偏光片是液晶面板關鍵零件，是目前業界投資最為熱門的行業之一，其成本約占面板原材料制造成本7%左右。需說明的是偏光片的應用范圍很廣，不但能使用在LCD做為偏光材料，亦可用于太陽眼鏡、防眩護目鏡、攝影器材之濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調整器等，其它尚有偏光顯微鏡與特殊醫療用眼鏡。
由于目前偏光片的制造技術一直被日本、韓國、臺灣等國家和地區所壟斷，國內生產偏光片的企業尚少，而且主要產品為TN/STN型產品，目前國內上馬的LCD生產線多為TFT型，相應的TFT型偏光片的市場缺口大，大部分產品主要依賴進口，極大影響了我國液晶產品的競爭能力。因而發展偏光片項目對完善我國液晶上游產業鏈，降低產品成本，提高市場競爭力有著重要意義。在深圳市政府的大力支持下，在深超公司的推動下，深紡織集團日前確定投資上馬寬幅TFT-LCD用偏光片項目（盛波光電），預計2011年三季度投產，該項目的建成將填補了我國大陸地區該產業的空白。
一、偏光片原理與制造工藝
（一）偏光片原理及種類
1、原理
目前最通用的偏光膜是蘭特在1938年所發明的H片，其制法如下：首先把透明塑料板（通常用PVA）浸漬在I2 / KI的水溶液中，使碘離子擴散滲入內層的PVA，微熱后拉伸， PVA板變長同時也變得又窄又薄，PVA分子本來是任意角度無規則性分布的，受力拉伸后就逐漸一致地偏轉于作用力的方向，附著在PVA上的碘離子也跟隨著有方向性，形成了碘離子的長鏈。因為碘離子有很好的起偏性，它可以吸收平行于其排列方向的光束電場分量，只讓垂直方向的光束電場分量通過，制成具有偏光作用的偏光膜，如圖1。
最早的偏光片主要由中間能產生偏振光線的PVA膜，再在兩面復合上TAC保護膜組成。為了方便使用和得到不同的光學效果，偏光片供應商應液晶顯示器制造商要求，又在兩面涂覆上壓敏膠，再覆上離型膜，這種偏光片是最常見到的TN普通全透射偏光片。如果去掉一層離型膜，再復合一層反射膜，就是最普通的反射偏光片。
使用的壓敏膠為耐高溫防潮壓敏膠，并對PVA進行特殊浸膠處理（染料系列產品），所制成的偏光片即為寬溫類型偏光片；在使用的壓敏膠中加入阻止紫外線通過的成份，則可制成防紫外線偏光片；在透射原片上再復合上雙折射光學補償膜，則可制成STN用偏光片；在透射原片上再復合上光線轉向膜，則可制成寬視角偏光片或窄視角偏光片；對使用的壓敏膠、PVA膜或TAC膜著色，即為彩色偏光片。實際上隨著新型的液晶顯示器產品不斷開發出來，偏光片的類型也愈來愈多。
2、偏光片的種類
偏光膜的應用范圍很廣，不但能使用在LCD做為偏光材料，亦可用于太陽眼鏡、防眩護目鏡、攝影器材之濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調整器，其它尚有偏光顯微鏡與特殊醫療用眼鏡。
(1)偏光片按功能分為透射式偏光片、反射式偏光片、半透過半反射式偏光片、補償型偏光片幾類；
(2)偏光片按染色方法分類
碘系偏光片：PVA與碘分子相結合，為現今生產偏光膜最主要的方法。容易獲得高透過率、高偏振度的光學特性，但耐高溫高濕的能力較差。
染料系偏光片：將具有二色性的有機染料吸著在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。不容易獲得高透過率、高偏振度的光學特性，但耐高溫高濕的能力較好。
（3）偏光膜按照偏材料的種類可分為四種：
金屬偏光膜：將金、銀、鐵等金屬鹽吸附在高分子薄膜上，再加以還原，使棒狀金屬有起偏的能力，現在已不使用這種方法生產。
碘系偏光膜：PVA與碘分子所組成，為現今生產偏光膜最主要的方法。
染料系偏光膜：將具有二色性的有機染料吸著在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。
聚乙烯偏光膜：用酸為觸媒，將PVA脫水，使PVA分子中含一定量乙烯結構，再加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。
3、偏光片的結構及特性說明
偏光層：是由PVA（聚乙烯醇）薄膜經染色拉伸后制成，該層是偏光片的主要部分，也稱偏光原膜。偏光層決定了偏光片的偏光性能、透過率，同時也是影響偏光片色調和光學耐久性的主要部分。
TAC層：由PVA膜制成的偏光層易吸水、褪色而喪失偏光性能，因此需要在其兩邊用一層光學均勻性和透明性良好的TAC（三醋酸纖維素酯）膜來隔絕水分和空氣，保護偏光層。采用具有紫外隔離（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。
粘著劑（Adhesive）：可分為反射膜側粘著劑和剝離膜側粘著劑。反射膜側粘著劑的作用是將反射膜牢固地粘合在TAC膜上，其工藝要求不允許有再剝離性。剝離膜側粘著劑是一層壓敏膠，它決定了偏光片的粘著性能及貼片加工性能，其性能優劣是LCD偏光片使用者最為關心的問題之一。
剝離膜（Separate film）：為單側涂布硅涂層的PET（對苯二甲酸乙二醇酯）膜，主要起保護壓敏膠層的作用，同時其剝離力的大小對LCD貼片時的作業性有一定影響。
保護膜（Protective film）：為單側涂布EVA層（乙烯醋酸乙烯共聚物）的PE（聚乙烯）膜，具有低粘性，起保護TAC膜表面的作用。?
反射膜（Reflective film）：為單側蒸鋁的PET膜，目前大多使用無指向反射型蒸鋁膜。如將反射膜更換為半透半反膜，則可制成半透半反型偏光片，此外也可使用各種鍍金、鍍銀膜、鐳射膜作為反射膜，以獲得各種底色和鏡面反射等效果。
4、偏光片工作原理
偏光片的材料是摻雜碘分子的聚合物。由于碘分子沿同一方向排列時具有不對稱的電子（云）密度，因此不同方向的極化光吸收系數不同。若光線的極化方向與碘分子鏈長軸方向垂直時，則極化光可以完全通過。
通常 ，把極化方向稱為偏光片的吸收軸方向。如圖4所示。只有與吸收軸方向同向的線性偏極光才能透過，否則透過光的強度隨之減弱，直至完全遮蔽。圖4為偏光片透光特性圖，圖左的線性偏極光繼續前進，通過第二片偏光片時，光線通過，圖右通過第二片時，光線被完全阻擋。
（二）偏光片制造工藝分析
1、偏光片制造工序
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藝。目前，生產技術以PVA膜的延伸工藝劃分，有干法和濕法兩大類；以PVA膜染色方法劃分，有碘染色和染料染色兩大類。干法拉伸工藝是指先在一定溫度、濕度的條件下，在隋性氣體環境中將PVA膜拉伸到一定倍率，而后進行染色、固色、復合、干燥等的制備工藝。濕法拉伸工藝是指PVA膜先進行染色，而后在溶液中進行拉伸、固色、復合、干燥的生產方法。
濕法拉伸其拉伸倍率較易提高、著色均勻。過去存在PVA膜在液體中較難控制延伸的穩定性，即生產條件不易控制，在制作過程中較易產生斷膜，同時膜收縮率大，產率較低等問題。隨著工藝技術的不斷改進，目前已克服了幅寬等的限制，工藝條件也得到優化，采用濕法拉伸工藝制作的偏光片，在色調均勻性和耐久性方面均優于干法拉伸工藝。干法拉伸雖具有可使用較大幅寬的PVA膜進行加工、生產效率較高等優點，但對偏光片的色調均勻性和耐久性有影響，易產生延伸不勻及造成膜表面粗糙等弊端。日、韓、臺灣和國內偏光片制作廠家均采用濕法拉伸工藝，濕法拉伸工藝技術已成為全球LCD用偏光片生產的基本生產工藝技術。
偏光片生產工藝中的染色方法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、拉伸過程中，使用碘和碘化鉀作為二向性介質使PVA膜產生極性化偏光特性。這種染色方法的優點是比較容易獲得99.9%以上的高偏光度和42%以上高透過率的偏光特性。所以在早期的偏光材料產品或需要高偏光、高透過特性的偏光材料產品中大多都采用碘染色工藝進行加工。但這種工藝的不足之處就是由于碘的分子結構在高溫高濕的條件下易于破壞，因此使用碘染色工藝生產的偏光片耐久性較差。
隨著LCD產品使用范圍的擴大，對偏光產品濕熱工作條件的要求越來越苛刻，已經出現要求在100℃和90%RH條件下工作的偏光片產品需求，對這種工作條件要求，碘染色工藝無法滿足。為滿足這種技術要求，首先由日本化藥公司發明了偏光片生產所需的染料，并由日本化藥的子公司日本波拉公司生產了染料系的高耐久性偏光片產品。利用二向性染料進行偏光片染色工藝所生產的偏光片產品，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的偏光片產品一般偏光度和透過率較低，其偏光度一般不超過90%、透過率不超過40%，且價格昂貴。
2、影響LCD偏光片性能指標的主要因素
主要影響影響偏光片光學性能技術指標的因素包括：選擇偏光膜材料、選擇染色材料、偏光膜染色、選擇拉伸工藝條件及設備能力。
耐久性技術指標包括二個方面：偏光膜的耐久性和壓敏膠粘合劑的耐久性。
影響偏光膜耐久性的主要影響因素包括：偏光膜基本材料的選擇、染色材料的選擇、偏光膜染色、拉伸、復合的工藝條件等要素。一般而言，偏光片所選用的PVA膜分子量越大、拉伸倍率越高，則偏光膜的耐久性越好，反之也是一樣。同時偏光膜在生產過程中的著色度越好，所用染料的抗解能力越強，則偏光膜的耐久性也就越好，因此染料系偏光片的耐久性要遠好于碘染色系偏光片產品的耐久性。
影響壓敏膠粘合劑耐久性的主要因素包括：粘合劑配方的選擇、粘合劑溶劑的選擇、粘合劑調和工藝條件的選擇、粘合劑干燥工藝條件的選擇以及粘合劑儲存條件的選擇。應該注意，粘合劑的耐久性指標是一個綜合性指標，它的影響是多方面的，而且這是偏光片生產的另一個核心技術，一般偏光片生產企業在確定了粘合劑的工藝條件之后都不會輕易改變并且有著嚴格的工藝質量管理要求，否則極易造成批量的產品不良。
影響偏光片外觀性能的主要因素也是多方面的。主要有：偏光片生產的環境凈化條件、偏光片生產的材料選擇、偏光片生產的設備條件、偏光片生產的工藝流程和工藝配方、偏光片包裝、儲存、運輸條件，以及偏光片在客戶使用時的存放環境和加工方法。
總之，這些都涉及到偏光片生產的核心技術，因此偏光片生產企業對材料和工藝條件的選擇都應十分慎重。一旦偏光片生產企業的產品為客戶所認定通過，偏光片生產企業就應采取嚴格的生產質量管理措施，來保證偏光片產品性能的穩定。
二、偏光片制造技術的發展趨勢
偏光片自1938年發明以來，工藝原理和材料并無太大改變，在制造流程中染色、延伸、貼合、干燥等仍為主要步驟。近年來為適應大型化、車用以及中小尺寸等不同特殊化的需求，衍生出許多發展技術，并不斷朝著高亮度化、多功能化及高附加價值等方向來發展。偏光片發展最基本的目標是在維持高偏振度下增加光的透過率，目前而言，偏振度及透過率均已達到發展上限，接近理論值，因此低反射未來發展的方向。
目前偏光片生產技術領域大致可分為以下幾種技術發展趨勢：
（一）碘系偏光技術
PVA及碘所構成的偏光膜長期以來都在偏光組件制造領域占有相當大的比例，為目前主流產品。碘系偏光片生產技術主要的發展方向有：
原材料的性能提升。如PVA膜的均勻性、耐久性、光學穩定性等，日本Kurary公司和日本合成化學公司近年來都有大量專利涉及這一課題；TAC膜的透濕性和光學穩定性、尺寸穩定性等，日本富士膠卷、柯尼卡為這一領域研究最活躍的成員；其它輔助材料，如PVA膠粘劑、保護膜、離型膜、壓敏膠等，近年來的技術均有不同程度的提高，其最終目標都是從不同角度來提高偏光片的光學性能和耐久性能。
生產工藝的改良。作為偏光片生產工藝的主流濕法延伸，近年來也有新的進展。在PVA膜的澎潤、染色效率的提升、固色及補色方法、干燥方式等方面均與濕法延伸的初期有了很大的變化。特別是延伸方式，采用的多段式延伸已應用于實際生產中，而結合干法延伸的“干、濕法延伸”技術也有專利報道，雖還沒有應用于生產中，但所表現的綜合優勢相當吸引后來的偏光片生產者。目前，采用上述技術生產的偏光片，其偏振度及光透過率都相當接近理論值（偏振度100%，透過率50%），耐久性能也有明顯提高。幾乎所有偏光片生產廠家對此都投入了大量的力量，并獲得了各自獨特的核心技術。
（二）染料系偏光技術
使用具有高二色性比的染料替代碘生產的偏光片，具有耐高溫、高濕、耐光等特性，特別適合于惡劣環境下使用，如車載用、室外、投影儀等的LCD顯示器。但染料系偏光片的光學性能主要取決于所使用的染料的二色性，以及偏光片制備過程的工藝控制技術。目前，日本寶萊株式會社開發了具有高二色性比性能的染料，以及由此染料生產相應偏光片的控制技術，其產品在染料系偏光片領域占壟斷地位。
（三）偏光片的附加功能
近年來為適應液晶顯示的大型化、車載以及中小尺寸等不同用途的要求，特別是要滿足個性化的顯示效果的要求，在偏光片的制造過程中，通過選擇特種材料、采用特殊工藝等方法，賦予了偏光片許多新的功能。主要有如下幾個方面：
1、廣視角功能
早期，由于液晶顯示器主要用于辦公和數字、文字以及簡單的圖像顯示，人們對畫面質量的要求不高，隨著液晶顯示器應用領域的擴大，特別是液晶電視走入尋常百姓的家庭后，人們對畫面質量的要求有了質的飛躍。廣視角功能就是其中之一。所謂廣視角功能，就是要求液晶顯示器在更大的視角范圍內可以觀察到畫質基本不變的影像，以滿足更多的、視角不同的觀眾。廣視角技術分為WV/SWV廣視角膜（用于TN型）、補償膜技術（用于MVA型）和IPS技術（需在偏光片上添加抗靜電功能）。
2、提高分辨率
為了更好地將畫面真實地再現，防止和避免內部或外部雜光的干擾，提高顯示器的分辨率，在TAC層上進行有針對性的表面處理，是目前研究的熱門話題。主要的研究方向是：
防眩光處理：當光線被過度集中時會使畫面的清晰度下降，同時會使觀看者產生視覺疲勞，即所謂的眩光。通過在TAC表面形成細小的凹凸不平結構，就可以使光線形成散射，避免了光線被過度集中。
防劃傷處理：液晶顯示器表面在使用過程中會因為沾染灰塵等原因而需要擦拭，目前的TAC膜的表面硬度還比較低，擦拭次數一多，難免會產生許多擦痕和劃傷，直接影響了顯示效果，特別是觸摸式顯示屏，產生劃傷的幾率就更大了。將TAC膜表面涂覆上一層高硬度的高聚物，就可以加強偏光片表面硬度，以防止日常生活中無意的擦傷。
抗反射/低反射處理：在光線較強的外界環境下觀看面板時，由于額外光線的反射會造成人眼所接受的光線過于強烈，影響觀看效果。因此，需將偏光片做AR/LR處理，以降低反射進入人眼的光線強度，其中AR生產成本較高，但反射率的膜的質量也更好，AR與LR的比較如表1所示。
（四）其它方面
1、抗污處理
為防止日常生活臟污所做的表面處理，使污漬沾上后容易去除。
2、增亮膜
為增加面板的亮度，可在偏光片中貼上增亮膜，目前最常使用的增亮膜為3M公司的DBEF與日東電工的PCF兩種，此外還有利用膽固醇液晶的CBEF增亮膜（未量產）。
3、光學補償膜
在偏光片上貼合一層光學補償膜，可以對液晶在各視角產生的相位差做修正，從而提高畫面的保真度。
三、抓住機遇發展中國大陸偏光片產業
工業和信息化部已經明確表示，中國將通過加強投資政策和技術政策的支持促進平板顯示（FPD）產業的進一步發展，引導國內外企業和投資公司將更多的資金和資源投入到FPD產業的建設，逐步形成完整的產業鏈。
經國務院批準，國家財政部與國家稅務總局于2005年3月聯合發布了《關于扶持薄膜晶體管顯示器產業發展稅收優惠政策的通知》(財稅[2005]15號)，這表明我國已將產業重點定于大力扶持TFT-LCD產業。另外，中國電子信息振興計劃中政府出資100億美元推進液晶制造商的產業升級。同時，在國家發展與改革委員會、科學技術部、商務部、國家知識產權局2007年第6號令《當前優先發展的高技術產業化重點領域指南（2007年度）》中，已明確了偏光片項目屬于信息類第16項的配套產品，是面板上游六大關鍵零組件材料之一。在國家發展改革委辦公廳最新發布的文件發改辦高技[2009]299號《關于組織實施彩電產業戰略轉型產業化專項有關問題的通知》中的“（三）平板顯示關鍵配套件及材料”，部分，將偏光片列入了“1、六至八代TFT-LCD液晶面板配套件及材料：混合液晶材料，光學薄膜，玻璃基板，彩色濾光片，高精度光刻掩膜版及其基材，感光性電極漿料，平板顯示用化學品，驅動IC，新型背光源，靶材等。”中的光學薄膜類。
綜上所述，偏光片項目符合國家光電產業政策，屬于鼓勵和扶持發展的產業項目。按照深圳市政府的規劃，深圳將圍繞液晶屏生產的相關產業，鞏固和發展深圳作為彩電和計算機產業基地的地位，整合、帶動顯示器件上下游產業的發展，聚集起包括器件、電視機、控制芯片等產業群。平板顯示產業是深圳市重點發展產業之一，也是國家及廣東省大力支持鼓勵發展的產業。2005年以來深圳市政府工作報告中均把發展包括平板顯示產業在內的高新技術項目作為今后工業發展的重點。同時，正在制定的深圳 “十二五戰略規劃”和“十二五科學與技術發展規劃”等重要發展戰略中均將該產業列為重點扶持發展對象。偏光片作為平板顯示的上游產品，是平板顯示產業鏈中的重要一環，大力發展偏光片產業有助于完善深圳市液晶顯示產業鏈，將有力配合深圳市打造亞洲平板顯示重鎮。所以，大力發展偏光片產業符合國家和深圳市的產業政策，可以獲得政府政策的大力支持。
從平板顯示產業在國民經濟建設中的地位與作用來看，其巨大的產業鏈和應用市場，將成為繼半導體和汽車產業之后全球第三個經濟增長點，筆記本電腦、顯示器和液晶電視是目前TFT-LCD發展的主流產品。中國大陸各偏光片生產企業現僅能生產TN-LCD和少量STN-LCD用偏光片產品，難以滿足LCD產業發展的要求。偏光片生產企業必須增加產品品種，生產出各類高端的TFT-LCD用偏光片，這將會大大提高企業持續發展的能力。
目前，偏光片（特別是TFT型偏光片）的生產技術已經相當成熟，更因為在此次波及全球的金融危機的沖擊下，偏光片生產及市場發生了明顯的變化，相關的核心技術隨著人員的流動而逐步對外擴散，對核心技術的壟斷與封鎖局面正在被打破。中國的偏光片行業正是要抓住這個時機，吸納人才、獲取核心技術，迅速成長和壯大，在偏光片行業新的世界市場格局中搶占自己的領地。有國家相關優惠政策的大力支持，有地方政府相關配套政策的大力扶持，有良好的市場及外部環境的機遇，加上我們自身艱苦創業的傳統，相信中國偏光片行業已經迎來了騰飛的春天。
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