看一看：液晶显示器偏光膜的基本原理

大多数的人仍然对偏光膜这个名词感到陌生而不很清楚，故在此先对偏极光的现象及基本原理稍做说明。偏极光人类对光的了解依序可分成以下4个重要阶段：1.107世纪中，牛顿首先开始对光做有系统的研究，他发现到所谓的白光(White Light)是由所有的色光(Colored Light)混合而成。为了要解释这个现象，就有许多不同的理论衍生出来。2.109世纪初，杨氏(Thomas Young)利用波动理论成功的解释了大部分的光学现象如反射、折射和绕射等。3.1873年，马克斯威尔发现光波是电磁波，其中它的电波和磁波是相依相存不能分开的，电场(E)、磁场(H)与电磁波进行的方向(k)这3者是呈相互垂直的关系。图1

4.210世纪初，爱因斯坦发现光的能量要用粒子学说才能解释，因此衍生出量子学。换言之，光同时具有波动及粒子两种特性。由于偏极光的理论是用波动学来解释的，所以往后的讨论都将光视为电磁波，并且为了简化易懂，我们只考虑其电场向量E棚户区改造工作的意义。非偏极光的E可以用图2表示，图2中许多对称等长的辐射线表示E在E、H所组成的平面上振动，并且在各方向振动的机会均等。 图2：非偏极光 图3：部份偏极光

当E的散布不均时就称之为偏极化(Polarization)，如图3所示为部份偏极光，当E只在1个方向振动时则称之为线性偏极光(图4)。 图4：线性偏极光 图5：相互垂直的线性偏极光

偏极光的制造1般而言，制造偏极光的方法是由以下3个步骤：1.制造普通非偏极光(图2)。2.分解此非偏极光为两个相互垂直的线性偏极光(图5)。3.舍弃1条偏极光，利用另外1条偏极光(图4)。能将非偏极光分解为两条偏极光，而舍弃其1的仪器称之为起偏器(Polarizer)，起偏器可以利用如吸收、反射、折射、绕射等光学效应来产生偏极光。1般较常常使用的起偏器种类有以下数种：(1) 反射型当光线斜射入玻璃表面时，其反射光将被部分偏极化。利用多层玻璃的连续反射效果即可将非偏极光转为线性偏极光。(2) 复屈折型将两片方解石晶体接合，入射光线会被分解为两道偏极光，称为平常光与非常光。(3) 2色性微晶型将具有2色性的微小晶体有规则地吸附排列在透明的薄片上，这是人工第1次做出偏光膜的方法。(4) 高分子2色性型利用透光性良好的高分子薄膜，将膜内分子加以定向，再吸着具有2色性的物质，此为现今生产偏光膜最主要的方法。这类吸收式的起偏器都是以膜(Film)或是板(Plate or Sheet)的情势存在，因此，通常又称之为偏光膜(Polarizing Film)或偏光板(Polarizing Plate or Sheet)。英文上另外1个更通俗的称呼是Polarizing Filter。偏光膜的起源偏光膜是由美国拍立得公司(Polaroid)首创人兰特(Edwin H. Land)于1938年所发明。610年后的今天，虽然偏光膜在生产技能和设备上有了许多的改进，但在制程的基本原理和使用的材料上仍和610年前完全1样。因此，在说明偏光膜的制程原理之前，先简单的叙述1下兰特当时是在什么情况下得到灵感，相信这有助于全面了解偏光膜的制程。兰特于1926年在哈佛大学念书时看了1篇由英国的1位医生Dr. Herapath在1852年发表的论文，内容提到Dr. Herapath的1位学生Mr. Phelps曾不谨慎把碘掉入the solution disulfate of quinine，他发现立即就有许多小的绿色晶体产生，Dr. Herapath因此将这些晶体放在显微镜下视察，发现以下图所示：当两片晶体相堆叠时，其光的透过度会随晶体相交的角度而改变，当它们是相互垂直时，光则被完全吸收(图6)；相互平行时，光可完全透过(图7)。 图6：光被完全吸收 图7：光可完全透过

这些碘化合物的晶体非常小，所以在实际利用上有了很大的限制，Dr. Herapath花了将近10年的时间来研究如何才能做出较大的偏光晶体，可是他并没有成功。因此，兰特认为这条路多是不可行的，因此他采取了以下的方式：●兰特把大颗粒晶体研磨(ball mill)成微小晶体，并使这些小晶体悬浮在液体中。●将1塑料片放入上述的悬浮液中，然后再放入磁场或电场中定向。●将此塑料片从悬浮液中取出，偏光晶体就会附盖在塑料片的表面上。●将此塑料片留在磁场或电场中，干燥后就成为偏光膜。兰特的方法是将许多小的偏光晶体，有规则的排列好，这就相当于1个大的偏光晶体。他利用上述的方法，在1928年成功的做出了最早问世的偏光膜、J片。这类方法的缺点是费时、本钱高和模糊不透明。但兰特已发现了制造偏光膜的几个重要因素：(1)碘 (2)高分子 (3)定向(Orientation)。经过不断的研究改进，兰特终究在1938年发明了到现在还在沿用的制造方法，其基本原理将于下节中讨论。偏光膜的工作原理时下最通用的偏光膜是兰特在1938年所发明的H片，其制法以下：首先把1张柔软富化学活性的透明塑料板(通常常使用PVA)浸渍在I2 / KI的水溶液中，几秒之内许多碘离子分散渗透内层的PVA，微热后用人工或机械拉伸，直到数倍长度，PVA板变长同时也变得又窄又薄，PVA分子本来是任意角度无规则性散布的，受力拉伸后就逐渐1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，构成了碘离子的长链。由于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，利用这样的原理即可制造偏光膜(如图8)。

偏光膜的种类及发展现今所使用偏光膜的种类偏光膜的利用范围很广拆迁户拍照违法吗，不但能使用在LCD做为偏光材料，亦可用于太阳眼镜、防眩护目镜、摄影器材之滤光镜、汽车头灯防眩处理及光量调解器，其它尚有偏光显微镜与特殊医疗用眼镜。为了满足轻量化及使用容易的要求，所以偏光膜的选择以高分子2色性型为主，这型起偏材料的种类有4：(1) 金属偏光膜将金、银、铁等金属盐吸附在高分子薄膜上，再加以还原，使棒状金属有起偏的能力，现在已不使用这类方法生产。(2) 碘系偏光膜PVA与碘分子所组成，为现今生产偏光膜最主要的方法。(3) 染料系偏光膜将具有2色性的有机染料吸着在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。(4) 聚乙烯偏光膜用酸为触媒，将PVA脱水，使PVA分子中含1定量乙烯结构，再加以延伸定向，使之具有偏旋光性能。偏光膜的构造高分子膜在经过延伸以后，通常机械性质会降落，变得易碎裂。所以在偏光基体(PVA)延伸完后，要在两侧贴上3醋酸纤维(TAC)所组成的透明基板，1方面可做保护，1方面则可避免膜的回缩。另外，在基板外层可再加1层离型膜及保护膜，以方便与液晶槽贴合。(end)资讯分类行业动态帮助文档展会专题报道5金人物商家文章