偏光片基本知识
偏光片简介介绍
生产工艺改进
随着生产技术的不断提高 ，偏光片的生产效率和质 量也在逐步提升，同时降 低了生产成本。
智能化制造
数字化、自动化和智能化 制造技术在偏光片生产中 的应用日益广泛，提高了 生产效率和产品一致性。
。
按厚度分类
根据厚度的不同，偏光片可分 为超薄型、薄型和标准型。
偏光片的工作原理
自然光
偏振片
自然光是一种非偏振光，其振动方向是随 机的。
偏振片是一种具有特定方向的光学薄膜， 可以使通过它的光线发生偏振。
液晶分子
偏光片与液晶层组合
液晶分子具有光学双折射特性，即液晶分 子的长轴方向对某些偏振光的折射率不同 。
02
在电视中，偏光片能够吸收多余 的光线，提高画面对比度和色彩 饱和度，使图像更加清晰、逼真 。
显示器
在显示器中，偏光片能够减少反射和 眩光的影响，提高图像的清晰度和可 读性。
对于户外使用的显示器，如广告牌、 公共信息显示等，偏光片能够减少阳 光等自然光的影响，使图像更加清晰 可见。
太阳镜
偏光太阳镜是一种能够过滤掉一部分反射光和眩光的眼镜，能够减轻眼睛疲劳和保护眼睛免受紫外线 的伤害。
偏光片简介介绍
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目录
• 偏光片概述 • 偏光片的技术指标 • 偏光片的市场情况 • 偏光片的制造工艺 • 偏光片的应用领域 • 偏光片的发展趋势与挑战
01 偏光片概述
定义与作用
偏光片定义
偏光片是一种具有偏振功能的光 学薄膜，主要用于液晶显示设备 ，利用其偏振光的特性，控制和 调节液晶显示器的亮度和色彩。
偏光片知识介绍
补偿膜的介绍
补偿膜的作用：补偿相位差，实 现黑白显示。
偏光膜与补偿膜的区分
偏光片的类型
碘系：易获得高偏振度、高透过率的 偏光特性，但碘的分子结构在高温 高湿的条件下容易被破坏，所以耐 久性差。
染料系：耐久性好，但难于获得高偏 振度、高透过率的偏光特性。
偏光片的供应商
日本：日东（NITTO） 三立子（SANRITZ） 住友（SUMITOMO）
偏振光
• 光按振动方向分类：
y
y
θ x
顺着光线的方向观察，圆偏 光电矢量的轨迹是一个圆 (图中光传播方向为z轴方向)
圆偏光
θ x
顺着光线的方向观察，椭圆偏 振光电矢量的轨迹是一个椭圆
(图中光传播方向为z轴方向)
椭圆偏振光
偏振光
• 圆偏振光：
偏振光
• 圆偏光的产生：
E Aexp[i(k r t)]
偏振光
• 晶体双折射的应用－波片
• 波片，也称相位延迟片，它能使偏振光的
两个互相垂直的线偏振光之间产生一个相对 的相位延时，从而改变光的偏振态。
• 主要参数：
•
相位延时量：δ＝2π|no-ne|d/λ
• 快轴方向：o光或e光中传播速度快者的偏 振方向。
偏光片的基本结构
Polycarbonate :
（二）双轴拉伸补偿膜-----NIBCOM
光学轴
光学轴 Q
Nz=(Nx-Nz)/(Nx-Ny)
N R F- E F. SEG. .01 A
①② ③④ ⑤ ⑥ ⑦ ⑧
①：R-----聚碳酸酯
②拉伸类型 F---单轴拉伸 Z---X-Z方向双轴拉伸 B---双轴拉伸
③补偿膜类型
E：椭圆型偏光膜（波片与 偏光膜已重叠）
半导体显示之偏光片
半导体显示之偏光片一、偏光片简述偏光片：作用是将入射光分解成互相正交的两个偏振光分量：水平 S 分量和垂直 P 分量，只让一个通过，另一个被吸收、反射、折射或散射。
图1偏光片原理演示1. 偏光片的分类根据功能进行划分，偏光片包括半透过半反射式偏光片、透射式偏光片、反射式偏光片、补偿型偏光片。
现阶段，随着液晶显示的发展，除了常规的大型化之外，液晶显示在车载、中小尺寸等各个方面的应用都要求更加个性化的显示效果，因此在偏光片生产制造时，生产商通过对特种材料、工艺进行选择，可以给偏光片附加很多新功能。
图2偏光片分类2.偏光片基本结构偏光片最基本的结构是“三明治结构”，一层 PVA 两边各附一层TAC，为了方便使用和达到不同的光学效果，制造商会在基本结构的贴附面涂布一层 PSA，最后在两个外侧面贴上保护膜和离异膜来保护偏光片。
这就是最基础的TN-LCD 普通全投射型偏光片。
如果去掉一层保护膜，再复合一层反射膜，就是反射型偏光片。
去掉一层异形膜，再复合一层半反膜，就是半反射型偏光片。
使用耐高温防潮压敏胶，并对 PVA 进行特殊浸胶处理，所制成的偏光片即为宽温型偏光片。
小尺寸TFT-LCD 用偏光片常规结构与TN-LCD 相同。
中大尺寸TFT-LCD 后偏光片需要附加增亮膜，前片需要附加视角补偿和防眩抗反射相关膜。
图3TFT-LCD基本结构表1偏光片各层结构的作用表2偏光片性能对面板显示效果的影响3.OLED与LCD偏光片对比OLED与LCD所用偏光片略有差别。
其中，LCD 模组中有两张偏光片，上偏光片通过解析偏振光产生明暗对比，下偏光片将光源产生的光束转换为偏振光，产生显示画面。
OLED 只需一张圆偏光片，以1/4 波长相位膜与传统偏光片构成，主要作用是抵挡环境光，提高对比度。
图4OLED与LCD偏光片对比二、偏光片的制造：投入大、壁垒高1.投入大偏光片制造过程中综合运用包括光学、化学、化工等在内的多门技术，制造难度大，前期投入高，建设周期和回收周期长，中国内陆厂商进入较晚。
偏光片知识介绍
④防UV性能： 0---不防UV ； 1--- 一面防UV ； 2--- 两面防UV ； 3--- 一面防UV（UV胶） 4---两面防UV（UV胶） ⑤色相：A---中灰色 ； B-
偏光片的类型
碘系：易获得高偏振度、高透过率的 偏光特性，但碘的分子结构在高温 高湿的条件下容易被破坏，所以耐 久性差。
染料系：耐久性好，但难于获得高偏 振度、高透过率的偏光特性。
偏光片的供应商
日本：日东（ NITTO） 三立子（SANRITZ） 住友（ SUMITOMO ） 宝来（ POLATECHNO ）
⑤防UV光性能： 0---不防UV； 1--- 一面防UV； 2---两面防UV
⑥透过率：3---33%； 4---38%； 5---43%； 6---48%；
其他由数字表示
⑦ ---非粘性反射片 MP---无指向性粘性反射片 NM---无指向性非粘性反射片 AG---粘性磨砂透射片 NA---非粘性磨砂透射片 ST 、SG--- 粘性半透片 NS---非粘性半透片 RT----带补偿膜 RG----带磨砂补偿膜
A S 1 - 3 0 5 ST 21A
① ② ③ ④⑤ ⑥ ⑦ ⑧
①：A-----APOLIGHT( 商标名)
②类型：G---普通型； S---特殊型； V---紫色染料型； H---高透过率、 高偏振度 D---灰色染料型
③色相：1---中灰色（带蓝 色）； 2---蓝灰色； 3---中灰色（带黄色）； N---中灰色（带红色） ④厚度：1---120μ m； 3---180μ m；5---400μm
11第四章 第二节 偏光片知识
偏光膜的构造简图(图3)
偏光片的基本结构(图4)
偏光片的外观(图5)
各层的材质和主要功能
偏光层：是由PVA（聚乙烯醇）薄膜经染 色拉伸后制成，该层是偏光片的主要部 分，也称偏光原膜。 偏光层决定了偏光片的偏光性能、透过率， 同时也是影响偏光片色调和光学耐久性 的主要部分。
各层的材质和主要功能
偏光膜的制造方法
• 时下最通用的偏光膜是兰特在1938年所发明 的Ｊ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。
各层的材质和主要功能
• 粘着剂（adhesive）：可分为反射膜侧粘着剂和剥离 膜侧粘着剂。 • 反射膜侧粘着剂的作用：是将反射膜牢固地粘合在 TAC膜上，其工艺要求不允许有再剥离性。 • 剥离膜侧粘着剂是一层压敏胶，它决定了偏光片的粘 着性能及贴片加工性能，其性能优劣是LCD偏光片使 用者最为关心的问题之一。 • 剥离膜（separate film）：为单侧涂布硅涂层的PET （对苯二甲酸乙二醇酯）膜，主要起保护压敏胶层的 作用，同时其剥离力的大小对LCD贴片时的作业性有 一定影响。
偏振光经过旋转的检偏器后光强发生变化
. . ..
自然光
线偏振光
.
起偏器
检偏器
偏振光经过旋转的检偏器后光强发生变化
P1
P2
.
起偏器
检偏器
偏振光经过旋转的检偏器后光强发生变化
偏光片简介
偏光片结构
(PVA膜)
偏光片结构
构成
表面保护膜
材料
PE、PET
功能
偏光片保护膜
保护层
PVA膜具有亲水性，在湿热的环境中很快会变形、
TAC(Triacetyl cellulose) 收缩、松弛、衰退、且强度很低，质脆易破，不便
三醋酸纤维素
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。
高分子二向色性
偏光子的二向色性特点：吸收轴在分子拉伸方向 上，平行方向的偏振光被吸收，透过轴与分子拉伸方 向垂直，垂直方向的偏振光穿透偏光子。
偏光片工艺流程
偏光片制造工艺图
处理
切开
TAC膜
氢氧化钠 腐蚀
水洗
TAC膜放卷
拉伸及复合
PVA 膜放卷
拉伸 烘干 染料
包装/出厂
检验
分切
制品断面图
保护膜
TAC PVA TAC 粘着剂 离型膜
偏
PVA膜是一种高分子聚合物， 用各类具有二向色
光 膜
偏光基体
PVA(polyvinyl acetate) 聚乙烯醇
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。
保护层
粘着剂 离型膜
TAC(Triacetyl cellulose) 三醋酸纤维素
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 （3）金属偏光膜
手机偏光片知识介绍
圆形偏光片
将线性偏光通过特殊工艺 转化为圆形偏光，适用于 需要更广泛视角的显示设 备。
椭圆形偏光片
结合了线性偏光片和圆形 偏光片的优点，具有更好 的显示效果和更广泛的适 用性。
各类偏光片性能对比
透光性
01
线性偏光片透光性较高，但视角相对较窄；圆形偏光片和椭圆
形偏光片透光性略低，但视角更广泛。
耐温性
偏光片发展趋势
未来，随着消费者对高品质显示体验的需求不断增长，偏光片将继续向更薄、更 轻、更宽视角、更高对比度和更低功耗等方向发展。同时，随着柔性显示技术的 不断发展，柔性偏光片也将成为未来的重要发展方向之一。
02 手机偏光片种类与特点
常见手机偏光片类型
01
02
03
线性偏光片
具有单一的偏光方向，可 有效消除外界光线的干扰， 提高显示效果。
随着曲面屏、全面屏等新兴技术的不断发展，对偏光片也提出了新的要求，如更薄的厚度 、更高的透过率等。
市场需求变化趋势
市场需求量持续增长
随着全球手机市场的不断扩大和消费者对手机屏幕品质要求的提 高，偏光片市场需求量持续增长。
高品质偏光片需求增加
消费者对手机屏幕品质的要求越来越高，对高品质偏光片的需求也 随之增加。
选择正规品牌和渠道购买偏光 片，以确保产品质量和售后服 务。
03 生产工艺与流程解析
原材料准备及检验标准
原材料种类
偏光片生产所需的主要原材料包 括PVA膜、TAC膜、压敏胶、保 护膜等。
检验标准
原材料进厂后需进行严格的质量 检验，包括外观、尺寸、透光率 、偏光度等指标的检测，确保原 材料质量符合生产要求。
04 应用领域及市场分析
手机行业应用现状
偏光片的入门知识
LCD偏光片生产的基本方法偏光片的入门知识 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膜著色,即为彩色偏光片.实际上随著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;颜色座标(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;测试样品对比度大於生产产品对比度;测试样品底色与要求底色一致.可靠性: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乾净后,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.--------------------------------------------------------------------------------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(White Light)是由所有的色光(Colored Light)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(Thomas Young)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,再吸著具有二色性的物质,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(Plate or Sheet)的形式存在,因此,通常又称之为偏光膜(Polarizing Film)或偏光板(Polarizing Plate or Sheet).英文上另外一个更通俗的称呼是Polarizing Filter.偏光膜的起源偏光膜是由美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(Edwin H. 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,先简单的敍述一下兰特当时是在什麼情况下得到灵感,相信这有助於全面了解偏光膜的制程.兰特於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the solution disulfate of quinine,他发现立即就有许多小的绿色晶体产生,Dr. Herapath於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,於是他采用了以下的方式:●兰特把大颗粒晶体研磨(ball mill)成微小晶体,并使这些小晶体悬浮在液体中.●将一塑胶片放入上述的悬浮液中,然后再放入磁场或电场中定向.●将此塑胶片从悬浮液中取出,偏光晶体就会附盖在塑胶片的表面上.●将此塑胶片留在磁场或电场中,乾燥后就成为偏光膜.兰特的方法是将许多小的偏光晶体,有规则的排列好,这就相当於一个大的偏光晶体.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,兰特终於在1938年发明了到现在还在沿用的制造方法,其基本原理将於下节中讨论.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胶板(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於作用力的方向,附著在PVA上的碘离子也跟随著有方向性,形成了碘离子的长链.因为碘离子有很好的起偏性,它可以吸收平行於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,亦可用於太阳眼镜,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,其他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著在PVA上,并加以延伸定向,使之具有偏光性能. (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於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,也必须维持偏光性能,且所用的黏著剂其安定性也是要求的要点之一.通常在偏光膜的制造过程中,都是在无尘室进行:1.由於偏光膜的素材为PVA及TAC,所以其上不可有异物及未溶的树脂.2.在偏光膜的贴合过程中,不可在涂胶,贴合及加工时有任何异物混入.3.保护膜或离型膜等材料不可有任何缺陷.4.在成品的表面及切断面,或包装袋上不可有任何异物附著混入.若无法满足上述条件,则无法做出高解析,大尺寸,高精细化的偏光膜.LCD用偏光膜的发展(1) 碘系偏光膜PVA及碘所构成的偏光膜长久以来都在LCD的市场上占有相当大的比例.现今材料与延伸技术不断改良下偏光度及透过率都相当接近理论值(偏光度100%;透过率50%).(2) 耐久性偏光膜使用染料配方让偏光膜具有耐高温高湿,耐光等特性,大多使用在车,船舶或飞机用的LCD上.但偏光率不及碘系且价格昂贵是其缺点.现今发展是藉由PVA的延伸配向及开发在可见光区有均匀吸收的高偏光性能染料分子,其偏光性能已可与碘系偏光膜相当,唯价格方面仍比碘系偏光膜高.(3) 光学补偿膜随著LCD产品技术愈来愈进步,故针对偏光膜之著色,视角,漏光等等要求相对提高,因此需要各种光学补偿膜去做补偿.例如(STN-LCD)因液晶分子之扭转超过90度造成使用直线偏光之偏光膜会有著色现象出现,其解决方法为加上一片位相差膜.表面处理表面加工处理可增加偏光膜的光学及机械性能.现今为了满足LCD多样化的要求,具有复合功能的偏光膜已在市场上销售.1. 抗反射(AR)处理当光经过偏光膜的表面时,会有5%左右的反射损失,由於光度的损失及反射光将造成LCD辨识度的降低.改善的方法是在偏光膜的表面蒸镀上一层金属膜,利用光的干涉原理来降低反射值,将反射率降至1%以下.(2) 抗眩(AG)处理为了避免光线被过度集中,将偏光膜的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.有经AG处理,其表面可达铅笔3H硬度较耐刮,另雾度高可适用於大尺寸产品(大於12.1"),主要是因LCD之背光源强的关系.另外随著LCD之解析度要求增加如UXGA级(1600 x 1200)对AG要求更细致化处理,目前偏光板制造商亦开始注意到此方面,相信最近会有对应产品供市场评估.LCD偏光片生产的基本方法 2006-5-30--------------------------------------------------------------------------------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膜进行生产而不至於经常断膜.但这种工艺的局限性在於PVA膜限性在於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.但随著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进,从20世纪90年代末起,日本偏光片企业已经普遍采用幅宽1330㎜的TAC膜用湿法工艺进行偏光片的生产.特别是由於大尺寸TFT-LCD产品的大规模普及,为提高偏光片产品的利用率,以1330㎜为基本宽度的偏光片生产已经成为液晶用偏光片生产的基本方法.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都采用碘染色工艺进行加工.但这种工艺的不足之处就是由於碘的分子结构在高温高湿的条件下易於破坏,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℃×500HR,湿热:60℃×90%RH×500HR以下的工作条件使用. 但随著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℃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℃×500HR,湿热:90℃×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.偏光片的组成2006年12月31日星期日 20:20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。
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偏光片将显著影响LCD成本以及国内LCD 竞争能力。
偏光片的市场及产业状况（1）
全球偏光片市场特点
1、偏光片需求在不断上涨，偏光片增长与面板趋于同 步；
2、偏光片供应商仍以日本厂商为主； 3、国内偏光片厂家仍主要以TN/STN为主，TFT型市场
使PVA与偏光因子牢固联接。 关键因素：固色液配方、温度、时间、张力。
复合工艺
使TAC与PVA贴合牢固。 关键因素：PVA胶配方、复合压力、张力。
干燥工艺
PVA预干燥：固色工艺的延续，复合工序的基础。 原光片干燥：复合工序的延续。 关键因素：温度、时间。
偏光片主要生产工艺方法（7）
四、涂布
偏光片主要生产工艺方法（2）
TAC亲水性处理工艺要点：
碱的种类（NaOH，KOH） 碱的浓度 处理温度 处理时间 水洗工艺 干燥工艺
偏光片主要生产工艺方法（3）
二、干法工艺
偏光片主要生产工艺方法（4）
三、湿法工艺
偏光片主要生产工艺方法（5）
延伸工艺要点：
TN是最基本的LCD显示方式，只能显示黑白字 段，画面分辨率低，适于静态图像显示。制作 成本最低，对偏光片要求不高；
STN是超扭曲型，可以显示彩色，分辨率有所 提高，在小尺寸色彩还原性接近TFT，可显示 静态图像及部分动画。制作成本适中，对偏光 片有光学补偿功能的要求；
TFT是点像素控制显示，分辨率最高，色彩还 原性最好，显示效果与常规的CRT相当。但制 作成本最高，对偏光片要求也最高。
膨润工艺
使PVA大分子在水的作用下充分舒展，同时除去原料中的杂质。 关键因素：温度、时间、张力。
拉伸工艺
使PVA大分子定向排列，降低分子间隙。 关键因素：温度、张力、时间。
染色工艺
使偏光因子进入PVA内。 关键因素：染色液配方、温度、时间、张力。
偏光片主要生产工艺方法（6）
固色工艺
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。
TN、STN、TFT偏光片
这是按照LCD显示方式而分类的 TN(Twisted Nematic):扭曲向列的显
示类型。 STN(Supper Twisted Nematic):超扭
曲向列的显示类型 TFT(Thin Film Transistor):薄膜晶体
管显示类型
偏光片工作原理
TFT-LCD显示器示意图
TFT-LCD制程
預洗
光
洗淨 AA 11
成膜 A2
阻 塗 佈
預 烤
Track
顯
硬
曝
影
烤
光
Trac
Trac
k
k
蝕 刻 A4
光
阻
檢
剝
查
離
A5
A4
陣
A3
列
ODF ODF ODF ODF
基
配
板
彩 色
清洗 洗淨
向 膜
塗
濾
佈
光
燒
配
烤
向
清
膠
洗
框
印
刷
間 隔 劑 散 佈
液 晶 滴 入
對 位 貼 合
面
磨
板
邊
切
洗
割
淨
偏 光 板 貼 片
點 燈 測 試
片
AC
IC
F貼
接
片
合
L1
L1
背
環
光
境
板
測
框
試
檢 查 測 試
架
L2
L2
週 邊 設 備
周 邊 設 備
Cassette
Loader Unloader
Conveyor
Robot
Stocker
自動化CIM系統
TN、STN、TFT显示比较
看一个实例
玻璃门反光很强
带上偏光眼镜后
带上偏光眼镜，并 调整好观察角度
偏光片的定义
只允许一个振动方向的光通过的材料称 为偏光材料。将高分子膜材通过特殊加 工制成具有偏振作用的光学材料称为偏 光片。
（使自然光产生偏极化的材料称为偏光 材料）
偏光片的起源
美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(Edwin H. Land) 于1938年所发明。
要求：60℃/90%RH×500h；80 ℃×500h；有AG、
HC、WV等功能。
TN、STN、TFT对偏光片的要求（2）
偏光片外观品质要求：（对下例疵点有严格的控制要求）
偏光片中的异物及未溶的树脂 胶层中出现的异物及不溶物 保护膜或离型膜等辅助材料上的光学疵点 生产环境必须保证相应的净化要求
TN、STN、TFT对偏光片外观品质的要求 依次递增
偏光片光学谱图的解读（1）
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
350
400
450
500
550
600
650
700
750
800
偏光片光学谱图的解读（2）
Single Parallel Crossed V value Single Parallel Crossed V value
TN、STN、TFT对偏光片的要求（1）
TN：偏振度≥ 95%，单体透过率≥40%，信赖性要求：
40℃/90%RH×500h；70 ℃×500h；
STN：偏振度≥ 99.5%，单体透过率≥42%，信赖性
要求：60℃/90%RH×500h；80 ℃×500h；有光学
补偿功能； TFT：偏振度≥ 99.95%，单体透过率≥43%，信赖性
普通TN型：
偏光片成本分析（2）
广视角偏光片（TFT）
偏光片成本分析（3）
17英寸液晶面板成本图（5代线）
偏光片成本分析（4）
偏光片生产成本核算
偏光片成本分析（5）
偏光片成本构成及主要原材料供应商
偏光片主要生产工艺方法（1）
一、TAC亲水性处理 Cell-OCOCH3+NaOH→Cell-OH+Na-OCOCH3
偏光片主要生产工艺方法（8）
干法工艺与湿法工艺之比较
1、干法盛行于70年代，湿法开始于80年代，是目前主 流生产工艺；
2、原材料（PVA）利用率上，干法优于湿法； 3、偏光片性能方面，湿法优于干法； 4、设备产能方面，湿法优于干法； 5、操作及控制水平，湿法比干法先进。
偏光片在液晶产业的重要性
偏光片基本知识
盛波光电 2011.03.11
内容提纲
光的偏振 偏光片的应用领域 偏光片的种类 偏光片的结构 偏光片的制造 偏光片在LCD显示器中的地位 偏光片的市场及相关产业状况
光的偏振
一、横波与偏振现象
光的波动性 光波是横波
光的干涉、衍射 . 光的偏振 .
自然光
37.94
28.64
0.47
98.36
1 2 3
AVER
L*s 68.834 67.782 69.292 68.64
a*s -0.962 -0.916 -0.989 -0.96
b*s 1.046 1.299 1.121 1.16
L*p
62.04 60.115 62.884 61.68
a*p
-2.256 -2.117 -2.312 -2.23
2、I2 / KI的水溶液作为浸渍液 3、拉伸 4、I2的固定 5、干燥
偏光片的应用领域
偏光片的种类
(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，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
潜力大。
偏光片的市场及产业状况（2）
全球偏光片市场规模
偏光片的市场及产业状况（3）
全球偏光片供需情况
偏光片的市场及产业状况（4）
全球LCD偏光片生产厂商市 场占有率统计(2007年）
偏光片的市场及产业状况（5）
2007年全球按地区划 分偏光片市场占有率
偏光片的市场及产业状况（6）
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灵感来源于碘掉入磺酸奎宁溶液中形成的绿色小晶体， 具有特异的光学性能。
最早在实验室里诞生的偏光片（1928年）
兰特把碘的大颗粒晶体研磨(ball mill)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，碘晶体就会附盖 在塑料片的表面上；
1
39.11
30.45
0.15215
99.502
38.21
29.03
0.48
98.35
2
37.68
28.25
0.14035
99.504
36.79
26.92
0.44
98.37
3
39.75
31.45
0.15676
99.503
38.82
29.96
0.50
98.36
AVER
38.85
30.05
0.15
99.50
普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等
乱
是各个振动 的无规混杂
光的偏振状态
线偏振光
u
u
也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示
在纸面内振动 垂直纸面的振动