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）全稱為偏振光片，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。

液晶顯示模組中有兩張偏光片分別貼在玻璃基板兩側，下偏光片用于將背光源產生的光束轉換為偏振光，上偏光片用于解析經液晶電調制后的偏振光，產生明暗對比，從而產生顯示畫面。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構如下圖所示：

2、偏光片基本結構

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。

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：

LCD面板特性與偏光片質量息息相關

從價值分布上講，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。

偏光片在整個顯示產業鏈中，利潤較好。

PVA膜是實現偏光功能的核心材料

PVA (polyvinyl alcohol)膜全稱聚乙烯醇薄膜，其組分主要是碳氫氧等輕原子，因此具有高透光和高延展性等特點。將PVA膜在染色槽中染色后，其表面會均勻的富集一層碘分子（或染料分子）。未經處理的PVA分子鏈呈雜亂分布，此時吸附其上的碘分子（或染料分子）也雜亂分布；當PVA經外力作用拉伸后，PVA分子鏈延外力方向分布，此時碘分子（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，而阻止其他偏振方向的光束通過，也即將非偏振光過濾成為了偏振光。

非偏振光從定向排布的碘分子（或染料分子）間隙中穿過后被過濾為偏振光

目前市場上的偏光片可依據PVA膜上起到偏光作用的二向性分子不同來分類，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，是目前應用較廣的偏光膜。

延伸PVA膜是偏光片生產中最核心的步驟，按照PVA膜的延伸方法不同，可將偏光片的生產分為兩大類，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境下進行延伸，而濕法制造是指將PVA膜在一定配比的液體中進行延伸。濕法生產所得到的PVA膜均勻性好、耐久性好，是目前大多數偏光片生產廠家所采用的生產方式。

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程中，必須將PVA膜預處理延伸，因此實際生產每平方米偏光片約消耗0.5平方米的PVA膜。

目前我國PVA膜市場主要被日本可樂麗壟斷，而可樂麗本身也是全球高端PVA樹脂原料的主要供應者之一。可樂麗在PVA光學膜領域的壟斷地位也得益于其集成化的生產體系，可實現從高端PVA樹脂，到偏光片用PVA膜的生產，再到PVA膜的表面處理的一體化生產。據可樂麗數據，目前可樂麗PVA樹脂供應量占全球約40%，偏光片用PVA膜的供應量更是占到全球供應量的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顆粒經溶解、過濾、塑化、注模成型、干燥等工序處理后得到的薄膜，具有優良的光均勻性、透明性、耐酸堿和耐紫外線性能。

TAC膜制備工藝流程

偏光片生產所使用的TAC薄膜，品質要求極高，要求通過控制生產過程的各種參數，使最終產品達到較高的平整度、優良的力學性能和光學性能，整個生產過程對工藝的控制能力要求極高。目前市場上常用的TAC薄膜厚度規格有40μm、50μm、57μm、80μm等，其中以50μm和80μm規格的TAC薄膜最為主流。

偏光片生產所用的TAC膜大致可分兩類，即光板TAC膜（應用于偏光片內層），和TAC功能膜（應用于偏光片最外層）。其中光板TAC膜是指未經過任何表面處理或附加膜層的TAC基膜，TAC功能膜是指通過涂布、濺射等表面處理方式進行處理后擁有不同功能的TAC膜。

按照最終的使用目的，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。

不同應用終端對表面處理方式需求不同

上述多數表面處理，實質上是在原有光板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，使得入射光與反射光因相互干涉而抵消，從而消除反射；AG處理是為了光線過度集中，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迚入視線

對每張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功能膜往往只應用于最外層。

大多數TAC膜供應商，同時供應光板TAC膜和TAC功能膜，例如日本Fujifilm、Konica Minolta、日本造紙，臺灣新光合成纖維，韓國曉星等；也有一些企業采購光板TAC膜進行表面處理后進行加工，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企業，如LG化學、日東電工等，自身即擁有對TAC膜進行表面處理的能力，可滿足自身的部分需求。

光板TAC的表面處理可由TAC制造商、涂布企業、及偏光片制造商完成

雖然光板TAC膜生產商、涂布企業、及偏光片生產企業都擁有一定的TAC膜的表面處理技術和能力，但不同企業所掌握的技術優勢各有千秋。例如，大日本印刷是高清防眩AG膜的行業領導者，占AG膜70%市場以上；凸版印刷和日本造紙以CHC處理見長，而凸版印刷又是干法生產AR膜的領導者。某些偏光片企業，如LG化學等，可自產AG膜，但其他類型表面處理能力有待發展。而如力特光電，及國內盛波光電、三利譜等企業，尚未掌握TAC膜表面處理技術。表面處理技術即使在行業內也擴散較慢，因此擁有不同TAC膜處理技術的企業享有一定的市場。

不同企業在TAC膜表面處理技術優勢各有千秋

TAC膜清洗和PVA膜延伸復合是偏光片生產核心步驟

碘系生產技術和濕法拉伸工藝流程

前工序（TAC膜清洗及PVA膜延伸與復合）

前工序包括TAC膜的預處理和PVA膜的延伸與復合。TAC膜的預處理制程系將TAC膜進行堿液處理，經過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膜的延伸和復合制程是先將經過純水膨潤后的PVA膜浸入染色槽，吸附二向吸收的碘分子，再經過延伸槽對碘分子進行拉伸取向，烘干之后將PVA膜與兩層預處理之后的TAC膜復合在一起，得到偏光膜。具體如下：

中工序（涂布與復合生產線）

中工序是涂布壓敏膠與復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，經過烘箱將壓敏膠中的水分蒸發出去后，并與前工序生產的偏光膜貼合到一起后收卷，之后放置到恒溫固化室進行固化，有時因產品類型不同，需要復合其它相關的光學薄膜。具體如下：

后工序（裁切生產線）

將固化好的偏光片按需要的尺寸大小進行裁切、磨邊、清潔、檢驗、包裝。

具體如下：

3、主要產品特點及應用領域

偏光片主要性能指標包括光學特性、機械性能和可靠性三方面。光學特性主要是指偏光片的透過率、偏振度和色調等參數；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。

偏光片產業鏈如下圖所示：

來源：三利譜資料、CNKI、平安證券等