偏光片的入門知識

1、 偏光片的入門知識  2006-5-31偏光片的組成最早的偏光片主要由中間能產(chǎn)生偏振光線的PVA膜，再在兩面復(fù)合上TAV保護膜組成。為了方便使用和得到不同的光學效果，偏光片供應(yīng)商應(yīng)液晶顯示器制造商要求，又在兩面涂覆上壓敏膠，再覆上離型膜，這種偏光片是我們最常見到的TN普通全透射偏光片。如果去掉一層離型膜，再復(fù)合一層反射膜，就是最普通的反射偏光片。使用的壓敏膠為耐高溫防潮壓敏膠，并對PVA進行特殊浸膠處理（染料系列產(chǎn)品），所制成的偏光片即為寬溫類型偏光片；在使用的壓敏膠中加入阻止紫外線通過的成份，則可制成防紫外線偏光片；在透射原片上再復(fù)合上雙折射光學補償膜，則可制成STN用偏光片；在透

2、射原片上再復(fù)合上光線轉(zhuǎn)向膜，則可制成寬視角偏光片或窄視角偏光片；對使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。實際上隨著新型的液晶顯示器產(chǎn)品不斷開發(fā)出來，偏光片的類型也愈來愈多。1、偏光PVA膜的特性偏光膜PVA作為一種使用延伸方法制成的產(chǎn)品，具有以下一些獨特的特性：光線選擇性：選擇通過偏振方向與延伸方向一致的光線通過；溫度、濕度敏感性：吸潮或加溫后，被拉伸的成線性的分子鏈將會自動還原回團狀的分子鏈，失去光線選擇性。脆弱性：很容易在外力的作用下失去光線選擇性。   偏光片的分類：按溫度分為普通型偏光片、寬溫型偏光片；按透過率分為普通透射片、高透射片；按底

3、色分為灰白類偏光片、彩色偏光片；按復(fù)合不同功能的光學膜分為全透射片、半透射半反射片、全反射片、光學補償片、視角控制片。2、影響偏光片性能的主要參數(shù)：厚度；透過率（單體透過率、平行透過率、垂直透過率）；偏光效率；顏色坐標（NBS）；復(fù)合膜類型；抗紫外線性3、偏光片的工廠自適應(yīng)測試方法及判定標準：尺寸:A、測試方法：用直尺、千分尺或卡尺測量待測偏光片原片的長度、寬度、厚度。B、判定標準：測量結(jié)果在供應(yīng)商所提供的參數(shù)范圍之內(nèi)為合格。光電性能:A、測試方法：把偏光片貼在產(chǎn)品上與貼有現(xiàn)用同類偏光片的同一型號產(chǎn)品一起測試比對其光電性能。B、判定標準：測試樣品Voff值與生產(chǎn)產(chǎn)品Voff值相當；測試樣品對比

4、度大于生產(chǎn)產(chǎn)品對比度；測試樣品底色與要求底色一致?？煽啃?A、測試方法：把待測偏光片貼在玻璃上與貼有同類偏光片的產(chǎn)品一起測試比對其可靠性性能。B、判定標準：經(jīng)可靠性試驗后光學及電學性能與可靠性測試結(jié)果與同類偏光片結(jié)果相當，并在測試產(chǎn)品型號要求范圍之內(nèi)。粘貼、剝離性能：A、測試方法：把待測偏光片貼在玻璃上，重復(fù)貼覆、剝離多次。B、判定標準：可以重復(fù)貼覆、剝離三次以上，剝離三次后玻璃上沒有殘膠，貼覆后結(jié)合穩(wěn)固，按生產(chǎn)所設(shè)定參數(shù)消泡完全，通過高溫高濕試驗。4、偏光片的選用規(guī)則：A+規(guī)產(chǎn)品的面片，原則上選用原廠整張偏光片，部分產(chǎn)品可用TFT無旋光三角料；底片原則上選用原廠整張偏光片。A規(guī)產(chǎn)品的面片，一

5、般選用原廠等級整張偏光片， TFT無旋光三角料，或是庫存量較多TFT邊角料偏光片；或者是以后是采購主要渠道供應(yīng)商的TFT邊角料偏光片，底片用原廠等級整張偏光片或復(fù)合底片。B級產(chǎn)品的面片，盡量使用庫存量較少TFT邊角料偏光片、碎料片，或者是以后不再是采購主要渠道供應(yīng)商的TFT邊角料偏光片；底片用復(fù)合底片。客戶有特殊要求時，按客戶要求選用特殊偏光片。5、偏光片的使用方法：輕拿輕放，不能用硬物在表面上推劃。取放時不能折疊。對等級片和邊角料片在投入生產(chǎn)前要進行分色篩選。貼片時，一定要讓LCD表面上殘留的清潔液完全揮發(fā)干凈后，才能貼上偏光片。超寬溫偏光片分切時一定要膠水面朝下放置。6、偏光片的貯存及搬運

6、方法：偏光片的貯存方法：偏光片應(yīng)貯存在室溫條件下，濕度在75%以下遮光保存；貯放時要求平放；供應(yīng)商完整包裝偏光片按供應(yīng)商標識的堆放高度和堆放位置堆放；快遞包裝的偏光片、散裝堆偏光片，堆放時每300張需單獨隔離支撐堆放。偏光片的搬運方法：偏光片搬運時要放置在搬運物最上層，高度不能超過堆放高度，并且要輕拿輕放，不能豎放，不能碰壓。附表2：偏光片常用規(guī)格表附3：本廠應(yīng)用的偏光片的一些按進貨方式特殊分類方法：原廠整張片；原廠等級處理片；外發(fā)加工整張復(fù)合片；TFT邊角料；外發(fā)加工TFT邊角料復(fù)合片；碎料片附4：工廠現(xiàn)使用復(fù)合片的使用方法：所有復(fù)合偏光片在外發(fā)加工商復(fù)合加工前，建議廠內(nèi)進行分色處理；然后按

7、顏色分批或固定一種顏色再外發(fā)加工復(fù)合，以保證復(fù)合前的偏光片顏色大體一致。偏光片進行分色處理重新由品管入倉后，生產(chǎn)部在切片之前，建議先大概了解產(chǎn)品的底色，如果底色偏綠或有綠色輕微彩虹，則選用稍偏黃的偏光片；反之產(chǎn)品底色偏黃或有黃色輕微彩虹時，則選用稍偏綠的偏光片。生產(chǎn)領(lǐng)用偏光片時建議按顏色批次領(lǐng)用，線上一般不要存大多種顏色，以免混淆。進行分色處理后，除非現(xiàn)有倉存偏光片顏色無法達到客戶底色要求，否則，不建議對偏光片角度進行較大的調(diào)整，以免喪失產(chǎn)品所需要的光電性能。液晶顯示器偏光膜的基本原理  2004-9-17偏極光與偏光膜的基本原理     &#

8、160;  大多數(shù)的人仍然對偏光膜這個名詞感到陌生而不很清楚，故在此先對偏極光的現(xiàn)象及基本原理稍做說明。偏極光人類對光的了解依序可分成以下四個重要階段：1.十七世紀中，牛頓首先開始對光做有系統(tǒng)的研究，他發(fā)現(xiàn)到所謂的白光(White Light)是由所有的色光(Colored Light)混合而成。為了要解釋這個現(xiàn)象，就有許多不同的理論衍生出來。2.十九世紀初，楊氏(Thomas Young)利用波動理論成功的解釋了大部分的光學現(xiàn)象如反射、折射和繞射等。3.1873年，馬克斯威爾發(fā)現(xiàn)光波是電磁波，其中它的電波和磁波是相依相存不能分開的，電場(E)、磁場(H)與電磁波進行的方向(k)這三

9、者是呈相互垂直的關(guān)系。圖2 4.二十世紀初，愛因斯坦發(fā)現(xiàn)光的能量要用粒子學說才能解釋，因而衍生出量子學。換言之，光同時具有波動及粒子兩種特性。    因為偏極光的理論是用波動學來解釋的，所以往后的討論都將光視為電磁波，并且為了簡化易懂，我們只考慮其電場向量E。非偏極光的E可以用圖2表示，圖2中許多對稱等長的輻射線表示E在E、H所組成的平面上振動，并且在各方向振動的機會均等。當E的分布不均時就稱之為偏極化(Polarization)，如圖3所示為部份偏極光，當E只在一個方向振動時則稱之為線性偏極光(圖4)。從向量的觀點來看，當圖2中各方向的向量投影到X和Y

10、兩個相互垂直的坐標軸上后，非偏極光可以分解為兩條相垂直的線性偏極光(圖5)。圖2：非偏極光 圖3：部份偏極光 圖4：線性偏極光 圖5：相互垂直的線性偏極光 偏極光的制造一般而言，制造偏極光的方法是由以下三個步驟：1.制造普通非偏極光(圖2)。2.分解此非偏極光為兩個相互垂直的線性偏極光(圖5)。3.舍棄一條偏極光，應(yīng)用另一條偏極光(圖4)。能將非偏極光分解為兩條偏極光，而舍棄其一的儀器稱之為起偏器(Polarizer)，起偏器可以利用如吸收、反射、折射、繞射等光學效應(yīng)來產(chǎn)生偏極光。一般較常用的起偏器種類有以下數(shù)種：(1) 反射型當光線斜射入玻璃表面時，其

11、反射光將被部分偏極化。利用多層玻璃的連續(xù)反射效果即可將非偏極光轉(zhuǎn)為線性偏極光。(2) 復(fù)屈折型將兩片方解石晶體接合，入射光線會被分解為兩道偏極光，稱為平常光與非常光。(3) 二色性微晶型將具有二色性的微小晶體有規(guī)則地吸附排列在透明的薄片上，這是人工第一次做出偏光膜的方法。(4) 高分子二色性型利用透光性良好的高分子薄膜，將膜內(nèi)分子加以定向，再吸著具有二色性的物質(zhì)，此為現(xiàn)今生產(chǎn)偏光膜最主要的方法。這類吸收式的起偏器都是以膜(Film)或是板(Plate or Sheet)的形式存在，因此，通常又稱之為偏光膜(Polarizing Film)或偏光板(Polarizing Plate or She

12、et)。英文上另外一個更通俗的稱呼是Polarizing Filter。偏光膜的起源    偏光膜是由美國拍立得公司(Polaroid)創(chuàng)始人蘭特(Edwin H. Land)于1938年所發(fā)明。六十年后的今天，雖然偏光膜在生產(chǎn)技巧和設(shè)備上有了許多的改進，但在制程的基本原理和使用的材料上仍和六十年前完全一樣。因此，在說明偏光膜的制程原理之前，先簡單的敘述一下蘭特當時是在什么情況下得到靈感，相信這有助于全面了解偏光膜的制程。蘭特于1926年在哈佛大學念書時看了一篇由英國的一位醫(yī)生Dr. Herapath在1852年發(fā)表的論文，內(nèi)容提到Dr. Herapath的一位學

13、生Mr. Phelps曾不小心把碘掉入the solution disulfate of quinine，他發(fā)現(xiàn)立即就有許多小的綠色晶體產(chǎn)生，Dr. Herapath于是將這些晶體放在顯微鏡下觀察，發(fā)現(xiàn)如下圖所示：當兩片晶體相重疊時，其光的透過度會隨晶體相交的角度而改變，當它們是相互垂直時，光則被完全吸收(圖6)；相互平行時，光可完全透過(圖7)。圖6：光被完全吸收 圖7：光可完全透過     這些碘化合物的晶體非常小，所以在實際應(yīng)用上有了很大的限制，Dr. Herapath花了將近十年的時間來研究如何才能做出較大的偏光晶體，可是他并沒有成功。

14、因此，蘭特認為這條路可能是不可行的，于是他采用了以下的方式：蘭特把大顆粒晶體研磨(ball mill)成微小晶體，并使這些小晶體懸浮在液體中。將一塑料片放入上述的懸浮液中，然后再放入磁場或電場中定向。將此塑料片從懸浮液中取出，偏光晶體就會附蓋在塑料片的表面上。將此塑料片留在磁場或電場中，干燥后就成為偏光膜。    蘭特的方法是將許多小的偏光晶體，有規(guī)則的排列好，這就相當于一個大的偏光晶體。他應(yīng)用上述的方法，在1928年成功的做出了最早問世的偏光膜、J片。這種方法的缺點是費時、成本高和模糊不透明。但蘭特已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了制造偏光膜的幾個重要因素：(1)碘 (2)高分子 (3

15、)定向(Orientation)。經(jīng)過不斷的研究改進，蘭特終于在1938年發(fā)明了到現(xiàn)在還在沿用的制造方法，其基本原理將于下節(jié)中討論。偏光膜的工作原理    時下最通用的偏光膜是蘭特在1938年所發(fā)明的H片，其制法如下：首先把一張柔軟富化學活性的透明塑料板(通常用PVA)浸漬在I2 / KI的水溶液中，幾秒之內(nèi)許多碘離子擴散滲入內(nèi)層的PVA，微熱后用人工或機械拉伸，直到數(shù)倍長度，PVA板變長同時也變得又窄又薄，PVA分子本來是任意角度無規(guī)則性分布的，受力拉伸后就逐漸一致地偏轉(zhuǎn)于作用力的方向，附著在PVA上的碘離子也跟隨著有方向性，形成了碘離子的長鏈。因為碘離子有很好

16、的起偏性，它可以吸收平行于其排列方向的光束電場分量，只讓垂直方向的光束電場分量通過，利用這樣的原理就可制造偏光膜(如圖8)。圖8 偏光膜的種類及發(fā)展現(xiàn)今所使用偏光膜的種類    偏光膜的應(yīng)用范圍很廣，不但能使用在LCD做為偏光材料，亦可用于太陽眼鏡、防眩護目鏡、攝影器材之濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調(diào)整器，其它尚有偏光顯微鏡與特殊醫(yī)療用眼鏡。為了滿足輕量化及使用容易的要求，所以偏光膜的選擇以高分子二色性型為主，這型起偏材料的種類有四：(1) 金屬偏光膜將金、銀、鐵等金屬鹽吸附在高分子薄膜上，再加以還原，使棒狀金屬有起偏的能力，現(xiàn)在已不使用這種方法生產(chǎn)。

17、(2) 碘系偏光膜PVA與碘分子所組成，為現(xiàn)今生產(chǎn)偏光膜最主要的方法。(3) 染料系偏光膜將具有二色性的有機染料吸著在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。(4) 聚乙烯偏光膜用酸為觸媒，將PVA脫水，使PVA分子中含一定量乙烯結(jié)構(gòu)，再加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。偏光膜的構(gòu)造    高分子膜在經(jīng)過延伸之后，通常機械性質(zhì)會降低，變得易碎裂。所以在偏光基體(PVA)延伸完后，要在兩側(cè)貼上三醋酸纖維(TAC)所組成的透明基板，一方面可做保護，一方面則可防止膜的回縮。此外，在基板外層可再加一層離型膜及保護膜，以方便與液晶槽貼合(如圖十三)。圖十三：偏光膜的構(gòu)

18、造簡圖LCD用偏光膜的品質(zhì)特性    由于LCD的顯示非發(fā)光型，為了達到顯示器明亮、易辨識的要求，偏光膜就必須具有清晰、高透過及高偏旋光性。近來LCD的使用愈來愈廣泛，如民生、軍事、高科技等。因應(yīng)LCD的多樣化及耐用性的提升，必須加強偏光膜的耐久性及耐旋光性。    另外、在外觀特性上，配合LCD畫素的提高，偏光膜的表面必須是平滑且高精細化；若是在高溫高濕的環(huán)境之下長時間使用，也必須維持偏旋光性能，且所用的黏著劑其安定性也是要求的要點之一。通常在偏光膜的制造過程中，都是在無塵室進行：1.由于偏光膜的素材為PVA及TAC，所以其上不可有

19、異物及未溶的樹脂。2.在偏光膜的貼合過程中，不可在涂膠、貼合及加工時有任何異物混入。3.保護膜或離型膜等材料不可有任何缺陷。4.在成品的表面及切斷面，或包裝袋上不可有任何異物附著混入。若無法滿足上述條件，則無法做出高解析、大尺寸、高精細化的偏光膜。LCD用偏光膜的發(fā)展(1) 碘系偏光膜    PVA及碘所構(gòu)成的偏光膜長久以來都在LCD的市場上占有相當大的比例?，F(xiàn)今材料與延伸技術(shù)不斷改良下偏光度及透過率都相當接近理論值(偏光度100%；透過率50%)。(2) 耐久性偏光膜    使用染料配方讓偏光膜具有耐高溫高濕、耐光等特性，大多使用在車、船舶或飛機用的LCD上。但偏光率不及碘系且價格昂貴是其缺點?，F(xiàn)今發(fā)展是藉由PVA的延伸配向及開發(fā)在可見光區(qū)有均勻吸收的高偏旋光