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对! 就是那道光—光学产品背后的质量坚持与技术

2025.12.31

智能型手机、计算机电视屏幕、智能手表、平板计算机、LED灯、车用保护膜以及隔热膜、医疗影像显示屏幕以及各种机械人机接口等,这些看似不相关但具有共通性的物品,这些存在于日常生活,甚至于天天使用,其实都跟「光学」有密不可分的关系。

光学被应用在我们日常物品中

 

「光学」简单来说就是人眼如何感知光线,也就是怎么去控制光产生以及传递方式的科学。举例来说:为什么计算机屏幕看起来亮但不刺眼? 为什么手机屏幕在阳光下依旧可以看到画面? 车内仪表板屏幕为什么不会反光? 为什么液晶电视屏幕看起来的色彩鲜艳饱满? 为什么抗眩光的灯具可以保护眼睛? 这些物品都使用光学材料来达到扩散、导引、增亮等功能,也就是透过独特设计来控制光传递的方向、强度以及分布等。

 

所以光学就是材料 × 制程 × 精度控制的组合

应该没有人会接受一台液晶屏幕的色泽不饱和,或者是亮度不够又或者是中间亮但旁边暗,所以液晶屏幕中的层层组合的光学膜组(包含反射片,导光板,扩散膜,增亮膜,液晶面板)就能透过每层不同的功能把光转换为适合人眼的均匀亮度,也因为光学应用产品需要极端细致且精密,所以光学产品虽然看起来就跟一般板或膜差不多,但事实上在质量的要求却完全不同,一般产品的生产良率(可使用)至少可达到90-95%,但光学产品良率,即使在成熟制程下,平均值落在70-85%之间,可见合格门坎极高,生产技术也极为困难。


判定合格项目

一般产品(/)

光学板/

外观

尺寸符合,轻微瑕疵可接受

(如些微目视不明显的流痕)

目视检测+光学仪器检测

不能出现瑕疵,暗痕,表面亮度不均都不鸠受

厚度误差

一般板/ +/-30-100um

功能性薄膜 +/-10-30um

光学板平均约+/-5-10um,

光学膜平均+/-0.5-3um

良率

(成熟制程下)

一般板/  95-98%

包装用膜  95%以上

功能性薄膜 92-97%

光学膜 (扩散/增亮等) 70-90%

光学板(导光/扩散等) 65-90%

高阶显示用光学产品 70-85%

 

所以对光学产品来说,制程的成熟稳定就必须仰赖于精密设备结构,而应用于光学的设备从设计到加工,就必须跟光学产品一样,用最高规格的检验标准。


完美匀称的起手式:细致的设计

光学产品首要要求厚度的均匀度,而多数的光学产品也同时要求高透明度,对应到押出模具的设计来说,流道设计是否能够让塑料在膜腔内平均分布并且延展,通常会采用多层直接式模具,最主要就是让不同物性的塑料流速一致而且模压必须平衡,才能达到基本的厚度均匀性。


高精准度的模唇开口调整机构也是调整均匀厚度的要因,光学产线基本上一定配置测厚系统随时监测产品厚度是否超过允许公差范围,而传统手动调整方式无法满足生产光学膜的需求,光学膜产线几乎都采用自动模具,能够实时在生产过程中最必要的精密微调,确保质量稳定度。


每一步设计都环环相扣,每一个细节都是为了能成就完美的匀称。


用在光学的模具也必须经过层层工序严格把关


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精密加工实现高端质量

再好的设计如果没有足以匹配的加工经验与技巧,也无法造就可稳定生产的设备,钢材的选用必须能够有稳定且可控制的变形量,才能因应长期高温生产下的稳定,CNC精密加工主要确保流道弧度与深度能符合设计,因此多重尺寸的公差检测是,必要的工序,模腔内的表面粗糙度(光学仪器检测)必须在Ra0.01-0.03um之间,模唇口R角控制20-40um间,这都必须透过精密研磨机辅助加上镜面抛光工序,才能达成。因此光学用模具的制程工序远比一般模具来的更多,所需要的制作时间也比较长,因为只要有任何一个工序细节被轻忽,就会影响最终产品的质量。


好的设计也要有足以匹配的精密加工


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如虎添翼的光学产品升级涂布

如前所述,制程对光学产品质量是关键要因,制程除了硬设备外,也包含实质的生产程序,涂布是被广泛应用在许多光学产品的一种制程,当光学功能需要更加精准以及稳定,同时考虑市场的客制化需求时,有些原本透过光学产品迭加而达到的光学功能,如:常用于各类显示器中的防眩光涂层、硬化保护涂层、抗反射涂层等,就会转而利用涂布制程让光学产品能够提升更强更好的功能性,更能精准控制光,也更具有可调整的弹性,这也是为什么涂布制程也从早期的辅助角色,现今逐渐成为光学表现的核心技术之一。


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涂布制程可以让光学产品提升更好更强的功能性


涂布可透过许多不同的方式达成,其中以卷对卷涂布设备使用最为广泛,因为卷对卷设备有几个特色:

1.可连续性生产,在张力以及线速度等稳定控制下,可以避免厚度波动以及边缘与中央表面厚度不一的情形。


2.可透过多功能涂布座(涂布模具、微凹以及逗号轮等)更方便控制产品厚度的均匀与精准 。

光学膜迭加多一层就不可避免多一个误差,即使每一层误差极小,但累加起来也是很惊人,加上还要考虑迭加膜之间的贴合密合度以及翘曲等问题,若透过涂布制作,把迭加可能造成的风险换乘单纯考虑涂层与基材间适切性,对操作者来说更加方便控制。


3. 同一产线可调整不同生产条件或生产多样产品。

采用迭加方式,比较难以改变规格以及相关的光学设计,比较无法因应市场多方面的需求,而采用涂布方式,则可以透过厚度与宽度调整,提供更多规格产品,甚至透过涂布线的设计,可以生产多样化的产品,如:车用保护膜(PPF)涂布线可以增加机构,也可以用来制作用量更大的车窗膜;又或者同一涂布产线,可以同时用于扩散、防眩光、抗反射等,


卷对卷连续生产的稳定性成为光学涂布中的主流


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另外还有其他常见的光学产品涂布,如:光学板、玻璃基板、高精度单元光学镜片或滤光片等,就会使用平面涂布或是真空镀膜制程,而卷对卷涂布就是因为上述特点,特别是在稳定速度与张力条件下的精准厚度控制,而成为光学制程中的主流。

 

光学产品早已深植于我们的日常生活之中,然而,光学产品的高门坎却不是那么轻易达成,在光学世界中不在于追求极限规格,而是否能稳定生产,每一个细节是否经得起长时间量产的考验,从材料、制程到精度控制的全面要求,这才是真正控制光学质量的关键,透过不同的设备(光学押出模具、涂布模具以及涂布设备),将光学转变成一个个的产品,「对!就是那道光!」那道光的背后是许多追求细致的职人们的精神展现。