光鲜亮丽的图像

110到超过45000

毫帕秒是瓦克LUMISIL® UV品牌的有机硅树脂的粘度范围。

2021年08月31日 Read time: MinutesMinute

光鲜亮丽的图像

显示屏和光学显示屏在其生命周期中,既要承受机械载荷和热应力的考验,又要始终保持良好的显示效果。瓦克韩国技术中心针对这一需求开发了透明有机硅树脂。它可以粘合盖板玻璃和显示屏,并确保图像的对比度和清晰度。

有这样一幅卡通,形象地表现出显示器在人们日常生活中的重要性:一个小男孩在随父母参观动物园时,对着水族箱的玻璃用食指和拇指相对滑动,想放大小鱼看个究竟——就像在智能手机的屏幕上一样。对于现在的青少年来说,虚拟现实就像真实的世界一样真实。

显示屏不仅仅是智能手机、平板电脑、电视机的一部分,它更构成了人与机器之间的沟通界面,例如自动售票机、工业应用的监控设备和现代化的汽车等都配有显示屏。

瓦克韩国光学粘合团队:JungEun Lee、JaeWoo Lim、SeungA Lee。

瓦克韩国光学粘合团队在鉴定一块用硅树脂粘合的玻璃板(左起):JungEun Lee、JaeWoo Lim、SeungA Lee。

所有的显示屏都有一层盖板玻璃,在触摸屏上,这层盖板玻璃可以传递触觉信号。盖板玻璃的下面是真正的显示屏,它将电信号转换成光信号。在如何粘合显示屏和盖板玻璃的问题上,主要有两种方式:第一种是将二者沿边框粘合。

这种方式会在显示屏和盖板玻璃之间留有一层空气间隙,英文称其为“air gap”,这种粘合方式也因而被称为“air gap bonding”,即“气隙粘合”。它的缺点在于显示屏发出的光不仅在穿透盖板玻璃时发生折射,在穿过气隙时也会发生折射,这就导致人眼看到的图像在对比度和清晰度上都有损失。第二种方式是将显示屏和盖板玻璃通过一种透明材料完全粘合,该材料的折射率经过调整。这种被称为“optical bonding”即“光学粘合”的技术可以令图像更加光鲜亮丽。

SeungA Lee将一块玻璃板放在紫外线下,以此触发有机硅的固化过程,

SeungA Lee将一块玻璃板放在紫外线下,以此触发有机硅的固化过程,

薄膜胶或液态胶

光学粘合所采用的透明层压材料既可以是薄膜胶,也可以是液态胶。此类胶粘剂通过紫外线固化,基于丙烯酸酯或有机硅生产而成。

“这两种贴合技术的市场份额目前不相上下,但在高端应用领域,有机硅树脂作为粘合材料的解决方案必将逐渐成为主导,因为这一技术还有收缩率低、热稳定性好且故障安全性高的优点。”瓦克韩国光学粘合国际业务开发经理JaeWoo Lim说。根据他的预测,到2026年有机硅液态胶在光学粘合市场的份额将实现翻倍。

目前,涂布这种透明双组分液态胶共有五种不同工艺可供选择,其中包括常见的喷涂和丝网印刷等。如何确定胶体的理想粘稠度取决于显示屏制造商选择的加工工艺。为了满足不同需要,瓦克近年来开发出多种不同类型的高性能光学有机硅,粘度范围从低于110毫帕秒到高于45000毫帕秒不等。LUMISIL® UV品牌的产品即使应用多年后仍能保持优异的透明度。

汽车内的仪表盘即是一款典型的高端应用。在炎炎夏日,停靠在太阳下的车内温度往往会高于50摄氏度。减速路障、铁轨、高速行驶等行车条件都会导致车辆颠簸震动。

“硅树脂具有收缩率低、热稳定性好且故障安全性高的优点。”

JaeWoo Lim,瓦克有机硅全球业务开发经理

全数字化的仪表盘

JaeWoo Lim介绍说:“越来越多的汽车制造商将仪表盘和光学显示元件视为重要的设计元素,以求在竞争中取胜。”他还说:“仪表盘的设计发展趋势正在从平面的小仪表盘向弧形的大仪表盘转变,不考虑设计因素,单从交通安全的角度来看,仪表盘必须在任何光线条件下都能确保良好的可读性和优质的图像质量。”尤其是在电动汽车领域,其全数字化、触摸式的仪表盘系统通过视觉元素向驾驶者传达出全新驱动技术带来的全新体验。弧形的大显示屏在受到机械应力时尤其易于受损,出现裂纹。

位于韩国首尔的瓦克光学粘合技术中心负责人SeungA Lee说:“我们和客户一起为其量身定制解决方案,目标是将有机硅树脂在光学粘合方面的根本优势充分挖掘出来。”

作为化学家和工程师,SeungA Lee面对的挑战不仅巨大,而且复杂:首先,不同的应用领域对显示器的要求各不相同。而且,不同的制造商选择的显示技术和触摸操作技术以及使用的材料也不尽相同。为了满足客户提出的各种不同要求,SeungA Lee率领其研发团队对有机硅树脂的分子结构进行了调整,以改变其特性。

并仔细观察用硅树脂粘合的玻璃板。以LUMISIL® UV命名的有机硅产品即使使用多年后仍能保持优异的透明度。

并仔细观察用硅树脂粘合的玻璃板。以LUMISIL® UV命名的有机硅产品即使使用多年后仍能保持优异的透明度。

固化过程通过紫外线触发,生产商由此可以实现高效生产。

固化过程通过紫外线触发,生产商由此可以实现高效生产。

有效减轻机械应力

例如:如何在强力粘合组件和减轻机械应力之间寻求一个理想的平衡点就是一个重要的挑战,SeungA Lee介绍说:“通过调整固化剂和扩链剂中的氢的比例关系使我们成功做到了这一点。”

有机硅树脂能否有效抵御湿气的侵蚀,硅原子在硅氧烷主链中完全被氧原子包围的数量则是关键因素。对于传统的透明有机硅来说,湿气往往会导致其质地变得浑浊。

采用LUMISIL® UV粘合盖板玻璃和显示屏的工艺有别于采用丙烯酸基的传统工艺,只需在组件对接前进行一次性的紫外线激活,层压材料即会完全自行固化,从而提高了生产工艺的速度。与之相比,采用丙烯酸酯的粘合工艺还额外需要一至两次的紫外线照射,方可达到所需的硬度。SeungA Lee说:“我们在光学粘合技术中心服务客户的主旨就在于如何提高其生产流程的效率。”例如通过改变有机硅树脂的固化速度和固化特性即可满足各种不同的客户需求。

JaeWoo Lim深信,光学有机硅在汽车仪表盘领域取得的成功未来还将扩展到其他市场,他说:“利用光学有机硅可以将Mini LED应用到高端显示屏、平板电脑和电视机上。Mini LED是显示屏的背光源,在指定位置亮起,提高画面的对比度。”JaeWoo Lim介绍说。

光学粘合的另一个潜力巨大的应用领域是建筑行业,例如新型的智能玻璃会根据阳光摄入需求和室内温度自动改变其透光率,或者安装在建筑物上的巨型广告屏幕,高性能光学有机硅在此类应用中均能充分发挥其优势。除此之外,透明胶粘涂层在太阳能电池领域也有其用武之地。用JaeWoo Lim的话说:“我们致力于开拓前瞻性的增长型市场。”

“越来越多的汽车制造商将仪表盘和光学显示元件视为重要的设计元素,以求在竞争中取胜。”

JaeWoo Lim,瓦克有机硅全球业务开发经理

光学粘合技术的核心要求

JaeWoo Lim
Global Business Development Manager
WACKER SILICONES
+82 31 697-2441
jaewoo.lim@wacker.com