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光学薄膜是指镀在一些光学器件或其他器件表面上的薄膜,来选择性的吸收某些波长的光,改变某些波长的光的透射性或偏振状态,或者相位来满足人们的需要。改变光的透射性光学薄膜一般由介质或金属分子蒸发而成,对于不同波长的光可以制成不同的厚度,使用这些滤波片要比使用单色光源方便的多。
反射、减反射以及光谱调控是光学薄膜的基本功能。利用反射功能,光学薄膜可以将光线按不同的角度折转到空间的各个方向。利用减反射功能,光学薄膜可以将光线在元件表面发生反射时将光的损耗降到最低,因而使光学器件和光学系统的功能更加的完美。利用光谱调控功能,可以将光学系统中的色度进行变换,获得缤纷绚丽的色彩。
产业发展历程:光学薄膜的应用始于20世纪30年代,至今已形成一门独立的技术,广泛应用在天文、军事、医学、科学检测、光显示和光通讯等行业中。光学薄膜能改善系统性能,对光学仪器的质量起着重要或决定性的作用。
如果从Fraunhofer利用化学方法制备出减反射层算起,光学薄膜已经有近两百年的历史。但是,光学薄膜真正作为一类光学元件应用于光学系统,应该从20世纪30年代扩散泵应用于真空系统开始。近几十年来,特别是电子计算机广泛应用于光学薄膜的设计和薄膜制备过程以来,光学薄膜元件和技术得到突飞猛进的发展,形成一种欣欣向荣的大好局面。
最早论述光学薄膜性质及其制备技术的专著是Heavens在1955年出版的Optical Properties of Thin Solid Films及Holland在1956年出版的Vacuum Deposition of Thin Films这两本书,20世纪60年代初就有了中译本。在光学薄膜的发展历程中,光学薄膜的专著出版了很多本,比较有代表性的是Maeleod的Thin Film Optical Filters,该书2001年已经有第三版问世,每一版都反映了光学薄膜发展的一个新阶段。
国内比较有影响的是唐晋发等1976年出版的《应用薄膜光学》。在此基础上2006年又出版了《现代光学薄膜技术》,不仅充实了薄膜技术的内容,光学薄膜本身的科学内容也有开阔和加深。其他专著如Herman在1996年出版的Optical Diagnostics for Film Processing,Freund等2003年出版的Thin Film Materials Stress Defect Formation and Surface Evolution以及Lakhtakia在2006年出版的Sculptured Thin films Nanoengineered Morphology and Optics等,都在不同方面反映了光学薄膜的进展。
主要产品及应用:光学薄膜大致可以分为两组:偏光片和背光模组光学薄膜,主要应用领域是TFT-LCD。其中,背光模组用光学膜主要包括反射膜、扩散膜、增量膜等。约占背光模组总成本的41%。近年来全球液晶面板产业的稳定增长带动光学膜市场需求逐渐提升。据中金企信国际咨询公布的《2020-2026年中国光学薄膜行业市场发展现状研究及投资战略咨询报告》统计数据显示:2019年全球液晶显示领域背光模组用光学膜市场规模约135亿元。其中,中国市场规模占全球比重达60%以上。
2014-2019年中国全球及中国液晶显示领域背光模组用光学膜市场规模现状分析
数据统计:中金企信国际咨询
(1)显示膜:偏光片主要由膜、TAC膜、保护膜、离型膜和压敏胶等复合制成。偏光片中TAC(三醋酸纤维素脂)膜和PAC(聚乙烯醇)膜为主要原材料,成本分别占比为50%和12%。偏光片用光学膜方面:2019年全球TAC膜市场规模达到285亿元,国内市场规模为97亿元。全球PVA膜市场规模达162亿元。国内市场规模为63亿元。
2019年全球偏光片成本构成分析
数据统计:中金企信国际咨询
2019年全球和中国TAC膜和PVA膜市场规模分析
|
全球 |
中国 |
TAC膜 |
285 |
97 |
PVA膜 |
162 |
63 |
数据统计:中金企信国际咨询
(2)隔热膜:隔热膜(窗膜)主要分为汽车窗膜和建筑窗膜。以汽车窗膜为例,中国每年售出超2000万辆新车,每辆车窗膜面积约5㎡,则有1亿㎡得窗膜需求。根据中金企信国际咨询统计数:2019年中国汽车窗膜市场规模440亿元以上。近几年市场平均增长已超9%。
2016-2019年中国汽车窗膜市场规模分析
数据统计:中金企信国际咨询
此外,建筑窗膜按照其用途分为建筑节能膜、安全防爆膜和遮蔽膜。国内建筑窗膜还处于初期发展阶段。随着国家大力提倡安全节能建筑,未来我国建筑窗膜市场需求前景较好。
同时,随着中国电子工业的不断发展,全球液晶面板新增产能和电子生产基地加速向中国转移。中国已经成为全球最大的液晶背光模组、笔记本电脑和手机生产基地。产业的转移必将带光学薄膜的需求转移,我国的光学薄膜产业迎来黄金发展期。预计到2020年,我国光学薄膜产值将达到680亿元。