OLED用偏光片發(fā)展歷程、功能、效用、市場(chǎng)預(yù)測(cè)。OLED也稱(chēng)為有機(jī)發(fā)光二極管，其和目前市場(chǎng)主流的LCD顯示技術(shù)最大的區(qū)別就是通過(guò)有機(jī)材料自發(fā)光控制顯示的信息。
OLED具有全固態(tài)、主動(dòng)發(fā)光、超高對(duì)比、超薄、低功耗、無(wú)視角限制、易于實(shí)現(xiàn)柔性顯示和3D顯示等諸多特點(diǎn)，將成為未來(lái)20年最具“錢(qián)景”的顯示技術(shù)。
本文簡(jiǎn)述了OLED用偏光片材料的進(jìn)展，對(duì)面板生產(chǎn)中的關(guān)鍵材料偏光片的效用，以及隨著OLED研發(fā)技術(shù)及應(yīng)用的發(fā)展，對(duì)偏光片的需求趨勢(shì)做了討論。
OLED用偏光片的發(fā)展歷程
目前，市場(chǎng)上偏光片生產(chǎn)使用量最大的原材料是TAC膜，而為了達(dá)到特定的光學(xué)效果，綜合成本等因素，市場(chǎng)已經(jīng)使用PET、COP、PMMA等材料去取代一部分TAC材料。
在OLED使用的產(chǎn)品中，對(duì)于其核心的PVA部分，日東在iPhone中已開(kāi)始使用PVA涂布的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)5微米的偏光子。
目前OLED的發(fā)光材料壽命最短的是藍(lán)光部分，日本的Masaya Adachi等提出了BECP的概念，通過(guò)在圓偏光片內(nèi)層增加一層膽固醇液晶以實(shí)現(xiàn)OLED藍(lán)光部分的透出效率提升近50%，而整體的OLED耗能可以降低17%。
2012年，Norio Koma等研究人員提出：在偏光片的外層增加光致變色可用來(lái)提升產(chǎn)品在室外陽(yáng)光下顯示的對(duì)比度。
OLED面板中的有機(jī)功能層和電極對(duì)空氣中的氧氣和水很敏感，接觸后容易使得OLED面板遭到腐蝕而降低壽命。
2014年，和輝光電申請(qǐng)的一份關(guān)于“用于柔性O(shè)LED屏幕的偏光片專(zhuān)利”里面提到：為了進(jìn)一步降低偏光片的反射光，及提升對(duì)水汽和氧氣的阻隔。
2014年，臺(tái)灣工研院的彭梅織等人聯(lián)合發(fā)表了關(guān)于AMOLED用的補(bǔ)償膜技術(shù)的研究成果，其中提到了目前業(yè)界有兩種工藝生產(chǎn)的補(bǔ)償膜，一種是延伸工藝，另一種是液晶涂布的方式。
目前延伸工藝大多是窄波長(zhǎng)范圍的補(bǔ)償，要實(shí)現(xiàn)寬波長(zhǎng)范圍的補(bǔ)償則需要通過(guò)多層膜堆疊來(lái)實(shí)現(xiàn)。而液晶涂布產(chǎn)品的光學(xué)特性易于調(diào)整，且可以實(shí)現(xiàn)更薄的補(bǔ)償方式，業(yè)界巨頭日東電工、富士和DNP都已投入開(kāi)發(fā)。
2016年8月，臺(tái)灣工研院在觸控面板暨光學(xué)膜制程、設(shè)備、材料展覽會(huì)上發(fā)布了采用全涂布方式制造的圓偏光片，總厚度只有30微米，更耐高達(dá)100℃的制程，通過(guò)了3毫米曲率10萬(wàn)次撓曲測(cè)試，可率先應(yīng)用在可撓曲OLED產(chǎn)品中。
2016年12月7日至9日在日本福岡開(kāi)幕的IDW顯示大器國(guó)際會(huì)議上，AUO展示了雙向可折疊AMOLED顯示屏，內(nèi)部和外部顯示器均可彎曲180度。
OLED用偏光片原理
OLED偏光片的基本結(jié)構(gòu)分為偏光部分（偏光片）和1/4λ功能性補(bǔ)償部分（1/4λ波片）。偏光片最理想的狀態(tài)需要偏光度＞99.9%，透過(guò)率達(dá)到45%以上，而1/4λ補(bǔ)償部分要求可見(jiàn)光區(qū)全波長(zhǎng)進(jìn)行補(bǔ)償。
目前，業(yè)界常規(guī)達(dá)到理想狀況的高偏高透的偏光片的光學(xué)參數(shù)是偏光度＞99.9%，而透過(guò)率在43%左右。
近期OLED的發(fā)光壽命問(wèn)題已經(jīng)得到了改善，從過(guò)去的5000小時(shí)達(dá)到了50000小時(shí)，但是從OLED的節(jié)能角度來(lái)看還是需要更高的透過(guò)率，考慮到OLED的發(fā)光效率和壽命的平衡問(wèn)題，透過(guò)率在基本滿(mǎn)足一體黑的情況下需要盡可能的提高，目前業(yè)內(nèi)已有對(duì)偏光度做出調(diào)整以實(shí)現(xiàn)更高透過(guò)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個(gè)方面：
可彎曲要求：為配合OLED面板的可繞曲性能，OLED用的圓偏光片需要足夠薄，而且具有一定的可彎折性能。業(yè)界目前對(duì)可彎曲部分的需求基本是需要達(dá)到60-70微米之間，在彎折性能方面需要能夠在2毫米曲率條件下完成10萬(wàn)次測(cè)試。
可靠性要求：OLED顯示面板的應(yīng)用目前已經(jīng)涵蓋了從消費(fèi)類(lèi)產(chǎn)品到工控車(chē)載類(lèi)產(chǎn)品，LG和汽車(chē)廠商合作把OLED面板導(dǎo)入到汽車(chē)產(chǎn)品中。
由于偏光片是處于最外層部分，所以對(duì)于其耐高溫和耐溫濕性能都要求達(dá)到車(chē)載產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，如滿(mǎn)足高溫95℃×500 hrs，溫濕65℃×93%×500 hrs等條件。產(chǎn)品在經(jīng)過(guò)此類(lèi)嚴(yán)苛測(cè)試后，需要保證其光學(xué)變化少于3%，而且不可出現(xiàn)氣泡、分層或者剝離現(xiàn)象。
防刮性能要求：考慮到用戶(hù)直接接觸到偏光片的表面，若沒(méi)有硬化處理，表面容易出現(xiàn)劃痕而影響屏幕顯示，故表面需要有硬化處理，同時(shí)要達(dá)到一定的耐摩擦要求。
OLED用偏光片的效用
OLED顯示面板本身是自發(fā)光的顯示模式，但是當(dāng)外界光源照射到OLED的金屬電極上反射回來(lái)，就會(huì)在OLED的顯示屏表面造成反射光干擾，降低對(duì)比度。
因此，在OLED的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖１）中，會(huì)在外層放有一層帶1/4λ波片的偏光片來(lái)阻隔外界光的反射，以確保屏幕保持較高的對(duì)比度。
圖1 OLED用偏光片結(jié)構(gòu)及工作原理
早期的PMOLED產(chǎn)品只有單色、雙色等，對(duì)于偏光片的要求只是單純降低外界反射光，并沒(méi)有對(duì)其提出需達(dá)到整體黑態(tài)的要求。
當(dāng)時(shí)使用的偏光片只需要一般Polarizer搭配1/4λ波片就可以滿(mǎn)足需求。而到了現(xiàn)在AMOLED的階段，產(chǎn)品已經(jīng)是全彩色，而且對(duì)比度達(dá)到了10000:1以上，這就要求偏光片能夠?qū)崿F(xiàn)全面隔斷外界可見(jiàn)光譜，從而達(dá)到一體黑的效果。
從圖２可以看出搭配偏光片前后的OLED呈現(xiàn)出的暗態(tài)效果的差別。
圖2 OLED面板黑態(tài)效果圖：①一體黑效果；②普通片1/4λ偏光片抗反射的效果；③無(wú)偏光片的效果
另一方面，為取得更佳的一體黑效果，全可見(jiàn)光譜反射率需要足夠低、且不會(huì)有特別的色光顯示出來(lái)，在使用足夠偏光度的偏光片的同時(shí)需要搭配理想的全可見(jiàn)光譜的1/4λ材料。按照業(yè)界早期對(duì)不同材料的位相差光譜的分析，大部分材料都是正波長(zhǎng)分布。
圖３為一般單一光軸材料位相差分布情況，其中APO材料的分布最為理想，而進(jìn)一步通過(guò)1/4λ和1/2λ的A-PO材料的疊加可以得到更接近理想狀態(tài)的1/4λ材料---也就是逆波長(zhǎng)分布。
圖3一般單一光軸材料位相差分布圖
圖４為多層A-PO材料疊加位相差分布圖。本文用PC、COP和液晶這三種目前最常用的補(bǔ)償材料搭配偏光片做了一個(gè)實(shí)際對(duì)比測(cè)試。理論上來(lái)說(shuō)反射率越低，一體黑的效果越好。從數(shù)據(jù)對(duì)比結(jié)果來(lái)看，COP補(bǔ)償膜一體黑效果最好。而從實(shí)際效果來(lái)看，也是COP補(bǔ)償膜的一體黑效果最好。
圖4多層A-PO材料疊加位相差分布圖
圖5不同材料反射率對(duì)比圖
圖6實(shí)際效果圖
但如果結(jié)合透過(guò)率來(lái)考慮（使用相同的偏光片，透過(guò)率是45.2%），貼合液晶補(bǔ)償膜、PC補(bǔ)償膜和COP補(bǔ)償膜后，得到圖７為不同補(bǔ)償材料反射率Rt和透過(guò)率Tt對(duì)比圖，可以看出：液晶補(bǔ)償膜對(duì)貼合后的整體透過(guò)率基本沒(méi)有影響，而PC補(bǔ)償膜和COP補(bǔ)償膜對(duì)貼合后的整體透過(guò)率均有影響。
隨著OLED向薄型化和柔性化發(fā)展，厚度只有2～10微米的液晶補(bǔ)償膜將會(huì)成為其最大的優(yōu)勢(shì)。
圖7不同材料反射率Ｒt和透過(guò)率Ｔt對(duì)比圖
所以，綜合以上評(píng)價(jià)，液晶補(bǔ)償膜將會(huì)成為OLED偏光片未來(lái)的主要發(fā)展方向。
OLED顯示設(shè)備正快速的向曲面和柔性方向發(fā)展。為滿(mǎn)足曲面和柔性的要求，與其搭配的OLED用偏光片也會(huì)向薄型化和柔性化方向發(fā)展。
OLED用偏光片市場(chǎng)預(yù)測(cè)
市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)UBI Research表示，2017年第一季度AMOLED收入達(dá)43.1億美元，較去年同期增長(zhǎng)15%。
數(shù)量方面，一季度AMOLED面板出貨9910萬(wàn)片，同比增長(zhǎng)9%。由此可以看出，面板單價(jià)有所上漲，這或許是因?yàn)榻^大部分的增長(zhǎng)是來(lái)自高端柔性AMOLED顯示屏和大尺寸OLED電視面板。
UBI預(yù)計(jì)，未來(lái)幾個(gè)季度內(nèi)，將有超1億片AMOLED面板出貨，OLED電視面板將超30萬(wàn)片。AMOLED市場(chǎng)將以33%的復(fù)合年增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，到2020年將達(dá)593億美元。
未來(lái)幾年內(nèi)柔性曲面顯示設(shè)備市場(chǎng)預(yù)計(jì)將強(qiáng)勢(shì)增長(zhǎng)。據(jù)行業(yè)研究機(jī)構(gòu)Touch Display的市場(chǎng)分析師預(yù)測(cè)，2023年柔性和曲面顯示器將占據(jù)全球設(shè)備市場(chǎng)16%的份額。
