OLED偏光片与减反射补偿膜技术.ppt

CONFIDENTIALINFORMATIONDAEMYUNG MATERIALS CO., LTD.OLED OLED 偏光片与减反射补偿膜技术偏光片与减反射补偿膜技术- OLED POLARIZER -- OLED POLARIZER -1OLED的典型的典型结构构￿ ￿逆波長分散１／４波長板逆波長分散１／４波長板ｃｃ玻璃基板玻璃基板／／ITO(陽極陽極)偏光板偏光板入射自然光入射自然光用于减反射用的用于减反射用的圆偏光片偏光片发光光层（陰極）（陰極）3TFT LCD 与与￿ ￿OLED 的的结构比构比较PMOLED/AMOLED 的的￿ ￿结构比构比较4PM OLEDAM OLEDResolutionThe number of row line < 240No limit for resolutionPower consumptionHigh power consumption- High driving voltage- High peak luminanceLow power consumption- Low driving voltage- Stable luminanceSizeSmall size < 5”No limitationCost/ProcessLow cost / Simple processHigh cost / Complex processApplicationMobile below 2”, Car Audio etc.Smart phone, Note PC, TV etc.OLED的特征的特征5左左/右右(90度度), 上上/下下(50度度)左左/右右(40度度), 上上/下下(30度度)6 Oled haven’t the limit of viewing angleOLED没有没有视角限制角限制OLED具有高色域具有高色域7OLED 为什么需要偏光片和补偿膜减反射补偿膜的作用减反射补偿膜的作用：减少介质间界面反射：减少介质间界面反射。

界界面面反反射射的的危危害害：：引引起起光光学学系系统统的的光光能能量量损损失失；；加加剧剧光光学学系系统统的杂散光干扰，的杂散光干扰，加大系统噪声加大系统噪声在在OLED 显示器件中，最基本的反射界面是显示器件中，最基本的反射界面是OLED 封装表面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减反射减反射补偿膜偏光片的工作原理膜偏光片的工作原理Ø常常 见见 的的 减减 反反 射射 膜膜 的的 结结 构构 ：： 单层减反膜和多层减反膜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，表面反射率就越低越接近，表面反射率就越低对于从空气入射介质场合，对于从空气入射介质场合， n0 ＝＝1n1＝＝1.44~1.92, R=3.25~10%（在可见和近红外区）（在可见和近红外区）;在红外区域（硅和锗基底）在红外区域（硅和锗基底）, R>31%界面界面n0n1入射入射反射反射光光垂垂直直入入射射一一光光学学界界面面，，其其表面反射率：表面反射率：单层减反膜减反膜在在光光的的入入射射界界面面上上镀镀一一层层低低折折射射率率（（ n0

的膜层减少反射率界面界面n0ns入射入射反射反射反射率为零的条件为反射率为零的条件为典典型型的的单单层层减减反反膜膜的的R－－ 曲曲线线呈呈V型型，，存存在在一一个个谷谷底底，，在在此此波波长长处处具具有有最最小小反射率但色中性较差但色中性较差单层减反膜的讨论：Ø 单单层层减减反反膜膜理理论论上上只只能能在在一一个个波波长长处处实实现现零零反反射射率率所所以以色色中中性性差差，，即即反反射射率率的的波波长长相相关关性性强强, 影影响响显显示示系系统统的的色色平平衡）；衡）；如如果果入入射射光光偏偏离离正正入入射射，，那那么么最最小小反反射射率率对对应应的的波波长长向向短短波方向移动波方向移动最常用的单层减反射补偿膜是常规的最常用的单层减反射补偿膜是常规的PC减反射补偿膜减反射补偿膜双层减反膜为为改改善善单单层层减减反反膜膜的的不不足足：：色色中中性性差差以以及及很很难难实实现现零零反反射射，，提提出双出双层减反膜的设计具体结构有层减反膜的设计具体结构有:1）双层）双层 /4膜堆膜堆2））  /2 ~ /4膜堆膜堆界面界面n0ns入射入射反射反射1) 双层双层 /4膜堆膜堆GL A变变成成G HL A，， 可可以以实实现现零零反反射射，，但但不不能能克克服服色色中性差的缺陷中性差的缺陷, R－－ 曲线呈曲线呈V型，适用与工作波段较窄的场合。

型，适用与工作波段较窄的场合 2)  /2 ~ /4膜堆膜堆G2HL A 膜系：基质膜系：基质  /2膜层膜层  /4膜层膜层空气空气基质基质n0ns入射入射反射反射 /2膜层膜层 /4膜层膜层1）反射率在参考波长处与）反射率在参考波长处与 /2膜层光学参数膜层光学参数无关，等价与一单层减反膜系；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得到反射率的极小值R－－ 曲线呈曲线呈W型所以在参考波长处反射率较型所以在参考波长处反射率较双双层层 /4膜堆高，但该波长两侧膜堆高，但该波长两侧R－－ 曲线较平坦，色中性较好通过调曲线较平坦，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）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）膜系反射率为膜系反射率为膜系特点膜系特点：：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小小结：：1、、￿ ￿在在PM-OLED 产品品应用中，由于主要用于用中，由于主要用于单色色显示的示的减反射减反射补偿，因此可以考，因此可以考虑采用采用单层PC λλ/4 补偿膜，以膜，以降低材料成本降低材料成本2、在、在AM-OLED产品品应用中，需要考用中，需要考虑全色域减反射全色域减反射补偿，，因此有必要考因此有必要考虑采用逆分散性采用逆分散性补偿膜或多膜或多层迭代减反射迭代减反射补偿机理的机理的补偿膜，膜，实现不同色域需求的减反射不同色域需求的减反射补偿要求主要主要应用有用有WRS 系列和系列和COP 系列系列单层或多或多层补偿膜膜产品OLED OLED 相位差补偿膜的原理与特性相位差补偿膜的原理与特性1718OLED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(Wide￿ View￿ Film)、色差補償膜(Achromatic￿ Compensation￿ Film)、或單純改變相位的相位差膜(Phase￿Difference￿Film￿or￿Retardation￿Film)，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Fuji￿Film透過變化碟狀液晶在厚度方向的傾斜角(discotic￿O-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(Fuji￿WV￿Film)；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(Broadband￿Retardation￿Film)，有效控制相位差膜之相位差值對應於波長分佈的曲線圖圖￿￿ ￿￿相位差膜之發展歷史概況相位差膜之發展歷史概況 19OLED用偏光片相位差用偏光片相位差补偿膜的工作原理膜的工作原理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￿圖二圖二￿ ￿相位差膜的基本運作原理示意圖相位差膜的基本運作原理示意圖 20OLED偏光片用相位差偏光片用相位差补偿膜的品种与分子膜的品种与分子结构构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 圖三圖三￿ ￿相位差膜的種類定義及分子結構示意圖相位差膜的種類定義及分子結構示意圖￿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(Molecular￿Design)或光學設計(Optical￿Design)兩種概念來製作，以下將一一敘述之。

(1)(1)分子設計分子設計￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿￿ ￿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(Lorentz￿model)闡釋，當單一軸性材料雙折射率Δn￿>￿0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Δn￿>￿0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料來製作寬波域λ/4相位差膜，勢必需要在分子設計上多做一些琢磨圖圖￿ ￿一般高分子材料在不同波長下的折射率分佈曲線一般高分子材料在不同波長下的折射率分佈曲線￿22OLED 偏光片用偏光片用宽波波长相位差相位差补偿膜膜(2)(2)光學設計光學設計另一種製作寬波域相位差膜的方式則是將幾種相位差膜利用光學設計的方式堆疊而成，例如日東及住友皆是利用此手法達成傳統的λ/4相位差膜受材料天性侷限多為窄波域相位差膜，因此必須利用兩層以上之相位差膜進行加成削減的方式方能製作寬波域相位差膜，但卻因此相對增加成本比重、重量及厚度，是LCD產業最希望避免的重要課題。

利用光學設計概念製作寬波域相位差膜主要有兩種手法：(1)利用兩種以上不同相位差分佈的材料堆疊貼合；(2)利用同一種相位差分佈的材料堆疊貼合而成以下將一一描述之不同非晶性高分子材料具有不同的相位差分佈，可以利用直交堆疊的方式製成寬波域相位差膜，如圖10所示利用此方法製成的相位差膜，其相位差分散特性仍具光波長依存性，差異不大，因此仍無法有效將可見光波段之線偏光完全轉換為圓偏光 圖圖￿￿ ￿￿一般高分子材料折射率分佈曲線及利用不同相位差分佈材料堆一般高分子材料折射率分佈曲線及利用不同相位差分佈材料堆 23疊貼合成的OLED偏光片用寬波长相位差膜與傳統相位差膜之比較 利用同一種相位差分佈的材料將其做成λ/2波板與λ/4波板後進行光學設計以非直交堆疊成的寬波域相位差膜已可以有效提升圓偏光在暗態的遮蔽情形，其中以2片λ/2波板與一片λ/4波板堆疊的效果最佳，如圖十一所示倘若單純用λ/4波板改善，可以發現R、G、B波段的光要將線偏光轉為圓偏光的路徑不一，僅綠色波段完全轉換至圓偏光，其餘皆為漏光的現象（圖11￿c）；結合λ/2波板與λ/4波板藉由光學設計堆疊的效果，可以將三原色之線偏光幾乎完全轉換成圓偏光（圖11￿d），日東與住友皆是利用此方法製成寬波域相位差膜。

日東已成功地利用光學設計以非直交堆疊的方式製作寬波域相位差膜，其中以利用折射率分佈差異不大的a-PO￿(amorphous￿polyolefin)材料做成一層λ/2波板與一層λ/4波板堆疊成的寬波域相位差膜的相位差分佈最接近於理想值(圖11a、b)，同時也基於成本考量，目前日東已將此實驗結果商品化圖圖￿￿ ￿￿堆疊法製作寬波域相位差膜之原理與其暗態遮蔽表現比較堆疊法製作寬波域相位差膜之原理與其暗態遮蔽表現比較 典型的典型的OLED补偿膜膜类型和逆波型和逆波长补偿膜的膜的波長分散性波長分散性OLED OLED 的圆偏光片的圆偏光片OLED的的圆偏光片偏光片结构与原理构与原理26OLED用减反射偏光片的典型用减反射偏光片的典型结构构COP使用使用（高級：（高級：GalaxySⅡⅡ等）等）WR-S-148使用使用（ （通用型通用型AM-OLED)　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　TACPVA特殊接着層特殊接着層WR S-148(50μm)OLED ﾊﾟﾈﾙﾊﾟﾈﾙTACPVACOPλ/2 （ （40μm） ）COPλ/4 (30μm)OLED ﾊﾟﾈﾙﾊﾟﾈﾙTACTACPVAｱｸﾘﾙ系（ｱｸﾘﾙ系（TAC代替）代替）WR S-148(50μm)OLED ﾊﾟﾈﾙﾊﾟﾈﾙTACPVA特殊粘着層特殊粘着層COPλ/2 （ （40μm） ）COPλ/4 (30μm)OLED ﾊﾟﾈﾙﾊﾟﾈﾙ･･･粘着層通常偏光板通常偏光板与与高透過高透過型型偏光板偏光板通常偏光板通常偏光板高透過偏光板高透過偏光板全光線透過率全光線透過率Total Light Transmittance rate％％４５４５４７４７有機ＥＬ発光輝度有機ＥＬ発光輝度OLED　 　Luminescence luminosity（ （The maximum luminosity） ）cd/㎡㎡１４０１４０（２８０）（２８０）１４０１４０（３００）（３００）有機有機EL発光強度発光強度Luminescence intensity％％１００１００８０８０電池寿命電池寿命Battery life短短Short長長Long 典型的 OLED偏光片结构NormalAM OLEDPM OLED(On sale)StructureThickness(㎛)155124142111HC TAC(30)PVA(25)TAC(25)Adhesive(11)QWF(RM, 53)Adhesive(11)HC TAC(30)PVA(5)TAC(20)Adhesive(5)QWF(RM, 53)Adhesive(11)HC TAC(30)PVA(25)TAC(25)Adhesive(11)QWF(PC, 40)Adhesive(11)HC TAC(30)PVA(5)TAC(20)Adhesive(5)QWF(PC, 40)Adhesive(11)30OLED 偏光片的工作原理偏光片的工作原理OLED 圆偏光片的技偏光片的技术要求要求311. High Transmittance / High Polarizing efficiency - T : 43.5%, PE : 99.92. Wide band Retarder : Contrast Enhancement3. Thinner Thickness4. Surface treatment - HC / LR / AGSR / AR32￿ ￿OLED￿OLED￿偏光片偏光片补偿膜的膜的应用示例用示例Polarizer (abs. axis:0deg)λ/4 (slow axis:45deg)Reflector(Cathode)λ/2 (slow axis:15deg)λ/4 (slow axis:75deg)SingleDoubleOLEDOLED偏光片的反射率特性偏光片的反射率特性34WR-W single(R=140nm)WR-S single(R=140nm)APO single(R=140nm)PC single(R=140nm)OLED￿OLED￿偏光片的偏光片的视角特性角特性APO double(R=280nm,140nm)PC double(R=280nm,140nm)OLED偏光片的偏光片的镜像反射率像反射率35400 410 420 430 440 450 460 470 480 490 500 510 520 530 540 550 560 570 580 590 600 610 620 630 640 650 660 670 680 690 70050454035302520151050PM OLEDWide bandNew RMPCWide bandNewRM0123456789108.775.465.03 PM OLED 偏光片的典型偏光片的典型结构和特性参数构和特性参数361.Structure2.Optical PropertyReleased filmPSAPC RetarderAnti glare or Hard-coatingItemT(%)PE(%)Surface treatmentThickness(㎛)Hardness(H)Mirror Reflectance(%)UV-cut(380nm)Spec43.599.9%Anti-glare 25%Hard coating1972 min15 max*1.0 maxPSAPolarizerSurface TreatmentProtective film•The mirror reflectance is lower 10% then the optical wavelength is larger than 480nm.PSAλ/4 COPAM OLED 偏光片的典型偏光片的典型结构与特性参数构与特性参数371.Structure2. Optical PropertyItemT(%)PE(%)Surface treatmentThickness(㎛)Hardness(H)Mirror Reflectance(%)UV-cut(380nm)WIDE BAND43.599.9%Hard coatingLow Reflectance2002 min10 max1 maxCOP 2sheet43.599.9%Hard coatingLow Reflectance2402 min6 max1 maxNew RM43.599.9%Hard coatingLow Reflectance2002 min6 max1 maxReleased filmPSAWide band RetarderPolarizerSurface TreatmentProtective filmReleased filmPSAλ/2 COPPolarizerSurface TreatmentProtective filmReleased filmPSARM RetarderPolarizerSurface TreatmentProtective film381. Property 1) Optical Property 2) ReliabilityITEMCompasationFilmT(%)PE(%)LabSurfaceTreatmentPMPC43.599.965.0-1.203.50AG25%, HCAMWide band43.599.965.0-1.203.50HC / LRCOP2sheet43.599.965.0-1.203.50HC / LRNew RM43.599.965.0-1.203.50HC / LRITEMDry conditionHumid conditionPM OLED80℃*500hr60℃, 90%*500hrAM OLED85℃*500hr60℃, 95%*500hrPMOLED & AMOLED偏光片的光学参数偏光片的光学参数PM-OLED 用高可靠性、高透用高可靠性、高透过率偏光片的典型率偏光片的典型结构构391.Structure2.Optical PropertyReleased filmPSAPC RetarderAnti glare or Hard-coatingItemT(%)PE(%)Surface treatmentThickness(㎛)Hardness(H)Mirror Reflectance(%)UV-cut(380nm)Spec45.081.0%Anti-glare 25%Hard coating1972 min25 max1.0 maxPSAPolarizer(DYE)Surface TreatmentProtective filmOLED用高透用高透过率率圆偏光片的机理偏光片的机理 403. Characteristics of organic light emitting material 1) 有机素子的色有机素子的色调及及SPEC TRUN(光光谱)依依赖于于发光物体的光物体的Bandgap. 2) 各个各个颜色物色物质的的Bandgap, HOMO, LUMO能能级不同不同, 需要开需要开发此素子的此素子的结构构. Blue: 无机物的种类少，电力消耗多，寿命短.Green: 有机物的种类多，因此亮度号.OLED用高透用高透过率率圆偏光片染色机理偏光片染色机理414. Transmittance Graph of PolarizerWavelength [nm]T and Pe[%]7806805804803800.0020.0040.0060.0080.00100.00Ts [%]Ts [%]提高有机发光体亮度不好的Blue及Red领域偏光片的透过率来完善提高有机发光体亮度不好的Blue及Red领域偏光片的透过率来完善OLED用高透用高透过率率圆偏光片的典型技偏光片的典型技术参数参数425. Comparison of iodine and Dye polarizing filmTypeT(%)abPE(%)UV-cutIodine43.50-1.203.5099.81.0 maxDYE45.006.32-17.8481.01.0 maxParametersIodineDyeTransmittanceLow(43.50%)High(Blue : 60%, Green : 41%,Red : 80%)Polarizing EfficiencyHigh(99.0% 이상)Low(81.0%)Color shiftHaven’tHaveReliability80℃ 500hr60℃ 90% 500hr90℃ 1000hr60℃ 95% 1000hr43谢 谢 ！。