关于液晶显示装置用偏光片

吕钱+田大龙

【摘 要】偏光片是一种复合膜，由中间能产生偏振光线的偏光膜和复合在两边的起保护作用的基材膜组成偏光片原板。基于此，根据笔者多年的实践经验，本文首先介绍偏光片在液晶显示器中的应用原理，接着介绍偏光片的基本结构与特性，最后分析目前偏光片的主要的应用。旨在让更多平板显示业界人士更多地了解偏光片产品的种类、工作原理及其结构，促进我国大陆地区偏光片产业的发展。

【关键词】液晶显示装置；偏光片；应用

一 、导言

偏光片（polarizer）是液晶面板的关键零件，是目前业界投资最为热门的行业之一，其成本约占面板原材料制造成本的7%左右。需说明的是偏光片的应用范围很广，不但能使用在LCD上作为偏光材料，亦可用于太阳眼镜、防眩护目镜、摄影器材的滤光镜、汽车头灯防眩处理及光量调整器等，其它还有偏光显微镜与特殊医疗用眼镜。因此，本文主要基于液晶显示装置方面来探析偏光片。

二、 关于液晶显示装置中偏光片的应用原理

光是一种电磁波，光的电场振动是横波，即光的电振动是在与光前进方向垂直的平面上。自然光的电振动在振动平面的各个方向是完全均匀的；如果光波的电振动只限于某一确定的方向上，就是线偏振光了，如图2。在液晶显示器中，通过使光透过或遮断来实现图像显示。但太阳光及由液晶显示器背光源发出的光是自然光，要实现完全遮断，是非常难的；而线偏振光电振动方向单一，对其遮断要比自然光容易得多，这个特性为其在液晶显示器中的应用，提供了得天独厚的条件。偏光片就能产生和检测偏振光。偏光片有一个特定的方向指向，称之为透光轴，与这个方向垂直的电振动被阻挡，而与这个方向平行一致的电振动则可以自由通过。这样自然光通过偏光片以后，就变成了线偏振光。同样，当偏振光透过偏光片时，如果偏振光的振动方向与偏光片的透射方向平行一致，就几乎不受到阻挡；如果偏振光的振动方向与偏光片的透射方向相垂直，则几乎完全不能通过。在两片透光轴方向正交的偏光片中间加入具有扭转特性的液晶分子，就能控制光线的通过，从而达到显示图像的目的。

三 、关于液晶显示装置用偏光片的结构及特性说明

1.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；

2.TAC层：由PVA膜制成的偏光层易吸水、褪色而丧失偏光性能，因此需要在其两边用一层光学均匀性和透明性良好的TAC（三醋酸纤维素酯）膜来隔绝水分和空气，保护偏光层。采用具有紫外隔离（UVCUT）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；

3.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；

4.剥离膜（separatefilm）：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；

5.保护膜（protectivefilm）：为单侧涂布EVA层（乙烯醋酸乙烯共聚物）的PE（聚乙烯）膜，具有低粘性，起保护TAC膜表面的作用；

6.反射膜（reflectivefilm）：为单侧蒸铝的PET膜，目前大多使用无指向反射型蒸铝膜。如将反射膜更换为半透半反膜，则可制成半透半反型偏光片，此外也可使用各种镀金、镀银膜、镭射膜作为反射膜，以获得各种底色和镜面反射等效果。

四 、关于液晶显示装置用偏光片的主要应用

由于液晶材料具有特殊的电光特性，不仅在显示技术上用液晶，在很多非显示电光器件上也应用到液晶，也就用到了偏光片。

（一）液晶显示器件

液晶显示器的结构主要由偏光片、透明导电玻璃以及液晶材料构成。最简单的扭曲向列相液晶显示器（TN-LCD）的工作原理是旋光效应，在两枚正交偏光片之间的液晶盒，液晶分子旋转90°，使光束通过为亮态，电场作用使液晶分子沿电场方向取向而失去旋光作用，使光束不能通过为暗态。主流液晶显示技术不仅离不开偏光片，而且还要求偏光片具有附加功能，如防紫外光、宽视角、高分辨率、增亮型等。多数液晶显示模式需要两枚偏光片，这两枚偏光片可以正交（TN-LCD常白）、平行（TN-LCD常黑）或者成某个角度（高扭曲向列相液晶显示器HTN-LCD、超扭曲向列相液晶显示器STN-LCD）。也有液晶显示模式只需要一枚偏光片，如宾主效应型显示，染料液晶盒自身也相当于一枚偏光片。再如某种反射显示模式，一枚偏光片和一枚反射片组合，液晶盒起到旋光或者波片作用。更有非主流的液晶显示模式不需要偏光片，如动态散射显示（DS-LCD）、反射式胆甾相液晶双稳态显示和聚合物分散液晶（PDLC）显示等。正是由于液晶显示器产业发展的需求，带动偏光片产业的发展。现代社会液晶显示器件应用广泛，从手机到电脑再到电视，成了人们生活离不开的用品，偏光片也随之产量用量暴增。当代液晶显示器高端产品-手机、电脑和電视的显示屏幕，是薄膜晶体管液晶显示器（TFT-LCD）技术。大屏幕液晶电视用偏光片，不仅尺寸大，还得是宽幅，而且需要具备一些附加功能，如宽视角、防眩光等，偏光片结构更多层。

（二）液晶非显示器件

不是用于显示信息，也有很多种液晶电光器件，如液晶光阀、液晶滤光片、液晶光栅、液晶传感器等。液晶光阀包括液晶调光眼镜、液晶电焊面罩、液晶光学快门等。凡是应用液晶双折射原理制造的电光器件，几乎都要用到偏光片。拿液晶电焊面罩来讲，由于电焊弧光十分强烈刺眼，液晶光阀不仅要有极快的响应速度，更要有极大的遮光指数，有时两枚偏光片的液晶盒都怕遮不住光，要把两个液晶盒，四枚偏光片组合起来用，还要加上防紫外光和防红外光的滤光片。

五 、总结

综上可知，液晶显示器（LCD）以其质轻体薄、低工作电压、低功耗、无辐射危害、平面直角显示、影像稳定不闪烁、易于实现大面积显示等优点，逐步取代CRT，成为信息时代终端显示器件的主流产品。其中，偏光片是液晶面板的关键零组件，主要作用是将自然光转化为线偏振光，通过外加电压控制液晶分子的转向，来控制光线的穿透与否，进而产生面板明暗之显示效果。

参考文献：

[1]范志新.偏光片的发明和应用[J].2014.

[2]徐世颖.浅谈TFT-LCD产品用偏光片技术与发展趋势[J].2015.

[3]邱爱萍.液晶显示器偏光片生产技术的引进[J].2015.endprint