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行业新闻
OLED用偏光片材料的进展
来源:
深圳市中川实业有限公司
日期:
2018-07-10 10:39:09
点击:
3263
属于:
行业新闻
OLED用偏光片材料的进展
原标题:
OLED
用偏光片材料的进展,对面板生产中的关键材料偏光片
(2018-03-09)
【导读】:
本文简述了
OLED
用偏光片材料的进展,对面板生产中的关键材料偏光片的效用,以及随着
OLED
研发技术及应用的发展,对偏光片的需求趋势做了讨论。市场上偏光片生产使用量最大的原材料是
TAC
膜,而为了达到特定的光学效果,综合成本等因素,市场已经使用
PET
、
COP
、
PMMA
等材料去取代。
OLED
用偏光片发展历程、功能、效用、市场预测。
OLED
也称为有机发光二极管,其和目前市场主流的
LCD
显示技术最大的区别就是通过有机材料自发光控制显示的信息。
OLED
具有全固态、主动发光、超高对比、超薄、低功耗、无视角限制、易于实现柔性显示和
3D
显示等诸多特点,将成为未来
20
年最具
“
钱景
”
的显示技术。
本文简述了
OLED
用偏光片材料的进展,对面板生产中的关键材料
偏光片
的效用,以及随着
OLED
研发技术及应用的发展,对偏光片的需求趋势做了讨论。
OLED
用偏光片的发展历程。
目前,
市场上偏光片生产使用量最大的原材料是
TAC
膜
,而为了达到特定的光学效果,综合成本等因素,市场已经使用
PET
、
COP
、
PMMA
等材料去取代一部分
TAC
材料。
在
OLED
使用的产品中,对于其核心的
PVA
部分,
日东在
iPhone
中已开始使用
PVA
涂布的方式来实现
5
微米的偏光子。
目前
OLED
的发光材料寿命最短的是蓝光部分,日本的
Masaya Adachi
等提出了
BECP
的概念,通过在圆偏光片内层增加一层胆固醇液晶以实现
OLED
蓝光部分的透出效率提升近
50%
,而整体的
OLED
耗能可以降低
17%
。
2012
年,
Norio Koma
等研究人员提出:
在偏光片的外层增加光致变色可用来提升产品在室外阳光下显示的对比度。
OLED
面板中的有机功能层和电极对空气中的氧气和水很敏感,接触后容易使得
OLED
面板遭到腐蚀而降低寿命。
2014
年,和辉光电申请的一份关于
“
用于柔性
OLED
屏幕的偏光片专利
”
里面提到:
为了进一步降低偏光片的反射光,及提升对水汽和氧气的阻隔。
2014
年,台湾工研院的彭梅织等人联合发表了关于
AMOLED
用的补偿膜技术的研究成果,其中提到了
目前业界有两种工艺生产的补偿膜,一种是延伸工艺,另一种是液晶涂布的方式。
目前延伸工艺大多是窄波长范围的补偿
,要实现宽波长范围的补偿则需要通过多层膜堆叠来实现。
而液晶涂布产品的光学特性易于调整,且可以实现更薄的补偿方式,业界巨头日东电工、富士和
DNP
都已投入开发。
2016
年
8
月,台湾工研院在触控面板暨光学膜制程、设备、材料展览会上发布了采用全涂布方式制造的圆偏光片,
总厚度只有
30
微米,更耐高达
100℃
的制程,通过了
3
毫米曲率
10
万次挠曲测试,可率先应用在可挠曲
OLED
产品中。
2016
年
12
月
7
日至
9
日在日本福冈开幕的
IDW
显示大器国际会议上,
AUO
展示了双向可折叠
AMOLED
显示屏,内部和外部显示器均可弯曲
180
度。
OLED
用偏光片原理
OLED
偏光片的基本结构分为偏光部分(偏光片)和
1/4λ
功能性补偿部分(
1/4λ
波片)。偏光片最理想的状态需要偏光度>
99.9%
,透过率达到
45%
以上,而
1/4λ
补偿部分要求可见光区全波长进行补偿。
目前,业界常规达到理想状况的高偏高透的偏光片的光学参数是偏光度>
99.9%
,而透过率在
43%
左右。
近期
OLED
的发光寿命问题已经得到了改善,从过去的
5000
小时达到了
50000
小时,但是从
OLED
的节能角度来看还是需要更高的透过率,考虑到
OLED
的发光效率和寿命的平衡问题,透过率在基本满足一体黑的情况下需要尽可能的提高,目前业内已有对偏光度做出调整以实现更高透过率的成功先例。
OLED
用偏光片的功能要求
OLED
用偏光片的功能要求分三个方面:
可弯曲要求:
为配合
OLED
面板的可绕曲性能,
OLED
用的圆偏光片需要足够薄,而且具有一定的可弯折性能。业界目前对可弯曲部分的需求基本是需要达到
60-70
微米之间,在弯折性能方面需要能够在
2
毫米曲率条件下完成
10
万次测试。
可靠性要求:
OLED
显示面板的应用目前已经涵盖了从消费类产品到工控车载类产品,
LG
和汽车厂商合作把
OLED
面板导入到汽车产品中。
由于偏光片是处于最外层部分,所以对于其耐高温和耐温湿性能都要求达到车载产品的标准,如满足高温
95℃×500 hrs
,温湿
65℃×93%×500 hrs
等条件。产品在经过此类严苛测试后,需要保证其光学变化少于
3%
,而且不可出现气泡、分层或者剥离现象。
防刮性能要求:
考虑到用户直接接触到偏光片的表面,若没有硬化处理,表面容易出现划痕而影响屏幕显示,故表面需要有硬化处理,同时要达到一定的耐摩擦要求。
OLED
用偏光片的效用
OLED
显示面板本身是自发光的显示模式,但是当外界光源照射到
OLED
的金属电极上反射回来,就会在
OLED
的显示屏表面造成反射光干扰,降低对比度。
因此,在
OLED
的结构设计(如图1)中,会在外层放有一层带
1/4λ
波片的偏光片来阻隔外界光的反射,以确保屏幕保持较高的对比度。
图
1 OLED
用偏光片结构及工作原理
早期的
PMOLED
产品只有单色、双色等,对于偏光片的要求只是单纯降低外界反射光,并没有对其提出需达到整体黑态的要求。
当时使用的偏光片只需要一般
Polarizer
搭配
1/4λ
波片就可以满足需求。
而到了现在
AMOLED
的阶段,产品已经是全彩色,而且对比度达到了
10000:1
以上,这就要求偏光片能够实现全面隔断外界可见光谱,从而达到一体黑的效果。
从图2可以看出搭配偏光片前后的
OLED
呈现出的暗态效果的差别。
图
2 OLED
面板黑态效果图:
①
一体黑效果;
②
普通片
1/4λ
偏光片抗反射的效果;
③
无偏光片的效果
另一方面,
为取得更佳的一体黑效果,全可见光谱反射率需要足够低、且不会有特别的色光显示出来,在使用足够偏光度的偏光片的同时需要搭配理想的全可见光谱的
1/4λ
材料。按照业界早期对不同材料的位相差光谱的分析,大部分材料都是正波长分布。
图3为一般单一光轴材料位相差分布情况,其中
APO
材料的分布最为理想,而进一步通过
1/4λ
和
1/2λ
的
A-PO
材料的叠加可以得到更接近理想状态的
1/4λ
材料
---
也就是逆波长分布。
图
3
一般单一光轴材料位相差分布图
图4为多层
A-PO
材料叠加位相差分布图。本文用
PC
、
COP
和液晶这三种目前最常用的补偿材料搭配偏光片做了一个实际对比测试。理论上来说反射率越低,一体黑的效果越好。
从数据对比结果来看,
COP
补偿膜一体黑效果最好。而从实际效果来看,也是
COP
补偿膜的一体黑效果最好。
图
4
多层
A-PO
材料叠加位相差分布图
图
5
不同材料反射率对比图
图
6
实际效果图
但如果结合透过率来考虑(使用相同的偏光片,透过率是
45.2%
),贴合液晶补偿膜、
PC
补偿膜和
COP
补偿膜后,得到图7为不同补偿材料反射率
Rt
和透过率
Tt
对比图,可以看出:液晶补偿膜对贴合后的整体透过率基本没有影响,而
PC
补偿膜和
COP
补偿膜对贴合后的整体透过率均有影响。
随着
OLED
向薄型化和柔性化发展,厚度只有
2
~
10
微米的液晶补偿膜将会成为其最大的优势。
图
7
不同材料反射率R
t
和透过率T
t
对比图
所以,综合以上评价,液晶补偿膜将会成为
OLED
偏光片未来的主要发展方向。
OLED
显示设备正快速的向曲面和柔性方向发展。为满足曲面和柔性的要求,与其搭配的
OLED
用偏光片也会向薄型化和柔性化方向发展。
OLED用偏光片市场预测
市场研究机构
UBI Research
表示,
2017
年第一季度
AMOLED
收入达
43.1
亿美元,较去年同期增长
15%
。
数量方面,一季度
AMOLED
面板出货
9910
万片,同比增长
9%
。由此可以看出,面板单价有所上涨,这或许是因为绝大部分的增长是来自高端柔性
AMOLED
显示屏和大尺寸
OLED
电视面板。
UBI
预计,未来几个季度内,将有超
1
亿片
AMOLED
面板出货,
OLED
电视面板将超
30
万片。
AMOLED
市场将以
33%
的复合年增长率增长,到
2020
年将达
593
亿美元。
未来几年内柔性曲面显示设备市场预计将强势增长。据行业研究机构
Touch Display
的市场分析师预测,
2023
年柔性和曲面显示器将占据全球设备市场
16%
的份额。
(来源于
OLED
网)
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