成都菲斯特科技有限公司光电显示工程技术中心
摘要：
背光模组关键件——导光板、扩散膜、增光膜等，其技术实质是大型微细结构光学元件，即利用光学微细结构和散射微粒等，实现对光能的重新分布，达到特定的使用目的。其设计与制造涉及光学、高分子材料、精密模具（含模具机床）和精密成型工艺与设备等多学科的交叉技术。我国虽然研究开发背光模组的单位较多，但由于受基础工业的限制，无法形成产业。成都菲斯特科技有限公司长期致力于微细结构光学元件的研究开发和量产，以光学型投影显示器件为代表产品，所形成的技术体系具有自主性、完整性和基础性三大特点，足以支撑背光模组光学膜关键件项目的发展。
一、TFT-LCD液晶产业的现状
一般而论，TFT-LCD显示器由三个主要部件组成，即TFT-LCD（液晶）面板、背光模组、驱动电路。而背光模组主要是由光源(Light Source：包括冷阴极荧光管（CCFL）发光二极管（LED）、反射膜(Reflector)、导光板、扩散片（diffusion sheet 1-2片）、增亮膜（Brightness Enhancement Film 1-2片）及外框等组件组装而成，其中光学膜片与导光板是主要的技术和成本所在。
而本文所指关键件即是指导光板、扩散膜、增光膜（棱镜片）。
（一） 导光板：主要功能在于引导光线方向，以提高面板亮度及控制光线均匀度，是影响光效率的重要元件；通常是采用基础工艺生产的光学级PMMA板材印刷网点。相对增光膜来讲，工艺技术较简单国内已有企业在生产。
（二） 扩散膜：主要功能是提升光线向上亮度（Brightness），并将导光板射出之光线柔散化，提供均匀的面光源；通常做法是在PET基材上，涂布光学粒子颗粒/玻璃微珠。国内能够生产小尺寸的扩散膜，随着电视机面板尺寸的增大，大尺寸扩散板（膜）也是国内空白。
（三） 棱镜片：也叫增光膜，主要功能是凝聚光线、提高正面亮度；主要以聚脂(PETG.PC.PMMA）为原料；主要技术难点在花纹模辊的制造，国内还不能生产。
微型表面结构一般为棱形柱体或半圆柱体。导光板、扩散膜、镜片作为背光模组重要的组成部门，其作用都是对光的引导与控制，可称为光管理元件，从技术的实质上就是微细结构光学元件。
通常微细结构光学领域包含了四个方面技术：光学设计、光学材料、超精密模具和模具设备、精密成型工艺与设备。是典型的综合性高科技领域。世界上在微细结构光学器件制造领域技术比较领先的属于美国、日本和韩国，我国台湾地区也能生产部分低端产品。
增光膜由于涉及到大型超精密模具加工的单点金刚石机床，国内不能生产。由于我国这一基础工业的缺失，导致至今国内不能生产增光膜，特别是用于TFT-LCD彩色电视机的大尺寸增光膜片，在液晶显示产业风起云涌之时，增光膜生产仍然是国内空白。
二、增光膜、扩散膜在液晶显示器中的主要功能
1、增光膜扩散膜的作用
由于液晶面板本身不发光，必须借助背光模组（backllight modiule)提供的光源及分布均匀的亮度才能使液晶显示器显示影像。因此增光膜、导光板、扩散膜等也称为背光模组关键件，其主要作用是为液晶面板提供均匀的面光源，尽可能高的光能透过特性，尽可能不影响光的特性。因此在大尺寸液晶显示器中尤为重要。因此，促进增光膜等关键件的国产化和产业化对促进我国平板电视产业的升级换代，增加我国液晶产业的国际竞争力发挥着重要的作用。同时可以带动超精密机床，超精密模辊加工工艺技术、光学高分子材料、投影显示光学器件等方面的基础工业技术的提升。
背光模组关键件——导光板、扩散膜、增光膜（棱镜片）等，其技术实质是大型微细结构光学元件，也就是利用在透明膜片材上加工成型光学微细结构和光学扩散微粒的工艺技术，实现对光能的重新分布达到一定的使用目的。国际上通称为增光膜、扩散膜、反射膜以及导光板。
我们揭开背光模组的面纱就可以看到， 
图一
实际上是由一层层光学膜片材料组成，通过他们实现对光的均匀分布
从图1中我们可以看到背光模组中扩散膜和增光膜的实质。
背光模组实际上是由一层层光学膜片所组成，通过CCFL或LED光源，经过模组中各种膜片材料对光的功能作用，实现对光能的重新分配，使我们的LCD显示器能够看到影像。
扩散膜是通过在光学膜片材料上的微细颗粒（beads）实现光的扩散，而增光膜（棱镜片）是通过在透明光学材料上加工成型微细条纹（光栅）结构进行反射和折射，对光能重新分布。
图2 图3
2、主要技术难点
增光膜、扩散膜是背光模组中最关键的功能件，由于表面均匀布满棱形尖锥型的微细结构，提高了光线透过率，增大了亮度和视角。TFT-LCD进入电视机市场后，更加强调亮度系数的提高，使增光膜的需求更迫切。技术要求更高，国际流行的增光膜类似，CRT背投电视机的光栅柱面镜，只是齿型结构不一样，节距不一样主要设计参数不一样，导致辊筒加工方式不一样，成型工艺技术不一样，只要改造辊筒设计加工，完全可以批量生产增光膜。
3、背光模组光学部件量产需要解决的关键技术问题
增光膜光学结构设计
背光模组光路设计
辊筒精密加工技术与设备
模具表面处理技术
扩散膜的光学扩散粒子配方设计
扩散板技术参数及挤出工艺技术的开发研究
三、形成液晶产业上下游产业链、建成完整体系
从技术实质来讲，背光模组是超大型的微细光学结构透镜组，由导光板、扩散片、棱镜片组成。通过光学膜片发挥以下主要功能作用：
1、引导光线的方向，提高面板辉度和控制亮度均匀性；
2、尽可能高的光能透过特性，为液晶面板提供均匀的面光源；
3、在一定波长范围内（可视光的范围）尽可能为可见白光的特性。
我们提出背光模组关键件产业化的根本目的在于，基于自主知识产权，围绕微细结构光学结构技术体系创新，实现背光模组的国产化和产业化，促进我国液晶电视产业的发展。其一，关键部件的国产化，特别是大尺寸背光模组关键件的产业化，可以提高国产液晶电视的国际竞争力；其二，满足市场需求，获取良好的经济效益和社会效益；其三，实现国内自主配套形成产业链；其四，提高国内超精密加工的基础工业水平，解决国内不能制造高精密花辊的技术难点。
液晶电视是我国平板电视工业产业结构调整的重要产品之一，围绕液晶电视整机与其他部件一道，形成LCD电视产业链，无疑具有巨大的经济意义和社会意义。
形成产业链，建成我国强大完整的平板显示工业体系
4、相关技术带动相关产业的发展
可以支持：
大型超精密模具和模具材料的开发
LCOS，DLP投影屏幕的制造工艺技术体系
立体显示屏幕的制造工艺技术体系
如完成了增光膜的生产工艺技术体系，可以覆盖以下基础工业体系：
（1）光学高分子材料的开发
（2）背光模组光路设计（含增光膜结构设计）
（3）大型超精密单点金刚石机床的技术设备引进（国内还不能生产）
（4）模辊表面材料的开发（Ni-P)合金以及表面处理工艺技术
（5）辊筒的加工工艺技术
（6）增光膜的成型加工工艺技术
这些技术综合性强，技术起点高。建成后还可以解决我国在LCOS、DLP以及3D电视发展的需要。
四、主要工艺技术方法
背光模组关键件市场表现出两大特点，即垄断性和集中性。国际上少数几个厂家如美国3M、日本的KIMTO、韩国三星、LG以及中国台湾的企业垄断了关键件市场90%的份额。至今为止增光膜反射膜等关键件完全依赖进口，对我国新上6条以上的高世代液晶面板产业的配套非常不利，造成这种态势的原因是我国的液晶产业起步晚、水平低，在关键技术上不具备实力，可以说还没有真正的参与到竞争中去。所以我国液晶背光模组光学膜产业的发展，形成自主配套能力，势在必行。
结束语：大尺寸TFT-LCD背光模组光学膜关键件是发展液晶产业必不可少的重要部件，一台液晶显示器需要一套光学膜。随着国内几条高世代面板生产线的建设投产，光学膜关键件势必成为我国液晶产业的瓶颈，实施光学膜关键件的国产化可以形成完整的创新性液晶产业体系，提高我国液晶产业的整体水平。
完整原文请参考：http://fscreen.com/zh-cn/DiscussionDetail.aspx?disid=23 | 
