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无偏光片COE结构的关键材料是什么?

编辑:chinafpt 2021-12-07 11:32:04 浏览:1178  来源:CINNO

  三星作为显示技术的大厂,其在前沿技术上的研发一向是走在业界的前端。折叠屏手机作为科技业界下一个具有变革性的产品,三星很早便已经对其进行相关的研究,而目前其也是在技术、产品、市场上具有领先地位。

  三星在2021年整合了S和Note系列,逐渐把折叠屏手机作为三星旗舰推出市场,集合了三星最新的技术研发成果。在8月份最新的发布的三星Galaxy Z Fold 3上带来了众多先进技术,据悉手机采用了ECO2 OLED,该技术通过屏幕叠层结构代替传统核心材料偏光片,以提升透光率,降低面板功耗。

  虽然无偏光片技术的研究已经有一段时日,但是一直并没有实现产品的量产商用,而三星GalaxyZ Fold 3的面世则是无偏光片技术首次在AMOLED消费级产品中应用。

  偏光片有何作用?

  偏光片顾名思义,其作用是用于改变光线的方向。日常经常可以看到的偏光片包括电影院的3D眼镜、摄影爱好者们的偏振镜、偏振功能的墨镜等。

  偏光片在显示领域,最早用于LCD屏幕,它也是偏光片的消耗大户。一块LCD屏幕会用到两张偏光片,靠下的一张用于将普通的背光转化成偏振光,靠上的一张用于解析经过液晶调制后形成的偏振光,进而形成明暗对比和色彩对比。

  来到AMOLED屏幕上,其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。由于其显示原理与LCD屏幕不一样,因此其显示成像理论上是不需要偏光片的。

  不过AMOLED有另外一个问题需要解决,那就是光的反射。AMOLED的基板会反光,当外界自然光照射到AMOLED屏幕上,穿透过封装层之后就会从金属阴极反射回来。它看起来像一张银色反光的锡箔纸,导致在环境光稍微强一点的地方,屏幕因为反光,显示效果和对比度就会大幅下降。这意味着,如果在光照或阳光下观看AMOLED,由于反射光,很难看清屏幕。

  因此一般AMOLED屏幕需要采用了偏光片来用于降低降低光反射,其附着在面板上,充当过滤和调节从外部进入的光线的过滤器作用。为什么我们能在阳光下能清晰地看到画面,这因为偏光片具有防反射作用。

  偏光片成折叠屏发展阻碍

  偏光片贴附在面板上,是过滤光线并调节光线的材料部件,而在AMOLED上的主要作用便是防止光的反射。

  不过面板加上了偏光片,首先本质会使发光效率降低,使屏幕亮度在同等功耗下有所降低。三星方面曾对外表示,偏光片理论上只能让一半的光线透过,也就是当光线通过偏光片时,亮度下降50%以上。为了让手机日常使用中具备强光下可视性,AMOLED面板不得不继续提高亮度,进而导致功耗提升和寿命降低。

  其次偏光片的厚度在50-100微米(μm)的水平,需要粘着剂,这也增加了厚度。可以看到在目前的OLED屏幕结构中,偏光片占据了一半的厚度,令整个AMOLED厚度增加不少。实际在过去几年里面,AMOLED偏光片的应用没有大问题,应用成熟,而且厚度仍然要比LCD屏幕要薄,不过直到折叠屏时代的来临,其厚度问题被重点关注起来。

  折叠屏的设计中,手机屏幕必须做到尽量薄,这样才能在弯折过程中减小弯折半径,防止折叠区域塑料部分长期拉伸,导致长度变化,最后形成褶皱,降低屏幕寿命。因此相对厚度较大的偏光片便成为折叠屏进一步发展所需解决的问题之一。

  随着折叠屏的发展,相关的产品的不断面世上市,无偏光片技术会率先应用在对成本相对不敏感的折叠屏上,以此来提升理论亮度和降低屏幕弯折半径提升耐用度。

  无偏光片技术实现的关键

  三星Galaxy Z Fold 3是首款采用无偏光片技术的量产折叠屏产品,其必然会带动整个产业链上下游相关技术快速发展。

  据了解,三星Galaxy Z Fold 3去除了偏光片,采用厚度更薄的彩色滤光片,减少Cover Window光反射的作用,实现防反射的处理。

  显示产业链相关人士表示,“未来OLED的发展会遇到三个难题,第一是光的效率,随着4K8K等更高分辨率的显示屏幕出现,功耗和亮度矛盾会越加严重;第二是屏幕多变形态,折叠屏需要更低的弯折半径来提升寿命;第三便是成本,通过减少屏幕层数或者降低屏幕的复杂度,继而把成本逐步降低。”

  目前无偏光片技术名为Pol-less结构,也称为COE结构(Color filter On Encapsulation)。它会是解决以上OLED发展三个难题的办法之一,而当中的关键则是取代偏光片的那一层彩膜(ColorFilter)和像素间隙的黑矩阵(BM,Black Matrix),两者属于光刻胶材料中的低温OC与低温BM。

  这层彩膜能够解决反光和透光的问题,当外界光线入射屏幕,不需要的光会被BM所吸收,其余会透过彩膜中的RGB所入射,随后那个RGB像素点便会显示出颜色并反射。反射过程会有部分被BM区所拦下,其余会被彩膜所吸收。

  无偏光片技术可以在相同的显示亮度下,屏幕功耗更低;或者在相同的功耗下,屏幕亮度更亮。此外,由于这层彩膜是Coating上去的,通常只有10微米以内,因此相比偏光片能够大幅降低屏幕的厚度,利于延长折叠屏的寿命,降低偏光片的使用成本。

  前面已经提到,无偏光片结构需要在AMOLED屏幕上蒸镀一层彩膜,其对工艺的精度和准度要求非常高,也是影响良率和成本的关键。此外目前无偏光片结构AMOLED屏幕都是基于薄膜封装,所以需要采用低温光刻胶和低温加工工艺,这要求相关的材料具备良好的低温性能。

  关键材料的发展

  实际AMOLED采用偏光片是行业发展中“妥协”之举,不过随着折叠屏产品的出现,无偏光片技术方案对于解决折叠屏耐用度、提升亮度和降低功耗都有显著的好处。当然目前这种技术仍然有工艺和成本的问题需要解决,可是在率先应用在折叠屏后,预计未来随后慢慢在AMOLED屏上普及。

  无偏光技术结构会是显示发展的重要趋势之一,实现的关键便是当中的关键光刻胶材料。

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