OLED也稱為有機(jī)發(fā)光二極管，其和目前市場主流的LCD顯示技術(shù)*大的區(qū)別就是通過有機(jī)材料自發(fā)光控制顯示的信息。OLED具有全固態(tài)、主動發(fā)光、超高對比、超薄、低功耗、無視角限制、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20年*具“錢景”的顯示技術(shù)。本文簡述了OLED用偏光片材料的進(jìn)展，對面板生產(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，對偏光片的需求趨勢做了討論。

OLED用偏光片的發(fā)展歷程

目前，市場上偏光片生產(chǎn)使用量*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，對于其核心的PVA部分，日東在iPhone中已開始使用PVA涂布的方式來實(shí)現(xiàn)5微米的偏光子。

目前OLED的發(fā)光材料壽命*短的是藍(lán)光部分，日本的Masaya Adachi等提出了BECP的概念，通過在圓偏光片內(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提升產(chǎn)品在室外陽光下顯示的對比度。

OLED面板中的有機(jī)功能層和電極對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，和輝光電申請的一份關(guān)于“用于柔性O(shè)LED屏幕的偏光片**”里面提到：為了進(jìn)一步降低偏光片的反射光，及提升對水汽和氧氣的阻隔能

2014年，臺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范圍的補(bǔ)償，要實(shí)現(xiàn)寬波長范圍的補(bǔ)償則需要通過多層膜堆疊來實(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都已投入開發(fā)。

2016年8月，臺灣工研院在觸控面板暨光學(xué)膜制程、設(shè)備、材料展覽會上發(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，通過了3毫米曲率10萬次撓曲測試，可率先應(yīng)用在可撓曲OLED產(chǎn)品中。

2016年12月7日至9日在日本福岡開幕的IDW顯示大器國際會議上，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*理想的狀態(tài)需要偏光度＞99.9%，透過率達(dá)到45%以上，而1/4λ補(bǔ)償部分要求可見光區(qū)全波長進(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%，而透過率在43%左右。近期OLED的發(fā)光壽命問題已經(jīng)得到了改善，從過去的5000小時達(dá)到了50000小時，但是從OLED的節(jié)能角度來看還是需要更高的透過率，考慮到OLED的發(fā)光效率和壽命的平衡問題，透過率在基本滿足一體黑的情況下需要盡可能的提高，目前業(yè)內(nèi)已有對偏光度做出調(diào)整以實(shí)現(xiàn)更高透過率的成功先例。

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10萬次測試?？煽啃砸螅篛LED顯示面板的應(yīng)用目前已經(jīng)涵蓋了從消費(fèi)類產(chǎn)品到工控車載類產(chǎn)品，LG和汽車廠商合作把OLED面板導(dǎo)入到汽車產(chǎn)品中。由于偏光片是處于*外層部分，所以對于其耐高溫和耐溫濕性能都要求達(dá)到車載產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)，如滿足高溫95℃×500 hrs，溫濕65℃×93%×500 hrs等條件。產(chǎn)品在經(jīng)過此類嚴(yán)苛測試后，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：考慮到用戶直接接觸到偏光片的表面，若沒有硬化處理，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，就會在OLED的顯示屏表面造成反射光干擾，降低對比度。因此，在OLED的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（如圖１）中，會在外層放有一層帶1/4λ波片的偏光片來阻隔外界光的反射，以確保屏幕保持較高的對比度。

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，對于偏光片的要求只是單純降低外界反射光，并沒有對其提出需達(dá)到整體黑態(tài)的要求。當(dāng)時使用的偏光片只需要一般Polarizer搭配1/4λ波片就可以滿足需求。而到了現(xiàn)在AMOLED的階段，產(chǎn)品已經(jīng)是全彩色，而且對比度達(dá)到了10000:1以上，這就要求偏光片能夠?qū)崿F(xiàn)**隔斷外界可見光譜，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無偏光片的效果

另一方面，為取得更佳的一體黑效果，全可見光譜反射率需要足夠低、且不會有特別的色光顯示出來，在使用足夠偏光度的偏光片的同時需要搭配理想的全可見光譜的1/4λ材料。按照業(yè)界早期對不同材料的位相差光譜的分析，大部分材料都是正波長分布。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*為理想，而進(jìn)一步通過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*常用的補(bǔ)償材料搭配偏光片做了一個實(shí)際對比測試。理論上來說反射率越低，一體黑的效果越好。從數(shù)據(jù)對比結(jié)果來看，COP補(bǔ)償膜一體黑效果*好。而從實(shí)際效果來看，也是COP補(bǔ)償膜的一體黑效果*好。

圖4  多層A-PO材料疊加位相差分布圖

圖5  不同材料反射率對比圖

圖6  實(shí)際效果圖

但如果結(jié)合透過率來考慮（使用相同的偏光片，透過率是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和透過率Tt對比圖，可以看出：液晶補(bǔ)償膜對貼合后的整體透過率基本沒有影響，而PC補(bǔ)償膜和COP補(bǔ)償膜對貼合后的整體透過率均有影響。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)償膜將會成為其*大的優(yōu)勢。

圖7  不同材料反射率Ｒt和透過率Ｔt對比圖

所以，綜合以上評價，液晶補(bǔ)償膜將會成為OLED偏光片未來的主要發(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。為滿足曲面和柔性的要求，與其搭配的OLED用偏光片也會向薄型化和柔性化方向發(fā)展。

OLED用偏光片市場預(yù)測

市場研究機(jī)構(gòu)UBI Research表示，2017年**季度AMOLED收入達(dá)43.1億美元，較去年同期增長15%。數(shù)量方面，一季度AMOLED面板出貨9910萬片，同比增長9%。由此可以看出，面板單價有所上漲，這或許是因?yàn)榻^大部分的增長是來自**柔性AMOLED顯示屏和大尺寸OLED電視面板。UBI預(yù)計(jì)，未來幾個季度內(nèi)，將有超1億片AMOLED面板出貨，OLED電視面板將超30萬片。AMOLED市場將以33%的復(fù)合年增長率增長，到2020年將達(dá)593億美元，見圖８。

圖8  市場預(yù)測

未來幾年內(nèi)柔性曲面顯示設(shè)備市場預(yù)計(jì)將強(qiáng)勢增長。據(jù)行業(yè)研究機(jī)構(gòu)Touch Display的市場分析師預(yù)測，2023年柔性和曲面顯示器將占據(jù)全球設(shè)備市場16%的份額。

結(jié)束語

現(xiàn)在的OLED屏幕的光學(xué)性能在不斷提升，能夠在實(shí)現(xiàn)平衡透光效果的同時實(shí)現(xiàn)一體黑的效果，這就要求偏光片的光學(xué)性能發(fā)揮到**。一方面為滿足AMOLED實(shí)現(xiàn)更高的光學(xué)性能，兼顧一體黑效果和產(chǎn)品的透光率，另一方面為了適應(yīng)未來柔性顯示化的需求，業(yè)界在不斷的研發(fā)改進(jìn)，通過使用新方式、新材料來進(jìn)一步降低偏光片的厚度。從*早的TAC基材到COP，PMMA，PVA的采用，延伸方式也從無載體的濕式延伸到日東發(fā)布的在載體上延伸，一切都是為了達(dá)到更薄化的效果。同時，補(bǔ)償膜已經(jīng)進(jìn)一步從PC，COP，到LC逐步變化，以實(shí)現(xiàn)在一體黑化的同時整體厚度進(jìn)一步降