偏光片介绍

TAC PVA TAC
40~80μm
10~30μm 40~80μm
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I
II
I
I
I
I I I I II
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染料系偏光膜 (Dye Type Polarizing Film)
• 染料系偏光膜的偏光性能雖然比碘系差，但是耐濕 熱特性卻是其優點，所以在汽車、船舶、航空器、 戶外量測儀器、等，就必須採用染料系統此類耐久 性偏光膜。
(3)
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偏極光
非偏極光
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線性偏極光
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部分偏極光
位相差(Phase Retardation)
位相差：
光沿 x 軸方向入射通過液晶，分別產生no 與ne
兩折射率，由於兩正交光場的相速度不同，因
此當光經過厚度為 d 的液晶層時，則會有位相
Circular Polarizer
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三、偏光片製造流程
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偏光子製造流程
● 染色：PVA＋I2 / KI
● 延伸：濕式(25~60℃) ; 乾式(＞60℃)
Miyasaka Keizo in :Advances in Polymer Science”Vol.18. P.91-129(1993)
差δ(Phase Retardation) 。
λ =2 π =360°
δ=
2π Δn d
λ
Δn = ( n e-n o )
位相差值： R0 = Δn d
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線性偏極光(Linearly Polarized Light)
x,y的振幅(Amplitude)大小可以不同，但必須要有相同的位相(Phase)
Voltage
Polarizer CF substrate
Liquid crystal
TFT substrate Polarizer
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Backlight
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Polarizer for OLED(有機發光二極體)
由於OLED的陰極為Al，其表面可反射光線，此結構有助於增加亮度，但周 圍變亮時，對比就降低。所以周圍的光很亮時，就需使用圓偏極偏光片； 如下所示，外部光線在經過偏光片及1/4λ位相差板的組合後，眼睛將無法 看到金屬表面所產生的反射光，藉此來提高對比。
x,y的振幅(Amplitude)大小必須相同，且必須要有90°的位相差 右旋圓偏極光＋左旋圓偏極光＝線性偏極光 線性偏極光＋位相差＝(橢)圓偏極光
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橢圓偏極光(Elliptically Polarized Light)
x,y的振幅(Amplitude)大小不同，且必須要有90°的位相差 線性及圓形偏極光為橢圓偏極光的一個特性
HIL Glass
Sunlight Al
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HTL/EML Polari3z0er
Polarizer for OLED
Retarding Axis
Reflector
Ambient λ／４plate Linear Polarizer Light
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染料分子
N=N
吸收的遷移moment
R
染料分子的長軸方向
OH OH OH OH OH
PVA分子
PVA分子鎖高度配向於膜延伸方向
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偏光板結構
Protective film 58μm
Surface treatment 5~10μm
Release film 38μm
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Linearly polarized light
Polarizer
Axis of optical transmission
偏光板工作原理
偏光板 ITO電極
OFF State
液晶材料
Color Filter
液晶
ON State
偏光板 背光源
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玻璃
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LCD彩色化
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偏光子製造流程：延伸
2.濕式製程
偏光片的濕式生產技術是指PVA膜是在一定配比的液体 中進行染色、拉伸的製程方法。這種製程方法早期的局限性 在於PVA膜在液体中延伸的穩定控制難度較大，因此使用這 種製程加工法的PVA膜容易斷膜，且PVA膜的寬幅受到限 制。但隨著製程控制技術的改進，這些濕式加工法的局限性 已經得到極大的改進，從20世纪90年代末期起，日本偏光 片企業已經普偏採用幅寬1330mm的TAG膜用濕式加工法 技術進行偏光片的生產。特别是由於大尺寸TFT－LCD產品 的大規模普及，為提高偏光片品的利用率，以1330mm為 基本寬度的偏光片生產己經成為液晶用偏光片生產的基本方 法。
偏 光 板
非偏極光
偏極光
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二色性(Dichroism)
• 乃分子在特別的位向時，將對偏極光產生選擇性 的吸收，亦即此類晶體，在不同的方向察Байду номын сангаас時， 或藉由不同角度的折射光或反射光察看時，晶體 本身會顯現出不同的色彩。
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光透過LCD
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PVA 20μm
TAC 40 or 80μm
PSA 25μm
偏光子構造
Film drawing direction PVA molecular chain
Iodine molecules
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偏光子構造-高分子和定向
延伸方向
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圓形(右旋)偏極光(Right Circularly Polarized Light)
x,y的振幅(Amplitude)大小必須相同，且必須要有90°的位相差
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圓形(左旋)偏極光(Left Circularly Polarized Light)
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偏極光產生方式
反射(Reflection)
雙折射(Double Refraction or Birefringence)
吸收／二色性(Absorption／ Dichroism)
散射 (Scattering)
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偏極光產生方式
偏光片介紹
CH Wu K5300 Feb. 19, 2009
大綱
一、偏光片構造與分類 二、偏光片原理 三、偏光片製造流程 四、偏光片特性與評估 五、偏光片特殊應用
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一、偏光片構造與分類
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偏光片
偏光片(Polarizer)為液晶顯示器之關鍵性零件組，其 主要功能為控制特定光波之偏振方向，使光通過或遮蔽， 以增加黑白對比，提供液晶顯示器必要之顯示特性，其應 用範圍相當廣，除用於LCD外，亦可用於太陽眼鏡、攝影 器材濾光鏡、防眩護目鏡、汽車車頭防眩處理及光量調節 器，其他尚有偏光顯微鏡與特殊醫療用眼鏡等用途。
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偏光片製造流程
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四、偏光片特性與評估
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偏光片的特性
• 選擇性(Selective Absorption)
碘分子
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PVA(聚乙烯醇) TAC(三醋酸纖維)
光穿透偏光子
TransmAisxsision
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碘的功能
X Z Y
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Iodine Complex (I5-)
TTrraannssmmiissssiioonn aaxxiiss
zz TTFFTT--LLCCDD ((TThhiinn FFiillmm TTrraannssiissttoorr LLiiqquuiidd CCrryyssttaall DDiissppllaayy)) hhaass aa ssaannddwwiicchh--lliikkee ssttrruuccttuurree wwiitthh lliiqquuiidd ccrryyssttaall ffiilllleedd bbeettwweeeenn ttwwoo ggllaassss ssuubbssttrraatteess..
中耐久性 高耐久性 （碘系） （染料系）
80℃ 500Hrs
100℃ 500Hrs
高溫高濕
40℃／90%RH 500Hrs
60℃／90%RH 80℃／90%RH
500Hrs
500Hrs
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碘系偏光片(Iodine Type Polarizing Film)
碘系偏光膜具有高透過性、高對比、不但具有較廣 域波長的偏向特性，同時價格也比較經濟，所以其 市場佔有率高達 90%，而被廣泛應用，如：手 錶、計算機、PC、OA機器、等領域，一般所使用 的 LCD 也都採用碘系偏光膜。
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偏光子製造流程：延伸
延伸：濕式(25~60℃)，乾式(＞60℃)
1.乾式製程
偏光片的乾式生產技術是指PVA膜是在具有一定温度 和濕度條件的蒸汽環境下進行延伸的製造方法，早期使 用這種製程方法的目的，是可以提高生產效率，使用幅 寬較大的PVA膜進行生產而不至於經常斷膜。但這種製 程的局限性在于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復合張力、色調的均匀 性和耐久性不易稳定。目前只有日本住友化學公司及大 陸的深纺乐凯电子材料兩家公司採用。
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一般色片
偏光片
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偏光片
1938年美國拍立得公司創立人蘭特發明
直交
平行
偏光片製造要素:1.碘 2.高分子 3.定向
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偏光板的分類
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偏光片的耐候特性
用途條件
民生用 （碘系）
乾溫
70℃ 500Hrs
●TAC貼合：Good Mechanical and Optical(Clear , Isotropic) Properties , Hydrophobic
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偏光子製造流程：染色
染色：PVA＋I2 / KI
偏光片生產方法中的染色方法有碘染色法和染料染色 法兩種製程。碘染色法是指在偏光片染色、拉伸過程中， 使用碘和碘化鉀作為二向性介質使PVA膜產生極性化偏光 特性。這種染色方法的優點是比較容易獲得99.9%以上的 高偏光度和42%以上高透過率的偏光特性。所以在早期的 偏光材料產品或需要高偏光、高透過特性的偏光材料產品 中大多採用碘染色加工法進行加工。但這種技術的不足之 處就是由於碘的分子结構在高温高濕的條件下易於破壞， 因此使用碘染色製程所生產的偏光片耐久性較差，一般只 能達到乾温80°C×500HR，濕熱:60°C×90%RH×500HR以 下的工作條件使用。
AAbbssoorrppttiioonn aaxxiiss
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二、偏光片原理
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自然光的表示方式
●光是電磁波，其中電場(E)、磁場(B)及光行進方向三者為相互垂直的關 係 (1)，如只考慮電場(E)及光行進方向二個參數，則(1)可簡化為(2)
(1)
(2)
● 非偏極光的電場(E)在XY平面上之所有方向均等的振動，如非偏極光朝向 觀察者而來，其電場(E) 振動方向可由(3)表示
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偏光片
自然光中的亂反射的光線﹑眩光及物體反射光，能有效 的阻絕掉，偏光片的內部結構於1c㎡裏面就有30萬條肉眼 看不到的直線分子排列體，並排列於同一個方向，讓光線偏 極化取得柔和光線，利用偏光片的來看物體會更清晰鮮明， 反之當太陽光接觸到水面﹑地面﹑平面反射時，因直線震動 的偏光光線的關係所以難看清物體，利用偏光板過濾直線震 動的光源特性，並利用分子排列的水平線，重新調整吸收光 線的方向，來消除不清楚及刺眼的光線。
Perpendicularly oscillating light Laterally oscillating light
LC cell
Backlight
Axis of optical Polarizer transmission
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Alignment film Glass substrate