偏光片的原理作用分類(lèi)以及市場(chǎng) | |
偏光片制造工序
偏光片的基本結(jié)構(gòu)是兩層三醋酸纖維素酯薄膜(TAC)夾一層聚乙烯醇(PVA)；從制造工序而言，偏光片前道制造工序?yàn)榫垡蚁┐?PVA)膜片卷，以碘液染色后做單軸延伸，形成偏光子再進(jìn)行貼合，上下各加覆一層三醋酸纖維素酯(TAC)薄膜，并在上層TAC膜之外再加覆一表面保護(hù)膜，另在下層TAC膜之外以光學(xué)粘著劑貼附離型膜或者反射膜后再貼合表面保護(hù)膜，最后進(jìn)入后道切割工序。偏光片的制作主要有延伸法及涂布法，延伸法是目前的主流工藝。
偏光片（Polarizer）是液晶面板關(guān)鍵零件，是目前業(yè)界投資最為熱門(mén)的行業(yè)之一，其成本約占面板原材料制造成本的11%左右。據(jù)著名調(diào)研組織Displaybank指出，全球偏光片市場(chǎng)銷(xiāo)售額2006年增長(zhǎng)到45億美元。由于2007年大尺寸面板市場(chǎng)仍持續(xù)增長(zhǎng)，市場(chǎng)規(guī)模仍將不斷增長(zhǎng)，年增幅約11%左右。然而由于偏光片的制造技術(shù)一直被日本、韓國(guó)等國(guó)家所壟斷，我國(guó)偏光片產(chǎn)業(yè)規(guī)模較小，且產(chǎn)品檔次較低，因而市場(chǎng)發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>
偏光板的主要作用是可以將不具偏極性的自然光轉(zhuǎn)化為偏極光，使與電場(chǎng)呈垂直方向的光線通過(guò)，讓LCD面板能正常顯示影像。
偏光板產(chǎn)業(yè)最早萌芽于日本，產(chǎn)品多應(yīng)用于如手表和鬧鐘等低階的TN 型單色顯示器上；其后隨著日本 TFT - LCD 工業(yè)的大發(fā)展，TFT型的偏光板逐漸嶄露頭角，截止到1999 年的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全球TFT 用偏光板市場(chǎng)規(guī)模為2 . 7 億美元。1999 年5月,我國(guó)臺(tái)灣省第一家偏光片廠商力特光電投產(chǎn)，標(biāo)志著日本廠商獨(dú)占偏光片市場(chǎng)的時(shí)代結(jié)束，但力特的技術(shù)依然來(lái)源于日本廠商的技術(shù)授權(quán)。而韓國(guó)則于2000年初開(kāi)始進(jìn)軍TFT 用偏光板市場(chǎng)，首家廠商LG 化學(xué)于2000 年3 月量產(chǎn)，年產(chǎn)能125 萬(wàn)片。
偏光片的主要作用就是使通過(guò)偏光片的自然光變成偏振光。 n偏光片是一種產(chǎn)生和檢測(cè)偏振光的片狀光學(xué)功能材料。偏光片是一種影響LCD液晶屏顯示效果的關(guān)鍵組件。
偏光板是使不具偏極性的自然光，產(chǎn)生偏極化，轉(zhuǎn)變成偏極光，加上液晶分子扭轉(zhuǎn)特性，達(dá)到控制光線的通過(guò)與否，從而提高透光率和視角范圍，形成防眩等功能，是面板上游原材料領(lǐng)域十分重要的一類(lèi)產(chǎn)品，而且約占lcd tv原材料成本的10%。
目前，全球偏光片市場(chǎng)的供應(yīng)商仍以日本廠商日東電工、三立、住友化學(xué)三大廠商為主。中國(guó)大陸投入偏光板事業(yè)仍以低檔次的tn和stn為主，主要代表廠家為溫州僑業(yè)、深圳樂(lè)凱，而高檔次的、產(chǎn)值和利潤(rùn)更高的tft-lcd用偏光片還基本依賴進(jìn)口，tft-lcd用偏光片研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化仍有很大差距。中國(guó)大陸的偏光片生產(chǎn)企業(yè)的起步并不算晚，關(guān)鍵是后續(xù)的技術(shù)研發(fā)投入、技術(shù)改造投入和擴(kuò)產(chǎn)資金投入受到很大限制，導(dǎo)致中國(guó)大陸本土偏光片企業(yè)同外資同行企業(yè)的差距正在不斷擴(kuò)大。目前，通過(guò)吸引臺(tái)灣地區(qū)廠商或國(guó)外廠商在大陸投資建廠，對(duì)市場(chǎng)換技術(shù)將是一條可行之路。
在臺(tái)灣廠商中具有大量生產(chǎn)偏光板能力的，僅有力特光電，不過(guò)，力特光電偏光板產(chǎn)品中筆記本電腦和臺(tái)式電腦顯示器用占了74％，tv用只占13％，另有3％為中小尺寸用產(chǎn)品。在技術(shù)領(lǐng)先的日東電工持續(xù)推出低生產(chǎn)成本的新產(chǎn)品，給力特造成極大出貨壓力。為了應(yīng)對(duì)競(jìng)爭(zhēng)，力特正在積極籌劃在蘇州設(shè)立偏光板后段裁切廠，初期將投資新臺(tái)幣5億元（約合人民幣1.27億元）。目前，力特已與蘇州當(dāng)?shù)卣炗喭顿Y協(xié)議書(shū)，廠房已在第一季度動(dòng)工，預(yù)計(jì)2006年第四季可正式量產(chǎn)。
除力特光電之外，奇美電子也計(jì)劃進(jìn)行偏光板自制，預(yù)估產(chǎn)品最快可在2007年第一季度推出。目前，奇美集團(tuán)下的奇美材料科技，正積極啟動(dòng)臺(tái)海兩地偏光板布局，其中臺(tái)灣廠已于2005年11月建廠，預(yù)計(jì)5月設(shè)備開(kāi)始裝機(jī)，大陸的寧波奇美材料，初期的總投資規(guī)模為2600萬(wàn)美元，已在今年2月展開(kāi)建廠計(jì)劃。為貼近客戶，目前日系的偏光板業(yè)者如日東電工、住友化學(xué)等均已在大陸設(shè)立偏光板后段裁切廠，其中住友化學(xué)在上海和無(wú)錫設(shè)立基地，深圳也有委外裁切廠；而日東電工則在深圳、蘇州與上海等地設(shè)立生產(chǎn)基地，而近日又有消息傳出住友化學(xué)計(jì)劃在大陸增設(shè)第四條生產(chǎn)線，廠址設(shè)在無(wú)錫市。
當(dāng)然，目前當(dāng)大陸設(shè)立的偏光板廠均為段裁切廠，不過(guò)隨著市場(chǎng)的擴(kuò)大，廠商產(chǎn)業(yè)介入程度的加深，設(shè)立前段工藝也只是時(shí)間問(wèn)題。而這正是大陸業(yè)者學(xué)習(xí)技術(shù)，擴(kuò)大自主配套能力的時(shí)機(jī)。
偏光片按功能分類(lèi)：
n透射式偏光片
n反射式偏光片
n半透過(guò)半反射式偏光片
n補(bǔ)償型偏光片
偏光片按染色方法分類(lèi)：
n碘系偏光片： 容易獲得高透過(guò)率、高偏振度的光學(xué)特性，但耐高溫高濕的能力較差。
n染料系偏光片： 不容易獲得高透過(guò)率、高偏振度的光學(xué)特性，但耐高溫高濕的能力較好
LCD偏光片生產(chǎn)的基本方法
目前偏光片生產(chǎn)技術(shù)以PVA膜的延伸工藝劃分，有干法和濕發(fā)兩大類(lèi)；以PVA膜染色方法劃分，有染料系和碘染色兩大類(lèi)。
偏光片的干法生產(chǎn)技術(shù)是指PVA膜是在具有一定溫度和濕度條件的蒸汽環(huán)境下進(jìn)行延伸的工藝方法，早期使用這種工藝方法的目的，是可以提高工藝的生產(chǎn)效率，使用幅寬較大的PVA膜進(jìn)行生產(chǎn)而不至于經(jīng)常斷膜。但這種工藝的局限性在于PVA膜在延伸過(guò)程中的均勻性受到限制，因此所形成的偏光片原膜的復(fù)合張力、色調(diào)的均勻性和耐久性不易穩(wěn)定，因而在實(shí)際生產(chǎn)工藝中應(yīng)用較少。 偏光片的濕法生產(chǎn)技術(shù)是指PVA膜是在一定配比的液體中進(jìn)行染色、拉伸的工藝方法。這種工藝方法早期的局限性在于PVA膜在液體中延伸的穩(wěn)定控制難度較大，因此使用這種工藝加工時(shí)PVA膜容易斷膜，且PVA膜的幅寬受到限制。但隨著工業(yè)控制技術(shù)的改進(jìn)，這些濕法加工工藝的局限性已經(jīng)得到極大的改進(jìn)，從20世紀(jì)90年代末起，日本偏光片企業(yè)已經(jīng)普遍采用幅寬1330㎜的TAC膜用濕法工藝進(jìn)行偏光片的生產(chǎn)。特別是由于大尺寸TFT-LCD產(chǎn)品的大規(guī)模普及，為提高偏光片產(chǎn)品的利用率，以1330㎜為基本寬度的偏光片生產(chǎn)已經(jīng)成為液晶用偏光片生產(chǎn)的基本方法。
偏光片生產(chǎn)工藝中的染色方法有碘染色法和染料染色法兩種工藝。碘染色法是指在偏光片染色、拉伸過(guò)程中，使用碘和碘化鉀作為二向性介質(zhì)使PVA膜產(chǎn)生極性化偏光特性。這種染色方法的優(yōu)點(diǎn)是比較容易獲得99.9%以上的高偏光度和42%以上高透過(guò)率的偏光特性。所以在早期的偏光材料產(chǎn)品或需要高偏光、高透過(guò)特性的偏光材料產(chǎn)品中大多都采用碘染色工藝進(jìn)行加工。但這種工藝的不足之處就是由于碘的分子結(jié)構(gòu)在高溫高濕的條件下易于破壞，因此使用碘染色工藝生產(chǎn)的偏光片耐久性較差，一般只能滿足干溫：80℃×500HR，濕熱：60℃×90%RH×500HR以下的工作條件使用。
但隨著LCD產(chǎn)品使用范圍的擴(kuò)大,對(duì)偏光產(chǎn)品的濕熱工作條件的要求越來(lái)越苛刻，已經(jīng)出現(xiàn)要求在100℃和90%RH條件下工作的偏光片產(chǎn)品需求，對(duì)這種工作條件要求，碘染色工藝就無(wú)能為力了。為滿足這種技術(shù)要求，首先由日本化藥公司發(fā)明了偏光片生產(chǎn)所需的染料，并由日本化藥的子公司日本波拉公司生產(chǎn)了染料系的高耐久性偏光片產(chǎn)品。利用二向性染料進(jìn)行偏光片染色工藝所生產(chǎn)的偏光片產(chǎn)品，目前最高可以滿足干溫：105℃×500HR，濕熱：90℃×95%RH×500HR以下的工作條件的使用要求。但這種工藝方法所生產(chǎn)的偏光片產(chǎn)品一般偏光度和透過(guò)率較低，其偏光度一般不超過(guò)90%、透過(guò)率不超過(guò)40%，且價(jià)格昂貴。
偏光片的組成
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(fù)合上TAV保護(hù)膜組成。為了方便使用和得到不同的光學(xué)效果，偏光片供應(yīng)商應(yīng)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，這種偏光片是我們最常見(jiàn)到的TN普通全透射偏光片。如果去掉一層離型膜，再?gòu)?fù)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(duì)PVA進(jìn)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(lèi)型偏光片；在使用的壓敏膠中加入阻止紫外線通過(guò)的成份，則可制成防紫外線偏光片；在透射原片上再?gòu)?fù)合上雙折射光學(xué)補(bǔ)償膜，則可制成STN用偏光片；在透射原片上再?gòu)?fù)合上光線轉(zhuǎn)向膜，則可制成寬視角偏光片或窄視角偏光片；對(duì)使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。實(shí)際上隨著新型的液晶顯示器產(chǎn)品不斷開(kāi)發(fā)出來(lái)，偏光片的類(lèi)型也愈來(lái)愈多。
1、偏光PVA膜的特性
偏光膜PVA作為一種使用延伸方法制成的產(chǎn)品，具有以下一些獨(dú)特的特性：
光線選擇性：選擇通過(guò)偏振方向與延伸方向一致的光線通過(guò)；
溫度、濕度敏感性：吸潮或加溫后，被拉伸的成線性的分子鏈將會(huì)自動(dòng)還原回團(tuán)狀的分子鏈，失去光線選擇性。
脆弱性：很容易在外力的作用下失去光線選擇性。
偏光片的分類(lèi)：
按溫度分為普通型偏光片、寬溫型偏光片；
按透過(guò)率分為普通透射片、高透射片；
按底色分為灰白類(lèi)偏光片、彩色偏光片；
按復(fù)合不同功能的光學(xué)膜分為全透射片、半透射半反射片、全反射片、光學(xué)補(bǔ)償片、視角控制片。
2、影響偏光片性能的主要參數(shù)：
厚度；透過(guò)率（單體透過(guò)率、平行透過(guò)率、垂直透過(guò)率）；偏光效率；顏色坐標(biāo)（NBS）；復(fù)合膜類(lèi)型；抗紫外線性
3、偏光片的工廠自適應(yīng)測(cè)試方法及判定標(biāo)準(zhǔn)：
尺寸:A、測(cè)試方法：用直尺、千分尺或卡尺測(cè)量待測(cè)偏光片原片的長(zhǎng)度、寬度、厚度。
B、判定標(biāo)準(zhǔn)：測(cè)量結(jié)果在供應(yīng)商所提供的參數(shù)范圍之內(nèi)為合格。
光電性能:A、測(cè)試方法：把偏光片貼在產(chǎn)品上與貼有現(xiàn)用同類(lèi)偏光片的同一型號(hào)產(chǎn)品一起測(cè)試比對(duì)其光電性能。
B、判定標(biāo)準(zhǔn)：測(cè)試樣品Voff值與生產(chǎn)產(chǎn)品Voff值相當(dāng)；測(cè)試樣品對(duì)比度大于生產(chǎn)產(chǎn)品對(duì)比度；測(cè)試樣品底色與要求底色一致。
可靠性:A、測(cè)試方法：把待測(cè)偏光片貼在玻璃上與貼有同類(lèi)偏光片的產(chǎn)品一起測(cè)試比對(duì)其可靠性性能。
B、判定標(biāo)準(zhǔn)：經(jīng)可靠性試驗(yàn)后光學(xué)及電學(xué)性能與可靠性測(cè)試結(jié)果與同類(lèi)偏光片結(jié)果相當(dāng)，并在測(cè)試產(chǎn)品型號(hào)要求范圍之內(nèi)。
粘貼、剝離性能：A、測(cè)試方法：把待測(cè)偏光片貼在玻璃上，重復(fù)貼覆、剝離多次。
B、判定標(biāo)準(zhǔn)：可以重復(fù)貼覆、剝離三次以上，剝離三次后玻璃上沒(méi)有殘膠，貼覆后結(jié)合穩(wěn)固，按生產(chǎn)所設(shè)定參數(shù)消泡完全，通過(guò)高溫高濕試驗(yàn)。
4、偏光片的選用規(guī)則：
A+規(guī)產(chǎn)品的面片，原則上選用原廠整張偏光片，部分產(chǎn)品可用TFT無(wú)旋光三角料；底片原則上選用原廠整張偏光片。
A規(guī)產(chǎn)品的面片，一般選用原廠等級(jí)整張偏光片， TFT無(wú)旋光三角料，或是庫(kù)存量較多TFT邊角料偏光片；或者是以后是采購(gòu)主要渠道供應(yīng)商的TFT邊角料偏光片，底片用原廠等級(jí)整張偏光片或復(fù)合底片。
B級(jí)產(chǎn)品的面片，盡量使用庫(kù)存量較少TFT邊角料偏光片、碎料片，或者是以后不再是采購(gòu)主要渠道供應(yīng)商的TFT邊角料偏光片；底片用復(fù)合底片。
客戶有特殊要求時(shí)，按客戶要求選用特殊偏光片。
5、偏光片的使用方法：
輕拿輕放，不能用硬物在表面上推劃。
取放時(shí)不能折疊。
對(duì)等級(jí)片和邊角料片在投入生產(chǎn)前要進(jìn)行分色篩選。
貼片時(shí)，一定要讓LCD表面上殘留的清潔液完全揮發(fā)干凈后，才能貼上偏光片。
超寬溫偏光片分切時(shí)一定要膠水面朝下放置。
6、偏光片的貯存及搬運(yùn)方法：
偏光片的貯存方法：
偏光片應(yīng)貯存在室溫條件下，濕度在75%以下遮光保存；貯放時(shí)要求平放；供應(yīng)商完整包裝偏光片按供應(yīng)商標(biāo)識(shí)的堆放高度和堆放位置堆放；快遞包裝的偏光片、散裝堆偏光片，堆放時(shí)每300張需單獨(dú)隔離支撐堆放。
偏光片的搬運(yùn)方法：
偏光片搬運(yùn)時(shí)要放置在搬運(yùn)物最上層，高度不能超過(guò)堆放高度，并且要輕拿輕放，不能豎放，不能碰壓。
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