液晶顯示器偏光膜的基本原理

偏極光與偏光膜的基本原理

大多數的人仍然對偏光膜這個名詞感到陌生而不很清楚，故在此先對偏極光的現象及基本原理稍做說明。

偏極光

人類對光的了解依序可分成以下四個重要階段：
1.十七世紀中，牛頓首先開始對光做有系統的研究，他發現到所謂的白光(White Light)是由所有的色光(Colored Light)混合而成。為了要解釋這個現象，就有許多不同的理論衍生出來。
2.十九世紀初，楊氏(Thomas Young)利用波動理論成功的解釋了大部分的光學現象如反射、折射和繞射等。
3.1873年，馬克斯威爾發現光波是電磁波，其中它的電波和磁波是相依相存不能分開的，電場(E)、磁場(H)與電磁波進行的方向(k)這三者是呈相互垂直的關系。

圖1


4.二十世紀初，愛因斯坦發現光的能量要用粒子學說才能解釋，因而衍生出量子學。換言之，光同時具有波動及粒子兩種特性。
因為偏極光的理論是用波動學來解釋的，所以往后的討論都將光視為電磁波，并且為了簡化易懂，我們只考慮其電場向量E。非偏極光的E可以用圖2表示，圖2中許多對稱等長的輻射線表示E在E、H所組成的平面上振動，并且在各方向振動的機會均等。當E的分布不均時就稱之為偏極化(Polarization)，如圖3所示為部份偏極光，當E只在一個方向振動時則稱之為線性偏極光(圖4)。從向量的觀點來看，當圖2中各方向的向量投影到X和Y兩個相互垂直的坐標軸上后，非偏極光可以分解為兩條相垂直的線性偏極光(圖5)。
圖2：非偏極光

圖3：部份偏極光


圖4：線性偏極光

圖5：相互垂直的線性偏極光



偏極光的制造

一般而言，制造偏極光的方法是由以下三個步驟：
1.制造普通非偏極光(圖2)。
2.分解此非偏極光為兩個相互垂直的線性偏極光(圖5)。
3.舍棄一條偏極光，應用另一條偏極光(圖4)。
能將非偏極光分解為兩條偏極光，而舍棄其一的儀器稱之為起偏器(Polarizer)，起偏器可以利用如吸收、反射、折射、繞射等光學效應來產生偏極光。