電視、智能手機、汽車儀表等IT設備的重要性能之一就是畫質，為打造畫質清晰的顯示器，“偏光板(Polarizer)”是必不可少的材料。

我們平時看到的自然光，沿著一切方向振動，從而向四面八方傳播。沿多個方向振動產生的自然光透過偏光板時，會轉化為沿一個方向振動的光波。如果沒有偏光板，屏幕會看起來模糊不清。這也是偏光板被稱為“數字快門(Digital Shutter)”的原因。

LCD（Liquid Crystal Display，液晶顯示器）是利用兩個偏光板之間的液晶來改變光的方向或調節強度的透射式顯示器。具體效果可以看看下面的視頻演示。

相反，OLED（Organic Light-Emitting Diode，有機發光二極管）是通過向OLED器件傳輸電子信號來發光的自發光顯示器。

因此，OLED不需要偏光板也能發光，但為了確保戶外可見度偏光板仍必不可少。通常，OLED 偏光板用于常在戶外使用的智能手機或筆記本電腦屏幕，以防止外部光線反射并提供高可見度。但與LCD不同的是，OLED面板只需要上面的一層偏光板即可，其結構如下圖所示：

01

偏光片的結構

偏光片主要由PVA膜、TAC膜、保護膜、離型膜和壓敏膠等復合制成。偏光片的基本結構如下圖所示：

偏光片中起偏振作用的核心膜材是PVA膜。PVA膜經染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子，通過拉伸使碘分子在PVA膜上有序排列，形成具有均勻二向吸收性能的偏光膜，其透過軸與拉伸的方向垂直。（而拉伸的方向，也就是常說的吸收軸）

構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：

02

偏光片工作原理

LCD是利用液晶的旋光性，厚度適中的液晶分子可以讓光的偏振方向旋轉90°或者270°（加電壓時液晶分子由于電場作用樹立，不改變光的偏正方向），加上兩片偏光片才可以使整個液晶盒子變成一個光開光。其中一個是起偏器（下偏，靠近光源），一個是檢偏器（靠近眼睛）。

如果沒有偏光片，入射光是圓偏振光，出射也是圓偏振光，就沒有任何圖像了。就是白色一片。至于LCD內部已經有RGB濾光膜，但是要顯示紅色需要綠色，藍色全關，紅色開，看上去才是紅色，如果RGB由于偏光片失效，處于全開狀態，那可能上去就是復色光--白光了。

偏光片（Polarizer）可控制特定光束的偏振方向。自然光在通過偏光片時，振動方向與偏光片透過軸垂直的光將被吸收，透過光只剩下振動方向與偏光片透過軸平行的偏振光。如下圖所示：

?

偏光片只允許單一方向的光線通過，所以通過上下兩片偏光片的垂直排列就可以控制光線了。

當背光源的入射光通過偏光板、液晶及取向膜后，輸出光便具備了特定的方向特性，也就是說，大多數從屏幕射出的光具備了垂直方向。因此LCD的角度就有了一定限制；假如從一個非常斜的角度觀看一個全白的畫面，我們可能會看到黑色或是色彩失真。

一般來說，上下角度要小于或等于左右角度。如果可視角度為左右80度，表示在始于屏幕法線80度的位置時可以清晰地看見屏幕圖像。但是，由于人的視力范圍不同，如果沒有站在最佳的可視角度內，所看到的顏色和亮度將會有誤差。

LCD的顯示原理決定了它的可視角度并不理想。為了增大可視角度，有些廠商開發出了各種廣視角技術，試圖改善液晶顯示器的視角特性，比如IPS液晶面板，可以把液晶顯示器的可視角度增加到160度，甚至更多。

03

偏光片的分類

偏光片的應用范圍很廣，不但能使用在LCD上作為偏光材料，也可用于太陽眼鏡、防眩護目鏡、攝影器材的濾光鏡、汽車頭燈防眩處理及光量調整器，其它還有偏光顯微鏡與特殊醫療用眼鏡

a.偏光片按功能分類

透射式偏光片 反射式偏光片 半透過半反射式偏光片 補償型偏片

b.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。

c.偏光片按起偏材料的種類分類

金屬偏光片: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。

碘系偏光片：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;

乙烯偏光片：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。

d.按照不同的作用分類

04

偏光片的性能指標

如下圖為，我們一般在選用偏光片時所關注的性能指標：

不同性能指標的含義如下圖：

不同的性能指標量化后對LCD模組的影響：

05

偏光片表面處理

常見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足不同終端的應用需求，例如CHC處理多用于可觸摸的移動電子設備上等。目前上述表面處理已被廣泛用于各類電子產品。其生產加工過程就是典型的濕法涂布過程。

06

偏光片的設計要點

偏光片的設計選用指標主要包括光學特性、機械性能和可靠性三方面，在滿足這三方面的前提下，則要重點考慮成本方面。

光學特性主要是指偏光片的透過率、偏振度和色調等參數；下層偏光片如果是濾X方向的光，那上層只能是濾Y方向的光，如果上下同一方向，用戶就看不到任何東西。

LCD液晶顯示屏雖然在正常工作的，但是肉眼沒有辦法看到偏光。
和背光搭配方面，其下偏光片的吸收軸一定要與背光DBEF膜片的穿透軸垂直，否則背光光線將無法穿透下偏光片；其次若背光使用了光柵膜（防窺膜），則要注意光柵膜的角度問題，否則容易產生摩爾紋問題。

機械性能主要包括偏光片的翹曲度、偏光片壓敏膠的粘結強度及偏光片的厚度等； 可靠性則是衡量偏光片耐久性的指標，其評價方法是將偏光片放置在高溫、低溫、高溫高濕等環境試驗箱中經過一定的時間后，檢查其外觀和光學性能的變化。

07

偏光片的發展前景

其實傳統偏光片技術已難以滿足日新月異的新型顯示技術需求。特別是現在手機產品越來越薄型化，對偏光片材料的薄型化、高透過率、高耐候性等均提出了較高的要求。

直接制備在顯示器件內部的內置型偏光片(In-Cell Polarizer)技術，使偏光片與顯示器件融為一體，其獨特的超薄、高透過率、環境耐受性以及低成本等優點，越來越受到顯示行業的重視。

特別是柔性OLED和柔性LCD的發展，對內置型偏光片的發展提出了迫切需求。柔性顯示屏的整體厚度越輕薄，材料柔韌性越好，可達到的曲率半徑越小。

制作LCD用外置型偏光片的塑料基板會導致顯示品質差、視角特性狹窄等柔性顯示課題，比如偏光板及相位差板的厚度造成了柔性差的問題。

審核編輯：劉清