摘苯胺的制备 要：偏光片是薄膜晶体管液晶显示器中重要的关键零组件。本文介绍了偏光片的工作原理和原材料特性,并对薄膜晶体管液晶显示器用偏光片的关键技术进行分析与探讨。期许能给相关人士带来参考。
关键词：薄膜晶体管；液晶显示器；偏光片；关键技术
1.
偏光片工作原理
1.1工作原理
偏光片的膜材料是掺杂碘分子的高分子聚合物(如聚乙烯醇)。大分子键在各个方向上都是完全均匀的,无规律排列聚集成膜的,但在拉伸之后,几乎所有的大分子链都被迫按照拉伸力方向伸展开来,形成了像栅栏一样的结构和在纵横两个方向强烈的各向异性。由于碘分子沿同一方向排列时具有不对称的电子(云)密度,因此不同方向的偏振光吸收系数不同。若光线 的偏振方向与碘分子长轴方向平行,则偏振光会被吸收而无光透过;若光线的偏振方向与碘分子长轴方向垂直时,则偏振光可以完全通过。通常,把偏振方向称为偏光片的吸收轴方向只有与吸收轴方向平行的线性偏振光才能透过, 透过光的强度也随之减弱。 偏光板的主要作用是可以将不具偏极性的自然光转化为偏振光,透过液晶的转向,来控制光线的穿透与否,进而产生面板明暗之显示效果。偏光片对整个LCD的显示底和驱动电压有很大影响。
1.2基本结构
目前LCD常用的偏光片是兰德发明的H型偏光片。这种偏光片是由高度取向的高聚物如聚乙烯醇(PVA膜)作基材,吸附上具有二相性的染料(如碘和一些特别的有机染料)而制成的。由于聚乙烯醇膜的亲水性,为了保护偏光膜,需要在偏光膜的两侧各复合一层具有高光透过率、耐水性好又有一定机械强度的三醋酸纤维素(TAC)薄膜,这样就组成了偏光片的基本结构,称为原偏光片。 汽车脚垫生产线在液晶显示器中,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
避雷系统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。另外,在基板外层还需要再加一层离型膜和保护膜,撕去隔离膜,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。
偏光片是一种复合膜,它是由偏光膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜层压而成。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,但是,实际是加工成片状或条状,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。
二、主要参数与性能表征
制造业采购
偏光片技术参数主要包括:颜、偏光率(或偏光度)、对比度、二向性、透过率、消光比、相、有效厚度等。
LCD偏光片的基本性能指标包括光学性能、耐久特性、粘接特性、外观和其他特殊性能。其中,偏振片的光学特性可用透射率(T)、偏振度(P)、调三种参数表示。尤其T、P值与LCD的亮度、对比度有直接关系,是很重要的特性。 在一定的工艺方法中,透射率(T)是由碘(二性染料)的染量来决定的。染量多,透过率就降低,同时偏振度渐近100%。偏振片功能的提高取决于能否将取向条件设定于T/P曲线的理论界限之处(T=50%,P=100%)。提高偏振片的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)。
偏光度和透过率越高, LCD 显示器件的显示效率就越高, 能量消耗就越少。但对常规碘染的偏光片而言, 偏光度和透过率是一对矛盾, 偏光度越高, 透过率就越低, 而且还要受到调的约束。
在实际产品中,不同档次的偏光片对其光学性能的要求有所不同。TN偏光片的偏光度要求大于95%,透过率在大于43%;STN偏光片的偏光度要求大于99%,透过率在大于42%;而TFT偏光片一般用于笔记本电脑、液晶电视等大尺寸显示器,对显示效果要求很高,就要求偏光片具有更高的透过率、偏光度以获得更高的对比度、饱和度,同时,达到更小的能量消耗。TFT偏光片要求偏光度要求大于99.9%,透过率大于43%。调指标主要是为了满足人们的视觉习惯,要求偏光片的调偏差要小,以保证LCD产品的外观调一致。
耐久性指标包括耐高温、耐湿热、耐低温和耐冷热冲击四项 。偏光片的基本材料 PVA 膜
、碘及碘化物都是易水解材料, 此外压敏胶在高温高湿条件下也容易劣化, 因此, 在偏光片的耐久性指标中, 最重要的就是耐高温和耐湿热指标。
粘接特性一般包括压敏胶与玻璃基板之间的剥离力、压敏胶与剥离膜之间的剥离力、偏光片保护膜与偏光片之间的剥离力以及压敏胶的粘接耐久性。压敏胶与玻璃基板之间的剥离力也称粘合剂的粘接强度,是最重要的粘接特性指标,通常规定在500g/25mm以上,低于此值时,偏光片在与玻璃屏粘合后会自动剥离和翘曲。外观特性主要指偏光片的表面平整度和外观欠点的个数,它主要影响偏光片在贴片时的利用率。通常规定每张500 mm×1000 mm的偏光片,不能有15个以上大于150μm的欠点。
三、偏光片的关键技术
3.1工艺过程
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。再在上层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。
配置管理系统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。偏光板的制作主要有延伸法及涂布法,延伸法是目前的主流工艺。
3.2染技术
偏光片浸渍染工艺有碘染法和染料染法两种。
（1）碘染法
使用碘和碘化钾作为二向性介质,对PVA薄膜进行碘染,并将其拉伸而做出偏振片,这是早在20世纪30年代由Land开发的,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性吸收性能。提高偏振片
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,以提高偏振片的光学性能。
碘染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。
（2）染料染法
利用普通的二性染料(多为偶氮染料)进行染,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,单一彩的偏光膜已不能适应产品的需要,彩偏光膜的品种逐渐增多。彩偏光膜的二性依赖于染料分子所固有的二性,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出各种彩。与碘素偏振片相比,染料偏振片的偏振效率明显偏低,透过率、染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。
对彩偏光膜而言,染料的选择是非常重要的,作为二性染料它应满足以下性能:(1)有高的二性；(2)有均匀的染特性,可以在水或溶剂中均匀分散；(3)优良的耐湿热特性；(4)对所要染的聚合物有很强的亲和性,在加热时,相不发生变化及染料升华等现象。
制备染料型偏振片所需要的红、黄、紫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染料。随着LCD产品使用范围的扩大,偏振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,碘素偏振片无能为力,开发高耐久耐湿热性能的染料偏振片成为必然选择。
传统的碘素偏振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振膜的耐湿热性能,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振膜。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振膜。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,有助于提高偏振膜的耐湿热性能。虚拟数据线
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