TFT-LCD液晶屏光學(xué)薄膜研究及應(yīng)用（上）

一、光學(xué)薄膜簡(jiǎn)介

　　1、光學(xué)薄膜的定義

　　光學(xué)薄膜在我們的生活中無(wú)處不在，從精密及光學(xué)設(shè)備、顯示器設(shè)備到日常生活中的光學(xué)薄膜應(yīng)用;比方說(shuō)，平時(shí)戴的眼鏡、數(shù)碼相機(jī)、各式家電用品，或者是鈔票上的防偽技術(shù)，皆能被稱之為光學(xué)薄膜技術(shù)應(yīng)用之延伸。倘若沒(méi)有光學(xué)薄膜技術(shù)作為發(fā)展基礎(chǔ)，近代光電、通訊或是鐳射技術(shù)將無(wú)法有所進(jìn)展，這也顯示出光學(xué)薄膜技術(shù)研究發(fā)展的重要性。

　　光學(xué)薄膜系指在光學(xué)元件或獨(dú)立基板上，制鍍上或涂布一層或多層介電質(zhì)膜或金屬膜或這兩類膜的組合，以改變光波之傳遞特性，包括光的透射、反射、吸收、散射、偏振及相位改變。故經(jīng)由適當(dāng)設(shè)計(jì)可以調(diào)變不同波段元件表面之穿透率及反射率，亦可以使不同偏振平面的光具有不同的特性。

　　一般來(lái)說(shuō)，光學(xué)薄膜的生產(chǎn)方式主要分為干法和濕法的生產(chǎn)工藝。所謂的干式就是沒(méi)有液體出現(xiàn)在整個(gè)加工過(guò)程中，例如真空蒸鍍是在一真空環(huán)境中，以電能加熱固體原物料，經(jīng)升華成氣體后附著在一個(gè)固體基材的表面上，完成涂布加工。日常生活中所看到裝飾用的金色、銀色或具金屬質(zhì)感的包裝膜，就是以干式涂布方式制造的產(chǎn)品。但是在實(shí)際量產(chǎn)的考慮下，干式涂布運(yùn)用的范圍小于濕式涂布。濕式涂布一般的做法是把具有各種功能的成分混合成液態(tài)涂料，以不同的加工方式涂布在基材上，然后使液態(tài)涂料干燥固化做成產(chǎn)品。在本文中僅討論濕式涂布技術(shù)的光學(xué)薄膜產(chǎn)業(yè)。

　　2、光學(xué)薄膜種類

　　光學(xué)薄膜根據(jù)其用途分類、特性與應(yīng)用可分為：反射膜、增透膜/減反射膜、濾光片、偏光片/偏光膜、補(bǔ)償膜/相位差板、配向膜、擴(kuò)散膜/片、增亮膜/棱鏡片/聚光片、遮光膜/黑白膠等。相關(guān)衍生的種類有光學(xué)級(jí)保護(hù)膜、窗膜等。

　　2.1、反射膜

　　反射膜一般可分為兩類，一類是金屬反射膜，一類是全電介質(zhì)反射膜。此外，還有將兩者結(jié)合的金屬電介質(zhì)反射膜，功能是增加光學(xué)表面的反射率。

　　一般金屬都具有較大的消光系數(shù)。當(dāng)光束由空氣入射到金屬表面時(shí)，進(jìn)入金屬內(nèi)的光振幅迅速衰減，使得進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能相應(yīng)減少，而反射光能增加。消光系數(shù)越大，光振幅衰減越迅速，進(jìn)入金屬內(nèi)部的光能越少，反射率越高。人們總是選擇消光系數(shù)較大，光學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的金屬作為金屬膜材料。在紫外區(qū)常用的金屬薄材料是鋁，在可見(jiàn)光區(qū)常用鋁和銀，在紅外區(qū)常用金、銀和銅，此外，鉻和鉑也常作一些特種薄膜的膜料。由于鋁、銀、銅等材料在空氣中很容易氧化而降低性能，所以必須用電介質(zhì)膜加以保護(hù)。常用的保護(hù)膜材料有一氧化硅、氟化鎂、二氧化硅、三氧化二鋁等。

　　金屬反射膜的優(yōu)點(diǎn)是制備工藝簡(jiǎn)單，工作的波長(zhǎng)范圍寬;缺點(diǎn)是光損大，反射率不可能很高。為了使金屬反射膜的反射率進(jìn)一步提高，可以在膜的外側(cè)加鍍幾層一定厚度的電介質(zhì)層，組成金屬電介質(zhì)反射膜。需要指出的是，金屬電介質(zhì)射膜增加了某一波長(zhǎng)(或者某一波區(qū))的反射率，卻破壞了金屬膜中性反射的特點(diǎn)。

　　全電介質(zhì)反射膜是建立在多光束干涉基礎(chǔ)上的。與增透膜相反，在光學(xué)表面上鍍一層折射率高于基體材料的薄膜，就可以增加光學(xué)表面的反射率。最簡(jiǎn)單的多層反射是由高、低折射率的二種材料交替蒸鍍而成的，每層膜的光學(xué)厚度為某一波長(zhǎng)的四分一。在這種條件下，參加疊加的各界面上的反射光矢量，振動(dòng)方向相同。合成振幅隨著薄膜層數(shù)的增加而增加。

　　鋁箔反射膜Dike鋁箔隔熱卷材，又稱阻隔膜、隔熱膜、隔熱箔、拔熱膜、反射膜等。由鋁箔貼面+聚乙烯薄膜+纖維編織物+金屬涂膜通過(guò)熱熔膠層壓而成，鋁箔卷材具有隔熱保溫、防水、防潮等功能。鋁箔隔熱卷材的日照吸收率(太陽(yáng)輻射吸收系數(shù))極低(0.07)，具有卓越的隔熱保溫性能，可以反射掉93%以上的輻射熱，被廣泛應(yīng)用于建筑屋面與外墻隔熱保溫。

　　相對(duì)應(yīng)的是一種防反射膜，主要功效是提高光線的衍射，使人們能夠長(zhǎng)時(shí)間的觀看文字和圖形。這就需要表面平滑反射少的防反射薄膜。

　　2.2、增透膜/減反射膜

　　減反射膜又稱增透膜，它的主要功能是減少或消除透鏡、棱鏡、平面鏡等學(xué)表面的反射光，從而增加這些元件的透光量，減少或消除系統(tǒng)的雜散光。

　　減反射膜是以光的波動(dòng)性和干涉現(xiàn)象為基礎(chǔ)的。二個(gè)振幅相同，波長(zhǎng)相同的光波疊加，那么光波的振幅增強(qiáng);如果二個(gè)光波原由相同，波程相差，如果這二個(gè)光波疊加，那么互相抵消了。減反射膜就是利用了這個(gè)原理，在鏡片的表面鍍上減反射膜(AR-coating)，使得膜層前后表面產(chǎn)生的反射光互相干擾，從而抵消了反射光，達(dá)到減反射的效果。最簡(jiǎn)單的增透膜是單層膜。一般情況下，采用單層增透膜很難達(dá)到理想的增透效果，為了在單波長(zhǎng)實(shí)現(xiàn)零反射，或在較寬的光譜區(qū)達(dá)到好的增透效果，往往采用雙層、三層甚至更多層數(shù)的減反射膜。

　　減反射膜的實(shí)際應(yīng)用非常廣泛，最常見(jiàn)的是鏡片及太陽(yáng)能電池- 通過(guò)制備減反射膜來(lái)提高光伏組件的功率瓦值。目前晶體硅光伏電池使用的減反射膜材料是氮化硅，采用等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相淀積技術(shù)，使氨氣和硅烷離子化，沉積在硅片的表面，具有較高的折射率，能起到較好的減反射效果。早期的光伏電池采用二氧化硅和二氧化鈦膜作為減反射層。

　　2.3、濾光片

　　濾光片是塑料或玻璃片再加入特種染料做成的，紅色濾光片只能讓紅光通過(guò)，如此類推。玻璃片的折射率原本與空氣差不多，所有色光都可以通過(guò)，所以是透明的，但是染了染料后，分子結(jié)構(gòu)變化，折射率也發(fā)生變化，對(duì)某些色光的通過(guò)就有變化了。比如一束白光通過(guò)藍(lán)色濾光片，射出的是一束藍(lán)光，而綠光、紅光極少，大多數(shù)被濾光片吸收了。

　　濾光片產(chǎn)品主要按光譜波段、光譜特性、膜層材料、應(yīng)用特點(diǎn)等方式分類。

　　光譜波段：紫外濾光片、可見(jiàn)濾光片、紅外濾光片;

　　光譜特性：帶通濾光片、截止濾光片、分光濾光片、中性密度濾光片、反射濾光片;

　　膜層材料：軟膜濾光片、硬膜濾光片。硬膜濾光片不僅指薄膜硬度方面，更重要的是它的激光損傷閾值，所以它廣泛應(yīng)用于激光系統(tǒng)當(dāng)中。軟膜濾光片則主要用于生化分析儀當(dāng)中。

　　帶通型： 選定波段的光通過(guò)，通帶以外的光截止。

　　短波通型(又叫低波通)：短于選定波長(zhǎng)的光通過(guò)，長(zhǎng)于該波長(zhǎng)的光截止。 比如紅外截止濾光片，IBG-650。

　　長(zhǎng)波通型(又叫高波通)：長(zhǎng)于選定波長(zhǎng)的光通過(guò)，短于該波長(zhǎng)的光截止 比如紅外透過(guò)濾光片，IPG-800。

　　彩色濾光片是TFT-LCD背光模組的重要組成部分，詳見(jiàn)第二章。

　　2.4、偏光片

　　偏光片(Polarizing Film)的全稱應(yīng)該是偏振光片。液晶顯示器的成像必須依靠偏振光。偏光片的主要作用就是使不具偏極性的自然光變成產(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。

　　偏光片可廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代的液晶顯示產(chǎn)品：液晶電視、筆記本電腦、手機(jī)、PDA、電子詞典、MP3、儀器儀表、投影儀等，也可用于時(shí)尚偏光眼鏡。其中，LCD的應(yīng)用是拉動(dòng)偏光片產(chǎn)業(yè)發(fā)展的主要力量。詳見(jiàn)第二章。

　　2.5、補(bǔ)償膜/相位差板

　　補(bǔ)償膜的補(bǔ)償原理，是將各種顯示模式下( TN / STN / TFT ( VA / IPS / OCB ))液晶在各視角產(chǎn)生的相位差做修正， 簡(jiǎn)言之，即是讓液晶分子的雙折射性質(zhì)得到對(duì)稱性的補(bǔ)償。若要從其功能目的來(lái)區(qū)分則可略為分單純改變相位的相位差膜、色差補(bǔ)償膜及視角擴(kuò)大膜。補(bǔ)償膜能降低液晶顯示器暗態(tài)時(shí)的漏光量，并且在一定視角內(nèi)能大幅提高影像之對(duì)比、色度與克服部分灰階反轉(zhuǎn)問(wèn)題。

　　2.6、配向膜

　　配向膜是具有直條狀刮痕的薄膜，作用是引導(dǎo)液晶分子的排列方向(圖1.1)。在已蒸上透明導(dǎo)電膜(ITO)的玻璃基版上，用PI涂液和轉(zhuǎn)輪 (roller)，在 ITO膜上印出一條一條平行的溝槽，到時(shí)候液晶可依此溝槽的方向橫躺於溝槽內(nèi)，達(dá)到使液晶呈同一方向排列之目的。此具有一條一條方向的膜，即為配向膜。

　　液晶之所以可應(yīng)用于螢?zāi)簧?，乃因其在平行分子方向與垂直分子方向之誘電率不同，因此可用電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)之，另一方面，由于液晶也具有視分子方向而變化之折射率(也就是具有雙折射)，可改變偏極光之偏極方向，最后更因液晶與配向膜之界面有很強(qiáng)之作用力(AnchoringStrength)，在電場(chǎng)關(guān)閉后液晶就靠著彈性系數(shù)(恢復(fù)力)而恢復(fù)到原來(lái)之排列，由此可知沒(méi)有配向膜之存在，液晶是無(wú)法工作的。但在液晶螢?zāi)恢畱?yīng)用上，其液晶分子與配向膜表面呈某一角度的傾斜 (即預(yù)傾角，PretiltAngle)，如此才能達(dá)到均一配向的效果。

　　配向膜涉及的涂布非卷式濕法涂布，方式有傳統(tǒng)的定向刷磨法和現(xiàn)在的UV光配向法、電子漿配向和離子束配向。

　　2.7、擴(kuò)散膜

　　擴(kuò)散膜為TFT-LCD背光模塊中之關(guān)鍵零組件，能夠?yàn)橐壕э@示器提供一個(gè)均勻的面光源，一般傳統(tǒng)的擴(kuò)散膜主要是在擴(kuò)散膜基材中，加入一顆顆的化學(xué)顆粒，作為散射粒子，而現(xiàn)有之?dāng)U散板其微粒子分散在樹(shù)脂層間，所以光線在經(jīng)過(guò)擴(kuò)散層時(shí)，會(huì)不斷于2個(gè)折射率相異的介質(zhì)中穿過(guò)，故光線就會(huì)發(fā)生許多折射、反射與散射的現(xiàn)象，如此便造成了光學(xué)擴(kuò)散的效果。詳見(jiàn)第二章。

　　2.8、增亮膜/棱鏡片/聚光片

　　增亮膜又叫棱鏡片(Prism Sheet)，常簡(jiǎn)稱BEF(Brightness Enhancement Film)，為TFT-LCD背光模塊中之關(guān)鍵零組件，主要是借由光的折射與反射原理，利用棱鏡片修正光的方向，使光線正面集中，并將視角外未被利用的光線可以回收與利用，同時(shí)提升整體輝度與均勻度，達(dá)到增亮的效果，又稱聚光片。復(fù)合型光學(xué)膜，主要是將原本聚光片的功能與擴(kuò)散功能加以整合，如此將可減少使用1片擴(kuò)散片，有利於下游廠商簡(jiǎn)化背光設(shè)計(jì)、節(jié)省工序、降低成本，同時(shí)亮度效率還可提升。對(duì)於光學(xué)膜廠商來(lái)說(shuō)，雖然復(fù)合型增亮膜會(huì)取代傳統(tǒng)聚光片(增亮膜)，但單價(jià)和利潤(rùn)都較佳。

　　2.9、遮光膜/黑白膠

　　黑白遮光膠|遮光膜主要應(yīng)用于背光源上，起固定、遮光作用(遮掉邊光和燈位的光)，也叫遮光片、黑白膜，簡(jiǎn)稱黑白膠(可說(shuō)是種雙面膠帶)。相對(duì)TFT- LCD所使用的背光源遮光要求較高，所以大部分的黑白膠都應(yīng)用在TFT- LCD的背光源上面。除黑白膠外，還有黑黑膠(雙面為黑色)，主要作用仍然是固定，遮光;黑銀膠(單面黑色，單面銀色)，除遮光外，銀色面有反射作用。相對(duì)黑白膠是LCD市場(chǎng)的主流產(chǎn)品。黑面與白面的粘性對(duì)比，白面需要更大一些，因?yàn)榘酌媾c橡膠框相連接，而黑面與玻璃相連接，相對(duì)玻璃對(duì)膠的附著性，橡膠框更差一些，所以需要白面的粘性更大來(lái)保證整個(gè)模組的穩(wěn)定性。

　　二、TFT-LCD產(chǎn)業(yè)鏈的光學(xué)薄膜

　　1、TFT-LCD產(chǎn)業(yè)概述

　　TFT(Thin Film Transistor)-LCD是指液晶顯示器上的每一液晶像素點(diǎn)都是由集成在其后的薄膜晶體管來(lái)驅(qū)動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)高速度、高亮度、高對(duì)比度地顯示屏幕信息，是目前平板顯示技術(shù)(FPD)中最為成熟的主流技術(shù)，市場(chǎng)應(yīng)用最為廣泛。而TN型，STN型液晶相對(duì)落后。TN型(扭曲向列型)是利用有液晶分子扭曲90 度實(shí)現(xiàn)顯示，STN型(超扭曲向列型)是以液晶分子扭曲180-270度實(shí)現(xiàn)顯示。

　　根據(jù)DisplaySearch的統(tǒng)計(jì)，LCD顯示器約占平板顯示市場(chǎng)88%的份額。PDP雖然已形成一定的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，但遠(yuǎn)不及TFT-LCD的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，OLED正處于產(chǎn)業(yè)化的前期階段，而FED、EPD正處于技術(shù)開(kāi)發(fā)和中試階段?？梢哉J(rèn)為，在未來(lái)相當(dāng)一段時(shí)間內(nèi)仍將占據(jù)平板顯示市場(chǎng)的大部分份額。

　　一般42“TV面板的材料成本構(gòu)成分別為：背光板模組占25%、彩色濾光片占16%、偏光片占8%、玻璃基板占7%、液晶占3%、IC驅(qū)動(dòng)器占3%。

　　在TFT-LCD產(chǎn)業(yè)鏈(圖2.1)中，上游成本占75-80%。TFT產(chǎn)業(yè)里的利潤(rùn)也主要集中在上游材料領(lǐng)域，毛利率比較穩(wěn)定，一般在15%左右。我們的目標(biāo)客戶群就是上游材料中應(yīng)用到卷式濕法涂布的偏光片及背光模組里的擴(kuò)散膜、增亮膜等的制造商。

　　1.1 TFT-LCD的結(jié)構(gòu)及制程

　　目前LCD主要由彩色濾光片基板(Color filter， CF)、TFT數(shù)組(TFT Array) 基板和背光模塊(Backlight)三大部分所組成。

　　TFT Array玻璃上面有無(wú)數(shù)的畫素(pixel)排列，彩色濾光片則是畫面顏色的來(lái)源。LCD一般于上下透明電極間灌入液晶層，夾在TFT Array玻璃與彩色濾光片這兩片玻璃基板之間。當(dāng)電壓施於TFT(電晶體)時(shí)，液晶轉(zhuǎn)向，光線便穿過(guò)液晶在面板上產(chǎn)生一個(gè)畫素，此光源由背光模組負(fù)責(zé)提供。而欲使背光模塊產(chǎn)生并透過(guò)液晶的光線具有不同的顏色，那就需要紅、藍(lán)、綠(R/B/G)三種顏色的色阻成膜在彩色濾光片玻璃上，搭配灰階產(chǎn)生全彩效果。例如，當(dāng)屏幕顯示藍(lán)天的時(shí)候，有電晶體的ITO玻璃就會(huì)發(fā)出訊號(hào)，只讓藍(lán)光可以穿透彩色濾光片，而將紅色光及紅色光留在顯示器里面。這樣我們?cè)陲@示器上就只能看到藍(lán)色的光了。

　　在分別完成TFT基板和CF基板制作后，接著將CF上板與TFT下板間灌注厚度約3~4um液晶并對(duì)組貼合，最后附上偏光板(Polarizer)，此段制程稱為「LCD制程」;而最后的「LCM制程」，其為驅(qū)動(dòng)IC以及控制電路板(PCBA)與玻璃基板的連接 (JI Process)，之后再與背光模塊進(jìn)行組裝(MA Process) ，最后就是模塊的點(diǎn)燈檢測(cè)。

　　1.2 LCD液晶面板技術(shù)

　　當(dāng)前，主流有三種液晶技術(shù)參與液晶顯示器的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)，它們是 TN+Film、VA、IPS。 液晶面板占據(jù)了一臺(tái)液晶顯示器成本的70%左右。

　　TN+Film用于入門和中級(jí)解決方案

　　優(yōu)點(diǎn)：流程簡(jiǎn)易、高透光度、高反應(yīng)速率、功耗低

　　改進(jìn)點(diǎn)：視角、色差、對(duì)比度

　　常用于筆記本電腦，不適用于液晶電視

　　TN 全稱為Twisted Nematic(扭曲向列型)面板，低廉的生產(chǎn)成本使TN成為了應(yīng)用最廣泛的入門級(jí)液晶面板，在目前市面上主流的中低端液晶顯示器中被廣泛使用。目前的 TN面板多是改良型的TN+film，film一般是廣視角TAC膜，用于彌補(bǔ)TN面板可視角度的不足。TN面板屬于軟屏，用手輕輕劃會(huì)出現(xiàn)類似的水紋。 TN面板的可視角很小，不超過(guò)160°。

　　注意這里的TN/VA/IPS的區(qū)別于TN/STN/TFT，前者是在面板顯示技術(shù)的區(qū)別，后者是液晶材料和顯示模式的不同。

　　VA用于中級(jí)至高級(jí)解決方案

　　優(yōu)點(diǎn)：高透光度、高反應(yīng)速率、黑白對(duì)比度相當(dāng)高。

　　改進(jìn)點(diǎn)：補(bǔ)償膜的成本、過(guò)程復(fù)雜、色差品質(zhì)

　　不適用于平板電腦

　　VA 面板是現(xiàn)在高端液晶應(yīng)用較多的面板類型，屬于廣視角面板，也是軟屏。VA類(Vertical Alignment垂直配向)又可分為由富士通主導(dǎo)的MVA(Multi-domain Vertical Alignment象限垂直配向)技術(shù)和由三星開(kāi)發(fā)的PVA(Patterned Vertical Alignment圖像垂直調(diào)整)技術(shù)，其中后者，也是目前市場(chǎng)上最多采用的類型。

　　MVA 是利用突出物使液晶靜止時(shí)并非傳統(tǒng)的直立式，而是偏向某一個(gè)角度靜止;當(dāng)施加電壓讓液晶分子改變成水平以讓背光通過(guò)則更為快速，這樣便可以大幅度縮短顯示時(shí)間，也因?yàn)橥怀鑫锔淖円壕Х肿优湎?，讓視野角度更為寬廣。通過(guò)技術(shù)授權(quán)，臺(tái)灣的奇美電子(奇晶光電)、友達(dá)光電等面板企業(yè)采用的是MVA技術(shù)。PVA是 MVA的繼承和改良，采用透明的ITO電極代替 MVA中的液晶層突出物，透明電極可以獲得更好的開(kāi)口率，最大限度減少背光源的浪費(fèi)。這種模式大大降低了液晶面板出現(xiàn)“亮點(diǎn)”的可能性，被日美廠商廣泛采用IPS用于高階解決方案。

　　優(yōu)點(diǎn)：色彩穩(wěn)定性高、流程簡(jiǎn)易

　　改進(jìn)點(diǎn)：漏光問(wèn)題比較嚴(yán)重，黑色純度不夠，要比PVA稍差，需要依靠光學(xué)膜的補(bǔ)償來(lái)實(shí)現(xiàn)更好的黑色。透光率較低，功耗較高。

　　IPS(In-Plane Switching，平面轉(zhuǎn)換)技術(shù)是日立公司于2001推出的液晶面板技術(shù)。IPS面板屬于硬屏，最大的特點(diǎn)就是它的兩極都在同一個(gè)面上，而不象其它液晶模式的電極是在上下兩面，立體排列。由于電極在同一平面上，不管在何種狀態(tài)下液晶分子始終都與屏幕平行，會(huì)使開(kāi)口率降低，減少了透光率，所以會(huì)需要更多的背光燈。

　　VA，IPS主要是通過(guò)改變液晶排列的方向，達(dá)到廣視角效果，而TN需通過(guò)加不同的補(bǔ)償膜來(lái)達(dá)到廣視角。

　　2、偏光片

　　2.1、偏光片的原理及作用

　　偏光片由美國(guó)Polaroid公司的Edwin H. Land在1938年所發(fā)明，是將一般不具有偏極性的自然光變成偏振光的光學(xué)元件。所有的液晶面板都有上下兩片偏光片，其中一個(gè)是起偏器，一個(gè)是檢偏器。偏光片起到光開(kāi)關(guān)的作用，液晶顯示器必須依靠偏振光才可成像。背光模組負(fù)責(zé)為液晶屏顯像提供最基本的光源，但送出來(lái)的光線方向性不一致，呈放射狀，如果這樣的光線通過(guò)液晶分子的扭轉(zhuǎn)，我們?cè)谄聊簧峡吹降目赡苁前酌Ｃ５囊黄?，或者是花花綠綠的色塊。下偏光片則承擔(dān)了將光線的方向規(guī)范成一致后再送往液晶層的工作。液晶分子在TFT控制下發(fā)生扭轉(zhuǎn)，達(dá)到將方向一致的光線通亮進(jìn)行控制，從而在通往后面像素單元的光線明暗度發(fā)生了改變。液晶本身沒(méi)有顏色，所以用濾色片產(chǎn)生各種顏色。原本方向一致光線經(jīng)過(guò)了液晶層的扭轉(zhuǎn)后又變得方向不一致，所以如果不把呈漫射狀的光線再次規(guī)整，則在屏幕前看到的依然是白茫茫一片，被液晶扭轉(zhuǎn)過(guò)了的光線并沒(méi)有體現(xiàn)出來(lái)，所以必須在此將漫射光進(jìn)行規(guī)整，使用一片與下偏光片偏光方向正交偏光片將經(jīng)過(guò)液晶扭轉(zhuǎn)的光心重新進(jìn)行偏轉(zhuǎn)，不同角度的光線經(jīng)過(guò)上偏光板的亮度不同，所以我們可以在屏幕上可以看到明暗交替畫面，因?yàn)楸黄D(zhuǎn)的光線是經(jīng)過(guò)了彩色濾色片的彩色光，所以我們?cè)谄聊磺翱梢钥吹轿覀冃枰膱D像。

　　2.2、偏光片的結(jié)構(gòu)及類別

　　偏光片是一種復(fù)合膜，是由偏光膜、內(nèi)保護(hù)膜、壓敏膠層及外保護(hù)膜組成。其基本結(jié)構(gòu)是由兩面三醋酸纖維素膜(TAC)夾一層能產(chǎn)生偏振光線的聚乙烯醇膜 (PVA)。市場(chǎng)上主要有以下幾種類型的偏光片：透射式偏光片、反射式偏光片(屬于增亮膜的一種)、半透過(guò)半反射式偏光片、補(bǔ)償型偏光片，表面一般經(jīng)過(guò)防眩(AG)或減反射(AR)處理。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。對(duì)使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。

2.3、偏光片的工藝

　　世界上各國(guó)偏光片的工藝方法都相差無(wú)幾，只是在使用原材料和具體技術(shù)細(xì)節(jié)方面各有特點(diǎn)。技術(shù)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藝。偏光片生產(chǎn)技術(shù)以PVA膜的延伸工藝劃分，有干法和濕法兩大類。干法是指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，早期使用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，因而實(shí)際應(yīng)用較少。濕法是指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，因此加工時(shí)PVA膜容易斷膜，且PVA膜的幅寬受到限制。但隨著改進(jìn)，濕法工藝的局限性已得到極大的改進(jìn)。從20世紀(jì)90年代末起，日本偏光片企業(yè)已普遍采用幅寬1330mm的TAC膜用濕法工藝。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1330mm基本寬度已成為液晶用偏光片生產(chǎn)的基本方法。

　　以 PVA膜染色方法劃分，偏光片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。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)在100℃和90%RH條件下工作的偏光片需求。對(duì)這種要求，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。

　　綜上所述：

　　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。價(jià)格比較便宜，所以市場(chǎng)占有率高達(dá)80%~90%， 應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，如：手表，計(jì)算機(jī)，PC，OA機(jī)器等，所需LCD都大量采用碘系偏光片。 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。所以在汽車，船舶，航空器，戶外量測(cè)儀器上就得采用此類耐久性偏光片。

　　2.4、偏光片的生產(chǎn)流程

　　染色，延伸，貼合，干燥為最主要的步驟，其中染色材料配方是重要的技術(shù)關(guān)鍵。另外PVA的延伸定向控制也會(huì)影響偏光膜的光學(xué)特性。高分子膜在經(jīng)過(guò)延伸之后，通常機(jī)械性質(zhì)會(huì)降低，變得易碎裂; 且PVA膜具有親水性，在濕熱的環(huán)境下很快會(huì)變形、收縮、衰退，所以在偏光基體PVA延伸完后，要在兩側(cè)貼上三醋酸纖維(TAC)所組成的透明基板，一方面可做保護(hù)，一方面則可防止膜的回縮。

　　2.5、偏光片的增值功能

　　面對(duì)各偏光廠幾乎接近無(wú)差異化技術(shù)，多數(shù)面板廠也已扶持自身之偏光廠。因此，研發(fā)新型非碘系延伸偏光片技術(shù)與廣視角位相差膜技術(shù)也是各偏光廠脫離紅海的方向。如日東電工在2006年開(kāi)發(fā)的具有相位差補(bǔ)償功能的涂覆技術(shù)，專門面向VA(vertical alignment)模式的液晶面板。通過(guò)在偏光板制成后緊接著薄薄地涂一層樹(shù)脂，即可使其具有相位差補(bǔ)償功能。以前的做法是將偏光板與多枚相位差補(bǔ)償薄膜貼合在一起。

　　由于偏光片是面板最外層的膜，所以要添加保護(hù)膜。此外，許多光學(xué)特性亦被加注在TAC膜/偏光片上。單純不具備任何光學(xué)功能的TAC膜一般稱為normal-TAC，僅被賦予支撐PVA的功能。最外層的TAC膜，需增加防眩AG、抗/減反射AR/LR處理等，以改善屏幕在外界強(qiáng)光環(huán)境下的顯像品質(zhì)。AG處理是將微粒子分散在樹(shù)脂內(nèi)，利用微粒子的大小與覆膜制程控制表面凹凸形狀;AR處理是在偏光膜片的表面堆疊誘電體薄膜- 多層光學(xué)干涉層，方法主要有涂布和真空蒸鍍(金屬膜)。廣視角TAC膜(WV TAC)多用于LCD監(jiān)視器及NB，被FUJI FILM寡占，不但價(jià)格昂貴而且取得不易。

　　在制造工藝上，光學(xué)干涉層的制造方法分干式和濕式法;干式包括真空蒸鍍法、濺射法，在顯示器上應(yīng)用的多是表面物性強(qiáng)的金屬氧化物薄膜。干式法原來(lái)一直采用間歇處理，近年來(lái)也應(yīng)用了連續(xù)處理薄膜的方法，但是設(shè)備成本高，生產(chǎn)性低，價(jià)格非常高。濕式法有旋轉(zhuǎn)涂布、浸潰涂布等間歇處理和凹版印刷涂布、輥筒式、擠出式等連續(xù)處理。旋轉(zhuǎn)涂布、浸漬涂布一直用于CRT的AR處理，隨著各種顯示器不斷平板化，對(duì)光學(xué)膜需求增加，降低成本的要求日益增強(qiáng)。通過(guò)連續(xù)處理的涂布法涂布的光學(xué)膜成本低，供給能力強(qiáng)等。

　　2.5.1、補(bǔ)償膜/相位差膜

　　以終端產(chǎn)品應(yīng)用上來(lái)區(qū)分，廣視角TAC膜是應(yīng)用在液晶監(jiān)視器，NB及部分20.1寸以下液晶電視等產(chǎn)品，而補(bǔ)償膜是專為液晶電視所設(shè)計(jì)。