处理膜、胶黏膜.....这些薄膜们是
被谁发明的?发明之初是怎样设计的?它们的诞⽣背后⼜有怎样的故事?今天我们就⼀起来
了解⼀下最初始的功能薄膜。
偏光⽚
⽬前最通⽤的偏光膜是兰特在1938年所发明的H⽚,其制法如下:⾸先把透明塑料板(通常⽤PVA)浸渍在I2/KI的⽔溶液中,使碘离⼦扩散渗⼊内层的PVA,微热后拉伸,PVA板变长的同时也变得⼜窄⼜薄。
PVA分⼦本来是任意⾓度⽆规则性分布的,受⼒拉伸后就逐渐⼀致地偏转于作⽤⼒的⽅向,附着在PVA上的碘离⼦也跟随着有⽅向性,形成了碘离⼦的长链。因为碘离⼦有很好的起偏性,它可以吸收平⾏于其排列⽅向的光束电场分量,只让垂直⽅向的光束电场分量通过,制成具有偏光作⽤的偏光膜。
⽽实际应⽤于光电⾏业的偏光⽚产业最早萌芽于⽇本,1999年5⽉,我国台湾省第⼀家偏光⽚⼚商⼒特光电投产,标志着⽇本⼚商独占偏光⽚市场的时代结束,但⼒特的技术依然来源于⽇本⼚商的技术授权。⽽韩国则于2000 年初开始进军TFT⽤偏光板市场,⾸家⼚商LG化学于2000年3⽉量产,年产能125万⽚。
我国偏光⽚项⽬始于1994年,该年,深纺集团公司决定上马偏光⽚项⽬,由美国ADS公司提供⽣产设备与技术并参股,成⽴了盛波公司。但由于美⽅技术⼈员对技术掌握不够,经两年多调试未⽣产出⼀张合格产品。1997年美⽅撤股退出合作。此后经过盛波科研⼈员的努⼒,在1998年底公司终于成功开发出合格产品。
⽬前,⽼牌的偏光⽚⽣产⼚商如⽇东电⼯已经开始转型不再开出新的产能,LG化学和住友化学也放慢了扩张步伐。韩国ACE和⽇本三⽴⼦因为资⾦问题,新线项⽬也处于停滞。现在⽇系原料⼚认为最有发展前景的还是⼤陆市场及本⼟的偏光⽚⼚。黄花菜加工
扩散膜
扩散膜具有扩散光线的作⽤,即光线在其表⾯会发⽣散射,将光线柔和均匀的散播出来;多数扩散膜的基本结构是在透明基材上如PET两⾯涂光学散光颗粒。扩散膜起源于⽇本,最早由Keiwa、Kimoto、Tsujiden等⽇本⼚商所掌控,Keiwa在1990年⾸次推出扩散膜产品。在同期Tsujiden与Kimoto也推出了类似扩散膜产品。
反射膜,通过特殊⼯艺增加薄膜的特殊性能,反射膜⼀般是采⽤透明薄膜为原料,经过特殊的镀膜⼯
艺,增加薄膜材料光学表⾯的反射率的⼀种特殊薄膜材料。反射膜⼀般可分为三⼤类:⾦属反射膜、全电介质反射膜和⾦属电介质反射膜。应⽤于光学器件的反光材料研究已经有上百年的时间,起源已经难以考究。反射膜技术相对来说已经完善,迄今为⽌,反射率最好的反射⽚是由数百层增反薄膜组成的多层膜反射⽚,和普通反射⽚95%左右的反射率相⽐,其具有⼏乎对所有可见光波长99%~100%的反射率。
这样的反射⽚在循环增亮系统中⾮常有⽤,因为它可以减少循环光每次在反射时的损失。虽然在反射率上相差不多,但是在加载棱镜膜或者反射偏振⽚之后,得到的增益变化都在10%以上。
导光板
导光板(light guide plate)是利⽤光学级的亚克⼒/PC板材,然后⽤具有极⾼反射率且不吸光的⾼科技材料,在光学级的亚克⼒板材底⾯⽤UV⽹版印刷技术印上导光点。
LCD导光板照明技术最早是由⽇本明拓公司于1986年发明的,称为EDGE LIGHT,是⽬前笔记本电脑液晶显⽰屏背光照明的主流⽅法。它的⼯作原理是利⽤PMMA透明导光板将由冷阴极荧光管(线光源)发出的纯⾊⽩光,从透明板端⾯导⼊并扩散到整个板⾯,当光照射到导光板背⾯印刷的⽩⾊反光点时发⽣漫反射,从与光源⼊射⾯垂直的板⾯(⼯作⾯)射出。导光板照明通过巧妙运⽤光在透明板界⾯上全反射的原理,将端⾯射⼊的光偏转90°,从正⾯射出,从⽽起到照明的作⽤。
精轧管
这种照明⽅式表⾯亮度⾼且照明系统体积⼩巧,对光的利⽤效率较⾼因⽽电⼒消耗较低,在笔记本电脑及数码像机等需要使⽤⼤⾯积LCD的产品⽅⾯获得了⼴泛的应⽤。
增亮膜BEF
⼆⼗多年前的⼀个冬天,加拿⼤魁北克的⼀个地下室,⼀位3M的研究员正在做实验。由于地处北半球⾼纬度,冬⽇的太阳整⽇低低地挂在地平线上⽅,于是他发明了⼀种带棱镜的玻璃导管,斜射的阳光射⼊导管⼀端后,会沿着导管壁传播,整个管⼦像个灯管通体发亮,令地下室顿时明亮许多。
在这之后,3M采⽤薄膜技术⽣产这种光导管,但在很多年内,这种棱镜导管的应⽤⼀直局限在建筑物的照明或装饰上,每年只有很⼩的销售量。⼆⼗世纪九⼗年代,随着笔记本电脑的普及,液晶显⽰技术开始飞速发展。由于液晶板独特的特性和构造,光的利⽤率很低,如何增加液晶显⽰的亮度⼀直是困扰科研⼈员的难题。
偶然的⼀个奇思妙想让3M的科学家尝试着剪开这种棱镜导管,平铺在LCD背光源上。令⼈意想不到的事情发⽣了,由于棱镜的聚光作⽤,这个新颖的尝试⽅法让液晶显⽰屏正向的亮度⼤为提⾼。之前,3M的科学家曾经受到蝴蝶翅膀由于鳞⽚物理结构对光线的折射、反射产⽣不同斑点想象的启发,利⽤⾼分⼦⼯业上最先进的计算机模拟控制系统,成功地发明了3M™多层光学膜(Multilayer Optical Film )技术,通过改变薄膜的结构来控制光的出射。
这种多层膜由上百层纳⽶级的膜组成,每⼀层的材料性质都不同。通过膜层间的光学作⽤,最终达到反射光的功能。
由此,3M的科学家想到了将这两个独特的发现合⼆为⼀,经过⼀段时间的研究开发,3M结合微复制技术和薄膜技术,进⼀步优化了棱镜导管的聚光功能,从⽽使其增亮效果更加显著,并将其命名为增亮膜BEF。
为了让客户更好地接受这⼀产品,3M的⼯程师购买了两台当时市场上最好的笔记本电脑,将其中⼀台加上两⽚棱镜⽅向相互垂直的增亮膜。在这层不起眼的薄膜的作⽤下,电脑屏幕亮度竟然⽐原来增加了⼀倍多!当这两台电脑摆在它的制造商⾯前,他们很快就被说服了。
从这⼀天起,增亮膜开始了它的神奇之旅,⼴泛应⽤于⼩⾄⼿机、PDA,⼤⾄电脑显⽰器、液晶电视等各种液晶显⽰产品中,⽽这些产品的制造商也不再被如何既省电⼜能使屏幕亮度增加这个难题困扰了。
聚酰亚胺膜
聚酰亚胺膜(PolyimideFilm)或许是世界上已知的性能最好的薄膜类绝缘材料,有着“黄⾦薄膜”的美誉,包括均苯型聚酰亚胺薄膜和联苯型聚酰亚胺薄膜两类。前者为美国杜邦公司产品,商品名Kapton,
挤压铸造机由均苯四甲酸⼆酐与⼆苯醚⼆胺制得。后者由⽇本宇部兴产公司⽣产,商品名Upilex,由联苯四甲酸⼆酐与⼆苯醚⼆胺(R型)或间苯⼆胺(S型)制得。
光学镀膜
光学镀膜最早⽤在光学元件表⾯制备保护膜。随后,1817年,Fraunhofe在德国⽤浓硫酸或硝酸侵蚀玻璃,偶然第⼀次获得减反射膜,1835年以前有⼈⽤化学湿选法淀积了银镜膜,它们是最先在世界上制备的光学薄膜。后来,⼈们在化学溶液和蒸⽓中镀制各种光学薄膜。
50年代,除⼤块窗玻璃增透膜的⼀些应⽤外,化学溶液镀膜法逐步被真空镀膜取代。真空蒸发和溅射这两种真空物理镀膜⼯艺,是迄今在⼯业撒谎能够制备光学薄膜的两种最主要的⼯艺。它们⼤规模地应⽤,实际上是在1930年出现了油扩散泵——机械泵抽⽓系统之后。路灯节电
1935年,有⼈研制出真空蒸发淀积的单层减反射膜。但它的最先应⽤是1945年以后镀制在眼镜⽚上。1938年,美国和欧洲研制出双层减反射膜,但到1949年才制造出优质的产品...
⾃50年代以来,光学薄膜主要在镀膜⼯艺和计算机辅助设计两个⽅⾯发展迅速。在镀膜⽅⾯,研究和应⽤了⼀系列离⼦基新技术。1953年,德国的Auwarter申请了⽤反应蒸发镀光学薄膜的专利,并提出⽤离⼦化的⽓体增加化学反应性的建议。
铝钉机
70年代以来,研究和应⽤了离⼦辅助淀积、反应离⼦镀和等离⼦化学⽓相等⼀系列新技术。它们由于使⽤了带能离⼦,⽽提供了充分的活化能,增加了表⾯的反应速度。提⾼了吸附原⼦的迁移性,避免形成柱状显微结构,从⽽不同程度地改善了光学薄膜的性能,是光学薄膜制造⼯艺的研究和发展⽅向。

本文发布于:2024-09-22 15:43:16,感谢您对本站的认可!

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