LCD、POL基础知识及检验方法

LCD/POL 物料特性和检验方法
1. 偏光片结构以及特性 a) 偏光片的基本结构 偏光片是一种由多层高分子 材料复合而成的具有产生偏振光 功能的光学薄膜，按其在液晶屏 的使用位置不同，大体上可分为 面片（又称透过片）和底片两种 （又称反射片） ，右图是典型 TN 型偏光片的面片结构示意图： PVA 膜（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，该膜将非偏极光（一般光线）过滤 成偏极光。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。偏光层的基本加工工艺按染色方法可分为染 料系和碘系两大系列，按拉伸工艺可分为干法拉伸和湿法拉伸两大系列，改 变其材料和加工工艺可实现对偏光度、透过率、色调和光学耐久性的调整。 偏光膜 PVA 作为一种使用延伸方法制成的产品， 具有以下一些独特的特 性： 光线选择性：选择通过偏振方向与延伸方向一致的光线通过； 温度、湿度敏感性：吸潮或加温后，被拉伸的成线性的分子链将会自动 还原回团状的分子链，失去光线选择性。 脆弱性：很容易在外力的作用下失去光线选择性。 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（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。 感压胶（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。 离型膜（separate film） ：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。 保护膜（protective film） ：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。 此外，在反射型的底片偏光片还有一层反射膜： 反射膜（reflective film） ：为单侧蒸铝的 PET 膜，目前大多使用无指向
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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。 使用的压敏胶为耐高温防潮压敏胶， 并对 PVA 进行特殊浸胶处理 （染料 系列产品） ，所制成的偏光片即为宽温类型偏光片；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；在透射原片上再复合上 双折射光学补偿膜，则可制成 STN 用偏光片；在透射原片上再复合上光线转 向膜，则可制成宽视角偏光片或窄视角偏光片；对使用的压敏胶、PVA 膜或 TAC 膜着色，即为彩色偏光片。实际上随着新型的液晶显示器产品不断开发 出来，偏光片的类型也愈来愈多。 b) 偏光片的基本原理 当非偏极光通过 a 方向 的偏光片时， 光线被过滤成与 a 方向平行的线性偏极光。 上图：线性偏极光继续前 进， 通过第二片偏光片时， 光 线通过。
下图：通过第二片时，光 线被完全阻挡。
c) 偏光片的分类 按温度分为普通型偏光片、宽温型偏光片； 按透过率分为普通透射片、高透射片； 按底色分为灰白类偏光片、彩色偏光片； 按复合不同功能的光学膜分为全透射片、半透射半反射片、全反射片、 光学补偿片、视角控制片。
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d) 偏光片的主要性能指标 下图是一份偏光片 SPEC 中列出的主要性能指标参数。
其中重要的指标项目有： 1、 大片尺寸，包括长和宽。 2、 厚度，包括总厚度，胶层厚度，主要考虑的是总厚度。 3、 吸收轴方向。 4、 剥离力 偏光片的剥离力又分为保护膜剥离力、剥离膜剥离力、对 玻璃基板剥离力三项。 三种剥离力的测定均使用拉力实验机参照 JIS-C-2107 标准进行测定，其中保护膜剥离力和剥离膜剥离力的测定是沿 180°方向剥 离，而对玻璃基板则是沿 90°方向剥离。对 LCD 制造商而言，偏光片对玻璃 基板的剥离性能十分重要。如粘贴后短时间（4～6 小时）内剥离困难或剥 离后玻板上有残胶，则该偏光片返工性差，贴片不良会导致整块 LCD 屏报 废。但如果剥离力很小，则易造成偏光片在玻璃基板上贴合后压敏胶耐久性 和耐湿性能下降以及剥离膜表面凹陷等不良多发，从而影响偏光片的使用性 能。 5、 透过率（Transmittance） 偏光片的透过率指标可分为单体 （single） 、平行（Parallel） 、直交（Crossed）三项。通常使用积分球式分 光光度计依照 JIS-Z-8701 对其进行测定。其中，单体透过率指单片偏光片的 透过率，平行透过率（H 0）指两片吸光轴平行的偏光片叠加后的透过率， 直交透过率（H 90 ）指两片吸光轴直交的偏光片叠加后的透过率，在这三 项指标中 H 0 和 H 90 影响 LCD 屏的亮度（H 0）和对比度（H 0/H 90 ） ，
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对 LCD 制造商十分重要， 为了获得高亮度高对比度的良好显示效果， 希望 H 0 尽可能的高而 H 90 尽可能的小。 6、 偏光度（Polarizing Co-Efficiency） ，又称偏振效率。偏光度（ν） 是一个计算值， 用来表示偏光片产生偏振光的综合效率，该公式可变 换为 H 0/H 90 = （1+ν 2） / （1-ν 2） ， 可以看出， ν值越趋近 100%， 则对比度（H 0/H 90 ）越高 7、 色相（Hue）由 a、b 值来表示，通常使用积分球式分光光度计进行 测定。a、b 值为 CIE（国际照明委员会）Lab 表色系统中的色坐标值，一 组 a、b 值所对应的大致颜色可从色坐标图中查得。 8、 耐久性，偏光片的耐久性测试是将偏光片剥去剥离膜和保护膜后贴 合在玻璃基板上， 经加压脱泡后放入恒温恒湿箱中， 观察其实验前后的变化。 其中的发泡剥离指标主要是考核粘着剂的耐久性能，光学变化指标是考核 PVA 层的耐久性能。偏光片的耐久性要求应根据不同类型 LCD 产品的设计 要求（使用环境）而定。
2. LCD 的内部结构和显示原理 a) LCD 的内部结构，如下图所示：
b) LCD 的显示原理 以 TN 型为例，如右图，LCD 内部充 满 了 液晶 。 TFT-LCD 使 用的 液晶为 TN （Twist Nematic）型液晶，液晶分子呈 椭圆状。在没有电场的作用下，LCD 分子 长轴方向平行排列，而在靠近上下玻璃表 面的时候，则按照玻璃表面的配向槽的方 向排布。 因此， 液晶分子在 LCD 盒内呈螺 旋状排布，在两个表面间扭转了 90 度。
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