偏光片知识讲座 第四讲 偏光片的结构和制造

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摘 要：全文详细综述偏光片的发明和应用、偏振光学基础、偏振元件原理、偏光片的结构、制造、性能、检测、实验、技术发展、产业现状、市场前景等系列知识，文章对于从事偏光片生产和应用工作的新成员具有入门指导意义，对于偏光片研究者也具有一定的参考价值。

关键词： 偏光片；偏振光学；原理；制造；检验

中图分类号：TN949.199 文献标识码：B

A Course of Polarizer Knowledge

Part Four The Structure and Manufacture of Polarizer

FAN Zhi-xin

(Shenzhen Sunnypol Optoelectronics Co., Ltd., Shenzhen Guangdong 518106, China; Department of Applied Physics, Hebei University of Technology, Tianjin 300401, China)

Abstract: This paper summarize the polarizer knowledge in detailed, include about of the invention and application of polarizer, the basic of polarization optics, the principle of polarizing devices, the structure and manufacture of polarizer, the properties and examination of polarizer, and the technology development and market state of polarizer. It have a common direct sense for new recruits in polarizer industry and a refer value for polarizer research workers.

Keywords: polarizer; polarization optics; principle; manufacture; examination

1 偏光片的结构

最早的偏光片主要由中间能产生偏振光线的聚乙烯醇（PVA）膜，再在两面复合上透明三醋酸纤维膜（TAC）保护膜组成。为了方便使用和得到不同的光学效果，偏光片供应商应液晶显示器制造商要求，又在两面涂覆上压敏胶，再覆上离型膜，这种偏光片是我们最常见到的TN普通全透射偏光片；如果去掉一层离型膜，再复合一层反射膜，就是最普通的反射偏光片；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，结构更趋复杂。

（1）偏光层――偏光层是由PVA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。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。通过拉伸聚乙烯醇膜将嵌入其中的碘分子定向，使之具有二向色性，吸收偏振方向与拉伸方向相同的光分量，透射与拉伸方向垂直的光分量。

（2）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。聚乙烯醇膜经过延伸处理后，其在温热的环境中会很快变形、收缩、松弛、衰退，而且强度很低，质脆易破，不便于使用和加工。因此需在两侧贴上具有高透光率、耐温热性好、强度高及光学上各向同性的透明薄膜，一方面可起保护作用，另一方面则可防止聚乙烯醇膜的回缩。两片保护膜夹一片聚乙烯醇膜就构成了常说的原偏光片。

（3）粘着剂――为了让偏光片能与液晶显示器的玻璃面板贴合，需在偏光片外层涂上一层压敏胶，并复合上保护压敏胶的离型膜，其在偏光片贴附时即被撕去。粘着剂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。

（4）离型膜――离型膜为单侧涂布硅涂层的对苯二甲酸乙二醇酯（PET）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。撕去离型膜，露出压敏胶，偏光片就可方便牢固地贴到液晶显示器的玻璃面上。

（5）保护膜――保护膜为单侧涂布乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）层的PE（聚乙烯）膜，具有低粘性，起保护TAC 膜表面的作用。

（6）反射膜――反射膜为单侧蒸铝的PET膜，目前大多使用无指向反射型蒸铝膜。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。

在液晶显示器中，偏光片是成对使用的，在最普通的TN型液晶显示器中就使用透射型和反射型各一片组成的一对偏光片。对STN-LCD产品，还要在压敏胶层一侧，根据客户的不同需要，按一定的补偿角度复合具有位相差补偿能力的位相差膜和保护膜。偏光片主要有透过型和反射/半透过型二种，表面一般经过防眩（AG）或减反射（AR）处理。液晶显示器用偏光片的基本形状是筒装和板装，按要求的尺寸切断以便能直接进入制造工序，偏光片的外形有长方形和平行四边形。

2 偏光片的原料

2.1 聚乙烯醇

聚乙烯醇偏光膜的主要成分为聚乙烯醇和碘，故称碘系偏光膜。其中聚乙烯醇因透明性好，极性透视性极小，与碘等的亲和性好，在拉伸时的取向性高，被作为LCD偏光膜的原料使用。聚乙烯醇（polyvinyl alcohol，PVA）是由聚醋酸乙烯经醇解后所得的线性高分子聚合物，在很长的分子链上均匀地挂着许多强极性的-OH基团，具有结晶性，其共聚物的延伸特性具有偏光的作用，其水溶液具有很好的成膜性能，有介于塑料和橡胶之间的性质。碘离子取代-OH基团，形成长碘链。经拉伸定向，使聚乙烯醇由卷曲杂乱排列的分子链按拉伸方向大致地拉真并平行排列起来，拉伸的结果仿佛在聚乙烯醇上形成许多与主链平行的栅栏一样的长链，具有了各向异性，加上碘离子侧链的二向色性，这样当自然光通过时，偏振方向与拉伸方向一致的光分量被强烈吸收，偏振方向垂直拉伸方向的光就透射，透射光是线偏振光。用来制作偏光片的聚乙烯醇，为了获得良好性能，聚合物的聚合度在2,600以上，最佳为3,500～5,000。在聚乙烯醇及其共聚物的制造过程中，要尽量提高其皂化度，皂化度为98%～100%性能最佳。醇解度在95%以上，溶于热水，冷却后不能产生沉淀。碘是一种典型的二向色性物质，对光波具有选择吸收性，在被拉伸成栅栏状的聚乙烯醇分子高度定向后，就能吸收特定方向的光，是碘系偏光片具有偏光功能的根本。聚乙烯醇类偏光膜偏光性能良好，但其最大的缺点就是耐湿热特差，所以可以选用耐湿热性能良好的树脂，如将聚氯乙烯部分脱氯化氢，聚乙烯醇部分脱水，还可使用聚乙撑苯二甲酸脂等聚脂类、聚酰胺、聚苯乙烯及含氟烯烃等热塑性树脂。改进聚乙烯醇耐湿热特性的方法还有，在成膜树脂中加入固化剂。虽然PVA是常见的化学材料，不过对应偏光板用的PVA材料，目前还只有日本Kuraray和日本合成化学公司能够制造。

2.2 三醋酸纤维素

三醋酸纤维素，其组成非常复杂，一般还包含可塑剂、助溶剂、润湿剂、滑剂以及紫外线吸收剂等。三醋酸纤维素以流延法加工成膜，至今仍是透过率最高的高分子材料之一。虽然在偏光片发展过程中，只要有透明塑料出现即可被尝试是否可以取代三醋酸纤维素，如聚酯、聚碳酸酯、聚丙烯酸酯、聚酰亚胺、聚烯烃树脂等都有研究报道，但是均无法超越三醋酸纤维素93%以上的透射率。且三醋酸纤维素本身即是一片相位差片，目前相位差值在30～200nm之间，对于液晶显示器具有特定的补偿能力，所以虽然三醋酸纤维素有吸水率高、尺寸稳定性与表面特性易受环境影响等缺点，但均无法被其它材料所取代。近来快速发展的光学材料环烯烃聚合物（COP），其光学特性不比三醋酸纤维素差，而机械性、耐温性及耐候性远超过三醋酸纤维素，因此被认为是最有希望取代三醋酸纤维素的保护膜。但其成本约为三醋酸纤维素三倍，因此还不能普及。TAC膜的优点是价格便宜，光学性能好。其缺点是在高湿高温下放置时，尺寸大小容易发生变化，力学性能变坏而影响其保护性能。改进方法之一是在醋酸纤维素保护膜表面涂一层聚偏酸氯乙烯的乳液或是溶液，另外一种改进方法是将氧化硅用真空镀膜法、离子喷镀法喷镀在偏光膜上，以提高偏光膜的耐湿热特性。偏光膜的外保护膜多数为聚脂膜和1,4-聚环己烯二甲撑苯二甲酸脂，其它还有聚酰胺、环氧及聚丙烯酸脂系列、聚烯烃类膜。

2.3 压敏胶

偏光片粘胶剂压敏胶粘剂（pressure sensitive adhesive，PSA）是对压力敏感的胶粘剂，它是一类无需借助于溶剂、热或其它手段，只需施加轻度指压，即可与被粘物牢固粘合的胶粘剂。用于液晶显示上偏光片的压敏胶要具有良好的再剥离性、较高的剥离强度和较强的持粘力和初粘力等。虽然压敏胶的种类很多，但用于偏光片的主要是聚丙烯酸酯溶剂型压敏胶。聚丙烯酸酯压敏胶是具有不饱和双键的单体在引发剂作用下进行自由基聚合反应制得的丙烯酸酯共聚树脂，其聚合所用单体一般可分为三类：粘性单体/软单体（丙烯酸乙酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸异辛酯）、内聚单体/硬单体（丙烯酸甲酯、甲基丙烯酸甲酯、醋酸乙烯酯、苯乙烯、丙烯腈、甲基丙烯酸正丁酯等）、改性单体/交联单体（丙烯酸、马来酸、丙烯酰胺、丙烯酸β-羟乙酯等）。粘合剂的类型对偏光片的质量和生产效率有较大的影响，其必须具有较好的粘接性能、较高的透过率和耐侯性，且干燥后所形成的胶粘剂层各项性能要与支撑材料相近。目前采用的是聚乙烯醇类粘合剂，它对聚乙烯醇与三醋酸纤维素膜的粘合特别适用。该类型粘合剂也存在一些缺点：耐侯性差、易吸湿导致粘接力下降、粘合所需时间长和温度高，从而使聚乙烯醇偏光膜易受热变形。压敏胶粘剂的种类很多，用于偏光片的压敏胶粘剂主要是聚丙烯酸脂溶剂型压敏胶。丙烯酸脂溶剂型压敏胶在室温时轻微的压力下能展现很好的粘接性能，因为它具有很好的分子链流动性、高的光学特性和较好的粘接性能而被广泛使用。

2.4 保护膜

由于在切割、运输过程中可能划伤或玷污三醋酸纤维素膜，因此常在三醋酸纤维素膜外面再贴覆一层保护膜。偏光片用保护膜主要有聚乙烯（PE）保护膜和PET保护膜。聚乙烯保护膜可以分为粘合型和共挤压型两种，前者是在聚乙烯膜上涂一层粘合剂，其工序较多，成本较高；后者通过共挤出工艺一次成型，使其一面具有乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）而具有微粘性，其价格便宜，应用较多，主要用于扭曲向列和超扭曲向列等中低端偏光片产品中。PET保护膜是在经过电晕处理的PET 基材上涂覆一层丙烯酸酯类的微粘压敏胶而成的，主要是面对耐热性有要求的薄膜晶体管偏光片， 并在偏光片生产厂家向用户发货阶段中使用。PET膜作为保护膜基材，对耐热性、透明性、异物、辉度、光学性能、易加工度等有所要求。由于离型膜剥离时产生静电问题，也要求其具有防静电的功能。PET保护膜在薄膜强度、耐划伤性、耐热性方面优于聚乙烯保护膜，但价格为聚乙烯保护膜的5倍左右，所以主要用于高端偏光片成品中。

2.5 离型膜

偏光片用离型膜是一种进行了硅处理的PET膜，因为是偏光片粘合层的离型膜，所以剥离时不可以连粘合剂一起剥离下来，另外对于原膜的光学性能最终要求取向角为零，有较高的平滑性、透明性和洁净度。

2.6 反射膜

反射膜是在PET基片上真空镀一层金属铝或银而成，是生产反射型偏光片的原料之一。生产工艺是在几千度的高温条件下将金属气化，而后在真空条件下附着于PET基片上冷却，收卷而成。金属在基材上的附着程度、颗粒大小、密实程度和反射率等是反射膜的重要指标。

3 偏光片的生产条件

3.1 生产环境

偏光片生产环境要求在洁净车间中进行生产，洁净车间也叫无尘车间，是指将一定空间范围内空气中的微粒子、有害空气、细菌等污染物排除，并将室内温度、洁净度、压力、气流速度与气流分布、噪音振动及照明、静电控制在某一需求范围内，而所给予特别设计的房间。装配洁净厂房系统主要由初、中、高三级空气过滤的空调送风回风和排风系统、动力及照明系统、工作环境参数监测报警消防和通讯系统、人流和物流系统、工艺管路系统、维护结构及静电地面处理等各方面所要求的实施内容组成，形成空调净化系统工程所包含的整个设备和器材的配套和建筑安装内容。

（1）风淋室――洁净室内，在动态情况下，细菌及尘埃的最大发生源是操作者，当操作者进入洁净室之前，必须用洁净空气吹淋其衣服表面附着的尘埃颗粒，并起到气闸的作用。

（2）洁净密闭门――洁净密闭门分为铝合金门和彩钢板门两种，门扇轻、钢性好、密闭性能佳、产品整体性能好、表面平整、光滑、耐腐、不易积尘、外型美观高雅、启闭灵活、经久耐用，具有隔音、保温、防火等优点。

（3）高效送风口――送风装置主要由静压箱、高效过滤器、铝合金扩散板、标准法兰接口等组成，造型美观、结构简单、使用可靠。送风口为下装式，具有在洁净室内安装和更换过滤器方便的优点，高效过滤器采用机械压紧或液槽密封装置，确保风口安装无泄露、密封可靠、净化效果好，对一般净化工程均可适用。

（4）传递窗――传递窗主要适用于洁净区与非洁净区之间，或洁净室与洁净室之间的小货物传递，可有效减少洁净室门的开启次数，把洁净区的污染降至最低程度。

（5）洁净密闭窗――洁净密闭窗可根据用户的设计要求，制作成圆弧边框或三角边框。

（6）洁净密闭灯――洁净密闭灯分为普通型和应急型两种，通常采用双管形式。其中应急型在正常情况下也可以当普通型使用，在厂房突然断电的情况下，其可保持继续照明，并且不需要单独的供电系统。

（7）通风柱井――通风柱井是通过由彩钢板安装而形成的通风管道，一般设置于洁净区内，其上可安装通风口，通过设计使洁净区内气流布置合理，经常被回风系统和排风系统采用。结构形式上有三角行柱和方形柱两种。

（8）地面处理――通过使用优质的地面材料，在原地面上形成一个具有平整、密实、耐化学腐蚀、色彩鲜艳、无毒性、易于清理的面层，并且具有优良的物理性能，包括很高的附着力、抗压强度、抗弯强度以及很好的抗冲击耐磨能力。

（9）玻璃幕墙――玻璃幕墙主要适用于隔离洁净区与非洁净区或生产区与非生产区部分，为管理人员或参观人员提供方便。

（10）层流罩――层流罩是一种可提供局部高清洁环境的空气净化设备，它主要有箱体、风机、初效空气过滤器、高效空气过滤器、阻尼层、灯具等组成，箱体喷塑或采用不锈钢材料。

（11）空气洁净度等级标准――经济和科技发达的国家和地区都有自己的空气洁净标准和规范标准，都规定了有关的洁净度等级，我国于1984年颁布《洁净厂房设计规范》（GBJ73-84），规定的洁净度等级按每立方米空气中含0.5 m尘埃颗粒数分百级、千级、万级和十万级几个等级，等级数越小洁净等级越高，在TFT-LCD生产线和半导体集成电路生产线以及生物制药等都有几个关键工艺岗位，如光刻岗位，要求在百级洁净等级，几乎是“无人区”，因为操作人员本身就是“污染源”，百级区通常都是小范围区域，偏光片生产车间应在千级标准。

（12）洁净车间行为规范――生产操作员工进入洁净车间要严格遵守洁净厂房管理规范，穿着洁净服，戴口罩手套，使用的工具用具都必须是不产生灰尘的。人员还要符合无传染病、无过敏症、分泌物少、无闭所恐惧症、无不良卫生习惯等条件。洁净车间要定期做卫生保洁等。

3.2 生产设备

偏光片生产设备都是自动化的生产线，主要有TAC预处理、PVA拉伸复合、涂布复合设备，由PVA开卷、水洗膨润槽、染色槽、拉伸槽、固色槽、水洗槽、PVA烘干、TAC复合、偏光片干燥、收卷等环节组成。PVA膜经过水洗、膨润、染色、拉伸、补色、烘干后，上下两侧各复合一层经过预处理的TAC膜，然后干燥、收卷，形成偏光片原板后，按产品需求涂布复合保护膜、反射膜、半透半反胶层膜形成偏光片。

（1）TAC预处理设备――TAC预处理设备是多个大型溶液槽，槽内槽外都装配有多个带动薄膜移动的比较粗的辊轴。TAC预处理是将TAC膜碱洗、中和、水洗、烘干收卷，以提高TAC表面张力，保证下道工序的复合粘牢度。

（2）PVA拉伸复合设备――PVA拉伸复合设备也是多个大型溶液槽，槽内槽外都装配有带动薄膜移动的比较粗的辊轴，而且有的辊轴还呈弓形。PVA拉伸复合是将PVA膜经水洗、膨润、染色、洗净、拉伸、补色、烘干，然后在PVA膜上下两面各复合一层TAC膜，然后干燥、收卷，形成偏光片原片。

（3）涂布复合设备――涂布复合设备是由滴注胶体管道和多个匀胶转印辊轴以及压合辊轴等组成，涂布复合是在特定功能膜上涂布一定厚度的压敏胶，经干燥后，与偏光片原片进行复合，再复合保护膜，最后收卷，由此形成偏光片成品。

（4）电控系统――电控系统是程控器系统，偏光片制造生产线是自动化控制的，要采用程控器完成整机控制，各个设备都有传感器、显示器、计算机监控。

4 偏光片的制造工艺

4.1 工艺分类

偏光片的制作主要有延伸法及涂布法，延伸法是目前的主流工艺。目前，生产技术以PVA膜的延伸工艺划分，有干法和湿法两大类；以PVA膜染色方法划分，有碘染色和染料染色两大类。

干法拉伸工艺是指先在一定温度、湿度的条件下，在隋性气体环境中将PVA膜拉伸到一定倍率，而后进行染色、固色、复合、干燥等制备工艺；湿法拉伸工艺是指PVA膜先进行染色，而后在溶液中进行拉伸、固色、复合、干燥的生产方法。湿法拉伸的拉伸倍率较易提高、着色均匀。过去存在PVA膜在液体中较难控制延伸的稳定性，即生产条件不易控制，在制作过程中较易产生断膜，同时膜收缩率大，产率较低等问题。随着工艺技术的不断改进，目前已克服了幅宽等限制，工艺条件也得到优化，采用湿法拉伸工艺制作的偏光片，在色调均匀性和耐久性方面均优于干法拉伸工艺。干法拉伸虽具有可使用较大幅宽的PVA膜进行加工、生产效率较高等优点，但对偏光片的色调均匀性和耐久性有影响，易产生延伸不匀及造成膜表面粗糙等弊端。日、韩、台湾和大陆偏光片制作厂家均采用湿法拉伸工艺，湿法拉伸工艺技术已成为全球LCD用偏光片生产的基本生产工艺技术。

偏光片生产工艺中的染色方法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。这种染色方法的优点是比较容易获得99.9%以上高偏光度和42%以上高透过率的偏光特性，所以在早期需要高偏光、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。

随着LCD产品使用范围的扩大，对偏光产品湿热工作条件的要求越来越苛刻，已经出现要求在100℃和90%RH条件下工作的偏光片产品需求，对这种工作条件要求，碘染色工艺无法满足。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，目前最高可以满足高温105℃×500HR、湿热90℃×95%RH×500HR以下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。

4.2 工艺流程

偏光片的制备过程包括制膜、浸液、拉伸、胶合保护膜四步。典型的工艺过程一般是：首先用通常的方法制得透明的塑料有机薄膜，将其浸入含有某些特殊化合物（含碘的无机或有机化合物）的溶液中反应，反应后会在薄膜中形成碘链。然后，在不同速度旋转的辊子间，按一定的方向，先将PVA膜单向拉伸3～6倍，使聚乙烯醇分子键高度取向。利用物理和化学的处理，使这种结构尽量固定下来，并且把薄膜烘干，就制成了具有选择性透过特性的偏振膜。用特定的粘合剂，在此偏振膜的两面都复合一层TAC片基，从而构成原偏光片。在上层TAC膜之外再加覆一层表面保护膜，另在下层TAC膜之外以光学粘着剂贴附离型膜或者反射膜后再贴合表面保护膜，最后进入后道切割工序，这样偏光片就算制成了。世界上各国制造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。

4.3 染色技术

偏光片浸渍染色工艺有碘染色法和染料染色法两种。

（1）干法技术――采用干法技术，PVA膜在一定温度和湿度的蒸汽环境中进行延伸。由于使用较宽幅的PVA膜，生产中不易断膜，大大提高了生产效率。但所形成的偏光片原膜的复合张力和色调的均匀性以及耐久性都不稳定，这种方法在实际生产中很少应用。

（2）湿法技术――采用湿法生产技术，PVA膜在一定配比的液体中进行染色和拉伸。由于PVA膜在液体中延伸的稳定较难控制，易断裂，而且PVA膜的幅宽也受到限制。随着工业控制技术的进步，湿法生产工艺已经极大地改进。从20世纪90年代末起，为提高偏光片产品的利用率，适应大尺寸TFT-LCD大规模生产，液晶用偏光片的基本宽度已展宽到1,330mm。

（3）碘染色法――使用碘和碘化钾作为二向性介质，对PVA薄膜进行碘染色，并将其拉伸而做出偏光片，这是早在20世纪30年代由Land开发的，但至今尚未弄清PVA和碘呈色反应的详细机理。碘作为I3-或I5-等多碘离子存在于PVA矩阵之中，形成具有可见光领域吸收性的络合物结构，这些就呈现覆盖可见光区域的二色性吸收性能。提高偏光片的T/P特性最有效的方法是将上述多碘离子络合物的平衡处于最佳状态，并将其按一个方向排列（取向）。因PVA拉伸与染色工艺有同时性，所以采用水中拉伸（湿式拉伸），通过优选最佳温度、最佳拉伸倍数等参数，以提高偏光片的光学性能。碘染色法的优点是容易获得99.9%以上的高偏光度和42%以上的高透过率。碘染色法缺点是由于碘分子对水和热敏感，在高温高湿下易于破坏，生产的偏光片耐久性较差，一般只能在80℃×500HR或60℃×90%RH×500HR的工作条件下使用。为了改善它的耐老化性能，曾有人用福尔马林或含硼酸的水溶液处理，或使用低透湿性的聚合膜作为保护膜的方法，但仍不足以解决问题。碘类偏光片是具有很高偏振光特性的薄膜，制造简便，可以作成均匀而大面积的元件，因而广泛用于LCD。

（4）染料染色――利用普通的二色性染料（多为偶氮染料）进行染色，所生产的偏光片能够在105℃×500HR或90℃×95%RH×500HR的条件下工作，但偏光度和透过率较低。偏光度一般不超过90%，透过率不超过40%，而且价格较贵。随着LCD产业的发展，单一色彩的偏光片已不能适应产品的需要，彩色偏光膜的品种逐渐增多。彩色偏光膜的二色性依赖于染料分子所固有的二色性，而使膜具有偏光机能，利用染料的吸光特性而使其在使用中显现出各种色彩。与碘素偏光片相比，染料偏光片的偏振效率明显偏低，透过率、染色的均匀性等方面也没有浸碘的好，且价格较为昂贵，但耐高温、耐湿热性能、耐久性等方面要好。对彩色偏光片而言，染料的选择是非常重要的，作为二色性染料它应满足以下性能：①有高的二色性；②有均匀的染色特性，可以在水或溶剂中均匀分散；③优良的耐湿热特性；④对所要染色的聚合物有很强的亲和性，在加热时，色相不发生变化及染料升华等现象。制备染料型偏光片所需要的红色、黄色、紫色染料一般可以从纺织纤维使用的染料中筛选出，但缺少高偏光性能的蓝色染料。随着LCD产品使用范围的扩大，偏光片的耐湿热性能要求越来越高，如要求在100℃和90%RH条件下工作，碘素偏光片无能为力，开发高耐久耐湿热性能的染料偏光片成为必然选择。传统的碘素偏光片无法满足多方面的使用要求，改性处理可提高其性能。增加染料的氧化性有利于提高偏光片的耐湿热性能，如在碘液中加入氧化性较强的H2O2，制备了耐湿热性能较好的偏光片。将羟乙基纤维素（HEC）和聚乙烯醇（PVA）相混合，加入溶解有碘化金属盐的溶液后流延成膜，经氧化、拉伸、干燥后得到柔韧性较好的偏光片。在染料溶液中如碘液，加入B、Co、Ni等离子增加定向排列的碘或染料分子的稳定性，有助于提高偏光片的耐湿热性能。

4.4 延伸技术

将制造偏光膜的树脂用流延法或熔融挤出法制成厚膜，单向拉伸至少3～5倍以上才可保证偏光片的性能，它是制造偏振膜的关键工艺之一。拉伸过程中伴随着高分子链的取向，用力不均匀时，会出现厚度不均匀如中间薄两边厚的现象，更有甚者还会出现裂纹而降低成品率。拉伸比根据材料的性能而定，拉伸倍数太低，性能不能满足规定要求；拉伸倍数太高时，膜厚相对误差难以控制且工艺趋于复杂。其中以滚压拉伸方法最佳，这种拉伸方法是用轴间的缝隙来控制膜的厚度，不仅厚度均匀，而且可用轴面的光洁度来调节膜的透光率。在拉伸的过程中或结束时热处理可以提高偏振膜的耐湿热性能，拉伸时聚乙烯醇保持一定的温度，一般为成膜聚合物的玻璃化温度以下20℃左右。根据PVA膜的延伸工艺，偏光片的生产技术有干法和湿法两大类。

4.5 胶合技术

聚乙烯醇或其共聚物本身的耐湿热性能较差，强度低且属于活性材料，易吸收空气中尘埃，在湿热的环境中会很快因变形、收缩、松弛、褪色、强度下降而失效，因而需在偏振膜的表面贴上或镀上一层保护膜。该膜具有良好的透光性、耐湿热性能和尺寸稳定性，如三醋酸纤维素酯（TAC）、三酰纤维素丁酸酯（CAB）、聚丙烯（polypropylene）和氨基甲基乙脂（uret hane）等，其中TAC比CAB具有更好的耐湿和光学性能，应用较多。由于切割、运输过程中可能划伤或玷污该保护膜，再加一层外保护膜，多为聚酯、聚丙烯酸脂、聚烯烃类等。用真空蒸镀或离子溅射法在偏振膜的表面沉积一层氧化硅薄膜也可起到保护作用。

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作者简介：范志新（1960-），男，吉林人，博士，深圳市三利谱光电科技股份有限公司顾问，河北工业大学应用物理系教授，从事液晶器件物理专业教学与科研， E-mail：zxfan@hebut.省略。