偏光片每年有100亿美元的市场,其中日韩占80%以上的市场份额,“国内生产量很大,但主要都是LG、三星的产线,真正的国产技术比较少。”在此背景下,郭海成认为,涂布型偏光片是一个非常重要的市场,尤其是在柔性显示或In-Cell Polarizer显示方面。郭海成表示,涂布型偏光片的原理是利用各向异性吸收染料分子,把它们排列并加以固化。涂布型偏光片存在的问题是如何进行排列和固化,对此,郭海成介绍了光配向方法。
据悉,传统偏光片技术主要有3种:J-sheet为宝丽来最早期的发明;H-sheet是利用拉伸把PVA内碘分子进行排列;K-sheet是用polyvinylene为吸收体,与PVA一起拉伸,稳定性比较好,但各向异性吸收效应不如H-sheet。郭海成介绍说,市场上大部分偏光片技术是基于80年代的H-sheet技术,而这项技术已经难以满足日新月异的显示技术的需求了。
据郭海成介绍,分子有各向异性吸收效应,吸收系数比D值是判断偏光片性能的主要参数。分子分布在薄膜上,其排列影响D值,排列越好,D值越大。其中,LCD在D=50时可以有2000:1的对比度以及87%的透过率;而OLED需要的偏光片的D值为20-30,而其中1/4波片引起漏光是另一个大问题。
如何才能将分子排列好呢?郭海成介绍了4种方式:
1、现有的方式是把染料分子掺在PVA同时拉伸,D可达到50;
2、把染料分子放在液晶单体内,用摩擦或光配相进行排列,然后固化LCP;
3、让染料分子有液晶特性,可以用液晶取向方法排列;
4、香港科技大学采用的染料分子光配向技术。据悉,这项技术可以实现D大于50。
香港科技大学的染料分子光配向技术,利用光配向来排列多种各向异性吸收染料分子,再利用光致分子旋转效应(photoinduced molecular rotation,偏振光被分子吸收,会引起分子旋转,直到分子与偏振方向垂直,再没有吸收,分子才稳定下来),让分子旋转到与偏振方向垂直。
利用这项技术,香港科技大学在2017年就将D值做到110,但受限于技术,当时该技术只吸收蓝绿光,而且不稳定,用聚合物进行稳定后D值降到20,参碘分子后可以实现宽频,但不稳定。随着进一步的研究,目前,这项技术取得了新的进展,D值在宽频的背景下可以达到80,而且十分稳定。“D值可以做到80,黑白吸收光谱是全光谱的,放在强光下不变,明年估计可以大面积的使用,还可以涂在柔性衬底上。”
郭海成还介绍了采用全涂布制造极宽带1/2和1/4波片的方法:先涂光配向膜,再涂兩次LCP,然后进行热固化。这种方式的好处在于,第一层LCP可以很巧妙地给第二层LCP配向。
最后,郭海成表示,涂布型偏光片技术已经非常成熟,达到中试的要求了;极宽带延迟片也可以通过涂布的方式进行生产;涂布型偏光片还可以用在in-cell LCD上;同时,利用彩色转换,可以实现光致发光显示,是生产大屏幕自发光显示的一个办法。
偏光片原理
目前最通用的偏光膜是兰特在1938年所发明的H片,其制法如下:首先把 透明塑料板(通常用PVA)浸渍在I 2 /KI的水溶液中,使碘离子扩散渗入内层的 PVA,微热后拉伸,PVA板变长的同时也变得又窄又薄。
PVA分子本来是任意 角度无规则性分布的,受力拉伸后就逐渐一致地偏转于作用力的方向,附着在 PVA上的碘离子也跟随着有方向性,形成了碘离子的长链。因为碘离子有很好 的起偏性, 它可以吸收平行于其排列方向的光束电场分量,只让垂直方向的光束电场分量 通过,制成具有偏光作用的偏光膜。
最早的偏光片主要由中间能产生偏振光线的PVA膜,再在两面复合上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 制造商的要求,又在两面涂覆上压敏胶,再覆上离型膜,这种偏光片是最常见到 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;在透射原片上再图碘及其离子在偏光膜上的形态复合上光线转向膜,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。
偏光片于1938年由美国埃德温. 赫伯特. 兰德发明。此后20世纪70年代液晶显示器的出现,偏光片应用获得了扩展。到了20世纪末,液晶显示技术的进一步成熟,尤其对CRT的全面替代更是让偏光片产业得以快速发展。
一、偏光片
偏光片的全称是偏振光片,是一种高分子材料复合膜,由偏光膜、内保护膜、压敏胶层及外保护膜组成,主要用于液晶显示。
液晶显示器的成像必须依靠偏光片,所有的液晶都有前后两片偏光片紧贴在液晶玻璃上,组成总厚度约1mm左右的液晶片。液晶屏的下偏光片用于将背光源产生的光束转换为偏振光,上偏光片则用于解析经液晶电调制后的偏振光,产生明暗对比,从而产生显示画面。如果少了任何一张偏光片,液晶片都是不能显示图像的。
偏光片的制造工艺主要包括延伸法和涂布法。目前延伸法是偏光片的主流工艺,而延伸法根据PVA膜的拉伸工艺又可以分为干法延伸和湿法延伸。湿法延伸生产的偏光片无论在色调均匀性还是耐久性方面都优于干法延伸。因此全球偏光片主要生产企业如日、韩及我国厂商基本上均采用湿法延伸工艺生产偏光片。
二、偏光片产业链
偏光片产业链包括上游组成偏光片的原材料,中游偏光片生产制造,下游面板及其他终端应用。