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图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

编辑:liuchang2018-02-01 09:12 浏览评论 评论0 赞    来源: 互联网

  AMOLED显示器所面临的挑战之一,是如何有效抵抗环境光、减少显示方面的干扰,搭载圆偏光片便是其中一个解决方法。

  目前圆偏光片是以1/4波长相位膜与传统偏光片结合成的抗反射片。为有效提升对比,1/4波长相位膜是关键材料,原因在于环境光的波长范围,能涵盖可见光区的宽波域1/4波长相位膜才是首选。

  本文将介绍适用AMOLED圆偏光片用之宽波域相位差补偿膜制作,包括最夯的单膜延伸、传统的迭膜法以及厚度最有竞争力的液晶涂布等方式。

  虽然在三星主导的AMOLED产品中,以1/2λ + 1/4λ延伸型相位差膜迭层的方式补偿效果最好,但相对厚度及成本都相当可观。最终,业界将在高对比度、薄型与价格间作取舍。

  液晶涂布型相位差补偿膜技术发展多年,以日本大厂最积极投入研究,透过分子的操控,具有可调的光学补偿特性、可任意调整光轴、且厚度薄、成本低等优点,期望在不久的将来有更突破性的发展。

  关键词/Key Words相位差(Phase Retardation)、补偿膜(Compensation Film)、宽波域(Wideband)

  AMOLED抗反射层相位差的补偿原理

  LCD显示器是一个背光穿透与否的开关,需要背光源及上下偏光片才能产生有效的信息。而OLED为可发彩色光的发光二极管,不需要背光源也不需要彩色滤光片,就彩色显示而言,OLED结构相对简单许多,一直被认为是完美显示器。

  不过,完美的OLED显示器却因为金属电极结构,在室内或外界强光下的反光,造成阅读的干扰,暗态不暗!一般解决之道是在外部再加上可抗环境光反射的圆偏光片。

图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

图一 圆偏光片的抗反射原理

  图一说明了圆偏光片的抗反射原理,经过最外的偏光片,光源仅剩一半的线性偏振,其下夹角45˚的1/4λ波长波板可将线性偏振转换至圆偏振光(ex.左旋光);

  当光被金属电极反射后会形成直交的圆偏振光(ex.右旋光),如此虽再经过1/4λ波长波板,最终偏光呈现与原偏光片透过轴垂直的偏振,无法再出光,外界光就被阻隔在圆偏光片之内。

  因此,需求暗态时,OLED可以忠实地呈现信息,对比度就提高了。有了这片圆偏光的遮蔽,即使在太阳光下,显示的信息依然清楚可见。

  如前所述,圆偏光片的组成为线偏振片搭配1/4λ相位差补偿膜,其中还1/4λ相位差补偿膜为关键。

  主要是因环境光的波长范围涵盖极宽,因此首选的1/4波长相位膜至少要能涵盖大部分的可见光区。不过目前皆以对应单波长的1/4波长相位膜为大宗,而违反自然定律的宽波域(Wideband) 1/4波长相位补偿膜因着必须有特殊设计而奇货可居,价格更是居高不下。

  在进入技术介绍前,我们先针对一些市场面作介绍。

  AMOLED后续发展趋势

  关于AMOLED面板技术方面,韩国三星与LG集团正积极开发中,目前由韩国三星居于龙头,此技术应用产品主要为Smart-phone、Tablet PC;然而在AMOLED大尺寸TV面板技术上,现阶段大尺寸所搭配的

  偏光片及其光学补偿膜,在显示器四个边角的视觉呈现上有着明显的光学Mura,尺寸越大,Mura越明显,因此,AMOLED大尺寸面板技术与设计尚待突破。

图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

图二 AMOLED应用市场发展预测

图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

图三 中国AMOLED面板技术投资案件

  AMOLED面板技术应用产品

  AMOLED面板技术应用于3C产品,目前市场近100%来自韩国三星产品,三星智能型手机Galaxy系列皆使用AMOLED面板,从第一代产品Galaxy S至Galaxy S4皆采用AMOLED面板,未来的Galaxy S5应该也会选择AMOLED面板。

  在这一整个系列面板,评估选择的偏光片所需搭配之宽波域补偿膜,因成本问题与补偿效果之间存在着角力拉锯,所以尚未有真正满足市场需要的胜利者。

  在Galaxy系列产品被导入的宽波域补偿膜有WR Film(帝人)、1/2λ Film + 1/4λFilm (Zeon)、RM Film(帝人)、Amond Film(Kanaka)。

  其中,在颜色补偿表现上仅1/2λFilm + 1/4λ Film达到三星需求目标,其余皆有暗态(Real Black)不足问题,但1/2λ Film + 1/4λ Film的价格为其他宽波域补偿膜之1.3~1.6倍,对于AMOLED产品将是不小的负担,无助于AMOLED面板成本下降。

  图四为三星Galaxy系列偏光片所搭配之宽波域补偿膜结构。

  AMOLED偏光片用之宽波域补偿膜后续发展方向包括:需达到Real Black、薄型化,以及结合透明导电功能;能开发出拥有市场需求功能之宽波域补偿膜,并且顾及价格成本,将会胜出,成为大赢家。

  因此,开发出与1/2λ Film + 1/4λ Film补偿膜同等补偿效果之宽波域1/4λ Film,且价格优于1/2λ Film + 1/4λ Film,有其利基及市场急迫性。目前市面上宽波域补偿膜产品都以延伸方式进行生产。

图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

图四 Galaxy系列产品之偏光片结构

  基材不外乎PC、COP等,在价格成本允许的情况下,液晶涂布亦是另一个选择,市场尚未出现液晶涂布型宽波域补偿膜,然而许多知名日本大厂正积极开发中,如富士、DNP、日东电工等,1/2λ + 1/4λ双层液晶涂布方式、液晶涂布转写方式等皆在开发中,表二为目前宽波域补偿膜商品及发展现况。

图文详解:AMOLED圆偏光片的宽波域相位差补偿膜技术

表二 宽波域补偿膜发展状况

  (图六),将溶融押出后的COP树脂先进行纵向延伸,再进行横向延伸,一次制程便能制造出双光轴相位差膜,用于补偿VA模式大尺寸液晶电视的视角。然而,此技术的困难点在于膜厚的控制,目前ZEON所开发的双光轴相位差膜,膜厚误差仅±0.5%。

  同时,延伸后的相位差膜幅宽等同偏光片,可以与偏光片直接进行卷对卷贴合(图七),不但可以精简制程,同时可以省去偏光片的保护膜及中间资材等,大幅节省成本并提高良率。

  一般光学膜,透明树脂膜延伸的方向即为分子配列的方向,但因为目前手持式装置在设计上,其相位差膜分子配列方向与偏光片的透过轴方向需有一定的夹角,。

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