【发现微观世界】北国“雾凇”——大屏幕电视机偏光片失效现象一例

【发现微观世界】北国“雾凇”——大屏幕电视机偏光片失效现象一例

由于制造质量缺陷及使用环境恶劣（主要是高热潮湿）的问题，一些液晶显示器会出现偏光片失效引起的屏幕故障。下面是一台2009年生产的某46寸液晶电视机，平时开机时间不多，最近发现偏光片失效（前期故障现象轻微，逐步恶化）。故障现象很特别，呈现一片北国“雾凇”景象。

拍摄工具：华为荣耀5X手机（1300万像素），60X手机夹显微镜。
拍摄环境：室内自然光线，电视机开机状态
拍摄参数：手机自动对焦、手动亮度及电子倍率调节，显微镜手动对焦，总最大倍率约10X60
拍摄时间：近期

一、图片
1、先欣赏一张大自然的雾凇图片

2、故障图片（手机拍摄，未接入显微镜）

3、接入手机显微镜观察
正常情况下的电视屏幕LCD显微图片（白色屏幕状态），LCD的红、绿、蓝三色滤镜：

故障电视机屏幕显微图片，清楚地看到“雾凇”在液晶滤镜的表面。是表面的偏光膜出现了问题：

下面上几张高倍效果图片，五彩晶花虽然好看，却是故障的罪魁祸首：

二、偏光片失效原因分析
1、偏光片的基本结构
偏光片基本结构是由几层厚度仅为数十μm的薄膜材料结合而成，有Protective film（保护膜）、TAC（三醋酸纤维素）两层及其之间的PVA（聚乙烯醇）、PSA film（压敏胶）、Release film（离型膜）,见下图：

2、偏光片各层膜的作用
偏光片结构中起到偏振作用的是PVA（聚乙烯醇）层。PVA膜经染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子，通过拉伸等制程，使碘分子在PVA膜上有序排列，形成具有均匀二向吸收性能的偏光膜，光线透过轴与拉伸方向垂直。PVA的化学分子为（C2H4O）n，PVA极易水解。为了避免受潮，在PVA的两侧各复合一层具有高光透过率、耐水性好、又有一定机械强度的（TAC）薄膜进行保护。见下表：

3、偏光片失效机理
在PVA内，4个PVA分子包围住碘，靠氢键与其它交联剂（例如硼酸）相互形成键结。当放置于高湿环境接触水气，因胶变质及TAC具有亲水性及透湿性，水分子会透过交界扩散进PVA，使PVA长链结构变为松散，其中所含有的碘被水分子置换出来，结果导致碘分子流失；在高温下，分子运动速度增快，会加速碘的流失。
当碘分子流失后，偏光片光学性能就会发生变化，严重时会导致偏光片边缘褪色、发黄、显示模糊等失效现象出现。本例这种美丽的“雾凇”现象，是偏光片失效过程中的一种暂态。如果继续恶化，就会发展成为下图这样很严重的失效故障：

结束语：液晶显示器偏光片失效，常见于早期产品。现在的产品由于工艺、管理的完善，是小概率事件。作为使用者，还是要注意使用环境，不要在高热潮湿的地方存放和使用。若停机时间太长，每过一段时间，应通电开机，可以减少故障的发生。当发生此故障后，只有送修（当然价格不菲）。具有电器维修知识的人，可以网购偏光片（注意型号要选正确），自己更换，费用会很低。