​液晶偏光片結構及LCD用偏光片性能分析

LCD用偏光片結構及主要性能分析偏光片作為液晶顯示器（LCD）的主要原材料之一，約佔其製造成本的20%~30%，但由於偏光片的製造技術一直被日本、韓國等國家壟斷，因此有關偏光片的介紹信息很少。本文以tn LCD用偏光片為例，介紹了很多LCD偏光片用戶關心的一些問題。
偏光片結構
偏光片是由多層高分子材料組成的具有產生偏振光功能的光學薄膜。根據其在LCD上的不同應用位置，偏光片一般可分為表面片（又稱半透明片）和負片（又稱反射片）。
各層材質及主要功能
偏光層：由PVA（聚乙烯醇）薄膜經染色、拉伸而成。該層是偏光片的主要部分，也稱為偏光片原膜。偏光層決定了偏光片的偏光性能和透過率，也是影響偏光片色調和光學耐久性的主要部分。按染色方法，偏光層的基本加工工藝可分為染料系列和碘系列，按拉伸工藝可分為乾拉伸和濕拉伸兩大系列，改變其材料和加工工藝可實現偏光、透過率、色調和光學耐久性的調節。 TAC層：由PVC薄膜製成的偏光層容易吸水、褪色並失去偏光性能。因此，需要使用一層光學均勻性和兩面透明性良好的TAC（三醋酸纖維素）膜來隔離水分和空氣並保護偏光層。使用具有防紫外線和防-眩光功能的TAC膜可以製成防-紫外線偏光片和防-眩光偏光片。
膠粘劑：可分為反光膜側膠和剝離膜側膠。反光膜側膠的作用是將反光膜牢固地粘附在TAC膜上，其工藝要求不允許-再剝離。剝離膜一側的膠粘劑是一層壓敏膠，它決定了偏光片的粘合性能和貼片的加工性能。其性能是LCD偏光片用戶最關心的問題之一。分離膜：是一面塗有矽的PET（對苯二甲酸乙二醇酯）薄膜，主要起到保護壓敏膠層的作用，同時剝離力對液晶貼片的作業性有一定的影響。
保護膜：是一面塗有EVA層（乙烯和醋酸乙烯酯聚合物）的PE（聚乙烯）薄膜，粘度較低，起到保護TAC薄膜表面的作用。
反光膜：是單面鍍鋁的PET膜。目前，大多采用非-定向反射鋁蒸鍍膜。若將反射膜換成半-透半-反射膜，則可製成半-透半-反射偏光片。另外，各種鍍金-、鍍銀-和鐳射膜也可用作反射膜，以獲得背景顏色、鏡面反射等各種效果。
偏光片主要性能指標
表1是偏光片的典型性能表，從以下幾個方面一一說明：
1、光吸收軸方向 一般情況下，市場上銷售的tn LCD偏光片尺寸主要有以下兩種：
光吸收軸的方向如圖所示。如果向LCD製造商提供特殊尺寸和形狀的偏光片，應標明或說明光吸收軸。
2、透過率 偏光片的透過率指標可分為單向、平行和正交三部分。一般採用積分球分光光度計，按照JIS-Z-8701進行測定。其中，單體透過率是指單個偏光片的透過率，平行透過率（H 0 ）是指兩個光學吸收軸平行的偏光片疊加後的透過率，直接交叉透過率（H 90）是指兩個光學吸收軸直接交叉的偏光片疊加後的透過率。這三個指標中，H 0 和H 90 影響液晶屏的亮度（H 0）和對比度（H 0/H 90），對於液晶屏製造商來說非常重要。為了獲得高亮度、高對比度的良好顯示效果，我們希望H 0 盡可能高，H 90 盡可能小。
3、（色相） 色相用a、B值表示，通常用積分球分光光度計測量。 a和B的值是CIE（國際照明委員會）Lab顏色系統中的顏色坐標值。從顏色坐標圖中可以找到a和B值對應的近似顏色。
4、偏光Co-效率偏光是一個計算值，用於表示偏光片產生偏光的綜合效率，公式可改為H 0/H 90=(1 + ν 2)/(1-ν 2)，可見ν值越接近100%，對比度(H 0/H 90)越高。
5、剝離力偏光片的剝離力可分為三部分：保護膜剝離力、剝離膜剝離力和玻璃基板剝離力。三種剝離力均採用拉力試驗機參照JIS-C-2107標准進行測定，其中保護膜剝離力和剝離膜剝離力是沿180度方向剝離測定，而玻璃基板是沿90度方向剝離測定。對於LCD製造商來說，偏光片對於玻璃基板的剝離性能非常重要。如貼後時間短（4~6小時）若難以剝離或剝離後玻璃板上有殘膠，則偏光片的返工性較差，貼片不好會導致整個液晶屏報廢。但如果剝離力很小，很容易造成偏光片貼在玻璃基板上後壓敏膠的耐久性和防潮性喪失，以及剝離膜表面凹陷，從而影響偏光片的性能. 6.偏光片的耐久性測試是將偏光片的剝離膜和保護膜剝離然後貼在玻璃基板上。加壓消泡後放入恆溫恆濕箱中觀察實驗前後的變化。發泡剝離指數主要評價膠粘劑的耐久性，光學變化指數主要評價PVA層的耐久性。偏光片的耐久性要求應根據不同類型液晶產品的設計要求（使用環境）來確定。
偏光片的全稱應該是偏光片。學過物理的應該知道什麼是偏振光。液晶顯示器的成像必須依靠偏振光。至於為什麼，我也沒弄清楚，所有的液晶都有兩片偏光片緊密貼在液晶玻璃上，形成總厚度約1mm的液晶芯片。如果沒有偏光片，液體晶圓就無法顯示圖像。
之所以更換偏光片，是因為將普通液晶顯示器面向眼睛的偏光片磨砂處理，以消散表面反射，散射光線，以增加液晶顯示器的可視角度。對於投影儀來說，任何散射都會造成光的損失。投影機使用的液態晶圓的理想狀態應該是0度視角，也就是說，如果從垂直方向看液態晶圓，是不會有光的。當然，這是不可能實現的，但是視角越接近0度，光的利用率就越高。因此，用平光偏光片替換磨砂偏光片後，投影儀到牆上的亮度會大大提高，我個人估計可以提高50-80%，這就是要更換偏光片的原因。