偏光片原理及技术(之一).ppt

偏光片原理及技术 深圳市深纺乐凯光电子材料有限公司 2009.09.01 目 录 一、偏振光 1、光的理解 2、自然光 3、光的偏振状态 4、偏振光的定义 5、偏振光的产生 光的理解 人类对光的了解依序可分成以下四个重要阶段： 1.十七世纪中，牛顿的混色原理。 2.十九世纪初，杨氏(Thomas Young)的光的波动理论。 3.1873年，马克斯威尔的电磁波理论。 4.二十世纪初，爱因斯坦利用量子学解释了光同时具有波动及粒子两种特性。 自然光 普通光源发光： 在垂直传播方向的平面内 各个方向的光振动全有 各个振动方向的强度相等 光的偏振状态 光矢量的振动方向总是与光的传播方向垂直的，即光矢量的横向振动状态，相对于传播方向不具有对称性，这种光矢量的振动相对于传播方向的不对称性，称为光的偏振性 线偏振光 也叫面偏振光 偏振光 完全偏振光 线偏振光的图示 偏振光的定义 电磁波理论 电场(E)、磁场(H)与电磁波进行的方向(k) 当光的电场向量E的分布不均时就称之为偏极化(Polarization)这样的光就称为偏极光（偏振光） 1、偏极光的理论是用波动学来解释的 2、在此光仅理解为电磁波 3、只考虑其电场向量E 非偏振光、部分偏振光和线性偏振光（当E只在一个方向振动） 偏振光的产生 一般而言，制造偏振光的方法是由以下三个步骤：1.制造普通非偏振光。2.分解此非偏振光为两个相互垂直的线性偏振光。3.舍弃一条偏振光，应用另一条偏振光。 制造偏振光的例子 使自然光通过一系列玻璃片重叠在一起的玻璃堆，并使入射角为起偏角，则透射光近似地为线偏振光。 二、偏光片生产技术浅析 偏光片的定义 是一种人工膜片，对不同方向的光振动有选择吸收的性能，从而使膜片中有一个特殊的方向，当一束自然光射到膜片上时，与此方向垂直的光振动分量完全被吸收，只让平行于该方向的光振动分量通过，即只允许沿某一特定方向的光通过的光学器件，叫做偏光片。这个特定的方向叫做偏光片的偏振化方向，用“ ”表示。 特别说明：本文所述的偏光片是由高分子材料加工而成。 偏光片的理解 形象说明偏光片的作用 再看一个实验 1、当偏光片光轴平行时，光通过最大； 2、当偏光片光轴垂直时，光通过最小； 3、当偏光片光轴夹角介于0-90°之间，光通过也介于最大与最小之间。 看一个实例 偏光片的应用 偏光片的起源 美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(Edwin H. Land)于1938年所发明。 灵感来源于碘掉入磺酸奎宁溶液中形成的绿色小晶体，具有特异的光学性能。 最早在实验室里诞生的偏光片（1928年） 兰特把碘的大颗粒晶体研磨(ball mill)成微小晶体，并使这些小晶体悬浮在液体中； 将一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，碘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； 缺点：费时、成本高和模糊不透明，没有商业价值。 生产偏光片的关键因素 1、碘 2、高分子膜 3、取向（Orientation） 第一个偏光片专利的诞生（美国，发明者：兰特） 1、 US patent 2,445,581 (1943) 2、一张柔软富化学活性的透明塑料板(通常用PVA) 3、 I2 / KI的水溶液作为浸渍液 4、取向 5、 I2的固定 6、干燥 偏光片的种类 (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，没有产业化。 (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。信赖性最高可满足60℃/90%RH×500h；80 ℃×500h的要求。 (3) 染料系偏光膜：将具有二色性的有机染料吸着在PVA上，并加以延伸定向，使之具有偏光性能。信赖性最高可满足90℃/95%RH×500h；105 ℃×500h的要求。 (4) 聚乙烯偏光膜：用酸为触媒，将PVA脱水，使PVA分子中含一定量乙烯结构，再加以延伸定向，使之具有偏光性能。 TN、STN、TFT偏光片 这是按照LCD显示方式而分类的 TN(Twisted Nematic):扭曲向列显示类型 STN(Supper Twisted Nematic):超扭曲向列显示类型 TFT(Thin Film Transistor):薄膜晶体管显示类型 偏光片的工作原理 扭曲向列液晶显示器件（TN-LCD）（1971年～1984年） TN-LCD的特点 1、最常见的一种液晶显示器件 2、结构简单，易于制造 3、耗电量极低 4、 1971年由瑞士人发明,生产技术在日本迅速发展成熟，在1979～1984年间，其产量年均增长3