空間光調(diào)制器器件之偏光片

近一二十年來,微電子和光電子集成技術的進步以及兩者的緊密結(jié)合,大大地促進了各種空間光調(diào)制器的發(fā)展。目前液晶空間光調(diào)制器在空間光調(diào)制器中已經(jīng)占有主導地位。它將液晶層作為光調(diào)制材料，液晶層采用向列型液晶的混合場效應工作模式，在液晶層上各區(qū)域施加不同的電場，引起液晶分子排列方向和位置的變化，從而導致其光學性質(zhì)的變化，獲得透明或不透明兩種狀態(tài)，實現(xiàn)對光束的相位、偏振態(tài)、振幅或強度進行一維或二維空間分布的實時調(diào)制。

但是，作為空間光調(diào)制器關鍵零件的偏光片，你了解嗎？

偏光片是什么？

偏光片的全稱是偏振光片，液晶顯示器的成像必須依靠偏振光，液晶屏的下偏光片用于將光源產(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)生明暗對比，從而產(chǎn)生顯示畫面。如果少了任何一張偏光片，液晶片都是不能顯示圖像。偏光片最早由美國拍立得公司(Polaroid)創(chuàng)始人蘭特(Edwin H. Land)于1938年所發(fā)明，靈感來源于碘掉入磺酸奎寧溶液中形成的綠色小晶體，具有特異的光學性能。

偏光片工作原理是什么？

以TN-LCD偏光片為例

自然光經(jīng)過第一張偏光片變成線偏振光，入射到液晶盒內(nèi)，被扭曲90°，并通過下層玻璃基板外的第二張偏光片（垂直于第一張偏光片），透光；當兩極之間加上一定的電壓時，液晶分子轉(zhuǎn)動，最終與基板垂直排列，入射到液晶盒內(nèi)產(chǎn)生的偏振光未被扭曲，不能通過第二張偏光片，從而不透光。

偏光片的種類有哪些？

根據(jù)功能進行劃分

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

根據(jù)起偏材質(zhì)進行劃分

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。

碘系偏光膜 ：PVA與碘分子所組成，為現(xiàn)今生產(chǎn)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(jié)構，再加以延伸定向，使之具有偏光性能。

碘系偏光片

由于碘系偏光片研發(fā)技術較成熟，偏振度及透過率都接近理論值，故碘系偏光片為目前LCD應用偏光片的主流。它通過拉伸一定倍數(shù)的聚乙烯醇膜將嵌入其中的碘分子定向，使之能夠吸收偏振方向與拉伸方向（吸收軸）平行的光。吸收軸垂直方向（透射軸）上的光基本上沒有減弱。因此，各個方向都有振動的自然光透過偏光片后，就變成了振動方向與透射軸方向平行的偏振光。在兩片透射軸方向互相垂直的偏光片中間加入具有扭轉(zhuǎn)特性的液晶分子，就能控制光線的通過，從而達到顯示圖像的目的。

碘系偏光片基本結(jié)構

TAC : Triacetyl Cellulose（三醋酸纖維素）

PVA : Polyvinyl Alcohol （聚乙烯醇）

PSA : Pressure Sensitive Adhesive（壓敏膠）

偏光層：是由PVA（聚乙烯醇）薄膜經(jīng)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(diào)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。

壓敏膠（PSA）：它決定了偏光片的粘著性能及貼片加工性能，其性能優(yōu)劣是LCD偏光片使用者最為關心的問題之一。

離型膜（Release film）：為單側(cè)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(yè)性有一定影響。

保護膜（Protective film）：為單側(cè)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。

偏光片的性能指標有哪些？

偏光片性能主要包括以下幾個指標，分別是偏振度、透光率、粘結(jié)性能等，針對于LCD產(chǎn)品在對偏光片進行應用時，一般應用偏振度與透光率比較高的偏光片，從而促進LCD顯示器件顯示質(zhì)量及效率的提升，充分減少能源損耗。

因此，作為空間光調(diào)制器關鍵器件之一的偏光片，在選用方面變得尤為重要。

我公司自主研發(fā)及生產(chǎn)的空間光調(diào)制器主要是基于透射或反射類型的液晶微顯示技術，通過液晶分子的旋光偏振性和雙折射性來實現(xiàn)入射光束的振幅和相位的調(diào)制，可作為動態(tài)光學元件，實時地調(diào)制光強和相位的空間分布。公司在積極開發(fā)新產(chǎn)品應用的同時，也對配套硬件不斷升級優(yōu)化。在透射式空間光調(diào)制器用偏光片選用上，為提高顯示質(zhì)量，降低光損，一律選用光學性能高透高偏的偏光片制作起、檢偏器；為避免起、檢偏器因操作不當及環(huán)境影響受損，要求偏光片硬度必須大于2H，同時將起、檢偏器制作成內(nèi)貼附，從而避免刮傷及臟污；結(jié)構方面，現(xiàn)有起、檢片器均采用360°可旋轉(zhuǎn)式，操作方便，應用廣泛。

當然，偏光片的選用只是公司眾多硬件優(yōu)化中的一個，更多關于空間光調(diào)制器的信息，歡迎咨詢西安中科微星光電科技有限公司。

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