偏光片是液晶面板關鍵零件,是目前業(yè)界投資最為熱門的行業(yè)之一,其成本約占面板原材料制造成本7%左右。需說明的是偏光片的應用范圍很廣,不但能使用在LCD做為偏光材料,亦可用于太陽眼鏡、防眩護目鏡、攝影器材之濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調(diào)整器等,其它尚有偏光顯微鏡與特殊醫(yī)療用眼鏡。
由于目前偏光片的制造技術一直被日本、韓國、臺灣等國家和地區(qū)所壟斷,國內(nèi)生產(chǎn)偏光片的企業(yè)尚少,而且主要產(chǎn)品為TN/STN型產(chǎn)品,目前國內(nèi)上馬的LCD生產(chǎn)線多為TFT型,相應的TFT型偏光片的市場缺口大,大部分產(chǎn)品主要依賴進口,極大影響了我國液晶產(chǎn)品的競爭能力。因而發(fā)展偏光片項目對完善我國液晶上游產(chǎn)業(yè)鏈,降低產(chǎn)品成本,提高市場競爭力有著重要意義。在深圳市政府的大力支持下,在深超公司的推動下,深紡織集團日前確定投資上馬寬幅TFT-LCD用偏光片項目(盛波光電),預計2011年三季度投產(chǎn),該項目的建成將填補了我國大陸地區(qū)該產(chǎn)業(yè)的空白。
一、偏光片原理
(一)偏光片原理及種類
1、原理
目前最通用的偏光膜是蘭特在1938年所發(fā)明的H片,其制法如下:首先把透明塑料板(通常用PVA)浸漬在I2 / KI的水溶液中,使碘離子擴散滲入內(nèi)層的PVA,微熱后拉伸, PVA板變長同時也變得又窄又薄,PVA分子本來是任意角度無規(guī)則性分布的,受力拉伸后就逐漸一致地偏轉于作用力的方向,附著在PVA上的碘離子也跟隨著有方向性,形成了碘離子的長鏈。因為碘離子有很好的起偏性,它可以吸收平行于其排列方向的光束電場分量,只讓垂直方向的光束電場分量通過,制成具有偏光作用的偏光膜,如圖1。
最早的偏光片主要由中間能產(chǎn)生偏振光線的PVA膜,再在兩面復合上TAC保護膜組成。為了方便使用和得到不同的光學效果,偏光片供應商應液晶顯示器制造商要求,又在兩面涂覆上壓敏膠,再覆上離型膜,這種偏光片是最常見到的TN普通全透射偏光片。如果去掉一層離型膜,再復合一層反射膜,就是最普通的反射偏光片。
使用的壓敏膠為耐高溫防潮壓敏膠,并對PVA進行特殊浸膠處理(染料系列產(chǎn)品),所制成的偏光片即為寬溫類型偏光片;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;在透射原片上再復合上雙折射光學補償膜,則可制成STN用偏光片;在透射原片上再復合上光線轉向膜,則可制成寬視角偏光片或窄視角偏光片;對使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色,即為彩色偏光片。實際上隨著新型的液晶顯示器產(chǎn)品不斷開發(fā)出來,偏光片的類型也愈來愈多。
2、偏光片的種類
偏光膜的應用范圍很廣,不但能使用在LCD做為偏光材料,亦可用于太陽眼鏡、防眩護目鏡、攝影器材之濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調(diào)整器,其它尚有偏光顯微鏡與特殊醫(yī)療用眼鏡。
(1)偏光片按功能分為透射式偏光片、反射式偏光片、半透過半反射式偏光片、補償型偏光片幾類;
(2)偏光片按染色方法分類
碘系偏光片:PVA與碘分子相結合,為現(xiàn)今生產(chǎn)偏光膜最主要的方法。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。
染料系偏光片:將具有二色性的有機染料吸著在PVA上,并加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。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。
(3)偏光膜按照偏材料的種類可分為四種:
金屬偏光膜:將金、銀、鐵等金屬鹽吸附在高分子薄膜上,再加以還原,使棒狀金屬有起偏的能力,現(xiàn)在已不使用這種方法生產(chǎn)。
碘系偏光膜:PVA與碘分子所組成,為現(xiàn)今生產(chǎn)偏光膜最主要的方法。
染料系偏光膜:將具有二色性的有機染料吸著在PVA上,并加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。
聚乙烯偏光膜:用酸為觸媒,將PVA脫水,使PVA分子中含一定量乙烯結構,再加以延伸定向,使之具有偏旋光性能。
3、偏光片的結構及特性說明
偏光層:是由PVA(聚乙烯醇)薄膜經(jīng)染色拉伸后制成,該層是偏光片的主要部分,也稱偏光原膜。偏光層決定了偏光片的偏光性能、透過率,同時也是影響偏光片色調(diào)和光學耐久性的主要部分。
TAC層:由PVA膜制成的偏光層易吸水、褪色而喪失偏光性能,因此需要在其兩邊用一層光學均勻性和透明性良好的TAC(三醋酸纖維素酯)膜來隔絕水分和空氣,保護偏光層。采用具有紫外隔離(UV CUT)和防眩(Anti-Glare)功能的TAC膜可制成防紫外型偏光片和防眩型偏光片。
粘著劑(Adhesive):可分為反射膜側粘著劑和剝離膜側粘著劑。反射膜側粘著劑的作用是將反射膜牢固地粘合在TAC膜上,其工藝要求不允許有再剝離性。剝離膜側粘著劑是一層壓敏膠,它決定了偏光片的粘著性能及貼片加工性能,其性能優(yōu)劣是LCD偏光片使用者最為關心的問題之一。
剝離膜(Separate film):為單側涂布硅涂層的PET(對苯二甲酸乙二醇酯)膜,主要起保護壓敏膠層的作用,同時其剝離力的大小對LCD貼片時的作業(yè)性有一定影響。
保護膜(Protective film):為單側涂布EVA層(乙烯醋酸乙烯共聚物)的PE(聚乙烯)膜,具有低粘性,起保護TAC膜表面的作用。
反射膜(Reflective film):為單側蒸鋁的PET膜,目前大多使用無指向反射型蒸鋁膜。如將反射膜更換為半透半反膜,則可制成半透半反型偏光片,此外也可使用各種鍍金、鍍銀膜、鐳射膜作為反射膜,以獲得各種底色和鏡面反射等效果。
4、偏光片工作原理
偏光片的材料是摻雜碘分子的聚合物。由于碘分子沿同一方向排列時具有不對稱的電子(云)密度,因此不同方向的極化光吸收系數(shù)不同。若光線的極化方向與碘分子鏈長軸方向垂直時,則極化光可以完全通過。
通常 ,把極化方向稱為偏光片的吸收軸方向。如圖4所示。只有與吸收軸方向同向的線性偏極光才能透過,否則透過光的強度隨之減弱,直至完全遮蔽。圖4為偏光片透光特性圖,圖左的線性偏極光繼續(xù)前進,通過第二片偏光片時,光線通過,圖右通過第二片時,光線被完全阻擋。
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