摘要：上世紀(jì)40年代，偏光片首先被美國(guó)科學(xué)家研發(fā)使用，主要應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域。近年來隨著LCD、LED等顯示面板的普及，作為關(guān)鍵工藝之一偏光片也迎來高速發(fā)展，無論是在技術(shù)工藝還是產(chǎn)品類型都得到快速的提升。本文將重點(diǎn)分析偏光片的產(chǎn)品分類、應(yīng)用領(lǐng)域及組成材料。

偏光片又叫做偏振光片是一種可以將天然光變成偏振光的光學(xué)元件，主要應(yīng)用在液晶顯示屏幕，除此之外還可以應(yīng)用在太陽鏡、防眩護(hù)目鏡、攝影器材的濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調(diào)整器等。

偏光片已成為顯示屏幕的關(guān)鍵光學(xué)元件之一 產(chǎn)品種類較多

電磁波的傳播方向和振動(dòng)方向的不對(duì)稱性稱為偏振，而光波作為電磁波電振動(dòng)矢量E和磁振動(dòng)矢量H都與傳播速度v垂直，是典型的橫波，具有偏振性，而偏光片就是可以控制光束偏振方向，將不同偏振方向的光波變成統(tǒng)一偏振方向的偏振光。

偏光片主要應(yīng)用于LCD、LED等顯示面板，當(dāng)非偏振光透過顯示面板時(shí)將打亂規(guī)則排列的液晶分子，嚴(yán)重阻礙光的透過，使屏幕無法正常顯示，而在顯示面板中加入偏光片將會(huì)解決這一問題，因此偏光片已經(jīng)成為顯示面板中必不可少的一類光學(xué)原件。

圖1 偏光片原理示意圖

(資料來源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng))

由于偏光片的材質(zhì)及應(yīng)用領(lǐng)域可以分成多個(gè)種類，根據(jù)偏光片的材質(zhì)不同可分為碘系偏光片和染系偏光片，其中碘系偏光片以碘分子作為起偏成分，具有較高的透過率和高偏振度，光學(xué)特性較好，但是耐高溫高濕等物理特性較差，且碘分子易揮發(fā)，降低了偏光片的耐久度，但是碘系偏光片的生產(chǎn)成本較低，市場(chǎng)占有率較高，在顯示屏幕中的應(yīng)用較多。染料系偏光片以二向吸收染料作為偏光片的起偏成分，染料具有良好的物理特性，可以增加產(chǎn)品的耐久度，但要達(dá)到一定的偏振度需要的染料濃度較高，因此不具備高透過率、高偏振度等光學(xué)特性，這種偏光片主要應(yīng)用于汽車、船舶等工業(yè)領(lǐng)域。此外偏光片還可以根據(jù)功能劃分，可以分為半透過半反射式偏光片、透射式偏光片、反射式偏光片、補(bǔ)償型偏光片，不同的偏光片應(yīng)用于不同的場(chǎng)景。未來隨著應(yīng)用場(chǎng)景不斷增多，偏光片將不再局限于顯示屏幕、燈具、太陽鏡等領(lǐng)域，將會(huì)出現(xiàn)更多的定制化及個(gè)性化的顯示方面的需求，因此偏光片在材料、工藝上都會(huì)有一定的革新，其功能及種類也將不斷增多。

偏光片基本組成較為復(fù)雜 高端國(guó)產(chǎn)原材料有待研發(fā)

由于偏光片的獨(dú)特性能，其基本結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，一般需要多種材料復(fù)合而成。偏光片的基本結(jié)構(gòu)包括最中間的PVA(聚乙烯醇)，兩層TAC(三醋酸纖維素)，PSA film(壓敏膠)，Release film(離型膜) 和Protective film(保護(hù)膜)。

圖2 偏光片的基本結(jié)構(gòu)

(資料來源：中國(guó)產(chǎn)業(yè)信息網(wǎng))

在偏光片的基本結(jié)構(gòu)中最為核心的材料是PVA，其決定著偏光片的光學(xué)特性，PVA膜是實(shí)現(xiàn)偏光的膜層，染色后的PVA膜經(jīng)拉伸后，表面的染色分子定向排列，可將通過的自然光過濾為偏振光。但是PVA膜的物理特性極差，在受到水汽、紫外照射、高溫等條件時(shí)，極易水解損傷，因此需要在PVA膜兩側(cè)各加固一層TAC膜，提高偏光片的光透過率及機(jī)械強(qiáng)度，這兩層物質(zhì)也就形成偏光片原板。各層膜的特性及作用如下表所示。

表1 偏光片基本結(jié)構(gòu)的各層膜的特性及作用

(資料來源：綜合整理)

從偏光片不同原材料的成本來看，TAC膜的占比最高，占到50%，保護(hù)膜及離型膜占到15%，PVA膜成本占到12%左右，這三類膜產(chǎn)品也是偏光片中最主要的原材料，其性能也決定著偏光片整體的光學(xué)及物理性能。目前高端原材料主要依靠國(guó)外進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)產(chǎn)品與國(guó)外存在一定的差距，這也增加了我國(guó)偏光片的生產(chǎn)成本，相應(yīng)的對(duì)于下游顯示屏幕等行業(yè)的生產(chǎn)也造成了一定的成本壓力，因此加強(qiáng)對(duì)于偏光片PVA膜和TAC膜的研發(fā)，早日實(shí)現(xiàn)高端產(chǎn)品的國(guó)產(chǎn)化，降低生產(chǎn)成本，對(duì)于我國(guó)偏光片及顯示屏幕行業(yè)都具有重要的意義。

圖3 偏光片不同材料成本占比

(資料來源：亞太有料)

除了偏光片的基本結(jié)構(gòu)以外，根據(jù)應(yīng)用環(huán)境的不同，在基本結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上進(jìn)行膜材的改變，就能形成其他類型偏光片。將一層保護(hù)膜去掉換成反射膜，就形成了反射型偏光片;使用耐高溫防潮壓敏膠，并對(duì) PVA 進(jìn)行特殊浸膠處理則制作成寬溫型偏光片;去掉一層保護(hù)膜再復(fù)合一層半反膜，就制作成半反射型偏光片。針對(duì)偏光片應(yīng)用最多的LCD與OLED產(chǎn)品，所應(yīng)用的偏光片類型也各不相同，其中LCD 模組中有兩張偏光片，上偏光片通過解析偏振光產(chǎn)生明暗對(duì)比，下偏光片將光源產(chǎn)生的光束轉(zhuǎn)換為偏振光，產(chǎn)生顯示畫面。OLED 只需一張圓偏光片，以 1/4 波長(zhǎng)相位膜與傳統(tǒng)偏光片構(gòu)成，主要作用是抵擋環(huán)境光，提高對(duì)比度。隨著顯示屏幕等電子產(chǎn)品不斷更新，作為關(guān)鍵部件偏光片的種類也隨之增多。

結(jié)語

近年來隨著LCD與OLED等顯示面板的普及，作為液晶屏幕關(guān)鍵工藝之一的偏光片也迎來了高速發(fā)展，其產(chǎn)品工藝及種類都得到了一定程度的提升。目前偏光片主要應(yīng)用于顯示面板、太陽鏡、攝影器材、高端光學(xué)儀器等領(lǐng)域。偏光片基本組成由PVA、TAC、PSA、離型膜和保護(hù)膜組成，部分核心材料主要依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)化速度有待提升。