淺析光學膜在光電領域中的重要作用

光學薄膜是鍍在光學零件表面上鍍上一層或多層金屬或介質的薄膜，在光學零件表面鍍膜的目的是為了達到減少或增加光的反射、分束、分色、濾光、偏振等要求。

用光學功能薄膜制成的種類繁多的光學薄膜器件，已成為光學系統、光學儀器中不可缺少的重要部件.其應用已從傳統的光學儀器發展到天文物理、航天、激光、電工、通信、材料、建筑、生物醫學、紅外物理、農業等諸多技術領域。分為：基本光學薄膜、控光薄膜、光學薄膜材料。

光學薄膜是利用薄膜對光的作用而工作的一種功能薄膜，光學薄膜在改變光強方面可以實現分光透射、分光反射、分光吸收以及光的減反、增反、分束、高通、低通、窄帶濾波等功能。光學薄膜的種類有很多，這些薄膜賦予光學元件各種使用性能，在實現光學儀器的功能和影響光學儀器的質量方面起著重要的或者決定性的作用。

傳統的光學薄膜是現代光學儀器和各種光學器件的重要組成部分，通過在各種光學材料的表面鍍制一層或多層薄膜，利用光的干涉效應來改變透射光或反射光的光強、偏振狀態和相位變化。薄膜可以被鍍制在光學玻璃、塑料、光纖、晶體等各種材料表面上。它的厚度可從幾個nm到幾十、上百個μm。光學薄膜可以得到很好的牢固性、光學穩定性，成本又比較低，幾乎不增加材料的體積和重量，因此是改變系統光學參數的首選方法，甚至可以說沒有光學薄膜就沒有現代的光學儀器和各種光學器件。在兩百多年的發展過程中，光學薄膜形成了一套完整的光學理論—薄膜光學。光學薄膜已廣泛應用于各種光學器件(如激光諧振腔、干涉濾波片、光學鏡頭等)，不僅如此它在光電領域中的重要作用亦逐漸為人們所認識。

1、分光膜

把一束光分為兩部分的器件稱為分光鏡。分光鏡的工作部分一般是一個鍍過膜的平面，它在一定的波長范圍內具有特定的反射率和透射率。通常這個平面是傾斜的，因此入射光和反射光便分離開來。分光鏡的預定反射率和透射率值隨其用途不同而相異。

對于不同的分光鏡往往有不同的透射率和反射率比T/R，即分光比。最常用的是中性分光鏡，T/R=50/50，它把一束光分成光譜成分相同的兩束光。因為它在某波長區域內對各波長具有相同的透射率和反射率比，因而反射光和透射光不帶有顏色，呈中性。常用的中性分光鏡有兩種結構：一種是在透明的平板基片上鍍上分光膜，另一種是把膜層鍍在兩個直角棱鏡上，再膜面對膜面地膠合成立方體。常用的有金屬分光鏡和介質分光鏡兩類。金屬膜分光鏡分光的光譜寬度較寬，缺點是吸收損失較大，分光效率較低，介質分光鏡的特點是分光效率高，偏振效應明顯，分光特性色散明顯。介質膜分光鏡與金屬膜分光鏡相比，因為介質膜的吸收小到可以忽略的程度，所以分光效率高，這是介質分光鏡的優點，但是介質膜的特性對波長較敏感，給中性分光帶來困難。同時，一般介質膜分光鏡的偏振效應較大，這也是它的不足之處。

分光膜根據一定的要求和一定的方式把光束分成兩部分的薄膜，主要包括波長分光膜、光強分光膜和偏振分光膜。

波長分光膜又叫雙色分光膜，顧名思義它是按波長區域把光束分成兩部分的薄膜。這種膜可以是一種截止濾光片或帶通濾光片，不同的是波長分光膜不僅要考慮透過光還要考慮反射光，二者都要求有一定形狀的光譜曲線。

光強分光膜是按照一定的光強比把光束分成兩部分的薄膜，用于可見光的寬帶分光膜又叫中性分光膜，這種膜由于偏振的影響，二束光的偏振狀態可以相差很多，但例如某些干涉儀則要求兩束光都是消偏振的，這就需要設計和制備消偏振膜。

偏振分光膜是利用光斜入射時薄膜的偏振效應制成的，可以分成棱鏡型和平板型兩種。

棱鏡型偏振膜利用布儒斯特角入射時界面的偏振效應，垂直分量振動的光則隨薄膜層數的增加而增加，只要層數足夠多就可以實現透過光束基本是平行方向振動的光，而反射光束基本上是垂直方向振動的光，從而達到偏振分光的目的。棱鏡型偏振膜工作的波長范圍比較寬，偏振度也可以做得比較高，但它抗激光強度比較低。

平板型偏振膜主要是利用在斜入射時由電介質反射膜兩個偏振分量的反射帶帶寬的不同而制成的。平板型偏振片工作的波長區域比較窄，但它可以做得很大，抗激光強度也比較高，所以經常用在強激光系統中。

2、增透膜（也叫減反射膜，或者AR膜）

假定光線垂直入射在表面上，這時表面的反射光強度與入射光的強度比值(反射率)只決定于相鄰介質的折射率的比值。

折射率為1.52的冕牌玻璃每個表面的反射約為4.2%左右．折射率較高的火石玻璃則表面反射更為顯著。這種表面反射造成了兩個嚴重的后果：光能量損失使象的亮度降低；表面反射光經過多次反射或漫射，有一部分成為雜散光，最后也到達象平面使象的襯度降低圖象質量，特別是電視、電影攝影鏡頭等復雜系統都包含了很多個與空氣相鄰的表面，如不鍍上增透膜其性能就會大大降低。

增透膜參數

增透膜又稱減反射膜或者AR增透玻璃（增透射玻璃或減反射玻璃）是一種將玻璃表面進行特殊處理以增加玻璃的透光性能的鍍膜玻璃，沉積在光學元件表面,以減少表面反射,增加光學系統透過率的光學薄膜.工作波段可從極紫外區到遠紅外區，按工作的波帶范圍分為單波長、多波長和寬帶增透膜，但應用最廣的是可見光波段增透膜。光可見增透膜的作用是減少反射光的強度，從而增加透射光的強度，使光學系統成像更清晰。其原理是利用不同光學材料膜層產生的干涉效果來消除入射光和反射光，從而提高透光率的方法，有單面鍍膜和雙面鍍膜兩種工藝。

應用于可見光譜區的光學儀器非常多，就其產量來說占據了減反射膜的絕大部分，幾乎在所有的光學器件上都要進行減反處理。

3、干涉截止濾光膜

要求某一波長范圍的光束高透射，而偏離這一波長的光束驟然變化為高反射(或稱抑制)的干涉截止濾光片有著廣泛的應用。我們把抑制短波區、透射長波區的濾光片稱為長波通濾光片。相反，抑制長波區、透射短波區的截止濾光片就稱為短波通濾光片。

大多數情況下，是希望截止短于某一特定波長，或者長于該波長的所有光線。通常的辦法是使干涉濾光片同吸收濾光片相組合。它既可以用作截止長波的短波通濾光片，也可以用作截止短波的長波通濾光片。只要改變監控膜層厚度的波長，截止限的位置可以隨意移動。

4、反射膜

反射膜是用于把入射光能量大部分或幾乎全部反射的光學元件。在有些光學系統中，要求光學元件具有較高的反射本領，例如，激光器的反射鏡要求對某種頻率的單色光的反射率在90％以上。為了增強反射能量，常在玻璃表面鍍一層高反射率的透明薄膜，利用其上下表面反射光的光程差滿足干涉相長的條件，使反射光增強。

金屬膜有很高的反射率，吸收率也較高，而介質膜的不但反射率可以較高，還有較小的吸收率。

鋁是唯一從紫外到紅外(0.2～30μm)具有很高反射率的材料。大約在波長0.85μm處反射率出現一極小值，其值為86%。鋁膜對基板的附著力比較強、機械強度和化學穩定性也比較好，所以廣泛用作反射膜。新沉積的鋁膜暴露于常溫大氣后，表面立即形成一層非晶的高透明的Al2O3膜，短時間內氧化物迅速生長到15～20.，然后緩慢生長，一個月后達到50左右。對緩慢蒸發的鋁膜，氧化物的厚度可以達到90.以上。氧化物的存在使鋁膜的反射率下降，特別是波長小于200nm的區域，為此要用MgF2膜作保護層。在可見光區，通常用SiO作為初始材料，蒸發得到硅的氧化物薄膜作為Al膜的保護膜。最佳的制備鋁膜的條件：高純鋁(99.99%)；高真空中快速蒸發(50～100nm/s)；基板溫度低于50℃。

在可見光及紅外波段內，銀膜的反射率是所有已知材料中最高的。在可見光區和紅外區，反射率分別達到95%和99%左右。但是，銀膜的附著力差，機械強度和化學穩定性差，所以主要用于短期使用的零件。銀膜在紫外區的反射率很低，在波長400nm開始下降，到320nm附近降到4%左右。當銀膜暴露于空氣中時反射率會逐漸降低，主要原因是表面形成的氧化銀(AgO、Ag2O3)和硫化銀，因此要在銀膜上鍍保護膜。最佳的制備工藝與鋁的相似，即高真空、快速蒸發、低的基板溫度。

降低薄膜反射率的一個重要因素是散射。造成散射損耗的原因是多種多樣的，薄膜的成核和生長機理引起膜層微觀結構的不均勻，從而會產生散射，借助于電子顯微鏡觀察多層膜斷面的微觀結構，其呈現非常明顯的柱狀，膜層內部充滿空隙，而面變得凹凸不平。此外，基片表面的粗糙度及其缺陷，還有蒸發源噴濺的粒子、膜層中的微塵、裂紋和針孔等因素相互交叉構成復雜的散射模型?？偟膩碚f我們可以把散射歸結為二類，即體積散射和表面散射。

5、控光薄膜

控光薄膜分為陽光控制膜、低輻射率膜、光學性能可變換膜三種。

陽光控制膜

在玻璃上鍍上一層光學薄膜，使玻璃對太陽光中的可見光部分有較高的透射率，而對太陽光中的紅外部分有較高的反射率，并對太陽光中的紫外線部分有很高的吸收率.將它制成陽光鍍膜幕墻玻璃，就能保證白天建筑物內有足夠的亮度等等。

低輻射率膜

在玻璃的表面鍍制一層低輻射系數的薄膜，稱為低輻射率膜，俗稱隔熱膜，它對紅外線有較高的反射率。

光學性能可變換膜

光學性能可變換膜是指物質在外界環境影響下產生一種對光反應的改變，在一定外界條件(熱、光、電)下，使它改變顏色并能復原，這種變色膜是一類有廣闊應用前景的光學功能材料。

6、光學薄膜材料

金屬和合金

金屬和合金是較為廣泛的薄膜，具有反射率高、截止帶寬、中性好、偏振效應小以及吸收可以改變等特點，在一些特殊用途的膜系中，它們有特別重要的作用。

化合物(電介質)

化合物是有重要用途并廣泛應用的光學薄膜，主要有：鹵化物、氧化物、硫化物和硒化物。

半導體

半導體材料在近紅外和遠紅外區透明，是一類重要的光學薄膜材料.在光學薄膜中使用最普遍的半導體材料是硅和鍺。

生產工藝

一般而言，光學膜的生產方法主要分為干法和濕法生產工藝，所謂干法是指在整個加工過程中沒有液體出現，例如，真空蒸發是在真空環境中進行的，在該環境中，固體原料用電能加熱并在升華成氣體后，將它們附著到固體基材的表面上以完成涂層的加工。

日常生活中用于裝飾的金色，銀色或金屬包裝膜是通過干涂生產的產品。但是，考慮到實際應用時需要量產，所以干涂層的應用范圍小于濕涂層的應用范圍。濕涂是將各種功能的成分混合到將液體涂層以不同的加工方法施加到基材上，然后將液體涂層干燥并固化以制成產品。

顯示行業特種功能膜

主要產品為反射膜、背板基膜、光學基膜等特種功能膜。

（1）反射膜?

反射膜一般置于背光模組的最底層，它的用途是將透過導光板底部或周邊未被 散射的光源再反射進入導光板內，目的是增加光學表面的反射率，以降低光源的過 程損耗，提高背光模組的亮度。反射膜根據鍍層材料不同，可分為金屬反射膜和白色反射膜。金屬反射膜是在 聚合物薄膜的表面鍍金屬涂層，大多使用高導電性的銀、金等。金屬反射膜的反射 率最好，通常達到 99%及以上，但缺點是價格昂貴，主要應用于對價格不敏感的手 機等中小尺寸的背光模組中。

相較而言，白色反射膜價格較低，白色反射膜根據材 質不同可分為白色聚酯（PET）反射膜和白色聚丙烯（PP）反射膜，白色聚酯反射 膜因反射率高、加工性能好、成本低，已廣泛應用于電視、顯示器、筆記本電腦、 平板、工控等各個尺寸的 LCD 顯示器中。白色聚酯反射膜的原理是通過在 PET 基材 中添加不相容樹脂或粒子，經過拉伸（例如雙向拉伸）形成泡徑大小不一的微細泡 結構，這些微細泡可以起到散射光的作用，使透明的 PET 薄膜白色化，成為白色薄 膜。一般來說，微細和均勻的泡孔數量越多、密度越高，制成的白色反射膜的反射 率就越高，反射效果越好。

白色聚酯反射膜產品按照生產工藝不同可分為非涂布反射膜 和涂布反射膜；按照應用領域不同可分為液晶顯示用反射膜和半導體照明用反射膜。

① 液晶顯示用反射膜?

液晶顯示的核心零件是液晶模組，通常由液晶面板和背光模組組成。由于液晶 面板中的液晶本身不發光，因此，必須通過后置光源來達到顯示效果，背光模組即 充當液晶面板后置光源的角色。通常情況下，背光模組主要包含反射膜、擴散膜、 增亮膜、光源（主要為 LED 光源）和導光板等元件，其中各類光學膜（反射膜、擴 散膜、增亮膜）是背光模組中的核心材料。

在液晶電視里，根據 LED 光源入光方式的不同，目前背光源主要分為直下式 (Direct LED)與側光式(Edge LED)兩種。非涂布反射膜和涂布反射膜，以分別適應于直下式與側光式 兩種不同結構的背光模組中。

直下式 LED 背光源：LED 光源成陣列放置在背板上，光線射出經反射膜反射后， 向上經擴散板均勻分散后于正面出光。優點是成本較低，缺點是液晶模組厚度較厚， 目前主要用于中、低端液晶電視。非涂布反射膜通常應用于液晶顯示的直下式背光 源，它是通過多層共擠技術而形成的 ABA 三層結構薄膜，其中上下 A 層提供機械強 度和挺度，起到支撐作用；其中中間 B 層是反射層，具有多個泡孔結構，使得光線 進入薄膜后發生多次反射、折射。非涂布反射膜泡孔的大小、形狀等因素決定了反 射膜的反射率等關鍵性能指標。?

側光式 LED 背光源：LED 光源放置在側邊，通過導光板將線光源變成面光源。優點是使液晶模組厚度變薄，但成本較高，目前主要用于高端液晶電視。公司自主 研發的涂布反射膜是在非涂布反射膜的基礎上通過優化復合膠水配方，添加粒徑不 同的粒子，并優化復合膠水固化工藝研發形成的。相比非涂布反射膜，具有抗刮傷、 抗頂白的優點，主要應用于電視、電腦、手機、車載工控顯示屏等領域。

② 半導體照明用反射膜/板?

LED 照明技術是效仿液晶顯示用背光模組發展起來的一項新型照明技術，伴隨 著 LED 照明技術的不斷發展和成熟，LED 面板燈已逐漸取代傳統格柵燈，廣泛應用 于辦公及家居等場所。

半導體照明用反射膜是高端 LED 面板燈的重要組成部分，主要用途是將從導光 板漏出的光線再反射回出光面，從而提高光利用率、達到節能、增亮的作用。照明 用反射膜的結構與液晶顯示用反射膜結構類似，均是通過多層共擠技術而形成的 ABA 型三層結構。由于 LED 面板燈的結構緊密，易造成局部過熱，因此半導體照明 用反射膜比液晶顯示用反射膜要求具有更低的熱收縮性和更高的挺度。公司通過自 主創新，對半導體照明用反射膜結構及配方設計、工藝過程等多個關鍵環節進行研 發和創新，開發出多系列照明用低熱收縮、高挺度的反射膜。?

傳統的 LED 面板燈結構中往往需要使用泡沫墊棉及背板，從而起到固定反射膜 的作用。隨著面板燈組裝自動化的普及，替代多張板材的復合膜越來越受到面板燈 客戶的歡迎。公司通過進一步的技術投入和技術儲備，在半導體照明用反射膜上貼 合功能性的薄膜，調整收放卷張力，優化膠水固化工藝，在國內獨創研發并可量產 的多層復合反射板。反射板采用多層結構，最上層是涂布反射層，中間黏著層用于 黏結涂布反射層和聚酯補強層，下層是遮光層和補強層，遮光層主要用于阻水，其 中補強層可選擇具有阻燃、阻隔水汽、高耐候、抗紫外等各類性能，以滿足客戶的 不同需求。

（2）光伏背板基膜?

太陽能電池背板是太陽能電池一個十分重要的組件，位于太陽能電池的背面。為了更好的抵御外部環境的侵蝕，太陽能背板要具有優異的抗老化、抗紫外線、抗 滲水、抗高溫高濕、防火絕緣等性能，還要為太陽能電池起到支撐和固定的作用。此外，隨著光伏產業對發電效率要求的不斷提升，部分高性能太陽能背板產品還要 具有較高的光反射率，以提高太陽能組件的光電轉化效率。?

目前主流的太陽能光伏電池背板具有三層結構：外層保護層氟膜材料具有良好 的抗環境侵蝕能力，中間層基膜具有良好的絕緣性能和力學性能，內層氟膜材料和EVA 膠膜具有良好的粘接性能。公司生產的是下圖中的中間層背板基膜，也是通過 多層共擠技術而形成的薄膜。

（3）光學基膜?

光學基膜作為多種光學膜（擴散膜、增亮膜）的基膜，其性能直接決定了擴散 膜、增亮膜等光學膜的性能。光學基膜主要以聚酯切片為原材料，因其需具備低霧 度、高透光率、高表面光潔度、厚度公差小等出色的光學性能，所以對聚酯切片、 加工設備、車間潔凈度等都有很高的要求，因此光學基膜是光學膜領域技術壁壘最 高的領域之一，長期以來只有國外少數企業具備生產能力，日本東麗、日本帝人和韓國 SKC 等公司占據全球大部分市場份額。

擴散膜?

在背光模組中通常需要 1-2 片擴散膜，即下擴散膜和上擴散膜。其中，下擴散 膜位于導光板（或擴散板）的上部，是最常用的擴散膜，下擴散膜的作用是將不均 勻分布的光線轉換成均勻分布的光線，并兼具模糊網點的作用；上擴散膜位于背光 模組的最上側，不僅需要具有擴散功能，還需要具備高穿透能力、改善視角、增加 光源柔和性、保護增亮膜的功能。上擴散膜和下擴散膜均由三層結構組成，中間是 透明的光學基膜，上層是涂布在光學基膜上的擴散層，下層是涂布形成的抗刮傷層。?

擴散層是擴散膜的核心功能層，擴散層中分散有不同粒徑大小的擴散粒子。光 線經過擴散層時會被擴散粒子散射形成均勻的面光源。同時這些大小不同的擴散粒 子可以保證光線不從擴散膜中直射出去，從而達到霧化的效果。此外，球狀的擴散 粒子可以發揮類似凸透鏡的功能，聚焦入射光線，起到增強背光模組亮度的作用。

② 增亮膜

增亮膜和擴散膜均屬于光學膜，是背光模組中的核心材料。因增亮膜的微觀結 構呈現棱形結構，所以也被稱為棱鏡膜。增亮膜的作用是修正光的方向，集中光線 到正面視角以實現增光效果。增亮膜一般由三層結構組成，中間為透明的光學基膜， 上層的出光面為微棱鏡結構，下層的入光面是涂布在基材上的抗粘連層。?

增亮膜的工作原理是，從導光板中射出的光線依次通過抗粘連層、光學基膜層 和微棱鏡層。光線在經過棱鏡層時會發生全反射、折射、光累積等光學現象，散射 的光線向正面集中，進而達到提升液晶面板亮度和控制可視角的效果。與此同時， 視角外未被利用的光線通過反射可以實現再循環利用，減少光的損失，同時提升輝 度和均勻度。

半導體柔性電路板 TPX 離型膜?

TPX 的學名為聚 4-甲基戊烯，是一種高透明的結晶性塑料。離型膜是指薄膜表 面能有區分的薄膜，離型膜與特定的材料在有限的條件下接觸后不具有粘性，或輕 微的粘性。在半導體柔性電路板（FPC）制備工程中，為了防止柔性基板上的金屬 線路被空氣、水汽等物質氧化腐蝕，影響 FPC 的電氣性能，通常需要在印刷電路的 一面覆蓋一層保護膜。保護膜通過熱壓合粘結在印刷電路表面上，如果直接進行壓 合，覆蓋的保護膜很容易粘接在加熱板表面。

TPX 離型膜在這個過程中起著非常重 要的作用，一方面可以防止覆蓋的保護膜粘接，另一方面可以減少壓合過程中溢膠、 褶皺等缺陷的產生。相較于其它離型膜，TPX 離型膜因具有良好的耐溫性、填充性 和分離性，有效地提高了 FPC 柔性電路板的合格率，故 TPX 離型膜主要用于 FPC 柔性電路板的壓合。?

從結構上說，TPX 離型膜目前主要有單層結構和多層結構兩種類型，單層結構 離型膜由純 TPX 構成，一般厚度在 50um，僅應用于印刷銅電路較薄的情況；而多 層結構離型膜以三層或五層居多，最外層是 TPX 層，厚度相對較薄，中間層通常是 一些軟質聚烯烴，如 PP 等，主要是為了提供足夠的緩沖性。

生產工藝主要流程

非涂布反射膜/背板基膜/光學基膜的主要生產流程：

（1）鑄片：將聚酯切片和各類功能母粒分別投入相對應的料倉，之后按設計 的配方比例下料混合均勻，待結晶干燥后再高溫熔融經過濾器，去除原料中的微量 雜質，上述物料經急速冷卻，形成較厚鑄片。（2）縱向拉伸：將得到的鑄片進行在線的縱向拉伸，縱向拉伸主要調節薄膜 前后牽引輥的轉速比，轉速比需根據薄膜的力學性能特點和產品物性要求去設定。（3）橫向拉伸：主要通過橫拉鏈條，將縱向拉伸的薄膜引至橫拉軌道，拓寬 膜面的橫向寬幅，實現橫向拉伸?？v向拉伸和橫向拉伸，即所謂的雙向拉伸，為生 產環節最關鍵的步驟之一，在拉伸之后往往還有一段熱定型處理區，為消除薄膜內 部由拉伸而產生的內應力，提高產品的熱穩定性。（4）厚度測試：采用精度很高的非接觸式測厚儀和反饋控制系統自動檢測。（5）電暈：一種薄膜表面處理過程，薄膜穿過放電場，改變其表面引力特征。（6）在線檢測：通過生產線的觀察室，實時檢測成品流轉過程中的質量情況。（7）收卷：生產線可以自動收卷，自主設計特定米數收卷完成后可自動換卷。（8）大母卷：薄膜按米數收卷成大的母卷，收卷后的母卷進行編碼。（9）分卷：以客戶所需寬幅進行分切。

涂布反射膜產品的生產流程：

（1）放卷：安放在放卷裝置上的卷材經過輥牽出，經自動糾偏后進入浮輥張 力系統，調整放卷張力后進入涂布系統。（2）涂布：通過滾軸設置將預先調配好的配方溶液均勻涂抹在已進行表面處 理的反射膜上。（3）烘干：將步驟（2）中涂抹了配方溶液的涂布反射膜半成品通過排列成拱 形的烘干通道進行烘干，烘干通道成拱形有助于涂布反射膜半成品繃緊在輥筒上， 使其不發生飄移及卷曲。（4）收卷：將成品收束成卷，卷軸需用拋光紙卷，用板材固定兩端。（5）熟化：收卷后膜卷靜置一段時間，經過一個熟化過程，主要是促進涂層 中的化學物質進一步反應，有助于熟化后涂層的硬度和剝離性能的提升。

功能膜行業介紹及分類?

功能膜材料的概念實際來源于功能高分子，在高分子領域，通常將一系列具有 吸附、光電、分離、磁性、催化活性、生物相容性等特定功能的高分子稱為功能高 分子。與此類似，將膜材料中具有吸附、保護、分離、絕緣、光電、磁性、催化活 性等某一或某些特定功能的膜稱之為功能膜。功能膜功能各異、品種多樣，可應用 于電子電氣、光電顯示、新能源等眾多領域，已成為工業領域中不可或缺的材料之 一。

聚酯薄膜行業概況?

（1）聚酯薄膜概況

聚酯薄膜是以優質的聚酯切片為主要原料，采用先進的工藝配方，經過干燥、 熔融、擠出、鑄片和拉伸制成的薄膜。由 PET 生產的薄膜是一種性能比較全面的薄 膜，其透明性好，有光澤；具有良好的氣密性和保香性；適中的防潮性。PET 薄膜 的機械性能優良，具備良好的韌性和抗沖擊強度，且具備良好的挺度。PET 薄膜還 具有優良的耐熱、耐寒性和良好的耐化學藥品性和耐油性，因此被廣泛應用于液晶 顯示、醫療包裝、電工產品、新能源等行業。

自 1948 年英國帝國化學公司（I.C.I）和美國的杜邦公司（DUPONT）首先申請 了制備聚酯薄膜的專利，并于 1953 年實現了雙向拉伸聚酯薄膜的生產工業化。德 國和日本也在上世紀 50、60 年代相繼引進和開發了聚酯薄膜和應用技術。而我國 的聚酯薄膜起步較晚，于 1974 年開始實現工業化，生產初期由于生產企業少、成 品率低、品質差，加之國外部分工藝和技術對我國保密，聚酯薄膜行業發展比較緩慢。進入 2000 年以后，國內對聚酯薄膜的需求快速提升，隨著政府政策及資金的 支持，國內聚酯薄膜行業迅猛發展。?

聚酯薄膜的分類及用途?

聚酯薄膜可以根據膜厚度的不同分為超薄型膜、薄型膜、中型膜、厚型膜。其 中薄型膜、中型膜一般稱為通用膜，厚度通常在 6-65um 之間，主要用于包裝等領 域，超薄型膜和厚型膜則用作特種膜，主要用于其它工業領域。根據拉伸工藝的不同可將聚酯薄膜分為單向拉伸聚酯薄膜和雙向拉伸聚酯薄 膜。單向拉伸聚酯薄膜（簡稱 CPET）：是利用半消光料（在原材料聚酯切片中添加 鈦白粉）經過干燥、熔融、擠出、鑄片和縱向拉伸的薄膜，在聚酯薄膜中的檔次和 價格最低。雙向拉伸聚酯薄膜（簡稱 BOPET）：是利用有光料，也稱大有光料，即 原材料聚酯切片(二氧化鈦含量為 0.1%)，經過干燥、熔融、擠出、鑄片和縱橫雙 向拉伸的中高檔薄膜，用途廣泛，已在多個領域實現大規模應用，并且在不斷拓展 到其它應用領域。公司薄膜的生產也都是采用雙向拉伸技術。?

聚酯薄膜的改性?

隨著國民經濟的不斷發展和人民生活水平的日益提高，以及聚酯薄膜應用領域 的不斷開發，對于聚酯薄膜的技術和性能要求也越來越高。顯然，普通的聚酯薄膜 已不能滿足這些要求，因此需根據不同的使用條件和要求，從不同的角度對聚酯薄 膜進行必要的改性以滿足更加豐富的性能。常見的改性技術如下：?

共聚改性?

由于普通 PET 薄膜不具有熱封性能，為解決這一問題，可以采用共聚改性的辦 法。普通 PET 薄膜是由 PTA 和 MEG 在催化劑和加熱的條件下縮聚形成的，它是一種 結晶性高聚物，為破壞或削弱其分子結晶度，可采用其它組分與之進行共聚，以破 壞整個分子結構的有序排列，使之成為無定型的共聚物，從而具有可熱封性。?

共混改性?

所謂共混改性，就是在 PET 中加入一定比例的其它物質進行共混，如 PEN 或 LCP，以改善和提高 PET 的某些性能。如當 10%-20%的 PEN 與 PET 共混后，對氧氣、 二氧化碳的阻透性可分別提高 30%-50%和 23%-37%，并可將對紫外線的遮蔽波長提高到 380nm，可用于食用油、酒類等液體包裝容器。?

多層共擠技術?

聚酯薄膜生產中的多層共擠技術可以根據薄膜產品性能的要求，將不同原料組 合在一起。例如，因 PEN 和 PET 同屬于聚酯類，具有很好的相容性，可在三層共擠 生產線的表層之一擠塑一層 PEN，通過這種三層共擠技術制得的聚酯薄膜比普通的 聚酯薄膜具有更好的阻隔性、耐熱性和耐輻射性能。目前廣泛運用的是三層共擠技 術，三層共擠基本結構分為 A/B/A 和 A/B/C 兩種。

表面涂層改性?

表面涂層是提高聚酯薄膜性能又一常用的方法。如涂覆紫外線吸收劑的透明涂 層，可構成聚酯薄膜的紫外線保護層，增強薄膜的抗紫外線能力。又如涂覆某種高 聚物溶液的聚酯薄膜，其表面張力可高達 50nN/m，大大提高薄膜的印刷和鍍鋁性 能，而且表面張力不會在高溫、高濕的條件下衰減。

納米材料改性

因納米粒子尺寸甚小，故具有獨特的量子尺寸效應、表面效應、界面效應、小 尺寸效應等。納米塑料是硅酸鹽、二氧化硅等材料以納米級尺寸、均勻分散在母體 樹脂中形成的復合材料。與原母體樹脂相比，納米材料改性可以提高的性能有：提 高力學性能，其剛性可提高 1.5-2 倍；提高耐熱性能，熱膨脹系數下降為原來的二 分之一；提高透明性等性能。

市場產業鏈

光學膜行業成為我國快速培育和著重發展的戰略新興材料之一。

得益于下游LCD面板、消費電子產品需求的穩定增長，以及下游客戶對于原材料國產化配套的強勁需求，國家政策大力支持光學膜行業。國內光學膜材料迎來發展契機，國產替代空間廣闊。

光學膜主要消費市場：

在各類平板顯示光學薄膜中，偏光片、增亮膜和擴散膜是顯示面板的重要組成原材料，其中偏光片約占液晶面板總成本的14%左右，屬成本占比較高的單種顯示材料；背光模組的光學膜（增亮膜占比29%、擴散膜占比6%、反射膜占比2%）約占液晶面板總成本的15%左右。

光學膜行業概覽

薄膜分為普通薄膜和高端薄膜，大規模應用在多個領域。

普通薄膜一般應用在包裝、印刷等領域，需求占BOPET產量60%左右；高端薄膜廣泛應用在目前的高新技術領域，包括平面顯示、光伏、元器件離保膜等。

光學膜一種重要的高端薄膜，是指在光學元件或基板上，制鍍或涂介電質膜或金屬膜或兩者的組合，以改變光的傳遞特性的膜。

光學膜是LCD面板最重要的原材料之一，隨著平面顯示行業向中國轉移，國內對于光學膜的需求量持續上升。

同時，5G對消費電子以及半導體消費推動和光學元件以及基板相關的產業鏈的國產化均推動了相關膜產品消費。

光學膜產業鏈

中國光學膜行業上游主要為BOPET光學基膜、PVA膜、TAC膜、PET基膜、粒子等原材料，以及光學級涂布設備、UV固化機等生產設備；產業鏈下游包括背光模組、液晶模組等領域；終端消費則是液晶電視、筆記本電腦、平板電腦、手機等。

光學膜產業鏈圖：

光學基膜市場格局

各類聚烯烴膜在半導體以及消費電子種具有廣泛的應用，例如BOPET光學基膜可用于光學元件基膜，半導體MLCC用基膜以及各類光學元件用薄膜。

目前光學基膜市場呈現高度壟斷格局，主要是日本企業供應全球，美國、韓國和中國臺灣企業有一定供應，而中國大陸產量較少，基膜企業數量較少且產能較小。

為解決高端產品原料供應問題，目前國內領先企業紛紛布局技術難度最高的光學基膜，旨在打破日韓技術壟斷，打造光學膜片產業鏈，為后續進口替代奠定基礎。

根據新思界數據，日本可樂麗和合成化學占據全球70%市場份額，而中國大陸主要供應商僅有皖維高新，國產替代空間十分廣闊。

TAC光學膜方面來看，根據立鼎產業研究中心數據，日本富士、柯尼卡美能達和瑞翁占據全球80%市場份額，中國大陸主要供應商僅有2家，新綸新材和合肥樂凱合肥樂凱約有1億平米產線（包括光學聚脂薄膜、高性能聚酯薄膜、TAC膜、光學功能膜等）。

PMMA光學膜市場格憶方面，日本住友和東洋鋼板占據98%市場份額，國內道明光學有部分產能主要供應公司自身微棱鏡膜和復合板材生產，雙象股份有競爭產能可應用于LED領域。

光學膜背光模組市場格局

在國內市場中，從光學膜生產規模來看，我國市場份額居前的光學膜本土生產企業主要包括雙星新材、激智科技、康得新、航天彩虹、東材科技等公司。

在增亮膜領域，美國3M已逐漸退出中國電視用LCD增亮膜市場，專注開發手機用高端復合增亮膜，同時中國大陸增亮膜企業激智科技等銷售收入不斷提高。

在擴散膜和反射膜領域，日本惠和、智積電及本木實業、韓國SKC等日韓企業占約60%以上的市場份額。

而在偏光片領域，由日本日東電工、住友化學和韓國LG化學占據約80%市場份額，三利譜、盛波光電等占據20%市場份額。

在保護膜領域，由日本東麗、日本帝人、韓國SKC等外國公司掌控，國內企業包括長陽科技、裕興股份、合肥樂凱等。

ITO領域主要廠商包括長信科技、萊寶高科、方興科技和南玻A等。

光學膜國內代表廠商

整體來看，中國企業在全球光學膜行業的市場份額仍有較大上升空間。這主要是由于中國光學膜產業起步較晚，迄今僅二十多年的發展歷史，產品結構主要集中在中低端，與國外企業尚有一定差距。

國內龍頭雙星新材采用切片-基材-膜片的全產業鏈競爭策略，突破被日韓壟斷的最高行業壁壘——光學基膜技術，布局五大板塊向下游延伸，做高端大品類膜。

長陽科技于2017年市場占有率首次達到全球第一后，以絕對的產能和技術優勢保持領先，市場份額持續擴大，約占全球50%市場份額，完成了反射膜的進口替代。

激智科技主攻擴散膜和增亮膜，目前已打入三星、LG、海信、TC供應鏈；其復合膜產品也供應海信和TCL。

東材科技在電工聚酯薄膜和絕緣樹脂領域處于國內領先地位，也是國內最早生產太陽能背板基膜的主要廠商之一。

聚酯薄膜行業發展情況?

近幾年，我國聚酯薄膜行業高速發展，市場對聚酯薄膜的需求量逐年增加。根 據 BOPET 專委會的統計，2008 年我國聚酯薄膜的需求量為 58 萬噸，2017 年的需求 量達到了 235 萬噸，需求增加了 4 倍，年均復合增長率為 17%。?隨著各類功能性聚酯薄膜的不斷涌現，其應用領域也在不斷拓展，但國內聚酯 薄膜行業呈現“低端產品過剩、高端產品不足”的結構性矛盾。

造成這種現象的主 要原因是：普通聚酯薄膜的需求量大，具備大規模生產的條件，且生產設備通用化， 生產工藝及技術要求低，行業門檻主要在資金投入上，屬于資本密集型行業；特種 功能聚酯薄膜應用領域廣泛，個性化需求明顯，導致生產設備很難具有通用性，因此生產商常常需要向不同的供應商采購不同的設備，再自行進行組裝和調試。通過 自行調試，利用同一生產線生產出不同規格、不同用途的產品是特種功能聚酯薄膜 生產商的核心競爭力之一。

此外，相比于普通聚酯薄膜的生產工藝條件和技術要求， 特種功能聚酯薄膜對生產工藝和技術水平有更高的要求，其行業進入技術壁壘較高， 目前國際上僅美國（如美國 3M）、日本（如東麗、帝人）、韓國（如韓國 SKC）、中 國（如長陽科技、航天彩虹、蘭埔成、ST 康得新、合肥樂凱）等少數國家掌握了光 學膜等特種功能聚酯薄膜的生產加工制造技術，因此屬于資金密集型和技術密集型 行業。隨著國內少數特種功能聚酯薄膜生產商通過不斷的技術研發及技術突破，不 斷向高端薄膜產品進軍，未來會逐漸依托產品技術優勢和本土化優勢搶占國際巨頭 的市場份額，實現完全進口替代，提升我國聚酯薄膜產業的技術水平和市場地位。

聚酯薄膜行業未來發展趨勢，綜合性能不斷提升，應用領域不斷豐富。聚酯薄膜因其具有優異的物理性能、化學性能和力學性能，在各應用領域都表 現出了不可替代性，目前已廣泛應用于包裝、電工電子、平板顯示、新能源、建筑 等領域。隨著科學技術的不斷發展，智能消費電子、航空航天、節能環保等一大批 新興產業取得爆發式發展。普通聚酯薄膜已無法滿足其性能品質要求，通過對聚酯 薄膜設計研發、生產工藝的不斷摸索，根據不同的使用條件和要求，從不同的角度 對聚酯薄膜進行必要的改性以進一步提高其性能和品質，這將會大大豐富聚酯薄膜 產品的應用領域。

液晶顯示行業消費類電子產品市場容量分析?

液晶顯示（LCD）作為平板顯示技術的一個分支，因其在性價比、分辨率、耗 電量、屏幕尺寸多樣化、技術成熟度、制造工藝等多個關鍵性指標上占據優勢，已 成為當前平板顯示領域應用最廣泛的技術和產品，占據了平板顯示領域 90%以上的 市場份額。OLED 作為新型顯示技術，由于量產技術尚未成熟、價格居高不下等原 因，在大尺寸應用領域方面仍然有很多難題尚待解決。而 TFT-LCD 在改善寬視角、 快速響應、對比度、黑底等方面做了很大改進，特別是采用量子點技術大幅提高了 色域，甚至超過了 OLED 的色域，這一大短板的補缺大大提升了 TFT-LCD 的競爭力。?未來隨著液晶顯示領域相關技術陸續突破以及在成本考量下不斷更新發展，將有效 延長其技術生命周期和在顯示行業的統治地位。如今的 TFT-LCD 亮度高、對比度好、 色域寬、分辨率高、成本低、壽命長、視角和響應時間基本滿足人們的需求，成為 了主流顯示技術。

目前，大尺寸 LCD 的應用主要集中在液晶電視、液晶顯示器、移動電腦上，小 尺寸 LCD 主要用在手機、車載工控等方面，其中液晶電視是 LCD 應用的第一大應用 領域，其次為電腦產品，再次為手機、車載工控等消費類電子產品，因此，液晶電 視、電腦及手機行業的發展將決定液晶顯示器用光學膜行業的發展。?

（1）全球 LCD 電視：出貨量保持平穩，屏幕大尺寸是趨勢?

① 全球 LCD 電視市場出貨量保持平穩?

電視是 LCD 的第一大應用領域，全球 70%以上的面板產能應用于電視面板的生 產制造。根據 IHS Markit 對電視面板的出貨量所做的統計及預測，在未來的一段時期內，全球電視出貨量將進入較為平穩的增長期，OLED 電視雖然每年保持增長， 但是由于技術尚未成熟且成本居高不下，總體出貨量與 LCD 電視相比微不足道。

② 屏幕大尺寸化是 LCD 電視的主流發展方向?

屏幕的大尺寸順應消費升級的新趨勢，已成為 LCD 電視的主流發展方向。根據 IHS Markit 對 LCD 電視的出貨尺寸統計及預測，2015 年、2016 年和 2017 年，LCD 電視的平均尺寸分別為 39.2 英寸、41.4 英寸和 42.9 英寸，每年均有一定的上升 幅度。

全球電腦市場：出貨量保持穩定?

① 臺式機市場：市場規模保持穩定，向大尺寸方向推進

筆記本電腦：市場規模保持穩定

太陽能光伏行業市場容量分析

太陽能作為最具開發和應用前景的清潔可再生能源，已成為全世界新能源開發 的重要對象。全球太陽能開發規模迅速擴大，技術不斷進步，成本不斷降低，呈現 出良好的發展前景。隨著光伏組件價格大幅下降，且太陽能轉化效率得以提高，使 得太陽能光伏發電的商業化開發與應用成為可能，未來將從補充能源上升為替代能 源，進而成為主力能源。根據歐盟聯合研究中心的預測，到 2040 年光伏發電將占 總電力的 20%以上。

按照 1GW 安裝量對太陽能電池背板的需求量為 650 萬平方米進 行估算，保守情形下對應的 2018-2022 年太陽能電池背板需求量分別為 5.85 億平 方米、6.18 億平方米、6.50 億平方米、8.45 億平方米和 9.75 億平方米。樂觀情 形下對應的 2018-2022 年太陽能電池背板需求量分別為 6.83 億平方米、7.15 億平 方米、7.48 億平方米、9.10 億平方米和 10.40 億平方米?？傮w情況下太陽能電池 背板市場整體前景良好。

半導體照明行業市場容量分析

通用照明市場由以白熾燈、熒光燈、節能燈為代表的傳統照明和 LED 照明兩部 分組成，得益于 LED 的節能、環保及政府的政策支持，LED 照明正逐步替代傳統照 明，得到了飛速的發展。

行業競爭

編輯：黃飛

?