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液晶显示器偏光膜的基本原理

作者: 时间:2012-11-01 来源:网络 收藏


一般较常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转为线性

(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,称为平常光与非常光。

(3) 二色性微晶型
将具有二色性的微小晶体有规则地吸附排列在透明的薄片上,这是人工第一次做出的方法。

(4) 高分子二色性型
利用透光性良好的高分子薄膜,将膜内分子加以定向,再吸着具有二色性的物质,此为现今生产最主要的方法。这类吸收式的起偏器都是以膜(Film)或是板(Plate or Sheet)的形式存在,因此,通常又称之为(Polarizing Film)或偏光板(Polarizing Plate or Sheet)。英文上另外一个更通俗的称呼是Polarizing Filter。

偏光膜的起源

偏光膜是由美国拍立得公司(Polaroid)创始人兰特(Edwin H. Land)于1938年所发明。六十年后的今天,虽然偏光膜在生产技巧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六十年前完全一样。因此,在说明偏光膜的制程原理之前,先简单的叙述一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一篇由英国的一位医生Dr. Herapath在1852年发表的论文,内容提到Dr. Herapath的一位学生Mr. Phelps曾不小心把碘掉入the solution disulfate of quinine,他发现立即就有许多小的绿色晶体产生,Dr. Herapath于是将这些晶体放在显微镜下观察,发现如下图所示:当两片晶体相重叠时,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,所以在实际应用上有了很大的限制,Dr. Herapath花了将近十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,兰特认为这条路可能是不可行的,于是他采用了以下的方式:
●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,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,这就相当于一个大的偏光晶体。他应用上述的方法,在1928年成功的做出了最早问世的偏光膜、J片。这种方法的缺点是费时、成本高和模糊不透明。但兰特已经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,兰特终于在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。

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