補償膜到底補個啥

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上海卷柔新技術光電有限公司是一家專業研發生產光學儀器及其零配件的高科技企業，公司2005年成立在上海閔行零號灣創業園區，專業的光電鍍膜公司，技術背景依托中國科學院，卷柔產品主要涉及光學儀器及其零配件的研發和加工；光學透鏡、反射鏡、棱鏡，平板顯示，安防監控等光學鍍膜產品的開發和生產，為全球客戶提供上等的產品和服務。

技術前沿：對比度提升利器——光學補償技術

提升顯示器的對比度，可以大幅度提升其陽光下的可視性。而消除顯示器內部散亂的光線，以及顯示器本身對外界光線的反射干擾，是顯示行業器件設計時的關鍵因素。通過增加偏光片類光學膜來對光學光路進行糾正與補償，是顯示器對比度提升的主要手段

偏光片是平板顯示器的關鍵原材料之一，一片偏光片需要兩片基膜（PVA保護膜、補償膜）來實現對PVA膜的保護。

偏光片結構    

顯示器偏光片用低透濕保護材料為PVA保護層用，具低透濕性及高透過光學薄膜。不同幅寬/厚度及各類表面處理方案。

光學值控制補償薄膜系統

顯示器用光學補償膜，卷料斜向拉伸，光軸角度定制。實現RolltoRoll貼合應用方案。

各類顯示器補償膜型態    

雙軸同步斜向拉伸

軸向控制位相差膜

MD向+/-90度光軸角度控制(視材料特性限制)；位相差(R0/Rth)需求設計與控制(視材料特性限制)。

光繞射干涉彩虹紋抑制應用

低位相差值光學級薄膜，各類應用/不同厚度訂制方案。

塑料膜上不同折射率特性：產生繞射下的干涉彩虹紋(Moiré)    

厚度與光學控制薄膜產品應用無限可能

低位相差光學薄膜

R0<10nm；低光彈系數，減少應力彩虹紋(Moiré)；同步延伸，MD/TD向特性/厚度控制。

顯示器用相位補償膜

平板顯示器光反射問題

由印刷電路和光學發光像素（OLED\EL或LED）或像素光學控制開關（LCD）組成的平板顯示器，在沒有經過處理的情況下，印刷電路上的金屬材料很容易反射外界的自然光線，從而影響正常顯示像素的光學效果。如果這類反射光線過于強烈，甚至會強于顯示屏的像素發光，造成顯示模糊、偏色，甚至失效。    

一般平板顯示器的印刷電路，為了得到較低的電路阻值，提升顯示屏的驅動能力，都會采用印刷含銀量較高的銀漿，或者利用磁控濺射鍍膜的方式，制作透明金屬氧化物導電電路，或不透明的Mg、Ag、Mo、Al、Cu等金屬材料，這些材料的鍍層厚度很薄，一些具有半穿半反效果，一些則具有鏡面反射效果。

TFTLCD顯示屏通過調整彩色濾色層與BLACKMASK黑色矩陣的疊層方式，以BLACKMASK黑色矩陣遮擋，加上TFTLCD偏光片的各層光學膜在加工時，也可以增加額外的工序來形成一定的光學光路補償進行抑制，綜合起來消除TFT金屬線路的反射光。

但針對像素自發光的OLED\EL或LED顯示屏，如果開關電路是設計成上下兩層，那么上層的金屬或金屬氧化物或銀漿等組成的導電線路，同樣會強烈反身環境光，造成顯示對比度下降或顯示模糊不清，如何有效抵抗環境光的反射干擾，是這些顯示器設計加工的難點之一，其中增加光學補償機構或光線遮蔽機構，是比較通行的辦法。

增加光學補償機構一般是在顯示屏正面增加圓偏振光起偏器，*方便的就是貼附圓偏光片。

其原理為外界自然光經過線偏光膜、1/4相位延遲片，依次變成線偏振光、圓偏振光；再經過TFT開關電路金屬電極反射后，變成旋向相反的圓偏振光；圓偏振光重新經過1/4相位延遲膜，變成振動方向與線偏光膜偏振方向垂直的線偏振光被起偏器的光柵所阻擋不能透過，從而抑制了外界環境光的反射干擾。

1/4相位延遲片有以下特點：產生π/2奇數倍的相位延遲，能使入射線偏振光變為橢圓偏振光。若入射線偏振光的光矢量與波片快慢軸成±45°，將得到圓偏振光。圓偏振光是一種特殊的橢圓偏振光，其偏振面相對于傳播方向隨時間以圓頻率w旋轉，光矢量末端的軌跡位于一個圓上。根據光矢量旋轉方向的不同，圓偏振光分為 旋圓偏振光和右旋圓偏振光。迎著光傳播方向觀察，若光矢量沿著逆時針方向旋轉，則為 旋圓偏振光；若光矢量沿著順時針方向旋轉，則為右旋圓偏振光。    

圓偏振光可以看作是：振幅相等、振動方向正交、相位差為±π/2的兩個同頻率的平面偏振光的合成。其中相位差為+π/2時為 旋圓偏振光，相位差為-π/2時為右旋圓偏振光。圓偏振片可使線偏振光與圓偏振光任意轉換。

整個過程可視為圓偏振片可使任意偏振態的入射光變為圓偏振光。當任意偏振態的光束從線偏振片一側入射時，光束經過線偏振片后變為線偏振光，再經過四分之一波片出射為圓偏振光。光束經過波片后變為線偏振光和橢圓偏振光的混合光束，再經過線偏振片后出射為線偏振光，出射光束的偏振方向與線偏振片的透振方向一致。如果入射光為圓偏振光，且方向與圓偏振片一致時，圓偏振片可直接將圓偏振光轉換為線偏振光。相對比于僅用線偏振片，該過程可保留大部分光能量。

即經過*外的線偏光片，光源僅剩一半的線性偏振，經過下夾角45?的1/4λ波長波板可將線性偏振轉換至圓偏振光（ex. 光）；當光被金屬電極反射后會形成直交的圓偏振光（ex.右旋光），如此雖再經過1/4λ波長波板，*終偏光呈現與原偏光片透過軸垂直的偏振，無法再出光，外界光就被阻隔在圓偏光片之內。

顯示器像素自發光為自然光，經過1/4相位延遲膜后還是自然光（注：1/4相位延遲膜只對偏振光產生作用）再經過線偏振膜，*后從屏幕出射的為線偏振光。因此，有了這片圓偏振片的遮蔽，即使在太陽光下顯不器顯示的信息依然清楚可見。

為了減少線偏振光對人眼的損傷，部分LCD和OLED屏幕還會在*外面再額外加上一片1/4相位延遲膜，將屏幕出射的光變為圓偏振光（實際是橢圓偏振光），這時候轉動線偏振片，會發現屏幕發出的光有一定的亮度變化，但不會呈現出亮→暗→亮→暗的循環。

但這樣一來，顯示器就會因為增加多層起偏器、相位延遲補償等膜材，顯示器厚度和生產難度有所增加。

目前圓偏光片是以1/4波長相位膜與傳統偏光片結合成的抗反射片。

為有效提升對比，1/4波長相位膜是關鍵材料，原因在于環境光的波長范圍，能涵蓋可見光區的寬波域1/4波長相位膜才是優選。

三星智能型手機Galaxy系列皆使用AMOLED面板，從**代產品GalaxyS開始，產品導入了寬波域補償膜有WRFilm（帝人）、1/2λFilm+1/4λFilm(Zeon)、RMFilm（帝人）、AmondFilm(Kanaka)。    

不過目前皆以對應單波長的1/4波長相位膜為大宗，而違反自然定律的寬波域(Wideband)1/4波長相位補償膜因著必須有特殊設計而奇貨可居，價格更是居高不下。因此，雖然在三星主導的AMOLED產品中，以1/2λ+1/4λ延伸型相位差膜迭層的方式補償效果*好，但相對厚度及成本都相當可觀。

目前市面上寬波域補償膜產品工藝有:延伸型：為主流工藝，基材為PC、COP等。液晶涂布型：1/2λ+1/4λ雙層液晶涂布方式、液晶涂布轉寫方式。

延伸型相位差補償膜將溶融押出后的COP樹脂，先進行縱向延伸，再進行橫向延伸，一次制程便能制造出雙光軸相位差膜，用于補償VA模式大尺寸液晶電視的視角。技術的困難點在于膜厚的控制，目前ZEON所開發的雙光軸相位差膜，膜厚誤差僅±0.5%。溶融押出法示意圖    

ZEON開發的逐次二軸延伸技術

一般光學膜，透明樹脂膜延伸的方向即為分子配列的方向，但因為目前手持式裝置在設計上，其相位差膜分子配列方向與偏光片的透過軸方向需有一定的夾角。主流的方式是先將相位差膜以特定角度裁切后，再以片式的方式與偏光片貼合。

一般相位差膜與使用斜向延伸相位差膜之偏光片制程比較

此方式不但費工，而且裁切后剩余的部分便成為無法再利用的廢料，膜的利用效率變差，同時成本也會提高。若能在膜延伸時，即以所設定的角度斜向延伸，則可以和偏光片進行卷對卷貼合，可以減少工數及膜的浪費。

斜向延伸的困難點在于一般縱向延伸時，膜的幅方向產生的應力是左右對稱的，然而，進行斜向延伸的話，幅方向產生的應力左右會有差別，如此會造成幅方向厚度及光學特性（配向角，Re）不均一。    

ZEON由延伸機的改造做起：逐步調整押出機涂頭唇嘴的開度、樹脂押出流量、冷卻滾輪的速度、溫度以及EdgePin-ning等參數，才成功開發出業界*先進的斜向延伸制程。由于斜向延伸，膜的分子配列方向可以配合偏光片透過軸的方向改變，因此便可以實施卷對卷貼合，如此一來，材料的減少、制程的減少、超薄型偏光片都成為可能。

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  卷柔減反射(AR)玻璃的特點:高透,膜層無色,膜硬度高,抗老化性強(耐候性強于玻璃),玻璃長期使用存放不發霉,且有一定的自潔效果.AR增透減反膜玻璃產品廣泛應用于**文博展示、低反射幕墻、廣告機玻璃、節能燈具蓋板玻璃、液晶顯示器保護玻璃等多行業。
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