偏光片的原理及作用

　　偏光片由美國Polaroid公司的Edwin H. Land在1938年所發(fā)明，是將一般不具有偏極性的自然光變成偏振光的光學(xué)元件。所有的液晶面板都有上下兩片偏光片，其中一個(gè)是起偏器，一個(gè)是檢偏器。偏光片起到光開關(guān)的作用，液晶顯示器必須依靠偏振光才可成像。背光模組負(fù)責(zé)為液晶屏顯像提供最基本的光源，但送出來的光線方向性不一致，呈放射狀，如果這樣的光線通過液晶分子的扭轉(zhuǎn)，我們在屏幕上看到的可能是白茫茫的一片，或者是花花綠綠的色塊。下偏光片則承擔(dān)了將光線的方向規(guī)范成一致后再送往液晶層的工作。液晶分子在TFT控制下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，達(dá)到將方向一致的光線通亮進(jìn)行控制，從而在通往后面像素單元的光線明暗度發(fā)生了改變。液晶本身沒有顏色,所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色。原本方向一致光線經(jīng)過了液晶層的扭轉(zhuǎn)后又變得方向不一致，所以如果不把呈漫射狀的光線再次規(guī)整，則在屏幕前看到的依然是白茫茫一片，被液晶扭轉(zhuǎn)過了的光線并沒有體現(xiàn)出來，所以必須在此將漫射光進(jìn)行規(guī)整，使用一片與下偏光片偏光方向正交偏光片將經(jīng)過液晶扭轉(zhuǎn)的光心重新進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，不同角度的光線經(jīng)過上偏光板的亮度不同，所以我們可以在屏幕上可以看到明暗交替畫面，因?yàn)楸黄D(zhuǎn)的光線是經(jīng)過了彩色濾色片的彩色光，所以我們在屏幕前可以看到我們需要的圖像。

　　偏光片的結(jié)構(gòu)及類別

偏光片是一種復(fù)合膜，是由偏光膜、內(nèi)保護(hù)膜、壓敏膠層及外保護(hù)膜組成。其基本結(jié)構(gòu)是由兩面三醋酸纖維素膜（TAC）夾一層能產(chǎn)生偏振光線的聚乙烯醇膜(PVA)。市場上主要有以下幾種類型的偏光片：透射式偏光片、反射式偏光片（屬于增亮膜的一種）、半透過半反射式偏光片、補(bǔ)償型偏光片，表面一般經(jīng)過防眩（AG）或減反射（AR）處理。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。對使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。

　　偏光片的工藝

　　世界上各國偏光片的工藝方法都相差無幾，只是在使用原材料和具體技術(shù)細(xì)節(jié)方面各有特點(diǎn)。技術(shù)主流是碘系延伸法。

　　偏光板的制作有延伸法及涂布法，其中延伸法是主流工藝。偏光片生產(chǎn)技術(shù)以PVA膜的延伸工藝劃分，有干法和濕法兩大類。干法是指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，早期使用的目的是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。但這種工藝的局限性在于PVA膜在延伸過程中的均勻性受到限制，因此所形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，因而實(shí)際應(yīng)用較少。濕法是指PVA膜是在一定配比的液體中進(jìn)行染色、拉伸的工藝方法。這種工藝早期的局限性在于PVA膜在液體中延伸的穩(wěn)定控制難度較大，因此加工時(shí)PVA膜容易斷膜，且PVA膜的幅寬受到限制。但隨著改進(jìn)，濕法工藝的局限性已得到極大的改進(jìn)。從20世紀(jì)90年代末起，日本偏光片企業(yè)已普遍采用幅寬1330mm的TAC膜用濕法工藝。特別是由于大尺寸TFT-LCD產(chǎn)品的大規(guī)模普及，為提高偏光片產(chǎn)品的利用率，以1330mm基本寬度已成為液晶用偏光片生產(chǎn)的基本方法。

　以PVA膜染色方法劃分，偏光片有碘染色法和染料染色法兩種工藝。碘染色法是指在偏光片染色、拉伸過程中，使用碘和碘化鉀作為二向性介質(zhì)使PVA膜產(chǎn)生極性化偏光特性。優(yōu)點(diǎn)是比較容易獲得99.9%以上的高偏光度和42%以上高透過率的偏光特性。所以在早期的偏光材料產(chǎn)品或需要高偏光、高透過特性的偏光材料產(chǎn)品中大多都采用碘染色工藝進(jìn)行加工。但這種工藝的不足之處就是由于碘的分子結(jié)構(gòu)在高溫高濕的條件下易于破壞，因此使用碘染色工藝生產(chǎn)的偏光片耐久性較差，一般只能滿足干溫：80℃×500HR，濕熱：60℃×90%RH×500HR以下的工作條件使用。但隨著 LCD 產(chǎn)品范圍的擴(kuò)大,對偏光產(chǎn)品的濕熱工作條件的要求越來越苛刻，已經(jīng)出現(xiàn)在100℃和90%RH條件下工作的偏光片需求。對這種要求，碘染色工藝就無能為力了。為滿足這種技術(shù)要求，首先由日本化藥公司發(fā)明了偏光片生產(chǎn)所需的染料，并由日本化藥的子公司日本波拉公司生產(chǎn)了染料系的高耐久性偏光片產(chǎn)品。利用二向性染料進(jìn)行偏光片染色工藝所生產(chǎn)的偏光片產(chǎn)品，目前最高可以滿足干溫：105℃×500HR，濕熱：90℃×95%RH×500HR以下的工作條件的使用要求。但這種工藝方法所生產(chǎn)的偏光片產(chǎn)品一般偏光度和透過率較低，其偏光度一般不超過90%、透過率不超過40%，且價(jià)格昂貴。

　　綜上所述：

　　碘系偏光片：容易獲得高透過率、高偏振度的光學(xué)特性，但耐高溫高濕的能力較差。價(jià)格比較便宜,所以市場占有率高達(dá)80%~90%, 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,如:手表,計(jì)算機(jī),PC,OA機(jī)器等,所需LCD都大量采用碘系偏光片。

　　染料系偏光片：不容易獲得高透過率、高偏振度的光學(xué)特性，但耐高溫高濕的能力較好。所以在汽車,船舶,航空器,戶外量測儀器上就得采用此類耐久性偏光片。