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OCA胶膜可如何实现可弯折性能

发布时间:2022-08-29 15:09:47 浏览次数:2034


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“天降大任”于OCA

 

       要说这个光学胶膜(OCA)已经伴随iPhone和Android手机红了十几年。

       别看这货名字中带个“胶”字,其实和“粘接”功能相比,让屏幕变得更“漂亮”才是它的主要任务。

       由于折射率与玻璃基本一样(1.47–1.48),因此在盖板玻璃和显示模组之间贴上这层OCA胶膜就可以显著减少界面上的反射光线,进而大幅提高亮度和对比度。


光学胶膜(OCA)的工作原理及效果


       正因如此,在手机屏幕还没被“掰弯”的那些年,可以说OCA胶膜只需要躺在那里什么也不做就足以瞬间拉爆显示屏的“颜值”了!
       但是无奈这世界变化快,谁都没想到手机厂商突然就又需要屏幕“可弯可直”一秒切换。于是OCA胶膜“出工不出力”的舒服日子也随之结束了!




Moto RAZR手机的AMOLED折叠屏模组


      别看“折叠屏”模组只是一层比纸张还薄的膜,但如果把横截面放大1000倍,就会发现它其实就是一张由n多层功能膜复合而成的“千层饼”!
       其中的AMOLED膜负责发光,触控膜负责收集按压信号,偏光片让亮度更高,薄膜盖板负责抵御外界冲击……而这些功能膜之间一定都有OCA胶膜。



折叠屏的构造(简化)


       考虑到折叠屏需要承受一天几百次的“掰弯掰直”,所以此时的OCA胶膜除了提升屏幕的显示效果之外,更重要的任务就变成了为各个脆弱的功能层提供机械支撑。无论折叠屏遭遇何种“摧残”都要保证各层功能膜的结构稳定!
       但是从过去这一年初代折叠屏手机的表现来看,可折叠OCA胶膜出的问题还不少。重灾区就是所有折叠屏都摆脱不掉的“折痕”区域。



三款主流机型屏幕上的“折痕”

 

        究其原因,主要是折叠屏的弯折位置力学表现非常复杂,传统OCA胶膜已经完全不能胜任!而全新的可折叠OCA胶膜上岗时间又不长,注定会出现很多粘接失败与应力破坏问题!

 

02

说到这里就有必要引入材料力学里面的一个概念——“中性层”

       其实“折叠屏”的力学结构和杂志差不多是一样的。如果我们把杂志弯折,在外力的挤压下每一页纸都会出现位移。其中越靠近内侧的纸张位移越多。




弯折对物体产生的应力

 

       这个现象告诉我们,外力在弯折位置会分解成两个方向截然相反的作用力——

       · 在弯折部位的外侧分解为指向两侧的“拉伸应力”,这一区域就叫“拉应力层”;

       ·在弯折部位的内侧分解为指向中间位置的“挤压应力”,这个区域被称为“压应力层”。

 


拉应力层vs压应力层

 

       当“折叠屏”的各功能膜都被OCA胶膜粘牢成为一个整体,那么在中间某一层区域,“挤压应力”和“拉伸应力”会互相抵消。这一带就被称为“中性层”!



中性层——应力为0的安全区域

 

       “中性层”是一个安全区域,基本可以认为没有应力作用在这里,因此出现故障的几率也大大降低!
       但是“中性层”之外的那些功能膜就比较难搞了,如果OCA胶膜粘的太结实,处于“拉应力层”的功能膜就容易因为拉伸应力没办法释放发生断裂;但是如果OCA胶膜粘接力偏弱,处于“压应力层”的膜则会在挤压应力作用下脱胶分层。



拉应力层vs压应力层

 

       作为OCA胶膜来说,想要同时满足这两个完全相反的诉求简直就是mission impossible!也难怪折叠屏手机的折痕位置这么容易出问题!

 

 

03

折叠屏容易坏,OCA当自强

 

       要说这个思路还真是颇具道家“顺势而为”的智慧!
       因为如果把折叠屏整体的“中性层”分散到每个功能膜上,也就意味着各层的功能膜就都处在了“安全区域”。
       原本不可调和的矛盾被顺势化解于无形,再也没有你被挤压应力摧残,而我却在被拉伸应力撕裂的问题!



分散中性层,创造多个“安全区域”

 

       而实现这个方案的命门就在于——要让OCA胶膜具备更高的剪切应变。意思大概就是折叠屏一弯折,OCA胶膜就要有比较大的剪切形变量。尽量让各个功能层不受相邻层的约束,都有空间实现相对独立的滑动。



OCA胶膜的剪切应变

 

       这样的好处就是各功能层受到的应力大大降低!对于每一层功能膜来说,就各自拥有了一个独立的中性层!

 

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