日前,香港科技大學郭海成教授以“OLED用薄膜偏光片”為主題,分享一種偏光片涂布式的技術路徑與方法�
郭海成教授介紹,目前市場上絕大部分偏光片都是基于PVA拉伸來取得偏振方向,還是基于H-sheet這樣的老技術�
柔性顯示把傳統的偏光片貼上去非常費時,而且也很厚,要把偏光片弄得很薄不是那么容易,最好的方法就是直接把偏光片涂布,涂在顯示上,不用貼片,不用拉伸。如果能夠涂布膜片偏光片,生產柔性顯示將會方便很多,也將會顛覆整個偏光片市場�
據他介紹,分子吸收通常都有偏振效應,也可稱為雙吸收效應。分子排列越好,雙吸收比(D值)就越大。對比度與透過率成反比,D值越大越好,而一般商業用偏光片的D值是50�
相對而言,OLED需要的D值要比LCD所需要低很多�
但是1/4波片因波長變化引起的漏光是一個大問題,比偏光片嚴重�
怎么讓分子排列好�
郭海成教授表示,傳統方法是把雙吸收分子摻在PVA同時拉伸,D值可達到50,或把雙吸收分子放在液晶內,用摩擦或光配向對液晶分子進行排列,讓雙吸收分子同時有液晶特性,產生雙吸收的效果�
然而,液晶向列相(Nematic)只�0.7,D值只�9-10,效果不是很好�
目前用光配向來做排列主要有三種方法:
一是photo crosslinking;
二是photo-bond breaking;
三是香港科技大學的photo-induced molecular rotation�
他表示,只有第三種方法才能有效排列雙吸收染料分子,其技術路線是把雙吸收染料與光配向材料混在一起,進行光配向,然后合成同時具有光配向特性和雙吸收特性的染料�
什么叫光至分子旋轉效應�
據介紹,偏振光被分子吸收,會引起分子旋轉,直到分子偏振方向垂直,再沒有吸收,分子才穩定下來,不會發生旋轉�
目前香港科技大學已經成功利用這個效應進行IPS和MVA液晶的光配向。由于這個旋轉效應會趨于飽和,所以光強均勻度不會影響分子角度分布�
現在我們重新來理一�
什么是偏光片?
偏光片全稱為偏振光片,可控制特定光束的偏振方向,自然光在通過偏光片時,振動方向與偏光片透過軸垂直的光將被吸收,透過光只剩下振動方向與偏光片透過軸平行的偏振光�
偏光片是干什么用的?
在LCD顯示模組�
在LCD顯示模組中,有兩張偏光片分別貼在玻璃基板兩側�
下偏光片用于將背光源產生的光束轉換為偏振光,上偏光片用于解析經液晶電調制后的偏振光,產生明暗對比,從而產生顯示畫靀�
液晶顯示模組的成像必須依靠偏振光,少了任何一張偏光片,液晶顯示模組都不能顯示圖像�
LCD顯示模組基本結構
在AMOLED顯示�
AMOLED顯示器所面臨的挑戰之一,是如何有效抵抗環境光、減少顯示方面的干擾,搭載圓偏光片便是其中一個解決辦法�
目前圓偏光片是以1/4波長相位膜與傳統偏光片結合成的抗反射片�
圓偏光片
雖然在三星主導的AMOLED產品中,�1/2λ + 1/4λ延伸型相位差膜疊層的方式補償效果最好,但相對厚度及成本都相當可觀。最終,業界將在高對比、薄型與價格間作取舍。液晶涂布型相位差補償膜技術發展多年,以日本大廠最積極投入研究,透過分子的操控,具有可調的光學補償特性、可任意調整光軸、且厚度薄、成本低等優點,期望在不久的將來有更突破性的發展�
圓偏光片光學數據
傾角&旋轉�
polarizance elliptcity表示圓偏振片的圓偏極化的能力,越接近±1,代表圓偏極化程度越高。橢圓率+為右旋圓偏振,橢圓率-為左旋圓偏振�
偏光片主要由PVA膜、TAC膜、保護膜、離型膜和壓敏膠等符合制成,其功能是將背光中透出的光向單一方向通過,并將另一方向的光切斷�
偏光片中起偏振作用的核心膜材是PVA膜。PVA膜經染色后吸附具有二向吸收功能的碘分子,通過拉伸使碘分子在PVA膜上有序排列,形成具有均勻二向吸收性能的偏光膜,其透過軸與拉伸的方向垂直�
偏光片主要構�
PVA�
性狀:聚乙烯醇,具有高透明、高延展性、好的碘吸附作用、良好的成膜特性等特點,眼神前厚度�75微米�60微米�45微米等幾種規格�
作用:該層膜吸附碘的二向吸收分子后經過延伸配向,起到偏振的作用,是偏光片的核心部分,決定了偏光片的偏光性能、透過率、色調等關鍵光學指標�
TAC�
性狀:三醋酸纖維素膜、具有優異的支撐性、光學均勻性和高透明性、耐酸堿、耐紫外線、厚度主要有80微米�60微米�40微米�25微米等多種規格�
作用:一方面作為PVA膜的支撐體,保證延伸的PVA膜不會回縮,另一方面保護PVA膜不受水汽、紫外線及其他外界物質的損害,保證偏光片的環境耐候性�
保護�
性狀:具有高強度,透明性好、耐酸堿、防靜電等特點,一般厚度為58微米�
作用:一面涂布有感壓膠粘劑,貼合在偏光片上可以保護偏光片本體不受外力損傷�
壓敏�
性狀:也稱感壓膠,與TAC具有很好的粘附性,透明性好,殘膠少。偏光片用壓敏膠的厚度一般為20微米左右�
作用:是偏光片貼合在面板上的膠材,決定了偏光片的黏著新跟那個及貼片加工性能�
離型�
性狀:單側涂布硅圖層的PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)膜,具有強度高、不易變彀透明性好、表面平整度高等特點,不同應用具有不同剝離強度�
作用:在偏光片貼合之前,保護壓敏膠層不受損傷,避免產生貼合氣泡�
反射�
性狀:為單側蒸鋁的PET膜,反射率高�
作用:主要用于不自帶光源的反射性LCD,將外界光反射回來作為顯示的光源�
位相差膜
性狀:也成為補償膜,不同的應用具有不同的光學各向異性及補償量�
作用:用于補償顯示器內部材料的位相差,起到提升顯示器的對比度、觀看視角、校正顯示顏色等作用�
偏光片分�
按功能分
透射型、補償型、半透射型、反射型
按材料分�
碘系偏光片、染料系偏光膜、聚乙烯偏光膜、金屬偏光膜
偏光片產業鏈
偏光片上游是光學材料供應商,下游是液晶顯示模組廠商及各類終端產品生產廠商�
由偏光膜(PVA)、保護膜(TAC)、壓敏膠層、離型膜、保護膜、光學補償膜等符合而成,基本結構是兩層TAC膜夾一層拉伸后的PVA膜�
偏光片原材料成本占生產總成本�80%,其中TAC約占成本50%左右、PVA�12%、膠�5-10%,保護膜、離型膜15%,化工材�5%,其他成本占10%�
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