OLED偏光片与减反射补偿膜技术

CONFIDENTIALINFORMATIONDAEMYUNGMATERIALSCO.,LTD.OLED偏光片与减反射补偿膜技术-OLEDPOLARIZER-1（２）有機ＥＬの一般的構造（ＯＬＥＤ：　OrganicLightEmittingDiode)陰極　Cathode(Ag,Mg,Li,Al)電子輸送　ElectoronReservoir(MetalComplex)約200nm－－＋＋ホール輸送　HoleReservoir(AromaticAmin)陽極Anode(ITO+GlassorITO+Film)LightEmissionMechanismEcitedStateElectricfieldlightemissionNormalState　　　発光層（ＥＭＬ）発光ＩＴＯＧｌａｓｓ円偏光板OLED的典型结构逆波長分散１／４波長板ｃ玻璃基板／ITO(陽極)偏光板入射自然光用于减反射用的圆偏光片发光层（陰極）3偏光板ＣＦ基板陽極基板陰極ＴＦＴ基板画素回路（ＴＦＴ）画素回路有機物質（ＯＬＥＤ素子）東芝松下デイスプレイズ説明から作成ＯＬＥＤ円偏光板バックライトユニットカラーフィルター　　液晶LCDTFTLCD与OLED的结构比较PMOLED/AMOLED的结构比较4PMOLEDAMOLEDResolutionThenumberofrowline240NolimitforresolutionPowerconsumptionHighpowerconsumption-Highdrivingvoltage-HighpeakluminanceLowpowerconsumption-Lowdrivingvoltage-StableluminanceSizeSmallsize5”NolimitationCost/ProcessLowcost/SimpleprocessHighcost/ComplexprocessApplicationMobilebelow2”,CarAudioetc.Smartphone,NotePC,TVetc.OLED的特征5左/右(90度),上/下(50度)左/右(40度),上/下(30度)6Oledhaven’tthelimitofviewingangleOLED没有视角限制OLED具有高色域7OLED为什么需要偏光片和补偿膜减反射补偿膜的作用：减少介质间界面反射。界面反射的危害：引起光学系统的光能量损失；加剧光学系统的杂散光干扰，加大系统噪声。在OLED显示器件中，最基本的反射界面是OLED封装表面。次级反射界面是偏光片本身的层间界面和表面反射界面。减反射补偿膜的关键技术指标：透过率和色中性色中性好，膜系的透过率与波长的关系曲线比较平坦。OLED减反射补偿膜偏光片的工作原理常见的减反射膜的结构：单层减反膜和多层减反膜；常见的反射界面的表面反射率n0、n1越接近，表面反射率就越低。对于从空气入射介质场合，n0＝1。n1＝1.44~1.92,R=3.25~10%（在可见和近红外区）;在红外区域（硅和锗基底）,R31%22011022011011nnnnRnnnn界面n0n1入射反射光垂直入射一光学界面，其表面反射率：单层减反膜在光的入射界面上镀一层低折射率（n0nfns）的膜层减少反射率。界面n0ns入射反射2002/,(/4)fsYRYYnn波长膜厚22020sfsfR反射率为零的条件为0fs典型的单层减反膜的R－曲线呈V型，存在一个谷底，在此波长处具有最小反射率。但色中性较差。单层减反膜的讨论：单层减反膜理论上只能在一个波长处实现零反射率所以色中性差，即反射率的波长相关性强,影响显示系统的色平衡）；如果入射光偏离正入射，那么最小反射率对应的波长向短波方向移动。最常用的单层减反射补偿膜是常规的PC减反射补偿膜。双层减反膜为改善单层减反膜的不足：色中性差以及很难实现零反射，提出双层减反膜的设计。具体结构有:1）双层/4膜堆2）/2~/4膜堆界面n0ns入射反射1)双层/4膜堆22020202222200220////sfsfsfLsHLHsLsHRR单层膜：，＝双层膜：，＝GLA变成GHLA，可以实现零反射，但不能克服色中性差的缺陷,R－曲线呈V型，适用与工作波段较窄的场合。2)/2~/4膜堆G2HLA膜系：基质/2膜层/4膜层空气基质n0ns入射反射/2膜层/4膜层22020sLsLR1）反射率在参考波长处与/2膜层光学参数无关，等价与一单层减反膜系；2）/2膜层在偏离参考波长处影响膜系的反射率，在参考波长两侧可望得到反射率的极小值。R－曲线呈W型。所以在参考波长处反射率较双层/4膜堆高，但该波长两侧R－曲线较平坦，色中性较好。（通过调整虚设层的折射率实现，虚设层起到平滑膜系反射透射特性的作用）膜系反射率为膜系特点：在AM-OLED中偏光片应用的关注点1、为了延长AM-OLED使用寿命和提高工作显示亮度，需要最大限度提高偏光片的透过率。2、为了改善减反射效率，需要在提高亮度的前提下，保持尽可能高的圆偏光度。3、为了改善膜表面反射率、解析度和作业性，需要高清晰度的防眩、防划伤表面处理。4、为了匹配AM-OLED的使用寿命，需要不低于AM-OLED器件本身工作条件的可靠性使用寿命。5、为了降低总厚度，需要在保证可靠性和裁切作业性的前提下最大限度地降低偏光片厚度。6、在满足上述要求的前提下最大限度降低成本。小结：1、在PM-OLED产品应用中，由于主要用于单色显示的减反射补偿，因此可以考虑采用单层PCλ/4补偿膜，以降低材料成本。2、在AM-OLED产品应用中，需要考虑全色域减反射补偿，因此有必要考虑采用逆分散性补偿膜或多层迭代减反射补偿机理的补偿膜，实现不同色域需求的减反射补偿要求。主要应用有WRS系列和COP系列单层或多层补偿膜产品。OLED相位差补偿膜的原理与特性1718OLED用相位差补偿膜的補償原理及種類廣義之相位差膜為可將入射偏光之相位改變的光學薄膜。就其功能目的來區分，可大約分為廣視角膜(WideViewFilm)、色差補償膜(AchromaticCompensationFilm)、或單純改變相位的相位差膜(PhaseDifferenceFilmorRetardationFilm)，亦可泛稱為LCD補償膜。下圖一為相位差膜之發展歷史概況示意圖，圖中標示出幾個時間點，在相位差膜發展歷程上都有重要的技術突破。起初開發相位差膜的目的是是要取代當年主流的STN-LCD上厚重的第二片STN玻璃cell(單片STN之底色非白色及視角甚差)；1988年首先是將鑄膜法得到的PC經拉伸的到所需的相位差值；1996年FujiFilm透過變化碟狀液晶在厚度方向的傾斜角(discoticO-plate)，用以補償TFT-TN型顯示器視角漏光的缺陷，成功開發出至今仍廣為使用的廣視角膜(FujiWVFilm)；2000年針對反射式及半穿反顯示器發展出寬波域之相位差膜(BroadbandRetardationFilm)，有效控制相位差膜之相位差值對應於波長分佈的曲線。2003ＴＡＣ系ＶＡ用位相差filmSTNmode(Doublecell)1stapplicationofRetarderIn-planebirefringencecontrolUniaxialStretchedPCfilm(Solventcast+Stretching)3DrefractiveindexescontrolofPCstretchedfilm3DrefractiveindexescontrolWV-FforTFT-TNHybridanisotropybyDiscoticWR-Fforreflective&transflectiveTFTWavelengthdispersioncontrolExtrusionRetarderExtrusionprocessBirefringencecontrolofTAC圖相位差膜之發展歷史概況19OLED用偏光片相位差补偿膜的工作原理相位差膜的基本運作原理示意圖如下圖二所示，利用材料本身具有的雙折射率特性，當線性偏振光之偏振方向與相位差膜夾一角度時，入射光之電場振動方向對應於no與ne方向分量看到的折射率大小不同，導致兩垂直偏振光行進的速度(或位相,phase)產生差異，產生的差異大小與Δn(=ne-no)及相位差膜的厚度d相關。當相位差值的大小為λ/2的倍數時，出射光仍為直線偏光，但與入射偏光之偏振方向垂直；當相位差值大小為λ/4的倍數時，出射光變成圓偏光，若相位差值為其他時出射光則形成橢圓偏光。入射光相位差Film相位差FilmPhasedifferencebetween常光線(no)&異常光線(ne)neno出射光直線偏光d直線偏光圓偏光楕圓偏光位相差λ/2λ/4Otherswave1wave2圖二相位差膜的基本運作原理示意圖20OLED偏光片用相位差补偿膜的品种与分子结构相位差膜的種類若以光學性質來區分，簡單來說，可區分為單光軸的相位差膜(Uniaxial)、雙光軸的相位差膜(Biaxial)，常見的相位差膜又可分為A-plate、C-plate與O-plate。A-plate的折射率ny=nz≠nx，x軸為其光軸，光軸方向平行於膜體表面；C-plate的折射率nx=ny≠nz，z軸為其光軸，光軸方向垂直於膜體表面；而O-plate為雙光軸的相位差膜，折射率ny≠nz≠nx，光学軸與表面夾一角度，此外還有延伸的雙光軸相位差膜，其在x、y、z三方向的折射率均不相同，下圖三是相位差膜的種類定義分類及分子結構示意圖。圖三相位差膜的種類定義及分子結構示意圖nxny=nznegativeO-plate（光学軸//⊥表面）nx=nynzpositiveC-plate（光学軸⊥表面）１軸nxnznyZ-plate(Non-Academicterm))液晶etc.CombinationHybridnxnynznxnynzB-plate(Non-AcademicTerm)2軸nxny=nzpositivenx=nynznegativenxny=nzpositivenxny=nznegativeA-plate（光学軸//表面）三次元屈折率分類異方性nxny=nznegativeO-plate（光学軸//⊥表面）nx=nynzpositiveC-plate（光学軸⊥表面）１軸nxnznyZ-plate(Non-Academicterm))液晶etc.CombinationHybridnxnynznxnynzB-plate(Non-AcademicTerm)2軸nxny=nzpositivenx=nynznegativenxny=nzpositivenxny=nznegativeA-plate（光学軸//表面）三次元屈折率分類異方性21OLED偏光片用寬波长相位差膜目前寬波域λ/4相位差膜的製作技術主要是以非晶性高分子延伸配向的方式結合分子設計(MolecularDesign)或光學設計(OpticalDesign)兩種概念來製作，以下將一一敘述之。(1)分子設計相位差膜為具單一光軸之透明膜，一般由非晶性高分子直接拉伸，藉由控制膜厚來達到所需之雙折射值，由此決定相位差膜的分佈。根據勞倫茲模型(Lorentzmodel)闡釋，當單一軸性材料雙折射率Δn0時，其吸收極大波長會在長波長側，這樣的結果造成在可見光範圍折射率分佈應為正斜率。但由實驗結果得知，一般非晶性高分子雙折射值Δn0時，其在不同波長下為負斜率的折射率分佈，主要還需視分子的振動方向與強度而定，如圖六所示。由此可知，傳統的λ/4相位差膜受材料天性侷限多為窄波域相位差膜，因此，若要使用單一光軸材