模切資訊
液晶面板主要材料之偏光片篇
1、偏光片工作原理
偏光片(Polarizer)全稱(chēng)為偏振光片,可控制特定光束的偏振方向。自然光在通過(guò)偏光片時(shí),振動(dòng)方向與偏光片透過(guò)軸垂直的光將被吸收,透過(guò)光只剩下振動(dòng)方向與偏光片透過(guò)軸平行的偏振光。
液晶顯示模組中有兩張偏光片分別貼在玻璃基板兩側(cè),下偏光片用于將背光源產(chǎn)生的光束轉(zhuǎn)換為偏振光,上偏光片用于解析經(jīng)液晶電調(diào)制后的偏振光,產(chǎn)生明暗對(duì)比,從而產(chǎn)生顯示畫(huà)面。液晶顯示模組的成像必須依靠偏振光,少了任何一張偏光片,液晶顯示模組都不能顯示圖像。
液晶顯示模組的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:
2、偏光片基本結(jié)構(gòu)
偏光片主要由PVA膜、TAC膜、保護(hù)膜、離型膜和壓敏膠等復(fù)合制成。偏光片的基本結(jié)構(gòu)如下圖所示:
偏光片中起偏振作用的核心膜材是PVA膜。PVA膜經(jīng)染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子,通過(guò)拉伸使碘分子在PVA膜上有序排列,形成具有均勻二向吸收性能的偏光膜,其透過(guò)軸與拉伸的方向垂直。
構(gòu)成偏光片的各種主要膜材所具備的特性及作用如下表所示:
LCD面板特性與偏光片質(zhì)量息息相關(guān)
從價(jià)值分布上講,在所有偏光片的原料成本中,PVA膜和TAC膜的成本占比最高,其中TAC膜占全部原料成本的50%左右,PVA膜占12%左右。
偏光片在整個(gè)顯示產(chǎn)業(yè)鏈中,利潤(rùn)較好。
PVA膜是實(shí)現(xiàn)偏光功能的核心材料
PVA (polyvinyl alcohol)膜全稱(chēng)聚乙烯醇薄膜,其組分主要是碳?xì)溲醯容p原子,因此具有高透光和高延展性等特點(diǎn)。將PVA膜在染色槽中染色后,其表面會(huì)均勻的富集一層碘分子(或染料分子)。未經(jīng)處理的PVA分子鏈呈雜亂分布,此時(shí)吸附其上的碘分子(或染料分子)也雜亂分布;當(dāng)PVA經(jīng)外力作用拉伸后,PVA分子鏈延外力方向分布,此時(shí)碘分子(或染料分子)也有序分布,從而使PVA膜具備了偏光的功能。
PVA膜經(jīng)拉伸后,其中的PVA分子鏈有序分布
PVA膜拉伸及碘分子排列情況如下表所示:
在平行的碘分子(或染料分子)之間,存在相互平行的間隙,這些間隙將允許偏振方向與碘分子(或染料分子)排布方向相同的光束通過(guò),而阻止其他偏振方向的光束通過(guò),也即將非偏振光過(guò)濾成為了偏振光。
非偏振光從定向排布的碘分子(或染料分子)間隙中穿過(guò)后被過(guò)濾為偏振光
目前市場(chǎng)上的偏光片可依據(jù)PVA膜上起到偏光作用的二向性分子不同來(lái)分類(lèi),主要包括金屬偏光膜,碘系偏光膜,染料系偏光膜和聚乙烯偏光膜等。其中碘系偏光膜由于透光率和偏振度高,是目前應(yīng)用較廣的偏光膜。
延伸PVA膜是偏光片生產(chǎn)中最核心的步驟,按照PVA膜的延伸方法不同,可將偏光片的生產(chǎn)分為兩大類(lèi),即干法制造和濕法制造。其中干法制造是指將PVA膜在一定溫度的蒸汽環(huán)境下進(jìn)行延伸,而濕法制造是指將PVA膜在一定配比的液體中進(jìn)行延伸。濕法生產(chǎn)所得到的PVA膜均勻性好、耐久性好,是目前大多數(shù)偏光片生產(chǎn)廠家所采用的生產(chǎn)方式。
在成品偏光片中,偏光片的面積理論上完全等于PVA膜的面積。而考慮偏光片制造過(guò)程中,必須將PVA膜預(yù)處理延伸,因此實(shí)際生產(chǎn)每平方米偏光片約消耗0.5平方米的PVA膜。
目前我國(guó)PVA膜市場(chǎng)主要被日本可樂(lè)麗壟斷,而可樂(lè)麗本身也是全球高端PVA樹(shù)脂原料的主要供應(yīng)者之一。可樂(lè)麗在PVA光學(xué)膜領(lǐng)域的壟斷地位也得益于其集成化的生產(chǎn)體系,可實(shí)現(xiàn)從高端PVA樹(shù)脂,到偏光片用PVA膜的生產(chǎn),再到PVA膜的表面處理的一體化生產(chǎn)。據(jù)可樂(lè)麗數(shù)據(jù),目前可樂(lè)麗PVA樹(shù)脂供應(yīng)量占全球約40%,偏光片用PVA膜的供應(yīng)量更是占到全球供應(yīng)量的80%。
不可替代的原材料,TAC膜
TAC(Triacetate cellulose)膜即三醋酸纖維薄膜,是由粉狀TAC顆粒經(jīng)溶解、過(guò)濾、塑化、注模成型、干燥等工序處理后得到的薄膜,具有優(yōu)良的光均勻性、透明性、耐酸堿和耐紫外線(xiàn)性能。
TAC膜制備工藝流程
偏光片生產(chǎn)所使用的TAC薄膜,品質(zhì)要求極高,要求通過(guò)控制生產(chǎn)過(guò)程的各種參數(shù),使最終產(chǎn)品達(dá)到較高的平整度、優(yōu)良的力學(xué)性能和光學(xué)性能,整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程對(duì)工藝的控制能力要求極高。目前市場(chǎng)上常用的TAC薄膜厚度規(guī)格有40μm、50μm、57μm、80μm等,其中以50μm和80μm規(guī)格的TAC薄膜最為主流。
偏光片生產(chǎn)所用的TAC膜大致可分兩類(lèi),即光板TAC膜(應(yīng)用于偏光片內(nèi)層),和TAC功能膜(應(yīng)用于偏光片最外層)。其中光板TAC膜是指未經(jīng)過(guò)任何表面處理或附加膜層的TAC基膜,TAC功能膜是指通過(guò)涂布、濺射等表面處理方式進(jìn)行處理后擁有不同功能的TAC膜。
按照最終的使用目的,常見(jiàn)的表面處理方式包括:防眩處理(AG)、防眩+低反射處理(AG+LR)、透明硬化+低反射處理(CHC+LR)、透明硬化處理(CHC)、防反射處理(AR)等。不同的表面處理方式可滿(mǎn)足不同終端的應(yīng)用需求,例如CHC處理多用于可觸摸的移動(dòng)電子設(shè)備上等。目前上述表面處理已被廣泛用于各類(lèi)電子產(chǎn)品。
不同應(yīng)用終端對(duì)表面處理方式需求不同
上述多數(shù)表面處理,實(shí)質(zhì)上是在原有光板TAC膜上附加一層功能膜。例如,AR處理是在TAC膜的表面涂一層物質(zhì),使得入射光與反射光因相互干涉而抵消,從而消除反射;AG處理是為了光線(xiàn)過(guò)度集中,而在光板TAC膜表面涂一層凹凸不平的膜,使光更加的分散。
AR處理使入射光和反射光相互干涉而消除
AG處理后站在不同角度有均勻光線(xiàn)迚入視線(xiàn)
對(duì)每張LCD面板,需要兩張偏光片,而每張偏光片需要兩張TAC膜,即每張LCD面板需要4張TAC膜,而TAC功能膜往往只應(yīng)用于最外層。
大多數(shù)TAC膜供應(yīng)商,同時(shí)供應(yīng)光板TAC膜和TAC功能膜,例如日本Fujifilm、Konica Minolta、日本造紙,臺(tái)灣新光合成纖維,韓國(guó)曉星等;也有一些企業(yè)采購(gòu)光板TAC膜進(jìn)行表面處理后進(jìn)行加工,如大日本印刷、toppan印刷、琳得科、日本東山等。另外也有一些偏光片生產(chǎn)企業(yè),如LG化學(xué)、日東電工等,自身即擁有對(duì)TAC膜進(jìn)行表面處理的能力,可滿(mǎn)足自身的部分需求。
光板TAC的表面處理可由TAC制造商、涂布企業(yè)、及偏光片制造商完成
雖然光板TAC膜生產(chǎn)商、涂布企業(yè)、及偏光片生產(chǎn)企業(yè)都擁有一定的TAC膜的表面處理技術(shù)和能力,但不同企業(yè)所掌握的技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有千秋。例如,大日本印刷是高清防眩AG膜的行業(yè)領(lǐng)導(dǎo)者,占AG膜70%市場(chǎng)以上;凸版印刷和日本造紙以CHC處理見(jiàn)長(zhǎng),而凸版印刷又是干法生產(chǎn)AR膜的領(lǐng)導(dǎo)者。某些偏光片企業(yè),如LG化學(xué)等,可自產(chǎn)AG膜,但其他類(lèi)型表面處理能力有待發(fā)展。而如力特光電,及國(guó)內(nèi)盛波光電、三利譜等企業(yè),尚未掌握TAC膜表面處理技術(shù)。表面處理技術(shù)即使在行業(yè)內(nèi)也擴(kuò)散較慢,因此擁有不同TAC膜處理技術(shù)的企業(yè)享有一定的市場(chǎng)。
不同企業(yè)在TAC膜表面處理技術(shù)優(yōu)勢(shì)各有千秋
TAC膜清洗和PVA膜延伸復(fù)合是偏光片生產(chǎn)核心步驟
碘系生產(chǎn)技術(shù)和濕法拉伸工藝流程
前工序(TAC膜清洗及PVA膜延伸與復(fù)合)
前工序包括TAC膜的預(yù)處理和PVA膜的延伸與復(fù)合。TAC膜的預(yù)處理制程系將TAC膜進(jìn)行堿液處理,經(jīng)過(guò)水洗槽清洗殘留的堿液后,烘干收卷,此制程主要目的在于降低TAC膜的接觸角,便于與PVA膜的貼合。具體如下:
PVA膜的延伸和復(fù)合制程是先將經(jīng)過(guò)純水膨潤(rùn)后的PVA膜浸入染色槽,吸附二向吸收的碘分子,再經(jīng)過(guò)延伸槽對(duì)碘分子進(jìn)行拉伸取向,烘干之后將PVA膜與兩層預(yù)處理之后的TAC膜復(fù)合在一起,得到偏光膜。具體如下:
中工序(涂布與復(fù)合生產(chǎn)線(xiàn))
中工序是涂布?jí)好裟z與復(fù)合離型膜等其他膜材的制程。該工序系將壓敏膠涂布在離型膜上,經(jīng)過(guò)烘箱將壓敏膠中的水分蒸發(fā)出去后,并與前工序生產(chǎn)的偏光膜貼合到一起后收卷,之后放置到恒溫固化室進(jìn)行固化,有時(shí)因產(chǎn)品類(lèi)型不同,需要復(fù)合其它相關(guān)的光學(xué)薄膜。具體如下:
后工序(裁切生產(chǎn)線(xiàn))
將固化好的偏光片按需要的尺寸大小進(jìn)行裁切、磨邊、清潔、檢驗(yàn)、包裝。
具體如下:
3、主要產(chǎn)品特點(diǎn)及應(yīng)用領(lǐng)域
偏光片主要性能指標(biāo)包括光學(xué)特性、機(jī)械性能和可靠性三方面。光學(xué)特性主要是指偏光片的透過(guò)率、偏振度和色調(diào)等參數(shù);機(jī)械性能主要包括偏光片的翹曲度、偏光片壓敏膠的粘結(jié)強(qiáng)度等;可靠性則是衡量偏光片耐久性的指標(biāo),其評(píng)價(jià)方法是將偏光片放置在高溫、低溫、高溫高濕等環(huán)境試驗(yàn)箱中經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間后,檢查其外觀和光學(xué)性能的變化。
偏光片產(chǎn)業(yè)鏈如下圖所示:
來(lái)源:三利譜資料、CNKI、平安證券等
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