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元件。所有的液晶面板都有上下兩片偏光片，其中一個是起偏器，一個是檢偏器。偏光片起到光開關的作用，液晶顯示器必須依靠偏振光才可成像。背光模組負責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，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，達到將方向一致的光線通亮進行控制，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,所以用濾色片產生各種顏色。原本方向一致光線經過了液晶層的扭轉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，被液晶扭轉過了的光線并沒有體現(xiàn)出來，所以必須在此將漫射光進行規(guī)整，使用一片與下偏光片偏光方向正交偏光片將經過液晶扭轉的光心重新進行偏轉，不同角度的光線經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，因為被偏轉的光線是經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。

　　偏光片的結構及類別

偏光片是一種復合膜，是由偏光膜、內保護膜、壓敏膠層及外保護膜組成。其基本結構是由兩面三醋酸纖維素膜（TAC）夾一層能產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、補償型偏光片，表面一般經過防眩（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細節(jié)方面各有特點。技術主流是碘系延伸法。

　　偏光板的制作有延伸法及涂布法，其中延伸法是主流工藝。偏光片生產技術以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)境下進行延伸，早期使用的目的是可以提高工藝的生產效率，使用幅寬較大的PVA膜進行生產而不至于經常斷膜。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合張力、色調的均勻性和耐久性不易穩(wěn)定，因而實際應用較少。濕法是指PVA膜是在一定配比的液體中進行染色、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PVA膜容易斷膜，且PVA膜的幅寬受到限制。但隨著改進，濕法工藝的局限性已得到極大的改進。從20世紀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產品的大規(guī)模普及，為提高偏光片產品的利用率，以1330mm基本寬度已成為液晶用偏光片生產的基本方法。

　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使PVA膜產生極性化偏光特性。優(yōu)點是比較容易獲得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品或需要高偏光、高透過特性的偏光材料產品中大多都采用碘染色工藝進行加工。但這種工藝的不足之處就是由于碘的分子結構在高溫高濕的條件下易于破壞，因此使用碘染色工藝生產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 產品范圍的擴大,對偏光產品的濕熱工作條件的要求越來越苛刻，已經出現(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。為滿足這種技術要求，首先由日本化藥公司發(fā)明了偏光片生產所需的染料，并由日本化藥的子公司日本波拉公司生產了染料系的高耐久性偏光片產品。利用二向性染料進行偏光片染色工藝所生產的偏光片產品，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的偏光片產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、高偏振度的光學特性，但耐高溫高濕的能力較差。價格比較便宜,所以市場占有率高達80%~90%, 應用領域廣泛,如:手表,計算機,PC,OA機器等,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。