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捷客斯能源:通过控制纳米构造而开发的OLED防反射膜

作者:来源:中国电子报、电子信息产业网发布时间:2017-10-17 我要评论

  藤田宪治:接下来我们有请JXTG公司介绍一下通过控制纳米构造而开发出的OLED防反射膜,给我们介绍的嘉宾是JXTG能源株式会社机能化学及材料公司薄膜事业部副部长西村凉先生!

  西村凉:大家好!我是JXTG能源的西村,非常荣幸今天能有这样一个发言的机会,我想向日经BP以及CODA表示衷心的感谢。

  我们是一家石油公司,为什么石油公司会参与到显示器元件领域呢?我想简单介绍一下,当然我们是石油公司,所以我们会生成和销售石油、柴油、天然气等等。最近我们作为一家综合的能源公司会提供电力和清洁能源,以及石化产品的生成和销售也是我们的行业领域。

  所以在这里产生了相关的产业,我们的销售额达到10万亿日元是日本最大的石油能源公司。按加油站来说有14000座加油站都是我们公司的,如果大家有机会在日本驾车,你可以看到有两家加油站其中一家就是我们公司的。

  生产石油是我们的主要业务,这里面会有催化剂的使用,所以会产生各种化学物质的生成。比如说石油冶炼中会有残渣,这里面有碳,它可以用在10代10.5基板的生产方面。另外,这里面的碳素材料还可以用在锂电池的附属材料里面,从这个角度来说我们公司有很多材料,其中最专注的领域就是高耐热树脂,尤其OLED所关注的透明高耐热膜这些都是我们比较专注的,光学材料也是我们关注的领域,二十五年前我们就开始研究聚微离子,还有透明显示器所使用膜的开发和研制。

  今天我想介绍一下使用纳米结构所研发的OLED显示器所使用的膜,为什么我们会对纳米结构产生兴趣呢?首先要从这个元器来介绍一下,在高中的物理课程当中我们会学到反射,从这个角度来讲我们要从微观的角度去研究,要从传统的光学角度来看,我们已经进行了各种深入的研究。但是比起可视光来说,我们对于短距离的光的方面,实际上还有很多可待研究的领域可能和大家今天所谈到的量子点,包括负折射率有关系。

  为什么?这个领域光子、电子会受到纳米结构的影响,这样就会产生能源的移动,这样的话就会产生新的物理现象或者生成原来所没有新的材料。所以对于我们光学领域的专家来说是非常感兴趣的一个领域,以往我们研究了很多纳米结构,比如说像左下角的乍一看是非常没有规则的图像,但是我们通过研究可以进行有效的提取应用于照明。比如说进行无反射或者是防水的应用。

  但是有一个问题,这种小的结构我们怎么样以廉价的成本应用在大面积上呢?实际上在95年的时候当时普林斯顿教授提出了纳米印刷技术,这是非常适合于这个领域的。如果我们准备好模板的话,我们用电注入法就可以简单的生成模具,然后再注入树脂就可以大量的生产纳米结构的材料。

  所以说像高度的半导体材料和它相比,这种纳米结构可以以更廉价的成本应用于大面积生产。我们利用这种方法现在已经有两个生产线了,一是卷对卷的生产线,在薄膜上面加上UV的树脂,并且把两者结合起来,最终卷曲,是非常简单的工艺。

  还有一点是所谓的玻璃压印技术,刚才谈到的是UV树脂,这次使用的是无机材料放在玻璃机板上,然后用卷对片的方式来不断的进行印刷,实际上它对于热量的使用是非常好的。昨天早上王东升理事长曾经提到了今后的趋势,我们必须把握去开拓未来。实际上在光学膜方面也是一样的,我们要想生产防反射的膜,必须很好的了解当今OLED世界的现状和动向。

  首先,LCD和OLED相比,OLED现在份额在不断的提升。我们所研发压印的技术大概是2008年,当时我们没有想到OLED会像今天这么急速的发展。但是今天我们看一些咨询公司的数字,从出货量的角度来说,尤其是中小型。明年OLED有可能超过LCD发货的面积。

  换句话说,OLE的原来是有议价的,今后它的议价不断降低。过去人们用OLED的产品觉得是有价值的,实际上并不一定完全超过LCD,在今后OLED屏之间,它们在画质方面的竞争会更加激烈,如何实现差异化。还有一点就是面板企业是竞争的主体,过去是韩方厂家更有实力,但是现在中国台湾和日本各个面板厂的数字在增加。所以今后在OLED面板厂家之间的竞争会变的更加激烈。

  在此之前很多人都提到了所谓的柔性,当然用柔性这个词来形容是没有问题的。但是实际上它是分不同阶段的,比如说从最简单的印屏也可以是曲面的,然后从无边框曲面一直到可折叠、可卷,应该有不同的柔性阶段。

  接下来我们看一下存在这么多竞争对手,作为我们来说能够做什么事情。其中非常重要的是无反射,我们必须实现True Black。第二点我们要实现广射角,这点也是十分重要的。在右边大家可以看一下,从斜线的角度来看显得更加真实漂亮。但是在今后我们出现了一些新的显示,从正面来看实际上它也是分为各种各样的角度。

  因此这种广式角的特点变的更为重要,第三个是超薄,如果最终走到可卷曲的角度,我们可以把它非常好的卷曲起来。在此之前的膜一般都是几十微米,今后我们会要把它进一步压缩到1/10的水平。

  回到刚才的话题,为什么OLED需要防反射的膜,大家对OLED比较了解,它是自发光的。所以对比度是光的最小值和最大值之间的比例,大家知道应该可以放到无限大。有人说能够实现一百万分之一大的对比度。但是我们要考虑到实际的使用环境,因为有环境光,比如说有灯光或者是太阳光会照射到屏上,这样的话大家可以看一下对比度会大幅度的下降。

  现在OLED即便在室内照明下也只能降到200到300的水平。因此对于OLED来说反反射的膜是必不可少的。如何实现防反射或者是反放射呢?给大家介绍一下,在OLED的屏上,它有金属电极,而且是非常平的,就像镜面一样,有所谓的直线偏光板,可以制造成圆形的偏光板。我们通过偏光板可以让光偏向,刚才提到了1/4的波长是一种直线的,而且并行了圆的偏光,光会转180度的弯,本来是左边偏光的,现在转成右边偏光了。

  在这种情况下再次通过1/4延迟膜,又会回转90度,其余的光都会被阻隔出去,在这个过程当中大家看绿色的部分,也就是所谓的1/4的迟滞膜,它需要有90度的偏光。而且对于波长是有依赖性的。大家看一下不同的颜色波长是不一样的。刚才所提到的1/4的波长plate,它最理想希望得到进来的光都是1/4的波长。如果实现这种理想的直线,最终可能得到我们所需要的True Black真正的黑色。但是非常遗憾的是在世上没有这种特性的材料。

  比如说我们一般是通过正分散的材料,更多的像蓝光和红光,它的光会被剔除出去。而且最终我们看到的颜色黑色更接近于紫色。当然最近我们出现了这个做法,但是必须对此进行进一步的改进才行。

  大家看一下通过不同的膜,首先是高分子塑料,我们把它结合在一起可以使它的曲折率进一步提升,右边是液晶膜,把它摆放在一起。最后通过膜来进行配向,如果是这样的话像COP,也就是表面的特性。

  我们还利用去碳酸脂等等,通过使用这样的材料能够接近于理想的特性,但是仍然存在问题。我们再看一下从斜面角度看怎么样,我们可以看到如果是20度、40度对此进行放倒的话,无论哪个都跟理想的曲线发生偏离。所以要想实现宽视角和真黑需要有新的技术革命。

  实际上刚才所提到的1/4Plate,这里面有一个垂直分布的CPlate,我们就拥有这方面垂直配向的膜。如果把两者结合在一起,可以看到黑色的程度会有如此大的改善,而且从不同的角度看都是非常清楚的,我把刚才所介绍的内容总结一下。

  现在没有把真黑广视角这方面都能满足的圆形材料,但是通过我们所提供垂直的配向膜应该能够做出全新的膜来,这种概念到底是什么呢?在此之前,光学的特性都是有材料的特性来决定的。但是我们必须摆脱这种限制来进行全新的限制,所以我们把它称之为结构型的设计,具体来说是光的周期是非常短的,我们把两者结合在一起,只要把它方向的曲折率加以变化就可以了,有这样的计算公式。如果我们用比头来计算的话,这样的周期折合的越近曲折率会变小,如果把曲折率变大的话会出现单向的问题,会呈现出一种凹凸不平的结构。

  如果用比较便宜的树脂膜,我们通过对于垂直方向的比例进行调整就可以不受材料物理特性的限制,这个跟刚才所提到的表面特性结合在一起,最终能够在600到700纳米的波长情况下接近于理想的形状。

  所以大家可以从这张图上看出来,它的表面特性只用一张膜就可以实现了。因为它非常薄跟光的波长差不多是零点几纳米的厚度,所以能够满足柔性的要求。我们把刚才那张表结合起来看一下,无论是正黑或者是广视角都可以满足,虽然使用的材料是比较便宜的,但是性能是非常之高的。

  今天所介绍的结构是为了新的柔性OLED发挥更好的作用,当然这些膜准备好也不够,需要偏光板和屏之间进行匹配。在我们外面的展厅里面有实物,如果哪位感兴趣的话可以到我们的展厅来看一下跟我们进行交流,感谢各位的聆听!


来源:中国电子报、电子信息产业网            责任编辑:赵强

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