偏光片知识

内容摘要:木文简要叙述了LCD偏光片的基本结构和工作原理、介绍了LCD偏光片生产的基本工艺方法和各种工艺方法的不同特点，对LCD偏光片的基本性能技术指标，以及影响偏光片技术性能的主要影响因素做了介绍。文章结合我国第一家从日本引进成套技术和生产线设备的LCD偏光片生产企业一一广东福地日合偏光器件有限公司的开发成果，对我国LCD偏光片产品的技术发展动态和市场前景作出了概要的叙述,同时介绍了几种国产的新型LGD偏光片产品。

从1996年，中国深纺集团盛波偏光器伴有限公司开始试制LCD偏光片为发端，到2001年广东福地日合偏光器件有限公司生产的普通型(PLN型)、中耐久、高对比型(PMN型)和半透过型(HR型)偏光片产品的批量投放市场，中国的LCD偏光片产业发展走过了一段艰辛的创业历程。在2001年LCD偏光片行业极为艰难的市场坏境下，以引进技术为基础，经过许多工程技术人员的艰苦努力，广东福地日合偏光器件有限公司已经初步掌握了TN和STN-LCD 偏光片的基本技术。截止2001午8月。广东福地日合偏光器件有限公司的日生产能力已经达到4000平方米，生产品种已包括通用型PLN产品、中耐久、高对此型PMN产品和半透过型HR产品三大系列的20个产品，并正在进行STN-LCD偏光片的试制工作。现根据我们了解的情况，对中国LCD偏光片产品的技术发展扣市场发展趋势做一个简要的报告。

LCD偏光片的基本结构和原理

偏光片的主要用途是使通过偏光膜二向色性介质的光线产生偏振性(见图1)，是影响LCD显示屏发光效率的一种重要部件。目前LCD常用的偏光片，大多是采用将聚乙烯醇(PVA)作为基材，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。由于PVA 膜具有极强的亲水性，为保护偏光膜的物理特性，因此要在偏光膜的两侧，各复合一层具有高光透过率、耐水性好又有一定机械强度的三醋酸纤维素(TAG)薄膜进行防护，这就形成了偏光片原板。在普通TN型LCD偏光片生产中，根据不同的使用要求，需要在偏光片原板的一侧涂复一定厚度的压敏胶，并复合上对压敏胶进行保护的隔离膜;而在另一侧要根据产品类型，分别复合保护膜、反射膜·半透半反胶层膜，由此形成偏光片成品。对STN型T.CD 偏光片产品，还要在压敏胶层一侧，根据客户的不同需要，按一定的补偿角度复合具有一定位相差补偿值的位相差膜和保护膜，由此形成STN型LCD偏光片产品，这就是LCD偏光片的基本结构和作用原理。

LCD偏光片生产的基本方法

目前偏光片生产技术以PVA膜的延伸工艺划分，有干法和湿发两大类;以PVA膜染色方法划分，有染料系和碘染色两大类。

偏光片的干法生产技术是指PVA膜是在具有一定温度和湿度条件的蒸汽环境下进行延

伸的工艺方法，早期使用这种工艺方法的目的，是可以提高工艺的生产效率，使用幅宽较大的PVA膜进行生产而不至于经常断膜。但这种工艺的局限性在于PVA膜在延伸过程中的均匀性受到限制，因此所形成的偏光片原膜的复合张力、色调的均匀性和耐久性不易稳定。因而在实际生产工艺中应用较少，目前只有日本住友化学公司和我国的深纺乐凯电子材料两家公司采用。

偏光片的湿法生产技术是指PVA膜是在一定配此的液体中进行染色、拉伸的工艺方法。这种工艺方法早潮的局限性在于PVA膜在液体中延伸的稳定控制难度较大，因此使用这种工艺加工时PVA膜容易断膜，且PVA膜的幅宽受到限制。但随着工业控制技术的改进，这些湿法加工工艺的局限性已经得到极大的改迸，从20世纪90年代末起，日本偏光片企业己经普遍采用幅宽1330mm的TAG膜用湿法工艺进行偏光片的生产。特别是由于大尺寸TFT一LCD 产品的大规模普及，为提高偏光片产品的利用率，以1330mm为基本宽度的偏光片生产己经成为液晶用偏光片生产的基本方法。目前，广东福地日合偏光器件有限公司从日本合成化学工业公司引迸的偏光片生产线也是湿法工艺生产线。

偏光片生产工艺中的染色方法有碘染色法和染料染色法两种工艺。碘染色法是指在偏光片染色、拉伸过程中。使用碘和碘化钾作为二向性介质使PVA膜产生极性化偏光特性。这种染色方法的优点是比较容易获得99.9%以上的高偏光度和42%以上高透过率的偏光特性。所以在早期的偏光材料产品或需要高偏光、高透过特性的偏光材料产品中大多郡采用碘染色工艺进行加工。但这种工艺的不足之处就是由于碘的分子结构在高温高湿的条件下易于破坏，因此使用碘染色工艺生产的偏光片耐久性较差，一般只能满足干温:80°C×500HR，湿

热:60°C×90%RH×500HR以下的工作条件使用。目前广东福地日合偏光器

件有限公司己经能够批量生产偏光度99.9％以上、透过率42呢以上，而且保证工作条件满足于温:80°C×500HR，湿热:60°C×90％RH×500HR以上使用要求，具有不同厚度的高对比、中耐久的PMN系列偏光片产品。

但随着LCD产品使用范围的扩大，对偏光产品的湿热工作条件的要求越来越苛刻，已经出现要求在100°C和90％RH条件下工作的偏光片产品需求，对这种工作条件要求，碘染色工艺就无能为力了。为满足这种技术要求，首先由日本化药公司发明了偏光片生产所需的染料，并由日本化药的子公司日本波拉公司生产了染料系的高耐久性偏光片产品。利用二向性染料进行偏光片染色工艺所生产的偏光片产品，目前最高可以满足干温:105°C×500HR，湿热.90°C×95％RH×500HR以下的工作条件的使用要求。但这种工艺方法所生产的偏光片产品一般偏光度和透过率较低，其偏光度一般不超过90％、透过率不超过40％，且价格昂贵。

LCD偏光片的基本技术指标

LCD偏光片的基本性能指标主要有:光学性能、耐久性性、粘接特性、外观性能和其他特殊性能儿个方面的基本技术指标要求。

偏光片的光学性能包括:偏光度、透过率和色调三项主要性能指标，其它还包括防紫外线性能以及半透过型偏光片半透膜的透过率、全反射率和漫反射率指标。在一般LCD产品的使用中。要求偏光度和透过率性能指标越高越好。偏光度和透过率越高，LCD显示器件的显示效率就越高，相对能耗就小。但对常规碘染色的偏光片产品而言，偏光度和透过率是一对矛盾，偏光度越高，透过率就会越低，而且还要受到色调的约束，因此一般普通型的偏光片产品的偏光度都在90%一99%之间，透过率在41%一44%之间。广东福地日合偏光器件有限公司生产的"福地"牌偏光片通用型PLN产品的偏光度为97%以上、透过率为43%，而中耐久、高对比型PMN产品的偏光度在99.9%以上、透过率为42%以上。色凋指标主要为满足人们的

视觉习惯，同时要求偏光片产品的色调偏差要小，以保证LCD最:终产品外观色调的一致性，这主要由偏光片产品的色度坐标参数l、a、b值和它们的控制公差范围来标识，一般其控制公差的范围越小越好。

偏光片的耐久性技术指标包括耐高温、耐湿热、耐低温和耐冷热冲击四项技术指标，其中最重要的是耐湿热性能指标的高低。耐高温是指偏光片在宜定烘烤温度下的耐温工作条件，目前根据偏光片的技术等级，通常分为通用型:工作温度为70°C×500HR;中耐久型:工作温度为80°C×500HR;高耐久型:工作温度在90°C×500H以上这三个等级。耐湿热技术指标是指偏光片在恒温恒湿条件下的耐湿热工作性能，它也通常分为三个技术等级，既通用型:湿热工作条件为40°C×90％RH×500HR;中耐久型:湿热工作条件为60°C×90％

RH×500HR;高耐久型:湿热工作条件为;70°C×95RH×500HR以上。由于构成偏光膜的基本材料PVA膜和碘及碘化物都是极易水解的材料，同时也由于偏光片所使用的压敏胶在高温高湿条件下也容易劣化，因此，在偏光片的耐久性技术指标中最重要的就是耐高温和耐湿热指标，如果耐高温和耐湿热指标通过，其它耐久性型指标通常都不会发生间题。"福地"牌通用型PLN产品和中耐久PMN产品都能够很好地满足各自相应技

术等级所规定的耐久性技术指标的要求(见图2)。

偏光片的粘接特性技术指标主要指偏光片压敏胶的各项特性，一般包括:压敏胶与玻璃基板之间的剥离力、压敏胶与剥离膜之间的剥离力、偏光片保护膜与偏光片之间的剥离力以及压敏胶的粘接耐久性。压敏胶与玻璃基板之间的剥离力也称粘合剂的粘接强度，这是LCD 偏光片产品最重要的粘接特性指标。这个技术指标通常用日本电子机械工业协会规格

EIAJ-ED一2521A标准来加以测定，以g/25mm为单位来表示，通常LCD偏光片压敏胶对玻璃基板的剥离力都规定500g /25mlm以上，而实际使用中上限一般在1000g/25mm以下。有实际的事例表明，当粘合剂对玻璃基板的剥离力在500g/25mm以下时，会发生

偏光片在玻璃屏表面粘合后自动剥离和翘曲的现象。

偏光片的外观性能技术指标主要是指偏光片产品的表面平整度和外观欠点的个数，这些技术指标主要影响偏光片产品在贴片时的利用率。这些技术指标在偏光片行业通常都有着较为一致的技术规定，一般为每张偏光片产品(500x1000mm)15个以下不大于150Mm的欠点。由于偏光片产品的最终外观检查都是采用人工目视检查，因此在偏光片产品的批量生产过程申，外观欠点的分布会有一定的离散分布，对此，各个偏光片生产企业都是采用一定的内控规格与交货规格的差值来保证交货质量标准。但应该注意，由于150inmn己经是接近人眼目视分辨的最小极限，尤其是在工业化大批量生产过程中，检查人员在长时间作业中还会产生视觉疲劳，因此150um的欠点检查标准是较为合理可信的，如果坚持要求小于150μm的欠点检查标准，这在实际使用当中是没有可信度的指标。

影响偏光片性能的主要因素都与偏光片的基本性能指标有关。

影响偏光片光学性能技术指标的主要影响因素包括:偏光膜材料的选择、染色材料的选择、偏光膜染色、拉伸工艺条件的选择以及设备能力的限制。这些都涉及到偏光片生产的核心技术，因此偏光片生产企业对这些材料和工艺条件的选择都是十分慎重的，一般不会轻易变更。一旦偏光片生产企业的产品为客户所认定通过，偏光片生产企业就会采取严格的生产质量管理措施，来保证偏光片产品光学性能的稳定。

偏光片产品耐久性技术指标实际包括二个方面的耐久性指标:偏光膜的耐久性和压敏胶粘合剂的耐久性。影响偏光膜耐久性的主要影响因素包括:偏光膜基本材料的选择、染色材料的选择、偏光膜染色、拉伸、复合的工艺条件等要素。一般而言，偏光片所选用的PVA 膜分子量越大、拉伸倍率越高，则偏光膜的耐久性越好，反之也是一样。同时偏光膜在生产过程中的着色度越好，所用染料的抗解能力越强，则偏光膜的耐久性也就越好，因此染料系偏光片的耐久性要远好于碘染色系偏光片产品的耐久性。影响压敏胶粘合剂耐久性的主要因素包括:粘合剂配方的选择、粘合剂溶剂的选择、粘合剂调和工艺条件的选择、粘合剂干燥工艺条件的选择以及粘合剂储存条件的选择。应该注意，粘合剂的耐久性指标是一个综合性指标，它的影响是多方面的，而且这是偏光片生产的另一个核心技术，一般偏光片生产企业在确定了粘合剂的工艺条件之后都不会轻易改变并且有着严格的工艺质量管理要求，否则极易造成批量的产品不良。

影响偏光片外观性能的主要因素也是多方面的。主要有:偏光片生产的环境净化条件、偏光片生产的材料选择、偏光片生产的设备条件、偏光片生产的工艺流程和工艺配方、偏光片包装、储存、运输条件，以及偏光片在客户使用时的存放环境和加工方法。总之，偏光片是一种非常"娇气"的产品，必须仔细地加以保管和使用，否则就很容易造成表面凹点、黑点和翘曲等表面不良的出现。

中国LCD偏光片技术的最新发展

广东福地日合偏光器件有限公司作为我国第一家从日本引进LCD偏光片生产技术的中外合资企业，始终把产品质量和企业技术创新作为企业生存的基础。从2001年3月产品批量投放市场开始，广东福地日合偏光器件有限公司就根据中国LCD市场的客户需求，不断推出新的产品。到今年9月，已经先后推出了PLN通用型系列三种厚度9个规格的普通型偏光片产品、PMN中耐久、高对比型三种厚度8个规格的中耐久性型偏光片产品，以及三种规格的HR型半透过偏光片产品。其中，普通型和中耐久型偏光片产品的技术性能指标已经达到国际同类产品的技术性能指标(见表1)，半透过产品的技术性能指标和使用效果指标也已经接近国际主流产品的技术要求。

表1 几种常用中耐久、高对比型偏光片产品的技

2001年8月，广东福地日合偏光器件有限公司试制、开发了基于半透半反胶膜和镀膜二种技术基础之上的三种半透半反型偏光片，并在完成各项测试和耐久性实验之后，从9月下旬起陆续投放市场。这三种半透过型偏光片分别为低透高反的PLN一12430HRI型、高透低反的PLN一12440HRI型和指向反射型的PLN一12430HR2型。其中，低透高反的PLN 一12430HRI产品的光学特性非常接近国际主流产品的光学性能(见图3).

中国LCD偏光片市场的发展趋势

由于中国LCD偏光片产业起步较晚而且起点较低，而中国的LCD产业在中国又有较长的发展历史，在几年以前，中国LCD偏光片市场还完全为日本和韩国的产品所垄断，因此中国的偏光片市场具有完全的国际化竞争特点。许多国际知名企业的偏光片产品已经在中国具有多年的稳定销售市场和销售通路，特别是由于2001年全球经济发展速度的放缓和IT产业的大幅度衰退，也由于在2001年国际偏光片企业产能的大幅度提高，因此在2001年偏光片材料的供应出现了明显的供过于求的局面，尤其是低端TN一LCD通用型偏光片产品的竞争更

是极为残酷。这使得刚刚起步的广东福地日合偏光器件有限公司的发展遇到了

很大的困难。但是在困难面前，广东福地日合偏光器件有限公司并没有停止发展的步伐。我们也在不断地在市场竞争中向客户和我们的竞争对手学习，不断努力改进产品质量，加严产品出厂检查质量规格，提高我们的产品在客户生产线上的使用率。同时努力改进企业的内吝隋埋，提高产品生产的良品率，不断降低材料消耗系数，降低生产制造成本，根据市场变化调整产品市场价格，以满足客户的要求。另一方面，广东福地日合偏光器件有限公司始终把技术创新作为企业生存和发展的基础，努力在现有技术和设备的基础上不断开发新产品，以满足中国LCD行业技术发展的需要，在保证产品质量和满足技术规格指标的前提下，努力向中国的LCD产品生产企业提供质优价廉的偏光片产品。作为国际竞争的一个惯例，我们很清楚地知道，当我们没有一家国产化的材料供应厂家时，这种材料的价格一定是十分昂贵的;而一旦我们建立了这种材料的国产化供应基础，这种材料的市场价格就会有大幅度的下降，过去一年TN一LCD通用型偏光片产品的市场价格变化就表现了这样的特点，这也是我们广东福地日合偏光器件有限公司对中国LCD行业发展做出的一种贡献。

由于2001年偏光片产品的价格急跌，以及全球偏光片市场的严重萧条，许多日本、台湾的偏光片生产企业相继放弃或推迟了新建偏光片项目的计划，例如台湾激态科技和台肥集团已经放弃了投资偏光片项目的计划，亚视光电、住友化学放缓了新建偏光片生产线的进度计划，这些都有助于改善偏光片市场供过于求的局面。我们预测随着全球经济减缓速度的触底，LCD行业一定会在今后的几年时间里保持一个相对较快的发展速度，而偏光片产品的供过于求的局面也会随之有所改善。在中国国内市场上，由于TN一LCD产品市场的逐渐饱和。TN一LCD产品的发展速度会逐渐放慢，但由于日本、台湾、韩国的STN、TFT-LCD产业，尤其是后段组装产业向中国大陆的加快转移，并由于市场价格对LCD生产企业降低制造成本的压力，因此在今后的几年中。中国的高档偏光片市场的需求将进一步扩大，而低端偏光片市场的供应会迅速趋于饱和，这将迫使国内的偏光片生产企业加快调整

产品结构，不断提高产品的附加价值而不是简单地扩大生产能力。从这一点看，目前国内通用型偏光片市场价格的下跌是不会持续的。广东福地日合偏光器件有限公司是一个小企业，我们不会求大求全，我们会保持一种审慎的发展态度，但我们会在对市场需求品种和

发展潜力的全面调查、分析的基础上，在我们现有技术和设备能力所提供的条件下，不断开发满足中国LCD市场发展主流需求的偏光片产品，包括通用型、中耐久、高对比型、半透半反型和STN型的各类偏光片产品，为中国LCD行业的发展做出我们自己的贡献。