光学薄膜制备技术范文
时间：2023-11-28 18:35:15
导语：如何才能写好一篇光学薄膜制备技术，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。
篇1
1光学薄膜的制备技术
1.1物理气相学沉积（PVD）
1）热蒸发
光学薄膜器件主要采用真空环境下的热蒸发方法制造，此方法简单、经济、操作方便。尽管光学薄膜制备技术得到长足发展，但是真空热蒸发依然是最主要的沉积手段，当然热蒸发技术本身也随着科学技术的发展与时俱进。
2）溅射
溅射指用高速正离子轰击膜料（靶）表面，通过动量传递，使其分子或原子获得足够的动能面从靶表而逸出（溅射），在被镀件表面凝聚成膜。其膜层附着力强，纯度高，可同时溅射多种不同成分的合金膜或化合物。
3）离子镀
离子镀兼有热蒸发的高成膜速率和溅射高能离子轰击获得致密膜层的双优效果，离子镀膜层附着力强、致密，离子镀常见类型：蒸发源和离化方式。
4）离子辅助镀
在热蒸发镀膜技术中增设离子发生器――离子源，产生离子束，在热蒸发进行的同时，用离子束轰击正在生长的膜层，形成致密均匀结构（聚集密度接近于1），使膜层的稳定性提光学薄膜制备技术高，达到改善膜层光学和机械性能。
离子辅助镀技术与离子镀技术相比，薄膜的光学性能更佳，膜层的吸收减少，波长漂移极小，牢固度好，该技术适合室温基底和二氧化钛等高熔点氧化物薄膜的镀制，也适合变密度薄膜、优质分光镜和高性能滤光片的镀制四。
1.2化学气相沉积（CVD）
化学气相沉积（CVD）一般需要较高的沉积温度，而且在薄膜制备前需要特定的先驱反应物，通过原子、分子间化学反应的途径来生成固态薄膜的技术，CVD技术制备薄膜的沉积速率一般较高。但在薄膜制备过程中也会产生可燃、有毒等一些副产物。
1.3化学液相沉积（CLD）
化学液相沉积（CLD）工艺简单，制造成本低，但膜层厚度不能精确控制，膜层强度差，较难获得多层膜，还造成废水、废气污染的问题。
2光学薄膜的应用
2.1应用于照明设备
利用光学薄膜的干涉特性，选择性地吸收，反射或透射照明光源中的红外辐射能量，己成为近年热性能光学控制薄膜的一个重要应用领域。其中对可见光具有很高透过率的红外高反射薄膜，用于白炽灯、卤素灯、低压钠灯等照明光源上，既可提高能量利用率，又能改变光源光谱的能量分布，满足特定照明的需求。红外高反射薄膜中用途较广的是金属-介质复合膜和全介质多层干涉膜。
采用氧化锡膜系结构的金属价质复合膜，用热蒸发方法镀制于白炽灯玻壳内表而，可使白炽灯的相对光谱能量分布中红外辐射能量近乎为零，而可见光的光谱能量却较未镀膜时有所增加，使相同功率的镀膜白炽灯输出光通量较普通灯泡变大，起到了一定的节能作用。
但是，金属――介质复合膜的热稳定性和化学稳定性较差，而且其光学特性也不够理想，因此，目前用于高温照明光源的薄膜大多选用全介质膜系结构。据称，采用二氧化钛等多层全介质干涉膜系、镀制在卤素灯的真空玻璃灯管外壁，节能已达到15%――40%，而且这类膜系属于硬膜，除了具有很好的热稳定性和化学稳定性外，还有良好的机械特性。其中适用于高功率卤素灯（常用于复印机曝光灯）和钠灯等光源的较理想是多层介质膜。该薄膜的光学特性基本上不受温度影响，具有良好的耐热性。
2.2应用于光纤通信
光纤系统也像电子线路系统一样，需要许多无源器件来实现光纤光路的连接，分路，合路，交换，隔离以及控制或改变光信号的传播特性。光学薄膜在其中一些仪器中起着十分重要的作用。在透镜扩束式连接器中，透镜表而需要镀制减反射膜，消除菲涅尔反射的影响。在光纤定向藕合器中，部分反射介质膜镀制在两透镜的结合而上。这种微光元件组成的定向藕合器，结构紧凑、简单，插入损耗较低（
目前光通信系统中实用的有源器件是掺铒光纤放大器（EDFA）。采用光学镀膜滤光片是常用的一种改善EDFA的增益平坦的手段，另外在EDFA后，探测器前放置一块窄带滤光片可以减少噪声的影响。
2.3应用于农业生产设施
有一种遮阳节能帘膜在农业上用于种植大棚，其功能主要体现在：当夏天气温过高时，反射太阳光，阻挡红外辐射，使棚内温度不至升得太高，起遮阳降温的作用；当冬天气温过低时，反射地表热辐射，使棚内温度不至降得过低，起到保温节能的作用。我国从1997年起开始自行研制新型遮阳节能帘膜，经过反复试验，终于获得成功。新型遮阳节能帘膜系采用在高分子基质材料上真空镀铝膜而制成的。因为铝镀膜层对塑料的附着力强，富有金属光泽；而且铝在所要求的波长范围内反射率较高，厚度40nm的铝镀膜层的反射率达到90%，所以其保温节能性能、耐气候老化性能、耐腐蚀性能、传热性能等都达到了国际水平，有的性能甚至超过了一些发达国家同类产品。另外，高纯度的铝价格比较便宜，这是其他镀膜材料所不及的。目前我国己能稳定地、大规模地生产新型遮阳节能帘膜，且性能价格比优于国际同类产品。
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.
关键词： 光学薄膜技术；教学体系；主动式教学；教学方法
Key words： the optical thin film technology; teaching system; active teaching；teaching methods
0 引言
《光学薄膜技术》这门课程是我院光电类专业必修的一门专业课，但现有的这门课的教学方法并不适用于独立学院的学生，并且这方面发表的论文也很少。本文对本课程的内容组织方式和传授方法进行适当的改进[1-2]，以加强知识内容组织的严密性和课堂教学讲授的生动性，调动学生课堂学习的主动性。其目的就是要用合理的课程体系组织教学内容，以互动式教学方法让学生主动地参与到课堂教学中来，重视课堂上实际教学效率，最终实现教学质量的提高。
1 课程体系的构建
《光学薄膜技术》课程综合了物理光学、大学物理以及材料科学基础等诸多课程[3]。各部分内容之间层层递进、环环相扣，但是学生在上课时一些相关基础课大多数同学都未曾学过，这样许多重要的概念大家都不能很好地理解，致使教学效果大打折扣，也严重影响了授课进度。比如，在讲授薄膜的物理气相沉积工艺时，涉及到辉光放电，但是学生并没有接触过关于等离子体物理方面内容等等。
因此在教学内容编排上，从光学薄膜设计的基础出发，到真空科学与技术，然后讲述薄膜制备和工艺的基本方法，再介绍几类典型的薄膜材料，最后讲授薄膜的生长机制和表征手段[4]。整个课程的教学目标清晰，构建合理完善的课程体系，科学合理地构建就是要准确地归纳、提炼课程中包含的概念，形成一个完整的课程体系，正确的概念是科学判断和推理的基础。
2 主动式教学法
因为并不是每个人都对推理过程紧凑、公式化的表现形式都能敏感，都能接受，那么即使再严密的逻辑，再科学的表达，如果仅仅是枯燥呆板地平铺直叙，那么由于表现形式的面目可憎，也达不到理想的教学效果。运用适当的技术去刺激鼓励指导学生的思考和自动学习，亦应视学生的学习兴趣需要、能力和教材的内容，甚至教学的环境等，决定采用的教学方法。在教学实践中也总结并提炼了一些认识，并在课堂上已经取得了一些颇有意义的效果简列如下：
2.1 将抽象的概念具体化 高深的理论之所以难懂，就是因为包含众多抽象晦涩的概念。人的思维往往对于一些具体的直观的事物有着良好的亲和性，那么为什么不将一些抽象的概念具体化呢？比如定位辉光等离子体[5]，从霓虹灯说明辉光等离子体的具体应用，这样学生就能够很好地接受抽象的概念。
2.2 采用多种语言丰富表达形式 思想内容的表达可以采纳多种表现形式，利用形体语言往往可以取得意想不到的表现效果，例如形容磁控溅射靶表面电子的跑道式运动方向，可以形容成刘翔跨栏的动作，并用肢体语言表示，学生更容易理解和接受。
2.3 适当吸纳前沿科研经验充实教学内容 多数情况下，学生对课堂讲授内容缺乏理解，往往就是因为没有形成相关概念的正确认识。在每一讲中穿插一些研究实践的体会，学生在张弛有度地学到了学习内容。比如，在讲授类金刚石等先进薄膜材料时，学生对类金刚石材料这一范畴的属性概念非常模糊，对非晶金刚石的概念在行业中也没有统一的定义。那么就从这一研究领域中最权威最主流最有影响力的刊物、专著， 充分考虑多数专家学者的建议，对非晶金刚石明确界定科学的定义。非晶金刚石是薄膜中四配位杂化含量超过50%的无氢类金刚石碳[6]。上课的时候，可以通过sp2-sp3-H三元相图明确不同类金刚石范畴的划分。再比如，在讲授等离子增强化学气相沉积时，学生对等离子辅助沉积能够降低界面反应温度的物理过程不能理解。上课的时候，从辉光放电产生等离子体着手，基于等离子的物理特性，解析反应气氛中的物理过程，通过演绎推理阐明等离子激发能够降低界面反应温度的本质[7]。
2.4 实践教学 实验室镀膜过程录像的内容，使学生进一步了解薄膜镀制的过程。在薄膜设计中，增加薄膜设计软件的教学，使学生熟悉计算机完成膜系设计的过程。
2.5 课后练习 课后布置适当数量的作业，定期批改。最终使学生了解薄膜科学和技术科研具体过程，培养独立思维能力。
2.6 课堂演讲 针对重点、难点内容组织课堂讨论，拟定若干薄膜技术研究和应用中具体问题，由同学自主选择，让学生查阅相关文献，独立解决问题，课堂宣读。充分发挥学生的主观能动性。
3 结论
《光学薄膜技术》的教学实践中利用科学合理地组织教学内容，积极的调动学生参与课堂教学的主动性，探索了更适合独立学院光电类专业学生教学方法，促进教学质量的提高。
参考文献
[1]唐晋发等．现代光学薄膜技术[M]．浙江：浙江大学出版社，2006．
[2]卢进军，刘卫国.光学薄膜技术[M]．西安：西北工业大学出版社，2005．
[3]洪冬梅等．中红外激光薄膜的研究与特性分析[J]．光学仪器印刷世界，2008，30（5）：80-82．
[4]Spfer G．Flexible Display[J]，DisplaySearch， an NPD Group Company，2006，359．
[5]付秀梅．红外增透与保护技术的研究[J]．激光与红外，2006，36（12）：63-64．
篇3
关键词： 防护玻璃；表面处理；反射率；硬度
中图分类号：TQ34 文献标识码：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
显示器作为当今社会一种极为常见的数据和信息的显示方式，在电脑、手机、仪器、仪表等多种设备上具有广泛的应用。根据特殊使用环境的要求，一些仪器设备的显示器往往不直接暴露于外界环境之下，而是在其外部增加一层防护玻璃。防护玻璃的作用主要是保护显示器，防止损坏。针对室外使用情况而言，由于外界视场中光源的强光会在玻璃表面形成较强的反射，影响显示图像在人眼的视觉效果，因此保护玻璃需要具有防眩光、增加透射的作用。王承遇等对玻璃表面结构、表征、测试和处理等方面技术的发展情况进行了报道[1]，文献[2]中指出防眩有三种途径：表面刻蚀、喷涂小颗粒成膜和表面镀膜。在多种防眩处理方法中，化学蚀刻因其方法简单、操作容易、适合于大面积玻璃蚀刻和大规模生产特点而倍受关注[3]。
本文介绍了对某型仪表用显示器防护玻璃的表面工艺处理的工作情况，采取酸溶液化学腐蚀的方法对防护玻璃表面进行处理以增加表面粗糙度，通过条件调节控制表面光泽度指标，使产品达到防眩作用亦不影响人眼视觉效果。后续采用硬质膜料在产品表面制备光学增透膜层，提高产品在可见光波段的透射率和表面硬度。本文制备的防护玻璃具有防眩、增透、抗划伤的作用，达到了较好的使用效果。
1 防眩层的制备
1.1 工艺条件
经材料成分分析，防护玻璃基材是以SiO2为主体，包含Na、Ca、Mg、K等离子的非晶氧化物。文献[4]中报道了在玻璃表面上采用化学腐蚀方法制备折射率连续变化的非均匀膜，该薄膜是折射率渐变的多微孔性结构，在宽光谱范围内有低的反射率，是一种耐久力较好的减反射膜。罗春炼等通过溶液组分含量的调整，研究了提高防眩玻璃透光率的影响因素[5]。对于制备条件上的控制而言，则需要适宜的腐蚀处理条件（温度、时间、反应物成分等因素），才能使玻璃获得较高的透过率和雾度指标，以达到较好的防眩效果[2]。黄腾超等进行了应用于MOEMS器件的K9玻璃湿法刻蚀工艺的研究[6]。
本文对玻璃所进行的湿法刻蚀，是采用氢氟酸和硝酸为腐蚀液，通过调节酸液比例、温度和时间参数，达到最佳腐蚀效果。腐蚀溶液是以1:1:2比例配比的氢氟酸、硝酸和水混合溶液，腐蚀温度为40℃，刻蚀时间为18～20min。刻蚀效果的评价指标为表面光泽度，即代表了表面反射率的指标高低。本文经试验制得的表面光泽度为50～51的保护玻璃，其性能符合产品性能要求的表面反射率小于2%的技术指标，达到对产品预定的刻蚀效果。
1.2 制备过程
按1:1:2的比例配比氢氟酸、硝酸和水的混合溶液，置于聚四氟乙烯容器瓶内。用水洗方法清洗玻璃表面，不需要腐蚀处理的一面用胶带纸屏蔽起来，将玻璃样片浸泡于混合液中，整体置于水浴恒温箱内，设置水浴恒温箱温度至40℃，保持时间18～20min。反应结束后立即取出玻璃样片，用蒸馏水清洗表面残留混合液，去除屏蔽层，并烘干表面水分。采用表面光学测定仪测量玻璃处理表面的光学反射特性，以保证样品质量。
2 增透、保护膜层的制备
2.1 膜层设计
根据防护玻璃产品的特点要求，需要在表面制备增透、保护膜层以增加光学透射和提高表面硬度。根据双层减反射膜设计原理，若限定镀制在折射率为ng的基底材料上的外层折射率为n1、内层折射率为n2的两层膜的厚度都是λ/4时，欲使波长λ0的反射光减至零，它们的折射率满足如下关系[4]
基底玻璃材料的折射率为1.517，若外层膜选用折射率为1.38的MgF2膜料，经（1）式计算可得n2值为1.70，故内层选用折射率为1.66的Al2O3膜料。在双层减反射膜的基础上构建三层减反射膜，在此两层膜中间插入半波长的ZrO2层，使得透射光谱平滑。在此基础上，对三层膜系结构进行优化，将厚度做了细微调节，使得平均透光率进一步提高，最后膜系结构为G/0.083Al2O3 0.125ZrO2 0.095MgF2/Air。膜系结构中采用了硬度较高Al2O3膜料，有助于提高防护玻璃表面硬度。
2.2 制备方法
文中所采用的镀膜设备为北京科学仪器有限公司生产的zzs-1100型光学真空镀膜机，有分子泵、行星转动装置、清洗离子源、光学膜厚监控仪的电子枪加热蒸发镀膜设备。镀膜前对防护玻璃表面使用乙醚溶液擦拭干净，进腔后进行离子清洗以改善表面性质，后按照膜系结构进行薄膜制备。工艺参数如表1所示。
2.3 指标检测
对膜层的光谱、附着力、摩擦等环境适应性进行了测试，膜层光谱测试曲线如图1所示，膜层的在0.4～0.76μm可见光波段范围内的平均透过率达到99%以上。经试验检测，膜层可通过GJB 2485-1995光学膜层通用规范[7] 对附着力、摩擦、温度、湿热、清擦性、耐溶性和水溶性的检测项目，质量可靠。
3 表面处理效果评析
经过防眩层处理和薄膜镀制的防护玻璃样件制作完成后，对其进行了性能指标检测。通过UV-3600紫外、可见、近红外分光光度计对样件可见光波段光谱进行测试，透射光谱曲线如图2所示，平均透光率达到86%。采用显微硬度计对玻璃样片进行硬度测试，镀膜后表面硬度达到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划伤能力。将防护玻璃安装于仪表显示器上，对其实际使用效果进行测试。在显示器通电状态下，通过人眼观察，显示器表面呈现清晰的图像画面。在太阳光照射情况下观察，显示器图像画面依然清晰，反射太阳光较弱，对人眼没有造成图像不清晰或不适的感觉，整体使用效果良好。
4 结 论
本文对某型仪表用显示器防护玻璃表面进行工艺处理，采用酸溶液湿法腐蚀处理获得防眩层，后利用电子枪加热蒸发镀膜方法制备表面增透、保护膜层。防护玻璃经湿法腐蚀处理，表面反射率指标降低到2%以下，镀制增透、保护膜层后，在可见光波段的平均透过率达到86%，表面硬度提高到7.0GPa。通过性能指标、环境试验和产品试用的方法对产品工艺处理效果进行评析，结果表明，采用该工艺处理的防护玻璃具有较好的防眩、增透和抗划伤的作用，使用效果良好。
参考文献
[1] 王承遇，潘玉昆，卢 琪等. 玻璃表面工程的进展[J]. 玻璃与搪瓷，2003，31（5）：45-50.
[2] 吴春春，杨 辉，袁 骏等. 抗静电防眩膜研究进展[J]. 材料科学与工程，2002，20（1）：133-135.
[3] 胡沛然，韩文爵，王海风等. Na2SiF6和ZnCl2对玻璃防眩光效果的影响研究[J]. 化工新型材料，2009，37（11）：84-95.
[4] 唐晋发，顾培夫，刘 旭等. 现代光学薄膜技术[M]. 杭州：浙江大学出版社，2006.
[5] 罗春炼，韩文爵，王海风等. 提高防眩玻璃透过率的主要影响因素[J]. 化工新型材料，2008，36（12）：89-91.
篇4
关键词： 偏光片；偏振光学；原理；制造；检验
中图分类号：TN949.199 文献标识码：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 偏光片制造技术的发展
偏光片自1938年发明以来，工艺原理和材料并无太大改变，在制造流程中染色、延伸、贴合、干燥等仍为主要步骤。近年来为适应大型化、车用以及中小尺寸等不同特殊化的需求，衍生出许多技术，并不断朝着高亮度化、多功能化及高附加价值等方向发展。偏光片发展最基本的目标是在维持高偏振度下增加光的透过率，目前而言，偏振度及透过率均已达到发展上限，接近理论值，因此低反射成为未来发展的方向。
1.1 偏光片技术
传统的碘素偏光片由多层膜压制而成，光学偏振性能优良，但耐热和耐湿热性能差，厚度不能小于200μm。液晶显示器正在向集成化和柔性化方向发展，这要求其组成元器件薄膜化，其中包括偏光片。新型偏光片的研究，特别是耐高温、耐湿热性能好的偏光片为研制热点，在保证偏振度的前提条件下，偏光片薄膜化并与纳米技术相结合已经引起人们的兴趣，美国Optiva公司正在这个方向进行研究。偏光片薄膜化将简化液晶屏的生产工艺，并使液晶屏集成化、薄膜化，进一步提高液晶显示器的稳定性和可靠性，降低液晶显示器的生产成本。由于要满足LCD显示器明亮和易识别等要求，偏光片需要尽可能高的透过率、偏振度等性能。为了满足不同地域、不同气候条件下器件的使用需要，必须提高偏光片的强度、耐持久性、耐湿和耐高温性能。可以预见，未来偏光片正在向轻量化及结构简单、耐湿热、耐高温以及薄膜化等方向发展。PVA及碘所构成的偏光膜长期以来都在偏光组件制造领域占有相当大的比例，为目前的主流产品。碘系偏光片生产技术的主要发展方向有以下几个方面。
1.1.1 原材料的性能提升
如PVA膜的均匀性、耐久性、光学稳定性等，日本Kurary公司和日本合成化学公司近年来都有大量专利涉及这一课题；TAC膜的透湿性和光学稳定性、尺寸稳定性等，日本富士胶卷、柯尼卡是这一领域研究最活跃的成员；其它辅助材料，如PVA胶粘剂、保护膜、离型膜、压敏胶等，近年来技术均有不同程度的提高，其最终目标都是从不同角度来提高偏光片的光学性能和耐久性能。
1.1.2 生产工艺的改良
作为偏光片生产工艺的主流湿法延伸，近年来也有新的进展。在PVA膜的澎润、染色效率的提升、固色及补色方法、干燥方式等方面均与湿法延伸的初期有了很大的变化。特别是延伸方式，采用的多段式延伸已应用于实际生产中，而结合干法延伸的“干、湿法延伸”技术也有专利报道，虽还没有应用于生产中，但所表现的综合优势相当吸引后来的偏光片生产者。目前，采用上述技术生产的偏光片，其偏振度及光透过率都相当接近理论值（偏振度100%、透过率50%），耐久性能也有明显提高。几乎所有偏光片生产厂家对此都投入了大量的力量，并获得了各自独特的核心技术。
1.1.3 染料系偏光技术
使用具有高二色性比的染料替代碘生产的偏光片，具有耐高温、高湿、耐光等特性，特别适合于恶劣环境下使用，如车载用、室外、投影仪等的LCD 显示器。但染料系偏光片的光学性能主要取决于所使用的染料的二色性，以及偏光片制备过程的工艺控制技术。目前，日本宝莱株式会社开发了具有高二色性比性能的染料，以及由此染料生产相应偏光片的控制技术，其产品在染料系偏光片领域占垄断地位。
1.2 偏光片的附加功能
近年来为适应液晶显示的大型化、车载以及中小尺寸等不同用途的要求，特别是要满足个性化显示效果的要求，在偏光片的制造过程中，通过选择特种材料、采用特殊工艺等方法，赋予了偏光片许多新的功能。为了满足各种需求，需要在原偏光片上贴附许多其它功能膜，这样就会出现偏光片变厚、透过率下降、工序复杂、成本上升等问题。因此，现在偏光片的发展趋势就是研究多功能膜，即将多种功能集于一身，使偏光片向薄膜化方向发展。
1.2.1 广视角功能
所谓广视角功能，就是要求液晶显示器在更大的视角范围内可以观察到画质基本不变的影像，以满足更多的、视角不同的观众。在偏光片上贴合一层光学补偿膜，可以对液晶在各视角产生的相位差做修正，从而提高画面的保真度。补偿膜的补偿原理，是将各种显示模式下液晶在各视角产生的相位差做修正，简言之，即是让液晶分子的双折射性质得到对称性的补偿。若要从其功能目的来区分，则可略分为单纯改变相位的位相差膜、色差补偿膜及视角扩大膜。补偿膜能降低液晶显示器暗态时的漏光量，并且在一定视角内能大幅提高影像的对比、色度与克服部分灰阶反转问题。为了达到这个目的，人们从两个方向进行了研究：（1）在原有的结构基础上通过附加几层光学补偿膜，即扭曲向列型加上光学补偿膜，有人将其称为补偿膜模式；（2）开发新的液晶驱动方式，如共面转换开关（IPS）模式、垂直取向（VA）模式和光学补偿弯曲（OCB）技术等，其中前二者已经实用化。不管是哪种广视角技术，都需要有各种光学补偿膜作配合，以达到更好的效果。
1.2.2 提高分辨率
为了更好地将画面真实再现，防止和避免内部或外部杂光的干扰，提高显示器的分辨率，在偏光片保护层三醋酸纤维素（TAC）上进行有针对性的表面处理，是目前研究的热门话题。主要的研究方向是防眩光处理、防划伤处理、抗反射/低反射处理、抗污处理等。
（1）防眩光处理
当光线被过度集中时，会使画面的清晰度下降，同时会使观看者产生视觉疲劳，即所谓的眩光。通过在偏光片保护膜材料表面形成细小的凹凸不平结构，就可以使光线形成散射，避免光线被过度集中。一般的处理方法有将SiO2等无机微粒子或有机微粒子等分散到粘合剂中，然后均匀地涂敷到TAC等基材上，或利用喷砂处理或腐蚀处理等使基体材料自身凸凹不平，或在膜表面进行压花处理，以形成精细的花纹。要实现抗眩功能，膜的表面粗糙度需在0.5～2μm范围内。若小于这个范围，就不能满足抗眩功能；而大于这个范围时，图像清晰度反而会下降，且常被外部光线白化。
（2）防划伤处理
防划伤处理或称表面硬化处理，液晶显示器表面在使用过程中会因为沾染灰尘等原因而需要擦拭，目前偏光片保护膜的表面硬度还比较低，擦拭次数一多，难免会产生许多擦痕和划伤，直接影响显示效果，特别是触摸式显示屏，产生划伤的几率就更大了。将保护膜表面涂覆上一层高硬度的高聚物，就可以加强偏光片表面硬度，以防止日常生活中无意的擦伤。一般情况下，偏光片的表面硬度要求为3H，日本富士胶卷开发了一种由丙烯酸聚合物、氨基甲酸脂聚合物、环氧聚合物和硅化合物制成的反射膜硬涂层。
（3）抗反射/低反射处理
在光线较强的外界环境下观看面板时，由于额外光线的反射会造成人眼所接受的光线过于强烈，影响观看效果。因此，需将偏光片做处理，以降低反射进入人眼的光线强度。防反射有两种方法，在基片上贴附一层或多层具有一定折射率的膜，利用从膜的上下两个界面反射回来的光所产生的相位差而发生相消干涉，或者在基片上贴附一层折射率呈梯度变化的膜，使基片与空气界面的折射率突变有一个过渡，也可达到防反射的目的。
（4）抗污处理
抗污处理是要减少膜的表面自由能，从而减小表面张力，使水、油等污渍在表面的粘力减小，使其容易去掉或不粘。在偏光片中一般不会有单独的抗污膜，它常常是在其它功能膜的基础上经过改进而赋予的附加功能。
1.3 增亮膜
为增加面板的亮度和节约能耗，可在偏光片中贴上增亮膜。目前实际使用的增亮膜为3M公司的DBEF与日东的PCF两种，此外还有台湾精迈科技发明的利用胆固醇液晶的CBEF增亮膜，但是尚未量产。当光通过下层偏光片时，有50%的光被吸收而浪费掉，而3M公司的DBEF就是将原本被吸收的50%偏振光重复利用。背光源发出的光可分解成偏振方向垂直的两束光线，分别称为P光和S光，该膜可允许P光通过，而将S光反射回来重复利用再变成P光和S光，如此反复循环可增加亮度至60%。
2 偏光片的市场分析
偏光片制造要求运用精密机械、光学和化工等技术，偏光片产业属于技术和资金密集型产业，因此技术含量在TFT-LCD面板零组件中也属要求较高者，加之偏光片工厂的建立需要较大的前期投入，这也在一定程度上造成偏光片较高的进入门槛。偏光片产业最早萌芽于日本，产品多应用于如手表和闹钟等低档的TN-LCD型单色显示器上。1999年5月我国台湾省第一家偏光板厂商力特光电投产，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授权。而韩国则于2000年开始进军TFT-LCD用偏光片市场，首家厂商LG化学于2000年3月量产。其后随着日本TFT-LCD工业的大发展，TFT-LCD型偏光片逐渐崭露头角。全球TFT-LCD用偏光片市场规模为数十亿美元，增长率超过20%。由于大尺寸面板市场仍持续增长，而且电视面板出货比重提高，预计偏光片市场产值将增长至50亿美元。
2.1 TFT-LCD面板出货量总体保持增长态势
据统计数据显示，中小尺寸显示器面板出货量近年来增长率为8%，达30亿片左右，盈收成长15%，达256亿美元。TFT面板占整个中小尺寸面板近60%的盈收，约154亿美元，其余部分则为TN、STN与OLED面板。但受全球经济增长放缓影响，现阶段液晶显示器生产行业和市场形势比较严峻。据统计数据显示，全球大尺寸面板出货量累计达5亿片水平，年增长率11%，其中笔记本电脑（NB）面板出货量年增长22%，LCD TV年增长20%。强劲的出货增长主要源于下游厂商对市场普遍持乐观看法，因此积极买入面板以备市场需求。
2.2 TFT-LCD面板价格及未来趋势分析
作为液晶显示器件的核心部件，液晶面板的价值占整个显示器件价值的65%左右，因此，液晶面板价格的走向也成为行业景气的风向标。当液晶面板价格平稳并保持微涨，则液晶产业处于景气循环上升。液晶电视面板的价格已趋于平稳，面板价格已接近面板厂的现金成本线。当市场上面板售价低于总成本时，表示面板厂正朝向亏损的方向迈进，未来的面板售价降幅将会非常有限。
2.3 偏光片价格及未来趋势分析
偏光片价格主要受供求关系和原材料价格影响，虽然现在受终端消费疲软、面板价格暴跌的影响，各尺寸偏光片价格有所下降，但平均降幅仅为4%左右，远远低于面板40%的降幅。因此，偏光片作为液晶面板中技术含量较高的核心原材料，受上游材料控制的影响，产品价格比较稳定，随着面板价格的企稳，而逐渐趋于平稳并成上升态势。
3 偏光片的行业现状
3.1 国家产业政策
信息产业部已经明确表示，中国将通过加强投资政策和技术政策的支持促进平板显示（FPD）产业的进一步发展，引导国内外企业和投资公司将更多的资金和资源投入到国内FPD产业的建设中，逐步形成完整的产业链。经国务院批准，国家财政部与国家税务总局于2005年3月联合了《关于扶持薄膜晶体管显示器产业发展税收优惠政策的通知》（财税[2005]15号），这表明我国已将产业重点定于大力扶持TFT-LCD产业。另外，中国电子信息振兴计划中，政府出资100亿美元推进液晶制造商的产业升级。同时，在国家发展与改革委员会、科学技术部、商务部、国家知识产权局2007年第6号令《当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2007年度）》中，已明确了偏光片项目属于信息类第16项的配套产品，是面板上游六大关键零组件材料之一。在国家发展改革委办公厅最新的文件——发改办高技[2009]299号《关于组织实施彩电产业战略转型产业化专项有关问题的通知》中的“（三）平板显示关键配套件及材料”部分，将偏光片列入了“六至八代TFT-LCD液晶面板配套件及材料：混合液晶材料、光学薄膜、玻璃基板、彩色滤光片、高精度光刻掩膜版及其基材、感光性电极浆料、平板显示用化学品、驱动IC、新型背光源、靶材等”中的光学薄膜类。
综上所述，偏光片项目符合国家光电产业政策，属于鼓励和扶持发展的产业项目。按照深圳市政府的规划，深圳将围绕液晶屏生产的相关产业，巩固和发展深圳作为彩电和计算机产业基地的地位，整合、带动显示器件上下游产业的发展，聚集起包括器件、电视机、控制芯片等产业群。平板显示产业是深圳市重点发展产业之一，也是国家及广东省大力支持鼓励发展的产业。2005年以来深圳市政府工作报告中均把发展包括平板显示产业在内的高新技术项目作为今后工业发展的重点，同时，正在制定的深圳“十二五战略规划”和“十二五科学与技术发展规划”等重要发展战略中均将该产业列为重点扶持发展对象。偏光片作为平板显示的上游产品，是平板显示产业链中的重要一环，大力发展偏光片产业有助于完善深圳市液晶显示产业链，将有力配合深圳市打造亚洲平板显示重镇。所以，大力发展偏光片产业符合国家和深圳市的产业政策，可以获得政府政策的大力支持。从平板显示产业在国民经济建设中的地位与作用来看，其巨大的产业链和应用市场将成为继半导体和汽车产业之后全球第三个经济增长点，笔记本电脑、显示器和液晶电视是目前TFT-LCD发展的主流产品。中国大陆各偏光片生产企业现仅能生产TN-LCD和少量STN-LCD用偏光片产品，难以满足LCD产业发展的要求。偏光片生产企业必须增加产品品种，生产出各类高端的TFT-LCD用偏光片，这将会大大提高企业持续发展的能力。目前，偏光片（特别是TFT-LCD型偏光片）的生产技术已经相当成熟，更因为在此次波及全球的金融危机冲击下，偏光片生产及市场发生了明显的变化，相关的核心技术随着人员的流动而逐步对外扩散，对核心技术的垄断与封锁局面正在被打破。中国的偏光片行业正是要抓住这个时机，吸纳这些人才，获取核心技术，迅速成长和壮大，在偏光片行业这个新的世界市场格局中抢占自己的领地。有国家相关优惠政策的大力支持，有地方政府相关配套政策的大力扶持，有良好的市场及外部环境的机遇，加上我们自身艰苦创业的传统，中国偏光片行业已经迎来了腾飞的春天。
3.2 偏光片产业国内外发展状况
3.2.1 TFT-LCD产业
影响TFT-LCD产业发展最为关键的是液晶电视（LCD TV）用面板市场，随着LCD TV市场的升温，大型TFT-LCD面板的需求也将逐渐提升，将带动大尺寸（宽幅）偏光片市场的急剧扩大。
平板显示（flat panel display，FPD）是信息社会的支柱产业之一，近年来各种平板显示器件随着生产技术的不断提高已进入加速发展时期，其中液晶显示器市场约占整个平板显示器市场份额的80%以上，居于绝对优势地位。2002年液晶显示器的销售额就已超过阴极射线管显示器（CRT），成为世界上最大的显示器产业，其上下游产业发展正处于快速增长期，具有很大的投资价值。液晶显示器以低耗、重量轻、应用广等优点，已应用于电视、电脑显示器、笔记本电脑、掌上电脑、摄像机、游戏机、移动显示（汽车、飞机等）、手机和其它显示器件等产品，产量和销量近年来呈不断上升趋势。液晶显示器中占主导地位的是薄膜晶体管液晶显示器（thin film transistor liquid crystal display，TFT-LCD），由于具有轻、薄、低辐射、环保等优点，因而广泛应用于笔记本电脑、液晶电视、电脑显示器等大尺寸产品方面，而且在新一代移动电话、各类数字多媒体产品以及特殊专业应用等众多领域也获得广泛应用。目前，TFT-LCD已成为当今新型薄型显示技术的主流发展方向，也是未来20年内电子信息产业增长的核心动力。
TFT-LCD产业涉及半导体、光学、微电子、高分子材料、精密机械、化工等众多高科技领域，上下游所需技术层面广泛，产品技术和工艺水平要求相对较高，产业链也相对较长，所以很少有制造商能自行完成从材料到成品的生产，因此，各领域分工明显。随着TFT-LCD产业的飞速发展，将会带动玻璃基板、ITO导电玻璃、液晶材料、彩色滤光片、背光源组件、偏光片、驱动IC等上游产业发展，同时拉动笔记本电脑、台式显示器、液晶电视、车载导航系统、PDA及移动电话等下游产业的进步。TFT-LCD产业不仅对相关市场有着巨大的拉动力，还将极大地拉动微电子、光电子、材料、装备等产业技术全面升级和进步。TFT-LCD产业近年来一直是全球的投资热点，领跑者是日本、韩国和中国台湾。现在中国大陆已经投产了深圳华星光电、南京熊猫、北京京东方等多家大尺寸面板厂，正在彻底解决面板供货国产化问题。
3.2.2 偏光片产业
偏光片是液晶面板关键零部件，是目前业界投资最为热门的行业之一，其成本约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术一直被日本、韩国、中国台湾等国家和地区所垄断，大陆生产偏光片的企业尚少，而且主要产品为TN/STN型产品。目前大陆上马的LCD生产线多为TFT型，相应的TFT型偏光片的市场缺口大，大部分产品主要依赖进口，极大影响了我国液晶产品的竞争力。因而发展偏光片项目对完善我国液晶上游产业链，降低产品成本，提高市场竞争力有着重要意义。
目前，偏光片主要生产厂商共有6家，其中日本4家，韩国和台湾各1家。全球LCD偏光片产能占有率，日东电工为35%，力特光电为20%，住友化学与LG化学分别为13%左右，日商三力为8～9%。另外，新兴的偏光片厂商如CMEL、Skypolar、Daxon及ACE Digitech等则陆续在2006年起量产进入市场。日东电工在大尺寸（桌面显示器和液晶电视）中比较强，住友化学在中小尺寸（车载、手机）方面有优势。在中国大陆，偏光片的生产厂商已经有温州侨业、深圳盛波、深圳富鸿电子、深圳三利谱、苏州达信等多家公司，但这多数公司由于生产线及工艺技术落后，只能生产低档的TN-LCD型偏光片，不能生产高档的TFT-LCD偏光片产品。2011年10月，深圳三利谱公司国内首条宽幅（1,490mm）TFT-LCD型偏光片生产线投产，打破国内没有高档偏光片的局面。
垂直整合重要关键零组件已成为面板制造商降低材料成本的最佳策略，为了获得更低的战略成本，面板厂采用策略投资进军偏光板市场已成为必然趋势。如LPL及Samsung分别投资LG Chemical及Ace Digitech，以供应自己所需的偏光片，并采取低价策略进攻其它国家市场。过去偏光片市场由少数厂商所寡占，偏光片价格稳定，但随着LCD TV市场兴起造成的庞大商机，为了避免缺货的危机以及配合面板厂降价方向，面板厂都开始内制偏光片，似乎面板厂投入偏光片制作已是一种趋势，但其产能相对于偏光片大厂仍相去甚远。
偏光片是TFT-LCD面板零部件材料中技术含量较高的一种，其性能对LCD关键指标有着重要影响。偏光片制造过程中运用精密机械、光学、高分子和化工等多门类技术，制造难度较大，项目建设需要较大的前期投入，这也就使得国内外偏光片生产厂家不多，中国大陆TFT-LCD用偏光片主要依赖境外进口。国内液晶材料、ITO玻璃、背光模组、彩色滤光片、偏光片等上游关键零部件的配套能力亟需加强，只有掌握了上游产品的生产，中国大陆平板显示产业才能持续健康的发展。
美国次贷危机从金融行业开始，波及实体经济，进而引发全球性的经济危机，尽管各国政府纷纷出台各种措施救市，但2009年以来经济危机愈演愈烈，人们对经济前景十分担忧，导致整体市场消费能力大幅下降。液晶显示行业也受到大环境影响，相当部分液晶面板厂商和偏光片厂商为了顺利度过寒冬，实施降价清理库存回收现金，短期内对市场价格体系造成了巨大冲击。从供货商出货面积来看，日东电工以32.68%的市占率维持市场第一的位置，LG化学以16.6%的市占率排名第二，排名第三的是住友化学。
3.2.3 全球TFT-LCD用偏光片与模组生产线的配比情况
截至2008年底，全球共有中小尺寸面板生产线47条，可年产980万m2。按规格划分，1代线1条，2～2.5代线11条，3～3.5代线20条，4～4.5代线15条。按地区划分，中国大陆6条，韩国7条，日本16条，中国台湾18条。截至2008年底，全球共有大尺寸TFT-LCD面板生产线30条，可年产79.36百万m2。按规格划分，5～5.5代线17条，6代线6条，7～7.5代线4条，8～8.5代线3条。按地区划分，日本拥有3条大尺寸TFT-LCD面板生产线，中国大陆6条，韩国9条，中国台湾14条。2008年上半年基于对市场前景的看好，面板制造商提出了扩产计划，致使全球TFT-LCD设备资本支出在2008年创出历史新高，超过130亿美元。但受面板价格快速下跌、低产能利用率及全球经济持续低迷等因素影响，原拟订的扩厂计划纷纷推迟。
现阶段全球有超过15家偏光片生产商，主要集中在日本、中国台湾和韩国。中国大陆有5家偏光片生产企业，主要生产TN和STN型偏光片，其中三利谱公司生产TFT-LCD用偏光片。目前，全球共有偏光片生产线81条，2008年产能4.06亿m2。
2007～2008年新建的TFT-LCD用偏光片生产线9条，2007年新增产能3,088万m2，2008年新增2,732万m2。目前正在建设中，计划2009～2010年量产的生产线5条，2009年可实现新增产能5,225万m2，2010年新增2,525万m2。由于面板制造商在2008年第三季度开始减产，致使偏光片制造商在2008年下半年开始出现供过于求。相当部分偏光片制造商的生产效率2008年第四季度仅为50%。但随着库存的逐步消化及时间的推移，需求与供给将逐渐达到平衡，产能将逐步增长。预计偏光片市场供应过剩的局面从2009年第二季度开始将会有所好转。
2009年2月，中国电子信息振兴计划的出台，政府出资100亿美元推进液晶制造商的产业升级，将会加速龙腾光电、上广电、京东方、华星光电、南京熊猫等面板制造商扩产计划的实施，并且随着全球经济的复苏，消费者信心的恢复，经济重新进入繁荣，面板厂原订扩产计划的实施，都将加大对偏光片的需求。因此，未来仍将形成偏光片供不应求的局面。如以目前中国拥有CRT电视机4.2亿台，在2015年之前全部换成平板电视机（《2008～2009年中国平板电视消费白皮书》），其中75%更换为TFT-LCD，平均30英寸液晶电视机为例，通过计算，如果全部采用国产偏光片，仅此一项就需要1,330mm幅宽的偏光片生产线9.2条。如果综合考虑偏光片所涉及的各个领域，保守估计中国大陆偏光片设备需求量12～15台（1,330mm幅宽）。
4 偏光片行业的产学研
偏光片生产技术是集高分子材料技术、微电子技术、光电技术、薄膜技术、高纯技术及计算机控制技术等多种应用技术发展的结晶。当前，国内偏光片与国际先进水平比较，存在产能小、品质不稳定、技术更新较慢、产品档次较低、一般只能做中低端的扭曲向列和STN产品，以及利润较低等现实问题。另外，所有偏光片生产所需的原材料基本上都依赖日本进口。
根据国内外偏光片产业与研究的现状，进行偏光片研究，应当注意以下几个方面：（1）偏光片行业在国际上是一个相当闭塞和技术封锁的行业，如一切都从头开始，则研究周期较长，并且难以切中技术研发与产业发展前沿。因此，在开始研究之前，一定要做好充分的调研工作，以避免低层次重复研发和知识产权纠纷。（2）偏光片研发的关键点在于原材料的制备，这也是日本企业控制整个产业的所凭借的重点。因此，需要大力发展有机高分子化工合成技术，研究偏光片用关键材料（如PVA、TAC、PE及各种粘接剂组分等的制备技术。（3）原偏光片的制备工艺非常成熟，性能提升空间小、难度大。而现在平板显示器对偏光片的功能要求越来越多，如提高对比度、增加亮度、抗高温高湿、耐光、吸紫外光、防反射等，根据使用场合的不同而不同。因此我们可以在吸收消化他人基础技术的同时，把重点放在实现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。综上所述，偏光片的制造需要一个复杂的工艺过程，从聚合物的合成、精制、用流延法制成厚膜、拉伸、染色、固色、干燥、涂内保护膜，到压敏胶的制造、涂胶、贴合外保护膜，得到多层结构的偏光片需要十几道工序。为了确保偏光片的质量，国外采用了微机控制的全自动化连续生产工艺，生产车间为全封闭式洁净车间。
偏光片是一种光学功能膜，它是一种高技术和高附加值产品。近几年来，光学功能膜已发展成为一种新型产业，如除了偏光片外还有补偿膜增亮膜等，因为这种膜的生产涉及了化学、光学、机械设备、计算机及自动化控制等许多问题。偏光片企业需要偏振光学、液晶物理、高分子化工、自动化控制、机械等专业的研究生和本科生，年需求研究生数十人，本科生数百人。LCD产业年需求研究生数百人，本科生数千人。
现在国内很多学校在办液晶显示相关专业，除河北工业大学之外，陕西科技大学电气与电子工程学院十年来为液晶行业输送了大量本科生。西安交通大学、西安电子科技大学、北京理工大学、北京交通大学、电子科技大学等学校都是液晶显示器公司愿意前往做校园招聘的地方。北京交通大学和东南大学都有显示技术中心，上海复旦大学和上海大学也都新建立了平板显示中心，电子科技大学光电信息学院、四川大学高分子科学与工程学院、北京科技大学材料学院、北京大学工学院、华东理工大学理学院物理系，都在培养液晶科学方向研究生和本科生，但是仍然不能满足液晶行业的需求。虽然国内高校中有光学专业和有机化学、工程光学专业和高分子化工专业的不在少数，但偏光片企业需要的偏振光学和高分子化工等专业培养的高水平人才仍然十分稀缺。这种人才的培养是相关企业、研究院所和高校都应关注的问题，通过建立产学研基地，渴望得到一定程度的解决。
另外，传统光学教材和高分子化工教材等对于偏光片的描述都很少，也没有偏光片方面的专业教材和专著。现在国内偏光片产业发展壮大，从业人员增多，相关原理、原材料、工艺技术、新应用等专利层出不穷，有待于偏光片生产和研究一线的专家做出奉献，编辑出版相应的教材，对于偏光片行业具有很重要的意义。
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