偏光片的入门知识

偏光片的入门知识2006-5-31偏光片的组成最早的偏光片主要由中间能产生偏振光线的PVA膜，再在两面复合上TAV保护膜组成。为了方便使用和得到不同的光学效果，偏光片供应商应液晶显示器制造商要求，又在两面涂覆上压敏胶，再覆上离型膜，这种偏光片是我们最常见到的TN普通全透射偏光片。如果去掉一层离型膜，再复合一层反射膜，就是最普通的反射偏光片。使用的压敏胶为耐高温防潮压敏胶，并对PVA进行特殊浸胶处理（染料系列产品），所制成的偏光片即为宽温类型偏光片；在使用的压敏胶中加入阻止紫外线通过的成份，则可制成防紫外线偏光片；在透射原片上再复合上双折射光学补偿膜，则可制成STN用偏光片；在透射原片上再复合上光线转向膜，则可制成宽视角偏光片或窄视角偏光片；对使用的压敏胶、PVA膜或TAC膜着色，即为彩色偏光片。实际上随着新型的液晶显示器产品不断开发出来，偏光片的类型也愈来愈多。1、偏光PVA膜的特性偏光膜PVA作为一种使用延伸方法制成的产品，具有以下一些独特的特性：光线选择性：选择通过偏振方向与延伸方向一致的光线通过；温度、湿度敏感性：吸潮或加温后，被拉伸的成线性的分子链将会自动还原回团状的分子链，失去光线选择性。脆弱性：很容易在外力的作用下失去光线选择性。偏光片的分类：按温度分为普通型偏光片、宽温型偏光片；按透过率分为普通透射片、高透射片；按底色分为灰白类偏光片、彩色偏光片；按复合不同功能的光学膜分为全透射片、半透射半反射片、全反射片、光学补偿片、视角控制片。2、影响偏光片性能的主要参数：厚度；透过率（单体透过率、平行透过率、垂直透过率）；偏光效率；颜色坐标（NBS）；复合膜类型；抗紫外线性3、偏光片的工厂自适应测试方法及判定标准：尺寸:A、测试方法：用直尺、千分尺或卡尺测量待测偏光片原片的长度、宽度、厚度。B、判定标准：测量结果在供应商所提供的参数范围之内为合格。光电性能:A、测试方法：把偏光片贴在产品上与贴有现用同类偏光片的同一型号产品一起测试比对其光电性能。B、判定标准：测试样品Voff值与生产产品Voff值相当；测试样品对比度大于生产产品对比度；测试样品底色与要求底色一致。可靠性:A、测试方法：把待测偏光片贴在玻璃上与贴有同类偏光片的产品一起测试比对其可靠性性能。B、判定标准：经可靠性试验后光学及电学性能与可靠性测试结果与同类偏光片结果相当，并在测试产品型号要求范围之内。粘贴、剥离性能：A、测试方法：把待测偏光片贴在玻璃上，重复贴覆、剥离多次。B、判定标准：可以重复贴覆、剥离三次以上，剥离三次后玻璃上没有残胶，贴覆后结合稳固，按生产所设定参数消泡完全，通过高温高湿试验。4、偏光片的选用规则：A+规产品的面片，原则上选用原厂整张偏光片，部分产品可用TFT无旋光三角料；底片原则上选用原厂整张偏光片。A规产品的面片，一般选用原厂等级整张偏光片，TFT无旋光三角料，或是库存量较多TFT边角料偏光片；或者是以后是采购主要渠道供应商的TFT边角料偏光片，底片用原厂等级整张偏光片或复合底片。B级产品的面片，尽量使用库存量较少TFT边角料偏光片、碎料片，或者是以后不再是采购主要渠道供应商的TFT边角料偏光片；底片用复合底片。客户有特殊要求时，按客户要求选用特殊偏光片。5、偏光片的使用方法：轻拿轻放，不能用硬物在表面上推划。取放时不能折叠。对等级片和边角料片在投入生产前要进行分色筛选。贴片时，一定要让LCD表面上残留的清洁液完全挥发干净后，才能贴上偏光片。超宽温偏光片分切时一定要胶水面朝下放置。6、偏光片的贮存及搬运方法：偏光片的贮存方法：偏光片应贮存在室温条件下，湿度在75%以下遮光保存；贮放时要求平放；供应商完整包装偏光片按供应商标识的堆放高度和堆放位置堆放；快递包装的偏光片、散装堆偏光片，堆放时每300张需单独隔离支撑堆放。偏光片的搬运方法：偏光片搬运时要放置在搬运物最上层，高度不能超过堆放高度，并且要轻拿轻放，不能竖放，不能碰压。附表2：偏光片常用规格表附3：本厂应用的偏光片的一些按进货方式特殊分类方法：原厂整张片；原厂等级处理片；外发加工整张复合片；TFT边角料；外发加工TFT边角料复合片；碎料片附4：工厂现使用复合片的使用方法：所有复合偏光片在外发加工商复合加工前，建议厂内进行分色处理；然后按颜色分批或固定一种颜色再外发加工复合，以保证复合前的偏光片颜色大体一致。偏光片进行分色处理重新由品管入仓后，生产部在切片之前，建议先大概了解产品的底色，如果底色偏绿或有绿色轻微彩虹，则选用稍偏黄的偏光片；反之产品底色偏黄或有黄色轻微彩虹时，则选用稍偏绿的偏光片。生产领用偏光片时建议按颜色批次领用，线上一般不要存大多种颜色，以免混淆。进行分色处理后，除非现有仓存偏光片颜色无法达到客户底色要求，否则，不建议对偏光片角度进行较大的调整，以免丧失产品所需要的光电性能。液晶显示器偏光膜的基本原理2004-9-17偏极光与偏光膜的基本原理大多数的人仍然对偏光膜这个名词感到陌生而不很清楚，故在此先对偏极光的现象及基本原理稍做说明。偏极光人类对光的了解依序可分成以下四个重要阶段：1.十七世纪中，牛顿首先开始对光做有系统的研究，他发现到所谓的白光(WhiteLight)是由所有的色光(ColoredLight)混合而成。为了要解释这个现象，就有许多不同的理论衍生出来。2.十九世纪初，杨氏(ThomasYoung)利用波动理论成功的解释了大部分的光学现象如反射、折射和绕射等。3.1873年，马克斯威尔发现光波是电磁波，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)这三者是呈相互垂直的关系。图24.二十世纪初，爱因斯坦发现光的能量要用粒子学说才能解释，因而衍生出量子学。换言之，光同时具有波动及粒子两种特性。因为偏极光的理论是用波动学来解释的，所以往后的讨论都将光视为电磁波，并且为了简化易懂，我们只考虑其电场向量E。非偏极光的E可以用图2表示，图2中许多对称等长的辐射线表示E在E、H所组成的平面上振动，并且在各方向振动的机会均等。当E的分布不均时就称之为偏极化(Polarization)，如图3所示为部份偏极光，当E只在一个方向振动时则称之为线性偏极光(图4)。从向量的观点来看，当图2中各方向的向量投影到X和Y两个相互垂直的坐标轴上后，非偏极光可以分解为两条相垂直的线性偏极光(图5)。图2：非偏极光图3：部份偏极光图4：线性偏极光图5：相互垂直的线性偏极光偏极光的制造一般而言，制造偏极光的方法是由以下三个步骤：1.制造普通非偏极光(图2)。2.分解此非偏极光为两个相互垂直的线性偏极光(图5)。3.舍弃一条偏极光，应用另一条偏极光(图4)。能将非偏极光分解为两条偏极光，而舍弃其一的仪器称之为起偏器(Polarizer)，起偏器可以利用如吸收、反射、折射、绕射等光学效应来产生偏极光。一般较常用的起偏器种类有以下数种：(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，入射光线会被分解为两道偏极光，称为平常光与非常光。(3)二色性微晶型将具有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的方法。(4)高分子二色性型利用透光性良好的高分子薄膜，将膜内分子加以定向，再吸着具有二色性的物质，此为现今生产偏光膜最主要的方法。这类吸收式的起偏器都是以膜(Film)或是板(PlateorSheet)的形式存在，因此，通常又称之为偏光膜(PolarizingFilm)或偏光板(PolarizingPlateorSheet)。英文上另外一个更通俗的称呼是PolarizingFilter。偏光膜的起源偏光膜是由美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(EdwinH.Land)于1938年所发明。六十年后的今天，虽然偏光膜在生产技巧和设备上有了许多的改进，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样。因此，在说明偏光膜的制程原理之前，先简单的叙述一下兰特当时是在什么情况下得到灵感，相信这有助于全面了解偏光膜的制程。兰特于1926年在哈佛大学念书时看了一篇由英国的一位医生Dr.Herapath在1852年发表的论文，内容提到Dr.Herapath的一位学生Mr.Phelps曾不小心把碘掉入thesolutiondisulfateofquinine，他发现立即就有许多小的绿色晶体产生，Dr.Herapath于是将这些晶体放在显微镜下观察，发现如下图所示：当两片晶体相重叠时，其光的透过度会随晶体相交的角度而改变，当它们是相互垂直时，光则被完全吸收(图6)；相互平行时，光可完全透过(图7)。图6：光被完全吸收图7：光可完全透过这些碘化合物的晶体非常小，所以在实际应用上有了很大的限制，Dr.Herapath花了将近十年的时间来研究如何才能做出较大的偏光晶体，可是他并没有成功。因此，兰特认为这条路可能是不可行的，于是他采用了以下的方式：●兰特把大颗粒晶体研磨(ballmill)成微小晶体，并使这些小晶体悬浮在液体中。●将一塑料片放入上述的悬浮液中，然后再放入磁场或电场中定向。●将此塑料片从悬浮液中取出，偏光晶体就会附盖在塑料片的表面上。●将此塑料片留在磁场或电场中，干燥后就成为偏光膜。兰特的方法是将许多小的偏光晶体，有规则的排列好，这就相当于一个大的偏光晶体。他应用上述的方法，在1928年成功的做出了最早问世的偏光膜、J片。这种方法的缺点是费时、成本高和模糊不透明。但兰特已经发现了制造偏光膜的几个重要因素：(1)碘(2)高分子(3)定向(Orientation)。经过不断的研究改进，兰特终于在1938年发明了到现在还在沿用的制造方法，其基本原理将于下节中讨论。偏光膜的工作原理时下最通用的偏光膜是兰特在1938年所发明的H片，其制法如下：首先把一张柔软富化学活性的透明塑料板(通常用PVA)浸渍在I2/KI的水溶液中，几秒之内许多碘离子扩散渗入内层的PVA，微热后用人工或机械拉伸，直到数倍长度，PVA板变长同时也变得又窄又薄，PVA分子本来是任意角度无规则性分布的，受力拉伸后就逐渐一致地偏转于作用力的方向，附着在PVA上的碘离子也跟随着有方向性，形成了碘离子的长链。因为碘离子有很好的起偏性，它可以吸收平行于其排列方向的光束电场分量，只让垂直方向的光束电场分量通过，利用这样的原理就可制造偏光膜(如图8)。图8偏光膜的种类及发展现今所使用偏光膜的种类偏光膜的应用范围很广，不但能使用在LCD做为偏光材料，亦可用于太阳眼镜、防眩护目镜、摄影器材之滤光镜、汽车头灯防眩处理及光量调整器，其它尚有偏光显微镜与特殊医疗用眼镜。为了满足轻量化及使用容易的要求，所以偏光膜的选择以高分子二色性型为主，这型起偏材料的种类有四：(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，现在已不使用这种方法生产。(2)碘系偏光膜PVA与碘分子所组成，为现今生产偏光膜最主要的方法。(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。(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。偏光膜的构造高分子膜在经过延伸之后，通常机械性质会降低，变得易碎裂。所以在偏光基体(PVA)延伸完后，要在两侧贴上三醋酸纤维(TAC)所组成的透明基板，一方面可做保护，一方面则可防止膜的回缩。此外，在基板外层可再加一层离型膜及保护膜，以方便与液晶槽贴合(如图十三)。图十三：偏光膜的构造简图LCD用偏光膜的品质特性由于LCD的显示非发光型，为了达到显示器明亮、易辨识的要求，偏光膜就必须具有清晰、高透过及高偏旋光性。近来LCD的使用愈来愈广泛，如民生、军事、高科技等。因应LCD的多样化及耐用性的提升，必须加强偏光膜的耐久性及耐旋光性。另外、在外观特性上，配合LCD画素的提高，偏光膜的表面必须是平滑且高精细化；若是在高温高湿的环境之下长时间使用，也