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OLED可折疊屏用的OCA光學透明膠

來源: 瀏覽: 發布日期:2020-10-19 14:59:41
信息摘要:
  OCA光學透明膠已經在顯示行業有十多年的應用曆史了,它提供了消費電子產品一個光學和機械的粘接,粘接蓋板玻璃,觸控玻璃和液晶屏。而最新的應用是粘接一個柔性可折疊的OLED顯示屏.OLED軟屏(曲麵屏

  OCA光學透明膠已經在顯示行業有十多年的應用曆史了,它提供了消費電子產品一個光學和機械的粘接,粘接蓋板玻璃,觸控玻璃和液晶屏。而最新的應用是粘接一個柔性可折疊的OLED顯示屏.OLED軟屏(曲麵屏,非折疊屏)用的OCA要求有足夠的粘性來抵禦屏幕的回彈而造成的氣泡。而針對OLED可折疊屏,在折疊過程中,OCA不能因自身變形導致其他功能層的變形.OCA也保持對觸控感應材料的兼容,如金屬網格,納米銀,碳納米管,石墨烯等。

  1.工藝對OCA的性能要求。

  OCA光學透明膠或者液體光學膠被應用到消費電子,工藝和汽車電子已經超過15個年頭了,OCA可以顯著增加顯示屏的顯示效果和機械強度,早在2006年,使用OCA的是LG的Prada手機。而最初運用於OLED屏(硬屏)和LCD屏,對OCA的應用要求是一樣的,但是隨著OLED屏幕的形式多樣化, 有了新的挑戰,如曲麵屏,折疊屏等。

  OCA是丙烯酸基材的產品,光學折射率是1.47-1.48之間,和PET,偏光片等材料非常接近,這個特性可以減少界麵之間,由於折射率差異造成的4%左右的光反射,可增強顯示屏顯示的對比度和亮度。

  在做溫濕度可靠性測試的時候,由於膠會吸收水汽,所以有可能影響膠的光學性能,產品會出些白霧狀,當回到正常環境後,這些白霧會消失,當然這種情況可以從膠的配方上做抗白霧改善。抗UV的要求出現在車載以及一些高要求的消費電子產品中,一個最常見的不良就是UV照射後材料發黃,那麽材料廠商就要考慮改善黃變的要求。OLED用的圓偏光片可以減少UV光的穿透,但是“去偏光”技術的慢慢發展,OCA就需要阻隔UV光的功能,以此來保護OLED器件。

  同時OCA需要和作為觸控感應層的材料兼容,如ITO氧化銦錫等,因為OCA作為壓敏膠會包含一些丙烯酸以此來得到高的粘性,所以OCA需要不含酸。各種可能的觸摸屏結構會在下一章講。OCA也在一定應用下,要求介電常數,在一定頻率下(100 kHz),低介電常數low (Dk < 3) 或高介電常數 (Dk > 9),以此來優化觸控信號的穩定。

  2.OLED用OCA的關鍵要求

  當OLED生產中,用高分子類基材,如PI聚酰亞胺, 顯示屏就可以得到折疊彎曲的效果。現在很多不同生產商都推出了動態可折疊的產品,如柔宇柔派,三星Galaxy Fold ,華為Mate X ,除了這些產品,LG在2019年宣布發布了合攏在小於30cm軸上的柔性電視R9,盡管這類電視不具有觸控功能,但是仍然需要OCA用來光學粘接保護功能層。

  最初的OLED顯示屏,OCA粘接是蓋板和密封玻璃, 也就是硬屏,這時候的OCA和LCD用的沒什麽區別,但是隨著OELD屏的彎曲,2.5D,甚至折疊,OCA的要求就變化了。下圖列出了幾種結構。

  不管什麽結構,OLED模組需要一層蓋板視窗,一個觸控感應和圓偏光層,這些必須用膠膜或者水膠貼合起來,以得到更好的對比度,更高的亮度以及可靠的機械強度。蓋板視窗通常用玻璃,但是一些應用也可以用PC,PET以及透明PI, 視窗油墨的厚度10-60um,這個油墨是為了遮蔽觸控線路的一些非透明的導線。

  觸控感應層是包含ITO或者納米銀,金屬網格的功能層。在圓偏光片可以做在觸控層上層,這樣的隱藏觸控的線路,如果用GF2,就是GFF結構的話,OCA需要粘接那兩個分開的觸控感應層,兩個感應層分別為發散層和感應層,也會用Tx和Rx表示。當然這兩層也可以做在同一麵,隻是那樣設計的話,靈敏性和精確性降低。

  如前所訴,大部分OCA都有抗白霧功能,也許一些場合,對水蒸氣的抵抗,要求會更高,特別是將來窄邊框和去偏光片化。可穿戴設備會遇到更高的耐水和耐化學容易要求。比如類似應用的lens bonding膠帶,需要阻隔化學液體,水汽等,幸運的話,它們不需要光學透明,而OCA不一樣,在保持透明情況下,抵抗油脂,汗液,酒精,酸,清潔劑等等,都是一些親水或者疏水的物質。

  通常終端貼合廠針對不同貼合位置選擇不同OCA,偏光片上的OCA是自帶的。除了滿足技術要求,小於25um的膠和偏光片有好的粘性以外,價格低是一個重要因素。由於偏光片吸收大量的UV光,OCA不大可能是UV後固化的形式。將來圓偏光減少厚度,這部分粘接的OCA需要扮演更重要的角色來保護這個偏光片。

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  2.2 彎折和曲麵屏的粘接要求

  TFT, TFE和觸控層在彎折中最容易受損,盡管最新的納米銀或金屬網格比ITO更具柔性,盡管OLED廠商持續在改善產品可靠性,公開的資料顯示,核心器件在彎折中依然很脆弱,在PI上的TFT,0.2%的形變,或者TFE上,0.3%的彎曲,SiO2 層就很容易破碎。

  當OLED曲麵屏在生產過程中,隻要求彎一次,蓋板可以用玻璃,玻璃具有很好的耐刮性,更好的保護顯示屏耐受衝擊,玻璃的模量遠遠高於塑料基材。粘接曲麵屏的OCA就需要高的粘性來保持塑料基材,如TFT等在彎曲狀態,如果粘性不夠,它們會回彈產生氣泡。

  針對彎曲屏,3M推薦的是(CEF) 30xx 和31xx, xx 代表英製的mil數,表1記錄了一個重要的參數,剝離力。其中CEF30xx是 UV 後固化的產品,測試剝離力前,需要用1J/cm2 UVA 的光照一下。

  備注:180°剝離, (N/cm),粘接玻璃。參考ASTM D3330的方法,1cm寬的測試條,305 mm/min的剝離速度,2.0 mil的PET基材,靜置在23度/50% 相對濕度的環境。

  2.3折疊屏的粘接要求

  折疊屏用OCA需要很低的模量或者能調整顯示屏各功能層在彎折時的位置。在4mm或者更小的軸上,可折疊幾萬次,OCA需要把那些功能層整合為一個整體,並且維持柔性。當設備彎折時,膠需要有最小的形變,避免流動而改變厚度,打開折疊後,不允許有折痕等現象,膠必須幫助屏幕快速恢複平整,最後,所有的這些性能在不同的操作溫度下,依然保持穩定。這可能需要膠有一個很低的Tg,低於最低的操作溫度,如果操作溫度是−20°C, 那麽Tg < −30°C是一個最起碼的要求。

  可折疊OCA的要求和靜態應用的普通的OCA粘彈性要求截然不同,軟的低模量的膠會犧牲一部分粘性,實際上,可折疊OCA仍要維持最少1 N/cm的粘性。表麵的清潔是貼合廠需要做的,如果改善粘接表麵,用plasma,或者底塗劑也可以增強表麵能。

  當一個柔性屏折疊數千次後,可折疊OCA應該也要在來回彎折時,保持最小的偏移或遲滯。在應用端的測試,包括應力,壓縮比,剪切力,流變,一些機械的夾具可以模擬這個過程,在會在後麵的第四章中介紹。

  2.4 OLED屏將來對OCA的要求

  OLED設計新的趨勢要求更多更靈活的彎折,新的OCA也要滿足那些要求。在下一個十年,生產商計劃推行更窄的折疊,繞卷,多軸折疊以及更長的使用壽命。由於折疊半徑減少到小於3mm,剪切應力就要求從300% 到大致到500 或700% ,甚至更多。更多的軸會增加整體剪切力的分配,每個軸都有自己的應力分配係統。一個繞卷的屏可以看做許多軸在一定半徑上的折疊。繞卷的產品會比如今一軸的產品做的更大,但是這個剪切的要求會更加嚴格。膠大幅的蠕動,會在繞卷的最後,拉長很多毫米, 這會導致外觀不良以及產生更多的應力。薄的產品利於折疊,所以整合各層功能膜,使膜的數量變少也是一個趨勢,有可能把偏光片或者彩色濾光膜整合在包裹玻璃上。另外為了使蓋板能承受更大的衝擊,OCA也扮演越來越重要的角色。

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