偏光片基礎(chǔ)知識

偏光片基礎(chǔ)知識編制：佘光全日期：2008-10-23課程方向：專業(yè)技術(shù)類課程分類：產(chǎn)品類1主要內(nèi)容一、偏光片的定義；二、偏光片在LCD中的工作原理三、偏光片的種類四、偏光片的結(jié)構(gòu)；五、偏光片的偏光原理；六、偏光片的制造過程；七、偏光片的性能評價(jià)指標(biāo)；八、偏光片性能與LCD特性的關(guān)系；九、偏光片使用角度的定義；十、偏光片的儲存及使用注意事項(xiàng)；十一、偏光片技術(shù)的發(fā)展方向12頁，共29頁一、偏光片的定義自然光：光是一種電磁波,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(jìn)行的方向（K）這三者是呈相互垂直的關(guān)系。通常所見的自然光為向360°方向均勻振動的光波，且向360°方向的性質(zhì)完全均勻一致，我們稱之為非偏振光。HK13頁，共29頁部分偏振光與偏振光：如果自然光中向360°方向波動的性質(zhì)不一致，但仍然在各個(gè)方向上存在振動，那我們稱這種光為部分偏振光。如果只存在某幾個(gè)方向上振動，那我們稱這種為光為偏振光。部分偏振光偏振光偏振光一、偏光片的定義14頁，共29頁為了得到偏振光，通常需借助一些器件，主要分為以下幾種類型：（1）反射型：當(dāng)光線斜射入玻璃表面時(shí)，其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）二向色性微晶型將具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方法。（4）高分子二向色性型利用偏光性良好的高分子薄膜，將膜內(nèi)分子加以定向，再吸附具有二向色性物質(zhì)，這類吸附式的起偏器都是以片（PlateorSheet）或膜（Film）的形式存在，因此，通常又稱之為偏光片（PolarizingPlateorSheet）或偏光膜（PolarizingFilm）。英文上另外一個(gè)更通俗的稱呼是（PolarizingFilter）。一、偏光片的定義15頁，共29頁偏光片的特性：將非偏振光變?yōu)槠窆庖弧⑵馄亩x16頁，共29頁二、偏光片在LCD中的工作原理；因?yàn)槠馄?dú)特的偏光特性,決定了其在LCD應(yīng)用中至關(guān)重要的作用光偏光片光LCD盒體LCD盒體偏光片施加電壓當(dāng)上下偏光片吸光軸相互垂直時(shí)，若未施加電壓，光線可通過呈現(xiàn)亮態(tài)。當(dāng)施加電壓時(shí)，光線被完全阻擋呈現(xiàn)暗態(tài)。17頁，共29頁三、偏光片的種類目前市場上和偏光片種類較多，但按其偏光材料上講，主要分為以下幾類：（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，目前只有某些反射片上才有應(yīng)用。（2）碘系偏光膜將碘分子吸著在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。是目前偏光片市場上主要類型之一，制造技術(shù)上已比例成熟。優(yōu)點(diǎn)是透過率及偏振度高，可接近理論值偏振度100%，透過率50%；缺點(diǎn)是碘分子的偏振性能在高溫高濕下易受到破壞，耐候性差。（3）染料系偏光膜將具有二色性的有機(jī)染料吸著在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。也是目前偏光片市場上主要類型之一。優(yōu)點(diǎn)是耐候性好，常用于可靠性要求較高的產(chǎn)品上，但難獲得高的偏振度和透過率，價(jià)格也比碘系分子偏光片要高（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。目前技術(shù)上還不是很成熟，應(yīng)用較少。18頁，共29頁四、偏光片的結(jié)構(gòu)偏光片的基本結(jié)構(gòu)：PVA（Polyvinylalcohol)：聚乙烯醇TAC(Triacetyl-cellulose)：三醋酸纖維素酯PVA:PVA膜是一種高分子聚合物，用各類具有二向色性的有機(jī)染料進(jìn)行染色，同時(shí)在一定的濕度和溫度條件下進(jìn)行延伸，使其吸收二向色性染料形成偏振性能，在脫水、烘干后形成偏光片原膜。TAC：PVA膜具有親水性，在濕熱的環(huán)境中很快會變形、收縮、松弛、衰退、且強(qiáng)度很低，質(zhì)脆易破，不便于使用和加工，因此在膜兩邊都復(fù)合上一層強(qiáng)度高、透光率高而又耐濕熱的TAC膜，起保護(hù)作用。TACPVATAC19頁，共29頁反射膜感壓膠

AdhesiveTACPVATAC感壓膠

Adhesive離型膜

Releasefilm離型膜

Releasefilm感壓膠

AdhesiveTACPVATAC保護(hù)膜

Protectionfilm保護(hù)膜

Protectionfilm半透膜Transflectivefilm感壓膠AdhesiveTACPVATAC感壓膠

Adhesive離型膜

Releasefilm普通TN、STN偏光片的結(jié)構(gòu)：透射型半透射型反射射型四、偏光片的結(jié)構(gòu)110頁，共29頁STN補(bǔ)償片及TFT片的主要結(jié)構(gòu)：離型膜

Releasefilm感壓膠

Adhesive位相差膜Retardationfilm感壓膠

AdhesiveTACPVATAC保護(hù)膜

Protectionfilm離型膜

Releasefilm感壓膠

AdhesiveTAC（WV）PVA（WV）TAC保護(hù)膜

Protectionfilm普通補(bǔ)償片普通TFT片四、偏光片的結(jié)構(gòu)111頁，共29頁P(yáng)VA分子本來是任意角度無規(guī)則性分布的，在一定溫度和濕度條件下，受力拉伸后就逐漸偏轉(zhuǎn)于作用力方向，趨向于成直線狀分布。CCCCCCCCCCCCCCCCPVA拉伸前PVA拉伸后PVA膜的特性:五、偏光片的偏光原理112頁，共29頁隨著PVA分子沿拉伸方向直線排列，吸附在PVA層上的碘離子(或染料分子)也跟隨著有方向性的偏轉(zhuǎn)，形成碘離子(或染料分子)的長鏈。因?yàn)榈怆x子(或染料分子)有很好的起偏性，它可以吸收平行于其排列方向的偏振光，只讓垂直方向的偏振光通過，利用這樣的原理就可制造偏光膜五、偏光片的偏光原理透過軸碘分子或染料分子113頁，共29頁類型工藝優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)干法PVA膜是在具有一定溫度和濕度條件的蒸汽環(huán)境下進(jìn)行延伸的工藝方法可以提高工藝的生產(chǎn)效率，使用幅寬較大的PVA膜進(jìn)行生產(chǎn)而不至于經(jīng)常斷膜，PVA膜在延伸過程中的均勻性受到限制，所開成的偏光片原膜的復(fù)合張力、色調(diào)的均勻性和耐久性不易穩(wěn)定，技術(shù)難度較高濕法PVA膜是在一定配比的液體中進(jìn)行染色、拉伸的工藝方法PVA膜拉伸的均勻性，產(chǎn)品的耐久性較好，是目前偏光片生產(chǎn)廠家較多采用的生產(chǎn)方式加工時(shí)PVA膜的拉伸幅度受到限制，生產(chǎn)過程中容易斷膜六、偏光片的生產(chǎn)過程目前偏光片生產(chǎn)的主要工藝：114頁，共29頁P(yáng)VA染色拉伸TAC上膠貼合干燥卷取原反檢查卷取

離型膜貼合涂感壓膠干燥

檢查卷返裁切裁切檢查

包裝偏光片生產(chǎn)的主要流程六、偏光片的生產(chǎn)過程115頁，共29頁偏光片生產(chǎn)主要流程示意簡圖：對水質(zhì)及溫濕度要求較高，是偏光片生產(chǎn)的重點(diǎn)管控位置六、偏光片的生產(chǎn)過程116頁，共29頁偏光片生產(chǎn)過程中的表面處理：為了滿足LCD的使用要求，通常在偏光片生產(chǎn)的時(shí)候會對TAC層進(jìn)行一些表面處理，以實(shí)現(xiàn)一些必要的功能。其中最常見的兩種表面處理為：抗反射（AR）和抗眩光（AG）（1）抗反射（AR）：當(dāng)光經(jīng)過偏光片表面時(shí)，通常會有5%左右的反射損失，從而影響LCD的對比度差異。改善的方法就是在偏光片的TAC層上涂上一層抗反射型物質(zhì)，利用光的干涉原理來降低反射值。六、偏光片的生產(chǎn)過程117頁，共29頁（2）抗眩光（AG）：為了避免光線被過度集中，偏光片膜的TAC層表面加工做成凹凸?fàn)?，將光線均勻地分散，可達(dá)到防眩的效果。AG層能夠?qū)⑼鈦淼墓庠瓷⑸涑鋈?，所以我們看到的偏光征表面是呈現(xiàn)霧狀，而不像玻璃表面是呈現(xiàn)反光的確關(guān)態(tài)。六、偏光片的生產(chǎn)過程118頁，共29頁七、偏光片的主要性能評價(jià)指標(biāo)作為LCD三大主要材料之一的偏光片，LCD的顯示性能與偏光片均有很大的關(guān)系。通常偏光片的性能評價(jià)指標(biāo)分為外觀性能、光學(xué)性能、粘附性能、耐候性能，其它特殊性能等。（1）顏色（外觀性能）：普通偏光片為灰色，細(xì)分為中灰和藍(lán)灰。但隨著LCD品種的多樣化，相應(yīng)需求的彩色偏光片也相繼出現(xiàn)，目前最常用的為紫色，其它還有藍(lán)色、黃色、紅色等多種顏色的偏光片。（2）有效厚度（外觀性能）

：指偏光片的總厚度，包括基片厚度，膠厚度和TAC保護(hù)膜厚度。119頁，共29頁（4）透光率和透射光譜（光學(xué)性能）：透光率T=Iout/Iin,其中Iout,Iin分別為透過偏光片的光強(qiáng)和入射偏光片的光強(qiáng)，理想情況下，垂直偏光軸方向振動的光被完全吸收，相當(dāng)于光的一半通過，即T=50%，通常分單體透光率，平行透光率和直交透光率。透射光譜：LCD要求偏光片在整個(gè)可見光范圍內(nèi)的透光率是均勻的，即透光光譜曲線要平直，否則出射的光會帶有顏色，影響顯示效果。七、偏光片的主要性能評價(jià)指標(biāo)（3）偏光度（光學(xué)性能）：偏光度也稱為偏振率，其定義為：P=（I平行-I垂直）/（I平行+I垂直）×100%，式中I平行，I垂直分別是自然光經(jīng)偏光片后，振動方向沿偏光片偏光軸和垂直偏光軸方向上透射光光強(qiáng)。理想情況下I垂直=0，此時(shí)P=1，偏振率為100%120頁，共29頁（5）色相（光學(xué)性能）：指偏光片顏色所對應(yīng)的色坐標(biāo)值（NBS），通常以三個(gè)參數(shù)值來表示：a,b,L值，其具體意義如下圖所示七、偏光片的主要性能評價(jià)指標(biāo)121頁，共29頁（6）粘接性（粘附性能）：指偏光片中感壓膠的粘接性能。通常描述該種粘接性的標(biāo)準(zhǔn)有如下三種：

單位規(guī)格對玻璃gf/25mm500以上離型膜gf/25mm20以下保護(hù)膜gf/25mm50以下122頁，共29頁七、偏光片的主要性能評價(jià)指標(biāo)（7）耐高溫（耐候性能）耐高溫是指偏光片在一定烘烤溫度下的外觀性能、光學(xué)性能及粘附性的穩(wěn)定性，目前根據(jù)偏光片的技術(shù)等級，主要分為三個(gè)等級（8）耐濕熱（耐候性能）耐濕熱技術(shù)指標(biāo)是指偏光片在恒溫恒濕條件下外觀性能、光學(xué)性能及粘附性能的穩(wěn)定性，它也通常分為三個(gè)技術(shù)等級，

耐高溫能力耐濕熱能力普通型70°C×500HR40°C×90％RH×240HR中耐久型80°C×500HR60°C×90％RH×500HR高耐久型90°C×500H70°C×95%RH×500HR123頁，共29頁八、偏光片性能與LCD特性的關(guān)系；1、LCD亮度：偏光片透過率、偏光片厚度、偏光片附加機(jī)能膜2、LCD對比度：偏光片對比度、偏光片TAC附加機(jī)能膜3、LCD視角：偏光片TAC附加機(jī)能膜、偏光片位相差膜4、LCD色度：偏光片的貼合角度、偏光片位相差補(bǔ)償膜、偏光片與補(bǔ)償膜的貼合角度、寬視角機(jī)能膜的選用5、LCD厚度：偏光片厚度、補(bǔ)償膜結(jié)構(gòu)6、LCD色調(diào)：偏光片色調(diào)、偏光片位相差膜、液晶分子補(bǔ)償膜7、LCD類別：透過型、半透過型、反射型偏光片、位相差補(bǔ)償膜偏光片特性與LCD特性的基本關(guān)系:124頁，共29頁九、偏光片使用角度的定義；6點(diǎn)鐘方向9點(diǎn)鐘方向12點(diǎn)鐘方向3點(diǎn)鐘方向零度邊的定義：不管LCD視角為幾點(diǎn)鐘都以6點(diǎn)鐘所在對應(yīng)的邊為零度邊零度邊125頁，共29頁九、偏光片使用角度的定義；偏光片角度定義：偏光片的偏光軸和LCD的零度邊的夾角。（順時(shí)針為正，逆時(shí)針為負(fù)；偏光片粘面向上）6點(diǎn)鐘方向9點(diǎn)鐘方向12點(diǎn)鐘方向3點(diǎn)鐘方向零度邊偏光片偏光軸方向126頁，共29頁十、偏光片的儲存及使用注意事項(xiàng)；(1)儲存條件：溫度20±15℃，濕度65%±20%RH，遠(yuǎn)離熱沖擊(2)偏光片的處置要小心：不能摩擦、彎曲、沖擊而損傷偏光片;(3)每次沒有使用完的偏光片該及時(shí)放入復(fù)鋁包裝袋中,并用膠帶封閉進(jìn)行再保管.(4)偏光片表面要干凈，不能用手摸表面，除去保護(hù)膜后不要受到沾污(5)對已經(jīng)裁切好的偏光片小片產(chǎn)品應(yīng)該及時(shí)投入使用并注意防止潮濕127頁，共29頁十一、偏光片技術(shù)的發(fā)展方向可視性：高亮度---高透過率高對比度---高偏光度、表