LCD光學膜最新市場動向(2)－光學補償膜與背光用光學膜：材料世界網

LCD使用多種光學膜，為了得到易看的影像，對液晶Cell折射率異方性進行補償的相位差膜，可說是LCD最重要的光學膜之一。從背光源來的光，經第1片偏光膜成為直線偏光，通過液晶層成為橢圓偏光，為了將其再變換成直線偏光，必須使用光學補償膜。光學補償膜必須使用複折射率高、相位差均勻，且低吸濕、耐熱性佳，經良好延伸加工而成。LCD用光學補償膜以PC(Polycarbonate)膜為主流，最近的使用增加了液晶高分子(LCP)膜以及可對應寬幅的Cyclo Olefin Polymer(COP)膜、Acryl樹脂系膜。

大型液晶面板為了實現廣視角，必須使用光學補償膜，一般使用1片夾住偏光版，但也有使用1片的，現在廣視角液晶電視的上下左右都在178度，因此從任何角度都可以看到美麗的畫面。目前大型液晶面板採用視角特性優的VA(Vertical Alignment)mode、IPS(In-Plane Switching)mode、OCB(Optically Compensated Bend)mode等顯示方式。不論採用哪一種mode，都必須使用光學補償膜。

光學補償膜(相位差膜)市場與研發成果
2008上半年的景氣良好，光學補償膜(相位差膜)主要市場為北美與中國北京奧運對液晶TV市場需求殷切；7~9月液晶面板用光學補償膜的大宗價格開始下滑，一方面是奧運相關產品調度尖峰已過，另一方面，台灣液晶面板公司如友達、奇美電宣佈減產10%、15%，牽動了光學補償膜價格往下滑。事實上，這個時間點降價有違常態，每年此時面對年末聖誕節採購熱潮，正如火如荼的增產時期。

光學補償膜除標準尺寸32吋以外，更大畫面的液晶TV用光學補償膜也正在普及當中，許多光學膜大廠正在構建大畫面用生產線，而且不想讓新生產線的稼動率下降，因此光學補償膜就會出現供給過剩的局面，自然價格下降的壓力無法解除。根據美國DisplayResearch公司推估，光學補償膜的世界需求預估，2007年第4季上攀至5000萬平方米，2008年第2季已破6000萬平方米，但第3季與第4季成長趨緩，2009年第1季達7000萬平方米(如圖二)。

圖二、美國DisplayResearch公司推估世界光學補償膜需求

可對應寬幅的COP膜
新日本石油於2008年2月發表開發液晶顯示器用COP光學補償膜，並得到第16屆高分子材料論壇優秀發明賞。利用COP光學補償膜的液晶TV畫面會更容易看、且更鮮明；應用在手機時，傳統必須使用2片光學補償膜貼合而得的性能，使用COP光學補償膜只需使用1片，對薄型、低成本化有貢獻。

液晶高分子(LCP)光學補償膜之開發---視角改善
也是光學補償膜的一種，主要對「黑」進行控制，不論從哪個方向看畫面都是鮮明的，因此光學補償膜必須具備折射率保持一定，抑制光的洩漏，提高對比，擴大視角的機能，也是LCD大畫面不可或缺的機能。TFT液晶用視角提昇膜有如被稱為「WV Film」，這是在TAC膜上將圓盤型液晶固定在特定方向而成。

新日本石油所開發的LCP光學補償膜(商品名為日石LC膜，其構造如圖三)，以視角改善為第一優先目的，其次是含偏光板在內進行高度補償。屬於主鏈型液晶性Polyester，為了得到良好配向性，一面抑制其溶融黏性，一面使其具高玻璃轉移溫度，使固化後可保持液晶配向性。亦即在透明支撐基板膜上形成精密配向數μm液晶性高分子膜，主要產品有兩種，扭轉配向膜與混成配向膜(NH膜，在膜厚方向分子傾角呈連續性變化)(如圖三所示)，已廣泛應用於中小型可攜式液晶畫面。

圖三、日石LC膜剖面構造

背光(Back Light Unit；BUL)用光學膜市場
Back Light Unit用光學膜主要包括擴散膜、稜鏡膜、反射膜、DBEF四種，根據Displaybamk的調查預估，BUL光學膜之產量(使用面積)2007年達2億4000萬平方米，比前一年成長超出50%，到2012年將達5億2100萬平方米，2012年的成長率為10%左右，2007年~2012年的平均成長率為17%（如圖六）；以產值來看，2007年為23億6700萬美元，2012年將為22億5000萬美元，此間的平均成長率為-1%的負成長(如圖七)。

擴散膜與稜鏡膜的供給公司努力朝技術多樣化邁進，可預期的是被喻為高亮度擴散膜，也就是Lens film與稜鏡膜複合膜的採用將擴大，而且是快速成長，但對產值的提昇則是負面的；相對的，被稱為保護膜的上擴散膜與一般稜鏡膜市場則將快速縮小。全世界約有20家以上BUL用光學膜廠家將展開激烈競爭，據此推測，BUL用光學膜價格下滑趨勢今後將持續。

資料來源：Displaybamk
圖六、Displaybamk 預測BUL光學膜之產量2007年~2012年的平均成長率為17%

資料來源：Displaybamk
圖七、Displaybamk 預測BUL光學膜之產值2007年~2012年的平均成長率為-1%

導光板
Omron與Omron　Precision Technology共同開發組裝在背光源的導光板，厚度只有0.1mm以下。Omron應用MEMS技術開發的微細轉印技術(一般稱為Nanoimprint技術)，將導光板作成Sheet狀，實現與傳統品同等光學機能。而且所開發的Nanoimprint技術最大特徵是mm級、μm級、nm級尺寸形狀混在一起一次轉印形成。製程則使用圓筒狀熱可塑性樹脂，利用鎳電鑄模具兩面同時轉印後再切片，換言之，導光板的材料不變。

新導光板構造，表面為Sub mm段差形狀與Sub μm梳子型，也就是在斜面上形成約100μm銳利3次元形狀的梳子型lens(成放射狀)，此結構可讓其對LED來的入射光導光效率達90%以上；裡面為圓弧型Mirror，擔負背光品質調整的任務。

抗反射膜
期待張貼在各種薄型顯示器、遊戲機、手機、衛星導航等畫面的前面，可防止鬼影或Flare等現象，提高畫質，加上表面微細凹凸具撥水效果，不易弄髒。抗反射構造原理係利用所形成比光波長小的圓錐型或四角錐狀構造，使入射光無法辨識空氣與玻璃的介面，不論垂直射入或斜射幾乎都不會產生反射。

日本NEDO於2007年發表於石英板表面形成抗反射構造，利用此技術之磷酸鹽系玻璃的反射率只有0.56%；接著在2008年5月發表開發曲面玻璃透鏡，在成型的同時形成抗反射構造的技術。以波長530nm垂直入射光而言的表面反射率為0.22%(如圖九)，該計畫以RCWA(Rigorous Coupled Wave Analysis)法模擬出最合適的抗反射結構設計為圓錐狀。

圖八、NEDO開發曲面玻璃透鏡的反射防止結構最佳設計為圓錐狀