可折叠AMOLED关键材料之-偏光片

OLED需要使用圆偏光片，而圆偏光片是由线偏光片+相位差膜组成，本篇文章，先从线偏光片的基本结构说起，接着介绍，为什么OLED偏光片需要位相差膜，然后从其基本结构出发，进一步展开foldable OLED屏幕对于圆偏光片每层的需求及发展趋势。最后提出，小编对于foldableOLED偏光片的未来展望观点。

1.    线偏光片的基本结构

常规的线偏振光片基本结构，如Figure 1所示，各层的主要功能：

TAC layer: 偏光片的支撑，保护以及防止回缩，一般厚度25~40um

PVA layer: 偏光机制功能层，一般厚度12um

PSA layer: 感压胶层，用于将偏光片贴附显示屏幕，一般厚度25um

在实际使用中，根据不同的应用，在Top TAC层上会有HC(Hard Coating), AR(Anti-Reflection), AF(Anti-Fingerprint)等涂层，这里不做展开。 

                                   Figure 1: 线偏光片基本结构

2．为什么OLED偏光片需要位相差膜

目前常见的AMOLED屏幕架构，OLED材料两端由阳极Anode阳极以及Cathode阴极控制，为了提高空穴的注入效率，阳极应选用尽可能高的功函数材料，常见材料为ITO。对于阴极材料选择，功函数越低，有机材料与阴极之间的势垒越低，电子注入越容易，发光效率就越高，目前常用的阴极材料是Mg-Ag镁银合金，因为是金属材料，容易反射外界的环境光，造成用户观察到的对比大大降低，故常规结构在AMOLED外部需贴附偏光片，而且是带有位相差膜的圆偏光片。

以1/4λ位相差膜为例来介绍此层的原理，如Figure 2，其中d为光程差，x与y方向，相位相差π/2，于是线偏振光在经过此位相差膜之后，转成左旋圆偏振光。

                                 Figure 2: 1/4λ位相差膜

基于以上的原理，我们用Figure 3来说明，圆偏光片的基本原理，

外界环境光经过吸收轴为垂直方向的线偏光片后，只剩一半的水平线性偏振光

水平偏正光经过1/4λ位相差膜后，转成左圆偏振光

左圆偏振光经过OLED cathode金属电极反射后，旋转180°为右圆偏振光

右圆偏振光经过1/4λ位相差膜后，转成垂直偏振光

垂直偏振光无法通过吸收轴为垂直方向的线偏，无法出光

经过以上步骤，将外界环境光阻隔在圆偏光片内，大大提升AMOLED本身的对比，即使在强烈的太阳光底下，也可清晰看见屏幕内容。

                                 Figure 3: AMOLED用圆偏的原理

3. 用于FoldableOLED偏光片的发展及未来展望

对于Foldable OLED一般常温寿命需求为200K次，高温、低温、高湿等恶劣条件寿命100K次，所以对于偏光片的选择，要求更高，在保证性能的前提下，厚度越薄越好。Figure4为目前foldable OLED用偏光片的发展历程，分别从每层结构展开说明：

                         Figure 4：Foldable OLED用偏光片的发展历程

TAC层，其杨氏模量较大，弯折寿命较低，应尽量减薄厚度，甚至取消，往TAC-less方向发展；

PVA层厚度越薄，越有利于弯折，整体屏幕堆叠厚度也相应减小，但是thinnerPVA带来的挑战是，对偏光片光学性能的影响，比如Ts透过率，PE偏光度等，PVA厚度从目前的12um -> 7um，若要往更小的厚度发展，必须使用coating LC+dye工艺取代常规的PVA延展拉伸工艺，但是其难度将是成倍的增加。如何去平衡堆叠厚度与性能，可靠性，这对于偏光片厂商是个很大的挑战；

Retarder位相差膜，自然界的环境光的波长范围覆盖很宽，常规的1/4λ位相差膜，一般只能对应单波长，若要达到理想的宽波长补偿效果，一般必须使用两层以上的相位差膜进行加成消减，例如，使用折射率分布差异不大的材料做成1/2λ位相差膜，再与窄波段正常分布的1/4λ位相差膜，按照一定方向相互堆叠，达到可见光波段形成宽波段覆盖。当然，增加1/2λ位相差膜，必然带来成本的上升，所以有些厂商会对传统的1/4λ位相差膜进行逆分散改良，但无论如何，都无法违反物理规律而达到1/4λ+1/2λ的效果。不同位相差膜堆叠，正视黑画面下的对比如Figure 5所示，前者有轻微发蓝，后者真正一体黑；

                                                 一体黑效果

                                     Figure 5：不同位相差膜比较

PSA胶，对于foldable OLED，不管是偏光片的PSA胶，还是整个屏幕堆叠中的OCA胶，对于折叠寿命影响以及应力平衡起着关键的作用，需要综合考虑在不同环境，如高温，低温，高湿等一定范围的疲劳寿命及受力分析；

同样，我们也关注到其他的一些研究发展：

有些厂商使用color filter或是金属栅极代替偏光片的作用，但小编认为，综合其性能，制程复杂性，成本等因素考量，这是一定时期的产物，并不会成为主流趋势；

有些厂商将coating 偏光片与cover lens一体化，来进一步整合制程，减少厚度,降低成本，不但对偏光片有性能要求，而且对于colorless PI (CPI)也有性能要求，小编认为，此想法很好，但仍需要长期的预研开发，离量产还需要一定的时间；

总之，小编认为，coating偏光片将是未来柔性折叠的主流趋势。未来的柔性foldable归根结底，将是原材料的竞争，资源卡位，上，中，下游策略合作摆在了所有要进入柔性折叠产业链厂商面前。