1、第1页，共29页,偏光片基础知识,编制：佘光全 日期：2008-10-23,课程方向：专业技术类 课程分类：产品类,第2页，共29页,主要内容,一、偏光片的定义； 二、偏光片在LCD中的工作原理 三、偏光片的种类 四、偏光片的结构； 五、偏光片的偏光原理； 六、偏光片的制造过程； 七、偏光片的性能评价指标； 八、偏光片性能与LCD特性的关系； 九、偏光片使用角度的定义； 十、偏光片的储存及使用注意事项； 十一、偏光片技术的发展方向,第3页，共29页,一、偏光片的定义,自然光：,光是一种电磁波,其中它的电波和磁波是相依相存不能分开的，电场（E）、磁场（H）与电磁波进行的方向（K）这三者是呈相互垂
2、直的关系。通常所见的自然光为向360方向均匀振动的光波，且向360方向的性质完全均匀一致，我们称之为非偏振光。,第4页，共29页,部分偏振光与偏振光：,如果自然光中向360方向波动的性质不一致，但仍然在各个方向上存在振动，那我们称这种光为部分偏振光。 如果只存在某几个方向上振动，那我们称这种为光为偏振光。,部分偏振光,偏振光,偏振光,一、偏光片的定义,第5页，共29页,为了得到偏振光，通常需借助一些器件，主要分为以下几种类型：,（1）反射型：当光线斜射入玻璃表面时，其反射光将被部分偏极化。利用多层玻璃的连续反射效果即可将非偏极光转为线性偏极光。 （2）复屈折型将两片方解石晶体接合，入射光线会被
3、分解为两道偏极光，称为平常光与非常光。 （3）二向色性微晶型将具二色性的微小晶体有规则地吸附排列在透明的薄片上，这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，将膜内分子加以定向，再吸附具有二向色性物质，这类吸附式的起偏器都是以片（Plate or Sheet）或膜（Film）的形式存在，因此，通常又称之为偏光片（Polarizing Plate or Sheet）或偏光膜（Polarizing Film）。英文上另外一个更通俗的称呼是（Polarizing Filter）。,一、偏光片的定义,第6页，共29页,偏光片的特性：,将非偏振光变为偏振光,一、偏光片
4、的定义,第7页，共29页,二、偏光片在LCD中的工作原理；,因为偏光片独特的偏光特性,决定了其在LCD应用中至关重要的作用,光,当上下偏光片吸光轴相互垂直时，若未施加电压，光线可通过呈现亮态。,当施加电压时，光线被完全阻挡呈现暗态。,第8页，共29页,三、偏光片的种类,目前市场上和偏光片种类较多，但按其偏光材料上讲，主要分为以下几类：,（1）金属偏光膜将金、银、铁等金属盐吸附在高分子薄膜上，再加以还原，使棒状金属有起偏的能力，目前只有某些反射片上才有应用。 （2）碘系偏光膜将碘分子吸着在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。是目前偏光片市场上主要类型之一，制造技术上已比例成熟。优点是透
5、过率及偏振度高，可接近理论值偏振度100%，透过率50%；缺点是碘分子的偏振性能在高温高湿下易受到破坏，耐候性差。 （3）染料系偏光膜将具有二色性的有机染料吸着在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。也是目前偏光片市场上主要类型之一。优点是耐候性好，常用于可靠性要求较高的产品上，但难获得高的偏振度和透过率，价格也比碘系分子偏光片要高 （4）聚乙烯偏光膜用酸为触媒，将PVA脱水，使PVA分子中含一定量乙烯结构，再加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。目前技术上还不是很成熟，应用较少。,第9页，共29页,四、偏光片的结构,偏光片的基本结构：,PVA（Polyvinyl alcohol)：聚乙烯
6、醇 TAC(Triacetyl-cellulose)：三醋酸纤维素酯,PVA:PVA膜是一种高分子聚合物， 用各类具有二向色性的有机染料进行染色，同时在一定的湿度和温度条件下进行延伸，使其吸收二向色性染料形成偏振性能，在脱水、烘干后形成偏光片原膜。,TAC：PVA膜具有亲水性，在湿热的环境中很快会变形、收缩、松弛、衰退、且强度很低，质脆易破，不便于使用和加工，因此在膜两边都复合上一层强度高、透光率高而又耐湿热的TAC膜，起保护作用。,第10页，共29页,普通TN、STN偏光片的结构：,透射型,半透射型,反射射型,四、偏光片的结构,第11页，共29页,STN补偿片及TFT片的主要结构：,普通补偿
7、片,普通TFT片,四、偏光片的结构,第12页，共29页,PVA分子本来是任意角度无规则性分布的，在一定温度和湿度条件下，受力拉伸后就逐渐偏转于作用力方向，趋向于成直线状分布。,PVA拉伸前,PVA拉伸后,PVA膜的特性:,五、偏光片的偏光原理,第13页，共29页,随着PVA分子沿拉伸方向直线排列，吸附在PVA层上的碘离子(或染料分子)也跟随着有方向性的偏转，形成碘离子(或染料分子)的长链。因为碘离子(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，只让垂直方向的偏振光通过，利用这样的原理就可制造偏光膜,五、偏光片的偏光原理,第14页，共29页,六、偏光片的生产过程,目前偏光片生
8、产的主要工艺：,第15页，共29页,偏光片生产的主要流程,六、偏光片的生产过程,第16页，共29页,偏光片生产主要流程示意简图：,对水质及温湿度要求较高，是偏光片生产的重点管控位置,六、偏光片的生产过程,第17页，共29页,偏光片生产过程中的表面处理：,为了满足LCD的使用要求，通常在偏光片生产的时候会对TAC层进行一些表面处理，以实现一些必要的功能。其中最常见的两种表面处理为：抗反射（AR）和抗眩光（AG）,（1）抗反射（AR）： 当光经过偏光片表面时，通常会有5%左右的反射损失，从而影响LCD的对比度差异。改善的方法就是在偏光片的TAC层上涂上一层抗反射型物质，利用光的干涉原理来降低反射值
9、。,六、偏光片的生产过程,第18页，共29页,（2）抗眩光（AG）： 为了避免光线被过度集中，偏光片膜的TAC层表面加工做成凹凸状，将光线均匀地分散，可达到防眩的效果。,AG层能够将外来的光源散射出去，所以我们看到的偏光征表面是呈现雾状，而不像玻璃表面是呈现反光的确关态。,六、偏光片的生产过程,第19页，共29页,七、偏光片的主要性能评价指标,作为LCD三大主要材料之一的偏光片，LCD的显示性能与偏光片均有很大的关系。通常偏光片的性能评价指标分为外观性能、光学性能、粘附性能、耐候性能，其它特殊性能等。,（1）颜色（外观性能）： 普通偏光片为灰色，细分为中灰和蓝灰。但随着LCD品种的多样化，相应
10、需求的彩色偏光片也相继出现，目前最常用的为紫色，其它还有蓝色、黄色、红色等多种颜色的偏光片。,（2）有效厚度（外观性能） ： 指偏光片的总厚度，包括基片厚度，胶厚度和TAC保护膜厚度。,第20页，共29页,（4）透光率和透射光谱（光学性能）： 透光率T=Iout/Iin,其中Iout,Iin分别为透过偏光片的光强和入射偏光片的光强，理想情况下，垂直偏光轴方向振动的光被完全吸收，相当于光的一半通过，即T=50%，通常分单体透光率，平行透光率和直交透光率。 透射光谱：LCD 要求偏光片在整个可见光范围内的透光率是均匀的，即透光光谱曲线要平直，否则出射的光会带有颜色，影响显示效果。,七、偏光片的主要
11、性能评价指标,（3）偏光度（光学性能）： 偏光度也称为偏振率，其定义为：P=（I平行-I垂直）/ （I平行+I垂直）100%，式中I平行， I垂直分别是自然光经偏光片后，振动方向沿偏光片偏光轴和垂直偏光轴方向上透射光光强。理想情况下I垂直=0，此时P=1，偏振率为100%,第21页，共29页,（5）色相（光学性能）： 指偏光片颜色所对应的色坐标值（NBS），通常以三个参数值来表示： a,b,L值，其具体意义如下图所示,七、偏光片的主要性能评价指标,第22页，共29页,（6）粘接性（粘附性能）： 指偏光片中感压胶的粘接性能。通常描述该种粘接性的标准有如下三种：,第23页，共29页,七、偏光片的主
12、要性能评价指标,（7）耐高温（耐候性能） 耐高温是指偏光片在一定烘烤温度下的外观性能、光学性能及粘附性的稳定性，目前根据偏光片的技术等级，主要分为三个等级,（8）耐湿热（耐候性能） 耐湿热技术指标是指偏光片在恒温恒湿条件下外观性能、光学性能及粘附性能的稳定性，它也通常分为三个技术等级，,第24页，共29页,八、偏光片性能与LCD特性的关系；,1、LCD亮度 ： 偏光片透过率、偏光片厚度、偏光片附加机能膜 2、LCD对比度：偏光片对比度、偏光片TAC附加机能膜 3、LCD视角： 偏光片TAC附加机能膜、偏光片位相差膜 4、LCD色度： 偏光片的贴合角度、偏光片位相差补偿膜、偏光片 与补偿膜的贴合
13、角度、宽视角机能膜的选用 5、LCD厚度： 偏光片厚度、补偿膜结构 6、LCD色调： 偏光片色调、偏光片位相差膜、液晶分子补偿膜 7、LCD类别： 透过型、半透过型、反射型偏光片、位相差补偿膜,偏光片特性与LCD特性的基本关系:,第25页，共29页,九、偏光片使用角度的定义；,6点钟方向,9点钟方向,12点钟方向,3点钟方向,零度边的定义：不管LCD视角为几点 钟都以6点钟所在对应的边为零度边,零度边,第26页，共29页,九、偏光片使用角度的定义；,偏光片角度定义：偏光片的偏光轴和LCD的零度边的夹角 。（顺时针为正，逆时针为负；偏光片粘面向上 ）,6点钟方向,9点钟方向,12点钟方向,3点钟
14、方向,零度边,偏光片偏光轴方向,第27页，共29页,十、偏光片的储存及使用注意事项；,(1)储存条件：温度2015，湿度65%20%RH，远离热冲击 (2)偏光片的处置要小心：不能摩擦、弯曲、冲击而损伤偏光片; (3)每次没有使用完的偏光片该及时放入复铝包装袋中,并用胶带封闭进行再保管. (4)偏光片表面要干净，不能用手摸表面，除去保护膜后不要受到沾污 (5)对已经裁切好的偏光片小片产品应该及时投入使用并注意防止潮湿,第28页，共29页,十一、偏光片技术的发展方向,可视性 ：高亮度- 高透过率高对比度- 高偏光度、表面的防眩、防反射和低反射处理温度补偿膜的开发宽视角 - 宽视角化、液晶性高分子
15、薄膜全彩色 - 宽带宽补偿膜、全可视范围补偿、宽带宽相位补偿 可靠性：高耐久性- 偏光膜的高可靠性、粘合剂的高可靠性、机能材料 的高可靠性 高耐久性指标：105 X 1000HRS80 X 90%Rh X 1000hours 防UV性能： 对紫外线辐射的截止能力 高效率：生产的高效率-宽幅度、大卷长、作业无人化、检测自动化使用的高效率-大尺寸、半透过、防静电、保护膜的应用 轻型化：材料薄型化、结构简洁化、液晶性高分子膜的应用、复合机能材料 低成本：结构简化、材料替代、LR对AR的补充,虽然目前偏光片的种类较多,但其性能提升还存在较大空间,主要体现在以下几个方面:,第29页，共29页,结束!谢谢!,
