光學薄膜泛指在光學器件或光電子元器件表面用物理化學等方法沉積的、利用光的幹涉現象以改變其光學特性來產生增透、反射、分光、分色、帶通或截止等光學現象的各類膜系，光學薄膜在我們的生活中無處不在，從精密及光學設備、顯示器設備到日常生活中的光學薄膜應用；比方說，平時戴的眼鏡、數位相機、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術。光電信息產業中最有發展前景的通訊、顯示和存儲三大類產品都離不開光學薄膜，如投影機、背投影電視機、數位照相機、攝像機、DVD，以及光通訊中的DWDM、GFF濾光片等，光學薄膜的性能在很大程度上決定了這些產品的最終性能。光學薄膜正在突破傳統的範疇，越來越廣泛地滲透到從空間探測器、集成電路、生物晶片、雷射器件、液晶顯示到集成光學等各學科領域中，對科學技術的進步和全球經濟的發展都起著重要的作用，研究光學薄膜物理特性及其技術已構成現代科技的一個分支——薄膜光學。光學薄膜技術水平已成為衡量一個國家光電信息等高新技術產業科技發展水平的關鍵技術之一。
基本原理
一.利用光線的幹涉效應，當光線入射於不同折射係數物質所鍍成的薄膜，產生某種特殊光學特性。
分類：光學薄膜就其所鍍材料之不同，大體可分為金屬膜和非金屬膜。
a.金屬膜：主要是作為反射鏡和半反射鏡用。在各種平面或曲面反射鏡，或各式稜鏡等，都可依所需鍍上Al、Ag、Au、Cu等 各種不同的材料。不同的材料在光譜上有不同的特性。AI的反射率在紫外光、可見光、近紅外光有良好的反射率，是鍍反射鏡最常使用的材料之一。Ag膜在可見光和近紅外光部份的反射率比AI膜更高，但因其易氧化而失去光澤，只能短暫的維持高反射率，所以只能用在內層反射用，或另加保護膜。
b.非金屬膜：鋁是從紫外區到紅外區都具有很高反射率的唯一材料，同時鋁膜表面在大氣中能生成一層薄的氧化鋁(Al2O3)，所以膜層比較牢固、穩定。由於上述原因，鋁膜的應用非常廣泛。銀膜在可見光區和紅外區都有很高的反射率，而且在傾斜使用時引人的偏振效應也最小。但是蒸發的銀膜用作前表面鏡鍍層時卻因下列兩個原因受到嚴重限制:它與玻璃基片的豁附性很差;同時易受到硫化物的影響而失去光澤。所以通常僅用於短期作用的場合或作為後表面鏡的鍍層。金膜在紅外區的反射率很高，它的強度和穩定性比銀膜好，所以常用它作為紅外反射鏡。金膜與玻璃基片的附著性較差，為此常用鉻膜作為襯底層。如果在金膜的澱積過程中，輔之以離子束轟擊，則可顯著提高金膜與基片的附著力。
二.利用光波幹涉原理，在鏡片的表面鍍上一層薄膜，厚度為1/4 波長的光學厚度，使光線不再只被玻璃—空氣界面反射，而是空氣—薄膜、薄膜—玻璃二個界面反射，因此產生幹涉現象，可使反射光減少。若鍍二層的抗反射膜，使反射率更低，但是鍍一層或二層都有缺點：低反射率的波帶不移寬，不能在可見光範圍都達到低反射率。1961年Cox、Hass和 Thelen三位首先發表以1/4一1/2一1/4波長光學厚度作三層抗反射膜可以得到寬波帶低反射率的抗反射膜。多層抗反射膜除了寬波帶的，也可做到窄波帶的。也就是針對其一波長如氨氟雷射632.8nm波長，要求極高的透射，可使63Z.8nm這一波長透射率高達99.8%以上，用之於雷射儀器。但若需要對某一波長的光線有看極高的反射率需要用高低不同折射係數的材料反覆蒸鍍數十層才可達到此效果。
光學薄膜的製備
通常光學薄膜的製備條件要求高而精，製備光學薄膜分乾式製備法和溼式製備法，乾式製備法（ 含真空鍍膜：蒸發鍍，磁控濺鍍，離子鍍等）一般用於物理光學薄膜的製備，溼式製備法（含塗布法， 流延法，熱塑法等）一般用於幾何光學薄膜的製備。
光學薄膜分類
光學薄膜根據其用途分類、特性與應用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補償膜/相位差板、配向膜、擴散膜/片、增亮膜/稜鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關衍生的種類有光學級保護膜、窗膜等。
1、反射膜
反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質反射膜。此外，還有將兩者結合的金屬電介質反射膜，功能是增加光學表面的反射率。
一般金屬都具有較大的消光係數。當光束由空氣入射到金屬表面時，進入金屬內的光振幅迅速衰減，使得進入金屬內部的光能相應減少，而反射光能增加。消光係數越大，光振幅衰減越迅速，進入金屬內部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光係數較大，光學性質較穩定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區常用的金屬薄材料是鋁，在可見光區常用鋁和銀，在紅外區常用金、銀和銅，此外，鉻和鉑也常作一些特種薄膜的膜料。由於鋁、銀、銅等材料在空氣中很容易氧化而降低性能，所以必須用電介質膜加以保護。常用的保護膜材料有一氧化矽、氟化鎂、二氧化矽、三氧化二鋁等。
金屬反射膜的優點是製備工藝簡單，工作的波長範圍寬；缺點是光損大，反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進一步提高，可以在膜的外側加鍍幾層一定厚度的電介質層，組成金屬電介質反射膜。需要指出的是，金屬電介質射膜增加了某一波長（或者某一波區）的反射率，卻破壞了金屬膜中性反射的特點。
全電介質反射膜是建立在多光束幹涉基礎上的。與增透膜相反，在光學表面上鍍一層折射率高於基體材料的薄膜，就可以增加光學表面的反射率。最簡單的多層反射是由高、低折射率的二種材料交替蒸鍍而成的,每層膜的光學厚度為某一波長的四分一。在這種條件下，參加疊加的各界面上的反射光矢量，振動方向相同。合成振幅隨著薄膜層數的增加而增加。
鋁箔反射膜Dike鋁箔隔熱卷材，又稱阻隔膜、隔熱膜、隔熱箔、拔熱膜、反射膜等。由鋁箔貼面+聚乙烯薄膜+纖維編織物+金屬塗膜通過熱熔膠層壓而成，鋁箔卷材具有隔熱保溫、防水、防潮等功能。鋁箔隔熱卷材的日照吸收率（太陽輻射吸收係數）極低(0.07)，具有卓越的隔熱保溫性能，可以反射掉93%以上的輻射熱，被廣泛應用於建築屋面與外牆隔熱保溫。
相對應的是一種防反射膜，主要功效是提高光線的衍射，使人們能夠長時間的觀看文字和圖形。這就需要表面平滑反射少的防反射薄膜。
2、增透膜/減反射膜
減反射膜又稱增透膜，它的主要功能是減少或消除透鏡、稜鏡、平面鏡等學表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統的雜散光。
減反射膜是以光的波動性和幹涉現象為基礎的。二個振幅相同，波長相同的光波疊加，那麼光波的振幅增強；如果二個光波原由相同，波程相差，如果這二個光波疊加，那麼互相抵消了。減反射膜就是利用了這個原理，在鏡片的表面鍍上減反射膜(AR-coating），使得膜層前後表面產生的反射光互相干擾，從而抵消了反射光，達到減反射的效果。最簡單的增透膜是單層膜。一般情況下，採用單層增透膜很難達到理想的增透效果,為了在單波長實現零反射,或在較寬的光譜區達到好的增透效果，往往採用雙層、三層甚至更多層數的減反射膜。
減反射膜的實際應用非常廣泛，最常見的是鏡片及太陽能電池-通過製備減反射膜來提高光伏組件的功率瓦值。目前晶體矽光伏電池使用的減反射膜材料是氮化矽，採用等離子增強化學氣相澱積技術，使氨氣和矽烷離子化，沉積在矽片的表面，具有較高的折射率，能起到較好的減反射效果。早期的光伏電池採用二氧化矽和二氧化鈦膜作為減反射層。
3、濾光片
濾光片是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過，如此類推。玻璃片的折射率原本與空氣差不多，所有色光都可以通過，所以是透明的，但是染了染料後，分子結構變化，折射率也發生變化，對某些色光的通過就有變化了。比如一束白光通過藍色濾光片，射出的是一束藍光，而綠光、紅光極少，大多數被濾光片吸收了。
濾光片產品主要按光譜波段、光譜特性、膜層材料、應用特點等方式分類。
光譜波段：紫外濾光片、可見濾光片、紅外濾光片；
光譜特性：帶通濾光片、截止濾光片、分光濾光片、中性密度濾光片、反射濾光片；
膜層材料：軟膜濾光片、硬膜濾光片。硬膜濾光片不僅指薄膜硬度方面,更重要的是它的雷射損傷閾值,所以它廣泛應用於雷射系統當中。軟膜濾光片則主要用於生化分析儀當中。
帶通型：選定波段的光通過，通帶以外的光截止。
短波通型(又叫低波通)：短於選定波長的光通過，長於該波長的光截止。比如紅外截止濾光片，IBG-650。
長波通型(又叫高波通)：長於選定波長的光通過，短於該波長的光截止比如紅外透過濾光片，IPG-800。
彩色濾光片是TFT-LCD背光模組的重要組成部分。
4、偏光片
偏光片（PolarizingFilm)的全稱應該是偏振光片。液晶顯示器的成像必須依靠偏振光。偏光片的主要作用就是使不具偏極性的自然光變成產生偏極化，轉變成偏極光，加上液晶分子扭轉特性，達到控制光線的通過與否，從而提高透光率和視角範圍，形成防眩等功能。
偏光片可廣泛應用於現代的液晶顯示產品:液晶電視、筆記本電腦、手機、PDA、電子詞典、MP3、儀器儀表、投影儀等，也可用於時尚偏光眼鏡。其中，LCD的應用是拉動偏光片產業發展的主要力量。
5、補償膜/相位差板
補償膜的補償原理，是將各種顯示模式下(TN/STN/TFT(VA/IPS/OCB))液晶在各視角產生的相位差做修正,簡言之，即是讓液晶分子的雙折射性質得到對稱性的補償。若要從其功能目的來區分則可略為分單純改變相位的相位差膜、色差補償膜及視角擴大膜。補償膜能降低液晶顯示器暗態時的漏光量，並且在一定視角內能大幅提高影像之對比、色度與克服部分灰階反轉問題。
6、配向膜
配向膜是具有直條狀刮痕的薄膜，作用是引導液晶分子的排列方向。在已蒸上透明導電膜（ITO）的玻璃基版上，用PI塗液和轉輪（roller），在ITO膜上印出一條一條平行的溝槽，到時候液晶可依此溝槽的方向橫躺於溝槽內，達到使液晶呈同一方向排列之目的。此具有一條一條方向的膜，即為配向膜。
液晶之所以可應用於螢幕上，乃因其在平行分子方向與垂直分子方向之誘電率不同，因此可用電場驅動之，另一方面，由於液晶也具有視分子方向而變化之折射率（也就是具有雙折射），可改變偏極光之偏極方向，最後更因液晶與配向膜之界面有很強之作用力（AnchoringStrength），在電場關閉後液晶就靠著彈性係數（恢復力）而恢復到原來之排列，由此可知沒有配向膜之存在，液晶是無法工作的。但在液晶螢幕之應用上，其液晶分子與配向膜表面呈某一角度的傾斜(即預傾角，PretiltAngle)，如此才能達到均一配向的效果。
配向膜涉及的塗布非卷式溼法塗布，方式有傳統的定向刷磨法和現在的UV光配向法、電子漿配向和離子束配向。
7、擴散膜
擴散膜為TFT-LCD背光模塊中之關鍵零組件,能夠為液晶顯示器提供一個均勻的面光源,一般傳統的擴散膜主要是在擴散膜基材中,加入一顆顆的化學顆粒,作為散射粒子,而現有之擴散板其微粒子分散在樹脂層間,所以光線在經過擴散層時,會不斷於2個折射率相異的介質中穿過,故光線就會發生許多折射、反射與散射的現象,如此便造成了光學擴散的效果。
8、增亮膜/稜鏡片/聚光片
增亮膜又叫稜鏡片（PrismSheet）,常簡稱BEF（BrightnessEnhancementFilm），為TFT-LCD背光模塊中之關鍵零組件，主要是藉由光的折射與反射原理，利用稜鏡片修正光的方向，使光線正面集中，並將視角外未被利用的光線可以回收與利用，同時提升整體輝度與均勻度，達到增亮的效果，又稱聚光片。複合型光學膜，主要是將原本聚光片的功能與擴散功能加以整合，如此將可減少使用1片擴散片，有利於下遊廠商簡化背光設計、節省工序、降低成本，同時亮度效率還可提升。對於光學膜廠商來說，雖然複合型增亮膜會取代傳統聚光片（增亮膜），但單價和利潤都較佳。
9、遮光膜/黑白膠
黑白遮光膠|遮光膜主要應用於背光源上，起固定、遮光作用(遮掉邊光和燈位的光)，也叫遮光片、黑白膜，簡稱黑白膠(可說是種雙面膠帶）。相對TFT-LCD所使用的背光源遮光要求較高，所以大部分的黑白膠都應用在TFT-LCD的背光源上面。除黑白膠外，還有黑黑膠（雙面為黑色），主要作用仍然是固定，遮光；黑銀膠（單面黑色，單面銀色），除遮光外，銀色面有反射作用。相對黑白膠是LCD市場的主流產品。黑面與白面的粘性對比，白面需要更大一些，因為白面與橡膠框相連接，而黑面與玻璃相連接，相對玻璃對膠的附著性，橡膠框更差一些，所以需要白面的粘性更大來保證整個模組的穩定性。
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