图2.7 偏光片原理示意图（二）（TN型)
图2.7 偏光片原理示意图（二）
2.2 偏光片的结构及类别
偏光片是一种复合膜，是由偏光膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜组成。其基本结构是由两面三醋酸纤维素膜（TAC）夹一层能产生偏振光线的聚乙烯醇膜(PVA)。市场上主要有以下几种类型的偏光片：透射式偏光片、反射式偏光片（属于增亮膜的一种）、半透过半反射式偏光片、补偿型偏光片，表面一般经过防眩（AG）或减反射（AR）处理。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。对使用的压敏胶、PVA膜或TAC膜着色，即为彩色偏光片。
图2.8 偏光片的基板组合示意图
透射式
反射式/半透过式
补偿型
2.3 偏光片的工艺
世界上各国偏光片的工艺方法都相差无几，只是在使用原材料和具体技术细节方面各有特点。技术主流是碘系延伸法。
偏光板的制作有延伸法及涂布法，其中延伸法是主流工艺。偏光片生产技术以PVA膜的延伸工艺划分，有干法和湿法两大类。干法是指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，早期使用的目的是可以提高工艺的生产效率，使用幅宽较大的PVA膜进行生产而不至于经常断膜。但这种工艺的局限性在于PVA膜在延伸过程中的均匀性受到限制，因此所形成的偏光片原膜的复合张力、色调的均匀性和耐久性不易稳定，因而实际应用较少。湿法是指PVA膜是在一定配比的液体中进行染色、拉伸的工艺方法。这种工艺早期的局限性在于PVA膜在液体中延伸的稳定控制难度较大，因此加工时PVA膜容易断膜，且PVA膜的幅宽受到限制。但随着改进，湿法工艺的局限性已得到极大的改进。从20世纪90年代末起，日本偏光片企业已普遍采用幅宽1330mm的TAC膜用湿法工艺。特别是由于大尺寸TFT-LCD产品的大规模普及，为提高偏光片产品的利用率，以1330mm基本宽度已成为液晶用偏光片生产的基本方法。
以PVA膜染色方法划分，偏光片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。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于碘的分子结构在高温高湿的条件下易于破坏，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。但随着 LCD 产品范围的扩大,对偏光产品的湿热工作条件的要求越来越苛刻，已经出现在100℃和90%RH条件下工作的偏光片需求。对这种要求，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。
综上所述：
碘系偏光片：容易获得高透过率、高偏振度的光学特性，但耐高温高湿的能力较差。价格比较便宜,所以市场占有率高达80%~90%, 应用领域广泛,如:手表,计算机,PC,OA机器等,所需LCD都大量采用碘系偏光片。
染料系偏光片：不容易获得高透过率、高偏振度的光学特性，但耐高温高湿的能力较好。所以
在汽车,船舶,航空器,户外量测仪器上就得采用此类耐久性偏光片。 2.4 偏光片的生产流程
染色,延伸,贴合,干燥为最主要的步骤,其中染色材料配方是重要的技术关键。另外PVA的延伸定向控制也会影响偏光膜的光学特性。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； 且PVA膜具有亲水性，在湿热的环境下很快会变形、收缩、衰退，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。
其生产流程示意图如下：
图2.9 预处理：
图2.10 拉伸复合：
图2.11 涂布
2.5 偏光片的增值功能
面对各偏光厂几乎接近无差异化技术，多数面板厂也已扶持自身之偏光厂。因此，研发新型非碘系延伸偏光片技术与广视角位相差膜技术也是各偏光厂脱离红海的方向。如日东电工在2006年开发的具有相位差补偿功能的涂覆技术,专门面向VA(vertical alignment)模式的液晶面板。通过在偏光板制成后紧接着薄薄地涂一层树脂,即可使其具有相位差补偿功能。以前的做法是将偏光板与多枚相位差补偿薄膜贴合在一起。
由于偏光片是面板最外层的膜，所以要添加保护膜。此外，许多光学特性亦被加注在TAC膜/偏光片上。单纯不具备任何光学功能的TAC膜一般称为normal-TAC，仅被赋予支撑PVA的功能。最外层的TAC膜，需增加防眩AG、抗/减反射AR/LR处理等，以改善屏幕在外界强光环境下的显像品质。AG处理是将微粒子分散在树脂内，利用微粒子的大小与覆膜制程控制表面凹凸形状；AR处理是在偏光膜片的表面堆叠诱电体薄膜- 多层光学干涉层，方法主要有涂布和真空蒸镀（金属膜）。广视角TAC膜（WV TAC）多用于LCD监视器及NB，被FUJI FILM寡占，不但价格昂贵而且取得不易。
在制造工艺上，光学干涉层的制造方法分干式和湿式法；干式包括真空蒸镀法、溅射法，在显示器上应用的多是表面物性强的金属氧化物薄膜。干式法原来一直采用间歇处理，近年来也应用了连续处理薄膜的方法，但是设备成本高，生产性低，价格非常高。湿式法有旋转涂布、浸溃涂布等间歇处理和凹版印刷涂布、辊筒式、挤出式等连续处理。旋转涂布、浸渍涂布一直用于CRT的AR处理，随着各种显示器不断平板化，对光学膜需求增加，降低成本的要求日益增强。通过连续处理的涂布法涂布的光学膜成本低，供给能力强等。
多层光学干涉层= AR层
硬涂层
TAC膜 保护膜 图2.12 TFT-LCD 偏光片结构的分类
2.5.1 补偿膜/相位差膜
以终端产品应用上来区分，广视角TAC膜是应用在液晶监视器，NB及部分20.1寸以下液晶电视等产品，而补偿膜是专为液晶电视所设计。
目前市面上已量产及开发中的补偿膜/相位差膜包括N-TAC(KONICA),X-PLATE(日东电工），M-TAC（FUJI FILM),COP(Zeoron,Arton)等。与广视角TAC膜市场情况不同的是，补偿膜的市场竞争者众多且变化快速。Konica的N-TAC最先被TFT面板厂广泛采用，后被日东电工的X-Plate逐渐取代，成为国内TV偏光片主流。 Zeon(Zeoron),日本合成橡胶JSR(Arton)两家日系厂商则舍弃传统的TAC膜而采用COP膜为基材,旨在避开TAC膜供应吃紧时，原料取得不易的困境(图2.13)：
光学薄膜市场研究报告 - 图文
